CN114188501A - 电化学装置和电子装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及储能技术领域，公开一种电化学装置和电子装置。电化学装置包括第一极片，第一极片包括第一集流体、第一层、第二层、第三层和极耳。第一集流体包括第一表面；第一层包括活性材料，设置在第一表面上；第二层包括第一绝缘材料，设置在第一层的远离第一集流体的表面上；极耳具有连接部分。第一层和第二层共同设置成第一凹部。第三层包括第二绝缘材料，位于第一凹部内，且至少设置在第一层的第一断面。连接部分位于第一凹部内，且与第一集流体导电连接。通过在第一断面上设置第三层，可改善焊接机器对具有活性材料的第一层的影响；可将电化学装置后续所需的粘结件覆盖在第三层上且不与第一层重叠，从而可改善电化学装置的厚度。

Description

电化学装置和电子装置

技术领域

本申请实施例涉及储能技术领域，尤其涉及一种电化学装置和采用这种电化学装置的电子装置。

背景技术

随着5G技术、电动工具、电动汽车等快速发展，例如电池的电化学装置广泛应用于消费、电子、家用电器、汽车等领域。二次电池是一种高效的电化学装置，但其应用端的场景复杂多变，使用环境存在恶化情形，因此要求二次电池具有非常宽的安全应用窗口，但仍期待二次电池的各方面性能如能量密度、电化学性能、寿命性能和安全性能等的进一步提升。

发明内容

本申请实施例旨在提供一种电化学装置和电子装置，以能够提高电化学装置的安全性能。

本申请实施例为了解决其技术问题，采用以下技术方案。

一种电化学装置，包括电极组件，电极组件包括第一极片，第一极片包括第一集流体、第一层、第二层、第三层和极耳。第一集流体包括第一表面。第一层包括活性材料，第一层设置在第一表面上。第二层包括第一绝缘材料，第二层设置在第一层的远离第一集流体的表面上。极耳具有连接部分。其中，第一层、第二层和第一表面共同设置成第一凹部。第三层包括第二绝缘材料；第三层位于第一凹部内，并且至少设置在第一层的第一断面；连接部分位于第一凹部内，并且与第一集流体导电连接。

在上述实施例的电化学装置中，通过在第一层的表面设置一层第二层，能够保护第一层的表面，降低与对应的相反极性的电极接触引发的短路危险；而且，通过在第一凹部处的第一断面上设置第三层，可以改善焊接机器对第一层的影响；这是因为如果是通过将第一层设置第一凹部来焊接极耳的话，有可能导致焊接机器对极耳周围的活性材料层产生影响，在第一层的第一断面上设置例如绝缘层的第三层后，可以改善焊接机器对第一层的影响。可将电化学装置后续所需的粘结件覆盖在第三层上，使得粘结件不与第一层重叠；以此方式，可在第一极片以及所形成的电化学装置的厚度方向上减少一层粘结件的厚度，从而提升电化学装置的能量密度。

作为上述技术方案的进一步改进，第一集流体还包括与第一表面相背的第二表面，并且第一极片还包括第四层和第五层。第四层包括第三活性材料，第四层设置在第二表面上。第五层包括第三绝缘材料，第五层设置在第四层的远离第一集流体的表面上。

作为上述技术方案的进一步改进，第四层、第五层和第二表面共同设置成与第一凹部相对的第二凹部；第一极片还包括第六层，第六层包括绝第四缘材料；第六层位于第二凹部内，并且至少设置在第四层的第四断面。

作为上述技术方案的进一步改进，第二凹部内还设置有第二粘结件；第二粘结件设置在第六层上，并且在第一极片的厚度方向上，第二粘结件的外表面与第二表面的距离小于或等于第五层的外表面与第二表面的距离。

作为上述技术方案的进一步改进，第三层还至少部分地设置在第一凹部内的第一表面。

作为上述技术方案的进一步改进，第一极片还包括第一粘结件；第一粘结件设置在第三层上，并且在第一极片的厚度方向上，第一粘接件的外表面与第一表面的距离小于或等于第二层的外表面与第一表面的距离。

作为上述技术方案的进一步改进，电化学装置的电极组件的外侧设有第四粘接件；在电化学装置的厚度方向上，第四粘接件与第一粘结件至少部分地重叠。

作为上述技术方案的进一步改进，第一表面包括第一区域和与第一区域相连的第二区域，第一层设置在第一区域上；第二区域设置在第一集流体的端部处；第二层还设置在第二区域上。

