CN115347285A - 电化学装置及电子装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种电化学装置及电子装置，电化学装置包括壳体、电极组件、第一导电件、第二导电件和绝缘热收缩件。壳体包括层叠设置的第一层和金属层，第一层形成容腔，金属层设置于第一层远离容腔的一侧。电极组件设于容腔内，包括第一极片、第二极片和第一隔离膜，第一隔离膜设置于第一极片和第二极片之间，第一极片包括第一部分，第一部分位于电极组件的最外层极片。第一导电件与金属层连接，并与第一部分相对。第二导电件与金属层连接，用于电连接第二极片和金属层。绝缘热收缩件设置于第一导电件和第一部分之间。上述的电化学装置通过绝缘热收缩件受热时收缩，使得第一极片、第二极片和金属层形成电回路以放电，提高电池的安全性能。

Description

电化学装置及电子装置

技术领域

本申请涉及电存储领域，特别涉及一种电化学装置及电子装置。

背景技术

随着新能源产业的快速发展，锂电池被应用于各行各业，但是由于各种复杂的应用环境，时常出现电池因高温而起火、爆炸的现象，安全风险较高。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，有必要提供一种电化学装置及电子装置，改善高温起火、爆炸的问题。

本申请的实施例提供一种电化学装置，包括壳体、电极组件、第一导电件、第二导电件和绝缘热收缩件。壳体包括层叠设置的第一层和金属层，第一层形成容腔，金属层设置于第一层远离容腔的一侧。电极组件设置于容腔内，电极组件包括极片和第一隔离膜，极片包括第一极片和第二极片，第一隔离膜设置于第一极片和第二极片之间，第一极片包括第一部分，第一部分位于电极组件的最外层极片。第一导电件与金属层连接，在电极组件的厚度方向上，第一导电件的投影与第一部分的投影至少部分重叠。第二导电件与金属层连接并用于电连接第二极片和金属层。绝缘热收缩件设置于第一导电件和第一部分之间。

上述的电化学装置在过热时，通过绝缘热收缩件在受热时收缩使第一导电件和第一极片电连接，以使得第一极片、第二极片和金属层形成电回路以放电，提高电池的安全性能。

在本申请的一些实施例中，第一导电件至少部分设置于容腔内。上述的第一导电件在容腔内的部分可与第一极片电连接。

在本申请的一些实施例中，第一导电件和第二导电件各自独立的选自导电胶、金属件或负温度系数材料中的至少一种。上述的第一导电件和第二导电件的可选用材料可使得第一导电件和第二导电件电连接于极片。

在本申请的一些实施例中，绝缘热收缩件的热收缩率为10％至80％。上述的绝缘热收缩件可在受热时收缩，使得第一极片电能够连接于第一导电件；同时，也使得在常温下，第一极片和第一导电件可以电绝缘。

在本申请的一些实施例中，绝缘热收缩件包括热收缩胶纸或第二隔离膜中的至少一种。

在本申请的一些实施例中，绝缘热收缩件包括第二隔离膜，第一隔离膜和第二隔离膜一体成型。上述的第一隔离膜和第二隔离膜一体成型，可减少配件数量，简化组装流程，降低成本。

在本申请的一些实施例中，电化学装置还包括粘接件，粘接件粘接第一部分和第一层。上述的粘接件可将第一极片和第一层稳定的粘接在一起，并使第一极片的第一部分和第一层之间的间距在预设范围内。

在本申请的一些实施例中，粘接件围绕第一导电件设置。上述的粘接件可将第一导电件限制于预设范围内。

在本申请的一些实施例中，第一极片包括第一集流体，第一部分的第一集流体与绝缘热收缩件相接。上述的绝缘热收缩件可使第一部分的第一集流体与第一导电件电绝缘。

在本申请的一些实施例中，第二极片包括第二部分，第二部分设置于电极组件的最外层极片，第二导电件至少部分设置于容腔内并与第二部分连接。上述的第二导电件位于容腔内的部分与第二导电件的第二部分连接，以使得第二部分能够与金属层连接。

