CN113471631B - 电化学装置及包含该电化学装置的电子装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种电化学装置及包含该电化学装置的电子装置，该电化学装置中所采用的隔板厚度较薄，所占包装壳内部空间较小，从而使电化学装置的能量密度得以提高。同时，隔板厚度的降低以及本申请的密封方式，能够减小封印边厚度，进一步使封印边的折边应力降低，从而提高电化学装置的封装可靠性。因此，本申请的电子装置也具有良好的能量密度和封装可靠性。

Description

电化学装置及包含该电化学装置的电子装置
技术领域
本申请涉及电化学领域，具体涉及一种电化学装置及包含该电化学装置的电子装置。
背景技术
锂离子电池广泛应用于摄像机、电动工具、电动汽车等产品中，随着市场要求的提升，锂离子电池工作电压的提高显得愈加迫切。
现有的一种提高锂离子电池的工作电压的方法，是将两个电极组件在同一个包装壳中进行串联。这种串联结构通常采用粘结层-阻隔层-粘结层的三层复合结构隔板，为了实现封装，隔板需同时与包装壳的上包装体和下包装体同时密封连接。由于上述隔板的厚度较厚，会影响锂离子电池能量密度的提高。同时，不利于封印边进行折边，或折边后内应力过大，使锂离子电池的封装可靠性降低。
发明内容
本申请提供了一种电化学装置及包含该电化学装置的电子装置，以实现其能量密度的提高。
本申请第一方面提供了一种电化学装置，其包括包装壳、第一电极组件、第二电极组件和隔板。包装壳包括第一包装体和第二包装体，第一包装体设置有第一凹坑及与第一凹坑侧壁连接的第一裙边，第二包装体设置有第二凹坑及与第二凹坑侧壁连接的第二裙边。第一电极组件设置于所述第一凹坑，第二电极组件设置于所述第二凹坑。隔板包括阻隔层和位于阻隔层第一表面上的第一粘结层，第一表面与第一包装体的内表面相对，隔板位于第一包装体和第二包装体之间。沿第一方向，第一裙边和第二裙边各自包括与隔板在第二方向上重叠的第一区域和超出隔板边缘的第二区域；第一方向为第一裙边和第二裙边的宽度方向，第二方向为隔板的厚度方向；第一裙边的第一区域与第一粘结层密封，第一裙边的第二区域与第二裙边的第二区域密封，以使隔板两侧分别与第一包装体和第二包装体形成各自独立的腔体。
本申请实施例提供的隔板包括阻隔层和第一粘结层，厚度较薄，所占包装壳内部空间较小，有利于提高电化学装置的能量密度。同时，隔板厚度的降低以及本申请提供的热封方式，能够减小封印边厚度，进一步使封印边的折边应力降低，从而提高电化学装置的封装可靠性。
在本申请的一种实施方案中，第一粘结层至少位于阻隔层第一表面的周缘区域，周缘区域的面积不小于第一区域的面积。因此，在能保证隔板和第一区域密封连接的同时，隔板的其他区域可以仅设置为阻隔层，进一步减少隔板厚度。
在本申请的一种实施方案中，隔板还包括位于阻隔层第二表面上的第二粘结层，第二粘结层至少位于阻隔层第二表面的周缘，第二裙边的第一区域与第二粘结层密封。因此，隔板可以与第一裙边和第二裙边均实现粘结，能够使电化学装置整体密封性更好，从而进一步提高电化学装置的封装可靠性。
在本申请的一种实施方案中，沿第一方向，第二区域还包括第二子一区域和第二子二区域，第二子二区域位于第二子一区域远离第一区域的一侧，第二子二区域的厚度小于第二子一区域的厚度。因此，通过进一步减薄封印边的厚度，使封印边的折边应力降低，提高电化学装置的封装可靠性。
在本申请的一种实施方案中，第一区域的宽度a≥0.8mm，第二区域的宽度b≥0.8mm。
在本申请的一种实施方案中，阻隔层的材料包括金属材料、第一高分子材料或碳材料中的至少一种；第一粘结层和/或第二粘结层的材料包括第一高分子材料。
在本申请的一种实施方案中，金属材料包括Ni、Ti、Cu、Ag、Au、Pt、Fe、Co、Cr、W、Mo、Al、Mg、K、Na、Ca、Sr、Ba、Si、Ge、Sb、Pb、In、Zn、不锈钢(SUS)及其组合物或合金等中的至少一种；第一高分子材料包括聚对苯二甲酸亚乙酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙二醇、聚酰胺酰亚胺、聚碳酸酯、环状聚烯烃、聚苯硫醚、聚乙酸乙烯酯、聚四氟乙烯，聚亚甲基萘、聚偏二氟乙烯，聚萘二甲酸亚乙酯、聚碳酸亚丙酯、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、聚(偏二氟乙烯-共-三氟氯乙烯)、有机硅、维尼纶、聚丙烯、酸酐改性聚丙烯、聚乙烯、乙烯及其共聚物、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醚腈、聚氨酯、聚苯醚、聚酯、聚砜、非晶态α-烯烃共聚物及其衍生物中的至少一种；碳材料包括碳毡、碳膜、炭黑、乙炔黑、富勒烯、导电石墨膜或石墨烯膜中的至少一种。
在本申请的一种实施方案中，隔板的厚度为30μm至100μm。
在本申请的一种实施方案中，第一电极组件和第二电极组件分别设置有不同极性的极耳，极耳分别从第二区域延伸出包装壳，相邻电极组件通过串联连接。
本申请第二方面提供了一种电子装置，包含本申请第一方面所提供的电化学装置。
