CN113903969B - 电芯及用电装置 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例涉及电池技术领域，公开了电芯及用电装置。该电芯包括电极组件。电极组件包括第一组件，第一组件包括层叠设置的第一极片、隔离膜以及第二极片。第一极片与第二极片的极性相反，第一极片与第二极片之间设有隔离膜。第一组件以连续Z形弯折的方式弯折。与目前市场上将多个阴、阳极片单元依次交替堆叠设置的电芯相比，在相同极片单元数量的情况下，由于第一极片与第二极片整体式的设置，本申请实施例提供的电芯中的电极组件较目前市场上电极组件中各极片的总侧边数量会更少，其毛刺数量是更少的。故而本申请实施例提供的电芯可在一定程度上降低极片侧边毛刺刺破隔离膜并造成电极组件短路的风险。

Description

电芯及用电装置
【技术领域】
本申请实施例涉及电池技术领域，尤其涉及一种电芯及用电装置。
【背景技术】
电芯是一种将外界的能量转化为电能并储存于其内部，以在需要的时刻对外部设备(如便携式电子设备)进行供电的装置。目前，电芯广泛地运用于手机、平板、笔记本电脑等电子产品中。
一般地，电芯包括壳体、电极组件、极耳以及填充于壳体内的电解液。目前，有些电极组件采用堆叠式结构；即是复数个阴极片单元与复数个阳极片单元之间交替堆叠设置，且相邻的阴极片单元与阳极片单元之间设有隔离膜进行分隔。
在这种堆叠式电极组件中，各阴极片单元与各阳极片单元是分别独立地裁切出来的，并依照上述顺序依次堆叠；如此，各极片的侧边毛刺均有刺破隔离膜而造成电极组件短路的风险，因此目前电芯中电极组件具有较高的短路风险。
【发明内容】
本申请实施例旨在提供一种电芯及用电装置，以降低目前电芯中电极组件短路的风险。
本申请实施例解决其技术问题采用以下技术方案：
一种电芯，包括电极组件。所述电极组件包括第一组件，所述第一组件包括层叠设置的第一极片、隔离膜以及第二极片，所述第一极片与所述第二极片的极性相反，所述第一极片与所述第二极片之间设有所述隔离膜。一所述第一极片层叠于第一组件的最外侧，所述层叠于第一组件的最外侧的第一极片背离所述隔离膜的表面为第一表面，所述第一组件以连续Z形弯折的方式弯折设置，以使：所述第一表面弯折成复数个第一平坦区域以及复数个第一弯折区域，所述第一平坦区域平直延伸并与所述第一弯折区域交替设置，各所述第一平坦区域之间沿所述电芯的厚度方向间隔设置，各所述第一弯折区域连接相邻的两所述第一平坦区域。所述电极组件还包括复数个第二组件，所述第二组件设于相对设置的两第一平坦区域之间，每一第二组件对应一组所述相对设置的两第一平坦区域，所述第二组件包括第一极片单元与第一隔膜单元，所述第一极片单元与所述第一表面的极性相反，所述第一极片单元与所述第一平坦区域之间设有所述第一隔膜单元，一所述第二组件中的第一隔膜单元与另一所述第二组件中的第一隔膜单元之间不相连接。
与目前市场上将多个阴、阳极片单元依次交替堆叠设置的电芯相比，在相同极片单元数量的情况下，由于第一极片与第二极片整体式的设置，本申请实施例提供的电芯中的电极组件较目前市场上电极组件中各极片的总侧边数量会更少，其毛刺数量是更少的；故而本申请实施例提供的电芯可在一定程度上降低极片侧边毛刺刺破隔离膜并造成电极组件短路的风险。此外，本申请实施例提供的电芯中的电极组件最外侧弯折部的外表面没有设置隔离膜，能够减少电芯隔离膜的用量，提高电芯的能量密度和节约生产成本；同时还可增强电极组件的对外散热。
作为上述方案的进一步改进方案，沿所述第一极片、所述隔离膜以及所述第二极片之间的层叠方向，所述电极组件还具有与所述第一表面相对的第二表面，所述第一组件以连续Z形弯折的方式弯折设置，以使：所述第二表面弯折形成复数个第二平坦区域以及复数个第二弯折区域，所述第二平坦区域平直延伸并与所述第二弯折区域交替设置，各所述第二平坦区域沿所述厚度方向间隔设置，各所述第二弯折区域连接相邻的两所述第二平坦区域。所述电极组件还包括第三组件，所述第三组件设于相对设置的两第二平坦区域之间，每一第三组件对应一组所述相对设置的两第二平坦区域，所述第三组件包括第二极片单元与第二隔膜单元，所述第二极片单元与所述第二表面的极性相反，所述第二极片单元与所述第二平坦区域之间设有所述第二隔膜单元，一所述第三组件中的第二隔膜单元与另一所述第三组件中的第二隔膜单元之间不相连接。其中，所述第二表面为第二极片背离所述隔离膜的表面，或者，所述第二表面为所述第一极片背离所述隔离膜的表面。该第二组件与第三组件的设置可提升电极组件整体的能量密度，同时还能够使位于电极组件最外侧的第一弯折部与第二弯折部维持在裸露的状态，以保证电极组件较佳的散热性能。
作为上述方案的进一步改进方案，所述第二组件包括一个第一极片单元。或者，所述第二组件还包括与所述第一极片单元极性相反的第三极片单元以及第三隔膜单元，所述第一极片单元的数量比所述第三极片单元的数量多一个，各所述第一极片单元与各所述第三极片单元之间沿所述厚度方向交替设置，所述第一极片单元与所述第三极片单元之间设有所述第三隔膜单元。
作为上述方案的进一步改进方案，所述第三组件包括一个所述第二极片单元。或者，所述第三组件还包括与所述第二极片单元极性相反的第四极片单元以及第四隔膜单元，所述第二极片单元的数量比所述第四极片单元的数量多一个，各所述第二极片单元与各所述第四极片单元之间沿所述厚度方向交替设置，所述第二极片单元与所述第四极片单元之间设有所述第四隔膜单元。
