CN114586217A - 电化学装置及包括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和电子装置，所述电化学装置包括第一极片、隔离膜和第二极片，所述第一极片包括第一层，所述第一层设有第一凹槽；所述第二极片包括第二层，所述第二层与所述第一层相面对设置；所述第二层包括与所述第一凹槽相面对设置的第一绝缘层，在厚度方向上，所述第一绝缘层的投影与所述第一凹槽的投影至少部分重叠。本申请的电化学装置具有提高的充放电性能和安全性能。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种电化学装置及包括该电化学装置的电子装置。
背景技术
电化学装置如锂离子电池已经广泛应用于移动通信装置、可穿戴设备、无人机、储能装置和动力装置等领域，应用场景越来越复杂，与人的交互越来越频繁，人们对电化学装置的能量密度、充放电性能、安全性能、生产效率和成本的要求越来越高。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种电化学装置以及包括该电化学装置的电子装置，电化学装置具有提高的充放电性能和安全性能。
本申请一实施方式提供一种电化学装置。该电化学装置包括电极组件，电极组件包括第一极片、隔离膜和第二极片，隔离膜设于第一极片和第二极片之间。第一极片包括第一集流体以及设于第一集流体的第一表面的第一层，第一层设有第一凹槽。第二极片包括第二集流体以及设于第二集流体的第一表面的第二层，第二层与第一层相面对设置。电化学装置还包括第一极耳，第一极耳设于第一凹槽且电连接于第一集流体。其中，第二层包括与第一凹槽相面对设置的第一绝缘层；在电极组件的厚度方向上，第一绝缘层的投影与第一凹槽的投影至少部分重叠。
本申请中第一极耳设于第一层开设的第一凹槽，提升了电化学装置的大倍率充放电能力。且在第二层的对应处设置第一绝缘层，第一绝缘层可以增加第二极片的电阻，降低第一极片和第二极片短路时的电流，提升安全性能。
一种实施方式中，第一凹槽显露出第一集流体。显露出的第一集流体更利于电化学装置在大倍率充放电状态下的散热；进一步地，在第一凹槽显露出的第一集流体处，第一极耳与第一集流体连接，提高第一极耳电连接的可靠性。
一种实施方式中，第一绝缘层与隔离膜相接。一种实施方式中，第一极耳与隔离膜相接。第一绝缘层或第一极耳中的至少一者与隔离膜相接，则在电极组件的制造过程中可以省去在第一凹槽和/或第二层对应处的表面另外设置绝缘件的操作。因此，一方面可以精简电极组件的制造工艺，提升制造效率；另一方面也可以降低电极组件的整体厚度，提升电化学装置的能量密度，而且，一定程度上减少了在电极组件制造阶段设置绝缘件的物料成本。
一种实施方式中，第一极片为负极极片，第二极片为正极极片，在电极组件的厚度方向上，第一凹槽的投影设于第一绝缘层的投影内。即第一凹槽对应的正极极片替换为第一绝缘层，且在电极组件的厚度方向上，第一绝缘层的投影面积大于或等于第一凹槽的投影面积，可以降低在第一凹槽出现析锂的风险，提升安全性能。
一种实施方式中，第一极片为正极极片，第二极片为负极极片，在电极组件的厚度方向上，第一极耳的投影设于第一层的投影内，第一绝缘层的投影设于第一凹槽的投影内。即在电极组件的厚度方向上，第一层可以覆盖第一极耳，第一凹槽覆盖第一绝缘层，一方面可以降低第一极耳与第二极片接触短路的风险，另一方面，可以降低在第二层出现析锂的风险。
一种实施方式中，第一极耳与第一集流体通过焊印连接，可以有较高的连接可靠性。一种实施方式中，第一极耳与第一集流体通过导电胶连接，可以降低第一极耳的毛刺的产生概率，进而降低第一极耳与第二极片接触短路的风险，提高安全性能。
一种实施方式中，第一极片还包括设于第一集流体的第二表面的第三层，第一集流体的第一表面和第一集流体的第二表面设于第一集流体相对的两侧，第三层设有第二凹槽；第二极片还包括设于第二集流体的第二表面的第四层，第二集流体的第一表面和第二集流体的第二表面设于第二集流体相对的两侧，第四层与第三层相面对设置；其中，第四层包括与第二凹槽相面对设置的第二绝缘层，在电极组件的厚度方向上，第一极耳的投影设于第二凹槽的投影内，第二绝缘层的投影与第二凹槽的投影至少部分重叠。即在第一集流体的背离第一极耳的一面设置第二凹槽，且在第二极片与第二凹槽相对应处设置第二绝缘层，有利于第一极耳与第一集流体连接，或者还可以降低第二凹槽处析锂的风险，提高安全性。
