CN114843624B - 电芯、电池及用电装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种电芯、电池及用电装置，涉及电池技术领域。电芯包括电极组件和第一绝缘层，电极组件的第一极片包括第一集流体和设置于第一集流体的第一表面的第一活性物质层，第一表面包括第一空箔区；第一绝缘层包括第一部分和第二部分，第一部分覆盖第一空箔区，第二部分设置在第一活性物质层；电极组件的第二极片在与第二部分相对的位置设置有第一凹槽，以使第二部分能够嵌入第一凹槽，以减小电极组件在第二部分对应的区域沿第二部分的厚度方向的尺寸，降低第一绝缘层的设置对电芯的能量密度的影响和减小电极组件各部分尺寸差异，以缓解电极组件表面不平整的情况，从而缓解极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题。

Description

电芯、电池及用电装置
技术领域
本申请涉电池技术领域，具体而言，涉及一种电芯、电池及用电装置。
背景技术
二次电池被广泛应用于便携式电子设备、电动交通工具、电动工具、无人机、储能设备等领域。
随着二次电池商业化的发展，市场对电池的能量密度要求越来越高。电池的能量密度对电池的续航能力有重要的影响，能量密度小，电池的续航能力就弱，因此，如何提高电池的能量密度成为电池技术领域亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种电芯、电池及用电装置，以提高电池的能量密度。
第一方面，本申请实施例提供了一种电芯，包括电极组件，所述电极组件通过第一极片和第二极片堆叠后卷绕而成，所述第一极片包括第一集流体和设置于所述第一集流体的第一表面的第一活性物质层，所述第一表面为所述第一集流体在其厚度方向的一个表面，沿所述第一极片的长度方向，所述第一表面包括未设置所述第一活性物质层的第一空箔区；所述电芯还包括第一绝缘层，所述第一绝缘层包括彼此连接的第一部分和第二部分，所述第一部分覆盖所述第一空箔区，所述第二部分设置在所述第一活性物质层背离所述第一集流体的表面；其中，所述第二极片在与所述第二部分相对的位置设置有第一凹槽，以使至少部分所述第二部分能够嵌入所述第一凹槽。
上述技术方案中，第一绝缘层的第一部分覆盖第一空箔区，在第一极片和第二极片之间起到绝缘作用，能够在第一空箔区的毛刺刺破第一极片和第二极片之间的隔离膜之后防止第一极片和第二极片接触短路或者避免第一空箔区的毛刺刺破隔离膜，降低电芯短路的风险。第一绝缘层的第二部分设置于第一极片的第一活性物质层，方便第一绝缘层连接固定。第二极片在与第二部分相对的位置设置有第一凹槽，第二部分沿第二部分的厚度方向嵌入第一凹槽，能够减小电极组件在第二部分对应的区域沿第二部分的厚度方向的尺寸，降低第一绝缘层的设置对电芯的能量密度的影响和减小电极组件各部分尺寸差异，以缓解电极组件因第一绝缘层的设置导致的表面不平整的情况，从而缓解极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题。
在本申请第一方面的一些实施例中，所述第二极片包括第二集流体和在所述第二集流体的表面设置的第二活性物质层，所述第一凹槽设置于所述第二活性物质层。
上述技术方案中，第一凹槽设置于第二极片的第二活性物质层，方便第一凹槽制造成型。
在本申请第一方面的一些实施例中，所述第一凹槽的深度小于或等于所述第二活性物质层的厚度。
上述技术方案中，第一凹槽的深度小于或者等于第二活性物质层的厚度，则沿第二活性物质层的厚度方向，第一凹槽全部位于第二活性物质层，因此，第一凹槽的设置不会降低第二极片的第二集流体的结构强度，从而保证第二极片的结构强度。
在本申请第一方面的一些实施例中，所述第一凹槽的深度小于所述第二活性物质层的厚度，沿所述第二极片的长度方向，所述第一凹槽的一端延伸至所述第二活性物质层的靠近所述第一空箔区的边缘。
上述技术方案中，第一凹槽的一端延伸至第二活性物质层的靠近第一空箔区的边缘，沿第二极片的长度方向，第二部分能够完全嵌入第一凹槽，进一步减小电极组件在第二部分对应的区域沿第二部分的厚度方向的尺寸，降低第一绝缘层的设置对电芯的能量密度的影响。还能减小电极组件沿第二极片的长度方向的厚度差异，以缓解电极组件因第一绝缘层的设置导致的表面不平整的情况，从而缓解极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题。
在本申请第一方面的一些实施例中，所述第一凹槽的底侧为所述第二集流体，且所述第二活性物质层形成所述第一凹槽的一个槽侧壁。
上述技术方案中，第一凹槽的底侧为第二集流体，即第一凹槽的深度等于第二活性物质层的深度，沿第二部分的厚度方向，第一凹槽为第二部分提供了更大的容纳空间，以使第二部分沿其厚度方向能够更多的部分嵌入第二凹槽，且第二活性物质层形成第一凹槽的一个槽侧壁，即第一凹槽的一端延伸至第二活性物质层的靠近第一空箔区的边缘，沿第二极片的长度方向，第二部分能够完全嵌入第一凹槽，进一步减小电极组件在第二部分对应的区域沿第二部分的厚度方向的尺寸，降低第一绝缘层的设置对电芯的能量密度的影响。还能减小电极组件沿第二极片的长度方向的厚度差异，以缓解电极组件因第一绝缘层的设置导致的表面不平整的情况，从而缓解极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题。
在本申请第一方面的一些实施例中，所述第一凹槽沿所述第二极片的宽度方向延伸。
上述技术方案中，第一凹槽沿第二极片的宽度方向延伸，方便第一凹槽制造成型，且第一凹槽的延伸方向与第二部分的宽度方向一致，以使第二部分能够更加顺利地嵌入第一凹槽。
在本申请第一方面的一些实施例中，沿所述第二极片的宽度方向，所述第一凹槽贯穿所述第二活性物质层。
上述技术方案中，第一凹槽贯穿第二活性物质层沿第二极片的宽度方向的至少一端，降低第二部分沿其宽度方向的两端与第二活性物质层干涉的可能。
在本申请第一方面的一些实施例中，沿所述第一极片的厚度方向，所述第二部分在所述第二极片上的投影位于所述第一凹槽内。
上述技术方案中，第二部分在第二极片上的投影位于第一凹槽内，则第二部分能够完全嵌入第一凹槽，避免第二部分的一部分位于第一凹槽内，另一部分位于第一凹槽外而导致电极组件表面不平整的情况，从而缓解极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题。
在本申请第一方面的一些实施例中，所述第一凹槽在所述第二极片的长度方向上的尺寸大于或等于所述第二部分在所述第一极片的长度方向上的尺寸。
上述技术方案中，第一凹槽在第二极片的长度方向上的尺寸大于或等于第二部分在第一极片的长度方向上的尺寸，则沿第二极片的长度方向，第二部分能够完全嵌入第一凹槽，避免在第二极片的长度方向，第二部分的一部分位于第一凹槽内，另一部分位于第一凹槽外而导致电极组件表面不平整的情况，从而缓解极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题。
在本申请第一方面的一些实施例中，所述第一凹槽在所述第二极片的宽度方向上的尺寸大于或等于所述第二部分在所述第二极片的宽度方向上的尺寸。
