CN115398669A - 一种电化学装置、电池模组及用电装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例涉及储能技术领域，特别公开了一种电化学装置、电池模组及用电装置，包括电极组件。电极组件包括第一极片、第二极片及隔膜，第一极片上设置若干第一极耳，隔膜设置于第一极片和第二极片之间，第一极片、隔膜和第二极片层叠卷绕设置，若干第一极耳连接于第一极片除第一内侧层和第一外侧层之外的区域，其中，第一内侧层包括沿第一极片的起始层往收尾层的方向，自第一极片的起始层开始的N层，第一外侧层包括沿第一极片的收尾层往起始层的方向，自第一极片的收尾层开始的M层，其中，M≥1，N≥3。通过上述方式，本申请实施例能够改善电池析锂等问题。
Description
技术领域
本申请实施例涉及储能技术领域，特别是涉及一种电化学装置、电池模组及用电装置。
背景技术
锂离子电池由于具有比能量高、循环使用次数多、存储时间长等优点，其不仅在便携式电子设备上如移动电话、数码摄像机和手提电脑得到广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备。
对于锂离子电池，在充放电过程中，锂离子Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。在充电时，锂离子Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；而在放电时，则相反。
本申请的发明人在实现本申请的过程中，发现：在新能源汽车领域，更高能量密度、更高倍率性能、长寿命和安全性对锂离子电池提出了更高的要求，随着能量密度的提升，电池体积增大，单纯的单个极耳作为外部充放电装置的输入和输出端，难以满足更高倍率性能要求，继而引入多极耳结构，然而多极耳结构的设计，在电池长期循环后期，电解液被消耗后易造成电池内部析锂，继而引发寿命衰减和安全问题，难以得到大范围的推广利用。
发明内容
鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种电化学装置、电池模组及用电装置，改善了上述电池析锂等问题。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种电化学装置，包括：电极组件。其中，电极组件包括第一极片、第二极片及隔膜，所述第一极片上设置若干第一极耳，所述隔膜设置于第一极片和第二极片之间，第一极片、隔膜和第二极片层叠卷绕设置。此外，若干第一极耳连接于第一极片除第一内侧层和第一外侧层之外的区域，其中，第一内侧层包括沿第一极片的起始层往收尾层的方向，自第一极片的起始层开始的N层，第一外侧层包括沿第一极片的收尾层往起始层的方向，自第一极片的收尾层开始的M层，其中，M≥1，N≥3。通过设置第一极耳的分布位置，减小电化学装置充放电时第一极片的第一内侧层和第一外侧层处的电动势，降低局部嵌锂速率，从而达到减少电池析锂的效果。
在一种可选的方式中，第一极片包括第一集流体，若干第一极耳自第一集流体的一侧延伸得到，若干第一极耳与第一集流体一体成型。这样设置，便于第一极耳与第一集流体之间电流的流通，利于电流密度分布。
在一种可选的方式中，所述第二极片上设置若干第二极耳，若干第二极耳连接于第二极片除第二内侧层和第二外侧层之外的区域。其中，第二内侧层包括沿第二极片的起始层往收尾层的方向，自第二极片的起始层开始的K层，第二外侧层包括沿第二极片的收尾层往起始层的方向，自第二极片的收尾层开始的L层，其中，L≥1，K≥3。通过设置第二极耳的分布位置，减小电化学装置充放电时第二极片的第二内侧层和第二外侧层处的电动势，降低局部嵌锂速率，从而达到减少电池析锂的效果。
在一种可选的方式中，所述第二极片包括第二集流体，所述若干第二极耳由所述第二集流体的一侧延伸得到，所述若干第二极耳与所述第二集流体一体成型。这样设置，便于第二极耳与第二集流体之间电流的流通，利于电流密度分布。
在一种可选的方式中，第一内侧层满足以下条件：3≤N≤0.6A，其中，N取整数，A为第一极片的总层数。
在一种可选的方式中，第一外侧层满足以下条件：1≤M≤0.6A，M取整数，其中，A为第一极片的总层数。
