CN116073090B - 电化学装置及电子装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种电化学装置及电子装置，电化学装置包括阴极极片、阳极极片、隔膜和记忆合金件。阴极极片包括阴极集流体和阴极活性物质层，阳极极片包括阳极集流体和阳极活性物质层，隔膜设置于阴极极片与阳极极片之间。记忆合金件设于阴极集流体和/或阳极集流体朝向隔膜的一侧，且记忆合金件与阴极集流体间隔设置；记忆合金件包括相变部和支撑部，相变部具有相对设置的第一端和第二端，第一端与支撑部连接，电化学装置的温度高于一预设温度时，第二端朝向隔膜变形以刺破隔膜，支撑部相对相变部反向变形，使相变部具有足够的力以刺破隔膜，降低电化学装置发生热失效的风险。

Description

电化学装置及电子装置
技术领域
本申请属于电池技术领域，特别涉及一种电化学装置及电子装置。
背景技术
随着技术的发展，电化学装置设计的电压、能量密度、充电速率等越来越高，伴随而来的是电化学装置在使用过程中产生热失效的风险也越来越高，电化学装置的安全性能也面临很大挑战，如何降低电化学装置热失效的风险成为急需解决的技术问题。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种电化学装置，降低发生热失效的风险，提高安全性能。
本申请的实施例提供一种电化学装置，包括阴极极片、阳极极片、隔膜和记忆合金件。阴极极片包括阴极集流体和阴极活性物质层，阴极活性物质层设置于阴极集流体表面。阳极极片包括阳极集流体和阳极活性物质层，阳极活性物质层设置于阳极集流体表面。隔膜设置于阴极极片与阳极极片之间。记忆合金件设置于阴极集流体和/或阳极集流体朝向隔膜的一侧，且记忆合金件与阴极集流体间隔设置；记忆合金件包括相变部和支撑部，相变部具有相对设置的第一端和第二端，第一端与支撑部连接，电化学装置的温度高于一预设温度时，第二端朝向隔膜变形以刺破隔膜，支撑部相对相变部反向变形。
上述的电化学装置中，通过在极片中设置记忆合金件，当电化学装置内温度达到预设温度时，记忆合金件的相变部发生形变朝向隔膜弯折，设置在相变部第一端的支撑部反向变形为相变部提供稳固的支撑力，使相变部具有足够的力以刺破隔膜，让阳极活性物质层与阴极活性物质层之间或阳极集流体与阴极活性物质层之间发生内短路，从而实现可控的且较安全的自放电，降低电化学装置的电压和容量，降低电化学装置发生热失效的风险，提高电化学装置的安全性能。
在本申请的一些实施例中，支撑部反向变形后的弯曲角度α满足15°≤α＜40°，有利于使支撑部为相变部提供稳定的支撑力，使相变部具有足够的力以刺破隔膜，还有利于减小支撑部因反向变形对阴极集流体或阳极集流体的影响。
在本申请的一些实施例中，支撑部的一侧设凹陷区，凹陷区具有开口，相变部收容于凹陷区，第一端于凹陷区内连接支撑部，第二端朝向凹陷区的开口设置。通过支撑部的凹陷区，有利于减小记忆合金件所占的体积，减小其对阴极活性物质层或阳极活性物质层的影响，减小其对电化学装置能量密度的影响。
在本申请的一些实施例中，支撑部中设收容槽，相变部设于收容槽，第一端于收容槽的一侧连接支撑部。通过支撑部设置相变部的收容槽，有利于增大支撑部的表面积和结构强度，使支撑部为相变部提供足够的支撑力，以使得相变部能够刺破隔膜，降低记忆合金件失效的风险。
在本申请的一些实施例中，相变部包括第一相变部和第二相变部，第一相变部和第二相变部分别连接支撑部，且第一相变部与第二相变部间隔设置。在电化学装置内温度升高到预设温度时，第一相变部和第二相变部同时弯折变形，有利于提高刺破隔膜的速度及成功率，降低电化学装置发生热失效的风险，提高电化学装置的安全性能。
在本申请的一些实施例中，第一相变部与第二相变部的形状相同，且第一相变部与第二相变部呈中心对称设置。在电化学装置内温度升高到预设温度时，第一相变部和第二相变部朝向相反的方向弯折并作用于隔膜，在隔膜表面形成反向的撕扯力，有利于提高刺破隔膜的速度及成功率，降低电化学装置发生热失效的风险，提高电化学装置的安全性能。
在本申请的一些实施例中，相变部的第一端具有第一边，相变部的第二端具有第二边，第一边与第二边平行设置，第一边的长度e大于第二边的长度f，有利于相变部弯折以刺破隔膜。
在本申请的一些实施例中，第一边的长度e与第二边的长度f满足：e/2≥f＞0，有利于相变部弯折以刺破隔膜。
在本申请的一些实施例中，记忆合金件的厚度小于阳极活性物质层或阴极活性物质层的厚度，有利于将记忆合金件放置于阳极活性物质层或阴极活性物质层内，减小记忆合金件对电化学装置内空间利用率的影响。
在本申请的一些实施例中，阳极活性物质层覆盖设置于阳极极片的记忆合金件，有利于减少析锂现象。
在本申请的一些实施例中，记忆合金件设于阳极极片，相变部弯折后的高度小于支撑部与阴极集流体之间的距离，有利于避免相变部接触连接阴极集流体而出现阴极集流体参与的短路，降低电化学装置发生热失效的风险，提高电化学装置的安全性能。