一种实施方式中，第二凹槽显露出第一集流体，进一步提升电化学装置的散热性能。
一种实施方式中，第二绝缘层与隔离膜相接。一种实施方式中，第二凹槽显露出第一集流体，第二凹槽显露出的第一集流体与隔离膜相接。第二绝缘层或第二凹槽中显露出的第一集流体中的至少一者与隔离膜相接，则一方面可以精简电极组件的制造工艺，提升制造效率；另一方面也可以降低电极组件的整体厚度，提升电化学装置的能量密度，而且，一定程度上减少了在电极组件制造阶段设置绝缘件的物料成本。
一种实施方式中，第一极片还包括设于第一集流体的第二表面的第三层，第一集流体的第一表面和第一集流体的第二表面设于第一集流体相对的两侧；第二极片还包括设于第二集流体的第二表面的第四层，第二集流体的第一表面和第二集流体的第二表面设于第二集流体相对的两侧，第四层设有第三凹槽；电化学装置还包括第二极耳，第二极耳设于第三凹槽并电连接于第二集流体；其中，第三层包括与第三凹槽相面对设置的第三绝缘层，在电极组件的厚度方向上，第三绝缘层的投影与第三凹槽的投影至少部分重叠。第二极耳设于第四层开设的第三凹槽，提升了电化学装置的大倍率充放电能力。且在第四层的对应处设置第三绝缘层，第三绝缘层可以增加第一极片的电阻，降低第一极片和第二极片短路时的电流，提升安全性能。
一种实施方式中，第三绝缘层与隔离膜相接。一种实施方式中，第二极耳与隔离膜相接。第三绝缘层或第二极耳中的至少一者与隔离膜相接，则一方面可以精简电极组件的制造工艺，提升制造效率；另一方面也可以降低电极组件的整体厚度，提升电化学装置的能量密度，而且，一定程度上减少了在电极组件制造阶段设置绝缘件的物料成本。
一种实施方式中，第一绝缘层设于第二集流体的第一表面，第二层还包括设于第二集流体的第一表面的第二活性物质层。第一绝缘层可以与第二集流体的第一表面相接，有利于提高制造效率；同时进一步提高安全性能。一种实施方式中，第一绝缘层与第二活性物质层相接，可以提高第二活性物质层的量，提高能量密度。
一种实施方式中，第一绝缘层的厚度小于或等于第二活性物质层的厚度。一种实施方式中，第一绝缘层与第二活性物质层的厚度差值为0μm至50μm。控制第一绝缘层的厚度，可以提高电极组件的平整性，同时平衡电化学装置的安全性能和第一绝缘层物料成本。
一种实施方式中，第一绝缘层的厚度为5μm至150μm。控制第一绝缘层的厚度在此范围内，可以使第二极片具有较大的电阻因而具有较好的安全性，同时电极组件具有较好的平整度。
一种实施方式中，第一绝缘层包括无机材料和粘结剂。一种实施方式中，无机材料包括氧化铝、二氧化硅、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、二氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙或硫酸钡中的至少一种。一种实施方式中，粘结剂包括偏氟乙烯的均聚物、偏氟乙烯的共聚物、六氟丙烯的共聚物、聚苯乙烯、聚苯乙炔、聚乙烯酸钠、聚乙烯酸钾、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯或聚四氟乙烯中的至少一种。
一种实施方式中，第一极片、隔离膜和第二极片层叠卷绕设置，沿卷绕方向，位于尾部的第二集流体的第一表面设有第四绝缘层。通过在第二集流体的尾部设置第四绝缘层，可以降低尾部隔离膜磨损后导致第一极片和第二极片接触短路的风险。同时在针刺测试中，可以进一步提高第二极片的电阻，进而提高电化学装置的通过率。
一种实施方式中，第二极片还包括设于第二集流体的第二表面的第四层，第二集流体的第一表面和第二集流体的第二表面设于第二集流体相对的两侧，沿卷绕方向，位于尾部的第二集流体的第二表面设有第五绝缘层。如此，在第二集流体的尾部的两面均设置绝缘层，进一步提高电化学装置的安全性能。
一种实施方式中，第四绝缘层的厚度为3μm至15μm。如此，可以在提高电化学装置的安全性能的同时，可以降低对电化学装置的能量密度的影响。