在一种可选的方式中，第一极片除第一内侧层和第一外侧层之外的其它层中至少连接一个第一极耳。
在一种可选的方式中，第一极片除第一内侧层和第一外侧层之外的其它层中的每一层连接的第一极耳的数量不多于5个。例如；每一层中第一极耳的数量可为1个或2个或3个或4个或5个。
在一种可选的方式中，第一极片的总层数A为5层至80层。
在一种可选的方式中，第二内侧层满足以下条件：3≤K≤0.6B,其中，K取整数，B为第二极片的总层数。
在一种可选的方式中，第一外侧层满足以下条件：1≤L≤0.6B，其中，L取整数，B为第二极片的总层数。
在一种可选的方式中，第二极片除第二内侧层和第二外侧层之外的其它层中至少连接一个第二极耳。
在一种可选的方式中，第二极片除第二内侧层和第二外侧层之外的其它层中的每一层连接的第二极耳的数量不多于5个。例如；每一层中第二极耳的数量可为1个或2个或3个或4个或5个。
在一种可选的方式中，第二极片的总层数B为5层至80层。
根据本申请实施例的另一个方面，提供了一种电池模组，包括如上所述的电化学装置。
根据本申请实施例的另一个方面，提供了一种用电装置，包括如上所述的电池模组。
本申请实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请实施例通过设置有电极组件，其中，所述电极组件包括第一极片、第二极片及隔膜，第一极片上设置若干第一极耳，所述隔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、所述隔膜和所述第二极片层叠卷绕设置，此外，所述若干第一极耳连接于所述第一极片除第一内侧层和第一外侧层之外的区域，其中，所述第一内侧层包括沿所述第一极片的起始层往收尾层的方向，自所述第一极片的起始层开始的N层，所述第一外侧层包括沿所述第一极片的收尾层往起始层的方向，自所述第一极片的收尾层开始的M层，其中，M≥1，N≥3，通过设置若干第一极耳的分布位置，减小电化学装置充放电时第一极片的第一内侧层和第一外侧层处的电动势，降低局部嵌锂速率，从而达到减少电池析锂的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施例或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1是本申请实施例电化学装置的结构示意图；
图2是图1中A-A处剖视图；
图3是本申请电化学装置的一实施例的第一极片的结构示意图；
图4是本申请电化学装置的一实施例的第一极片的侧面剖视图；
图5是本申请电化学装置的一实施例的横截面剖视图；
图6是本申请电化学装置的另一实施例的横截面剖视图；
图7是本申请电化学装置的一实施例的第二极片的结构示意图；
图8是本申请电化学装置的一实施例的第二极片的侧面剖视图；
图9是本申请电化学装置的又一实施例的横截面剖视图；
图10是本申请电化学装置的又一实施例的横截面剖视图。
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”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”以及类似的表述只是为了说明的目的。
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。本说明书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。
请参阅图1和图2，电化学装置01包括壳体10和电极组件20。所述电极组件20设置于所述壳体10内。其中，所述电极组件20为卷绕式结构。
对于上述壳体10，如图1和图2所示，所述壳体10整体呈扁平的长方体状，其内部设置有收容腔10a,该收容腔10a用以收容上述电极组件20以及电解液。本实施例中，电化学装置为软包电池，即壳体10为铝塑膜。可以理解的是，在本申请的其他实施例中，电化学装置还可以是硬壳电池，相应地，壳体10为金属壳。
