CN114614211A - 电化学装置、电池模组以及电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电化学装置、电池模组以及电子装置，电化学装置包括电极组件，电极组件包括卷绕设置的第一极片，第一极片包括第一导电层以及沿着第一方向延伸设置的第一凸部。以垂直于第一凸部的第一面和第一方向的方向为第二方向，从第二方向观察，第一导电层具有第一端边以及第一卷绕起始边，第一凸部具有相对设置的第一边和第二边，第一边包括连接第一端边的第一弧段，第二边包括连接第一端边的第二弧段，第一弧段以及第二弧段均沿着第一方向内凹设置，第一边比第二边更靠近第一卷绕起始边。其中，第一弧段的半径R1大于第二弧段的半径R2。如此，第一凸部与第一导电层连接处的强度足够，降低了第一极片卷绕时第一凸部出现翻折的风险。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电池技术领域，尤其是涉及一种电化学装置、电池模组以及电子装置。
背景技术
电化学装置是许多电子设备中常需用到的器件，其用于为手机或平板等电子设备进行供电，以摆脱电源线的束缚。电化学装置通常包括第一极片、第二极片以及隔离膜，隔离膜设置于第一极片与第二极片之间，第一极片以及第二极片于空箔区处模切出多个极耳，然后经过卷绕工艺后形成电极组件，同一极性的多个极耳在电化学装置的厚度方向重叠并固定，从而起到降低内阻并提升充放电性能。
本发明的发明人在实施本发明的过程中，发现：目前，现有极片模切出的极耳较为随意，在极片卷绕的过程中模切的极耳容易出现翻折的情况，翻折的极耳存在着使不同极性的极片短路的风险，由此带来不便。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种使用方便的电化学装置。
本发明实施例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，电极组件包括卷绕设置的第一极片，第一极片包括第一导电层和第一凸部，第一凸部自第一导电层沿第一方向延伸。其中，定义第一凸部的厚度方向为第二方向，第二方向垂直于第一方向，垂直于第一方向和第二方向的方向为第三方向。从第二方向观察，第一导电层具有第一端边，第一凸部具有沿第三方向相对设置的第一边和第二边，第一边包括相连接的第一弧段和第一连接段，第一弧段连接第一端边，第二边包括第二弧段和第二连接段，第二弧段连接第一端边，第一弧段以及第二弧段均沿着第一方向内凹设置，第一导电层具有第一卷绕起始边，第一边比第二边更靠近第一卷绕起始边，第一弧段的半径为R1mm，第二弧段的半径为R2mm，R1>R2。
第一弧段的半径大于第二弧段的半径，增加了第一凸部与第一导电层连接处的宽度，进而提高了第一凸部的支撑强度，降低第一凸部在卷绕过程中翻折的风险，有利于提高电化学装置的安全性。
在一些实施例中，从第二方向观察，第一凸部还包括第三边，第一边还包括第三弧段，第三边沿第三方向延伸，第三弧段连接第一连接段和第三边，并且，第三弧段沿着第一方向外凸设置。
在一些实施例中，第三弧段的半径为R3，第三边与第一端边的距离为D1毫米，第一端边与第一连接段之间的角度为A，A≥90°，D1/sin(180°-A)>(R3+R1)×cot(A/2)。
满足D1/sin(180°-A)>(R3+R1)×cot(A/2)此关系式时，第一弧段与第三弧段之间具有第一连接段，使得第一凸部在第一方向具有足够的连接长度，以便于后续焊接。
在一些实施例中，从第二方向观察，第二边还包括第四弧段，第四弧段连接第二连接段和第三边，第四弧段沿着第一方向外凸设置，第一连接段的延伸线与第一端边具有第一交点，第二连接段的延伸线与第一端边具有第二交点；第三弧段的半径为R3毫米，第一交点和第二交点之间的距离为D2毫米，第三边与第一端边的距离为D1毫米，第四弧段的半径为R4毫米，第一端边与第一连接段之间的角度为A，A≥90°，D2-2×D1×cot(180°-A)>(R3+R4)×cot(A/2)。
满足D2-2×D1×cot(180°-A)>(R3+R4)×cot(A/2)此关系式时，第三弧段与第四弧段之间存在第三边，使得第一凸部在第三方向上具有足够的宽度，以便于后续焊接。
在一些实施例中，第三边与第一端边的距离D1毫米，第一弧段的半径R1毫米，第三弧段的半径为R3毫米，满足：0.2≤D1/(R1+R3)≤15。
在一些实施例中，R1、R3满足：0.5≤R1≤20，0.5≤R3≤15，且R1≥R3。