一种实施方式中，第二层与第四绝缘层相接。可以减少第二集流体显露的面积，降低第二集流体与第一极片接触短路的风险。
一种实施方式中，第二极片还包括胶纸，胶纸设于第二层与第四绝缘层的连接处。可以提高第二层与第四绝缘层连接处的稳定性，降低第二层或第四绝缘层剥离的风险，提高安全性能。
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
下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
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为本申请一实施方式提供的电极组件的结构示意图。
图3为本申请另一实施方式提供的电极组件的结构示意图。
图4为本申请一实施方式提供的第一极片的结构示意图。
图5为本申请另一实施方式提供的第一极片的结构示意图。
图6为本申请一实施方式提供的第二极片的结构示意图。
图7为本申请另一实施方式提供的第二极片的结构示意图。
图8为本申请另一实施方式提供的电极组件的结构示意图。
图9为本申请另一实施方式提供的电极组件的结构示意图。
图10为图8中A处的局部放大示意图。
图11为图9中B处的局部放大示意图。
图12为本申请一实施方式中第一绝缘层与隔离膜的局部放大示意图。
图13为本申请一实施方式中第一极耳与隔离膜的局部放大示意图。
图14为本申请一实施方式提供的第一极片另一视角的结构示意图。
图15为本申请一实施方式中第二绝缘层与隔离膜的局部放大示意图。
图16为本申请一实施方式中第二凹槽与隔离膜的局部放大示意图。
图17为本申请一实施方式中第三绝缘层与隔离膜的局部放大示意图。
图18为本申请一实施方式中第二极耳与隔离膜的局部放大示意图。
图19为本申请另一实施方式提供的第二极片的结构示意图。
图20为本申请另一实施方式提供的第二极片的结构示意图。
图21a为本申请一实施方式中第一凹槽和第一绝缘层沿厚度方向在第一极片上的投影示意图。
图21b为本申请另一实施方式中第一凹槽和第一绝缘层沿厚度方向在第一极片上的投影示意图。
图22为本申请一实施方式中第一极耳、第一凹槽和第一绝缘层沿厚度方向在第一极片上的投影示意图。
主要元件符号说明：
电化学装置 100
电子装置 200
电极组件 10
第一极耳 30
第二极耳 50
第一绝缘层 11
第二绝缘层 12
第三绝缘层 13
第四绝缘层 14
第五绝缘层 15
第一极片 101
隔离膜 103
第二极片 105
第一集流体 1011
第一层 1012
第一凹槽 1013
第三层 1014
第二凹槽 1015
第二活性物质层 1016
第一集流体的第一表面 1017
第一集流体的第二表面 1018
第一活性物质层 1019
第二集流体 1051
第二层 1052
第四层 1053
第三凹槽 1054
第二集流体的第一表面 1055
第二集流体的第二表面 1056
焊印 20
导电胶 40
胶纸 60
厚度方向 X
第一方向 Y
第二方向 Z
卷绕方向 V
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请实施例。
具体实施方式
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实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文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实施例。
需要说明，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本申请中如涉及“第一”“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
应注意的是，尽管下述说明书描述了许多特征并列举了诸多实施例，但是某些特征可以组合在一起以形成其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，本说明书所说明的特征之间的组合并非旨在限制。