对于上述电极组件20，如图2所示，其收容于上述收容腔10a，所述电极组件20包括第一极片201、第二极片202、隔膜203，第一极片201上设置若干第一极耳204。其中，第一极片201与第二极片202的极性相反且间隔设置，两者中的一个为正极片，另一个为负极片；隔膜203设置于上述两者之间并用于分隔两者；第一极耳204自所述第一极片201的一侧延伸而得到，第一极耳204远离所述第一极片201的一端自所述壳体10伸出。第一极片201、第二极片202以及隔膜203层叠设置并卷绕为截面呈长圆形或椭圆形的柱状结构，以便收容于上述收容腔10a。壳体10内还填充有电解液，上述电极组件20浸润于电解液，电解液用于提供锂离子传导的环境，使锂离子可适时地嵌入第一极片201或第二极片202，从而实现电化学装置的充放电过程。
所述第二极片202上设置有若干第二极耳205，所述第二极耳205自所述第二极片202的一侧延伸而得到，所述第二极耳205远离所述第二极片202的一端自所述壳体10伸出。
在一些实施例中，如图3-图4所示，所述第一极片201包括第一集流体2011和第一活性物质层2012，该第一活性物质层2012设置于所述第一集流体2011上，所述若干第一极耳204自所述第一集流体2011的一侧延伸得到，所述若干第一极耳204与所述第一集流体2011一体成型。需要说明的是：所述第一集流体2011包括第一表面2011a和第二表面2011b，第一活性物质层2012可涂覆第一表面2011a和/或第二表面2011b，第一表面2011a和第二表面2011b未对称涂覆第一活性物质层2012的第一集流体2011为单面区第一极片201，例如：第一表面2011a的一区段未涂覆第一活性物质层2012，与该区段相对称的第二表面2011b涂覆有第一活性物质层2012，则该对应区段的第一集流体2011为单面区第一极片201；第一表面2011a和第二表面2011b对称涂覆第一活性物质层2012的第一集流体2011为双面区第一极片201。在一些实施例中，单面区第一极片201通常设于卷绕电极组件20的卷绕起始层和/或收尾层。
在一些实施例中，如图5和图6所示，所述第一极片201包括第一内侧层(未标示)和第一外侧层(未标示)，其中，上述第一内侧层包括沿所述第一极片201的起始层往收尾层的方向，自所述第一极片201的起始层开始的N层，所述第一外侧层包括沿第一极片201的收尾层往起始层的方向，自所述第一极片201的收尾层开始的M层，且M≥1，N≥3。
在一些实施例中，所述第一内侧层满足以下条件：3≤N≤0.6A，其中，N取整数，A为所述第一极片201的总层数。例如：当A＝15时，3≤N≤9，即自所述第一极片201的起始层往收尾层的方向，所述第一极片201至少3层以及至多9层不设置所述第一极耳204，若N的数值等于5，则说明自所述第一极片201的起始层往收尾层的方向，所述第一极片201的第1层至第5层之间均不设置所述第一极耳204。
在一些实施例中，所述第一外侧层满足以下条件：1≤M≤0.6A，M取整数，其中，A为所述第一极片201的总层数。例如：当A＝15时，1≤M≤9，即自所述第一极片201的收尾层往起始层的方向，所述第一极片201至少1层以及至多9层不设置所述第一极耳204，若M的数值等于3，则说明自所述第一极片201的收尾层往起始层的方向，所述第一极片201的第1层(最外层)至第3层之间均不设置所述第一极耳204。
在一些实施例中，所述第一极片201的总层数A为5层至80层。
需要说明的是：本实施例中的电极组件为卷绕式结构，在定义第一极片201的总层数A时，将所述第一极片201位于电极组件最内侧未经卷绕的第一平直段至第一次弯折端的中点作为第一极片第一折定义为第一极片201的起始层，且沿卷绕方向，从第一次弯折端的中点至第二弯折端的中点作为第一极片第二折定义为第二层，即所述第一极片201每经过一次弯折，所述第一极片201的总层数增加1层，其余层数以此类推。
对于上述第二极片202，在一些实施例中，如图7-图8所示，所述第二极片202包括第二集流体2021和第二活性物质层2022，该第二活性物质层2022设置于所述第二集流体2021上，所述若干第二极耳205自所述第二集流体2021的一侧延伸得到，所述若干第二极耳205与所述第二集流体2021一体成型。需要说明的是：所述第二集流体2021包括第三表面2021a和第四表面2021b，第二活性物质层2022可涂覆于第三表面2021a和/或第四表面2021b，第三表面2021a和第四表面2021b未对称涂覆第二活性物质层2022的第二集流体2021为单面区第二极片202，例如：第三表面2021a的一区段未涂覆第二活性物质层2022，与该区段相对称的第四表面2021b涂覆有第二活性物质层2022，则该对应区段的第二集流体2021为单面区第二极片202；第三表面2021a和第四表面2021b对称涂覆第二活性物质层2022的第二集流体2021为双面区第二极片202。在一些实施例中，单面区第二极片202通常设于卷绕电极组件20的卷绕起始层和/或收尾层。