在一些实施例中，第一凸部包括在第一方向和第三方向组成的平面内延伸的第一面，第一极片还包括含有绝缘材料的第一层，第一层设于第一面，第一层包括在第一方向上远离第一导电层的第一边缘；从第二方向观察，在第一方向上，第一边缘与第一端边之间的距离为D3毫米，第一弧段与第一连接段的连接点为第一连接点，第一连接点到第一端边的距离为D4毫米，D4≥D3。
通过设置包含绝缘材料的第一层，可以起到遮挡第一凸部的第一面的部分区域，降低第一凸部表面毛刺直接裸露的风险，提高电化学装置的安全性。
在一些实施例中，从第二方向观察，第二边还包括第四弧段，第四弧段连接第二连接段和第三边，第四弧段沿着第一方向外凸设置，第一连接段的延伸线与第一端边具有第一交点，第二连接段的延伸线与第一端边具有第二交点；第三边与第一端边的距离为D1毫米，第一交点和第二交点之间的距离为D2毫米，D1/D2≤2.5。
满足D1/D2≤2.5时，第一凸部在第一方向上的长度以及在第三方向上的宽度合适，有利于降低第一极片在卷绕时出现第一凸部翻折的风险。
在一些实施例中，第一极片包括多个第一凸部。
在一些实施例中，电极组件还包括第二极片以及设置于第一极片和第二极片之间的隔离膜，第一极片、第二极片和隔离膜层叠卷绕设置。
在一些实施例中，绝缘材料包括氧化铝、勃姆石、二氧化硅、氧化钛、氧化镁、氧化锆或氧化钙中的至少一种。
在一些实施例中，第一极片还包括含有绝缘材料的第二层，在第二方向上，第一凸部还具有在第二方向上与第一面相对设置的第二面。
通过设置包含绝缘材料的第二层，可以起到遮挡第一凸部的第二面的部分区域，降低第一凸部表面毛刺直接裸露的风险，提高电化学装置的安全性。
在一些实施例中，第一极片为阴极极片或阳极极片。
在一些实施例中，在第二方向上，第一极片为阳极极片，第一导电层为铜箔，第一导电层的厚度的范围为3μm至20μm。
本发明实施例解决其技术问题还采用以下技术方案：
一种电池模组，包括上述的电化学装置。
本发明实施例解决其技术问题还采用以下技术方案：
一种电子装置，包括上述的电化学装置。
本发明实施例的有益效果是：本申请实施例提供的电化学装置，包括电极组件，电极组件包括卷绕设置的第一极片，第一极片包括第一导电层和自第一导电层沿着第一方向延伸设置的第一凸部。从第二方向观察，第一导电层具有第一端边，第一凸部具有沿第三方向相对设置的第一边和第二边，第一边包括相连接的第一弧段和第一连接段，第一弧段连接第一端边，第二边包括第二弧段和第二连接段，第二弧段连接第一端边，第一弧段以及第二弧段均沿着第一方向内凹设置，第一导电层具有第一卷绕起始边，第一边比第二边更靠近第一卷绕起始边。其中，第一弧段的半径大于第二弧段的半径。通过上述结构，提升了第一凸部与第一导电层连接处的强度，降低了第一极片卷绕时第一凸部出现翻折的风险，有利于提高电化学装置的安全性。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，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是本申请其中一个实施例的电化学装置的简单示意图；
图2是电极组件与极耳连接的简单示意图；
图3是图2沿着直线QQ'剖切后的示意图；
图4是图2沿着直线OO'剖切后的示意图；
图5是图4中的第一极片展开后的示意图；
图6是图5的E部放大图；
图7是第一极片在另一实施例的简单示意图；
图8是图7的侧视图；
图9是图7的F部放大图；
图10是第一极片为阳极极片时的示意图；
图11是图2沿着直线PP'剖切后的示意图；
图12是图11中第二极片展开后的示意图；
图13是图12的I部放大图；
图14是第二极片又一实施例的简单示意图；
图15是图14的J部放大图；
图16是图15的侧视图；
图17是第二极片为阳极极片时的示意图；
图18是本申请电极组件的第一凸部以及第二凸部未弯折前的示意图；
图19是本申请另一实施例的电池模组的结构框图；
图20是本申请又一实施例的电子设备的结构框图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”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“上”、“下”、“内”、“外”、“垂直的”、“水平的”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明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，不是用于限制本发明。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，下面所描述的本发明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。