在本申请的一些实施例中，相变部变形后与支撑部变形前所在平面之间的弯曲角度θ满足30°≤θ＜180°，有利于相变部刺破隔膜。
在本申请的一些实施例中，相变部的长度g与相变部变形后的高度H满足：
Figure SMS_1
。
在本申请的一些实施例中，相变部的长度g为0.05mm≤g＜40mm，有利于相变部在弯折变形后能够伸出于活性物质层，并刺破隔膜，降低电化学装置热失效的风险。
在本申请的一些实施例中，记忆合金件的成分包括：镍钛合金、钛镍铌合金、钛镍钯合金、钛镍钴合金中的至少一种。
在本申请的一些实施例中，记忆合金件的表面设有保护层，保护层的成分包括Al2O3、TiO2和MgO中的至少一种。保护层可以起到防护作用，降低记忆合金件被外物损伤的风险，保护层还能起到降低记忆合金件导电性的作用，通过降低记忆合金件的导电件，以降低内短路期间的产热速率，提高电化学装置的安全性。
在本申请的一些实施例中，电化学装置的温度低于预设温度时，相变部和支撑部能够恢复到初始形状，有利于降低记忆合金件对电化学装置二次伤害的风险。
本申请的实施例还提供一种电子装置，电子装置包括前述任一项实施例所述的电化学装置。
上述的电子装置中，电化学装置通过在极片中设置记忆合金件，当电化学装置温度达到预设温度时，记忆合金件的相变部发生形变朝向隔膜弯折，设置在相变部第一端的支撑部反向变形为相变部提供稳固的支撑力，使相变部具有足够的力以刺破隔膜，让阳极活性物质层与阴极活性物质层之间或阳极集流体与阴极活性物质层之间发生内短路，从而实现可控的且较安全的自放电，降低电化学装置的电压和容量，降低电化学装置发生热失效的风险，降低电化学装置因内部温度升高对电子装置的影响。
附图说明
图1是本申请的一个实施例中电化学装置的结构示意图。
图2是本申请的一个实施例中第一极耳和第二极耳连接电极组件的结构示意图。
图3是本申请的一个实施例中第一极耳和第二极耳连接电极组件的结构剖视图。
图4是本申请的一个实施例中记忆合金件放置于阳极活性层中且还未变形的局部结构示意图。
图5是本申请的一个实施例中记忆合金件放置于阳极活性层中且处于变形状态的局部结构示意图。
图6是本申请的一个实施例中记忆合金件在还未变形时沿第一方向上的视图。
图7是本申请的一个实施例中记忆合金件处于变形状态时沿第二方向上的视图。
图8是本申请的一个实施例中记忆合金件在还未变形时沿第一方向上的视图。
图9是本申请的一个实施例中记忆合金件在还未变形时沿第一方向上的视图。
图10是本申请的一个实施例中记忆合金件处于变形状态时沿第一方向上的视图。
图11是本申请的一个实施例中记忆合金件处于变形状态时沿垂直于第二方向的剖视图。
图12是本申请的一个实施例中记忆合金件在还未变形时沿第一方向上的视图。
图13是本申请的一个实施例中记忆合金件处于变形状态时沿第一方向上的视图。
图14是本申请的一个实施例中记忆合金件在还未变形时沿第一方向上的视图。
图15是本申请的一个实施例中记忆合金件处于变形状态时沿第一方向上的视图。
图16是本申请的一个实施例中电子装置的结构示意图。
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。在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。本文所使用的术语“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。
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。本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“设有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”、“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的各个实施方式可以相互组合。
需要说明的是，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。
本申请的实施例提供一种电化学装置，包括阴极极片、阳极极片、隔膜和记忆合金件。阴极极片包括阴极集流体和阴极活性物质层，阴极活性物质层设置于阴极集流体表面。阳极极片包括阳极集流体和阳极活性物质层，阳极活性物质层设置于阳极集流体表面。隔膜设置于阴极极片与阳极极片之间。记忆合金件设于阴极集流体和/或阳极集流体朝向隔膜的一侧，且记忆合金件与阴极集流体间隔设置。其中，“记忆合金件设置于阴极集流体和/或阳极集流体朝向隔膜的一侧”指的是记忆合金件的设置位置可满足在“阴极集流体与阴极活性物质层之间、阴极集流体与隔膜之间、阴极活性物质层与隔膜之间、阳极集流体与阳极活性物质层之间、阳极集流体与隔膜之间、阳极活性物质层与隔膜之间”中的一种或多种，此处的“间隔设置”指记忆合金件与阴极集流体不接触，即记忆合金件不可设置于阴极集流体表面。记忆合金件包括相变部和支撑部，相变部具有相对设置的第一端和第二端，第一端与支撑部连接，电化学装置的温度高于一预设温度时，第二端朝向隔膜变形以刺破隔膜，支撑部相对相变部反向变形。
