CN113330628A - 电化学装置及电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种电化学装置(100)，包括电极组件(21)和壳体(10)，壳体(10)形成容纳电极组件(21)的容纳空间(12)，壳体(10)包括第一封装边(13)，第一封装边(13)包括第一封装膜(30)和第二封装膜(90)。第一封装边(13)从靠近容纳空间(12)的一侧至远离容纳空间(12)的一侧为第一方向(L)，沿第一方向(L)，第一封装膜(30)包括相连的第一封印区(132)和第二封印区(134)，第二封装膜(90)包括相连的第三封印区(135)和第四封印区(136)。其中，第一封印区(132)和第三封印区(135)相结合形成第二封装区(131)，第二封印区(134)和第四封印区(136)相结合形成第一封装区(133)，在所述第一封装边(13)的厚度方向上，所述第一封装区(133)的厚度小于所述第二封装区(131)的厚度。还提供应用电化学装置的电子装置。在壳体(10)设置第一封装区(133)及第二封装区(131)，可以改善壳体(10)封装溢胶(40)应力集中问题，提高安全性能。

Description

电化学装置及电子装置
技术领域
本申请涉及储能技术领域，尤其涉及一种电化学装置及应用所述电化学装置的电子装置。
背景技术
电化学装置(例如软包电池)采用封装袋(例如铝塑膜或钢塑膜)进行密封包装。在对封装袋进行封装(例如热封或胶封)时，封装位置处的胶挤向两侧，形成的封装印痕(封装位置处)内外两侧会形成较大的溢胶块。在电化学装置跌落、振动等情况下，在大的溢胶块处会产生应力集中，此处封装袋易发生破裂，甚至有电解液泄漏等风险，影响电化学装置的安全性能。
发明内容
基于以上现有技术的不足，本申请提供一种能够改善溢胶处应力集中问题的电化学装置。
本申请一实施例提供一种电化学装置，包括电极组件和壳体，壳体形成容纳电极组件的容纳空间。壳体包括第一封装边，第一封装边包括第一封装膜和第二封装膜。第一封装边从靠近容纳空间的一侧至远离容纳空间的一侧为第一方向。沿第一方向，第一封装膜包括相连的第一封印区和第二封印区，第二封装膜包括相连的第三封印区和第四封印区。其中，第二封印区和第四封印区相结合形成第一封装区，第一封印区和第三封印区相结合形成第二封装区，在第一封装边的厚度方向上，第一封装区的厚度小于第二封装区的厚度。
本申请实施方式提供的电化学装置，通过在第一封装边中设置第一封装区及第二封装区，可避免封装时产生的溢胶集中堆积在容纳空间中，从而改善应力集中问题，使得电化学装置在跌落、振动等情况下壳体不易破裂，提高电池安全性能。
可选的，第一封装区和第二封装区之间形成有第一印痕，第二封装区和容纳空间之间形成有第二印痕。
可选的，电化学装置还包括溢胶，溢胶与第二封装区相连接并容置于容纳空间中，沿第一方向，第一封装区的宽度为W1(mm)，第二封装区的宽度为W2(mm)，在第一封装边的厚度方向上，第一封装膜的厚度为T0(mm)，第一封装区的厚度为H0(mm)，第二封装区的最大厚度为H1(mm)，溢胶沿第一封装边的厚度方向的截面面积S(mm2)满足公式(2*T0-H1)*(W1+W2)<S<(2*T0-H0)*(W1+W2)。
溢胶截面面积S太大，则会导致溢胶堆积形成应力集中点；溢胶截面面积S太小，则会导致溢胶区溢胶量少，溢胶区达不到很好的封装效果。通过控制溢胶区中形成的溢胶的截面面积，可平衡封装区封装时溢出的胶量，既使溢胶区不会堆积大量溢胶形成应力集中点又保证溢胶区封装强度，使电化学装置具有优异的封装可靠性。
可选的，W2/W1的比值为0.01～0.5，可进一步平衡封装区封装时的溢出的胶量及封装强度。
可选的，H1/H0的比值为1～10，可进一步平衡封装区封装时的溢出的胶量及封装强度。
可选的，第一封装区和第二封装区的封装拉力均为1～10N/mm，使壳体具有较好的封装强度。
可选的，电化学装置还包括第一极耳，第一极耳与电极组件电连接并从壳体一侧伸出，第一封装边与第一极耳位于电化学装置同一侧。电化学装置极耳侧的封装强度一般是最差的，第一封装边与第一极耳位于电化学装置同一侧，有利于加强第一极耳侧的封装强度，提高电化学装置的安全性能。
可选的，壳体还包括第二封装边，第二封装边与第一封装边相连或不相连。第二封装边包括第三封装膜和第四封装膜，第二封装边从靠近容纳空间的一侧至远离容纳空间的一侧为第二方向。沿第二方向，第三封装膜包括相连的第五封印区和第六封印区，第四封装膜包括相连的第七封印区和第八封印区。其中，第六封印区和第八封印区相结合形成第三封装区，第五封印区和第七封印区相结合形成第四封装区。在第二封装边的厚度方向上，第三封装区的厚度小于第四封装区的厚度。