作为上述技术方案的进一步改进，第一层包括第一活性材料层和第一电阻层，第一电阻层位于第一活性材料层和第一集流体之间，并且设置在第一表面上；第一活性材料层包括第一活性材料，第一活性材料包括钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、富锂锰基材料或镍钴铝酸锂中的至少一种；第一电阻层包括第二活性材料，第二活性材料包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂或富锂锰基材料中的至少一种。

作为上述技术方案的进一步改进，在第一极片的长度方向上，第一凹部处的第一电阻层超出第一活性材料层第一距离，使得第一凹部处的第一电阻层不被第一活性材料层覆盖；和/或，在第一极片的长度方向上，设置在第一层的第一断面上的第三层超出第一电阻层第二距离。

作为上述技术方案的进一步改进，第一绝缘材料、第二绝缘材料、第三绝缘材料和第四绝缘材料各自独立地包括氧化铝、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、硫酸钡、无机纤维或有机纤维中的至少一种。作为上述技术方案的进一步改进，第二层还包括第二粘结剂，第二粘结剂包括聚偏氟乙烯、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、聚乙烯烷氧、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯丁苯橡胶、羧甲基纤维素或聚丙烯醇中的至少一种。

作为上述技术方案的进一步改进，第二层的厚度大于或等于0.1μm，且小于或等于60μm。

作为上述技术方案的进一步改进，第二层的厚度小于或等于第一电阻层的厚度与第一活性材料层的厚度之和。

本申请另一实施例还提供了一种电子装置，包括上述的任意一种电化学装置。

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为本申请一实施例提供的电化学装置的结构示意图；

图2为图1中电化学装置的电极组件的截面示意图；

图3为本申请第一实施例提供的第一极片的平面示意图，其中第一极片处于展开状态；

图4为图3中第一极片的截面示意图；

图5为本申请第二实施例提供的第一极片的截面示意图；

图6为本申请第三实施例提供的第一极片的截面示意图；

图7为图6中第VI I部分的放大示意图；

图8为采用图4中所示第一极片的一种电极组件的截面示意图；

图9为采用图6中所示第一极片的一种电极组件的截面示意图；

图10为图9所示电极组件的第一种厚度的示意图；

图11为图9所示电极组件的第二种厚度的示意图；

图12为本申请一实施例提供的电子装置的平面示意图。

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；术语“第一”、“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。

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，用语“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，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，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。

改善电化学装置安全的方法可以是增加陶瓷涂敷隔膜的厚度、改变材料配方以及增加材料的稳定性、在正负极极片表面设置涂层等。需要综合考虑安全性能和能量密度的需求，来平衡安全性能和能量密度。

请参阅图1和图2，其分别示出了本申请一实施例提供的电化学装置200的结构示意图以及电化学装置200的电极组件201的截面示意图。该电化学装置200可包括电极组件201、包装壳202及第四粘接件43。电极组件201封装于包装壳202中，并通过第四粘接件43与包装壳202粘接。电极组件201可以由第一极片100、第一隔膜203、第二极片100A及第二隔膜204叠置并卷绕而成扁平状结构。第一极片100上连接有第一极耳50，第二极片100A上连接有第二极耳50A。第一极耳50和第二极耳50A由包装壳202中伸出。本实施例中，第一极片100可为正极极片和负极极片中的一者，相应地，第二极片100A可为正极极片和负极极片中的另一者。

以下以第一极片100为例对本申请实施例电化学装置200中的正极极片和负极极片进行说明。

请参阅图3和图4，其分别示出了本申请第一实施例提供的第一极片100的俯视平面示意图和截面示意图，其中第一极片100处于展开状态。第一极片100可包括第一集流体10、第一层20A和第二层30。其中，第一集流体10包括第一表面11；第一层20A包括活性材料，第一层20A设置在第一集流体10的第一表面11上。第二层30包括第一绝缘材料，使得其可具有较大的电阻，从而在正负极短路接触时，可以有较大的短路电阻，使得电路电流小，降低短路发热。第二层30设置在第一层20A的远离第一集流体10的表面21上。其中，第二层30中的第一绝缘材料可包括氧化铝、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、硫酸钡、无机纤维或有机纤维中的至少一种。