上述的电化学装置中，通过在极片中设置记忆合金件，当电化学装置内温度达到预设温度时，记忆合金件的相变部发生形变朝向隔膜弯折，设置在相变部第一端的支撑部反向变形为相变部提供稳固的支撑力，使相变部具有足够的力以刺破隔膜，让阳极活性物质层与阴极活性物质层之间或阳极集流体与阴极活性物质层之间发生内短路，从而实现可控的且较安全的自放电，降低电化学装置的电压和容量，降低电化学装置发生热失效的风险，提高电化学装置的安全性能。
下面结合附图，对本申请的实施例作进一步的说明。
如图1、图2和图3所示，本申请的实施例提供一种电化学装置100，包括壳体10、电极组件20、第一极耳30和第二极耳40，电极组件20设于壳体10内部，第一极耳30和第二极耳40均连接于电极组件20并伸出于壳体10。第一极耳30和第二极耳40用于电连接外接设备，以使得电化学装置100能够充放电。
在一实施例中，电化学装置100为软包电池、纽扣电池、钢壳电池和圆柱电池的中任一种。作为示例性的，下面以电化学装置100为软包电池为例作进一步的说明。
壳体10包括主体部11和封边部12，封边部12连接于主体部11并自主体部11延伸，电极组件20设于主体部11内部，第一极耳30和第二极耳40从封边部12伸出。
电极组件20包括阳极极片21、阴极极片22和隔膜23，隔膜23设于阳极极片21和阴极极片22之间，并与阳极极片21和/或阴极极片22粘接。可选的，隔膜23同时粘接于阳极极片21和阴极极片22。可选的，隔膜23与阳极极片21粘接。可选的，隔膜23与阴极极片22粘接。
在一实施例中，阳极极片21、阴极极片22和隔膜23层叠设置形成电极组件20。在一实施例中，阳极极片21、阴极极片22和隔膜23卷绕设置形成电极组件20。
第一极耳30连接于阳极极片21，第二极耳40连接于阴极极片22。
如图4和图5所示，阳极极片21包括阳极集流体211和阳极活性物质层212，阳极活性物质层212设于阳极集流体211的表面。可选的，阳极集流体211选用铜箔。可选的，阳极活性物质层212选用石墨。
阴极极片22包括阴极集流体221和阴极活性物质层222，阴极活性物质层222设于阴极集流体221的表面。可选的，阴极集流体221选用铝箔。可选的，阴极活性物质层222选用钴酸锂。
电化学装置100还包括记忆合金件50，记忆合金件50设于阳极集流体211和隔膜23之间或设于阴极集流体221和隔膜23之间，并且，记忆合金件50与阴极集流体221沿第一方向Z间隔设置。在一实施例中，第一方向Z为隔膜23的厚度方向。
记忆合金件50包括相变部51和支撑部52，相变部51具有相对设置的第一端511和第二端512，第一端511与支撑部52连接，电化学装置100的温度高于一预设温度时，第二端512朝向隔膜23变形以刺破隔膜23，支撑部52相对相变部51反向变形。
记忆合金件50具有形状记忆效应，通过外力作用使记忆合金件50产生变形，当外力失去后，在一定的温度条件下，记忆合金件50能够恢复至原来的形状。
本申请的电化学装置100中，利用记忆合金件50的形状记忆效应，当电化学装置100内温度达到预设温度时，记忆合金件50的相变部51发生形变朝向隔膜23弯折，设置在相变部51第一端511的支撑部52反向变形为相变部51提供稳固的支撑力，使相变部51具有足够的力以刺破隔膜23，让阳极活性物质层212与阴极活性物质层222之间或阳极集流体211与阴极活性物质层222之间发生内短路，从而实现可控的且较安全的自放电，降低电化学装置100的电压和容量，降低电化学装置100发生热失效的风险，提高电化学装置100的安全性能。
在一实施例中，电化学装置100内的温度低于预设温度时，相变部51和支撑部52能够恢复到初始形状，有利于降低记忆合金件50对电化学装置100二次伤害的风险。
在一实施例中，预设温度为90℃-135℃，当电化学装置100内的温度位于该预设区间内时，相变部51和支撑部52分别朝向相反的方向变形，以刺破隔膜23形成内短路，有利于控制电化学装置100的温度，降低电化学装置100发生热失效的风险，提高电化学装置100的安全性能。
在一实施例中，预设温度为90℃-120℃，有利于通过记忆合金件50的变形，进一步控制电化学装置100的温度，降低电化学装置100发生热失效的风险，提高电化学装置100的安全性能。
在一实施例中，记忆合金件50的成分包括：镍钛合金、钛镍铌合金、钛镍钯合金、钛镍钴合金中的至少一种。
在一实施例中，镍钛合金中镍占比49%-59%，钛占比41%-51%。
在一实施例中，钛镍铌合金中钛占比45%-50%，镍占比40%-45%，铌占比5%-10%。