上述技术方案中，第一凹槽在第二极片的宽度方向上的尺寸大于或等于第二部分的宽度，则沿第二极片的宽度方向，第二部分能够完全嵌入第一凹槽，避免在第二极片的宽度方向，第二部分的一部分位于第一凹槽内，另一部分位于第一凹槽外而导致电极组件表面不平整的情况，从而缓解极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题。
在本申请第一方面的一些实施例中，所述第一表面还包括第二空箔区，沿所述第一极片的长度方向，所述第一活性物质层位于所述第一空箔区和所述第二空箔区之间；所述电芯还包括第二绝缘层，所述第二绝缘层包括彼此相连的第三部分和第四部分，所述第三部分覆盖所述第二空箔区，所述第四部分设置在所述第一活性物质层背离所述第一集流体的表面；其中，所述第二极片在与所述第四部分相对的位置设置有第二凹槽，以使至少部分所述第四部分能够嵌入所述第二凹槽。
上述技术方案中，第二绝缘层的第三部分覆盖第二空箔区，在第一极片和第二极片之间起到绝缘作用，能够在第二空箔区的毛刺刺破第一极片和第二极片之间的隔离膜之后防止第一极片和第二极片接触短路或者避免第二空箔区的毛刺刺破隔离膜，降低电芯短路的风险。第二绝缘层的第四部分设置于第一极片的第一活性物质层，方便第二绝缘层连接固定。第二极片在与第四部分相对的位置设置有第二凹槽，第四部分沿与第二极片相对的方向嵌入第二凹槽，能够减小电极组件在第四部分对应的区域沿第四部分的厚度方向的尺寸，降低第二绝缘层的设置对电芯的能量密度的影响和减小电极组件各部分尺寸差异，以缓解电极组件因第一绝缘层的设置导致的表面不平整的情况，从而缓解极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题。
在本申请第一方面的一些实施例中，沿所述第二极片的卷绕方向，所述第一凹槽设置在所述第二极片的起始段，所述第二凹槽设置在所述第二极片的收尾段。
上述技术方案中，在第二极片的起始段和收尾段设置第一凹槽和第二凹槽，则第一绝缘层的第二部分和第二绝缘层的第四部分分别能够嵌入第一凹槽和第二凹槽，能够减小电极组件在第二部分对应的区域沿第二部分的厚度方向的尺寸和在第四部分对应的区域沿第四部分的厚度方向的尺寸，降低第一绝缘层和第二绝缘层的设置对电芯的能量密度的影响和减小电极组件各部分尺寸差异，以缓解电极组件因第一绝缘层的设置导致的表面不平整的情况，从而缓解极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题。
在本申请第一方面的一些实施例中，所述第一集流体具有第二表面，沿所述第一集流体的厚度方向，所述第一表面和所述第二表面相对布置，所述第一极片还包括设置于所述第二表面的第三活性物质层，沿所述第一极片的长度方向，所述第二表面包括未设置所述第三活性物质层的第三空箔区，所述电芯还包括第三绝缘层，所述第三绝缘层包括彼此相连的第五部分和第六部分，所述第五部分覆盖所述第三空箔区，所述第六部分设置于所述第三活性物质层背离所述第一集流体的表面；其中，所述第二极片在与所述第六部分相对的位置设置有第三凹槽，以使至少部分所述第六部分能够嵌入所述第三凹槽。
上述技术方案中，第三绝缘层的第五部分覆盖第三空箔区，在第一极片和第二极片之间起到绝缘作用，能够在第三空箔区的毛刺刺破第一极片和第二极片之间的隔离膜之后防止第一极片和第二极片接触短路或者避免第三空箔区的毛刺刺破隔离膜，降低电芯短路的风险。第三绝缘层的第六部分设置于第一极片的第三活性物质层，方便第三绝缘层连接固定。第二极片在与第六部分相对的位置设置有第三凹槽，第六部分沿与第二极片相对的方向嵌入第三凹槽，能够减小电极组件在第六部分对应的区域沿第六部分的厚度方向的尺寸，降低第三绝缘层的设置对电芯的能量密度的影响和减小电极组件各部分尺寸差异，以缓解电极组件因第一绝缘层的设置导致的表面不平整的情况，从而缓解极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题。
在本申请第一方面的一些实施例中，沿所述第一极片的厚度方向，所述第三空箔区在所述第一表面上的投影与所述第一空箔区重合。
上述技术方案中，第三空箔区在第一表面上的投影与第一空箔区重合，则第一活性物质层靠近第一空箔区的一端和第三活性物质层靠近第三空箔区的一端平齐，使得第一极片的结构更加规整。
在本申请第一方面的一些实施例中，所述第二表面还包括第四空箔区，沿所述第一极片的长度方向，所述第三活性物质层位于所述第三空箔区和所述第四空箔区之间；所述电芯还包括第四绝缘层，所述第四绝缘层包括彼此相连的第七部分和第八部分，所述第七部分覆盖所述第四空箔区，所述第八部分设置于所述第三活性物质层背离所述第一集流体的表面；其中，所述第二极片在与所述第八部分相对的位置设置有第四凹槽，以使至少部分所述第八部分能够嵌入所述第四凹槽。
上述技术方案中，第四绝缘层的第七部分覆盖第四空箔区，在第一极片和第二极片之间起到绝缘作用，能够在第四空箔区的毛刺刺破第一极片和第二极片之间的隔离膜之后防止第一极片和第二极片接触短路或者避免第四空箔区的毛刺刺破隔离膜，降低电芯短路的风险。第四绝缘层的第八部分设置于第一极片的第三活性物质层，方便第四绝缘层连接固定。第二极片在与第八部分相对的位置设置有第四凹槽，第八部分沿与第二极片相对的方向嵌入第四凹槽，能够减小电极组件在第八部分对应的区域沿第八部分的厚度方向的尺寸，降低第四绝缘层的设置对电芯的能量密度的影响和减小电极组件各部分尺寸差异，以缓解电极组件因第一绝缘层的设置导致的表面不平整的情况，从而缓解极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题。
在本申请第一方面的一些实施例中，所述第一极片为正极极片，所述第二极片为负极极片。
第二方面，本申请实施例提供了一种电池，包括根据第一方面任意实施例提供的电芯。
第三方面，本申请实施例提供了一种用电装置，包括根据第二方面实施例提供的电池。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请一些实施例提供的电极组件的结构示意图；
图2为本申请又一些实施例提供的电极组件的结构示意图；
图3为本申请另一些实施例提供的电极组件的局部视图；
图4为本申请再一些实施例提供的电极组件的结构示意图；
图5为本申请再另一些实施例提供的电极组件的结构示意图；
图6为本申请再又一些实施例提供的电极组件的结构示意图；
图7为本申请的一些实施例提供的电极组件的结构示意图（包括第一空箔区和第二空箔区）；
图8为本申请的又一些实施例提供的电极组件的结构示意图（包括第一空箔区和第二空箔区）；
图9为本申请的再一些实施例提供的电极组件的结构示意图（包括第一空箔区和第二空箔区）。
部件标号： 21-电极组件；211-第一极片；2111-第一集流体；2111a-第一空箔区；2111b-第二空箔区；2111c-第三空箔区；2111d-第四空箔区；2112-第一活性物质层；2112a-第一凹陷部；2113-第三活性物质层；212-第二极片；2121-第二集流体；2122-第二活性物质层；2123-第一凹槽；2123a-第一凹槽侧壁；2124-第二凹槽； 2124a-第二凹槽侧壁；2125-第三凹槽；2126-第四凹槽；213-第一绝缘层；2131-第一部分；2132-第二部分；214-隔离膜；215-第二绝缘层；2151-第三部分；2152-第四部分；216-第三绝缘层；2161-第五部分；2162-第六部分；217-第四绝缘层；2171-第七部分；2172-第八部分。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