作为上述方案的进一步改进方案，所述第一极片包括第一集流体以及涂覆于所述第一集流体的两个表面的第一活性材料层。所述第一集流体弯折形成复数个第一平坦段与复数个第一弯折段，所述第一平坦段与所述第一弯折段交替设置，各所述第一平坦段之间沿所述厚度方向间隔设置，所述第一弯折段连接相邻的两所述第一平坦段。所述第二极片包括第二集流体以及涂覆于所述第二集流体的两个表面的第二活性材料层。所述第二集流体弯折形成复数个第二平坦段与复数个第二弯折段，所述第二平坦段与所述第二弯折段交替设置，各所述第二平坦段之间沿所述厚度方向间隔设置，所述第二弯折段连接相邻的两所述第二平坦段。
作为上述方案的进一步改进方案，所述第一表面中靠近所述第二组件设置的第一弯折区域未涂覆所述第一活性材料层。
作为上述方案的进一步改进方案，所述第二表面中靠近所述第二组件设置的第二弯折区域未涂覆所述第二活性材料层。
作为上述方案的进一步改进方案，所述第二表面中靠近所述第三组件设置的第二弯折区域未涂覆所述第二活性材料层。所述第一表面中靠近所述第三组件设置的第一弯折区域未涂覆所述第一活性材料层。
作为上述方案的进一步改进方案，至少一所述第一平坦区域位于所述电极组件的最外侧，位于所述电极组件最外侧的第一平坦区域未涂覆所述第一活性材料层；和/或，至少一所述第二平坦区域位于所述电极组件的最外侧，位于所述电极组件最外侧的第二平坦区域未涂覆所述第二活性材料层。
作为上述方案的进一步改进方案，各所述第一弯折段的两侧均未涂覆所述第一活性材料层；和/或，各所述第二弯折段的两侧均未涂覆所述第二活性材料层。
作为上述方案的进一步改进方案，沿设定方向，所述第一极片单元的两端分别超出相邻的所述第一平坦段表面的第一活性材料层。所述设定方向为，所述第一平坦段靠近一相邻的所述第一弯折段的一端指向所述第一平坦段靠近另一相邻的所述第一弯折段的一端的方向。所述第一极片为阴极片，所述第一极片单元为阳极片。
作为上述方案的进一步改进方案，所述电芯还包括绝缘胶，与所述第二组件相邻的第一平坦段超出所述第一活性材料层的部分粘接有绝缘胶。或者，与所述第二组件相邻的第一平坦段超出所述第一活性材料层的部分涂覆有绝缘材料层。
作为上述方案的进一步改进方案，于同一所述第二组件中，两所述第一隔膜单元由同一隔膜弯折形成，于靠近所述相对设置的两第一平坦区域之间的第一弯折部的一侧，两所述第一隔膜单元相互连接。于同一所述第三组件中，两所述第二隔膜单元由同一隔膜弯折形成，于靠近所述相对设置的两第二平坦区域之间的第二弯折部的一侧，两所述第二隔膜单元相互连接。
作为上述方案的进一步改进方案，所述第一极片与所述第二极片的数量相同，或者所述第一极片与所述第二极片的数量多一个。各所述第一极片与所述第二极片之间交替设置。
本申请另一实施例还提供了一种用电装置，包括上述任一种的电芯。
【附图说明】
一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为本申请其中一实施例提供的电芯的示意图；
图2为图1中电芯沿A-A线剖切并隐藏壳体后的示意图；
图3为图2中第一组件于连续Z形弯折状态下的示意图；
图4为图2中第二组件的示意图；
图5为图本申请其中另一实施例提供的第二组件的示意图；
图6为本申请其中一实施例提供的用电装置的示意图。
图中：
1、电芯；
100、壳体；
200、电极组件；210、第一组件；220、第二组件；230、第三组件；240、绝缘胶；211、第一极片；2111、第一平坦部；2112、第一弯折部；2113、第一集流体；21131、第一平坦段；21132、第一弯折段；2114、第一活性材料层；212、第二极片；2121、第二平坦部；2122、第二弯折部；2123、第二集流体；21231、第二平坦段；21232、第二弯折段；2124、第二活性材料层；213、隔离膜；221、第一极片单元；222、第一隔膜单元；231、第二极片单元；232、第二隔膜单元；201、第一表面；2011、第一平坦区域；2012、第一弯折区域；202、第二表面；2021、第二平坦区域；2022、第二弯折区域；
300、极耳；
220b、第二组件；221b、第一极片单元；222b、第一隔膜单元；223b、第三极片单元；224b、第三隔膜单元；
2、用电装置。
【具体实施方式】
为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施例，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”/“固接于”/“安装于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本说明书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。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
此外，下面所描述的本申请不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
在本说明书中，所述“安装”包括焊接、螺接、卡接、粘合等方式将某一元件或装置固定或限制于特定位置或地方，所述元件或装置可在特定位置或地方保持不动也可在限定范围内活动，所述元件或装置固定或限制于特定位置或地方后可进行拆卸也可不能进行拆卸，在本申请实施例中不作限制。