请参阅图1，本申请提供一种电化学装置100，其包括电极组件10和容纳所述电极组件10的壳体(图未示)。图中所示方向X为电极组件10的厚度方向，第一方向Y可以是电极组件10中极片的长度方向，也可以是极片的宽度方向。当一方向Y是电极组件10中极片的长度方向时，第二方向Z是电极组件10中极片的宽度方向。反之亦然。电化学装置100可以是电池，例如，二次电池(如锂离子二次电池等)，但并不限于此。电化学装置100可以包括电极组件10和电解质。
请参阅图2，图2为图1沿I-I的剖面示意图。电极组件10包括第一极片101、隔离膜103和第二极片105，隔离膜103设于第一极片101和第二极片105之间。第一极片101、隔离膜103和第二极片105层叠形成堆叠体，再由堆叠体围绕卷绕中心轴O-O(参图1)沿卷绕方向V经过多次卷绕形成所述电极组件10。在一些实施例中，卷绕中心轴O-O沿第二方向Z设置。应理解，电极组件10还可以由第一极片101、隔离膜103和第二极片105堆叠成叠片结构，如图3所示。
如图2所示，第一极片101包括第一集流体1011以及设于第一集流体的第一表面的第一层1012，第一层1012设有第一凹槽1013。第二极片105包括第二集流体1051以及设于所述第二集流体的第一表面的第二层1052，第二层1052与第一层1012相面对设置。第二层1052与第一层1012相面对设置是指，若没有隔离膜103，沿着电极组件的厚度方向X，第二层1052与第一层1012可接触。电化学装置100还包括第一极耳30，第一极耳30设于第一凹槽1013且电连接于第一集流体1011。第一极耳30与第一集流体1011通过焊印连接和/或通过导电胶连接。可以理解，第一极耳30可能完全位于第一凹槽1013内，也有可能因为第一极耳30的厚度比第一层1012大，而使得第一极耳30部分位于第一凹槽1013内。第二层1052包括与第一凹槽1013相面对设置的第一绝缘层11。第一绝缘层11与第一凹槽1013相面对设置是指，若没有隔离膜103，沿着电极组件10的厚度方向X，第一绝缘层11与第一凹槽1013可接触。在所述电极组件10的厚度方向X上，第一绝缘层11的投影与第一凹槽1013的投影至少部分重叠。
本申请中第一极耳30设于第一层1012开设的第一凹槽1013，提升了电化学装置的大倍率充放电能力。且在第二层1052的对应处设置第一绝缘层11，第一绝缘层11可以增加第二极片105的电阻，降低第一极片101和第二极片105短路时的电流，提升安全性能。
下面对第一极片101和第二极片105进行进一步地说明。
请参阅图4，第一极片101包括第一集流体1011，沿厚度方向X，第一集流体1011包括相对设置的第一集流体的第一表面1017和第一集流体的第二表面1018。第一极片101还包括设于第一集流体的第一表面1017的第一层1012和设于第一集流体的第二表面1018的第三层1014，第一层1012设有第一凹槽1013。进一步地，第三层1014还可设有第二凹槽1015，如图5所示。
请参阅图6，第二极片105包括第二集流体1051，沿厚度方向X，第二集流体1051包括相对设置的第二集流体的第一表面1055和第二集流体的第二表面1056。第二极片105还包括设于第二集流体的第一表面1055的第二层1052和设于第二集流体的第二表面1056的第四层1053。进一步地，请参阅图7，第四层1053还包括与第二凹槽1015相面对设置的第二绝缘层12。沿第一方向Y，第二层1052和第四层1053的尾部可分别设有胶纸60，以进一步提高安全性能。可以理解，所述胶纸60也可以省略。
将图4中的第一极片101、图6中的第二极片105和隔离膜103围绕卷绕中心轴O-O进行卷绕，可得到如图2所示的结构。将图5中的第一极片101、图7中的第二极片105和隔离膜103围绕卷绕中心轴O-O进行卷绕，可得到如图8所示的结构。在电极组件的厚度方向X上，第一极耳30的投影设于第二凹槽1015的投影内，第二绝缘层12的投影与第二凹槽1015的投影至少部分重叠。在第一集流体1011的背离第一极耳30的一面设置第二凹槽1015，且在第二极片105与第二凹槽1015相对应处设置第二绝缘层12，有利于第一极耳30与第一集流体1011连接，提高第二极片105的电阻。