在一些实施例中，如图9和图10所示，所述第二极片202包括第二内侧层(未标示)和第二外侧层(未标示)，其中，上述第二内侧层包括沿所述第二极片202的起始层往收尾层的方向，自所述第二极片202的起始层开始的K层，所述第二外侧层包括沿第二极片202的收尾层往起始层的方向，自所述第二极片202的收尾层开始的L层，且L≥1，K≥3。
在一些实施例中，所述第二内侧层满足以下条件：3≤K≤0.6B，其中，K取整数，B为所述第二极片202的总层数。例如：当B＝15时，3≤K≤9，即自所述第二极片202的起始层往收尾层的方向，所述第二极片202至少3层以及至多9层不设置所述第二极耳205，若K的数值等于5，则说明自所述第二极片202的起始层往收尾层的方向，所述第二极片202的第1层至第5层之间均不设置所述第二极耳205。
在一些实施例中，所述第二外侧层满足以下条件：1≤L≤0.6B，L取整数，其中，B为所述第二极片202的总层数。例如：当B＝15时，1≤L≤9，即自所述第二极片202的收尾层往起始层的方向，所述第二极片202至少1层以及至多9层不设置所述第二极耳205，若M的数值等于3，则说明自所述第二极片202的收尾层往起始层的方向，所述第二极片202的第1层(最外层)至第3层之间均不设置所述第二极耳205。
在一些实施例中，所述第二极片202的总层数B为5层至80层。
需要说明的是：本实施例中的电极组件为卷绕式结构，在定义第二极片202的总层数B时，将所述第二极片202位于电极组件最内侧未经卷绕的第一平直段至第一次弯折端的中点作为第二极片第一折定义为第二极片202的起始层，且沿卷绕方向，从第一次弯折端的中点至第二弯折端的中点作为第二极片第二折定义为第二层，即所述第二极片202每经过一次弯折，所述第二极片202的总层数增加1层，其余层数以此类推。
对于上述若干第一极耳204，如图1所示，所述若干第一极耳204连接于所述第一极片201除第一内侧层和第一外侧层之外的区域，通过设置第一极耳204的分布位置，减少电化学装置充放电时第一极片201的第一内侧层和第一外侧层处的电动势，降低局部嵌锂速率，从而达到减少电池析锂的效果。可以理解的是，所述第一极耳204的极性与所述第一极片201的极性息息相关，此处不作具体限定，例如：所述第一极片201为负极时，所述第一极耳204的材料可为铜、镍等金属材料。
在一些实施例中，所述第一极片201除第一内侧层和第一外侧层之外的其它层中至少连接一个第一极耳204。可以理解的是，在第一极耳204的数量为一个时，该一个第一极耳204可设置于第一极片201除第一内侧层和第一外侧层之外的任一层，在第一极耳204的数量为两个及两个以上时，两个及两个以上的第一极耳204在第一极片201上的设置可为连续排布或间断排布，此处不作具体限定。
在一些实施例中，所述第一极片201除第一内侧层和第一外侧层之外的其它层中的每一层连接的第一极耳204的数量不多于5个。例如:每一层连接的第一极耳204的数量可为1个或2个或3个或4个或5个。
对于上述若干第二极耳205，如图1所示，所述若干第二极耳205连接于所述第二极片202除第二内侧层和第二外侧层之外的区域，通过设置第二极耳205的分布位置，减少电化学装置充放电时第二极片202的第二内侧层和第二外侧层处的电动势，降低局部嵌锂速率，从而达到减少电芯析锂的效果。可以理解的是，所述第二极耳205的极性与所述第二极片202的极性息息相关，此处不作具体限定，例如：所述第二极片202为正极时，所述第二极耳205的材料可为铝等金属材料。