请先一并参阅图1与图2，其分别示出了本申请其中一实施例提供的电芯1的示意图，以及该电芯1沿图示A-A线剖切并隐藏壳体100后的示意图，该电芯包括壳体100、电极组件200以及极耳300。其中，壳体100为电极组件200以及极耳300的安装基体。电极组件200收容于壳体100中，其包括第一组件210。第一组件210包括层叠设置的第一极片211、第二极片212以及隔离膜213。第一极片211与第二极片212的极性相反，且该第一极片211与第二极片212之间设有上述隔离膜213，第一组件210以连续Z形弯折的方式弯折，以使第一组件210包括层叠设置的多个部分。
对于上述壳体100，请参阅图1，壳体100整体呈扁平的长方体状，其内部设有收容腔，该收容腔用以收容上述电极组件200以及电解液。本实施例中，电芯1为软包电芯，该壳体100为铝塑膜；可以理解的是，在本申请的其他实施例中，电芯1还可以是硬壳电芯，相应地，壳体100由金属等硬质材料制成。
对于上述电极组件200，请先参阅图2，该电极组件200包括第一组件210，该第一组件210具体包括层叠设置的第一极片211、第二极片212以及隔离膜213。其中，第一极片211与第二极片212的极性相反，两者之间设有上述隔离膜213以进行分隔。结合图3，其示出了第一组件210于连续Z形弯折状态下的示意图，沿第一极片211、隔离膜213以及第二极片212之间的层叠方向，第一组件210具有相对设置的第一表面201与第二表面202；其中，一第一极片211层叠于第一组件210的最外侧，且该层叠于第一组件210最外侧的第一极片211背离隔离膜213的表面为所述“第一表面201”。第一组件210以连续Z形弯折的方式弯折设置，以使第一表面201弯折成复数个第一平坦区域2011以及复数个第一弯折区域2012，该第一平坦区域2011与第一弯折区域2012之间沿着第一极片211的延伸方向交替设置，第一平坦区域2011平直延伸，各第一平坦区域2011之间沿图示电芯1的厚度方向X间隔设置，各第一弯折区域2012连接相邻的两第一平坦区域2011；以及使该第二表面202弯折形成复数个第二平坦区域2021以及复数个第二弯折区域2022，该第二平坦区域2021与第二弯折区域2022之间沿着第二极片212的延伸方向交替设置，第二平坦区域2021平直延伸，各第二平坦区域2021沿上述厚度方向间隔设置，各第二弯折区域2022则连接相邻的两第二平坦区域2021。值得说明的是，本申请中所述的“厚度方向”为电极组件200的厚度方向，亦是电芯1的厚度方向。
接下来，以该第一组件210包括一第一极片211与一第二极片212为例，依次对第一极片211与第二极片212的具体结构作详细说明。即是说本实施例中，上述第一表面201为沿上述层叠方向位于第一组件210最外侧的第一极片211背离隔离膜213的一面，上述第二表面202为沿上述层叠方向位于第一组件210最外侧的第二极片212背离隔离膜213的一面。
对于前述第一极片211，请结合图2与图3，第一组件210以连续Z形弯折的方式弯折，进而使得第一极片211弯折形成复数个第一平坦部2111与复数个第一弯折部2112，该第一平坦部2111与第一弯折部2112之间沿着第一极片211的延伸方向交替设置。第一平坦部2111平直延伸，各第一平坦部2111之间延沿图示电芯的厚度方向X间隔设置。第一弯折部2112则相对第一平坦部2111弯折延伸，其连接相邻的两第一平坦部2111，各第一弯折部2112如此设置，进而使第一极片211构成上述的连续Z形形态。
接下来进一步对第一极片211的具体构造作详细说明。同时结合图3与图2，第一极片211包括第一集流体2113以及第一活性材料层2114。第一集流体2113呈长条状，其是整个第一极片211的基材。该第一集流体2113随第一组件210的弯折而形成复数个第一平坦段21131与复数个第一弯折段21132，该第一平坦段21131与第一弯折段21132之间沿第一集流体2113的延伸方向交替设置；各第一平坦段21131之间沿上述厚度方向X间隔设置，第一弯折段21132连接相邻的两第一平坦段21131，以使第一集流体2113亦呈连续Z形的弯折形态。第一活性材料层2114涂覆于第一集流体2113面向和背离隔离膜213的两个表面，其是电芯1充放电过程中第一极片211内参与化学反应的组分。该第一平坦段21131与涂覆于其上的第一活性材料层2114共同构成上述第一平坦部2111，该第一弯折段21132与涂覆于其上的第一活性材料层2114共同构成上述第一弯折部2112。本实施例中，第一极片211为阴极片；具体地，第一集流体2113包括铝箔，第一活性材料层2114包括锰酸锂、钴酸锂或磷酸铁锂等含锂的化合物，以及粘接剂等成分。
同理，对于前述第二极片212，上述第一组件210以连续Z形弯折的方式弯折，进而使得该第二极片212弯折形成复数个第二平坦部2121与复数个第二弯折部2122，该第二平坦部2121与第二弯折部2122之间沿着第二极片212的延伸方向交替设置。其中，第二平坦部2121平直延伸，各第二平坦部2121之间延沿图示厚度方向X间隔设置；第二弯折部2122则相对第二平坦部2121弯折延伸，其连接相邻的两第二平坦部2121，进而使第二极片212构成上述的连续Z形形态。