目前，从市场形势的发展来看，二次电池的应用越加广泛。二次电池已被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及电动工具、无人机、储能设备等多个领域。随着二次电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。
电池的电芯包括电极组件，电极组件可以是卷绕式电极组件，也可以是叠片式电极组件。卷绕式电极组件包括隔离膜和极性相反的两个极片，卷绕式电极组件通过隔离膜和极性相反的两个极片堆叠后卷绕形成。发明人发现，在极片制造时，为了方便极片裁切，沿极片的长度方向的两端预留有未设置活性物质层的空箔区，当极片卷绕形成电极组件后，空箔区位于极片的起始段和/或收尾段，空箔区的边缘具有毛刺，容易刺破隔离膜而导致极性相反的两个极片接触，从而导致电芯短路。二次电池可以包括锂离子电池、钠离子电池、锂聚合物电池等，也可以是其它类型的可重复充电的电池，本申请下述的实施例以锂离子电池为例。
为了避免因空箔区的毛刺刺破隔离膜而导致电芯短路，通常在空箔区设置有胶纸，胶纸的第一部分覆盖空箔区，胶纸的第二部分设置在极片的活性物质层上，以使胶纸在第一极片和第二极片之间起到绝缘作用，能够在第一空箔区的毛刺刺破第一极片和第二极片之间的隔离膜之后防止第一极片和第二极片接触短路或者避免第一空箔区的毛刺刺破隔离膜，降低电芯短路的风险。
然而，胶纸的设置会增大电极组件的整体尺寸，其中，第二部分对应区域沿第二部分的厚度方向的尺寸与第一部分对应区域沿第一部分的厚度方向的尺寸差异较大，使得电极组件因胶纸的设置导致的表面不平整，进而导致极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题。
基于上述考虑，为了缓解电极组件因胶纸的设置导致的表面不平整，进而导致极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题，本申请提供一种电芯，电芯的电极组件包括第一绝缘件、极性相反的第一极片和第二极片，第一极片的第一集流体的第一表面设置有第一活性物质层，该第一表面为第一集流体在其厚度方向的一个表面，沿第一极片的长度方向，第一表面还包括未设置第一活性物质层的第一空箔区，第一绝缘层包括彼此连接的第一部分和第二部分，第一部分覆盖第一空箔区，第二部分设置在第一活性物质层背离第一集流体的表面；第二极片在与第二部分相对的位置设置有第一凹槽，以使至少部分第二部分能够嵌入第一凹槽。
第一绝缘层的第一部分覆盖第一空箔区，在第一极片和第二极片之间起到绝缘作用，能够在第一空箔区的毛刺刺破第一极片和第二极片之间的隔离膜之后防止第一极片和第二极片接触短路或者避免第一空箔区的毛刺刺破隔离膜，降低电芯短路的风险。
第一绝缘层的第二部分设置于第一极片的第一活性物质层，方便第一绝缘层连接固定。第二极片在与第二部分相对的位置设置有第一凹槽，第二部分沿与第二极片相对的方向嵌入第一凹槽，能够减小电极组件在第二部分对应的区域沿第二部分的厚度方向的尺寸，降低第一绝缘层的设置对电芯的能量密度的影响和减小电极组件各部分尺寸差异，以缓解电极组件因第一绝缘层的设置导致的表面不平整的情况，从而缓解极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题。
本申请实施例公开的电芯可以但不限用于电动两轮车、电动工具、无人机、储能设备等用电设备中。也可以使用具备本申请工况提供的电芯的电池组或电池包作为用电设备的电源系统，这样，有利于提高电源系统的充放电安全和用电设备的用电安全。
本申请实施例提供了一种使用电池作为电源的用电设备，用电设备可以为但不限于电子设备、电动工具、电动交通工具、无人机、储能设备。其中，电子设备可以包括手机、平板、笔记本电脑等，电动工具可以包括电钻、电锯等，电动交通工具可以包括电动汽车、电动摩托车、电动自行车等。
如图1、图2所示，电芯包括电极组件21，电极组件21通过第一极片211和第二极片212堆叠后卷绕而成，第一极片211包括第一集流体2111和设置于第一集流体2111的厚度方向的第一表面的第一活性物质层2112，沿第一极片211的长度方向，第一表面包括未设置第一活性物质层2112的第一空箔区2111a；电芯还包括第一绝缘层213，第一绝缘层213包括彼此连接的第一部分2131和第二部分2132，第一部分2131覆盖第一空箔区2111a，第二部分2132设置在第一活性物质层2112背离第一集流体2111的表面；其中，第二极片212在与第二部分2132相对的位置设置有第一凹槽2123，以使至少部分第二部分2132能够嵌入第一凹槽2123。
在第一极片211和第二极片212处于卷绕状态时，第一极片211的长度方向和第二极片212的长度方向均与电极组件21的卷绕方向一致，第一极片211的宽度方向和第二极片212的宽度方向均与电极组件21的卷绕轴线方向一致。第一极片211的厚度方向和第二极片212的厚度方向均为垂直电极组件21的卷绕轴线的方向。在第一极片211和第二极片212处于展开状态时，第一极片211的长度方向、第一极片211的宽度方向和第一极片211的厚度方向两两垂直，第二极片212的长度方向、第二极片212的宽度方向和第二极片212的厚度方向两两垂直。
第一极片211可以是正极极片，也可以是负极极片。以锂离子电池为例，若第一极片211为正极极片，则第一集流体2111的材料可以为铝，第一活性物质层2112可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。若是第一极片211是负极极片，则第一集流体2111的材料可以为铜，第一活性物质层2112可以为碳或硅等。第一空箔区2111a是沿第一极片211的长度方向，第一表面上未设置第一活性物质层2112的至少部分区域。图1和图2中示出了第一极片211为正极极片、第二极片212为负极极片的情况。
电极组件21还包括隔离膜214，隔离膜214用于分隔第一极片211和第二极片212，第一极片211、第二极片212和隔离膜214堆叠后卷绕形成电极组件21。隔离膜214的材质可以为PP（polypropylene，聚丙烯）或PE（polyethylene，聚乙烯）等。此外，电极组件21可以是卷绕式结构，也可以是叠片式结构，本申请实施例并不限于此。
第一活性物质层2112设置于第一集流体2111的第一表面，沿第一极片211的长度方向，第一空箔区2111a位于第一活性物质层2112的一端。其中，第一空箔区2111a可以位于第一活性物质层2112靠近第一极片211的卷绕起始端的一端，也可以位于第一活性物质层2112远离第一极片211的卷绕起始端的一端。第一极片211的卷绕起始端是指第一极片211开始卷绕的一端。图1中示出了第一空箔区2111a位于第一活性物质层2112远离第一极片211的卷绕起始端的一端的情况。图2中示出了第一空箔区2111a位于第一活性物质层2112靠近第一极片211的卷绕起始端的一端的情况。
第一绝缘层213的第一部分2131可以是连接于第一空箔区2111a，比如第一部分2131粘接于第一空箔区2111a；第一绝缘层213的第一部分2131也可以是与第一空箔区2111a之间没有连接关系，以使第一部分2131位于第一空箔区2111a和与其相对的隔离膜214之间。第一绝缘层213的第一部分2131覆盖第一空箔区2111a从而覆盖第一空箔区2111a上的毛刺，避免第一空箔区2111a上的毛刺刺破隔离膜214。