请参阅图5、图7和图8，第二极片105的第四层1053设有第三凹槽1054，电化学装置100还包括第二极耳50，第二极耳50设于第三凹槽1054并电连接于第二集流体1051。如图9所示，第三层1014包括与第三凹槽1054相面对设置的第三绝缘层13，在电极组件的厚度方向X上，第三绝缘层13的投影与第三凹槽1054的投影至少部分重叠。第二极耳50设于第四层1053开设的第三凹槽1054，提升了电化学装置100的大倍率充放电能力。且在第四层1053的对应处设置第三绝缘层13，第三绝缘层13可以增加第一极片101的电阻，降低第一极片101和第二极片105短路时的电流，提升安全性能。
请参阅图10和图11，图10为图8中A处的放大图，图11为图9中B处的放大图。若第一层1012设置第一凹槽1013，第一极耳30设于第一凹槽1013，那么第一极耳30的表面一般需要贴胶纸60(如图10所示)，以防止第一极耳30刺破隔离膜103导致第一极片101和第二极片105连通短路。图11中，由于设置了第一绝缘层11和第二绝缘层12，降低了第一极耳30刺破隔离膜103导致短路的风险，则第一极耳30表面的胶纸60可以省略。一方面可以精简电极组件10的制造工艺，提升制造效率；另一方面也可以降低电极组件10的整体厚度，提升电化学装置的能量密度。
图10和图11示出了第一绝缘层11、第一极耳30与隔离膜103均不接触的情况。在一些实施例中，第一绝缘层11可与隔离膜103相接，如图12所示；第一极耳30也可与隔离膜103相接，如图13所示。第一绝缘层11或第一极耳30中的至少一者与隔离膜103相接，则在电极组件10的制造过程中可以省去在第一凹槽1013和/或第二层1052对应处的表面另外设置绝缘件(例如，包括但不限于胶纸等)的操作。因此，一方面可以精简电极组件的制造工艺，提升制造效率；另一方面也可以降低电极组件10的整体厚度，提升电化学装置的能量密度，而且，一定程度上减少了在电极组件10制造阶段设置绝缘件的物料成本。
进一步地，请参阅图14，第一凹槽1013显露出第一集流体1011。显露出的第一集流体1011更利于电化学装置100在大倍率充放电状态下的散热；并且，在第一凹槽1013显露出的第一集流体1011处，第一极耳30与第一集流体1011连接，提高第一极耳30电连接的可靠性。
如图14所示，第二凹槽1015显露出第一集流体1011。请参阅图15，第二绝缘层12与隔离膜103相接。请参阅图16，第二凹槽1015显露出的第一集流体1011与隔离膜103相接。第二绝缘层12或第二凹槽1015中显露出的第一集流体1011中的至少一者与隔离膜103相接，则一方面可以精简电极组件10的制造工艺，提升制造效率；另一方面也可以降低电极组件10的整体厚度，提升电化学装置100的能量密度，而且，一定程度上减少了在电极组件10制造阶段设置绝缘件的物料成本。
一些实施方式中，请参阅图17，第三绝缘层13与隔离膜103相接。一些实施方式中，请参阅图18，第二极耳50与隔离膜103相接。第三绝缘层13或第二极耳50中的至少一者与隔离膜103相接，则一方面可以精简电极组件10的制造工艺，提升制造效率；另一方面也可以降低电极组件10的整体厚度，提升电化学装置的能量密度，而且，一定程度上减少了在电极组件制造阶段设置绝缘件的物料成本。
请参阅图19，沿第一方向Y，位于尾部的第二集流体的第一表面1055设有第四绝缘层14，第二层1052与第四绝缘层14相接，可以减少第二集流体1051显露的面积，降低第二集流体1051与第一极片101接触短路的风险。图19中，沿第一方向Y，位于尾部的第二集流体的第二表面1056设有第五绝缘层15。由于第四绝缘层14和第五绝缘层15具有良好的绝缘效果，当隔离膜103破损后，可以减小第二集流体1051直接与第一极片101接触而短路的风险，提高电化学装置的安全性能。同时在针刺测试中，可以进一步提高第二极片105的电阻，进而提高电化学装置100的通过率。