在一些实施例中，所述第二极片202除第二内侧层和第二外侧层之外的其它层中至少连接一个第二极耳205。可以理解的是，在第二极耳205的数量为一个时，该一个第二极耳205可设置于第二极片202除第二内侧层和第二外侧层之外的任一层，在第二极耳205的数量为两个及两个以上时，两个及两个以上的第二极耳205在第二极片202上的设置可为连续排布或间断排布，此处不作具体限定。
在一些实施例中，所述第二极片202除第二内侧层和第二外侧层之外的其它层中的每一层连接的第二极耳205的数量不多于5个。例如:每一层连接的第二极耳205的数量可为1个或2个或3个或4个或5个。
此外，为便于读者理解本技术方案所带来的的技术效果，本申请实施例还进行了对比试验，其中，以测试阳极析锂情况进行说明，本申请中的实施例和对比例均为通过将电极组件包装在壳体铝塑膜中灌注电解液后封装制作成锂离子电池，当然，本申请的实施例方式并不限于此，试验过程如下：
对比例1
电极组件由阴极极片、阳极极片以及隔离膜卷绕而成，阴阳极片卷绕层数各28层，即A＝28，B＝28,则3≤N≤16，1≤M≤16，3≤K≤16，1≤L≤16，取N＝3，M＝1，K＝3，L＝1，设定阴极极耳所在层数2-26层，每层阴极极耳个数为1个，阳极极耳所在层数2-28层，每层阳极极耳个数为1个，设定环境温度为25℃，先给电池进行充电，之后静置5分钟，其中，充电流程为：6C 4.2V,5C 4.32V,3C 4.5V,然后，对电池进行放电，之后静置5分钟，其中，放电流程为：从0.7C放电至3.0V，最后测试循环次数分别达到300、500、700、900以及1100后电池满充拆卸后阳极的析锂情况。
对比例2
电极组件由阴极极片、阳极极片以及隔离膜卷绕而成，阴阳极片卷绕层数各28层，即A＝28，B＝28,则3≤N≤16，1≤M≤16，3≤K≤16，1≤L≤16，取N＝3，M＝1，K＝3，L＝1，设定阴极极耳所在层数4-28层，每层阴极极耳个数为1个，阳极极耳所在层数4-28层，每层阳极极耳个数为1个，设定环境温度为25℃，先给电池进行充电，之后静置5分钟，其中，充电流程为：6C 4.2V,5C 4.32V,3C 4.5V,然后，对电池进行放电，之后静置5分钟，其中，放电流程为：从0.7C放电至3.0V，最后测试循环次数分别达到300、500、700、900以及1100后电池满充拆卸后阳极的析锂情况。
对比例3
电极组件由阴极极片、阳极极片以及隔离膜卷绕而成，阴阳极片卷绕层数各28层，即A＝28，B＝28,则3≤N≤16，1≤M≤16，3≤K≤16，1≤L≤16，取N＝3，M＝1，K＝3，L＝1，设定阴极极耳所在层数2-24层，每层阴极极耳个数为1个，阳极极耳所在层数2-24层，每层阳极极耳个数为1个，设定环境温度为25℃，先给电池进行充电，之后静置5分钟，其中，充电流程为：6C 4.2V,5C 4.32V,3C 4.5V,然后，对电池进行放电，之后静置5分钟，其中，放电流程为：从0.7C放电至3.0V，最后测试循环次数分别达到300、500、700、900以及1100后电池满充拆卸后阳极的析锂情况。
对比例4
电极组件由阴极极片、阳极极片以及隔离膜卷绕而成，阴阳极片卷绕层数各28层，即A＝28，B＝28,则3≤N≤16，1≤M≤16，3≤K≤16，1≤L≤16，取N＝3，M＝1，K＝3，L＝1，设定阴极极耳所在层数2-9层，每层阴极极耳个数为1个，阳极极耳所在层数2-9层，每层阳极极耳个数为1个，设定环境温度为25℃，先给电池进行充电，之后静置5分钟，其中，充电流程为：6C 4.2V,5C 4.32V,3C 4.5V,然后，对电池进行放电，之后静置5分钟，其中，放电流程为：从0.7C放电至3.0V，最后测试循环次数分别达到300、500、700、900以及1100后电池满充拆卸后阳极的析锂情况。
对比例5
电极组件由阴极极片、阳极极片以及隔离膜卷绕而成，阴阳极片卷绕层数各28层，即A＝28，B＝28,则3≤N≤16，1≤M≤16，3≤K≤16，1≤L≤16，取N＝3，M＝1，K＝3，L＝1，设定阴极极耳所在层数21-28层，每层阴极极耳个数为1个，阳极极耳所在层数21-28层，每层阳极极耳个数为1个，设定环境温度为25℃，先给电池进行充电，之后静置5分钟，其中，充电流程为：6C 4.2V,5C 4.32V,3C 4.5V,然后，对电池进行放电，之后静置5分钟，其中，放电流程为：从0.7C放电至3.0V，最后测试循环次数分别达到300、500、700、900以及1100后电池满充拆卸后阳极的析锂情况。