在一些实施例中，第一层20A可包括第一活性材料。第一层20A可包括由第一活性材料、第一粘结剂和第一导电剂形成的层。从而，第一层20A可直接地设置在第一集流体10的第一表面11上，使得第一层20A与第一集流体10接触。其中，第一活性材料可包括选自钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、富锂锰基材料、镍钴铝酸锂中的一种及其组合。

在上述实施例的第一极片100中，通过在第一层20A的表面21上设置例如绝缘层的第二层30，从而能够保护该第一层20A的表面，降低在应用于例如二次电池的电化学装置200中时与对应的相反极性的电极接触引发的短路电流。当第一极片100作为正极极片时，通过设置第二层30，可提供如下有益效果：第一，由于正极电压高，因此在正极覆盖绝缘层，可以降低正极高压对隔离膜的影响；第二，用第二层30覆盖作为正极集流体的第一集流体10，可以降低正极集流体与负极活性层接触短路的风险，因为负极一般是碳材料，具有可燃性；如果正极集流体与负极活性层接触，短路时发热，会使得风险较大。

在一些实施例中，如图3和图4所示，在第一极片100的第一位置A1处，第一层20A、第二层30和第一表面11共同设置成第一凹部22。第一凹部22内可露出第一集流体10的第一表面11。第一极片100具有与X轴平行的长度方向L、与Y轴平行的宽度方向W和与Z轴平行的厚度方向H。第一凹部22的第一侧面24可包括第一层20A和第二层30的第一断面，第一侧面24为平行于第一极片100的厚度方向H和宽度方向W所在平面的面。如图3所示，第一凹部22可开设在第一极片100的宽度方向W上的一侧。在一些实施例中，第一凹部22可以在宽度方向W上延伸第一极片100的整个宽度。

在一些实施例中，如图3和图4所示，第一表面11可包括第一区域11A和与第一区域11A相连的第二区域11B，第一层20A设置在第一区域11A上。第二区域11B在第一集流体10的端部处，如图4中第二位置A2；第二层30还可设置在第二区域11B上。其中，第二位置A2不同于第一位置A1，其为第一集流体10的端部，例如左端，此左端可为第一极片100进行卷绕的结束端，此时第一集流体10的右端可为第一极片100进行卷绕的起始端)。通过划分出第二区域11B，且其上不设置第一层20A，可使第一集流体10与第一层20A形成台阶部25，台阶部25的水平面26为第一区域11A的第一表面11，台阶部25的竖立面27为第一层20A的第二断面。为确保第二层30对第一层20A和第一集流体10的覆盖度，第二层30还可覆盖台阶部25的水平面26和竖立面27；第一集流体10的第二区域11B上的第二层部分和第一层20A的表面21上的第二层部分可以相互搭接，减少裸露台阶部25处的第一层20A和第一集流体10。

在一些实施例中，如图4所示，第一集流体10还包括与第一表面11相背的第二表面12，并且第一极片100还包括第四层70A和第五层80。其中，第四层70A包括活性材料，其设置在第一集流体10的第二表面12上；并且，第五层80设置在第四层70A的远离第一集流体10的表面71上。第五层80可包括第三绝缘材料。其中，第五层80中的第三绝缘材料可包括氧化铝、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、硫酸钡、无机纤维或有机纤维中的至少一种，并且可与第二层30采用相同的材料。

在一些实施例中，第四层70A可包括第三活性材料。第四层70A可包括由第三活性材料、第四粘结剂和第二导电剂形成的层。在一些实施例中，第三活性材料可包括选自钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、富锂锰基材料、镍钴铝酸锂中的一种及其组合。在一些实施例中，第四层70A可与第一活性材料层20采用相同的材料。从而，第四层70A可直接地设置在第一集流体10的第二表面12上，使得第二活性材料层70与第一集流体10接触。

在一些实施例中，第四粘结剂可以是聚偏氟乙烯、聚酰胺、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯均聚、共聚的高分子材料中的至少一种。在一些实施例中，第二导电剂可以是碳纳米管、导电炭黑、乙炔黑、碳纤维、金属纳米线材料中的至少一种。

进一步地，如图4所示，在第一极片100的第一位置A1处，第四层70A和第五层80和第二表面12共同设置成与第一凹部22相对的一第二凹部72。第二凹部72的第二侧面74包括第四层70A和第五层80的第四断面。

进一步地，如图3和图4所示，第一极片100还包括第一极耳50；第一极耳50的连接部分51位于第二凹部72内，并且与第一集流体10导电连接。第一极耳50还包括在第一极片100的宽度方向W上伸出第二凹部72的部分。连接部分51可通过焊接实现与第一集流体10导电连接。