如图1-3所示，本申请其中一个实施例提供的电化学装置100，包括壳体10、电极组件20以及极耳30，电极组件20收容于壳体10内，极耳30的一端与电极组件20连接，极耳30的另一端伸出壳体10。其中，电极组件20包括第一极片21、第二极片22以及隔离膜23，隔离膜23设置于第一极片21与第二极片22之间，隔离膜23用于降低第一极片21与第二极片22相互接触而导致短路的风险。可理解的，第一极片21以及第二极片22的极性相反，即若第一极片21为阴极极片，则第二极片22为阳极极片，反之，第一极片21位阳极极片，则第二极片22为阴极极片。
其中，如图3所示，图3为图2沿着直线QQ'剖开后电极组件20的示意图，图3中第一极片21、隔离膜23以及第二极片22叠置并且卷绕，以形成多个平坦部201以及多个弯曲部202，如图3中示出，沿着卷绕方向，在每一圈中位于直线CC'与直线TT'之间的部分为一个平坦部201，且同一极片相邻的两个平坦部201之间连接着一个弯曲部202。以极耳30伸出壳体10的方向为第四方向U，以垂直于多个平坦部201以及第四方向U的方向为第五方向V，以同时垂直于第四方向U以及第五方向V的方向为第六方向W。
在一些实施例中，如图4所示，图4为图2沿着直线OO'剖开后的视图，第一极片21包括第一导电层211以及第一凸部212，第一凸部212自第一导电层211沿着第四方向U延伸而形成。第一凸部212的数量可以是一个，也可以是多个，具体可根据实际需要而设定。在一些实施例中，多个第一凸部212分布于第一导电层211的同一侧。在另一些实施例中，多个第一凸部212分布于第一导电层211相对的两侧。
可理解的，如图4示出，当第一极片21设置多个第一凸部212时，多个第一凸部212可朝着第五方向V弯折并且焊接在一起，多个第一凸部212相互焊接可以起到缩短电子移动的路径，从而降低电极组件20的内阻。极耳30与第一凸部212连接，可以是直接连接，也可以是间接连接，在本实施例中，极耳30直接与第一凸部212连接。
在一些实施例中，电化学装置100还包括第一绝缘件24，沿着第五方向V，位于电极组件20最外两侧的第一凸部212均连接有第一绝缘件24，第一绝缘件24连接于电极组件20的表面，第一绝缘件24可降低第一凸部212焊接后表面的毛刺直接裸露的风险，降低毛刺刺穿壳体10的风险。在本实施例中，所述第一绝缘件24为绝缘胶纸。在一些其它的实施例中，所述第一绝缘件24还可以是其它具有绝缘性能的零件，例如绝缘的热熔胶。
本申请申请人发现，目前的极片在卷绕过辊的过程中容易出现第一凸部翻折，翻折的第一凸部被卷入电极组件20且位于不同极性的极片之间时，第一凸部在模切时产生的毛刺将刺穿隔离膜23，由此存在安全隐患。
为解决此极片在卷绕过程中容易出现第一凸部翻折的问题，本申请实施例提供了一种极片，具体如图5示出的，第一极片21处于展开状态，即第一极片21在未卷绕之前的示意图，图5中虽然示出的第一凸部212的数量为三个，但第一极片21的第一凸部212的数量并不局限于三个，第一凸部212的具体数量可以实际需要而设定。第一极片21的结构具体如下。
第一极片21包括第一导电层211以及第一凸部212，第一凸部212自第一导电层211沿着第一方向X延伸而形成。第一导电层211包括第一集流体2111以及第一活性物质层2112，第一集流体2111的两相对表面中至少有一表面涂覆有第一活性物质层2112，即第一活性物质层2112可以是设置于第一集流体2111的其中一个表面，第一活性物质层2112也可以是设置于第一集流体2111相对的两个表面，具体可根据实际需要而设置。当然，第一集流体2111可以是整个表面均附着有第一活性物质层2112，也可以是部分区域附着有第一活性物质层2112。
在一些实施例中，请结合图5与图6，从第二方向Z观察，集流体2111包括第一端边21111、第二端边21112、第一卷绕起始边21113以及第一卷绕收尾边21114，第一端边21111与第二端边21112相对设置，第一卷绕起始边21113的两端分别连接第一端边21111的第一端以及第二端边21112的第一端，第一卷绕收尾边21114的两端分别连接第一端边21111的第二端以及第二端边21112的第二端。第一卷绕起始边21113为第一极片21卷绕时的起始边，第一卷绕收尾边21114为第一极片21卷绕时的收尾边。其中，第二方向Z为第一凸部212的厚度方向，第二方向Z垂直于第一方向X，第二方向Z也为集流体2111的厚度方向。