在一实施例中，钛镍钯合金中钛占比48%-52%，镍占比10%-50%，钯占比0-42%。
在一实施例中，钛镍钴合金中钛占比44%-59%，镍占比41%-51%，钴占比0-5%。
在一实施例中，记忆合金件50的表面设有保护层（图未示），保护层的成分包括Al2O3、TiO2和MgO中的至少一种。保护层可以起到防护作用，降低记忆合金件50被外物损伤的风险，保护层还能起到降低记忆合金件50导电性的作用，通过降低记忆合金件50的导电件，以降低内短路期间的产热速率，提高电化学装置100的安全性。
在一实施例中，保护层包括陶瓷材料。
在一实施例中，保护层通过涂覆、浸涂或蒸镀的方式形成于记忆合金件50的表面。
在一实施例中，电极组件20的内短路模式包括四种，分别是阳极集流体211与阴极集流体221之间，阳极集流体211与阴极活性物质层222之间，阴极集流体221与阳极活性物质层212之间，阴极活性物质层222与阳极活性物质层212之间。其中，阴极集流体221与阳极活性物质层212之间的短路模式产热速率最快，最易导致电化学装置100发生热失效，因此为四种内短路模式中最危险的一种。
在一实施例中，记忆合金件50与阴极集流体221沿第一方向Z间隔设置，有利于避免阴极集流体221参与内短路，有利于控制电极组件20内短路的产热，提高电化学装置100内短路的安全性。
在一实施例中，当电极组件20为层叠结构时，第一方向Z为阳极极片21、隔膜23和阴极极片22的层叠方向。
在一实施例中，当电极组件20为卷绕结构时，第一方向Z为隔膜23表面朝向卷绕中心的方向。在一实施例中，当电极组件20为卷绕结构时，第一方向Z为隔膜23的平直段朝向卷绕中心的方向。
在一实施例中，当电化学装置100为圆柱电池时，第一方向Z为圆柱电池的径向。
在一实施例中，沿第一方向Z上，单层阳极活性物质层212的厚度为d1，单层阴极活性物质层222的厚度为d2。在电化学装置100内温度低于预设温度时，记忆合金件50沿第一方向Z上的厚度为c，c＜d1，c＜d2,有利于将记忆合金件50放置于阳极活性物质层212或阴极活性物质层222内，减小记忆合金件50对电化学装置100内空间利用率的影响，减小记忆合金件50对电化学装置100能量密度的影响。
在一实施例中，记忆合金件50设于阳极活性物质层212内，并与阳极集流体211间隔设置。当电化学装置100内温度达到预设温度时，相变部51朝向隔膜23及阴极极片22的方向弯折，相变部51将隔膜23刺破后连接阴极活性物质层222，使电极组件20发生较为安全的内短路，从而实现可控的且较安全的自放电，降低电化学装置100的电压和容量，降低电化学装置100发生热失效的风险，提高电化学装置100的安全性能。
在一实施例中，阳极活性物质层212覆盖设置于阳极极片21的记忆合金件50，有利于减少析锂现象。
在一实施例中，记忆合金件50设于阳极活性物质层212内，并接触连接于阳极集流体211（图未示）。当电化学装置100内温度达到预设温度时，相变部51朝向隔膜23及阴极极片22的方向弯折，阳极集流体211通过支撑部52为相变部51提供足够的支撑力，使相变部51能够将隔膜23刺破，并连接阴极活性物质层222，提高相变部51刺破隔膜23的成功率及效率。
在一实施例中，记忆合金件50设于阴极活性物质层222内，并与阴极集流体221间隔设置（图未示）。当电化学装置100内温度达到预设温度时，相变部51朝向隔膜23及阳极极片21的方向弯折，相变部51将隔膜23刺破后连接阳极活性物质层212，使电极组件20发生较为安全的内短路，从而实现可控的且较安全的自放电，降低电化学装置100的电压和容量，降低电化学装置100发生热失效的风险，提高电化学装置100的安全性能。
作为示例性的，下面以记忆合金件50设于阳极活性物质层212内（如图4所示）为例作进一步的说明。
在一实施例中，沿第一方向Z，记忆合金件50与阳极集流体211之间的距离为k，0＜k≤190μm，有利于使记忆合金件50位于阳极活性物质层212内。
在一实施例中，0＜k≤100μm。
在一实施例中，沿第一方向Z，隔膜23的厚度为d3，3μm≤d3≤20μm，有利于降低阳极极片21和阴极极片22发生短路的风险，还有利于降低隔膜23对电化学装置100内空间利用率的影响，降低隔膜23对电化学装置100能量密度的影响。
在一实施例中，5μm≤d3≤15μm，有利于兼顾隔膜23的绝缘属性和降低对电化学装置100内空间利用率的影响。
在一实施例中，d3的值为3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm和20μm中的任一个。
在一实施例中，单层阳极活性物质层212的厚度d1满足30μm≤d1≤200μm，有利于兼顾保证电化学装置100能量密度和降低阳极活性物质层212对电化学装置100内空间利用率的影响。