请参阅图20，第二极片105还包括胶纸60，胶纸60设于第二层1052与第四绝缘层14的连接处。如此，可以提高第二层1052与第四绝缘层14连接处的稳定性，降低第二层1052或第四绝缘层14剥离的风险，提高安全性能。可以理解，胶纸60还可设于第四层1053与第五绝缘层15的连接处。如此，可以提高第四层1053与第五绝缘层15连接处的稳定性，降低第四层1053或第五绝缘层15剥离的风险，提高安全性能。
一些实施方式中，第一极片101为负极极片，第二极片105为正极极片。请参阅图21a和图21b，在电极组件10的厚度方向X上，第一凹槽1013的投影设于第一绝缘层11的投影内。即第一凹槽1013对应的正极极片替换为第一绝缘层11，且在电极组件10的厚度方向X上，第一绝缘层11的投影面积大于第一凹槽1013的投影面积，如图21a所示；第一绝缘层11的投影面积也可等于第一凹槽1013的投影面积，如图21b所示。如此，可以降低在第一凹槽1013出现析锂的风险，提升安全性能。
一些实施方式中，第一极片101为正极极片，第二极片105为负极极片，在电极组件10的厚度方向X上，第一极耳30的投影设于第一层1012的投影内，第一绝缘层11的投影设于第一凹槽1013的投影内。当正极极片设置嵌入式的第一极耳30时，正极极片设置了第一凹槽1013，第一极耳30设置于第一凹槽1013内，那么对应的负极极片需要设置第一绝缘层11，但是第一绝缘层11不能超出第一凹槽1013的范围，因为正极极片可以脱锂，负极极片嵌锂，如果负极极片上第一绝缘层11的范围超出第一凹槽1013的范围，则有一部分第一凹槽1013边缘的正极活性层脱出的锂离子没有对应的负极极片接收，造成析锂。在电极组件10的厚度方向X上，第一极耳30的投影与第一凹槽1013的投影可以完全重叠。请参阅图22，在电极组件10的厚度方向X上，第一绝缘层11可以覆盖第一极耳30，第一凹槽1013覆盖第一绝缘层11，一方面可以降低第一极耳30与第二极片105接触短路的风险，另一方面，可以降低在第二层1052出现析锂的风险。
进一步地，第二极片105的第二层1052还包括设于第二集流体的第一表面1055的第二活性物质层1016。可以理解，第四层1053也可包括设于第二集流体的第二表面1056的第二活性物质层1016。图4中，第一极片101的第一层1012包括设于第一集流体的第一表面1017的第一活性物质层1019，第三层1014也包括设于第一集流体的第二表面1018的第一活性物质层1019。应理解，第一层1012、第三层1014、第二层1052和第四层1053还可包括底涂层。在一些实施例中，底涂层可以包括粘结剂，以增加其与集流体的粘接力。在一些实施例中，底涂层可以包括导电剂，提高其与集流体之间的导电性能。
在一些实施例中，沿卷绕方向V，第一极片101的卷绕起始端可以两面均设置第一活性物质层1019。在一些实施例中，沿卷绕方向V，第一极片101的卷绕起始端可以一面设置第一活性物质层1019。沿卷绕方向V，第一极片101的卷绕起始端可以为两面均不设置第一活性物质层1019的第一集流体1011。在一些实施例中，沿卷绕方向V，第一极片101的卷绕收尾端可以两面均设置第一活性物质层1019。
在一些实施例中，沿卷绕方向V，第二极片105的卷绕起始端可以两面均设置第二活性物质层1016。在一些实施例中，沿卷绕方向V，第二极片105的卷绕收尾端可以两面均设置第二活性物质层1016。在一些实施例中，沿卷绕方向V，第二极片105的卷绕收尾端可以一面设置第二活性物质层1016。在一些实施例中，沿卷绕方向V，第二极片105的卷绕收尾端可以两面均不设置第二活性物质层1016。
当第一活性物质层1019为正极活性物质层时，第二活性物质层1016为负极活性物质层，反之亦然。正极活性物质层包括正极活性材料，正极活性材料可选用本领域技术公知的各种可被用作电化学装置的正极活性材料，本申请并不作限制。例如，正极活性材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂或镍锰酸锂中的至少一种，上述正极活性材料可以经过掺杂和/或包覆处理。负极活性材料包含碳质材料、硅碳材料、合金材料、含锂金属复合氧化物材料中的至少一种，但不限于此，负极活性材料可选用本领域技术公知的各种可被用作电化学装置的负极活性材料的能够电化学性地嵌入、脱嵌活性离子的传统公知的材料。