在其它实施例中，第一极耳50的连接部分51可位于第一凹部22内，并且与第一集流体10导电连接。

此外，如图4所示，第二凹部72上方还设置有第二粘结件41；第二粘结件41盖住第二凹部72的开口，并且在第一极片100的长度方向L上与第五层80存在重叠；在第一极片100的厚度方向H上，第二粘结件41高于第二凹部72之外的第五层80。第二粘结件41用于覆盖在第一极耳50的连接部分51上，以对其进行绝缘保护，同时防止第一极耳50上的毛刺刺伤第一极片100中的一些膜层结构。

在此指出，图4中第一凹部22与第二凹部72设置在第一极片100的两侧，其中设置与第二凹部72相背的第一凹部22是为了方便对第一极耳50的焊接连接。相应地，第一凹部22上方还设置有第一粘结件40；第一粘结件40盖住第一凹部22的敞口，并且在第一极片100的长度方向L上与第二层30存在重叠；在第一极片100的厚度方向H上，第一粘结件40高于第一凹部22之外的第二层30。第一粘结件40可与第二粘结件41相同。

另外，如图4所示，第一极片100还可包括第三粘结件42，其设置在第二层30和第五层80的外表面上。第三粘结件42可用于对电池卷芯的收尾部进行固定、绝缘和保护。

请参阅图5，其示出了本申请第二实施例提供的第一极片100的截面示意图。此第二实施例的第一极片100与第一实施例的第一极片100基本相同，区别在于：第二实施例的第一极片100的第一层20A除了包括由前述第一活性材料形成的第一活性材料层20之外，其还可包括第一电阻层60。第一电阻层60位于第一活性材料层20和第一集流体10之间，并且设置在第一活性材料层20所对应的第一集流体10的第一表面11。第一电阻层60可包括第二活性材料，在一些实施例中，第二活性材料包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂或富锂锰基材料中的至少一种，这些活性材料具有较大的电阻，设置在第一集流体10和第一活性材料层20之间，可以覆盖第一集流体10的表面并提高短路时的电阻，减小短路电流，降低短路发热量。

在一些实施例中，如图5所示，第一极片100的第四层70A包括由前述第三活性材料形成的第二活性材料层70之外，还可包括第二电阻层66。第二电阻层66位于第二活性材料层70和第一集流体10之间，并且设置在第二活性材料层70所对应的第一集流体10的第二表面12。第二电阻层66可包括第四活性材料，在一些实施例中，第四活性材料包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂或富锂锰基材料中的至少一种。

请参阅图6和图7，其分别示出了本申请第三实施例提供的第一极片100的截面示意图和局部放大示意图。第三实施例提供的第一极片100与第一或第二实施例提供的第一极片100基本类似，其区别在于：在第三实施例中，第一极耳50的设置位置不同，第一凹部22内设置有与第二层30相同或类似的第三层31，第二凹部72内可设置有与第五层80相同或类似的第六层81；并且，第一粘结件40和第二粘结件41分别位于第一凹部22和第二凹部72内。

具体而言，在一些实施例中，如图6和图7所示，在第一极片100的第一位置A1处，第一层20A和第二层30共同设置成第一凹部22。第一凹部22内露出第一集流体10的第一表面11，第一凹部22的第一侧面24包括第一层20A和第二层30的第一断面。第三层31包括第二绝缘材料，以具有绝缘性能，第三层31的第二绝缘材料可与前述的第二层30的第一绝缘材料相同或不同；第三层31位于第一凹部22内，并且至少设置在第一层20A的第一断面。

进一步地，如图6和图7所示，第一极片100还包括第一极耳50；第一极耳50的连接部分51位于第一凹部22内，并且与第一集流体10导电连接。第一极耳50还可包括在第一极片100的宽度方向W上伸出第一凹部22的部分。连接部分51可通过焊接实现与第一集流体10导电连接。

如前所述，通过在第一层20A的表面21设置一层第二层30，能够保护第一层20A的表面，降低与对应的相反极性的电极接触引发的短路危险。而且，通过在第一凹部22处的第一断面上设置第三层31，可以改善焊接机器对第一层20A的影响；这是因为如果是通过将第一层20A设置第一凹部22来焊接第一极耳50的话，有可能导致焊接机器对第一极耳50周围的活性材料层产生影响，在第一层20A的第一断面上设置例如绝缘层的第三层31后，可以改善焊接机器对第一层20A的影响。