第二封装边与第一封装边可具有相同的封装结构，通过设置多个封装边，可进一步提高电化学装置的封装安全。
可选的，壳体还包括第三封装边，第三封装边与第一封装边或第二封装边相连。第三封装边包括第五封装膜和第六封装膜，第三封装边从靠近容纳空间的一侧至远离容纳空间的一侧为第三方向。沿第三方向，第五封装膜包括相连的第九封印区和第十封印区，第六封装膜包括相连的第十一封印区和第十二封印区。其中，第十封印区和第十二封印区相结合形成第五封装区，第九封印区和第十一封印区相结合形成第六封装区。在第三封装边的厚度方向上，第五封装区的厚度小于第六封装区的厚度。
第三封装边与第一封装边可具有相同的封装结构，可进一步提高电化学装置的封装安全。
可选的，电化学装置还包括正极耳和负极耳，正极耳和负极耳均与电极组件电性连接并伸出壳体外，且位于壳体的同一侧或不同侧。
本申请一实施例还提供一种应用上述电化学装置的电子装置。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请第一实施方式提供的电化学装置的结构示意图。
图2为图1所示电化学装置沿II-II的剖视图。
图3为本申请第二实施方式提供的电化学装置的结构示意图。
图4为本申请第三实施方式提供的电化学装置的结构示意图。
图5为本申请第四实施方式提供的电化学装置的结构示意图。
图6为本申请第五实施方式提供的电化学装置的局部剖视图。
图7为本申请一实施方式提供的封头及电化学装置的结构示意图。
主要元件符号说明
电化学装置 100、200、300、400、500
壳体 10
电极组件 21
正极耳 23
负极耳 25
容纳空间 12
第一封装边 13
第二封装边 14
第三封装边 15
第一封装膜 30
第一封印区 132
第二封印区 134
第二封装膜 90
第三封印区 135
第四封印区 136
金属箔层 31
防护层 32
热压层 33
第二封装区 131
溢胶区 137
第一封装区 133
溢胶 40、52
上封头 60
下封头 70
封装面 80
封头第一封印区 81
封头第二封印区 83
第一印痕 51
第二印痕 53
第三封装区 145
第四封装区 146
第三印痕 147
第四印痕 148
第五封装区 153
第六封装区 154
第五印痕 155
第六印痕 156
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅是本申请的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“连接于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件或者可能同时存在居中组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请实施方式中使用的术语“外侧”、“内侧”等仅仅出于描述特定实施方式的目的，而非旨在限制本申请。
请参阅图1，图1为本申请第一实施方式提供的电化学装置100。本申请实施方式提供的电化学装置100为电池，可选的，在其他实施方式中，所述电化学装置100还可以为电容式装置(包括至少一个电容式或伪电容式电极)或混合装置(包括选自电池、电化学双层电容器(EDLC)和伪电容式电极的两种不同类型的电极)。
所述电化学装置100包括壳体10、电极组件21、正极耳23及负极耳25。壳体10形成有容纳空间12，电极组件21位于容纳空间12中，正极耳23及负极耳25均与电极组件21电性连接并伸出壳体10外，正极耳23及负极耳25位于壳体10的同一侧。
壳体10包括由容纳空间12一侧向外延伸的第一封装边13。其中，第一封装边13和正极耳23、负极耳25位于壳体10的不同侧。正极耳23和负极耳25所在壳体10的一侧可通过常用封装方式，例如热封，进行封装。
可选的，第一封装边13和正极耳23、负极耳25还可位于壳体10的同一侧，第一封装边13对正极耳23、负极耳25进行封装，用于提高极耳侧的封装强度，以提高电化学装置的安全性能。
请参阅图2，第一封装边13包括相对设置的第一封装膜30和第二封装膜90。第一封装膜30和第二封装膜90的结构相同，可以为铝塑膜或钢塑膜等。