实施例1
电极组件由阴极极片、阳极极片以及隔离膜卷绕而成，阴阳极片卷绕层数各28层，即A＝28，B＝28,则3≤N≤16，1≤M≤16，3≤K≤16，1≤L≤16，取N＝3，M＝1，K＝3，L＝1，设定阴极极耳所在层数10-18层，每层阴极极耳个数为1个，阳极极耳所在层数10-18层，每层阳极极耳个数为1个，设定环境温度为25℃，先给电池进行充电，之后静置5分钟，其中，充电流程为：6C 4.2V,5C 4.32V,3C 4.5V,然后，对电池进行放电，之后静置5分钟，其中，放电流程为：从0.7C放电至3.0V，最后测试循环次数分别达到300、500、700、900以及1100后电池满充拆卸后阳极的析锂情况。
实施例2
电极组件由阴极极片、阳极极片以及隔离膜卷绕而成，阴阳极片卷绕层数各28层，即A＝28，B＝28,则3≤N≤16，1≤M≤16，3≤K≤16，1≤L≤16，取N＝3，M＝1，K＝3，L＝1，设定阴极极耳所在层数10-18层，每层阴极极耳个数为3个，阳极极耳所在层数10-18层，每层阳极极耳个数为3个，设定环境温度为25℃，先给电池进行充电，之后静置5分钟，其中，充电流程为：6C 4.2V,5C 4.32V,3C 4.5V,然后，对电池进行放电，之后静置5分钟，其中，放电流程为：从0.7C放电至3.0V，最后测试循环次数分别达到300、500、700、900以及1100后电池满充拆卸后阳极的析锂情况。
实施例3
电极组件由阴极极片、阳极极片以及隔离膜卷绕而成，阴阳极片卷绕层数各28层，即A＝28，B＝28,则3≤N≤16，1≤M≤16，3≤K≤16，1≤L≤16，取N＝3，M＝1，K＝3，L＝1，设定阴极极耳所在层数6-22层，每层阴极极耳个数为1个，阳极极耳所在层数6-22层，每层阳极极耳个数为1个，设定环境温度为25℃，先给电池进行充电，之后静置5分钟，其中，充电流程为：6C 4.2V,5C 4.32V,3C 4.5V,然后，对电池进行放电，之后静置5分钟，其中，放电流程为：从0.7C放电至3.0V，最后测试循环次数分别达到300、500、700、900以及1100后电池满充拆卸后阳极的析锂情况。
实施例4
电极组件由阴极极片、阳极极片以及隔离膜卷绕而成，阴阳极片卷绕层数各28层，即A＝28，B＝28,则3≤N≤16，1≤M≤16，3≤K≤16，1≤L≤16，取N＝3，M＝1，K＝3，L＝1，设定阴极极耳所在层数6-22层，每层阴极极耳个数为1个，阳极极耳所在层数10-18层，每层阳极极耳个数为1个，设定环境温度为25℃，先给电池进行充电，之后静置5分钟，其中，充电流程为：6C 4.2V,5C 4.32V,3C 4.5V,然后，对电池进行放电，之后静置5分钟，其中，放电流程为：从0.7C放电至3.0V，最后测试循环次数分别达到300、500、700、900以及1100后电池满充拆卸后阳极的析锂情况。
实施例5
电极组件由阴极极片、阳极极片以及隔离膜卷绕而成，阴阳极片卷绕层数各28层，即A＝28，B＝28,则3≤N≤16，1≤M≤16，3≤K≤16，1≤L≤16，取N＝3，M＝1，K＝3，L＝1，设定阴极极耳所在层数10-18层，每层阴极极耳个数为1个，阳极极耳所在层数6-22层，每层阳极极耳个数为1个，设定环境温度为25℃，先给电池进行充电，之后静置5分钟，其中，充电流程为：6C 4.2V,5C 4.32V,3C 4.5V,然后，对电池进行放电，之后静置5分钟，其中，放电流程为：从0.7C放电至3.0V，最后测试循环次数分别达到300、500、700、900以及1100后电池满充拆卸后阳极的析锂情况。
实施例6
电极组件由阴极极片、阳极极片以及隔离膜卷绕而成，阴阳极片卷绕层数各28层，即A＝28，B＝28,则3≤N≤16，1≤M≤16，3≤K≤16，1≤L≤16，取N＝3，M＝1，K＝3，L＝1，设定阴极极耳所在层数10-17层，每层阴极极耳个数为1个，阳极极耳所在层数10-17层，每层阳极极耳个数为1个，设定环境温度为25℃，先给电池进行充电，之后静置5分钟，其中，充电流程为：6C 4.2V,5C 4.32V,3C 4.5V,然后，对电池进行放电，之后静置5分钟，其中，放电流程为：从0.7C放电至3.0V，最后测试循环次数分别达到300、500、700、900以及1100后电池满充拆卸后阳极的析锂情况。