进一步地，如图6和图7所示，第三层31还可包括第三层部分32，第三层部分32至少部分地设置在第一凹部22内的第一表面11上。通过设置第三层31进入例如极耳槽位的第一凹部22，在极耳槽位的周围可形成U型的保护涂层。或者，当第一凹部22内不设置第一极耳50时，可不包括第三层部分32。

在一些实施例中，如图6和图7所示，第一极片100的第一凹部22内还设置有第一粘结件40。第一粘结件40设置在第三层31上，并且在第一极片100的厚度方向H上，第一粘接件40的外表面40A与第一表面11的第三距离L3小于或等于第二层30的外表面30A与第一表面11的第四距离L4。在此指出，第一粘接件40的外表面是远离第一集流体10的表面，第二层30的外表面是设置在第一层20A上的第二层30远离第一集流体10的表面。容易理解的是，第二层30和第三层31对第一活性材料层20和第一集流体10的覆盖度越高，降低短路的作用越显著。为确保第二层30和第三层31对第一活性材料层20和第一集流体10的覆盖度，第三层31同时覆盖第一凹部22内的第一表面11和第一侧面24；第一集流体10的第一表面11上的第三层部分32、设置在第一活性材料层20的第一断面的第三层31和第一活性材料层20的表面21上的第二层30可相互搭接，减少裸露第一凹部22的第一活性材料层20和第一集流体10。

在一些实施例中，如图6所示，第一表面11可包括第一区域11A和与第一区域11A相连的第二区域11B，第一层20A设置在第一区域11A上。第二区域11B在第一集流体10的端部处，如图中第二位置A2；第二层30还可设置在第二区域11B上。其中，第二位置A2不同于第一位置A1，其为第一集流体10的端部，例如左端(此左端可为第一极片100进行卷绕的起始端)或右端(此右端可为第一极片100进行卷绕的结束端)。通过划分出第二区域11B，且其上不设置第一层20A，可使第一集流体10与第一层20A形成台阶部25，台阶部25的水平面26为第一区域11A的第一表面11，台阶部25的竖立面27为第一层20A的第二断面。为确保第二层30对第一层20A和第一集流体10的覆盖度，第二层30可通过第二层部分33和第二层部分34覆盖台阶部25的竖立面27和水平面26；第一集流体10的第二区域11B上的第二层部分和第一层20A的表面21上的第二层部分需要相互搭接，减少裸露台阶部25的第一层20A和第一集流体10。

在一些实施例中，如图6所示，第一极片100的第一层20A还可包括前述的第一电阻层60。第一电阻层60包括第二活性材料，第二活性材料包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂或富锂锰基材料中的至少一种。通过设置第一电阻层60，能够进一步提升对第一活性材料层20的区域所对应的第一集流体10的保护效果。进一步地，在第一极片100的第一位置A1处，第一层20A开设出第一凹部22。第一凹部22内露出第一集流体10的第一表面11，第一凹部22的第一侧面24为第一活性材料层20的第一断面和第一电阻层60的第三断面。第一极片100还包括第三层31；第三层31位于第一凹部22内，并且设置在第一活性材料层20的第一断面和第一电阻层60的第三断面。

在一些实施例中，结合图6和图7所示进行说明，在第一极片100的长度方向L上，第一凹部22处的第一电阻层60超出第一活性材料层20第一距离L1，使得第一凹部22处的第一电阻层60不被第一活性材料层20覆盖。

此外，在第一极片100的长度方向L上，第一凹部22处的设置在第一层20A的第一断面上第三层31超出第一电阻层60第二距离L2。容易理解的是，第一距离L1和第二距离L2之和大致等于第三层31的整体厚度。例如，可控制第三层31进入前述的第一凹部22(又可称为极耳槽位)，使第三层31在第一极片100的长度方向L上超出第一活性材料层20有2mm至3mm；也就是，使得第三层31远离第一活性材料层20的一侧与第一活性材料层20之间具有2mm至3mm的距离。从而，在极耳槽位的边缘形成第三层31作为绝缘保护层。另外，可控制前述的第一粘结件40覆盖在第三层31，且不与第一活性材料层20重叠。以此方式，可在第一极片100以及所形成的电极组件的厚度方向H上减少一层胶纸的厚度，从而提升电极组件的能量密度。