在一些实施例中，从第二方向Z观察，第一凸部212具有沿第三方向Y相对设置的第一边2121以及第二边2122，并且在第三方向Y中，第一边2121比第二边2122更靠近第一卷绕起始边21113，第三方向Y同时垂直于第一方向X以及第二方向Z。
第一边2121包括相连接的第一弧段21211和第一连接段21212，第一弧段21211连接第一端边21111，且该连接点为点N1,第一弧段21211沿着第一方向X内凹设置，二边2122包括相连接的第二弧段21221和第二连接段21222，第二弧段21221连接第一端边21111，该连接点为点N2,第二弧段21221沿着第一方向X内凹设置。其中，第一弧段21211的半径为R1毫米，第二弧段21221的半径为R2毫米，R1>R2。
在本申请中，获取并在极板上平铺第一极片21，可以根据第一极片21的外观以及结构特征，在基板上获取其轮廓特征以及相关特征，然后测量尺寸、角度等参数。也可以通过获取第一极片21在第二方向Z上的图像，经过图像处理，确定各对象在图像中的对应位置，然后在图像中测量尺寸、角度等参数。在本申请中，弧段的半径是指弧段所对应的外接圆的半径。
在一些实施例中，从第二方向Z观察，第一凸部212还包括第三边2123，第一边2121还包括第三弧段21213，第三边2123沿着第三方向Y延伸，第三弧段21213连接第一连接段21212和第三边2123，第三弧段21213与第一连接段21212的连接点为G1，第三弧段21213与第三边2123的连接处为点K1。其中，第三弧段21213的半径为R3毫米，第三边2123与第一端边21111之间的距离为D1毫米，第一端边21111与第一连接段21212之间的角度为A，A≥90°，满足关系式：D1/sin(180°-A)＞(R3+R1)×cot(A/2)。满足此关系式时，第一弧段21211与第三弧段21213之间必存在第一连接段21212，以使得第一凸部212具有合适的强度。在一些其它的实施例中，0.2≤D1/(R1+R3)≤15。在一些实施例中，R1、R3满足：0.5≤R1≤20，0.5≤R3≤15，且R1≥R3。在本申请中，两条边的距离可以选取两条边上的多组对应位置进行测量，然后取平均值。
在一些实施例中，从第二方向Z观察，第二边2122还包括第四弧段21223，第四弧段21223连接第二连接段21222和第三边2123，第四弧段21223与第二连接段21222的连接点为G2，第四弧段21223与第三边2123的连接点为K2，第一连接段21212的延伸线与第一端边21111具有第一交点M1，第二连接段21222的延伸线与第一端边21111具有第二交点M2，第一交点M1与第二交点M2之间的距离为D2毫米，第四弧段21223的半径为R4毫米，满足关系式：D2-2×D1×cot(180°-A)>(R3+R4)×cot(A/2)。
在一些实施例中，第一交点M1与第二交点M2之间的距离D2毫米，第三边2123与第一端边21111之间的距离D1毫米，满足关系式：D1/D2≤2.5。
在一些实施例中，请结合图7-9，当所述第一极片21为阴极极片时，第一凸部212包括在第一方向X和第三方向Y组成的平面内延伸的第一面，第一极片21还包括第一层213，第一层213由绝缘材料构成，第一层213设于第一凸部212的第一面。第一层213包括第一边缘2131，第一边缘2131在第一方向X上远离第一导电层211设置。从第二方向Z观察,在第一方向X上，第一边缘2131与第一端边21111之间的距离为D3毫米，以第一弧段21212与第一连接段21213的连接点为第一连接点N1，第一连接点N1与第一端边21111的距离为D4毫米，D4≥D3。可理解的，第一层213可以起到遮盖第一凸部212边缘的毛刺，降低第一凸部212边缘的毛刺直接裸露的风险。在一些实施例中，第一凸部212还包括在第二方向上与第一面相对设置的第二面，第一极片21还包括第二层214，第二层214由绝缘材料构成，第二层214设于第一凸部212的第二面，并且与第一层213相抵接。同理，第二层214也可以起到遮盖第一凸部212边缘的毛刺，进而降低第一凸部212边缘的毛刺直接裸露的风险。
应当理解的，绝缘材料包括氧化铝、勃姆石、二氧化硅、氧化钛、氧化镁、氧化锆、氧化钙或陶瓷涂层中的至少一种。当然，绝缘材料还可以是其它的材料，其并不局限于本实施例中列举的这些材料。在本实施例中，第一层213以及第二层214均采用陶瓷涂层。
在一些实施例中，在第二方向Z上，第一导电层211的厚度的范围为3μm至20μm。