实施例7
电极组件由阴极极片、阳极极片以及隔离膜卷绕而成，阴阳极片卷绕层数各28层，即A＝28，B＝28,则3≤N≤16，1≤M≤16，3≤K≤16，1≤L≤16，取N＝3，M＝1，K＝3，L＝1，设定阴极极耳所在层数14-21层，每层阴极极耳个数为1个，阳极极耳所在层数14-21层，每层阳极极耳个数为1个，设定环境温度为25℃，先给电池进行充电，之后静置5分钟，其中，充电流程为：6C 4.2V,5C 4.32V,3C 4.5V,然后，对电池进行放电，之后静置5分钟，其中，放电流程为：从0.7C放电至3.0V，最后测试循环次数分别达到300、500、700、900以及1100后电池满充拆卸后阳极的析锂情况。
实施例8
电极组件由阴极极片、阳极极片以及隔离膜卷绕而成，阴阳极片卷绕层数各28层，即A＝28，B＝28,则3≤N≤16，1≤M≤16，3≤K≤16，1≤L≤16，取N＝3，M＝1，K＝3，L＝1，设定阴极极耳所在层数4-27层，每层阴极极耳个数为1个，阳极极耳所在层数4-27层，每层阳极极耳个数为1个，设定环境温度为25℃，先给电池进行充电，之后静置5分钟，其中，充电流程为：6C 4.2V,5C 4.32V,3C 4.5V,然后，对电池进行放电，之后静置5分钟，其中，放电流程为：从0.7C放电至3.0V，最后测试循环次数分别达到300、500、700、900以及1100后电池满充拆卸后阳极的析锂情况。
实施例9
电极组件由阴极极片、阳极极片以及隔离膜卷绕而成，阴阳极片卷绕层数各28层，即A＝28，B＝28,则3≤N≤16，1≤M≤16，3≤K≤16，1≤L≤16，取N＝3，M＝1，K＝3，L＝1，设定阴极极耳所在层数为4-27层，每层阴极极耳个数为1个，阳极极耳所在层数10-18层，每层阳极极耳个数为1个，设定环境温度为25℃，先给电池进行充电，之后静置5分钟，其中，充电流程为：6C 4.2V,5C 4.32V,3C 4.5V,然后，对电池进行放电，之后静置5分钟，其中，放电流程为：从0.7C放电至3.0V，最后测试循环次数分别达到300、500、700、900以及1100后电池满充拆卸后阳极的析锂情况。
实验结果如下表格所示：
由表格的试验数据可知：对比例1-5中，电池的循环次数在500或700时，会出现轻微析锂的现象，但实施例1-9中，电池的循环次数在500或700时，均未出现析锂的现象，说明电池的循环次数在300-500之间时，实施例1-9较对比例1-5有利于缓解析锂；对比例1-5中，电池的循环次数在900时，会出现轻微析锂或中度析锂的现象，实施例1、2以及实施例7中，电池的循环次数在900时，均未出现析锂的现象，说明电池的循环次数在900时，实施例的技术方案对减小析锂有缓解作用。
在本申请实施例中，通过设置有电极组件和若干第一极耳。其中，所述电极组件包括第一极片、第二极片及隔膜，所述隔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、所述隔膜和所述第二极片层叠卷绕设置，此外，所述若干第一极耳的一端连接于所述第一极片除第一内侧层和第一外侧层之外的区域，其中，所述第一内侧层包括沿所述第一极片的起始层往收尾层的方向，自所述第一极片的起始层开始的N层，所述第一外侧层包括沿所述第一极片的收尾层往起始层的方向，自所述第一极片的收尾层开始的M层，其中，M≥1，N≥3，通过设置若干第一极耳的分布位置，减小电化学装置充放电时第一极片的第一内侧层和第一外侧层处的电动势，降低局部嵌锂速率，从而达到减少电池析锂的效果。
本申请还提供了一种电池模组的实施例，所述电池模组包括如上所述的电化学装置，所述电化学装置的功能和结构可参阅上述实施例，此处不再一一赘述。
本申请还提供了一种用电装置的实施例，所述用电装置包括如上所述的电池模组，所述电池模组的功能和结构可参阅上述实施例，此处不再一一赘述。
以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请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，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (16)