接下来进一步对第二极片212的具体构造作详细说明。第二极片212包括第二集流体2123以及第二活性材料层2124。第二集流体2123亦呈长条状，其是整个第二极片212的基材。该第二集流体2123随第一组件210的弯折而形成复数个第二平坦段21231与复数个第二弯折段21232，该第二平坦段21231与第二弯折段21232之间沿第二集流体2123的延伸方向交替设置；各第二平坦段21231之间沿上述厚度方向X间隔设置，第二弯折段21232连接相邻的两第二平坦段21231，以使第二集流体2123亦呈连续Z形的弯折形态。第二活性材料层2124涂覆于第二集流体2123面向和背离隔离膜213的两个表面，其是电芯1充放电过程中第二极片212内参与化学反应的组分。该第二平坦段21231与涂覆于其上的第二活性材料层2124共同构成上述第二平坦部2121，该第二弯折段21232与涂覆于其上的第二活性材料层2124共同构成上述第二弯折部2122。本实施例中，第二极片212为阳极片；具体地，第二集流体2123包括铜箔，第二活性材料层2124包括石墨以及粘接剂等成分。当然，在本申请的其他实施例中，亦可以是第一极片211为阳极片，相应地，第二极片212为阴极片。
由于第一极片211与第二极片212在折叠后分别形成复数个第一平坦部2111与第二平坦部2121，该第一平坦部2111与第二平坦部2121中的一个构成堆叠式电极组件结构的阳极片单元，另一个则构成堆叠式电极组件结构的阴极片单元。由于第一极片与第二极片整体式的设置，本申请实施例提供的电芯1中的电极组件200较目前市场上电极组件中各极片单元的总侧边数量会更少，其毛刺数量是更少的，故而本申请实施例提供的电芯可在一定程度上降低极片侧边毛刺刺破隔离膜并造成电极组件短路的风险。
此外，本实施例中，该第一组件210包括一第一极片211与一第二极片212，该第一极片211层叠于第一组件210的最外层，该第二极片212亦是层叠于第一组件210的最外层。如此，位于第一组件210外侧的第一弯折部2112与第二弯折部2122均可裸露于电解液中，其有利于提高电极组件200的整体散热速率，进而可降低因电极组件200过热而造成的电芯1故障的风险，如隔离膜213过热收缩而造成第一极片211与第二极片212短路的风险。
进一步地，为避免因第一极片211背离隔离膜213的外表面的第一活性材料层2114无法在电芯1充放电过程中参与化学反应，进而造成该电芯1整体能量密度低的不足，该电极组件200还包括第二组件220。具体地，请参阅图4，其示出了第二组件220的示意图，同时结合图1至图3，该第二组件220设于上述第一表面201中相对设置的两第一平坦区域2011之间；其中，该第一表面201内“相对设置的两第一平坦区域2011”具体意为，第一表面201内相邻的三第一平坦区域2011之中彼此相邻且间距较小的两第一平坦区域2011，该两第一平坦区域2011是彼此面向设置的；另外两彼此相邻且间距较大的两第一平坦区域2011则是彼此背向设置的。第二组件220具体包括第一极片单元221与第一隔膜单元222。其中，第一极片单元221与上述第一表面201的极性相反，即是与第一极片211的极性相反；该第一极片单元221与上述第二极片212的材料组成大致相同，两者的主要不同在于第一极片单元221呈平直状，而非连续弯折状。该第一极片单元221与相邻的第一平坦区域2011之间设有上述第一隔膜单元222以进行分隔，从而避免两者发生短路。本实施例中，该第一隔膜单元222与上述隔离膜213的组分构造大致相同；可以理解的是，在本申请的其他实施例中，第一隔膜单元222与隔离膜213之间的组分构造亦可以不同，只要其设置于第一极片单元221与第一平坦部2111之间，且能够阻止两者发生短路即可。较优地，同一第二组件220中的两第一隔膜单元222由同一隔膜弯折形成，于靠近上述相对设置的两第一平坦区域2011之间的第一弯折部2112的一侧，该两第一隔膜单元222相互连接。一方面，由于可减少第二组件220内的部件数量，该两第一隔膜单元222一体式的设置有利于提升第二组件220堆放的效率；另一方面，该设置使得第一极片单元221靠近图示右侧第一弯折部2112的一端被两第一隔膜单元222完全包裹，即使在第一隔膜单元222因电极组件200过热而受热收缩的情况下，第一极片单元221仍不会超出第一隔膜单元222的该侧边缘，进而可避免第一极片单元221在该端短路的风险。
本实施例中，第二组件220包括一第一极片单元221以及分别位于其两侧的两第一隔膜单元222，但本申请实则并不局限于此。例如，图5示出了本申请其中另一实施例提供的第二组件220b的示意图，其与前述实施方式中的第二组件220的主要不同在于：第二组件220仅包括一第一极片单元221与第一隔膜单元222；而该第二组件220b包括第一极片单元221b、第一隔膜单元222b、第三极片单元223b以及第三隔膜单元224b。具体地，第一极片单元221b与第三极片单元223b之间的极性相反，且第一极片单元221b的数量比第三极片单元223b的数量多一个；各第一极片单元221b与第三极片单元223b之间沿上述厚度方向X交替设置，则最外侧仍为两与第一极片211极性相异的第一极片单元221b。例如，在本实施例中，该第二组件220b包括三第一极片单元221b以及两第三极片单元223b；该三第一极片单元221沿上述厚度方向X间隔设置，每相邻的两第一极片单元221b之间均设有第三极片单元223b；可以理解的是，在本申请的其他实施例中，第一极片单元221b与第三极片单元223b的数量还可以为其他数量，只要保证第一极片单元221b比第三极片单元223b数量多一，且两者交替设置即可。第一隔膜单元222b设于第二组件220b中最外侧的第一极片单元221b和与其相邻的第一平坦部2111之间，其具体设置方式与上述第一隔膜单元222基本相同，在此则不赘述。第三隔膜单元224b则设于相邻的第一极片单元221b与第三极片单元223b，以对两者进行隔离。