本申请实施例提供的电化学装置，包括包装壳、第一电极组件、第二电极组件和隔板，包装壳包括第一包装体和第二包装体，第一包装体设置有第一凹坑及与第一凹坑侧壁连接的第一裙边，第二包装体设置有第二凹坑及与第二凹坑侧壁连接的第二裙边。第一电极组件设置于第一凹坑，第二电极组件设置于第二凹坑。隔板包括阻隔层和位于阻隔层第一表面上的第一粘结层，隔板位于第一包装体和第二包装体之间。沿第一方向，第一裙边和第二裙边各自包括与隔板在第二方向上重叠的第一区域和超出隔板边缘的第二区域；第一方向为第一裙边和第二裙边的宽度方向，第二方向为第一裙边和第二裙边的厚度方向；第一裙边的第一区域与第一粘结层密封，第一裙边的第二区域与第二裙边的第二区域密封，以使隔板两侧分别与第一包装体和第二包装体形成各自独立的腔体。本申请实施例的电化学装置中所采用的隔板厚度较薄，所占包装壳内部空间较小，从而使电化学装置的能量密度得以提高。同时，隔板厚度的降低以及本申请的密封方式，能够减小封印边厚度，进一步使封印边的折边应力降低，从而提高电化学装置的封装可靠性。因此，本申请实施例的电子装置也具有良好的能量密度和封装可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例和现有技术的技术方案，下面对本申请实施例和现有技术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例。
图1为本申请一些实施例的电化学装置结构示意图；
图2为图1的电化学装置分解结构示意图；
图3为图1的电化学装置俯视图；
图4为图1的电化学装置沿A-A方向的截面结构示意图；
图5为图4中区域B的结构示意图；
图6为本申请一些实施例的隔板结构示意图；
图7为本申请一些实施例的隔板的俯视图；
图8为本申请另一些实施例的隔板结构示意图；
图9为本申请另一些实施例的电化学装置结构示意图；
图10为图9的电化学装置分解结构示意图；
图11为图9的电化学装置沿A-A方向的截面结构示意图；
图12为图11中区域C的结构示意图；
图13为图12中区域D的一种结构示意图；
图14为图12中区域D的另一种结构示意图；
图15为本申请再一些实施例的电化学装置结构示意图。
附图标记：10.电极组件；11.第一电极组件；12.第二电极组件；20.隔板；40.包装壳；41.第一包装体；42.第二包装体；50.极耳；51.第一正极极耳；52.第一负极极耳；53.第二正极极耳；54.第二负极极耳；100.电化学装置；201.阻隔层；202.第一粘结层；203.第二粘结层；411.第一凹坑；412.第一裙边；421.第二凹坑；422.第二裙边；601.第一区域；611.第一裙边的第一区域；621.第二裙边的第一区域；602.第二区域；612.第一裙边的第二区域；622.第二裙边的第二区域；6021.第二子一区域；6121.第一裙边的第二子一区域；6221.第二裙边的第二子一区域；6022.第二子二区域；6122.第一裙边的第二子二区域；6222.第二裙边的第二子二区域；4121.顶封边；4122.底封边；4123.第一侧封边；4124.第二侧封边。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图和实施例，对本申请进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他技术方案，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的内容中，以锂离子电池作为电化学装置的例子来解释本申请，但是本申请的电化学装置并不仅限于锂离子电池。具体技术方案如下：
如图1至图6所示，本申请第一方面的实施例提供了一种电化学装置100，包括：包装壳40，包括第一包装体41和第二包装体42，第一包装体41设置有第一凹坑411及与第一凹坑411侧壁连接的第一裙边412，第二包装体42设置有第二凹坑421及与第二凹坑421侧壁连接的第二裙边422；第一电极组件11设置于第一凹坑411；第二电极组件12设置于第二凹坑421；以及隔板20，包括阻隔层201和位于阻隔层201第一表面上的第一粘结层202，隔板20位于第一包装体41和第二包装体42之间；沿第一方向x(即第一裙边412和第二裙边422的宽度方向)，第一裙边412和第二裙边422各自包括与隔板20在第二方向y(即隔板20的厚度方向)上重叠的第一区域601和超出隔板20边缘的第二区域602；第一裙边的第一区域611与第一粘结层202密封，第一裙边的第二区域612与第二裙边的第二区域622密封，以使隔板20两侧形成各自独立的腔体(图中未示出)，每个腔体内各自独立地封装有电极组件10和电解质(图中未示出)。
第一裙边412包括顶封边4121、底封边4122、第一侧封边4123和第二侧封边4124，第一裙边412的宽度方向根据顶封边4121、底封边4122、第一侧封边4123和第二侧封边4124的不同而适应性变化，例如，如图3所示，顶封边4121和底封边4122的宽度方向为w1示出的方向，第一侧封边4123和第二侧封边4124的宽度方向为w2示出的方向。本领域技术人员应当理解，第二裙边422的宽度方向同理于第一裙边412的宽度方向，在此不再赘述。
本申请的电化学装置100中，隔板20包括阻隔层201和位于阻隔层201第一表面上的第一粘结层202。双层隔板的总厚度通常小于两层铝塑膜总厚度，因此本申请的隔板20厚度较薄，将隔板20应用于电化学装置100中，能够减小电化学装置100的体积和重量，从而提高电化学装置100的能量密度。
应当理解的是，根据第一粘结层202与第一包装体41和第二包装体42相邻位置的变化，也可以是第二裙边的第一区域621与第一粘结层202密封，然后，第一裙边的第二区域612与第二裙边的第二区域622密封，避免了隔板20的边缘延伸至与第一裙边412和第二裙边422的最外端导致形成第一裙边412-隔板20-第二裙边422三层重叠的厚度偏厚的封印边。本申请的封印边厚度相比于上述三层重叠的封印边厚度更小，因此更利于封印边折边，同时使封印边的折边应力降低，从而提高了电化学装置100的封装可靠性。