可选的，在其他实施方式中，第一封装膜30和第二封装膜90的结构可以不同。例如在软包电池中，第一封装膜30包括金属箔层31及设置于金属箔层31相对两侧的防护层32及热压层33。其中，防护层32位于壳体10的外侧，用于外部防护，其材料可以为尼龙等绝缘材料。金属箔层31用于保持机械强度并用作阻挡水气，其可以为铝箔层或钢箔层。热压层33用作密封，具有热粘合特性，其位于壳体10的内侧。热压层33的材料可以为聚丙烯(polypropylene，PP)材料。
第一封装边13从靠近容纳空间12的一侧至远离容纳空间12的一侧的方向为第一方向L。沿第一方向L，第一封装膜30包括相连的第一封印区132和第二封印区134，第二封装膜90包括相连的第三封印区135和第四封印区136。第一封印区132和第三封印区135相邻接的两个表面相互贴合以使第一封印区132和第三封印区135相结合形成第二封装区131。第二封印区134和第四封印区136相邻接的两个表面相互贴合以使第二封印区134和第四封印区136相结合形成第一封装区133，即位于第二封印区134中的热压层和位于第四封印区136中的热压层相互贴合连接。
沿第一方向L，第一封装区133各处的厚度保持一致，第二封装区131任一处的厚度大于第一封装区133的厚度，容纳空间12任一处的厚度大于第二封装区131的最大厚度。请参图1，第一封装区133和第二封装区131之间形成有第一印痕51，第二封装区131和容纳空间12之间形成有第二印痕53。
容纳空间12容纳有溢胶40。本申请中，所述溢胶40指的是，在封装时，第一封装区133及第二封装区132的胶溢出至容纳空间12后固化形成的胶块。壳体10进行封装时，例如热封，位于第一封装区133及第二封装区132的热压层33熔融后形成的胶在封头的压力下沿第一封装膜30及第二封装膜90的内表面进入容纳空间12中，形成溢胶40。溢胶40与第二封装区132相连接并部分填充于容纳空间12中。溢胶40远离封装区133的一侧沿第一方向L凹陷。
在一实施方式中，沿第一方向L，第一封装区133的宽度为W1(mm)，第二封装区131的宽度为W2(mm)。可选的，W2/W1的比值为0.01～0.5。
经测试，当W2/W1的比值小于0.01时，第二封装区131的宽度过小，产生溢胶40的量较多，且无法达到足够空间用于容纳第一封装区133溢出的胶，溢出的胶堆积在第一封装区133中，形成应力集中点。当W2/W1的比值大于0.5时，第一封装区133的宽度过小，会影响第一封装边13的封装强度，进而影响封装寿命。
在一实施方式中，沿第一封装边13的厚度方向H，第一封装膜30的厚度为T0(mm)，第一封装区133的厚度为H0(mm)，第二封装区131的最大厚度为H1(mm)。可选的，H1/H0的比值为1～10。
经测试，当H1/H0的比值小于1时，表明第一封装区133在封装时熔融溢出胶过少，会导致封装不紧密，起不到很好的粘接封装效果。当H1/H0的比值大于10时，表明第一封装区133在封装时熔融溢出的胶过多，大量溢出的胶堆积在容纳空间12中，形成应力集中点。在电化学装置100跌落、振动等情况下，壳体10易破裂，壳体10内容物例如电解液存在泄漏风险。
在一实施方式中，溢胶40沿第一封装边13的厚度方向H的截面面积S(mm2)满足公式(2*T0-H1)*(W1+W2)<S<(2*T0-H0)*(W1+W2)。
即，本申请中的溢胶40的截面面积介于当第一封装边13仅包括第一封装区133时(其中，第一封装区133沿第一方向L的宽度与第一封装边13的宽度相等)溢出的溢胶的截面面积和当第一封装边13仅包括第二封装区131(其中，第二封装区131沿第一方向L的宽度与第一封装边13的宽度相等)溢出的溢胶的截面面积之间。其中，溢胶40的截面面积S从容纳空间12的厚度大于第一封装边13厚度的点开始起算。
经测试，若S过大，表明有大量从第一封装边13溢出的胶流入容纳空间12，然而由于容纳空间12没有足够空间容纳大量的溢出的胶，大量的溢出的胶会在容纳空间12堆积形成应力集中点，在电化学装置100跌落、振动等情况下，壳体10易破裂，壳体10内容物例如电解液存在泄漏风险。若S过小，表明由第一封装边13流入容纳空间12中的胶过少，其不能起到很好的粘接封装效果。
可选的，第一封装区133及第二封装区131的封装拉力均为1～10N/mm。若封装拉力过小，则封装区的封装强度不够。可选的，封装区的封装拉力的上限可为壳体10的拉力上限。
请参阅图3，本申请第二实施方式提供的电化学装置200与第一实施方式提供的电化学装置100大致相同，其不同之处在于，壳体10还包括沿容纳空间12一侧向外延伸的第二封装边14。第二封装边14和第一封装边13位于壳体10的相邻侧，并相互连接。可选的，第二封装边14和第一封装边13还可位于壳体10的相对侧，不连接。