在本申请的一些实施例中，第二极片包括第二集流体，第二部分的第二集流体与第二导电件连接。上述的第二集流体与第二导电件连接，以使得第二极片能够通过第二导电件与金属层电连接。

在本申请的一些实施例中，在电极组件的厚度方向上，第一导电件和第二导电件设置于电极组件相对的两侧。上述的第一导电件和第二导电件位于电极组件相对的两侧，当电化学装置过热胀气时，壳体膨胀，导通的第一极片和第二极片受力可以断开电连接，提高安全性能。即绝缘热收缩件受热收缩，第一极片和第二极片导通，电化学装置放电；同时电化学装置会伴随产气，导致壳体膨胀，当放电一段时间，壳体膨胀到一定程度会断开第一极片和第二极片的电连接，电化学装置停止放电。

在本申请的一些实施例中，电化学装置还包括导电部和密封部；导电部与第二极片电连接；密封部设置于导电部的表面并与第一层相接，第二导电件设置于密封部中并与导电部连接。上述的密封部可防止电化学装置内的液体流出，并避免导电部与金属层直接接触；第二导电件连接导电部以使得导电部连接金属层。

在本申请的一些实施例中，第一层包括高分子材料，高分子材料包括聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯中的至少一种。

本申请的实施例还提供一种电子装置，包括上述的电化学装置。

上述的电化学装置可安全可靠的为电子装置供电。

附图说明

图1是本申请的电化学装置的结构示意图。

图2是本申请的电化学装置的待封装状态的结构示意图。

图3是本申请的电化学装置的第一实施例中A-A截面的剖视图。

图4是本申请的电化学装置的第一实施例中B-B截面的剖视图。

图5是本申请的电化学装置的第一实施例中第一绝缘热收缩件受热收缩的结构示意图。

图6是本申请的电化学装置的第二实施例中B-B截面的剖视图。

图7是本申请的电化学装置的第二实施例中第一绝缘热收缩件和第二绝缘热收缩件受热收缩的结构示意图。

图8是本申请的电化学装置的第三实施例中B-B截面的剖视图。

主要元件符号说明

电化学装置 100

壳体 1

金属层 11

第一层 12

第二层 13

容腔 14

第一对折部 15

第二对折部 16

容纳槽 17

电极组件 2

极片 21

第一极片 211

第一部分 2111

第一集流体 2112

第二极片 212

第二部分 2121

第二集流体 2122

第一隔离膜 22

第一导电件 3

第二导电件 4

第一绝缘热收缩件 51

第二绝缘热收缩件 52

第一粘接件 61

第二粘接件 62

导电部 7

密封部 8

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

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描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中设置的元件。当一个元件被认为是“设置在”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中设置的元件。

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的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中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，不是旨在于限制本申请。

本申请的实施例提供一种电化学装置及电子装置，电子装置包括该电化学装置，该电化学装置包括壳体、电极组件、第一导电件、第二导电件和绝缘热收缩件。壳体包括层叠设置的第一层和金属层，第一层形成容腔，金属层设置于第一层远离容腔的一侧。电极组件设置于容腔内，电极组件包括极片和第一隔离膜，极片包括第一极片和第二极片，第一隔离膜设置于第一极片和第二极片之间，第一极片包括第一部分，第一部分位于电极组件的最外层极片。第一导电件与金属层连接，在电极组件的厚度方向上，第一导电件的投影与第一部分的投影至少部分重叠。第二导电件与金属层连接并用于电连接第二极片和金属层。绝缘热收缩件设置于第一导电件和第一部分之间。

在一些实施例中，电极组件可以为卷绕结构，即第一极片、第一隔离膜和第二极片层叠卷绕。在一些实施例中，电极组件可以为叠片结构，即第一极片、第一隔离膜和第二极片层叠。

本申请中，最外层极片是指极片的最外层的部分。在一些实施例中，最外层极片可以为电极组件的最外层。在一些实施例中，隔离膜可以为电极组件的最外层。在一些实施例中，最外层极片可以为第一极片的一部分。在一些实施例中，最外层极片可以为第二极片的一部分。