第二组件220的设置可使：相邻的第一平坦部2111的面向该第二组件220一侧的第一活性材料层2114得以利用，能够与上述第一极片单元221发生化学反应。由此可知，与现有技术中的电极组件相比，在沿上述厚度方向X依次层叠的各极片单元(即第一平坦部、第二平坦部与第一极片单元)数量相同的基础上，该第二组件220的设置有利提升电芯1整体的能量密度。可选地，电极组件200包括复数个第二组件220，每一第二组件220对应设置在一组上述的相对设置的两第一平坦区域2011之间。较优地，一第二组件220中的第一隔膜单元222与另一第二组件220中的第一隔膜单元222之间不相连接，从而避免因相邻两者相互连接，而包裹上述第一弯折区域2012，进而造成第一弯折区域2012无法裸露于电解液中，从而降低电极组件200整体散热速率的弊端。
同理，为避免因第二极片212背离隔离膜213的外表面的第二活性材料层2124无法在电芯1充放电过程中参与化学反应，进而造成该电芯1整体能量密度低的不足，该电极组件200还包括第三组件230。该第三组件230设于第二表面中相对设置的两第二平坦区域2021之间；其中，该第二表面202内“相对设置的两第二平坦区域2021”具体意为，第二表面202中相邻的三第二平坦区域2021之中彼此相邻且沿厚度方向X间距较小的两第一平坦区域2011，该两第二平坦区域2021是彼此面向设置的；另外两彼此相邻且间距较大的两第二平坦区域2021则是彼此背向设置的。第三组件230具体包括第二极片单元231与第二隔膜单元232。其中，第二极片单元231与上述第二表面202的极性相反，即是与第二极片212的极性相反，该第二极片单元231与上述第一极片211的材料组成大致相同，两者的主要不同在于第二极片单元231呈平直状，而非连续弯折状。该第二极片单元231与相邻的第二平坦区域2021之间设有上述第二隔膜单元232进行分隔，从而避免两者发生短路。本实施例中，该第二隔膜单元232与上述隔离膜213的组分构造大致相同；可以理解的是，在本申请的其他实施例中，第二隔膜单元232与隔离膜213之间的组分构造亦可以不同，只要其设置于第二极片单元231与第二平坦区域2021之间，且能够阻止两者发生短路即可。较优地，同一第三组件230中的两第二隔膜单元232由同一隔膜弯折形成，于靠近上述相对设置的两第二平坦区域2021之间的第二弯折区域2022的一侧，该两第二隔膜单元232相互连接。一方面，由于可减少第三组件230内的部件数量，两第二隔膜单元232一体式的设置有利于提升第三组件230堆放的效率；另一方面，该设置使得第二极片单元231靠近图示左侧第一弯折部2112的一端被两第二隔膜单元232完全包裹，即使在第二隔膜单元232因电极组件200过热而受热收缩的情况下，第二极片单元231仍不会超出第二隔膜单元232该端的边缘，进而可避免第二极片单元231在该端短路的风险。
本实施例中，第三组件230包括一第二极片单元231以及分别位于其两侧的两第二隔膜单元，但本申请并不局限于此。例如，在本申请其他的一些实施例中，该第三组件230除包括上述第二极片单元231与第二隔膜单元232之外，还包括第四极片单元以及第四隔膜单元。具体地，第二极片单元231与第四极片单元之间的极性相反，且第二极片单元231的数量比第四极片单元的数量多一个；各第二极片单元231与第四极片单元之间沿上述厚度方向X交替设置，则最外侧仍为两与第二极片212极性相异的第二极片单元231。例如，在一些实施例中，该第三组件230包括三第二极片单元231以及两第四极片单元；该三第二极片单元231沿上述厚度方向X间隔设置，每相邻的两第二极片单元231之间均设有第四极片单元；可以理解的是，在本申请的其他实施例中，第二极片单元231与第四极片单元的数量还可以为其他数量，只要保证第二极片单元231比第四极片单元数量多一，且两者交替设置即可。第二隔膜单元232设于第三组件230中最外侧的第二极片单元231和与其相邻的第二平坦部2121之间，其具体设置方式与前述实施例中的第二隔膜单元基本相同，在此则不赘述。第四隔膜单元则设于相邻的第二极片单元231与第四极片单元，以对两者进行隔离。
第三组件230的设置可使：相邻的第二平坦部2121的面向该第三组件230一侧的第二活性材料层得以利用，能够与上述第二极片单元231发生化学反应。由此可知，与现有技术中的电极组件相比，在沿厚度方向X依次层叠的各极片单元(即第一平坦部、第二平坦部、第一极片单元与第二极片单元)数量相同的基础上，该第三组件230的设置有利提升电芯1整体的能量密度。可选地，电极组件200包括复数个第三组件230，每一第三组件230对应设置在一组上述的相对设置的两第二平坦部2121之间。较优地，一第三组件230中的第二隔膜单元232与另一第三组件230中的第二隔膜单元232之间不相连接，从而避免因相邻两第三组件230的第二隔膜单元232连接而包裹上述第二弯折部2122，进而造成第二弯折部2122无法裸露于电解液中，从而降低电极组件200整体散热速率的弊端。