在第一空箔区2111a位于第一活性物质层2112靠近第一极片211的卷绕起始端的一端的实施例中，第一部分2131从第一活性物质层2112沿电极组件21的卷绕方向的反方向延伸并覆盖第一空箔区2111a。在第一空箔区2111a位于第一活性物质层2112远离第一极片211的卷绕起始端的一端的实施例中，第一部分2131从第一活性物质层2112沿电极组件21的卷绕方向延伸并覆盖第一空箔区2111a。
第一绝缘层213的第二部分2132设置在第一活性物质层2112上，比如第二部分2132粘接于第一活性物质层2112背离第一集流体2111的表面。第二极片212与第二部分2132相对的部分设置有第一凹槽2123，第一凹槽2123从第二极片212面向第二部分2132的表面向背离第二部分2132的一侧凹陷。第二部分2132可以沿第二部分2132的厚度方向嵌入第一凹槽2123，其中，第二部分2132可以是一直位于第一凹槽2123内，也可以是在电芯充放电过程中，电极组件21膨胀后嵌入第一凹槽2123内。
第一绝缘层213的材质可以是胶纸、无机涂层、高分子涂层等。第一绝缘层213的厚度可以为0.01mm-0.022mm。
第一绝缘层213的第一部分2131覆盖第一空箔区2111a，在第一极片211和第二极片212之间起到绝缘作用，能够在第一空箔区2111a的毛刺刺破第一极片211和第二极片212之间的隔离膜214之后防止第一极片211和第二极片212接触短路或者避免第一空箔区2111a的毛刺刺破隔离膜214，降低电芯短路的风险。
第一绝缘层213的第二部分2132设置于第一极片211的第一活性物质层2112上，方便第一绝缘层213连接固定。第二极片212在与第二部分2132相对的位置设置有第一凹槽2123，第二部分2132沿第二部分2132的厚度方向嵌入第一凹槽2123，能够减小电极组件21在第二部分2132对应的区域沿第二部分2132的厚度方向的尺寸，降低第一绝缘层213的设置对电芯的能量密度的影响和减小电极组件21各部分尺寸差异，以缓解电极组件21因第一绝缘层213的设置导致的表面不平整的情况，从而缓解极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题。
如图3所示，在一些实施例中，第一活性物质层2112上也可以设置与第一凹槽2123对应的第一凹陷部2112a，第二部分2132设置在第一凹陷部2112a内。第一凹陷部2112a延伸至第一活性物质层2112靠近第一空箔区2111a的一端。第一凹陷部2112a的深度小于或者等于第一活性物质层2112的厚度。第二部分2132的厚度大于第一凹陷部2112a的深度，则沿第二部分2132的厚度方向，第二部分2132凸出于第一凹陷部2112a，第二部分2132凸出于第一凹陷部2112a那一部分能够嵌入第一凹槽2123。第一凹陷部2112a的深度和第一凹槽2123的深度之和可以大于、小于或者等于第二部分2132的厚度和隔离膜214的厚度之和。其中，第一凹陷部2112a的深度，是指第一凹陷部2112a沿靠近第一集流体2111的方向凹陷的深度，第一凹槽2123的深度，是指第一凹槽2123沿背离第二部分2132方向凹陷的深度。在第一活性物质层2112上未设置第一凹陷部2112a的实施例中，第一凹槽2123的深度可以大于、小于或者等于第二部分2132的厚度和隔离膜214的厚度之和。
如图1-图3所示，在一些实施例中，第二极片212包括第二集流体2121和在第二集流体2121的表面设置的第二活性物质层2122，第一凹槽2123设置于第二活性物质层2122。
第二活性物质层2122设置于第二集流体2121沿第二极片212的厚度方向的表面。
以锂离子电池为例，在第一极片211为正极极片的实施例中，第二极片212为负极极片，则第二集流体2121的材料可以为铜，第二活性物质层2122可以为碳或硅等。在第一极片211为负极极片的实施例中，第二极片212为正极极片，第二集流体2121的材料可以为铝，第二活性物质层2122可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。
在另一些实施例中，第二极片212与第二部分2132相对的为空箔区，第一凹槽2123也设置于第二集流体2121上。
第一凹槽2123设置于第二极片212的第二活性物质层2122，方便第一凹槽2123制造成型。
在一些实施例中，第一凹槽2123的深度小于或等于第二活性物质层2122的厚度。
在另一些实施例中，第一凹槽2123的深度也可以大于第二活性物质层2122的厚度，这样第一凹槽2123沿深度方向的部分位于第二活性物质层2122，另一部分位于第二集流体2121。
第一凹槽2123的深度小于或者等于第二活性物质层2122的厚度，则沿第二活性物质层2122的厚度方向，第一凹槽2123全部位于第二活性物质层2122，因此，第一凹槽2123的设置不会降低第二极片212的第二集流体2121的结构强度，从而保证第二极片212的结构强度。
如图4所示，在另一些实施例中，第一凹槽2123的深度小于第二活性物质层2122的厚度，沿第二极片212的长度方向，第一凹槽2123的一端延伸至第二活性物质层2122的靠近第一空箔区2111a的边缘。
图4中的H1表示第二活性物质层2122的厚度，M1表示第一凹槽2123的深度，M1＜H1，第一凹槽2123的槽底壁为第二活性物质层2122。“第一凹槽2123的一端延伸至第二活性物质层2122的靠近第一空箔区2111a的边缘”，是指沿第二极片212的长度方向，第一凹槽2123仅一个第一凹槽侧壁2123a，该第一凹槽侧壁2123a由第二活性物质层2122形成。
第一凹槽2123的一端延伸至第二活性物质层2122的靠近第一空箔区2111a的边缘，沿第二极片212的长度方向，第二部分2132能够完全嵌入第一凹槽2123，进一步减小电极组件21在第二部分2132对应的区域沿第二部分2132的厚度方向的尺寸，降低第一绝缘层213的设置对电芯的能量密度的影响。还能减小电极组件21沿第二极片212的长度方向的厚度差异，以缓解电极组件21因第一绝缘层213的设置导致的表面不平整的情况，从而缓解极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题。
如图2所示，在另一些实施例中，第一凹槽2123的深度小于第二活性物质层2122的厚度，沿第二极片212的长度方向，第一凹槽2123具有两个相对布置的第一凹槽侧壁2123a，两个第一凹槽侧壁2123a均由第二活性物质层2122形成，这种情况下，第二极片212上的活性物质量较大，不会因为第一凹槽2123的设置使得第二极片212的活性物质的量减少太多，从而保证电芯的能量密度。
如图5所示，在一些实施例中，第一凹槽2123的底侧为第二集流体2121，且第二活性物质层2122形成第一凹槽2123的一个第一凹槽侧壁2123a。
第一凹槽2123的底侧为第二集流体2121，可以理解为，第一凹槽2123的深度等于第二活性物质层2122的厚度，沿第二部分2132的厚度方向，第一凹槽2123为第二部分2132提供了更大的容纳空间，以使第二部分2132沿其厚度方向能够更多的部分嵌入第一凹槽2123，进一步减小电极组件21的厚度差。