在一具体实施例中，结合图6和图7所示，控制与第二层30相同或类似的第三层31进入例如极耳槽位的第一凹部22，在极耳槽位边缘形成U型的保护涂层。第三层31的厚度(就是在长度方向L上的宽度)≥2.5mm，即在第一极片100长度方向L上，控制第三层31超过第一凹部22的第一侧面24的长度≥2.5mm，也就是第三层31远离第一活性材料层20的第一断面的一侧与第一断面之间具有≥2.5mm的距离。其次，例如极耳胶纸的第一粘结件40贴在第一凹部22边缘的第三层31上，同时在第一极片100长度方向L和宽度方向上，控制极耳胶纸不与第一活性材料层20重叠。

在另一具体实施例中，结合图6和图7所示，第一电阻层60设置在第一活性材料层20对应的第一集流体10的表面上。可设计第一电阻层60在长度方向L上与第一活性材料层20对齐，也就是完全重叠。或者，考虑到第一电阻层60和第一活性材料层20的特点，以及工序公差的波动，可设计第一电阻层60在长度方向L上超出第一活性材料层20，超出长度1mm至2.5mm；如此，可实现高的能量密度和安全性，同时设计满足工序公差波动的要求。另外，第三层31可设置在第一活性材料层20和空白第一集流体10的表面，在第一活性材料层20和空白第一集流体10的交界位置，第三层31覆盖在第一电阻层60的表面，覆盖长度可大于或等于1mm。此外，在例如极耳槽位的第一凹部22处，第三层31可超出第一活性材料层20有4mm。另外，可预留极耳槽位为大约11mm，并且将第一粘结件40贴在第三层31的表面，且不与第一活性材料层20重叠，确保第一粘结件40在电极组件的厚度方向H上不占有厚度。

另外，本申请可同时用于正极极片和负极极片的极耳贴胶设计，从而最大程度降低电极组件的整体厚度，提升能量密度。

在一些实施例中，第二层30还可包括第二粘结剂。第二层30的第一绝缘材料可为有机颗粒、有机纤维、无机颗粒、无机纤维。第二层30可包括由有机或无机的颗粒、纤维等与第二粘结剂组成的混合物。第二层30用的第二粘结剂可以是聚偏氟乙烯、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、聚乙烯烷氧、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯丁苯橡胶、羧甲基纤维素或聚丙烯醇中的至少一种，其对颗粒和纤维材料起到固定和链接作用，并能够粘结在例如阴极集流体的第一集流体10的表面。第二层30采用的颗粒材料结构疏松，需要达到一定厚度才能有较好的绝缘效果，过厚则对能量密度降低的影响大。例如，第二层30的厚度可大于或等于0.1μm，且小于或等于第一电阻层60与第一活性材料层20的厚度之和，例如小于或等于60μm，在一些实施例中，为2μm至4μm。在一些实施例中，第一活性材料层20包括第一活性材料、第一导电剂和第一粘结剂。第一活性材料层20可包括由第一活性材料、第一导电剂和第一粘结剂组成的混合物。第一活性材料层20可贡献所形成的电化学装置的大部分容量。第一活性材料层20的第一粘结剂可以是聚偏氟乙烯、聚酰胺、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯均聚、共聚的高分子材料中的至少一种，其对活性材料和导电剂起到粘结和交联的作用。第一活性材料层20的第一导电剂可以是碳纳米管、导电炭黑、乙炔黑、碳纤维、金属纳米线材料中的至少一种，以起到导电作用。

在一些实施例中，第一电阻层60可包括第二活性材料、第一粘结物质和第一导电物质。第一电阻层60可包括第二活性材料、第一粘结物质、第一导电物质等的混合物。其中，第二活性材料包括选自磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、富锂锰基材料和它们类似物中的一种及其组合。第一粘结物质是聚偏氟乙烯、聚酰胺、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸高分子材料，用于对第一电阻层60中的陶瓷材料和导电剂起到粘结和交联的作用。第一导电物质可以是碳纳米管、导电炭黑、乙炔黑、碳纤维、金属纳米线等材料，用于起到导电作用。在此指出，如果第一电阻层60的克容量低，则会导致所形成的电化学装置容量降低；因此，为了确保安全，第一电阻层60的厚度可为0.1至20μm，优选厚度2至8μm，以便兼顾加工性能。