下表是以第一极片为阳极极片，第一导电层为铜箔时，不同R1、R2取值而设计的第一凸部，其在加工过程中出现第一凸部翻折的不良率，具体如下：
表1第一凸部的不同R1、R2取值时不良率的统计表
表1中“第一层213或第二层214烧焦脱落并显漏金属的不良率”是指极片模切加工形成的第一凸部212，其第一面附着的第一层213部分区域或者第二面附着的第二层214部分区域烧焦并脱落而显露出金属的第一极片21的数量，与总加工的第一极片21的数量的比值。表1中“第一凸部出现翻折的不良率”是指加工多个电化学装置时，极片在卷绕过程中第一凸部212出现翻折的第一极片21的电化学装置的个数，与总的电化学装置的个数的比值。
表1中“焊接尺寸不良率”是指将第一极片21的多个第一凸部212相互焊接的过程中形成的焊印的尺寸不满足所需要求的比例。由组1与组2的比较结果可知，当R1＝R2时，第一凸部212出现翻折的不良率大于等于5％。结合组3-5可知，当R1大于R2时，第一凸部212出现翻折的不良率下降。
由组7与组8比较可知，当R1大于R2，组7满足关系式D1/sin(180°-A)＞(R3+R1)×cot(A/2)，组8不满足关系式D1/sin(180°-A)＞(R3+R1)×cot(A/2)，组7对应的焊接尺寸不良率为0.0％，组8对应的焊接尺寸不良率为2.0％，可以得出，当第一凸部212满足D1/sin(180°-A)＞(R3+R1)×cot(A/2)时，可以改善多个第一凸部212之间焊接时焊印的尺寸，提高了多个第一凸部212之间连接的稳定性。
进一步地，组7满足关系式0.1≤D1/(R1+R3)≤15，组8不满足关系式0.1≤D1/(R1+R3)≤15，组7的第一凸部212焊接尺寸不良率为0.0％，组8的第一凸部212对应的焊接尺寸不良率为2.0％，可以得出，当第一凸部212满足关系式0.1≤D1/(R1+R3)≤15时，可以改善多个第一凸部212之间焊接时焊印的尺寸，提高了多个第一凸部212之间连接的稳定性。
由组3与组6比较可知，当组3与组6均满足R1大于R2，且组3满足D2-2×D1×cot(180°-A)>(R3+R4)×cot(A/2)时，组6不满足D2-2×D1×cot(180°-A)>(R3+R4)×cot(A/2)，组3的第一凸部212出现焊接尺寸不良率为0.0％，组6的第一凸部212出现焊接尺寸不良率为0.5％，可以得出，当第一凸部212满足D2-2×D1×cot(180°-A)>(R3+R4)×cot(A/2)时，以改善多个第一凸部212之间焊接时焊印的尺寸，提高了多个第一凸部212之间连接的稳定性。由组11与组12比较可知，当R1大于R2，且均满足0.5≤R1≤20，组11满足R1＞R3，组12满足R1＜R3，组11的焊接尺寸不良率为0.5％，组12的焊接尺寸不良率为1.5％，由此可知，当第一凸部212满足R1＞R3时，可以改善多个第一凸部212之间焊接时焊印的尺寸，提高了多个第一凸部212之间连接的稳定性。
由组11、组12、组13以及组14可知，组11以及组12的第一凸部212均满足D4＜D3，且这两组第一层或第二层烧焦脱落并显漏金属的不良率分别为1.0％、1.2％。组13的第一凸部212满足D4＞D3，第一层或第二层烧焦脱落并显漏金属的不良率为0.0％，组14的第一凸部212满足D4＝D3，第一层或第二层烧焦脱落并显露金属的不良率为0.0％。由此可知，当第一凸部212满足D4≥D3时，有利于第一极片21模切出第一凸部212时降低第一层或第二层烧焦脱落而显露金属的不良率。
由组1、组13以及组14可知，组13满足D1/D2＞2.5，第一凸部212焊接尺寸不良率为0.5％，组1满足D1/D2＜2.5，第一凸部212焊接尺寸不良率为0.0％，组14满足D1/D2＝2.5，第一凸部212焊接尺寸不良率为0.0％。由此可知，当第一凸部212满足D1/D2≤2.5时，有利于降低第一凸部212焊接尺寸的不良率以及极耳翻折的不良率。
在一些实施例中，如图5或图7所示，第一极片21的多个第一凸部212均是与所述第一导电层211一体成型，可以是直接在所述第一极片21上通过冲裁工艺直接冲压成型，或者是所述第一极片21通过激光切割而形成，当然，所述第一凸部212还可以是通过其它方式实现与所述第一导电层211一体成型。在本实施例中，多个第一凸部212通过激光切割而与第一导电层211一体成型。当所述第一极片21为阴极极片时，如图7所示，第一层213以及所述第二层214的边缘在与第一方向X相反的方向上均超过第一端边21111，以使得集流体2111的部分区域附着有绝缘材料，降低第一极片21卷绕后激光切割处产生的毛刺刺穿隔离膜的风险。当所述第一极片21为阳极极片时，如图10所示，所述第一凸部212的第一面以及所述第一凸部212的第二面均于靠近第一端边21111的部分边沿附着有第一活性物质层2112。应当理解的，上述实施例虽然是对第一极片21的结构做出的介绍，但第一极片21的结构同样可适用于第二极片22，具体如下：