可选的，第二封装边14的结构与第一封装边13的结构相同。第二封装边14包括相对设置的第三封装膜和第四封装膜。第三封装膜和第四封装膜的结构相同，可以为铝塑膜或钢塑膜等。可选的，在其他实施方式中，第三封装膜和第四封装膜的结构可以不同。在软包电池中，第三封装膜包括金属箔层及设置于金属箔层相对两侧的防护层及热压层。
第二封装边14从靠近容纳空间12的一侧至远离容纳空间12的一侧的方向为第二方向M。沿第二方向M，第三封装膜包括相连的第五封印区(未示出)和第六封印区(未示出)，第四封装膜包括相连的第七封印区(未示出)和第八封印区(未示出)。
第六封印区和第八封印区相邻接的两个表面相互贴合以使第六封印区和第八封印区相结合形成第三封装区145。第五封印区和第七封印区相邻接的两个表面相互贴合以使第五封印区和第七封印区相结合形成第四封装区146。第三封装区145和第四封装区146之间形成有第三印痕147，第四封装区146和容纳空间12之间形成有第四印痕148。在第二封装边14的厚度方向上，第三封装区145的厚度小于第四封装区146的厚度。
请参阅图4，本申请第三实施方式提供的电化学装置300与第二实施方式提供的电化学装置200大致相同，其不同之处在于，壳体300还包括沿容纳空间12一侧向外延伸的第三封装边15。第三封装边15和第一封装边13位于壳体10的相对侧，第二封装边14连接第一封装边13和第三封装边15。
可选的，第三封装边15的结构与第一封装边13的结构相同。第三封装边15包括相对设置的第五封装膜和第六封装膜。第五封装膜和第六封装膜的结构相同，可以为铝塑膜或钢塑膜等。可选的，在其他实施方式中，第五封装膜和第六封装膜的结构可以不同。在软包电池中，第五封装膜包括金属箔层及设置于金属箔层相对两侧的防护层及热压层。
第三封装边15从靠近容纳空间12的一侧至远离容纳空间12的一侧的方向为第三方向N。沿第三方向N，第五封装膜包括相连的第九封印区(未示出)和第十封印区(未示出)，第六封装膜包括相连的第十一封印区(未示出)和第十二封印区(未示出)。
第十封印区和第十二封印区相邻接的两个表面相互贴合以使第十封印区和第十二封印区相结合形成第五封装区153。第九封印区和第十一封印区相邻接的两个表面相互贴合以使第九封印区和第十一封印区相结合形成第六封装区154。第五封装区153和第六封装区154之间形成有第五印痕155，第六封装区154和容纳空间12之间形成有第六印痕156。在第三封装边15的厚度方向上，第五封装区153的厚度小于第六封装区154的厚度。
请参阅图5，本申请第四实施方式提供的电化学装置400与第一实施方式提供的电化学装置100大致相同，其不同之处在于，正极耳23和负极耳25位于壳体10的相对侧。可选的，正极耳23和负极耳25还可位于壳体10的相邻侧。
请参阅图6，本申请第五实施方式提供的电化学装置500与第一实施方式提供的电化学装置100大致相同，其不同之处在于，第一封装边13还包括溢胶区137，溢胶区137位于封印区133远离溢胶区131的一侧。溢胶区137内填充有溢胶52。可选的，在其他实施方式中，第一热封边13还可包括设置于第一封装区133远离第二封装区131一侧的第三封装区，第三封装区的结构与第二封装区131的结构相同。
请参阅图7，在一实施方式中，采用上封头60及下封头70对壳体10进行封装。上封头60及下封头70均包括一封装面80。封装面80包括与壳体10的第一封装区133相对应的封头第一封印区81以及与第二封装区131相对应的封头第二封印区83，封头第二封印区83相对封头第一封印区81凹陷设置。其中，位于封头第一封印区81的封装面为平面，位于封头第二封印区83的封装面为台阶面。位于封头第二封印区83的封装面的形状与第一封装边13的第二封装区131的形状相匹配。沿第一方向L，封头第二封印区83的宽度与第二封装区131的宽度相等。可选的，位于封头第二封印区83的封装面还可为弧形面、斜角面等，只要使壳体10封装后在溢胶区131内形成的溢胶40的横截面面积S满足(2*T0-H1)*(W1+W2)<S<(2*T0-H0)*(W1+W2)即可。
可选的，可仅上封头60或下封头70的封装面80包括封头第一封印区81及封头第二封印区83，另一封头的封装面为平面，由此仅由第一封印区132与第二封印区134非平行设置或第三封印区135与第四封印区136非平行设置形成第二封装131。