在本申请的一些实施例中，第一粘结层202至少位于阻隔层201第一表面的周缘区域，其中，周缘区域的面积不小于第一区域的面积。可以理解的是，一些实施例中，如图7所示，第一粘结层202覆盖阻隔层201第一表面的周缘；另一些实施例中，第一粘结层202覆盖阻隔层201第一表面的全部区域。第一粘结层202的存在，将隔板20与第一包装体41或第二包装体42密封固定，形成一个腔体，然后，将第一包装体41和第二包装体42密封，形成另一个腔体，包装壳40内部空间分隔成两个独立的腔体，使每个电极组件10与电解质封装于独立的腔体中，各个腔体之间实现离子绝缘，避免电化学装置100内部短路、以及高电压下电解质分解的问题，并且可以保证隔板20的边缘和第一区域601有充分的粘结区域，从而提升电化学装置100使用的安全性能，保证电化学装置100的有效电能输出。
在本申请的一些实施例中，如图8所示，隔板20还包括位于阻隔层201第二表面上的第二粘结层203，第二粘结层203至少位于阻隔层201第二表面的周缘，第二裙边的第一区域621与第二粘结层203密封。具体地，一些实施例中，第一粘结层202覆盖阻隔层201第一表面的周缘，第二粘结层203覆盖阻隔层201第二表面的周缘；再一些实施例中，第一粘结层202覆盖阻隔层201第一表面的周缘，第二粘结层203覆盖阻隔层201第二表面的全部区域。第二粘结层203位于阻隔层201的第二表面，使第二裙边的第一区域621与第二粘结层203密封，这样，第一裙边的第一区域611与隔板20的第一粘结层202密封，第二裙边的第一区域621与第二粘结层203密封，如此，隔板20与第一裙边412和第二裙边422均实现粘结，能够使电化学装置100的整体密封性更好，能够更有效地降低电解液泄露的风险，从而提高电化学装置100的封装可靠性。
在本申请的一些实施例中，如图4和图5所示，第一区域601的宽度a≥0.8mm，第二区域602的宽度b≥0.8mm。通过将第一区域601的宽度a控制在上述范围内，能够至少确保第一区域601与隔板20之间具备一定密封性，通过将第二区域602的宽度b控制在上述范围内，能够至少确保第一包装体41和第二包装体42之间具备一定密封性，由此，将第一区域601的宽度a和第二区域602的宽度b同时设置在上述范围内，能够更进一步地改善电化学装置100的密封性能，进而提高电化学装置100的封装可靠性。在本申请的一些实施例中，考虑到简化密封工艺，第一区域601的厚度与第二区域602的厚度相同，也可以理解为包含第一区域601和第二区域602的第一裙边412和第二裙边422的外表面是平整的。
进一步地，沿第二方向，第一裙边412和第二裙边422重叠密封形成封印边，封印边的折边结构可以根据第一区域601的宽度a和第二区域602的宽度b结合电化学装置100的总厚度选择单折边结构或双折边结构。通过形成单折边结构或双折边结构，可以进一步减小电化学装置100的体积，从而提高电化学装置100的能量密度。在形成单折边结构或双折边结构时所需要的粘结材料，本申请没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。
在本申请的一些实施例中，如图9至图14所示，沿第一方向x，第二区域602还包括第二子一区域6021和第二子二区域6022，第二子二区域6022位于第二子一区域6021远离第一区域601的一侧，并且第二子二区域6022的厚度小于第二子一区域6021的厚度，从而使得第二区域602形成台阶状。可以理解，第一裙边的第二区域612包括第一裙边的第二子一区域6121和第一裙边的第二子二区域6122，第二裙边的第二区域622包括第二裙边的第二子一区域6221和第二裙边的第二子二区域6222。由此，可以降低第一裙边412和第二裙边422端部的封印厚度，降低折边应力，从而改善包装壳40的密封效果，进而提升电化学装置100的封装可靠性。
本申请对第二区域602的形成方式没有特别限制，只要能实现本申请目的即可。在一些实施方式中，利用热封封头将第一裙边412和第二裙边422中超出隔板20边缘的区域进行密封，由于热封封头的表面设计有台阶，因此，如图13所示，在第二子一区域6021远离第一区域601的一侧形成第二子二区域6022。如此，热封封头这一台阶设计也可以降低上述封印边厚度，即形成厚度较薄的第二子二区域6022，因此更利于封印边折边，同时使封印边的折边应力降低；此外，由于台阶设计所带来的挤压力，从而能够进一步有利于排出第一裙边412和第二裙边422与隔板20端面热封连接处的气体，使得隔板20的端面与第二区域602之间的粘结力更大，提高密封效果。
具体地，在一些实施例中，如图13所示，第二子一区域6021通过垂直台阶过渡至第二子二区域6022，垂直台阶设计使得隔板20的端面与第二区域602之间的粘结力更大，隔板20与第二区域602之间的密封性更好。在另一些实施例中，如图14所示，第二子一区域6021通过倾斜台阶过渡至第二子二区域6022，通过倾斜台阶设计，能够避免热封时包装壳40受到过大的拉扯应力，从而减小因应力过大导致包装袋撕裂的风险，从而进一步提高电化学装置100的封装可靠性。