在一些实施例中，第一绝缘层11的厚度可以小于或等于第二活性物质层1016的厚度。在一些实施例中，第一绝缘层11与第二活性物质层1016的厚度差值可以为0μm至50μm。控制第一绝缘层11的厚度，可以提高电极组件10的平整性，同时平衡电化学装置100的安全性能和第一绝缘层的物料成本。
在一些实施例中，第一绝缘层11的厚度可以为5μm至150μm，第二绝缘层12的厚度可以为5μm至150μm。控制第一绝缘层11和第二绝缘层12的厚度在此范围内，可以使第二极片105具有较大的电阻因而具有较好的安全性，同时电极组件10具有较好的平整度。
一些实施方式中，第一绝缘层11包括无机材料和粘结剂，无机材料的质量百分比范围为85％-97％，粘接剂的质量百分比范围为3％-15％。在一些实施例中，无机材料包括氧化铝、二氧化硅、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、二氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙或硫酸钡中的至少一种。在一些实施例中，粘结剂包括偏氟乙烯的均聚物、偏氟乙烯的共聚物、六氟丙烯的共聚物、聚苯乙烯、聚苯乙炔、聚乙烯酸钠、聚乙烯酸钾、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯或聚四氟乙烯中的至少一种。
在一些实施例中，第四绝缘层14的厚度可以为3μm至15μm，第五绝缘层15的厚度可以为3μm至15μm。如此，可以在提高电化学装置100的安全性能的同时，可以降低对电化学装置100的能量密度的影响。
以上说明是本申请一些具体实施方式，但在实际的应用过程中不能仅仅局限于这些实施方式。对本领域的普通技术人员来说，根据本申请的技术构思做出的其他变形和改变，都应该属于本申请的保护范围。
Claims (20)
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、隔离膜和第二极片，所述隔离膜设于所述第一极片和所述第二极片之间；
所述第一极片包括第一集流体以及设于所述第一集流体的第一表面的第一层，所述第一层设有第一凹槽；
所述第二极片包括第二集流体以及设于所述第二集流体的第一表面的第二层，所述第二层与所述第一层相面对设置；
所述电化学装置还包括第一极耳，所述第一极耳设于所述第一凹槽且电连接于所述第一集流体；
其中，所述第二层包括与所述第一凹槽相面对设置的第一绝缘层，在所述电极组件的厚度方向上，所述第一绝缘层的投影与所述第一凹槽的投影至少部分重叠。
2.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一凹槽显露出所述第一集流体。
3.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一绝缘层或所述第一极耳中的至少一者与所述隔离膜相接。
4.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一极片为负极极片，所述第二极片为正极极片，在所述电极组件的厚度方向上，所述第一凹槽的投影设于所述第一绝缘层的投影内。
5.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一极片为正极极片，所述第二极片为负极极片，在所述电极组件的厚度方向上，所述第一极耳的投影设于所述第一层的投影内，所述第一绝缘层的投影设于所述第一凹槽的投影内。
6.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一极耳与所述第一集流体通过焊印连接和/或通过导电胶连接。
7.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一极片还包括设于所述第一集流体的第二表面的第三层，所述第一集流体的第一表面和所述第一集流体的第二表面设于所述第一集流体相对的两侧，所述第三层设有第二凹槽；