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、第二极片及隔膜，所述隔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、所述隔膜和所述第二极片层叠卷绕设置，其特征在于，所述第一极片上设置若干第一极耳，所述若干第一极耳连接于所述第一极片除第一内侧层和第一外侧层之外的区域，其中，所述第一内侧层包括沿所述第一极片的起始层往收尾层的方向，自所述第一极片的起始层开始的N层，所述第一外侧层包括沿所述第一极片的收尾层往起始层的方向，自所述第一极片的收尾层开始的M层，其中，M≥1，N≥3。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，
所述第一极片包括第一集流体，所述若干第一极耳由所述第一集流体的一侧延伸得到，所述若干第一极耳与所述第一集流体一体成型。
3.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，
所述第二极片上设置若干第二极耳，所述若干第二极耳连接于所述第二极片除第二内侧层和第二外侧层之外的区域，其中，所述第二内侧层包括沿所述第二极片的起始层往收尾层的方向，自所述第二极片的起始层开始的K层，所述第二外侧层包括沿所述第二极片的收尾层往起始层的方向，自所述第二极片的收尾层开始的L层，其中，L≥1，K≥3。
4.根据权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，
所述第二极片包括第二集流体，所述若干第二极耳由所述第二集流体的一侧延伸得到，所述若干第二极耳与所述第二集流体一体成型。
5.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一内侧层满足以下条件：3≤N≤0.6A,其中，N取整数，A为所述第一极片的总层数。
6.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一外侧层满足以下条件：1≤M≤0.6A，M取整数，其中，A为所述第一极片的总层数。
7.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一极片除第一内侧层和第一外侧层之外的其它层中至少连接一个第一极耳。
8.根据权利要求7所述的电化学装置，其特征在于，所述第一极片除第一内侧层和第一外侧层之外的其它层中的每一层连接的第一极耳的数量不多于5个。
9.根据权利要求1-8任一项所述的电化学装置，其特征在于，
所述第一极片的总层数A为5层至80层。
10.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述第二内侧层满足以下条件：3≤K≤0.6B,其中，K取整数，B为所述第二极片的总层数。
11.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一外侧层满足以下条件：1≤L≤0.6B，其中，L取整数，B为所述第二极片的总层数。
12.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第二极片除第二内侧层和第二外侧层之外的其它层中至少连接一个第二极耳。
13.根据权利要求12所述的电化学装置，其特征在于，所述第二极片除第二内侧层和第二外侧层之外的其它层中的每一层连接的第二极耳的数量不多于5个。
14.根据权利要求10-13任一项所述的电化学装置，其特征在于，
所述第二极片的总层数B为5层至80层。
15.一种电池模组，其特征在于，包括1-14中任意一项所述的电化学装置。
16.一种用电装置，其特征在于，包括如权利要求15所述的电池模组。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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