CN113661605B - 电化学装置和电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种电化学装置，包括第一极片和第一极耳，第一极片包括集流体和设置于集流体上的活性物质层。集流体包括第一面，第一面设有第一空白区，集流体包括相对设置的第一边和第二边，第一极耳电连接第一空白区并相较于第一边凸出。第一极耳上设有第一极耳胶，第一极耳胶包括第一胶层，第一胶层包括朝向第二边的第三边。其中，第三边与第二边之间的最小距离为D1(mm)，第一边与第二边的距离为W(mm)，则D1<W。本申请还提供一种包括前述电化学装置的电子装置。本申请可防止第一极耳在电化学装置跌落时断裂，提高安全可靠性和使用寿命。

Description

电化学装置和电子装置
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以及具有所述电化学装置的电子装置。
背景技术
电化学装置(如电池)在电子移动设备、电动工具及电动汽车等电子产品中有着广泛使用，人们对电化学装置的安全性能要求也越来越高。由于电子产品在使用过程中常会发生跌落、碰撞、振动等机械滥用，这就对电化学装置的跌落性能要求越来越高。
电化学装置通常采用铝箔作为阴极极耳，采用铜箔或镍箔为阳极极耳，极耳可作为电化学装置与外界充放电设备的连接部件。当电子产品跌落时，极耳的抗弯折强度不足以承受电化学装置所受到的冲击，就会发生断裂，从而使得电化学装置内部蓄积的电能无法输送到外界，外界的电能也无法输送至电化学装置，进而导致电化学装置失效，安全可靠性降低，使用寿命减少。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，有必要提出一种有利于改善极耳断裂问题的电化学装置。
另，还有必要提供一种具有该电化学装置的电子装置。
本申请提供一种电化学装置，包括第一极片和第一极耳，第一极片包括集流体和设置于集流体上的活性物质层。集流体包括第一面，第一面设有第一空白区，集流体包括相对设置的第一边和第二边，第一极耳电连接第一空白区并相较于第一边凸出。第一极耳上设有第一极耳胶，第一极耳胶包括第一胶层，第一胶层包括朝向第二边的第三边。其中，第一端部三边与第二边之间的最小距离为D1(mm)，第一边与第二边的距离为W(mm)，则D1＜W。
本申请第一胶层的第三边低于第一极片的第一边，因此，第一胶层的第三边可以被夹持于电极组件的内部，当电化学装置发生机械滥用时，由于第一胶层被夹持，能够防止第一极耳由于歪斜而断裂，进而避免电化学装置失效问题，提高电化学装置的安全可靠性和使用寿命。
在本申请一些实施方式中，第一胶层覆盖部分第一空白区。如此设置能够避免第一胶层的第三边与第一空白区之间存在间隙时，第一极耳和第一胶层的第三边的交界处容易产生应力集中的问题，进一步防止第一极耳由于应力集中发生断裂。
在本申请一些实施方式中，第一空白区包括第四边，第四边远离第二边，第四边与第二边之间的距离为D2(mm)，则D2＜D1。由于第一胶层的第三边可以被第一边未设置缺口的其它区域夹持，同样可以避免第一极耳因歪斜而导致断裂。
在本申请一些实施方式中，Di＜W-0.2。如此，可以使得第一胶层伸入电极组件内足够的长度，有利于防止电化学装置发生机械滥用时第一胶层脱离第一空白区，进一步提高安全可靠性和使用寿命。
在本申请一些实施方式中，第二边至第一边为第一方向，沿第一方向，第一胶层包括第一部分以及连接第一部分的第二部分，第三边位于第一部分，第一部分的长度小于第二部分的长度。由于第一部分和第二部分的尺寸不同，因此可以节约第一胶层的第一部分的用料，降低生产成本。
在本申请一些实施方式中，第一部分和第二部分的连接处或第一部分的边缘设有凹凸结构。
在本申请一些实施方式中，集流体还包括与第一面相对的第二面，第二面还包括第二空白区，第一极耳在第二面的投影位于第二空白区内。第一极耳胶包括与第一胶层相连接的第二胶层，第一极耳位于第一胶层和第二胶层之间，第二胶层包括朝向第二边的第五边。第五边与第二边之间的最小距离为D3(mm)，则D3＜W。即第二胶层的第五边可以被夹持于电极组件的内部，当电化学装置发生机械滥用时，由于第二胶层被夹持，能够进一步防止第一极耳由于歪斜而断裂，进而避免电化学装置失效问题，提高电化学装置的安全可靠性和使用寿命。
在本申请一些实施方式中，第一空白区位于集流体中部。如此，可以减小电化学装置的内阻，改善电化学装置的高倍率充放电性能。