本申请一实施方式还提供一种应用上述电化学装置100的电子装置。电子装置可以为现有已知的任何电子装置，例如，手机、电脑等电子设备，可穿戴设备，无人机，储能设备，电动工具、电动车辆等。
本说明书中各个实施方式采用递进的方式描述，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处，各个实施方式之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施方式的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施方式的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施方式中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施方式，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电化学装置，包括电极组件和壳体，所述壳体形成容纳所述电极组件的容纳空间，所述壳体包括第一封装边，所述第一封装边包括第一封装膜和第二封装膜，
所述第一封装边从靠近所述容纳空间的一侧至远离所述容纳空间的一侧为第一方向，沿所述第一方向，所述第一封装膜包括相连的第一封印区和第二封印区，所述第二封装膜包括相连的第三封印区和第四封印区，
其中，所述第二封印区和所述第四封印区相结合形成第一封装区，所述第一封印区和所述第三封印区相结合形成第二封装区，在所述第一封装边的厚度方向上，所述第一封装区的厚度小于所述第二封装区的厚度。
2.如权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一封装区和所述第二封装区之间形成有第一印痕，所述第二封装区和所述容纳空间之间形成有第二印痕。
3.如权利要求1所述的电化学装置，其中，所述电化学装置还包括溢胶，所述溢胶与所述第二封装区相连接并容置于所述容纳空间中，沿所述第一方向，所述第一封装区的宽度为W1(mm)，所述第二封装区的宽度为W2(mm)，在所述第一封装边的厚度方向上，所述第一封装膜的厚度为T0(mm)，所述第一封装区的厚度为H0(mm)，所述第二封装区的最大厚度为H1(mm)，
所述溢胶沿所述第一封装边的厚度方向的截面面积S(mm2)满足以下公式，
(2*T0-H1)*(W1+W2)<S<(2*T0-H0)*(W1+W2)。
4.如权利要求3所述的电化学装置，其中，W2/W1的比值为0.01～0.5。
5.如权利要求3所述的电化学装置，其中，H1/H0的比值为1～10。
6.如权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一封装区及所述第二封装区的封装拉力均为1～10N/mm。
7.如权利要求1所述的电化学装置，其中，所述电化学装置还包括第一极耳，所述第一极耳与所述电极组件电连接并从所述壳体一侧伸出，所述第一封装边与所述第一极耳位于所述电化学装置同一侧。
8.如权利要求1所述的电化学装置，其中，所述壳体还包括第二封装边，所述第二封装边与所述第一封装边相连或不相连，所述第二封装边包括第三封装膜和第四封装膜，
所述第二封装边从靠近所述容纳空间的一侧至远离所述容纳空间的一侧为第二方向，沿所述第二方向，所述第三封装膜包括相连的第五封印区和第六封印区，所述第四封装膜包括相连的第七封印区和第八封印区，
其中，所述第六封印区和所述第八封印区相结合形成第三封装区，所述第五封印区和所述第七封印区相结合形成第四封装区，在所述第二封装边的厚度方向上，所述第三封装区的厚度小于所述第四封装区的厚度。
9.如权利要求8所述的电化学装置，其中，所述壳体还包括第三封装边，所述第三封装边与所述第一封装边或所述第二封装边相连，所述第三封装边包括第五封装膜和第六封装膜，
所述第三封装边从靠近所述容纳空间的一侧至远离所述容纳空间的一侧为第三方向，沿所述第三方向，所述第五封装膜包括相连的第九封印区和第十封印区，所述第六封装膜包括相连的第十一封印区和第十二封印区，
其中，所述第十封印区和所述第十二封印区相结合形成第五封装区，所述第九封印区和所述第十一封印区相结合形成第六封装区，在所述第三封装边的厚度方向上，所述第五封装区的厚度小于所述第六封装区的厚度。
10.一种电子装置，其包括权利要求1～9中任一项所述的电化学装置。
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