所述第二极片还包括设于所述第二集流体的第二表面的第四层，所述第二集流体的第一表面和所述第二集流体的第二表面设于所述第二集流体相对的两侧，所述第四层与所述第三层相面对设置；
其中，所述第四层包括与所述第二凹槽相面对设置的第二绝缘层，在所述电极组件的厚度方向上，所述第一极耳的投影设于所述第二凹槽的投影内，所述第二绝缘层的投影与所述第二凹槽的投影至少部分重叠。
8.如权利要求7所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置满足以下条件中的至少一个：
所述第二绝缘层与所述隔离膜相接；
所述第二凹槽显露出所述第一集流体，所述第二凹槽显露出的所述第一集流体与所述隔离膜相接。
9.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一极片还包括设于所述第一集流体的第二表面的第三层，所述第一集流体的第一表面和所述第一集流体的第二表面设于所述第一集流体相对的两侧；
所述第二极片还包括设于所述第二集流体的第二表面的第四层，所述第二集流体的第一表面和所述第二集流体的第二表面设于所述第二集流体相对的两侧，所述第四层设有第三凹槽；
所述电化学装置还包括第二极耳，所述第二极耳设于所述第三凹槽并电连接于所述第二集流体；
其中，所述第三层包括与所述第三凹槽相面对设置的第三绝缘层，在所述电极组件的厚度方向上，所述第三绝缘层的投影与所述第三凹槽的投影至少部分重叠。
10.如权利要求9所述的电化学装置，其特征在于，所述第三绝缘层或所述第二极耳中的至少一者与所述隔离膜相接。
11.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一绝缘层设于所述第二集流体的第一表面，所述第二层还包括设于所述第二集流体的第一表面的第二活性物质层。
12.如权利要求11所述的电化学装置，其特征在于，所述第一绝缘层的厚度小于或等于所述第二活性物质层的厚度，所述第一绝缘层与所述第二活性物质层的厚度差值为0μm至50μm。
13.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一绝缘层的厚度为5μm至150μm。
14.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一绝缘层包括无机材料和粘结剂；
所述无机材料包括氧化铝、二氧化硅、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、二氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙或硫酸钡中的至少一种；
所述粘结剂包括偏氟乙烯的均聚物、偏氟乙烯的共聚物、六氟丙烯的共聚物、聚苯乙烯、聚苯乙炔、聚乙烯酸钠、聚乙烯酸钾、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯或聚四氟乙烯中的至少一种。
15.如权利要求4所述的电化学装置，其特征在于，所述第一极片、所述隔离膜和所述第二极片层叠卷绕设置，沿卷绕方向，位于尾部的所述第二集流体的第一表面设有第四绝缘层。
16.如权利要求15所述的电化学装置，其特征在于，所述第二极片还包括设于所述第二集流体的第二表面的第四层，所述第二集流体的第一表面和所述第二集流体的第二表面设于所述第二集流体相对的两侧，沿卷绕方向，位于尾部的所述第二集流体的第二表面设有第五绝缘层。
17.如权利要求15所述的电化学装置，其特征在于，所述第四绝缘层的厚度为3μm至15μm。
18.如权利要求15所述的电化学装置，其特征在于，所述第二层与所述第四绝缘层相接。
19.如权利要求18所述的电化学装置，其特征在于，所述第二极片还包括胶纸，所述胶纸设于所述第二层与所述第四绝缘层的连接处。
20.一种电子装置，其特征在于，包括如权利要求1至19中任一项所述的电化学装置。
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