在本申请的一些实施例中，阻隔层201的材料包括金属材料、第一高分子材料或碳材料中的至少一种，第一粘结层202和/或第二粘结层203的材料包括第一高分子材料。本申请对金属材料的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，金属材料可以包括Ni、Ti、Cu、Ag、Au、Pt、Fe、Co、Cr、W、Mo、Al、Mg、K、Na、Ca、Sr、Ba、Si、Ge、Sb、Pb、In、Zn、不锈钢(SUS)及其组合物或合金等中的至少一种。本申请对第一高分子材料的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，第一高分子材料可以包括聚对苯二甲酸亚乙酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙二醇、聚酰胺酰亚胺、聚碳酸酯、环状聚烯烃、聚苯硫醚、聚乙酸乙烯酯、聚四氟乙烯，聚亚甲基萘、聚偏二氟乙烯，聚萘二甲酸亚乙酯、聚碳酸亚丙酯、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、聚(偏二氟乙烯-共-三氟氯乙烯)、有机硅、维尼纶、聚丙烯、酸酐改性聚丙烯、聚乙烯、乙烯及其共聚物、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醚腈、聚氨酯、聚苯醚、聚酯、聚砜、非晶态α-烯烃共聚物及其衍生物中的至少一种。本申请对碳材料的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，碳材料可以包括碳毡、碳膜、炭黑、乙炔黑、富勒烯、导电石墨膜或石墨烯膜中的至少一种。
优选地，阻隔层201的材料包括金属材料，金属材料的隔离可靠性强，且韧性及致密性好，加工厚度可以做到更薄，能够提高电化学装置100的能量密度。优选地，阻隔层201的材料包括碳材料，碳材料的安全性能优良、导热性能好且高温可靠性极优。优选地，阻隔层201的材料包括第一高分子材料，第一高分子材料的密度小，可以降低隔板的重量，从而提高电化学装置100的能量密度。并且，在机械滥用情况(例如，穿钉、撞击、挤压等)下，第一高分子材料产生碎屑的概率更小，且对机械破损表面包裹效果更好，可以改善上述机械滥用情况下的安全性能，从而使安全测试通过率得以提高，进一步提高电化学装置100的安全性能。优选地，阻隔层201的材料包括第一高分子材料、金属材料或碳材料中的至少两种复合而成的复合材料。所述复合材料的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，复合材料可以包括Ni金属箔材复合PP薄膜、Ag金属箔材复合PET薄膜、聚氨酯/不锈钢/聚氨酯复合材料或PP/Al/PP复合材料等。
在本申请的一些实施例中，隔板20的厚度为30μm至100μm，优选为50μm至80μm。例如，隔板20的厚度的下限值可以包括以下数值中：30μm、40μm、50μm或60μm；隔板20的厚度的上限值可以包括以下数值中：65μm、75μm、80μm、85μm、90μm或100μm。当隔板20的厚度太薄(例如小于30μm)时，会影响隔板20对电解液的阻隔性，隔板20两侧腔体中的电解液容易渗透隔板20的阻隔层201，从而影响电化学装置100的电化学性能；当隔板20的厚度太厚(例如大于100μm)时，使得电化学装置100体积增大，从而降低电化学装置100的能量密度。
其中，本申请对阻隔层201、第一粘结层202和第二粘结层203各自的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，阻隔层201的厚度可以为20μm至70μm，优选为40μm至50μm。第一粘结层202和第二粘结层203的厚度可以为10μm至30μm，优选为20μm至25μm。
在本申请的一些实施例中，如图1、图2、图9至图10所示，在腔体中的电极组件10设置有不同极性的极耳50，极耳50延伸出包装壳40，相邻电极组件10通过极耳50串联连接。其中，极耳50的一端伸入包装壳40内，并与对应极性的电极极片电连接，极耳50的另一端延伸出包装壳40。应当理解的是，极耳50与对应极性的电极极片的电连接，可以包括极耳50和电极极片直接连接，例如，极耳50与集流体焊接或一体成型而直接从极片延伸出包装壳40；也可以包括极耳50与电极极片间接连接，例如，极耳50与电极极片之间通过焊接转接片连接并延伸出包装壳40。在本申请中，电极极片包括正极极片和负极极片。
如图1至图2所示，在一个实施例中，第一电极组件11设置有第一正极极耳51和第一负极极耳52，第二电极组件12设置有第二正极极耳53和第二负极极耳54，第一正极极耳51、第一负极极耳52、第二正极极耳53和第二负极极耳54均完全不重叠地延伸出包装壳40，相邻的第一电极组件11和第二电极组件12通过第一负极极耳52和第二正极极耳53串联连接，第一正极极耳51和第二负极极耳54作为正负极端子，用以充放电时进行连接。电极组件10设置的极耳50全部延伸出包装壳40进行焊接时，能够随时监测极耳50的焊接效果，降低极耳50的断裂风险，避免出现因极耳50焊接效果不佳而导致电化学装置100内阻增大的问题；相邻的电极组件10之间串联连接，能有效提升电化学装置100的输出电压。
进一步地，串联连接相邻的第一电极组件11和第二电极组件12的第一负极极耳52和第二正极极耳53也可以至少部分重叠地延伸出包装壳40。
本申请对极耳50的材料没有特别限制，只要能够实现本申请的目的即可。例如，正极极耳材料包括铝(Al)或铝合金中的至少一种，负极极耳材料包括镍(Ni)、铜(Cu)或铜镀镍(Ni-Cu)中的至少一种。本申请对极耳50的焊接方式没有特别限制，只要能够实现本申请的目的即可。例如，激光焊、超声焊或电阻焊等中的至少一种。本申请对不同极耳50引出的方向没有特别限制，只要能够实现本申请的目的即可。例如，极耳50引出的方向可以为同向或异向。
在本申请中，对电极组件10的结构没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，电极组件10的结构可以包括卷绕结构或叠片结构中的至少一种。
在本申请中，电极组件10可以包含隔膜、正极极片和负极极片。隔膜用以分隔正极极片和负极极片，以防止电化学装置100内部短路，其允许电解质离子自由通过，完成电化学充放电过程的作用。本申请对隔膜、正极极片和负极极片的数量没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。