在本申请一些实施方式中，电化学装置还包括第二极耳，第一面设有第三空白区，第二极耳电连接第三空白区并从第一边凸出。第二极耳上设有第二极耳胶，第二极耳胶包括第三胶层，第三胶层包括朝向第二边的第六边。其中，第六边与第二边之间的最小距离为D4(mm)，则D4＜W。电化学装置的第一极片设置第二极耳，可以进一步改善高倍率充放电性能；此外，第三胶层的第六边可以被夹持于电极组件的内部，当电化学装置发生机械滥用时，由于第三胶层被夹持，可以防止第二极耳断裂，提高电化学装置的安全可靠性和使用寿命。
本申请还提供一种电子装置，其包括如上的电化学装置。
附图说明
图1为本申请一实施方式提供的电化学装置的结构示意图。
图2为图1所示的电化学装置的电极组件的截面示意图。
图3A为图2所示的电极组件的第一极片展开时的一实施例的正面结构示意图。
图3B为图3A所示的第一极片的背面示意图。
图4为图3A和图3B所示的第一极片上的第一极耳的侧面结构示意图。
图5为图2所示的电极组件的第一极片展开时的另一实施例的正面结构示意图。
图6为图2所示的电极组件的第一极片展开时的又一实施例的背面结构示意图。
图7为图6所示的第一极片上的第一极耳的侧面结构示意图。
图8为图2所示的电极组件的第一极片展开时的再一实施例的正面结构示意图。
图9为图8所示的第一极片的背面结构示意图。
图10为图8所示的第一极片上的第一极耳的一实施例的正面结构示意图。
图11为图8所示的第一极片上的第一极耳的另一实施例的正面结构示意图。
图12为图2所示的电极组件的第一极片展开时的再一实施例的正面结构示意图。
图13为图2所示的电极组件的第一极片展开时的再一实施例的正面结构示意图。
图14为本申请一实施方式提供的电子装置的结构示意图。
主要元件符号说明
电子装置 1
第一极片 10
集流体 11
活性物质层 12
第一极耳 20
第一极耳胶 30
第一胶层 31
第二胶层 32
第二极片 40
第二极耳 50
第二极耳胶 60
第三胶层 61
第四胶层 62
极耳 70
电化学装置 100
电极组件 101
第一面 111
第一空白区 112
第一边 113
第二边 114
第二面 115
第二空白区 116
第四边 117
第三空白区 118
第三边 310
第一部分 311
第二部分 312
第五边 320
第六边 610
距离 D1，D2，D3，W
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例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
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。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
请参阅图1至图3A，本申请一实施方式提供一种电化学装置100，包括第一极片10和第一极耳20。第一极片10包括集流体11和设置于集流体11上的活性物质层12。集流体11包括第一面111，第一面111设有第一空白区112。集流体11包括相对设置的第一边113和第二边114，第一极耳20电连接第一空白区112并相较于第一边113凸出。
如图3A所示，第一极耳20上设有第一极耳胶30，第一极耳胶30包括第一胶层31，第一胶层31包括朝向第二边114的第三边310。其中，第三边310与第二边114之间的最小距离为D1(mm)，第一边113与第二边114的距离为W(mm)，则D1＜W。
其中，第三边310的形状可以为直线、曲线或者其他任意形状。当第三边310为直线时，第三边310可以平行于第一边113，也可以不平行于第一边113。最小距离D1为第三边310上各点到第二边114的距离的最小值。
可以理解，具体地，如图2所示，电化学装置100还包括第二极片40和隔离膜(图未标)，隔离膜位于第一极片10和第二极片40之间。第一极片10、隔离膜和第二极片40可以经过叠片或卷绕方式形成电极组件101。图中示出的是电极组件101为卷绕式的形态，但本申请的电极组件101并不限于此，电极组件101也可以为叠片式。
本申请设置第三边310与第二边114之间的最小距离D1小于第一边113与第二边114的距离W，使得第一胶层31的第三边310低于第一极片10的第一边113。因此，第一胶层31的第三边310可以被夹持于电极组件101的内部。当电化学装置100发生机械滥用时，由于第一胶层31被夹持，能够防止第一极耳20由于歪斜而断裂，进而避免电化学装置100失效问题，提高电化学装置100的使用寿命和安全可靠性。