第一凹槽2123的一端延伸至第二活性物质层2122的靠近第一空箔区2111a的边缘，以使第一凹槽2123仅有一个第一凹槽侧壁2123a，该第一凹槽侧壁2123a由第二活性物质层2122形成。沿第二极片212的长度方向，第二部分2132能够完全嵌入第一凹槽2123，进一步减小电极组件21在第二部分2132对应的区域沿第二部分2132的厚度方向的尺寸，降低第一绝缘层213的设置对电芯的能量密度的影响。还能减小电极组件21沿第二极片212的长度方向的厚度差异，以缓解电极组件21因第一绝缘层213的设置导致的表面不平整的情况，从而缓解极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题。
如图6所示，在另一些实施例中，第一凹槽2123的底侧为第二集流体2121，沿第二极片212的长度方向，第一凹槽2123具有两个相对布置的第一凹槽侧壁2123a，两个第一凹槽侧壁2123a均由第二活性物质层2122形成。这样的第一凹槽2123不仅能在第二极片212的厚度方向上为第二部分2132更大的容纳空间，还使得第二极片212有足够的活性物质，保证电芯的能量密度。
在一些实施例中，第一凹槽2123沿第二极片212的宽度方向延伸。
在另一些实施例中，第一凹槽2123也可以沿曲线延伸或沿与第二极片212的宽度方向呈夹角布置的方向延伸。
第一凹槽2123沿第二极片212的宽度方向直线延伸，方便第一凹槽2123制造成型，且第一凹槽2123的延伸方向与第二部分2132的宽度方向一致，以使第二部分2132能够更加顺利地嵌入第一凹槽2123。
在一些实施例中，沿第二极片212的宽度方向，第一凹槽2123贯穿第二活性物质层2122。
沿第二极片212的宽度方向，第一凹槽2123可以贯穿第二活性物质层2122的一端，也可以贯穿第二活性物质层2122的两端。沿第二极片212的宽度方向，第一凹槽2123在贯穿第二活性物质层2122的一端，第一凹槽2123没有第一凹槽侧壁2123a。
第一凹槽2123贯穿第二活性物质层2122沿第二极片212的宽度方向的至少一端，降低第二部分2132沿其宽度方向的两端与第二活性物质层2122干涉的可能。
在一些实施例中，沿第一极片211的厚度方向，第二部分2132在第二极片212上的投影位于第一凹槽2123内。
第二部分2132在第二极片212上的投影位于第一凹槽2123内，则第二部分2132能够完全嵌入第一凹槽2123，避免第二部分2132的一部分位于第一凹槽2123内，另一部分位于第一凹槽2123外而导致电极组件21表面不平整的情况，从而缓解极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题。
在沿第二极片212的宽度方向，第一凹槽2123贯穿第二活性物质层2122的两端的实施例中，沿第二极片212的宽度方向，第二部分2132的两端也可以超出第一凹槽2123。
为了实现沿第一极片211的厚度方向，第二部分2132在第二极片212上的投影位于第一凹槽2123内。在一些实施例中，第一凹槽2123在第二极片212的长度方向上的尺寸大于或等于第二部分2132在第一极片211的长度方向上的尺寸。
如图 6所示，图6中，L1表示第一凹槽2123在第二极片212的长度方向的尺寸，L2表示第二部分2132在第一极片211的长度方向的尺寸，L1≥L2。
在第一凹槽2123在第二极片212的长度方向上的尺寸大于第二部分2132在第一极片211的长度方向上的尺寸的实施例中，沿第一极片211的厚度方向，第二部分2132在第二极片212上的投影位于第一凹槽2123内，当第二部分2132嵌入第一凹槽2123后，沿第二极片212的长度方向，第二部分2132的两端和第一凹槽2123的两个第一凹槽侧壁2123a之间具有间隙，为电极组件21膨胀时留有活动空间。
第一凹槽2123在第二极片212的长度方向上的尺寸大于或等于第二部分2132在第一极片211的长度方向上的尺寸，则沿第二极片212的长度方向，第二部分2132能够完全嵌入第一凹槽2123，避免在第二极片212的长度方向，第二部分2132的一部分位于第一凹槽2123内，另一部分位于第一凹槽2123外而导致电极组件21表面不平整的情况，从而缓解极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题。
在一些实施例中，第一凹槽2123在第二极片212的宽度方向上的尺寸大于或等于第二部分2132在第二极片212的宽度方向上的尺寸。沿第二极片212的宽度方向，第二部分2132能够完全嵌入第一凹槽2123，避免在第二极片212的宽度方向，第二部分2132的一部分位于第一凹槽2123内，另一部分位于第一凹槽2123外而导致电极组件21表面不平整的情况，从而缓解极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题。
在沿第二极片212的宽度方向，第一凹槽2123贯穿第二活性物质层2122的两端的实施例中，沿第二极片212的宽度方向，第二部分2132的在第二极片212的宽度方向的尺寸可以大于第一凹槽2123在第二极片212的宽度方向上的尺寸，使得第二部分2132能够不与第二活性物质层2122干涉的情况下嵌入第一凹槽2123。比如，若第二极片212为正极极片，第一极片211为负极极片，一般为了降低电芯析锂的可能，第二极片212的宽度小于第一极片211的宽度，为了分隔第一极片211和第二极片212，隔离膜214和第一绝缘层213沿第二极片212的宽度方向的尺寸均要大于第二极片212。因此，沿第二极片212的宽度方向，第一凹槽2123贯穿第二活性物质层2122的两端，当第二部分2132嵌入第一凹槽2123时，沿第二极片212的宽度方向，第二部分2132的两端凸出于第一凹槽2123的两端。
第一凹槽2123在第二极片212的宽度方向上的尺寸大于或等于第二部分2132的宽度，则沿第二极片212的宽度方向，第二部分2132能够完全嵌入第一凹槽2123，避免在第二极片212的宽度方向，第二部分2132的一部分位于第一凹槽2123内，另一部分位于第一凹槽2123外而导致电极组件21表面不平整的情况，从而缓解极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题。
如图7所示，在一些实施例中，第一表面还包括第二空箔区2111b，沿第一极片211的长度方向，第一活性物质层2112位于第一空箔区2111a和第二空箔区2111b之间；电芯还包括第二绝缘层215，第二绝缘层215包括彼此相连的第三部分2151和第四部分2152，第三部分2151覆盖第二空箔区2111b，第四部分2152设置在第一活性物质层2112背离第一集流体2111的表面；其中，第二极片212在与第四部分2152相对的位置设置有第二凹槽2124，以使至少部分第四部分2152能够嵌入第二凹槽2124。
如图7所示，第一极片211为正极极片，沿第一极片211的长度方向，第一空箔区2111a和第二空箔区2111b分别位于第一活性物质层2112的两端，可以理解为，第一空箔区2111a和第二空箔区2111b分别位于第一活性物质层2112靠近第一极片211的卷绕起始端的一端和第一活性物质层2112远离第一极片211的卷绕起始端的一端。图7中示出了，第一空箔区2111a位于第一活性物质层2112靠近第一极片211的卷绕起始端的一端、第二空箔区2111b位于第一活性物质层2112远离第一极片211的卷绕起始端的一端的情况。