如图11-12、图16所示，图11为图2沿着直线PP'剖切后的示意图，图12为图11中第二极片22展开后的示意图，其中，第二极片22包括第二导电层221以及第二凸部222，第二凸部222自第二导电层221沿着第一方向X延伸而形成。第二导电层221包括第二集流体2211以及第二活性物质层2212，第二集流体2211的两相对表面中至少有一表面涂覆有第二活性物质层2212，即第二活性物质层2212可以是设置于第二集流体2211的其中一个表面，第二活性物质层2212也可以是设置于第二集流体2211相对的两个表面，具体可根据实际需要而设置。当然，第二集流体2211可以是整个表面均附着有第二活性物质层2212，也可以是部分区域附着有第二活性物质层2112。
在一些实施例中，从第二方向Z观察，第二集流体2211包括第三端边22111、第四端边22112、第二卷绕起始边22113以及第二卷绕收尾边22114，第三端边22111与第四端边21112相对设置，第二卷绕起始边22113的两端分别连接第三端边22111的第一端以及第四端边22112的第一端，第二卷绕收尾边22114的两端分别连接第三端边22111的第二端以及第四端边22112的第二端。第二卷绕起始边22113为第二极片22卷绕时的起始边，第二卷绕收尾边22114为第二极片22卷绕时的收尾边。其中，第二方向Z同时垂直于第二凸部222的表面以及第一方向X。
在一些实施例中，从第二方向Z观察，第二凸部222具有沿第三方向Y相对设置的第四边2221以及第五边2222，并且在第三方向Y中，第四边2221比第五边2222更靠近第二卷绕起始边22113，第三方向Y同时垂直于第一方向X以及第二方向Z。请结合图13，第四边2221包括相连接的第五弧段22211和第三连接段22212，第五弧段22211和第三连接段22212的连接点为点N3，第五弧段22211连接第三端边22111，第五弧段22211沿着第一方向X内凹设置，五边2122包括相连接的第六弧段22221和第四连接段22222，第六弧段22221和第四连接段22222的连接处为点N4，第六弧段22221连接第三端边22111，第六弧段22221沿着第一方向X内凹设置。其中，第五弧段22211的半径为R5毫米，第六弧段22221的半径为R6毫米，R5>R6。
在一些实施例中，从第二方向Z观察，第二凸部222还包括第六边2223，第四边2221还包括第七弧段22213，第六边2223沿着第三方向Y延伸，第七弧段22213连接第三连接段22212和第六边2223，第七弧段22213与第三连接段22212的连接处为点G3，第七弧段22213与第六边2223的连接处为点K3。其中，第七弧段22213的半径为R7，第六边2223与第三端边22111之间的距离为D5毫米，第三端边22111与第三连接段22212之间的角度为B，B≥90°，满足关系式：D5/sin(180°-B)＞(R7+R5)×cot(B/2)。满足此关系式时，第五弧段22211与第七弧段22213之间必存在第三连接段22212，以使得第二凸部222具有合适的强度。在一些其它的实施例中，0.2≤D5/(R5+R7)≤15。在一些实施例中，R5、R7满足：0.5≤R5≤20，0.5≤R7≤15，且R5≥R7。
在一些实施例中，从第二方向Z观察，第五边2222还包括第八弧段22223，第八弧段22223的两端分别连接第四连接段22222和第六边2223，第八弧段22223与第四连接段22222的连接处为点G4，第八弧段22223与第六边2223的连接处为点K4。第三连接段22212的延伸线与第三端边22111具有第三交点M3，第四连接段22222的延伸线与第三端边22111具有第四交点M4，第三交点M3与第四交点M4之间的距离为D6毫米，第八弧段22223的半径为R8毫米，满足关系式：D6-2×D5×cot(180°-B)>(R7+R8)×cot(B/2)。
在一些实施例中，如图12所示，第三交点M3与第四交点M4之间的距离D6毫米，第六边2223与第三端边22111之间的距离D5毫米，满足关系式：D5/D6≤2.5。