进一步地，考虑到与第二组件220对应的两第一平坦部2111以及该两第一平坦部2111之间的第一弯折部2112的总长是大于第一极片单元221的两倍的，因此在电芯1使用预设时长后容易在该第一极片单元221上析出锂单质；为克服上述不足，本申请对第一极片211作出改进。具体地，第一表面201中靠近第二组件220设置的第一弯折区域2012(图3右侧示出)未涂覆第一活性材料层2114。由此，第一极片211上与第一极片单元221相对应的第一活性材料层2114的长度得以减短，其一方面有利于减少第一极片211中的锂离子游离至第一极片单元221上无法嵌入而析出锂单质的风险，另一方面亦可节省部分第一活性材料层2114，进而降低第一极片211的材料成本。更进一步地，沿图示设定方向Y，上述第一极片单元221的两端分别超出与其相邻的第一平坦段21131表面的第一活性材料层2114，以进一步降低在第一极片单元221上析锂的风险。其中，所述的“设定方向Y”为上述第一平坦段21131靠近一相邻的第一弯折段21132的一端指向该第一平坦段21131靠近另一相邻的第一弯折段21132的一端的方向。较优地，为降低第一极片单元221与第一平坦段21131之间因第一隔膜单元222破损而发生短路的风险，该电极组件200还包括绝缘胶240；该绝缘胶240粘接于和第二组件220相邻的第一平坦段21131超出第一活性材料层2114的部分，从而将裸露第一平坦段21131与第一极片单元221进一步隔离开来，以降低上述风险。此外，在本申请的其他实施例中，亦可以将该绝缘胶240替换为涂覆于第一平坦段上的绝缘材料层；其中，该绝缘材料层的材料选择是多样地，例如，其可包括陶瓷、云母、大理石中的至少一种。
更进一步地，第二表面202中靠近第二组件220设置的第二弯折区域2022未涂覆第二活性材料层2124。由于该第二弯折段21232外侧(图3所示右侧的第二弯折段的外表面)并无相对应的第一活性材料层2114，因此该部分上即使涂覆第二活性材料层2124也是不参与反应的；故而，在该处不设置第二活性材料层可避免材料的浪费，并且还可使第二弯折段21232的外表面裸露，从而提升第二极片212的散热速率，即是提升电极组件200整体的散热速率。
进一步地，第三组件230中第二极片单元231的长度与上述第一平坦部2111上的第一活性材料层2114的长度基本相同，以保证电极组件200中相同极性的极片单元尺寸(即第一平坦部与第二极片单元，第二平坦部与第一极片单元)的一致性，以及使第二平坦部2121的长度超出第二极片单元231的长度。同时，第二表面202中靠近第三组件230设置的第二弯折区域2022未涂覆所述第二活性材料层2124。由于第二平坦部2121的长度本就长于第二极片单元231，即是阳极片单元的长度大于阴极片单元的长度；因此，上述第二弯折段21232面向第三组件230一侧省略第二活性材料层2124的设置有利于节省第二极片212的制造成本。
更进一步地，第一表面201中靠近第三组件230设置的第一弯折区域2012未涂覆所述第一活性材料层2114。由于该第一弯折段21132外侧(图3所示左侧的第一弯折段的外表面)并无相对应的第二活性材料层2124，因此该部分上即使涂覆第一活性材料层2114也是不参与反应的；故而，在该处不设置第二活性材料层可避免材料的浪费，并且还可使第一弯折段21132的外表面裸露，进而提升第一极片211的散热速率，从而提升电极组件200整体的散热速率。
在本实施例中，各第一弯折段21132的两侧均未涂覆上述第一活性材料层2114，各第二弯折段21232的两侧均未涂覆所述第二活性材料层。如此，一方面可实现上述避免析锂的弊端，另一方面也可将各第一弯折段21132与各第二弯折段21232均裸露于电解液中，从而提升电极组件200整体的散热速率。当然，在本申请的其他实施例中，亦可仅于各第一弯折段21132的两侧不涂覆第一活性材料层2114，或者仅在第二弯折段21232不涂覆上述第二活性材料层2124。
为进一步提升电极组件200的能量密度，同时避免材料的浪费，上述第一组件210于沿厚度方向X最外侧的平坦部的外表面不设置活性材料层。例如，本实施例中，上述第一表面201的两端的第一平坦区域2011均位于电极组件200的最外侧，此时，两位于最外侧的第一平坦区域2011未涂覆第一活性材料层2114。又例如，在本申请其他的一些实施例中，上述第二表面202的两端的第二平坦区域2021均位于电极组件200的最外侧，此时，两位于最外侧的第二平坦区域2021未涂覆第二活性材料层2124。还例如，在本申请其他的另一些实施例中，第一表面201一端的第一平坦区域2011位于电极组件200的最外侧，第二表面202一端的第二平坦区域2021亦位于电极组件200的最外侧，该位于最外侧第一平坦区域2011与第二平坦区域2021均未涂覆第二活性材料层2124。