上述的电化学装置在过热时，通过绝缘热收缩件在受热时收缩使第一导电件和第一极片电连接，以使得第一极片、第二极片和金属层形成电回路以放电，提高电池的安全性能。

下面结合附图，对本申请的实施例作进一步的说明。

如图1和图2所示，本申请的实施方式提供一种电化学装置100，包括壳体1、电极组件2和导电部7。导电部7连接于电极组件2。

在一实施例中，壳体1包括第一对折部15和第二对折部16，第一对折部15和第二对折部16中的至少之一具有可容置电极组件2的容纳槽17。

在需要将电极组件2与壳体1封装在一起时，可以将电极组件2放置在容纳槽17内，将第一对折部15和第二对折部16对折的连接在一起，使壳体1将电极组件2包裹且导电部7伸出于壳体1，然后进行注液、密封等工序即可制得该电化学装置100。

为了便于理解，下面以该电化学装置100的长度方向为第一方向X，宽度方向为第二方向Y，厚度方向为第三方向Z为例作进一步的说明。在一些实施例中，第一方向X可以为导电部7延伸的方向。

如图3和图4所示，壳体1包括金属层11和第一层12，金属层11和第一层12层叠设置，且第一层12位于金属层11的内侧，第一层12形成可容置电极组件2的容腔14。电极组件2设置于容腔14内，包括极片21和第一隔离膜22。极片21包括第一极片211和第二极片212，第一隔离膜22设置于第一极片211和第二极片212之间。

在一些实施例中，第一极片211、第一隔离膜22和第二极片212可以卷绕设置构成该电极组件2，也可以层叠设置构成该电极组件2。

下面以第一极片211、第一隔离膜22和第二极片212卷绕设置为例作进一步的说明。

第一极片211和第二极片212中的一个为正极极片，另一个为负极极片。

第一隔离膜22的材料包括但不仅限于聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯以及它们的多层复合膜中的任一种。

第一极片211包括第一集流体2112和设置于第一集流体2112的第一活性材料层(图未示)，第一极片211包括第一部分2111；第二极片212包括第二集流体2122和设置于第二集流体2122的第二活性材料层(图未示)，第二极片212包括第二部分2121。

在一些实施例中，第一部分2111位于第一极片211的卷绕最外层。在一些实施例中，第二部分2121位于第二极片212的卷绕最外层。在一些实施例中，电极组件2的最外层有可能是第一极片211，也有可能是第二极片212或第一隔离膜22。

在一些实施例中，第一集流体2112的材料可以为铝箔、铜箔等金属材料中的任一种。在一些实施例中，第二集流体2122的材料可以为铝箔、铜箔等金属材料中的任一种。

在一些实施例中，为了提高该电化学装置100在高温状态下的安全性能，该电化学装置100可以在高温时自动放电,以使电池的荷电状态(State ofcharge，简称SOC)降低，提高电池的安全性。该电化学装置100还包括第一导电件3、第二导电件4和第一绝缘热收缩件51。

第一导电件3的至少一部分位于容腔14内，且与金属层11连接。在第三方向Z上，第一导电件3和第一部分2111相对。第一绝缘热收缩件51设置于第一导电件3和第一部分2111之间。

在一些实施例中，电化学装置100还包括第一粘接件61。第一粘接件61设置于第一极片211和第一层12之间，并且第一粘接件61的两侧分别粘接于第一极片211和第一层12。在一些实施例中，第一粘接件61呈环状将第一导电件3和第一绝缘热收缩件51围绕，以使得第一粘接件61可以将第一导电件3和第一绝缘热收缩件51限定于预设位置。

在一些实施例中，第一部分2111位于第一极片211最外侧上被第一粘接件61环绕的区域。第一粘接件61为绝缘材质。在一些实施例中，第一粘接件61可以为双面胶或热熔胶。