本申请对隔膜的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)为主的聚烯烃(PO)类隔膜，聚酯膜(例如聚对苯二甲酸二乙酯(PET)膜)、纤维素膜、聚酰亚胺膜(PI)、聚酰胺膜(PA)，氨纶或芳纶膜、织造膜、非织造膜(无纺布)、微孔膜、复合膜、隔膜纸、碾压膜、纺丝膜等中的至少一种。例如，隔膜可以包括基材层和表面处理层。基材层可以为具有多孔结构的无纺布、膜或复合膜，基材层的材料可以包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺等中的至少一种。任选地，可以使用聚丙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜、聚丙烯无纺布、聚乙烯无纺布或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯多孔复合膜。任选地，基材层的至少一个表面上设置有表面处理层，表面处理层可以是聚合物层或无机物层，也可以是混合聚合物与无机物所形成的层。例如，无机物层包括无机颗粒和粘结剂，所述无机颗粒没有特别限制，例如可以选自氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙和硫酸钡等中的至少一种。所述粘结剂没有特别限制，例如可以选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和聚六氟丙烯等中的至少一种。聚合物层中包含聚合物，聚合物的材料包括聚酰胺、聚丙烯腈、丙烯酸酯聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚偏氟乙烯或聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)等中的至少一种。
本申请对正极极片没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，正极极片通常包含正极集流体和正极活性材料层。其中，正极集流体没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，可以包含铝箔、铝合金箔或复合集流体等。正极活性材料层包括正极活性材料。正极活性材料的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，可以包括镍钴锰酸锂(811、622、523、111)、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、富锂锰基材料、钴酸锂、锰酸锂、磷酸锰铁锂或钛酸锂等中的至少一种。在本申请中，对正极集流体和正极活性材料层的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，正极集流体的厚度为5μm至20μm，优选为6μm至18μm，更优选为8μm至16μm。正极材料层的厚度为30μm至120μm。本申请中，对正极极片的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，正极极片的厚度为35μm至140μm。任选地，正极极片还可以包含导电层，导电层位于正极集流体和正极材料层之间。导电层的组成没有特别限制，可以是本领域常用的导电层。所述导电层包括导电剂和粘结剂。
本申请对负极极片没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，负极极片通常包含负极集流体和负极活性材料层。其中，负极集流体没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，可以包含铜箔、铜合金箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫铜或复合集流体等。负极活性材料层包括负极活性材料、导电剂和增稠剂。负极活性材料的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，可以包括天然石墨、人造石墨、中间相微碳球(MCMB)、硬碳、软碳、硅、硅-碳复合物、SiO x(0<x<2)、Li-Sn合金、Li-Sn-O合金、Sn、SnO、SnO2、尖晶石结构的钛酸锂Li4Ti5O12、Li-Al合金及金属锂等中的至少一种。在本申请中，对负极集流体和负极活性材料层的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，负极集流体的厚度为6μm至10μm，负极活性材料层的厚度为30μm至120μm。本申请中，负极极片的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，负极极片的厚度为50μm至150μm。任选地，负极极片还可以包含导电层，导电层位于负极集流体和负极材料层之间。导电层的组成没有特别限制，可以是本领域常用的导电层。所述导电层包括导电剂和粘结剂。