在一些实施例中，如图6所示，第一集流体10还包括前述的第二表面12，并且第一极片100还包括第四层70A和第五层80。第四层70A包括活性材料，第五层80包括第三绝缘材料，以具有绝缘性能。其中，第四层70A设置在第一集流体10的第二表面12上；并且，第五层80设置在第四层70A的远离第一集流体10的表面71上。

在一些实施例中，第四层70A为第二活性材料层70。第四层70A可仅包括第二活性材料层70。从而，第二活性材料层70可直接地设置在第一集流体10的第二表面12上，使得第二活性材料层70与第一集流体10接触。

进一步地，如图5所示，在第一极片100的第一位置A1处，第四层70A第五层80和第二表面12共同设置成与第一凹部22相对的第二凹部72。第二凹部72的第二侧面74包括第四层70A的第四断面。第一极片100还包括第六层81，第六层81包括第四绝缘材料；其中，第六层81中的第四绝缘材料可包括氧化铝、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、硫酸钡、无机纤维或有机纤维中的至少一种，并且可与第五层80的第三绝缘材料采用相同的材料；第六层81位于第二凹部72内，并且至少设置在第四层70A的第四断面。

进一步地，如图6所示，第二凹部72内还设置有第二粘结件41；第二粘结件41设置在第六层81上，并且在第一极片100的厚度方向H上，第二粘结件41的外表面41A与第二表面12的第五距离L5小于或等于第五层80的外表面80A与第二表面12的第六距离L6。

另外指出，上述第一距离L1和第二距离L2的设置同样可适用于台阶部25和第二凹部72内的电阻层和活性材料层。

结合以上对图6和图7所示的实施例的说明，能够明白本申请可通过第三层31和第六层81的设计，降低电极组件201的厚度。以下结合图2、图8至图11所示进行说明，其中，图2可为采用图4或图5中所示第一极片100的一种卷绕式电极组件的截面示意图；图8为采用图4或图5中所示第一极片100的另一种卷绕式电极组件的截面示意图；图9为采用图6中所示第一极片100的一种电化学装置200的截面示意图；图10为图9所示卷绕式电极组件的第一种厚度的示意图；图11为图9所示卷绕式电极组件的第二种厚度的示意图。

如图2所示，第一厚度D1所对应的位置是电极组件201较厚的位置，这是因为该位置出采用两片极耳保护胶纸(例如，图4中的第一粘结件40和第二粘结件41)分别贴在图4中的第五层80和第二层30上，两片极耳保护胶纸占用了厚度，从而导致该位置的厚度增加。相应地，电极组件表面贴的例如双面胶纸的第四粘接件43需要避开第一粘结件40和第二粘结件41所对应的位置。如图8所示，如果第四粘接件43与第一粘结件40和第二粘结件41重叠，则导致第二厚度D2增加，也就是说第二厚度D2将大于第一厚度D1。

在图9至图11所示的实施例中，通过将图4或图5中的例如极耳胶纸的第一粘结件40和第二粘结件41分别贴进例如极耳槽位的第一凹部22和第二凹部72，确保第一粘结件40和第二粘结件41不与第一活性材料层20和第二活性材料层70重叠，从而实现电极组件厚度降低两层极耳胶纸的厚度，如图10中第三厚度D3和图11中第四厚度D4，其中第三厚度D3和第四厚度D4的厚度方向与前述的厚度方向H一致。具体而言，参见图10，在例如正极的第一极片100中，通过将图5中的例如极耳胶纸的第一粘结件40和第二粘结件41分别贴进例如极耳槽位的第一凹部22和第二凹部72，电极组件表面所贴的第四粘接件43无需避开第一极片100中极耳胶纸，提升了设计冗余；相比而言，第三厚度D3比第二厚度D2减少两层极耳胶纸的厚度。进一步地，参见图11，在例如负极的第二极片100A中，通过将图5中的例如极耳胶纸的第一粘结件40和第二粘结件41分别贴进例如极耳槽位的第一凹部22和第二凹部72，电极组件表面所贴的第四粘接件43无需避开第二极片100A中的极耳胶纸，同样提升了设计冗余。从而，在图10和图11所示的实施例中，可实现在第三厚度D3和第四厚度D4所对应的位置处的极耳胶纸均可以不占厚度；第四粘接件43可以不受限制地贴在卷绕式电极组件201的表面。从而，在一实施例中，卷绕式电极组件201的外侧设有第四粘接件43；在卷绕式电极组件的厚度方向上，第四粘接件43与第一粘结件40至少部分地重叠。