在第三方向Z上，第一绝缘热收缩件51的两端分别接触第一导电件3和第一部分2111的第一集流体2112，并且在第一绝缘热收缩件51完全伸展的状态下，第一绝缘热收缩件51可以避免两侧的第一导电件3与第一部分2111直接连接在一起。

在一些实施例中，第一绝缘热收缩件51具有受热收缩的性能。如图5所示，当电化学装置100过热，第一绝缘热收缩件51受热时会出现收缩的现象，此时，在第三方向Z上，第一绝缘热收缩件51的投影面积变小，且小于第一导电件3和第一部分2111的投影面积。此时，第一导电件3将会抵接于第一部分2111的第一集流体2112，即此时第一导电件3电连接于第一极片211。

在一些实施例中，为了使该电化学装置100可以在第一绝缘热收缩件51受热收缩时形成安全的电回路，并避免第一极片211和第二极片212直接短接，可以使第二导电件4连接金属层11和第二极片212，使第一极片211、第二极片212和金属层11形成电回路，从而使得该电化学装置100可以安全的放电以降低SOC。

在一些实施例中，第一层12可以是高分子材料。在一些实施例中，该高分子材料可以是但不仅限于聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯中的至少一种。

在一些实施例中，在第一绝缘热收缩件51受热收缩时，为了有助于第一导电件3连接第一部分2111的第一集流体2112，第一绝缘热收缩件51的热收缩率可以为10％至80％，例如热收缩率为10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％或80％。

在一些实施例中，第一绝缘热收缩件51可以为热收缩胶纸或其他热收缩材质。

在一些实施例中，为了减少该电化学装置100的配件数量，简化组装流程，第一绝缘热收缩件51可以为第二隔离膜。在一些实施例中，第二隔离膜与第一隔离膜22可以一体成型。

针对热收缩材料的热收缩率的计算方法，如果热收缩材料为薄膜状，可以将热收缩材料裁剪出100×100mm的样品，测量其纵向长度(MD前)和横向长度(TD前)，并将样品放入真空烘箱中于70℃温度下烘烤，待烘烤1h后，取出样品，冷却至室温，再次测量其纵向长度(MD后)和横向长度(TD后)，按下式即可计算热收缩率δ，来表征热收缩材料的耐热性(热收缩率越小，耐热性越好)。

δMD＝(MD前－MD后)/MD前×100％

δTD＝(TD前－TD后)/TD前×100％

对于热收缩胶纸，也可以采用与上述试验过程，来测量热收缩胶纸在烘烤前后的热收缩率。

在一些实施例中，第一导电件3和第二导电件4可以为导电胶、金属材料或负温度系数材料中的任一种。第一导电件3和/或第二导电件4为负温度系数材料时，常温下其电阻值较大，有利于保持极片与金属层11的电绝缘；当电极组件2过热，绝缘热收缩件收缩使极片与金属层11导通时，由于负温度系数材料在高温下阻值较小但仍具有一定的阻值，即可以使电化学装置100放电，不可以限制放电电流，降低放电电流过大导致的安全风险。

下面以第二导电件4连接金属层11和第二极片212的不同方式作进一步的说明。

如图5所示，在一些实施例中，第二导电件4至少部分位于容腔14内，第二导电件4的一端连接于金属层11，第二导电件4的另一端直接连接于第二部分2121上的第二集流体2122，使第二极片212电连接于金属层11。

当第一绝缘热收缩件51受热收缩时，第一导电件3的部分可以抵接于第一部分2111的第一集流体2112，即此时第一导电件3连接于第一极片211，第一极片211通过第一导电件3连接于金属层11，第一极片211、第二极片212和部分金属层11形成电回路，从而使得该电化学装置100可以放电以降低SOC。

在一些实施例中，第一导电件3和第二导电件4可以位于电极组件2厚度方向(即第三方向Z)上相对的两侧。上述的第一导电件3和第二导电件4位于电极组件2相对的两侧，当电化学装置100过热胀气时，壳体膨胀，导通的第一极片211和第二极片212受力可以断开电连接，提高安全性能。即绝缘热收缩件受热收缩，第一极片211和第二极片212导通，电化学装置100放电；同时电化学装置100会伴随产气，导致壳体1膨胀，当放电一段时间，壳体1膨胀到一定程度会断开第一极片211和第二极片212的电连接，电化学装置100停止放电。