在一些实施例中，如图14-16所示，第二凸部222包括在第一方向X和第三方向Y组成的平面内延伸的第二面，第二极片22还包括第三层223，第三层223由绝缘材料构成，第三层223设于第二凸部222的第一面。第三层223包括第二边缘2231，第二边缘2231在第一方向X上远离第二导电层221设置。如图15所示，从第二方向Z观察,在第一方向X上，第二边缘2231与第三端边22111之间的距离为D7毫米，以第五弧段22212与第三连接段22213的连接点为第三连接点N3，第三连接点N3与第三端边22111的距离为D8毫米，D8≥D7。可理解的，第三层223可以起到遮盖第二凸部222边缘的毛刺，降低第二凸部222边缘的毛刺直接裸露的风险。在一些实施例中，第二极片22还包括第四层224，第四层224由绝缘材料构成，第四层224设于第二凸部222的第二面，并且与第三层223相抵接。同理，第四层224也可以起到遮盖第二凸部222边缘的毛刺，进而降低第二凸部222边缘的毛刺直接裸露的风险。
在一些其它的实施例中，如图17所示，当所述第二极片22为阳极极片时，所述第二凸部222的第一面以及所述第二凸部222的第二面于靠近第三端边22111的部分区域均附着有第二活性物质。
在一些实施例中，请再次参阅图11，电化学装置100还包括第二绝缘件25，沿着第二方向Z，位于电极组件20最外两侧的第二凸部222均连接有第二绝缘件25，第二绝缘件25连接于电极组件20的表面，第二绝缘件25可降低第二凸部222焊接后表面的毛刺直接裸露的风险，降低毛刺刺穿壳体10的风险。在本实施例中，第二绝缘件25为绝缘胶纸。在一些其它的实施例中，第二绝缘件25还可以是其它具有绝缘性能的物件，例如绝缘的热熔胶。
在一些实施例中，如图12或图14所示，第二极片22的多个第二凸部222均是与第二导电层221一体成型，可以是直接在第二极片22上通过冲裁工艺直接冲压成型，或者是第二极片22通过激光切割而形成，当然，所述第二凸部222还可以是通过其它方式实现与所述第二导电层221一体成型。在本实施例中，多个第二凸部222通过激光切割而与第二导电层221一体成型，多个所述第二凸部222均位于第二集流体2211的同一侧且间隔设置。
可理解的，如图18所示，第一极片21、隔离膜23以及第二极片22叠置且卷绕后形成的电极组件20，此时第一凸部212以及第二凸部222此时未弯折。从第五方向V观察，第一凸部212与第二凸部222之间具有间距，并且，第一凸部212与第二凸部222不重叠。
在一些实施例中，从第五方向V观察，沿着第六方向W，多个第一凸部212的同一侧边之间的间距d1毫米，满足d1≤5。在一些实施例中，从第五方向V观察，沿着第六方向W，多个第二凸部222的同一侧边之间的间距d2毫米，满足d2≤5。
当第一极片21、隔离膜23以及第二极片22叠置后进行卷绕，以第一卷绕起始边21113为起始位置，沿着第三方向Y收卷，第一边2121比第二边2122更靠近第一卷绕起始边21113，且第一边2121的第一弧段21211的半径R1，大于第二边2122的第二弧段21222的半径R2，使得第一凸部212靠近第一卷绕起始边21113处的根部位置具有合适强度，降低了第一极片21在卷绕的过程中出现第一凸部212相对于第一导电层211翻折的风险，从而降低第一凸部212翻折后导致第一凸部212上毛刺刺穿隔离膜23而导致短路或者出现析锂的风险，有利于提高电化学装置100的安全性。同样的，第二极片22在随着第一极片21同步卷绕，第二极片22的第二凸部222靠近第一卷绕起始边21113处的根部位置具有合适强度，进一步降低了第二极片21在卷绕的过程中出现第二凸部222翻折的风险，有利于进一步提高电化学装置100的安全性。
如图19所示，本申请另一实施例提供的电池模组200，包括上述实施例中的电化学装置100。电化学装置200的数量有多个，多个电化学装置200根据实际需要串联或者并列设置。
如图20所示，本申请又一实施例提供的电子装置300，包括上述实施例中的电化学装置100。电化学装置100用于为电子装置300提供电能。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (15)
1.一种电化学装置，其特征在于，包括电极组件，所述电极组件包括卷绕设置的第一极片，所述第一极片包括第一导电层和第一凸部，所述第一凸部自所述第一导电层沿第一方向延伸；
定义所述第一凸部的厚度方向为第二方向，所述第二方向垂直于所述第一方向，垂直于所述第一方向和所述第二方向的方向为第三方向；