第一绝缘层213和第二绝缘层215沿第一极片211的长度方向间隔布置，以使第一绝缘层213的第二部分2132和第二绝缘层215的第四部分2152不重叠。第三部分2151从第一活性物质层2112沿电极组件21的卷绕方向延伸并覆盖第二空箔区2111b。
第二绝缘层215的第三部分2151可以是连接于第二空箔区2111b，比如第三部分2151粘接于第二空箔区2111b；第二绝缘层215的第三部分2151也可以是与第二空箔区2111b之间没有连接关系，以使第三部分2151位于第二空箔区2111b和与其相对的隔离膜214之间。第二绝缘层215的第三部分2151覆盖第二空箔区2111b，从而覆盖第二空箔区2111b上的毛刺，避免第二空箔区2111b上的毛刺刺破隔离膜214。
第二绝缘层215的第四部分2152设置在第一活性物质层2112上，比如第四部分2152粘接于第一活性物质层2112背离第一集流体2111的表面。第二极片212与第四部分2152相对的部分设置有第二凹槽2124，第二凹槽2124从第二极片212面向第四部分2152的表面向背离第四部分2152的一侧凹陷。第四部分2152可以沿第四部分2152的厚度方向嵌入第二凹槽2124，其中，第四部分2152可以是一直位于第二凹槽2124内，也可以是在电芯充放电过程中，电极组件21膨胀后嵌入第二凹槽2124内。
第二绝缘层215的材质可以是胶纸、无机涂层、高分子涂层等。
通过第二绝缘层215的第三部分2151覆盖第二空箔区2111b，在第一极片211和第二极片212之间起到绝缘作用，能够在第二空箔区2111b的毛刺刺破第一极片211和第二极片212之间的隔离膜214之后防止第一极片211和第二极片212接触短路或者避免第二空箔区2111b的毛刺刺破隔离膜214，降低电芯短路的风险。
通过第二绝缘层215的第四部分2152设置于第一极片211的第一活性物质层2112，方便第二绝缘层215连接固定。
第二极片212在与第四部分2152相对的位置设置有第二凹槽2124，第四部分2152沿与第二极片212相对的方向嵌入第二凹槽2124，能够减小电极组件21在第四部分2152对应的区域沿第四部分2152的厚度方向的尺寸，降低第二绝缘层215的设置对电芯的能量密度的影响和减小电极组件21各部分尺寸差异，以缓解电极组件21因第二绝缘层215的设置导致的表面不平整的情况，从而缓解极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题。
在一些实施例中，第一活性物质层2112上也可以设置与第二凹槽2124对应的第二凹陷部（图中未示出），第四部分2152设置在第二凹陷部内。第二凹陷部延伸至第一活性物质层2112靠近第二空箔区2111b的一端。第二凹陷部的深度小于或者等于第一活性物质层2112的厚度。第四部分2152的厚度大于第二凹陷部的深度，则沿第四部分2152的厚度方向，第四部分2152凸出于第二凹陷部，第四部分2152凸出于第二凹陷部那一部分能够嵌入第二凹槽2124。第二凹陷部的深度和第二凹槽2124的深度之和可以大于、小于或者等于第四部分2152的厚度和隔离膜214的厚度之和。其中，第二凹陷部的深度，是指第二凹陷部沿靠近第一集流体2111的方向凹陷的深度，第二凹槽2124的深度，是指第二凹槽2124沿背离第四部分2152方向凹陷的深度。在第一活性物质层2112上未设置第二凹陷部的实施例中，第二凹槽2124的深度可以大于、小于或者等于第四部分2152的厚度和隔离膜214的厚度之和。
如图7所示，在本实施例中，第二凹槽2124设置于第二极片212的第二活性物质层2122上，方便第二凹槽2124制造成型。
在另一些实施例中，若第二极片212与第四部分2152相对的为空箔区，第二凹槽2124也设置于第二集流体2121上。
第二凹槽2124的深度小于或者等于第二活性物质层2122的厚度，则沿第二活性物质层2122的厚度方向，第二凹槽2124全部位于第二活性物质层2122，因此，第二凹槽2124的设置不会降低第二极片212的第二集流体2121的结构强度，从而保证第二极片212的结构强度。
在另一些实施例中，第二凹槽2124的深度也可以大于第二活性物质层2122的厚度，这样第二凹槽2124沿深度方向的部分位于第二活性物质层2122，另一部分位于第二集流体2121。
如图8所示，在第二凹槽2124的深度小于第二活性物质层2122的厚度的实施例中，沿第二极片212的长度方向，第二凹槽2124的一端延伸至第二活性物质层2122的靠近第二空箔区2111b的边缘。第二凹槽2124的槽底壁为第二活性物质层2122。“第二凹槽2124的一端延伸至第二活性物质层2122的靠近第二空箔区2111b的边缘”，是指沿第二极片212的长度方向，第二凹槽2124仅一个第二凹槽侧壁2124a，该第二凹槽侧壁2124a由第二活性物质层2122形成。当然，如图7所示，第二凹槽2124的深度小于第二活性物质层2122的厚度，沿第二极片212的长度方向，第二凹槽2124可以具有两个相对布置的第二凹槽侧壁2124a，两个第二凹槽侧壁2124a均由第二活性物质层2122形成。
在另一些实施例中，如图9所示，第二凹槽2124的底侧为第二集流体2121，且第二活性物质层2122形成第二凹槽2124的一个第二凹槽侧壁2124a。第二凹槽2124的底侧为第二集流体2121，可以理解为，第二凹槽2124的深度等于第二活性物质层2122的厚度，沿第四部分2152的厚度方向，第二凹槽2124为第四部分2152提供了更大的容纳空间，以使第四部分2152沿其厚度方向能够更多的部分嵌入第二凹槽2124，进一步减小电极组件21的厚度差。当然，第二凹槽2124的底侧为第二集流体2121，沿第二极片212的长度方向，第二凹槽2124可以具有两个相对布置的第二凹槽侧壁2124a，两个第二凹槽侧壁2124a均由第二活性物质层2122形成。这样的第二凹槽2124不仅能在第二极片212的厚度方向上为第四部分2152更大的容纳空间，还使得第二极片212有足够的活性物质，保证电芯的能量密度。
第二凹槽2124沿第二极片212的宽度方向延伸。沿第二极片212的宽度方向，第二凹槽2124贯穿第二活性物质层2122的至少一端。
在一些实施例中，沿第一极片211的厚度方向，第四部分2152在第二极片212上的投影位于第二凹槽2124内。
第四部分2152在第二极片212上的投影位于第二凹槽2124内，则第四部分2152能够完全嵌入第二凹槽2124，避免第四部分2152的一部分位于第二凹槽2124内，另一部分位于第二凹槽2124外而导致电极组件21表面不平整的情况，从而缓解极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题。当然，在另一些实施例中，在沿第二极片212的宽度方向，第二凹槽2124贯穿第二活性物质层2122的两端的实施例中，沿第二极片212的宽度方向，第四部分2152的两端也可以超出第二凹槽2124。