如图6所示，在一些实施例中，第二导电件4至少部分位于容腔14内，第二导电件4的一端连接于金属层11，第二导电件4的另一端与第二极片212的第二部分2121相对，且在第二导电件4和第二部分2121之间设置第二绝缘热收缩件52。

在一些实施例中，该电化学装置100还包括第二粘接件62，第二粘接件62设置于第二极片212和第一层12之间并且两侧分别粘接于第二极片212和第一层12。在一些实施例中，第二粘接件62呈环状将第二导电件4和第二绝缘热收缩件52围绕，以使得第二粘接件62可以将第二导电件4和第二绝缘热收缩件52限定于预设位置。

在一些实施例中，第二部分2121位于第二极片212最外层上被第二粘接件62环绕的区域。

第二粘接件62为绝缘材质。在一些实施例中，第二粘接件62可以为双面胶或热熔胶。

在第三方向Z上，第二绝缘热收缩件52的两端分别接触第二导电件4和第二部分2121的第二集流体2122，并且在第二绝缘热收缩件52完全伸展的状态下，第二绝缘热收缩件52可以避免两侧的第二导电件4与第二部分2121直接连接在一起。

第二绝缘热收缩件52具有受热收缩的性能。如图7所示，当第二绝缘热收缩件52受热时会出现收缩的现象，此时，在第三方向Z上，第二绝缘热收缩件52的投影面积变小，且小于第二导电件4与第二部分2121的投影面积。此时，第二导电件4的部分将能够抵接于第二部分2121的第二集流体2122，即此时第二导电件4连接于第二极片212，第二极片212通过第二导电件4连接于金属层11。

如果此时第一绝缘热收缩件51也发生收缩使得第一极片211电连接于金属层11，第一极片211、第二极片212和部分金属层11将形成电回路，从而使得该电化学装置100可以放电以降低SOC。

在第二绝缘热收缩件52受热收缩时，为了有助于第二导电件4连接第二部分2121的第二集流体2122，在一些实施例中，第二绝缘热收缩件52的热收缩率可以为10％至80％，例如热收缩率为40％。

第二绝缘热收缩件52可以为热收缩胶纸或其他热收缩材质。

为了减少该电化学装置100的配件数量，简化组装流程，在一些实施例中，第二绝缘热收缩件52可以为第二隔离膜。在一些实施例中，第二隔离膜可以与第一隔离膜22一体成型。

在一些实施例中，第二导电件4可以为导电胶、金属材料或负温度系数材料中的任一种。

在一些实施例中，第一导电件3和第二导电件4可以位于电极组件2厚度方向(即第三方向Z)上相对的两侧。

如图8所示，在一些实施例中，电化学装置100还包括密封部8。导电部7与第二极片212电连接。密封部8设置于导电部7上并与第一层12粘接。

该电化学装置100可以通过导电部7连接于金属层11，使得第一极片211、第二极片212和金属层11形成电回路。

在一些实施例中，为了使导电部7可以稳定的连接金属层11，可以使第二导电件4设置于密封部8中，并使第二导电件4连接于导电部7和金属层11。

当第一绝缘热收缩件51受热收缩时，第一导电件3的部分能够抵接于第一部分2111的第一集流体2112，即此时第一导电件3连接于第一极片211，第一极片211通过第一导电件3连接于金属层11，第一极片211、第二极片212和部分金属层11形成电回路，从而使得该电化学装置100可以放电以降低SOC。