在一实施例中，50μm≤d1≤150μm，有利于进一步兼顾保证电化学装置100能量密度和降低阳极活性物质层212对电化学装置100内空间利用率的影响。
在一实施例中，d1的值为30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm和200μm中的任一个。
在一实施例中，单层阴极活性物质层222的厚度d2满足30μm≤d2≤200μm，有利于兼顾保证电化学装置100能量密度和降低阴极活性物质层222对电化学装置100内空间利用率的影响。
在一实施例中，50μm≤d2≤150μm，有利于进一步兼顾保证电化学装置100能量密度和降低阴极活性物质层222对电化学装置100内空间利用率的影响。
在一实施例中，d2的值为30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm和200μm中的任一个。
在一实施例中，沿第一方向Z，支撑部52与阴极集流体221之间的距离为d4，相变部51朝向隔膜23弯折后的高度为H，d3＜H＜d4，使相变部51能够刺穿隔膜23，并有利于避免相变部51接触连接阴极集流体221而出现阴极集流体221参与的短路，降低电化学装置100发生热失效的风险，提高电化学装置100的安全性能。其中，相变部51朝向隔膜23弯折后的高度是指：相变部51弯折变形后，第二端512相较于支撑部52的高度。
在一实施例中，3μm＜H≤410μm，有利于使相变部51在弯折变形后能够作用于隔膜23并将隔膜23刺破，从而实现可控的且较安全的自放电。
在一实施例中，50μm＜H≤275μm，有利于进一步使相变部51在弯折变形后能够将隔膜23刺破，从而实现可控的且较安全的自放电，进一步提高电化学装置100安全性。
在一实施例中，相变部51变形后与支撑部52之间的弯曲角度为θ，30°≤θ＜180°，有利于相变部51刺破隔膜23。其中，所述弯曲角度θ为相变部51变形后与支撑部52变形前所在平面之间的夹角。
在一实施例中，45°≤θ≤135°，在相变部51的第二端512作用于隔膜23时，该θ范围有利于增大相变部51对隔膜23的作用力沿第一方向Z上的分力，提高相变部51将隔膜23刺破的成功率及效率。
在一实施例中，75°≤θ≤105°，在相变部51的第二端512作用于隔膜23时，该θ范围有利于进一步增大相变部51对隔膜23的作用力沿第一方向Z上的分力，提高相变部51将隔膜23刺破的成功率及效率。
在一实施例中，θ为90°，在相变部51的第二端512作用于隔膜23时，有利于进一步增大相变部51对隔膜23的作用力沿第一方向Z上的分力，提高相变部51将隔膜23刺破的成功率及效率。
在一实施例中，θ的值为30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°、90°、95°、100°、105°、110°、115°、120°、125°、130°、135°、140°、145°、150°、155°、160°、165°、170°和175°中的任一个。
如图7所示，在一实施例中，支撑部52反向弯折变形的弯曲角度为α，15°≤α＜40°，有利于使支撑部52为相变部51提供稳定的支撑力，使相变部51具有足够的力以刺破隔膜23，还有利于减小支撑部52因反向变形对阴极集流体221或阳极集流体211的影响。其中，所述弯曲角度α为支撑部52弯曲变形后的状态与变形前的状态之间的夹角。
在一实施例中，25°≤α≤30°，有利于兼顾保证支撑部52对相变部51的支撑力和减小支撑部52因反向变形对阴极集流体221或阳极集流体211的影响。
在一实施例中，α的值为15°、16°、17°、18°、19°、20°、21°、22°、23°、24°、25°、26°、27°、28°、29°、30°、31°、32°、33°、34°、35°、36°、37°、38°和39°中的任一个。
在一实施例中，支撑部52包括相互连接的第一区域521和第二区域522，第一区域521连接于相变部51的第一端511。在电化学装置100内温度达到预设温度时，相变部51朝向隔膜23弯折，第一区域521作为支撑区域为相变部51提供朝向支撑力，并且第二区域522朝向相反的方向弯折，第二区域522为第一区域521施加朝向隔膜23的作用力并传递至相变部51，使得相变部51具有足够的作用力朝向隔膜23，以提高刺破隔膜23的成功率及效率。
在一实施例中，支撑部52的一侧设凹陷区523，凹陷区523具有开口524，相变部51收容于凹陷区523，第一端511于凹陷区523内连接支撑部52的第一区域521，第二端512朝向凹陷区523的开口524设置。通过将相变部51设于支撑部52的凹陷区523，有利于减小记忆合金件50所占的体积，减小其对阴极活性物质层222或阳极活性物质层212的影响，减小其对电化学装置100能量密度的影响。