为了实现沿第一极片211的厚度方向，第四部分2152在第二极片212上的投影位于第二凹槽2124内。在一些实施例中，第二凹槽2124在第二极片212的长度方向上的尺寸大于或等于第四部分2152在第一极片211的长度方向上的尺寸。
第二凹槽2124在第二极片212的宽度方向上的尺寸大于或等于第四部分2152在第二极片212的宽度方向上的尺寸。
如图8所示，在一些实施例中，沿第二极片212的卷绕方向，第一凹槽2123设置在第二极片212的起始段，第二凹槽2124设置在第二极片212的收尾段。
第二极片212的起始段是指第二极片212的卷绕起始段，第一凹槽2123设置在第二极片212的卷绕起始段，相应地，第一空箔区2111a形成第一极片211的起始段的至少部分。沿电极组件21的卷绕方向，第一空箔区2111a的至少部分位于第一极片211的最内圈。第二极片212的收尾段是指第二极片212的卷绕收尾段，第二凹槽2124设置在第二极片212的卷绕收尾段，相应地，第二空箔区2111b形成第一极片211的收尾段的至少部分。沿电极组件21的卷绕方向，第一空箔区2111a的至少部分位于第一极片211的最外圈。
在第二极片212的起始段和收尾段设置第一凹槽2123和第二凹槽2124，则第一绝缘层213的第二部分2132和第二绝缘层215的第四部分2152分别能够嵌入第一凹槽2123和第二凹槽2124，能够减小电极组件21在第二部分2132对应的区域沿第二部分2132的厚度方向的尺寸和在第四部分2152对应的区域沿第四部分2152的厚度方向的尺寸，降低第一绝缘层213和第二绝缘层215的设置对电芯的能量密度的影响和减小电极组件21各部分尺寸差异，以缓解电极组件21因第一绝缘层213的设置导致的表面不平整的情况，从而缓解极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题。
请继续参照图8，在一些实施例中，第一集流体2111具有第二表面，沿第一集流体2111的厚度方向，第一表面和第二表面相对布置，第一极片211还包括设置于第二表面的第三活性物质层2113，沿第一极片211的长度方向，第二表面包括未设置第三活性物质层2113的第三空箔区2111c，电芯还包括第三绝缘层216，第三绝缘层216包括彼此相连的第五部分2161和第六部分2162，第五部分2161覆盖第三空箔区2111c，第六部分2162设置于第三活性物质层2113背离第一集流体2111的表面；其中，第二极片212在与第六部分2162相对的位置设置有第三凹槽2125，以使至少部分第六部分2162能够嵌入第三凹槽2125。
第三凹槽2125的设置方式和结构形式可以参照第一凹槽2123或者第二凹槽2124，第三绝缘层216的结构可以参照第一绝缘层213和第二绝缘层215；第五部分2161和第三空箔区2111c的连接方式和相对位置关系可以参照第一部分2131和第一空箔区2111a的连接方式和相对位置关系或者参照第三部分2151和第二空箔区2111b的连接方式和相对位置关系；在此不再赘述。
通过第三绝缘层216的第五部分2161覆盖第三空箔区2111c，在第一极片211和第二极片212之间起到绝缘作用，能够在第三空箔区2111c的毛刺刺破第一极片211和第二极片212之间的隔离膜214之后防止第一极片211和第二极片212接触短路或者避免第三空箔区2111c的毛刺刺破隔离膜214，降低电芯短路的风险。通过将第三绝缘层216的第六部分2162设置于第一极片211的第三活性物质层2113，方便第三绝缘层216连接固定。第二极片212在与第六部分2162相对的位置设置有第三凹槽2125，第六部分2162沿与第二极片212相对的方向嵌入第三凹槽2125，能够减小电极组件21在第六部分2162对应的区域沿第六部分2162的厚度方向的尺寸，降低第三绝缘层216的设置对电芯的能量密度的影响和减小电极组件21各部分尺寸差异，以缓解电极组件21因第一绝缘层213的设置导致的表面不平整的情况，从而缓解极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题。
在一些实施例中，沿第一极片211的厚度方向，第三空箔区2111c在第一表面上的投影与第一空箔区2111a重合。
第三空箔区2111c设置于第三活性物质层2113靠近第一极片211的卷绕起始端的一侧。在另一些实施例中，沿第一极片211的厚度方向，第三空箔区2111c在第一表面上的投影与第一空箔区2111a部分重合，则第一活性物质层2112靠近第一空箔区2111a的一端和第三活性物质层2113靠近第三空箔区2111c的一端沿第一极片211的长度方向错开设置。
第三空箔区2111c在第一表面上的投影与第一空箔区2111a完全重合，则第一活性物质层2112靠近第一空箔区2111a的一端和第三活性物质层2113靠近第三空箔区2111c的一端平齐，使得第一极片211的结构更加规整。
在另一些实施例中，沿第一极片211的长度方向，第三空箔区2111c位于第三活性物质层2113远离第一极片211的卷绕起始端的一侧。沿第一极片211的厚度方向，第三空箔区2111c在第一表面上的投影与第一空箔区2111a部分重叠或者完全重叠。
在又一些实施例中，第一极片211可以不包括第二空箔区2111b，第一极片211包括第一空箔区2111a和第三空箔区2111c。沿第一极片211的厚度方向，第三空箔区2111c在第一表面上的投影与第一空箔区2111a部分重叠或者完全重叠。或者，第三空箔区2111c位于第三活性物质层2113靠近第一极片211的卷绕起始端的一侧，第一空箔区2111a位于第三活性物质层2113远离第一极片211的卷绕起始端的一侧。或者，第三空箔区2111c位于第三活性物质层2113远离第一极片211的卷绕起始端的一侧，第一空箔区2111a位于第三活性物质层2113靠近第一极片211的卷绕起始端的一侧。
在一些实施例中，第二表面还包括第四空箔区2111d，沿第一极片211的长度方向，第三活性物质层2113位于第三空箔区2111c和第四空箔区2111d之间；电芯还包括第四绝缘层217，第四绝缘层217包括彼此相连的第七部分2171和第八部分2172，第七部分2171覆盖所述第四空箔区2111d，第八部分2172设置于第三活性物质层2113背离所述第一集流体2111的表面；其中，第二极片212在与第八部分2172相对的位置设置有第四凹槽2126，以使至少部分第八部分2172能够嵌入第四凹槽2126。
第四凹槽2126的设置方式和结构形式可以参照第一凹槽2123或者第二凹槽2124，第四绝缘层217的结构可以参照第一绝缘层213和第二绝缘层215；第七部分2171和第四空箔区2111d的连接方式和相对位置关系可以参照第一部分2131和第一空箔区2111a的连接方式和相对位置关系或者参照第三部分2151和第二空箔区2111b的连接方式和相对位置关系；在此不再赘述。
通过第四绝缘层217的第七部分2171覆盖第四空箔区2111d，在第一极片211和第二极片212之间起到绝缘作用，能够在第四空箔区2111d的毛刺刺破第一极片211和第二极片212之间的隔离膜214之后防止第一极片211和第二极片212接触短路或者避免第四空箔区2111d的毛刺刺破隔离膜214，降低电芯短路的风险。第四绝缘层217的第八部分2172设置于第一极片211的第三活性物质层2113，方便第四绝缘层217连接固定。第二极片212在与第八部分2172相对的位置设置有第四凹槽2126，第八部分2172沿与第二极片212相对的方向嵌入第四凹槽2126，能够减小电极组件21在第八部分2172对应的区域沿第八部分2172的厚度方向的尺寸，降低第四绝缘层217的设置对电芯的能量密度的影响和减小电极组件21各部分尺寸差异，以缓解电极组件21因第一绝缘层213的设置导致的表面不平整的情况，从而缓解极片受力不均、接触界面变差和循环后界面出现黑斑甚至析锂的问题。