本申请对导电剂没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，导电剂可以包括导电炭黑(Super P)、碳纳米管(CNTs)、碳纳米纤维、鳞片石墨、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管或石墨烯等中的至少一种。本申请对粘结剂没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，粘结剂可以包括聚丙烯醇、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸锂、聚酰亚胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、丁苯橡胶(SBR)、聚乙烯醇(PVA)、聚偏氟乙烯、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、水性丙烯酸树脂、羧甲基纤维素(CMC)或羧甲基纤维素钠(CMC-Na)等中的至少一种。
本申请的电化学装置100还包括电解质，电解质可以是凝胶电解质、固态电解质和电解液中的至少一种，电解液包括锂盐和非水溶剂。在本申请一些实施例中，锂盐可以包括LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C6H5)4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3、LiSiF6、LiBOB或二氟硼酸锂等中的至少一种。举例来说，锂盐可以选用LiPF6，因为它可以给出高的离子导电率并改善循环特性。非水溶剂可为碳酸酯化合物、羧酸酯化合物、醚化合物或其它有机溶剂等中的至少一种。碳酸酯化合物可为链状碳酸酯化合物、环状碳酸酯化合物或氟代碳酸酯化合物等中的至少一种。链状碳酸酯化合物可以包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)或碳酸甲乙酯(MEC)等中的至少一种。环状碳酸酯化合物可以包括碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)或碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)等中的至少一种。氟代碳酸酯化合物可以包括碳酸氟代亚乙酯(FEC)、碳酸1,2-二氟亚乙酯、碳酸1,1-二氟亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟亚乙酯、碳酸1,1,2,2-四氟亚乙酯、碳酸1-氟-2-甲基亚乙酯、碳酸1-氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,2-二氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟-2-甲基亚乙酯或碳酸三氟甲基亚乙酯等中的至少一种。羧酸酯化合物可以包括甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、γ-丁内酯、癸内酯、戊内酯、甲瓦龙酸内酯或己内酯等中的至少一种。醚化合物可以包括二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、乙氧基甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃或四氢呋喃等中的至少一种。上述其它有机溶剂可以包括二甲亚砜、1,2-二氧戊环、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、甲酰胺、二甲基甲酰胺、乙腈、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三辛酯或磷酸酯等中的至少一种。
本申请对包装壳40没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，包装壳40可以包含内层和外层，内层与隔板20密封连接，因此内层的材料可以包括高分子材料，从而实现良好的密封效果；同时内层和外层的结合能够有效保护电化学装置100的内部结构。具体地，内层的材料包括聚丙烯、聚酯、对羟基苯甲醛、聚酰胺、聚苯醚、聚氨酯等中的至少一种。在本申请中，对外层的材料没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可。例如，外层的材料可以包括铝箔、氧化铝层、氮化硅层等中的至少一种。此外，包装壳40也可以为铝塑膜，铝塑膜包含尼龙层、铝箔层和PP层。
在本申请中，对包装壳40的厚度没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可。例如，包装壳40的厚度可以为60μm至500μm，优选为60μm至300μm，更优选为60μm至200μm。在上述厚度范围内的包装壳40可以有效保护电化学装置100的内部结构。
在本申请中，对封印边的尺寸没有特别限制，只要能够实现本申请的目的即可。例如，封印边的厚度T(单位：mm)与宽度W(单位：mm)满足0.01≤T/W≤0.05。T/W的比值在上述范围内，可以保证电池的密封良好，提高电池的使用寿命。当T/W过小时，可能封印厚度不足，密封效果不好，导致电池的环境稳定性降低，例如，环境中的水汽容易渗透到电池内部，导致电池内水分含量增大，电解质分解，降低电池的使用寿命；T/W的比值过大，可能封印宽度W太小，同样存在密封效果不好，导致电池的环境稳定性降低，例如，环境中的水汽容易渗透到电池内部，导致电池内水分含量增大，电解质分解等问题，降低电池的使用寿命。在本申请中，封印厚度和封印宽度没有特别限定，只要能够实现本申请目的即可，例如封印边的宽度W优选为1mm至7mm。需要说明的是，在封装过程中，包装壳40中的高分子材料与封装材料经过热压封印在一起。因此，封印厚度T包括封装材料与包装壳40内层高分子材料融合之后的厚度。封印宽度W是指热压封印后封装材料与包装壳40内层高分子材料结合在一起形成的密封区域的宽度。
本申请的电化学装置100还可以包括发生电化学反应的其他装置，例如锂金属二次电池、锂聚合物二次电池或锂离子聚合物二次电池等。