应当理解，即使本实施例中是以第一组件210包括一第一极片211与一第二极片212为例，对第一组件210的具体结构进行详细说明，但本申请实则并不局限于此，只要保证是极片位于第一组件210的最外侧，且至少一第一极片211层叠于第一组件210的最外侧即可。例如，在本申请其他的一些实施例中，第一极片211与第二极片212的数量也可以为复数个且数量相等，各第一极片211与第二极片212之间交替设置，相邻的第一极片211与第二极片212之间设有上述隔离膜213以进行分隔；此时，第一组件210的最外侧分别为一第一极片211与一第二极片212，即上述第一表面201为最外侧第一极片211背离隔离膜的表面，第二表面202则为最外侧第二极片212背离隔离膜的表面。相应地，电极组件200仍可包括上述第二组件220与第三组件230，该第二组件220与第三组件230的设置方式可参照上述实施例。又例如，在本申请其他的另一些实施例中，第一极片211的数量比第二极片212的数量多一个，各第一极片211与第二极片212之间交替设置，相邻的第一极片211与第二极片212之间设有上述隔离膜213以进行分隔；此时，第一组件210的最外侧分别为两第一极片211，即上述第一表面201为一最外侧第一极片211背离隔离膜213的表面，第二表面202则为另一最外侧第一极片211背离隔离膜213的表面。相应地，电极组件200仍可包括上述第二组件220与第三组件230，第二组件220中的第一极片单元的极性与第一极片211相反，第三组件230中第二极片单元的极性亦是与第一极片211的极性相反。
值得在此补充说明的是，本申请中所述的“某极片单元与第一表面201/第二表面202极性相反”实则是指，该极片单元与第一表面201/第二表面202所处极片(即上述第一极片或第二极片)的极性相反。
本申请实施例提供的电芯1中的电极组件200包括第一组件210、第二组件220与第三组件230。其中，第一组件210包括层叠设置的第一极片211、隔离膜213以及第二极片212；第一极片211与第二极片212的极性相反，且两者之间设有隔离膜213。该第一组件210以连续Z形弯折的方式弯折，进而使得第一极片211与第二极片212弯折形成复数个平直延伸的部分，即上述第一平坦部2111与上述第二平坦部2121。其中的各第一平坦部2111和第二平坦部2121沿上述厚度方向X依次堆叠，其中一者构成电极组件200中的阴极片单元，另一者构成电极组件200的阳极片单元。
与目前市场上将多个阴、阳极片单元依次交替堆叠设置的电芯相比，本申请实施例提供的电芯1通过第一极片211与第二极片212整体式的设置，可减少电极组件中极片单元的总侧边数量，故其毛刺数量是更少的；因此本申请实施例提供的电芯1可在一定程度上降低极片侧边毛刺刺破隔离膜并造成电极组件短路的风险。
此外，该电芯1还包括第二组件220与第三组件230，该第二组件220与第三组件230的设置可提升电极组件200整体的能量密度，同时还能够使位于电极组件200最外侧的第一弯折部2112与第二弯折部2122维持在裸露的状态，以保证电极组件200较佳的散热性能。
基于同一发明构思，本申请另一实施例还提供一种用电装置2，具体请参阅图6，其示出了该用电装置2的示意图，同时结合图1至图5，该用电装置2包括上述实施例中的电芯1。本实施例中，该用电装置2为手机；可以理解的是，在本申请的其他实施例中，该用电装置2还可以是平板电脑、电脑、无人机等其他需要由电驱动的用电装置。
由于包括上述实施例中的电芯1，因此该用电装置2亦可在一定程度上降低电极组件中的极片侧边毛刺刺破隔离膜并造成电极组件短路的风险。
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，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (15)

1.一种电芯，包括电极组件，其特征在于，所述电极组件包括第一组件，所述第一组件包括层叠设置的第一极片、隔离膜以及第二极片，所述第一极片与所述第二极片的极性相反，所述第一极片与所述第二极片之间设有所述隔离膜，一所述第一极片层叠于第一组件的最外侧，所述层叠于第一组件的最外侧的第一极片背离所述隔离膜的表面为第一表面，所述第一组件以连续Z形弯折的方式弯折设置，以使：
所述第一表面弯折成复数个第一平坦区域以及复数个第一弯折区域，所述第一平坦区域平直延伸并与所述第一弯折区域交替设置，各所述第一平坦区域之间沿所述电芯的厚度方向间隔设置，各所述第一弯折区域连接相邻的两所述第一平坦区域；
所述电极组件还包括复数个第二组件，所述第二组件设于相对设置的两第一平坦区域之间，每一第二组件对应一组所述相对设置的两第一平坦区域，所述第二组件包括第一极片单元与第一隔膜单元，所述第一极片单元与所述第一表面的极性相反，所述第一极片单元与所述第一平坦区域之间设有所述第一隔膜单元，一所述第二组件中的第一隔膜单元与另一所述第二组件中的第一隔膜单元之间不相连接。
2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，沿所述第一极片、所述隔离膜以及所述第二极片之间的层叠方向，所述电极组件还具有与所述第一表面相对的第二表面，所述第一组件以连续Z形弯折的方式弯折设置，以使：所述第二表面弯折形成复数个第二平坦区域以及复数个第二弯折区域，所述第二平坦区域平直延伸并与所述第二弯折区域交替设置，各所述第二平坦区域沿所述厚度方向间隔设置，各所述第二弯折区域连接相邻的两所述第二平坦区域；