再参见图1，在本申请实施例提供的电化学装置200中，其可包括任一上述实施例中所述的第一极片100。

参阅图12所示，为本申请一实施例提供的电子装置300的平面示意图。电子装置300可包含本申请实施例中的任一种电化学装置200。

在一实施例中，电子装置300可为移动通信装置。如图所示，其可包括显示屏301、安装壳体302和例如电池的电化学装置200。显示屏301安装在安装壳体302上，电化学装置200收容在安装壳体302内。

在其它一些实施例中，电子装置300可为电脑、可穿戴设备、无人机、储能装置、电动车等。

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 (14)

1.一种电化学装置，包括电极组件，所述电极组件包括第一极片，其特征在于，所述第一极片包括：

第一集流体，包括第一表面；

第一层，包括第一活性材料，所述第一层设置在所述第一表面上；

第二层，包括第一绝缘材料，所述第二层设置在所述第一层的远离所述第一集流体的表面上；和

极耳，具有连接部分；

其中，所述第一层、所述第二层和所述第一表面共同设置成第一凹部；

所述第一极片还包括第三层，所述第三层包括第二绝缘材料；所述第三层位于所述第一凹部内，并且至少设置在所述第一层的第一断面；

所述连接部分位于所述第一凹部内，并且与所述第一集流体导电连接。

2.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：

所述第一集流体还包括与所述第一表面相背的第二表面，并且所述第一极片还包括：

第四层，包括第三活性材料，所述第四层设置在所述第二表面上；和

第五层，包括第三绝缘材料，所述第五层设置在所述第四层的远离所述第一集流体的表面上。

3.根据权利要求2所述的电化学装置，其特征在于：

所述第四层、所述第五层和所述第二表面共同设置成与所述第一凹部相对的第二凹部；所述第一极片还包括第六层，所述第六层包括第四绝缘材料；所述第六层位于所述第二凹部内，并且至少设置在所述第四层的第四断面。

4.根据权利要求3所述的电化学装置，其特征在于：

所述第二凹部内还设置有第二粘结件；所述第二粘结件设置在所述第六层上，并且在所述第一极片的厚度方向上，所述第二粘结件的外表面与所述第二表面的距离小于或等于所述第五层的外表面与所述第二表面的距离。

5.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：

所述第三层还至少部分地设置在所述第一凹部内的第一表面。

6.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：

所述第一极片还包括第一粘结件；所述第一粘结件设置在所述第三层上，并且在所述第一极片的厚度方向上，所述第一粘接件的外表面与所述第一表面的距离小于或等于所述第二层的外表面与所述第一表面的距离。

7.根据权利要求6所述的电化学装置，其特征在于：

所述电化学装置的电极组件的外侧设有第四粘接件；在所述电化学装置的厚度方向上，所述第四粘接件与所述第一粘结件至少部分地重叠。

8.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：

所述第一表面包括第一区域和与所述第一区域相连的第二区域，所述第一层设置在所述第一区域上；

所述第二区域设置在所述第一集流体的端部处；所述第二层还设置在所述第二区域上。

9.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：

所述第一层包括第一活性材料层和第一电阻层，所述第一电阻层位于所述第一活性材料层和所述第一集流体之间，并且设置在所述第一表面上；

所述第一活性材料层包括所述第一活性材料，所述第一活性材料包括钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、富锂锰基材料或镍钴铝酸锂中的至少一种；

所述第一电阻层包括第二活性材料，所述第二活性材料包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂或富锂锰基材料中的至少一种。

10.根据权利要求9所述的电化学装置，其特征在于：

在所述第一极片的长度方向上，所述第一凹部处的所述第一电阻层超出所述第一活性材料层第一距离，使得所述第一凹部处的所述第一电阻层不被所述第一活性材料层覆盖；和/或

在所述第一极片的长度方向上，设置在所述第一层的第一断面上的所述第三层超出所述第一电阻层第二距离。

11.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：

所述第一绝缘材料和所述第二绝缘材料各自独立地包括氧化铝、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、硫酸钡、无机纤维或有机纤维中的至少一种。

12.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：

所述第二层的厚度大于或等于0.1μm，且小于或等于60μm。

13.根据权利要求9所述的电化学装置，其特征在于：

所述第二层的厚度小于或等于所述第一电阻层的厚度与所述第一活性材料层的厚度之和。

14.一种电子装置，其特征在于，包括根据权利要求1至13中任一项所述的电化学装置。

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