在一实施例中，第二区域522包括两部分，沿垂直于第一方向Z的第二方向Y上，第二区域522的一部分位于相变部51的一侧，第二区域522的另一部分位于相变部51的另一侧，第一区域521位于第二区域522的两个部分之间并连接两部分。在电化学装置100内的温度达到预设温度时，相变部51朝向隔膜23弯折，第二区域522的两部分均朝向远离隔膜23的方向弯折，使得相变部51具有足够的作用力朝向隔膜23，以提高刺破隔膜23的成功率及效率。
在一实施例中，沿垂直于第一方向Z和第二方向Y的第三方向X上，记忆合金件50的长度为a，5mm≤a≤30mm，有利于相变部51将隔膜23刺破，还有利于减小记忆合金件50对活性物质层的影响，降低记忆合金件50对电化学装置100能量密度的影响。
在一实施例中，a的值为5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm、26mm、27mm、28mm、29mm和30mm中的任一种。
在一实施例中，沿第二方向Y上，记忆合金件50的长度为b，5mm≤b≤30mm，有利于相变部51将隔膜23刺破，还有利于减小记忆合金件50对活性物质层的影响，降低记忆合金件50对电化学装置100能量密度的影响。
在一实施例中，b的值为5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm、26mm、27mm、28mm、29mm和30mm中的任一种。
在一实施例中，相变部51的第一端511具有第一边513，相变部51的第二端512具有第二边514，第一边513和第二边514分别位于相变部51相对的两端部，并均沿第二方向Y延伸设置，第一边513与第二边514平行设置。沿第二方向Y上，第一边513的长度为e，第二边514的长度为f，e＞f，有利于相变部51弯折，且第二端512形成尖端以刺破隔膜23，提高第二端512刺破隔膜23的成功率及效率。
在一实施例中，b/2≤e＜b，有利于提高第一端511与支撑部52连接稳定性，提高第二端512刺破隔膜23的成功率及效率。
在一实施例中，0＜f≤e/2，有利于进一步使相变部51弯折后能够刺破隔膜23，提高刺破隔膜23的成功率及效率。
在一实施例中，1mm≤e＜50mm，有利于提高第一端511与支撑部52连接稳定性，提高第二端512刺破隔膜23的成功率及效率。
在一实施例中，2.5mm≤e≤20mm，有利于进一步提高第一端511与支撑部52连接稳定性，提高第二端512刺破隔膜23的成功率及效率。
在一实施例中，0＜f＜20mm，有利于提高第二端512刺破隔膜23的成功率及效率。在其他实施例中，若f=0，第二端512为尖刺状，影响相变部51的结构强度，而本申请的实施例中使f满足0＜f＜20mm，能够在保证第二端512结构强度的情况下使其能够刺破隔膜23，以形成内短路。
在一实施例中，1.5mm≤f≤10mm，有利于进一步兼顾第二端512的结构强度和刺破隔膜23的成功率。
在一实施例中，相变部51的长度为g，
Figure SMS_2
。其中，相变部51的长度是指：在电化学装置100内的温度低于预设温度时或相变部51没有发生弯折变形时，第一边513与第二边514之间的距离。
在一实施例中，b＜g＜a，有利于相变部51在弯折变形后将隔膜23刺破，提高相变部51刺破隔膜23的成功率和效率。
在一实施例中，0.05mm≤g＜40mm，有利于相变部51在弯折变形后能够伸出于阳极活性物质层212，并刺破隔膜23，降低电化学装置100热失效的风险。
在一实施例中，0.05mm≤g＜20mm，有利于进一步使相变部51在弯折变形后能够伸出于阳极活性物质层212，并刺破隔膜23，降低电化学装置100热失效的风险。
在一实施例中，g的值为0.05mm、0.1mm、0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、9mm、9.5mm、10mm、10.5mm、11mm、11.5mm、12mm、12.5mm、13mm、13.5mm、14mm、14.5mm、15mm、15.5mm、16mm、16.5mm、17mm、17.5mm、18mm、18.5mm、19mm、19.5mm、20mm、20.5mm、21mm、21.5mm、22mm、22.5mm、23mm、23.5mm、24mm、24.5mm、25mm、25.5mm、26mm、26.5mm、27mm、27.5mm、28mm、28.5mm、29mm、29.5mm、30mm、30.5mm、31mm、31.5mm、32mm、32.5mm、33mm、33.5mm、34mm、34.5mm、35mm、35.5mm、36mm、36.5mm、37mm、37.5mm、38mm、38.5mm、39mm和39.5mm中的任一个。
在一实施例中，第二区域522的两部分相互平行，凹陷区523呈矩形，便于加工制造记忆合金件50，节约记忆合金件50的制造成本。