本申请对电化学装置100的制备过程没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，电化学装置100可以通过以下过程制备：将正极极片和负极极片经由隔膜重叠，并根据需要将其卷绕或折叠等操作后放入包装壳40内，将电解液注入包装壳40内并封口。此外，也可以根据需要将防过电流元件、导板等置于壳体中，从而防止电化学装置100内部的压力上升、过充放电。
本申请提供的电化学装置100，通过应用一种厚度较薄的双层隔板20，使其体积和重量减小，从而提高了电化学装置100的能量密度。同时，通过在第一裙边412和第二裙边422上设置第一区域601和第二区域602，使封印边的厚度减小，从而使封印边的折边应力降低，进而提高了电化学装置100的封装可靠性。
例如，在本申请的一个具体实施例中，参考图10(图10为封装前的电化学装置分解结构示意图)，总厚度为4.5mm的锂离子电池由第一电极组件11和第二电极组件12上下堆叠构成，第一电极组件11和第二电极组件12均为卷绕结构，且第一电极组件11和第二电极组件12通过双层隔板20分隔开。第一电极组件11的两个电极通过对应的第一正极极耳51和第一负极极耳52引出，第一正极极耳51和第一负极极耳52上相应的位置设有极耳胶(图中未示出)；第二电极组件12的两个电极通过对应的第二正极极耳53和第二负极极耳54引出，第二正极极耳53和第二负极极耳54上相应的位置设有极耳胶(图中未示出)。第一包装体41和隔板20构成第一电极组件11、第一正极极耳51、第一负极极耳52及电解质的第一腔体。第二包装体42和隔板20构成第二电极组件12、第二正极极耳53、第二负极极耳54及电解质的第二腔体。第一包装体41和第二包装体42为铝塑膜，通过单面冲坑形成第一凹坑411和第二凹坑421，并在其四周形成相应的第一裙边412和第二裙边422。其中，隔板20包括厚度为0.04mm的不锈钢阻隔层201和位于阻隔层201第一表面上的厚度0.02mm的改性PP第一粘结层202，隔板20的长度、宽度方向的尺寸均小于包装壳40含第一裙边412/第二裙边422后的长度、宽度尺寸，但大于第一凹坑411/第二凹坑421的长度、宽度尺寸，第一包装体41和第二包装体42的尺寸相同。组装电化学装置100时，隔板20相对包装壳40/电极组件10左右居中，第一包装体41和第二包装体42四周对齐，且第一粘结层202与第二包装体42相邻，第二裙边的第一区域621与隔板20密封连接，第一裙边的第二区域612和第二裙边的第二区域622密封连接。封装后如图1所示各极耳50相对错位布置，厚度方向y无重叠。其中，第一区域601的宽度a＝0.8mm，第二区域602的宽度b＝1.0mm，。热封完成后形成封印边，由于封头为平面，使得封印边为平整的表面，如图5所示。通过折边工艺，使锂离子电池的第一侧封边4123、第二侧封边4124和底封边4122沿第一裙边412/第二裙边422与第一凹坑411/第二凹坑421的连接处折边并滴胶粘合(图中未示出)，制成单折边结构的锂离子电池，该串联电池有四个极耳50，两个电极组件10的电导通串联通过保护板连接实现。
在本申请的另一个具体实施例中，参考图10，总厚度为3.6mm的锂离子电池由第一电极组件11和第二电极组件12上下堆叠构成，第一电极组件11和第二电极组件12均为叠片结构，且第一电极组件11和第二电极组件12通过双层隔板20分隔开。第一电极组件11的两个电极通过对应的第一正极极耳51和第一负极极耳52引出，第一正极极耳51和第一负极极耳52上相应的位置设有极耳胶(图中未示出)；第二电极组件12的两个电极通过对应的第二正极极耳53和第二负极极耳54引出，第二正极极耳53和第二负极极耳54上相应的位置设有极耳胶(图中未示出)。第一包装体41和隔板20构成第一电极组件11、第一正极极耳51、第一负极极耳52及电解质的第一腔体。第二包装体42和隔板20构成第二电极组件12、第二正极极耳53、第二负极极耳54及电解质的第二腔体。第一包装体41和第二包装体42为铝塑膜，通过单面冲坑形成第一凹坑411和第二凹坑421，并在其四周形成相应的第一裙边412和第二裙边422。其中，隔板20包括厚度为0.05mm的铝合金阻隔层201和位于阻隔层201第一表面上的厚度0.025mm的改性PP第一粘结层202，隔板20的长度、宽度方向的尺寸均小于包装壳40含第一裙边412/第二裙边422后的长度、宽度尺寸，但大于第一凹坑411/第二凹坑421的长度、宽度尺寸，第一包装体41和第二包装体42的尺寸相同。组装电化学装置100时，隔板20相对包装壳40/电极组件10左右居中，第一包装体41和第二包装体42四周对齐，且第一粘结层202与第一包装体41相邻，第一裙边的第一区域611与隔板20密封连接，第一裙边的第二区域612和第二裙边的第二区域622密封连接。封装后如图15所示第一负极极耳52和第二正极极耳53在厚度方向y完全重叠，且与第一正极极耳51和第二负极极耳54相对错位布置。其中，第一区域601的宽度a＝1.3mm，第二区域602的宽度b＝0.8mm，其通过具有台阶结构的封头同步热封，形成第二子一区域6021和第二子二区域6022。热封完成后形成封印边，通过折边工艺，第一侧封边4123、第二侧封边4124和底封边4122先沿第二子一区域6021与第二子二区域6022的连接处进行第一次折边，再沿第一裙边412/第二裙边422与第一凹坑411/第二凹坑421的连接处折边，并采用胶水将两次折边进行粘结固定定型，制成双折边结构的锂离子电池，该串联电池有四个极耳50，两个电极组件10的电导通串联通过保护板连接实现。