在本申请一实施方式中，如图3A所示，第一边113与第二边114的距离W与第三边310与第二边114之间的最小距离D1之间的差值大于0.2mm，即D1＜W-0.2。如此，可以使得第一胶层31伸入电极组件101内足够的长度，有利于防止电化学装置100发生机械滥用时第一胶层31脱离第一空白区112，进而避免第一极耳20断裂，进一步提高电化学装置100的可靠性和使用寿命。
以下将结合具体实施例对本申请做具体说明。
实施例1
如图3A所示，在本实施例中，第一胶层31覆盖部分第一空白区112，从而满足D1＜W。由于第一胶层31覆盖部分第一空白区112，能够避免第一胶层31的第三边310与第一空白区112之间存在间隙时，第一极耳20和第一胶层31的第三边310的交界处容易产生应力集中的问题，从而防止第一极耳20由于应力集中发生断裂。
如图3B所示，集流体11还包括与第一面111相对的第二面115，第二面115包括第二空白区116，第一极耳20在第二面115的投影位于第二空白区116内。第一极耳胶30包括与第一胶层31相连接的第二胶层32，第一极耳20位于第一胶层31和第二胶层32之间。第二胶层32包括朝向第二边114的第五边320。第五边320与第二边114之间的最小距离为D3(mm)，则D3＜W。
例如，在本实施例中，第二胶层32覆盖部分第二空白区116。由于第二胶层32覆盖部分第二空白区116，能够避免第二胶层32的第五边320与第二空白区116之间存在间隙时，第一极耳20和第二胶层32的第五边320的交界处容易产生应力集中的问题，进一步防止第一极耳20由于应力集中发生断裂。
其中，第五边320的形状可以为直线、曲线或者其他任意形状。当第五边320为直线时，第五边320可以平行于第一边113，也可以不平行于第一边113。最小距离D1为第五边320上各点到第二边114的距离的最小值。
请一并参照图3A、图3B和图4，其中，第五边320可以与第三边310齐平。具体地，当第一边113与第二边114的距离W和第三边310与第二边114之间的最小距离D1之间的差值大于0.2mm(即Di＜W-0.2)时，第一边113与第二边114的距离W和第五边320与第二边114之间的最小距离D3之间的差值也大于0.2mm(即D3＜W-0.2)。
如图3A所示，在本实施例中，第一空白区112位于集流体11中部。其中，第一空白区112是指集流体11上未设置活性物质层12的区域，其可以通过在集流体11上涂覆完活性物质层12后将第一空白区112对应位置的活性物质层清洗掉露出集流体来形成，也可以在第一空白区112对应位置贴上发泡胶，涂覆活性物质层12后进行加热去除发泡胶及其上附着的活性物质层来形成，或者其他方法，本申请对此并不做限制。
如此，则可使第一极耳20位于集流体11的中部，从而降低电流的传输距离，减小电化学装置100的内阻，改善电化学装置100的高倍率充放电性能。当然，如图5所示，第一空白区112还可以位于集流体11的头部或尾部。
如图3A和图3B所示，在本实施例中，第一胶层31和第二胶层32形状匹配，均可大致呈长方形。
实施例2
请参阅图6，与实施例1的不同之处在于，在满足第一胶层31覆盖部分第一空白区112的条件下，本实施例的第二胶层32也可以不覆盖第二空白区116。即，第二胶层32的第五边320也可以与第二空白区116之间具有一定的间隙。此时，第二胶层32的宽度小于第一胶层31的宽度。
其中，第二边114至第一边113为第一方向，定义上述宽度为沿第一方向上第二胶层32或第一胶层31的宽度。
在这种情况下，虽然第二胶层32的第五边320与第二空白区116之间具有间隙，导致第五边320与第一极耳20的交界处容易产生应力集中的问题，然而，第五边320与第一极耳20的交界处产生的应力至少部分会转移到第一胶层31一侧。由于第一胶层31覆盖部分第一空白区112，因此转移至第一胶层31上的部分应力会消除，从而同样能够防止第一极耳20由于应力集中发生断裂。
实施例3
与实施例1或2的不同之处在于，第一胶层31的形状并不限于长方形。如图8所示，在本实施例中，沿第一方向，第一胶层31包括第一部分311以及连接第一部分311的第二部分312，第三边310位于第一部分311，第一部分311的长度小于第二部分312的长度。
也就是说，第一部分311覆盖部分第一空白区112。