如图8所述，在一实施例，第二区域522的两部分呈夹角设置，该夹角为钝角，凹陷区523呈扇形。在相变部51弯折变形时，第一区域521和第二区域522形成近似三角的形状，有利于提高支撑部52的稳定性，使相变部51具有足够的力作用于隔膜23，提高刺破隔膜23的成功率及效率。
在一实施例中，第二区域522的两部分所呈夹角为145°。
如图9、图10和图11所示，在一实施例中，支撑部52中设收容槽525，相变部51设于收容槽525，第一端511于收容槽525的一侧连接支撑部52。通过支撑部52设容置相变部51的收容槽525，有利于增大支撑部52的表面积和结构强度，使支撑部52为相变部51提供足够的支撑力，以使得相变部51能够刺破隔膜23，降低记忆合金件50失效的风险。
在一实施例中，收容槽525的内廓与相变部51的外廓配合，有利于减小记忆合金件50对阳极活性物质层212的影响，减小记忆合金件50对电化学装置100能量密度的影响。
在一实施例中，第一区域521和第二区域522形成环状结构，收容槽525位于该环状结构内，有利于增大第二区域522的面积。在第二区域522朝向远离隔膜23的方向弯折时，第二区域522能够给第一区域521施加较大的朝向隔膜23的作用力，第二区域522具有足够的支撑力使得相变部51能够刺破隔膜23，提高刺破隔膜23的速度及成功率。
如图12和图13所示，在一实施例中，相变部51包括第一相变部515和第二相变部516，第一相变部515和第二相变部516分别连接支撑部52，且第一相变部515与第二相变部516间隔设置。在电化学装置100内温度升高到预设温度时，第一相变部515和第二相变部516同时弯折变形，有利于提高刺破隔膜23的速度及成功率，降低电化学装置100发生热失效的风险，提高电化学装置100的安全性能。
在一实施例中，第一相变部515与第二相变部516的形状相同，有利于加工制造记忆合金件50。
在一实施例中，第一相变部515与第二相变部516沿第二方向Y排列设置。
如图14和图15所示，在一实施例中，第一相变部515与第二相变部516呈中心对称设置。在电化学装置100内温度升高到预设温度时，第一相变部515和第二相变部516朝向相反的方向弯折并作用于隔膜23，在隔膜23表面形成反向的撕扯力，有利于提高刺破隔膜23的速度及成功率，降低电化学装置100发生热失效的风险，提高电化学装置100的安全性能。
在一实施例中，相变部51除了包括第一相变部515和第二相变部516外，还包括其他相变部51（图未示），通过增多相变部51的数量，有利于提高刺破隔膜23的速度及成功率，降低电化学装置100发生热失效的风险，提高电化学装置100的安全性能。
为了验证本身的电化学装置100中记忆合金件50对热失效的改善，进行如下测试：
在25℃环境中，将电化学装置100以0.5C倍率恒定电流充电至满充电压（例如4.5V），静置10分钟后，在4.5V恒定电压下充电至截止电流（例如0.05C），使其处于满充状态，检查其外观，确保电化学装置100处于正常可使用状态；
将满充后的电化学装置100放入烘箱中，使烘箱内环境以5℃/min的速率升温，直到升到指定热箱测试温度（例如130℃），使烘箱内的环境温度保持一个小时，在此过程中观察电化学装置100的状态。
若电化学装置100发生起火或爆炸等状况，则为没有通过测试。若电化学装置100不起火不爆炸，则为通过测试。
对比例1：电化学装置中设有记忆合金件，但记忆合金件仅设有相变部，没有支撑部。
对比例2：电化学装置中设有记忆合金件，记忆合金件设有支撑部和相变部，支撑部不发生变形。
实施例：如本申请所述的电化学装置，设有记忆合金件，记忆合金件设有支撑部和相变部，支撑部能够发生与相变部相反的变形。
每一对比例和实施例均选取10个样本进行上述测试，记录并汇总得出如下表格：
表格1
Figure SMS_3
其中，测试结果中分数式的分母表示测试的样本数量，分子表示通过测试的数量。以对比例1的测试结果为例，“1/10”表示：对10个电化学装置进行测试，通过测试的电化学装置的数量为1。
综上所述，本申请的电化学装置100通过在极片中设置记忆合金件50，当电化学装置100温度达到预设温度时，记忆合金件50的相变部51发生形变弯折，设置在相变部51第一端511的支撑部52为相变部51提供支撑力，使相变部51具有足够的力以刺破隔膜23，让阳极活性物质层212与阴极活性物质层222之间或阳极集流体211与阴极活性物质层222之间发生内短路，从而实现可控的且较安全的自放电，降低电化学装置100的电压和容量，降低电化学装置100发生热失效的风险，提高电化学装置100的安全性能。
如图16所示，本申请的实施例还提供一种电子装置200，电子装置200包括前述任一项实施例所述的电化学装置100。