可以理解的是，导电部7也可以直接连接于金属层11，同样能使第一极片211、第二极片212和部分金属层11形成电回路。

通过上述几种第一极片211、第二极片212和部分金属层11形成电回路的方式，可以使该电化学装置100放电以降低SOC，在放电的同时，电极组件2会一直产生热量。

如图7所示，在一些实施例中，为了进一步改善电化学装置100一直放电升温，该第一极片211、第二极片212和部分金属层11形成的电回路还具有自动断开的功能，即：当该电化学装置100在放电过程中温度升高至一定程度时，壳体1将会发生膨胀，继而第一层12将带动第一导电件3和/或第二导电件4往远离电极组件2中心的方向移动，使第一导电件3与第一部分2111的第一集流体2112断开连接和/或第二导电件4与第二部分2121的第二集流体2122断开连接，此时整个放电回路断开，该电化学装置100将不再继续放电产热。

在一些实施例中，为了降低金属层11被外界物体损坏的风险，可以在金属层11外设置第二层13。

在一些实施例中，第二层13可以是尼龙材质或类似于第一层12的高分子材料。

上述的电化学装置100可以设置于手机、电脑或电动汽车等电子装置内，为电子装置安全的供电。

上述的电化学装置100通过绝缘热收缩件在受热时收缩使第一导电件3和第一极片211电连接，以使得电极组件2通过第一导电件3和第二导电件4与金属层11形成电回路以放电，降低电池的SOC，提高电池的安全性能；通过可膨胀的壳体1带动第一导电件3往外移动使放电回路断开，防止持续放电产生的热量过高；结构简单可靠，安全系数高。

另外，本领域技术人员还可做其它变化，当然，这些依据本申请所做的变化，都应包含在本申请所公开的范围。

Claims (15)

1.一种电化学装置，其中，所述电化学装置包括：

壳体，包括层叠设置的第一层和金属层，所述第一层形成容腔，所述金属层设置于所述第一层远离所述容腔的一侧；

电极组件，设置于所述容腔内，所述电极组件包括极片和第一隔离膜，所述极片包括第一极片和第二极片，所述第一隔离膜设置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部分，所述第一部分位于所述电极组件的最外层极片；

第一导电件，与所述金属层连接，在所述电极组件的厚度方向上，所述第一导电件的投影与所述第一部分的投影至少部分重叠；

第二导电件，与所述金属层连接并用于电连接所述第二极片和所述金属层；

绝缘热收缩件，设置于所述第一导电件和所述第一部分之间。

2.如权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一导电件至少部分设置于所述容腔内。

3.如权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一导电件和所述第二导电件各自独立的选自导电胶、金属件或负温度系数材料中的至少一种。

4.如权利要求1所述的电化学装置，其中，所述绝缘热收缩件的热收缩率为10％至80％。

5.如权利要求1所述的电化学装置，其中，所述绝缘热收缩件包括热收缩胶纸或第二隔离膜中的至少一种。

6.如权利要求5所述的电化学装置，其中，所述绝缘热收缩件包括第二隔离膜，所述第一隔离膜和所述第二隔离膜一体成型。

7.如权利要求1所述的电化学装置，其中，所述电化学装置还包括粘接件，所述粘接件粘接所述第一部分和所述第一层。

8.如权利要求7所述的电化学装置，其中，所述粘接件围绕所述第一导电件设置。

9.如权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一极片包括第一集流体，所述第一部分的所述第一集流体与所述绝缘热收缩件相接。

10.如权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第二极片包括第二部分，所述第二部分设置于所述电极组件的最外层极片，所述第二导电件至少部分设置于所述容腔内并与所述第二部分连接。

11.如权利要求10所述的电化学装置，其中，所述第二极片包括第二集流体，所述第二部分的所述第二集流体与所述第二导电件连接。

12.如权利要求10所述的电化学装置，其中，在所述电极组件的厚度方向上，所述第一导电件和所述第二导电件设置于所述电极组件相对的两侧。

13.如权利要求1所述的电化学装置，其中，所述电化学装置还包括：

导电部，与所述第二极片电连接；

密封部，设置于所述导电部的表面并与所述第一层相接，所述第二导电件设置于所述密封部中并与所述导电部连接。

14.如权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一层包括高分子材料，所述高分子材料包括聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯中的至少一种。

15.一种电子装置，包括如权利要求1至14任一项所述的电化学装置。

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