其中，第一部分311和第二部分312可以是一体成型，节约工艺，当然也可以不是一体成型。
其中，定义上述长度为沿与第一方向垂直的第二方向上第一部分311或第二部分312的尺寸。第一部分311的长度小于第二部分312的长度，即第一胶层31大致呈T型。由于第一部分311的长度小于第二部分312的长度，可以节约第一胶层31的第一部分311的用料，降低生产成本。
类似的，第二胶层32可以与第一胶层31具有相同的形状，即，第二胶层32也可以大致呈T型。当第一胶层31的第一部分311覆盖部分第一空白区112时，与实施例1类似，第二胶层32可以覆盖部分第二空白区116。
实施例4
与实施例3不同之处在于，当第一胶层31为T型时，本实施例的第二胶层32不覆盖第二空白区116，即，如图9所示，第二胶层32与第二空白区116具有一定的间隙。
由于第一胶层31的第一部分311和第二部分312的尺寸不同，因此第一胶层31在第一部门和第二部分312的连接处更容易出现应力，使得第二胶层32的应力更快地转移到第一胶层31上，从而避免第一极耳20因应力集中而导致断裂。
如图10和图11所示，在本实施例中，第一部分311和第二部分312的连接处或第一部分311的边缘可设有凹凸结构313。凹凸结构313可以为锯齿结构。凹凸结构313用于在第一胶层31上产生急剧变化的形状，从而使得第二胶层32的应力更快地转移到第一胶层31上。
当然，也可以相应增加第一部分311和第二部分312的长度的差值，可同样有利于使第二胶层32的应力更快地转移到第一胶层31上。
实施例5
与实施例1不同之处在于，为满足D1＜W，第一极耳20不需覆盖第一空白区112。如图12所示，在本实施例中，第一空白区112包括第四边117，第四边117远离第二边114，第四边117与第二边114之间的距离为D2(mm)，则D2＜D1。
如图12所示，具体地，第一空白区112设有缺口，从而在第一空白区112形成第四边117。在这种情况下，虽然第一胶层31的第三边310与第一空白区112之间具有一定的间隙，然而，对于卷绕型的电极组件101而言，由于第一极片10经卷绕后，第一胶层31的第三边310会低于第一极片10的第一边113，因此第一边113未设置缺口的其它区域可以将第一胶层31的第三边310夹持住，同样可以避免第一极耳20因歪斜而导致断裂。
如图12所示，第一胶层31可以与实施例1类似，呈长方形。然而，如图13所示，第一胶层31也可以如实施例2所述的呈T型。
进一步地，第二胶层32可以与第一胶层31形状匹配，也可以具有比第一胶层31更小的宽度。
其中，在上述实施例1-5中，第一极耳20可焊接于第一空白区112。在其它实施例中，第一极耳20也可以一体成型于第一空白区112，例如，第一极耳20直接由集流体切割形成。
如图2和图3A所示，在本实施方式中，电化学装置100还包括第二极耳50。第一面111还设有第三空白区118，第二极耳50电连接第三空白区118并相较于第一边113凸出。第二极耳50上设有第二极耳胶60。第二极耳胶60包括第三胶层61，第三胶层61包括朝向第二边114的第六边610。其中，第六边610与第二边114之间的最小距离为D4(mm)，则D4＜W。
其中，第六边610的形状可以为直线、曲线或者其他任意形状。当第六边610为直线时，第六边610可以平行于第一边113，也可以不平行于第一边113。最小距离D1为第六边610上各点到第二边114的距离的最小值。
当第一极片10上还设有第二极耳50时，由于第一极片10上极耳数量增加，可以提高电化学装置100的高倍率充放电性能。本申请设置第三胶层61具有与第一胶层31类似的结构，即第六边610与第二边114之间的最小距离D4小于第一边113与第二边114的距离W，使得第三胶层61的第六边610低于第一极片10的第一边113，因此能够防止第二极耳50由于歪斜而断裂，进一步提高电化学装置100的安全可靠性和使用寿命。
其中，如图3B所示，第二极耳胶60还可包括连接第三胶层61的第四胶层62。第二极耳胶60的第三胶层61和第四胶层62可以分别采用与实施例1-5的第一极耳胶30的第一胶层31和第二胶层32相同的构造，在此不再赘述。
为了进一步提高电化学装置100的高倍率充放电性能，第一极片10上还可继续设置第三极耳、第四极耳(图未示)等，第三极耳、第四极耳等其它极耳上也分别设有极耳胶。为了避免第三极耳、第四极耳断裂，第三极耳和第四极耳上极耳胶的构造可以与实施例1-5的第一极耳胶30类似，在此不再赘述。