从所述第二方向观察，所述第一导电层具有第一端边，所述第一凸部具有沿所述第三方向相对设置的第一边和第二边，所述第一边包括相连接的第一弧段和第一连接段，第一弧段连接所述第一端边，所述第二边包括第二弧段和第二连接段，所述第二弧段连接所述第一端边，所述第一弧段以及所述第二弧段均沿着所述第一方向内凹设置，所述第一导电层具有第一卷绕起始边，所述第一边比所述第二边更靠近所述第一卷绕起始边；
其中，所述第一弧段的半径为R1毫米，所述第二弧段的半径为R2毫米，R1>R2。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，从所述第二方向观察，所述第一凸部还包括第三边，所述第一边还包括第三弧段，所述第三边沿所述第三方向延伸，所述第三弧段连接所述第一连接段和所述第三边，并且，所述第三弧段沿着所述第一方向外凸设置。
3.根据权利要求2所述的电化学装置，其特征在于，所述第三弧段的半径为R3毫米，所述第三边与所述第一端边的距离为D1毫米，所述第一端边与所述第一连接段之间的角度为A，A≥90°，D1/sin(180°-A)>(R3+R1)×cot(A/2)。
4.根据权利要求2所述的电化学装置，其特征在于，从所述第二方向观察，所述第二边还包括第四弧段，所述第四弧段连接所述第二连接段和所述第三边，所述第四弧段沿着所述第一方向外凸设置，所述第一连接段的延伸线与所述第一端边具有第一交点，所述第二连接段的延伸线与所述第一端边具有第二交点；
所述第三弧段的半径为R3毫米，所述第一交点和所述第二交点之间的距离为D2毫米，所述第三边与所述第一端边的距离为D1毫米，所述第四弧段的半径为R4毫米，所述第一端边与所述第一连接段之间的角度为A，A≥90°，D2-2×D1×cot(180°-A)>(R3+R4)×cot(A/2)。
5.根据权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，0.2≤D1/(R1+R3)≤15。
6.根据权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，0.5≤R1≤20，0.5≤R3≤15，且R1≥R3。
7.根据权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，所述第一凸部包括在所述第一方向和所述第三方向组成的平面内延伸的第一面，所述第一极片还包括含有绝缘材料的第一层，所述第一层设于所述第一面，所述第一层包括在第一方向上远离所述第一导电层的第一边缘；
从所述第二方向观察，在所述第一方向上，所述第一边缘与所述第一端边之间的距离为D3毫米，所述第一弧段与所述第一连接段的连接点为第一连接点，所述第一连接点到所述第一端边的距离为D4毫米，D4≥D3。
8.根据权利要求2所述的电化学装置，其特征在于，从所述第二方向观察，所述第二边还包括第四弧段，所述第四弧段连接所述第二连接段和所述第三边，所述第四弧段沿着所述第一方向外凸设置，所述第一连接段的延伸线与所述第一端边具有第一交点，所述第二连接段的延伸线与所述第一端边具有第二交点；
所述第三边与所述第一端边的距离为D1毫米，所述第一交点和第二交点之间的距离为D2毫米，D1/D2≤2.5。
9.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一极片包括多个所述第一凸部。
10.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述电极组件还包括第二极片以及设置于所述第一极片和所述第二极片之间的隔离膜，所述第一极片、所述第二极片和所述隔离膜层叠卷绕设置。
11.根据权利要求7所述的电化学装置，其特征在于，所述绝缘材料包括氧化铝、勃姆石、二氧化硅、氧化钛、氧化镁、氧化锆或氧化钙中的至少一种。
12.根据权利要求7所述的电化学装置，其特征在于，所述第一极片还包括含有绝缘材料的第二层，在所述第二方向上，所述第一凸部还具有在所述第二方向上与所述第一面相对设置的第二面，所述第二层设置于所述第二面上。
13.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一极片为阳极极片，所述第一导电层为铜箔，在所述第二方向上，所述第一导电层的厚度的范围为3μm至20μm。
14.一种电池模组，其特征在于，包括如权利要求1-13中任意一项所述的电化学装置。
15.一种电子装置，其特征在于，包括如权利要求1-13中任意一项所述的电化学装置。
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