在一些实施例中，第一极片211为正极极片，第二极片212为负极极片。
在另一些实施例中，第一极片211为负极极片，第二极片212为正极极片。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种电芯，包括电极组件，其特征在于，所述电极组件通过第一极片和第二极片堆叠后卷绕而成，所述第一极片包括第一集流体和设置于所述第一集流体的第一表面的第一活性物质层，所述第一表面为所述第一集流体在其厚度方向的一个表面，沿所述第一极片的长度方向，所述第一表面包括未设置所述第一活性物质层的第一空箔区；
所述电芯还包括第一绝缘层，所述第一绝缘层包括彼此连接的第一部分和第二部分，所述第一部分覆盖所述第一空箔区，所述第二部分设置在所述第一活性物质层背离所述第一集流体的表面，沿所述第一极片的厚度方向，所述第一部分和所述第二部分之间形成高度差；
其中，所述第二极片在与所述第二部分相对的位置设置有第一凹槽，以使至少部分所述第二部分能够嵌入所述第一凹槽，所述第一部分沿所述第一极片的长度方向位于所述第一凹槽外并粘接于所述第一空箔区。
2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第二极片包括第二集流体和在所述第二集流体的表面设置的第二活性物质层，所述第一凹槽设置于所述第二活性物质层。
3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述第一凹槽的深度小于或等于所述第二活性物质层的厚度。
4.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述第一凹槽的深度小于所述第二活性物质层的厚度，沿所述第二极片的长度方向，所述第一凹槽的一端延伸至所述第二活性物质层的靠近所述第一空箔区的边缘。
5.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述第一凹槽的底侧为所述第二集流体，且所述第二活性物质层形成所述第一凹槽的一个槽侧壁。
6.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述第一凹槽沿所述第二极片的宽度方向延伸。
7.根据权利要求6所述的电芯，其特征在于，沿所述第二极片的宽度方向，所述第一凹槽贯穿所述第二活性物质层。
8.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，沿所述第一极片的厚度方向，所述第二部分在所述第二极片上的投影位于所述第一凹槽内。
9.根据权利要求8所述的电芯，其特征在于，所述第一凹槽在所述第二极片的长度方向上的尺寸大于或等于所述第二部分在所述第一极片的长度方向上的尺寸。
10.根据权利要求7所述的电芯，其特征在于，所述第一凹槽在所述第二极片的宽度方向上的尺寸大于或等于所述第二部分在所述第二极片的宽度方向上的尺寸。
11.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一表面还包括第二空箔区，沿所述第一极片的长度方向，所述第一活性物质层位于所述第一空箔区和所述第二空箔区之间；
所述电芯还包括第二绝缘层，所述第二绝缘层包括彼此相连的第三部分和第四部分，所述第三部分覆盖所述第二空箔区，所述第四部分设置在所述第一活性物质层背离所述第一集流体的表面；
其中，所述第二极片在与所述第四部分相对的位置设置有第二凹槽，以使至少部分所述第四部分能够嵌入所述第二凹槽。
12.根据权利要求11所述的电芯，其特征在于，沿所述第二极片的卷绕方向，所述第一凹槽设置在所述第二极片的起始段，所述第二凹槽设置在所述第二极片的收尾段。
13.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一集流体具有第二表面，沿所述第一集流体的厚度方向，所述第一表面和所述第二表面相对布置，所述第一极片还包括设置于所述第二表面的第三活性物质层，沿所述第一极片的长度方向，所述第二表面包括未设置所述第三活性物质层的第三空箔区；
所述电芯还包括第三绝缘层，所述第三绝缘层包括彼此相连的第五部分和第六部分，所述第五部分覆盖所述第三空箔区，所述第六部分设置于所述第三活性物质层背离所述第一集流体的表面；
其中，所述第二极片在与所述第六部分相对的位置设置有第三凹槽，以使至少部分所述第六部分能够嵌入所述第三凹槽。
14.根据权利要求13所述的电芯，其特征在于，沿所述第一极片的厚度方向，所述第三空箔区在所述第一表面上的投影与所述第一空箔区重合。
15.根据权利要求13所述的电芯，其特征在于，所述第二表面还包括第四空箔区，沿所述第一极片的长度方向，所述第三活性物质层位于所述第三空箔区和所述第四空箔区之间；
所述电芯还包括第四绝缘层，所述第四绝缘层包括彼此相连的第七部分和第八部分，所述第七部分覆盖所述第四空箔区，所述第八部分设置于所述第三活性物质层背离所述第一集流体的表面；
其中，所述第二极片在与所述第八部分相对的位置设置有第四凹槽，以使至少部分所述第八部分能够嵌入所述第四凹槽。
16.根据权利要求1-15任一项所述的电芯，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。
17.一种电池，其特征在于，包括根据权利要求1-16任一项所述的电芯。
18.一种用电装置，其特征在于，包括根据权利要求17所述的电池。
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US8357464B2 (en) * 2011-04-01 2013-01-22 Sakti3, Inc. Electric vehicle propulsion system and method utilizing solid-state rechargeable electrochemical cells
WO2017138584A1 (ja) * 2016-02-10 2017-08-17 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子及び蓄電素子の製造方法
CN110729447A (zh) * 2019-10-09 2020-01-24 惠州锂威新能源科技有限公司 一种电芯极片及电芯
CN211045637U (zh) * 2019-12-31 2020-07-17 宁波维科电池有限公司 一种聚合物电芯
CN114464769A (zh) * 2021-12-17 2022-05-10 宁德新能源科技有限公司 电极组件、电化学装置及用电装置
CN114583097A (zh) * 2022-03-01 2022-06-03 珠海冠宇电池股份有限公司 极片、卷绕电芯以及电池
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