上述的电子装置200中，电化学装置100通过在极片中设置记忆合金件50，当电化学装置100温度达到预设温度时，记忆合金件50的相变部51发生形变弯折，设置在相变部51第一端511的支撑部52为相变部51提供支撑力，使相变部51具有足够的力以刺破隔膜23，让阳极活性物质层212与阴极活性物质层222之间或阳极集流体211与阴极活性物质层222之间发生内短路，从而实现可控的且较安全的自放电，降低电化学装置100的电压和容量，降低电化学装置100发生热失效的风险，降低电化学装置100因内部温度升高对电子装置200的影响。
在一实施例中，电化学装置100能够为电子装置200提供电能。
在一实施例中，电子装置200包括但不限于3C产品、无人机、电动车辆、电动两轮车、家用电器和电动工具。
另外，本领域技术人员还可在本申请精神内做其它变化，当然，这些依据本申请精神所做的变化，都应包含在本申请所公开的范围。

Claims (14)

1.一种电化学装置，其特征在于，包括：
阴极极片，包括阴极集流体和阴极活性物质层，所述阴极活性物质层设置于所述阴极集流体表面；
阳极极片，包括阳极集流体和阳极活性物质层，所述阳极活性物质层设置于所述阳极集流体表面；
隔膜，设置于所述阴极极片与所述阳极极片之间；
记忆合金件，设置于所述阴极集流体和/或所述阳极集流体朝向所述隔膜的一侧，且所述记忆合金件与所述阴极集流体间隔设置；所述记忆合金件包括相变部和支撑部，所述相变部具有相对设置的第一端和第二端，所述第一端与所述支撑部连接，当所述电化学装置的温度高于一预设温度时，所述第二端朝向所述隔膜变形以刺破所述隔膜，所述支撑部相对所述相变部反向变形；
所述支撑部包括相互连接的第一区域和第二区域，所述第一区域连接于所述第一端，当所述电化学装置的温度高于所述预设温度时，所述第二区域朝向与所述第二端变形方向相反的方向弯折变形。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：
所述支撑部反向变形后的弯曲角度α满足15°≤α＜40°。
3.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：
所述支撑部的一侧设凹陷区，所述凹陷区具有开口，所述相变部收容于所述凹陷区，所述第一端于所述凹陷区内连接所述支撑部，所述第二端朝向所述凹陷区的所述开口设置。
4.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：
所述支撑部中设收容槽，所述相变部设于所述收容槽，所述第一端于所述收容槽的一侧连接所述支撑部。
5.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：
所述相变部包括第一相变部和第二相变部，所述第一相变部和所述第二相变部分别连接所述支撑部，且所述第一相变部与所述第二相变部间隔设置。
6.根据权利要求5所述的电化学装置，其特征在于：
所述第一相变部与所述第二相变部的形状相同，且所述第一相变部与所述第二相变部呈中心对称设置。
7.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：
所述相变部的所述第一端具有第一边，所述相变部的所述第二端具有第二边，所述第一边与所述第二边平行设置，所述第一边的长度e大于所述第二边的长度f。
8.根据权利要求7所述的电化学装置，其特征在于：
所述第一边的长度e与所述第二边的长度f满足：e/2≥f＞0。
9.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：
所述记忆合金件的厚度小于所述阳极活性物质层或所述阴极活性物质层的厚度，所述阳极活性物质层覆盖设置于所述阳极极片的所述记忆合金件。
10.根据权利要求9所述的电化学装置，其特征在于：
所述记忆合金件设于所述阳极极片，所述相变部弯折后的高度小于所述支撑部与所述阴极集流体之间的距离。
11.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：
所述相变部变形后与所述支撑部之间的弯曲角度θ满足30°≤θ＜180°；
所述相变部的长度g与所述相变部变形后的高度H满足：g*Sinθ＝H。
12.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：
所述记忆合金件的成分包括：镍钛合金、钛镍铌合金、钛镍钯合金、钛镍钴合金中的至少一种；
所述记忆合金件的表面设有保护层，所述保护层的成分包括Al2O3、TiO2和MgO中的至少一种。
13.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于：
所述电化学装置的温度低于所述预设温度时，所述相变部和所述支撑部能够恢复到初始形状。
14.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括权利要求1-13任一项所述的电化学装置。
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