所述电极组件还包括第三组件，所述第三组件设于相对设置的两第二平坦区域之间，每一第三组件对应一组所述相对设置的两第二平坦区域，所述第三组件包括第二极片单元与第二隔膜单元，所述第二极片单元与所述第二表面的极性相反，所述第二极片单元与所述第二平坦区域之间设有所述第二隔膜单元，一所述第三组件中的第二隔膜单元与另一所述第三组件中的第二隔膜单元之间不相连接；
其中，所述第二表面为第二极片背离所述隔离膜的表面，或者，所述第二表面为所述第一极片背离所述隔离膜的表面。
3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述第二组件包括一个第一极片单元；或者，
所述第二组件还包括与所述第一极片单元极性相反的第三极片单元以及第三隔膜单元，所述第一极片单元的数量比所述第三极片单元的数量多一个，各所述第一极片单元与各所述第三极片单元之间沿所述厚度方向交替设置，所述第一极片单元与所述第三极片单元之间设有所述第三隔膜单元。
4.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述第三组件包括一个所述第二极片单元；或者，
所述第三组件还包括与所述第二极片单元极性相反的第四极片单元以及第四隔膜单元，所述第二极片单元的数量比所述第四极片单元的数量多一个，各所述第二极片单元与各所述第四极片单元之间沿所述厚度方向交替设置，所述第二极片单元与所述第四极片单元之间设有所述第四隔膜单元。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的电芯，其特征在于，所述第一极片包括第一集流体以及涂覆于所述第一集流体的两个表面的第一活性材料层；
所述第一集流体弯折形成复数个第一平坦段与复数个第一弯折段，所述第一平坦段与所述第一弯折段交替设置，各所述第一平坦段之间沿所述厚度方向间隔设置，所述第一弯折段连接相邻的两所述第一平坦段；
所述第二极片包括第二集流体以及涂覆于所述第二集流体的两个表面的第二活性材料层；
所述第二集流体弯折形成复数个第二平坦段与复数个第二弯折段，所述第二平坦段与所述第二弯折段交替设置，各所述第二平坦段之间沿所述厚度方向间隔设置，所述第二弯折段连接相邻的两所述第二平坦段。
6.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述第一表面中靠近所述第二组件设置的第一弯折区域未涂覆所述第一活性材料层。
7.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述第二表面中靠近所述第二组件设置的第二弯折区域未涂覆所述第二活性材料层。
8.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，
所述第二表面中靠近所述第三组件设置的第二弯折区域未涂覆所述第二活性材料层；
所述第一表面中靠近所述第三组件设置的第一弯折区域未涂覆所述第一活性材料层。
9.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，
至少一所述第一平坦区域位于所述电极组件的最外侧，位于所述电极组件最外侧的第一平坦区域未涂覆所述第一活性材料层；和/或，
至少一所述第二平坦区域位于所述电极组件的最外侧，位于所述电极组件最外侧的第二平坦区域未涂覆所述第二活性材料层。
10.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，
各所述第一弯折段的两侧均未涂覆所述第一活性材料层；和/或，
各所述第二弯折段的两侧均未涂覆所述第二活性材料层。
11.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，沿设定方向，所述第一极片单元的两端分别超出相邻的所述第一平坦段表面的第一活性材料层；
所述设定方向为，所述第一平坦段靠近一相邻的所述第一弯折段的一端指向所述第一平坦段靠近另一相邻的所述第一弯折段的一端的方向；
所述第一极片为阴极片，所述第一极片单元为阳极片。
12.根据权利要求11所述的电芯，其特征在于，所述电芯还包括绝缘胶，与所述第二组件相邻的第一平坦段超出所述第一活性材料层的部分粘接有绝缘胶；或者，
与所述第二组件相邻的第一平坦段超出所述第一活性材料层的部分涂覆有绝缘材料层。
13.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，
于同一所述第二组件中，两所述第一隔膜单元由同一隔膜弯折形成，于靠近所述相对设置的两第一平坦区域之间的第一弯折部的一侧，两所述第一隔膜单元相互连接；
于同一所述第三组件中，两所述第二隔膜单元由同一隔膜弯折形成，于靠近所述相对设置的两第二平坦区域之间的第二弯折部的一侧，两所述第二隔膜单元相互连接。
14.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一极片与所述第二极片的数量相同，各所述第一极片与所述第二极片之间交替设置；或者，
所述第一极片与所述第二极片的数量多一个，各所述第一极片与所述第二极片之间交替设置。
15.一种用电装置，其特征在于，包括如权利要求1至14中任一项所述的电芯。
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