类似的，如图2所示，第二极片40上也设置有至少一极耳70，具体地，第二极片40包括第二集流体和设置于第二集流体上的第二活性物质层。第二集流体包括第一面，第一面也设有第一空白区。第二集流体也包括相对设置的第一边和第二边。第二极片40的极耳70电连接第二集流体的第一空白区并相较于第一边凸出。第二极片40上的极耳70也设有极耳胶(图未示)。为了避免第二极片40上的极耳70断裂，第二极片40上的极耳胶的构造可以与实施例1-5的第一极耳胶30类似，在此不再赘述。
其中，本申请的电化学装置100包括所有能够发生电化学反应的装置。具体的，电化学装置100包括所有种类的原电池、二次电池、燃料电池、太阳能电池和电容器(例如超级电容器)。可选地，电化学装置100可以为锂二次电池，包括锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池和锂离子聚合物二次电池。
对实施例1-5的电化学装置分别进行微跌测试，具体地，将每个电化学装置置于整机模拟夹具中，采用双面胶固定，盖上盖板。从10cm的高度跌落至大理石地面，每个电化学装置依次重复跌落多次，其中，每个电化学装置头部受到跌落5000次，左面受到跌落2500次，右面受到跌落2500次。经确认，实施例1-5的电化学装置在经过多次跌落之后，极耳均无断裂。
请参阅图14，本申请一实施方式还提供一种电子装置1，电子装置1包括电化学装置100。其中，电子装置1可以是消费性电子产品(如移动通信装置、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴设备等)、电动工具、无人机、储能装置、动力装置等。参照图，在一实施方式中，电子装置1为移动通信装置。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种电化学装置，包括第一极片和第一极耳，所述第一极片包括集流体和设置于所述集流体上的活性物质层，
所述集流体包括第一面，所述第一面设有第一空白区，所述集流体包括相对设置的第一边和第二边，所述第一极耳电连接所述第一空白区并相较于所述第一边凸出，
所述第一极耳上设有第一极耳胶，所述第一极耳胶包括第一胶层，所述第一胶层包括朝向所述第二边的第三边，
其中，所述第三边与所述第二边之间的最小距离为D1mm，所述第一边与所述第二边的距离为Wmm，则D1<W；所述第一极片卷绕设置，所述第一空白区包括第四边，所述第四边为所述第一空白区的边中更远离所述第二边的边，所述第四边与所述第二边之间的距离为D2mm，则D2<D1。
2.如权利要求1所述的电化学装置，其中，D1<W-0.2。
3.如权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第二边至所述第一边为第一方向，沿所述第一方向，所述第一胶层包括第一部分以及连接所述第一部分的第二部分，所述第三边位于所述第一部分，所述第一部分的长度小于所述第二部分的长度。
4.如权利要求3所述的电化学装置，其中，所述第一部分和所述第二部分的连接处或所述第一部分的边缘设有凹凸结构。
5.如权利要求1所述的电化学装置，其中，所述集流体还包括与所述第一面相对的第二面，所述第二面包括第二空白区，所述第一极耳在所述第二面的投影位于所述第二空白区内，
所述第一极耳胶包括与所述第一胶层相连接的第二胶层，所述第一极耳位于所述第一胶层和所述第二胶层之间，所述第二胶层包括朝向所述第二边的第五边，
所述第五边与所述第二边之间的最小距离为D3mm，则D3<W。
6.如权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一空白区位于所述集流体中部。
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二极耳，所述第一面还设有第三空白区，所述第二极耳电连接所述第三空白区并相较于所述第一边凸出，
所述第二极耳上设有第二极耳胶，所述第二极耳胶包括第三胶层，所述第三胶层包括朝向所述第二边的第六边，
其中，所述第六边与所述第二边之间的最小距离为D4mm，则D4<W。
8.一种电子装置，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的电化学装置。
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