由于本申请各实施方案中的电化学装置100均采用了双层隔板20，总厚度小于两层铝塑膜的总厚度，故其比两个成品软包电极组件10直接堆叠的能量密度更高。同时由于隔板20为双层，其与第一裙边412和第二裙边422热封后的封印边总厚度仍较薄，从而在保证密封效果的同时，实现了封印边的折边，避免了空间损失，进而提高了锂离子电池的能量密度。且这种密封方式可以降低封印边的折边应力，从而改善锂离子电池的封装可靠性。
本申请的第二方面提供了一种电子装置，包含本申请第一方面所提供的电化学装置。该电子装置具有良好的能量密度和封装可靠性。
本申请的电子装置没有特别限制，其可以包括不限于：笔记本电脑、笔输入型计算机、移动电脑、电子书播放器、便携式电话、便携式传真机、便携式复印机、便携式打印机、头戴式立体声耳机、录像机、液晶电视、手提式清洁器、便携CD机、迷你光盘、收发机、电子记事本、计算器、存储卡、便携式录音机、收音机、备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车、照明器具、玩具、游戏机、钟表、电动工具、闪光灯、照相机、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。
另外，在本文中，用语“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“远离”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本申请相应实施例的技术方案和简化描述，而非指示或暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种电化学装置，其特征在于，包括：
包装壳，包括第一包装体和第二包装体，所述第一包装体设置有第一凹坑及与所述第一凹坑侧壁连接的第一裙边，所述第二包装体设置有第二凹坑及与所述第二凹坑侧壁连接的第二裙边；
第一电极组件，设置于所述第一凹坑；
第二电极组件，设置于所述第二凹坑；以及
隔板，包括阻隔层和位于所述阻隔层第一表面上的第一粘结层，所述隔板位于所述第一包装体和所述第二包装体之间；沿第一方向，所述第一裙边和所述第二裙边各自包括与所述隔板在第二方向上重叠的第一区域和超出所述隔板边缘的第二区域；所述第一方向为所述第一裙边和第二裙边的宽度方向，所述第二方向为所述隔板的厚度方向；
其中，所述第一裙边的第一区域与所述第一粘结层密封，所述第一裙边的第二区域与所述第二裙边的第二区域密封，以使所述隔板两侧分别与所述第一包装体和所述第二包装体形成各自独立的腔体；
所述第一包装体和所述第二包装体为铝塑膜；
双层所述隔板的总厚度小于两层铝塑膜总厚度，且所述隔板的厚度为30μm至100μm；
所述阻隔层的材料包括金属材料、第一高分子材料或碳材料中的至少一种；所述第一粘结层的材料包括第一高分子材料。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一粘结层至少位于所述阻隔层第一表面的周缘区域，所述周缘区域的面积不小于所述第一区域的面积。
3.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述隔板还包括位于所述阻隔层第二表面上的第二粘结层，所述第二粘结层至少位于所述阻隔层第二表面的周缘区域，所述第二裙边的第一区域与所述第二粘结层密封。
4.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，沿所述第一方向，所述第二区域包括第二子一区域和第二子二区域，所述第二子二区域位于所述第二子一区域远离所述第一区域的一侧，所述第二子二区域的厚度小于所述第二子一区域的厚度。
5.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一区域的宽度a≥0.8mm，所述第二区域的宽度b≥0.8mm。
6.根据权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，第二粘结层的材料包括所述第一高分子材料。
7.根据权利要求6所述的电化学装置，其特征在于，所述金属材料包括Ni、Ti、Cu、Ag、Au、Pt、Fe、Co、Cr、W、Mo、Al、Mg、K、Na、Ca、Sr、Ba、Si、Ge、Sb、Pb、In、Zn、不锈钢及其组合物或合金等中的至少一种；
所述第一高分子材料包括聚对苯二甲酸亚乙酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙二醇、聚酰胺酰亚胺、聚碳酸酯、环状聚烯烃、聚苯硫醚、聚乙酸乙烯酯、聚四氟乙烯，聚亚甲基萘、聚偏二氟乙烯，聚萘二甲酸亚乙酯、聚碳酸亚丙酯、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、聚(偏二氟乙烯-共-三氟氯乙烯)、有机硅、维尼纶、聚丙烯、酸酐改性聚丙烯、聚乙烯、乙烯及其共聚物、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醚腈、聚氨酯、聚苯醚、聚酯、聚砜、非晶态α-烯烃共聚物及其衍生物中的至少一种；
所述碳材料包括碳毡、碳膜、炭黑、乙炔黑、富勒烯、导电石墨膜或石墨烯膜中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一电极组件和所述第二电极组件分别设置有不同极性的极耳，所述极耳分别从所述第二区域延伸出所述包装壳，相邻所述电极组件通过所述极耳串联连接。
9.一种电子装置，其特征在于，包含权利要求1至8中任一项所述的电化学装置。
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