CN116093341B - 电芯及用电设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种电芯及用电设备，电芯包括第一极片。第一极片包括复合集流体、第一活性物质层、保护层和第一电连接件。复合集流体包括沿第一方向设置的第一区段、第二区段和第三区段。第二区段连接第一区段和第三区段。第一活性物质层连接第一区段。第一活性物质层和复合集流体沿第二方向设置，第一方向垂直于第二方向。保护层连接第二区段。第一电连接件连接第三区段。保护层、第一活性物质层和第一电连接件设于复合集流体的同一侧。沿第一方向，保护层的宽度W1满足1.0mm≤W1≤2.4mm，第二方向为第一极片的厚度方向。可增加电芯的头部空间，便于弯折电极端子，提升制程优率。

Description

电芯及用电设备
技术领域
本申请涉及储能技术领域，尤其涉及一种电芯及用电设备。
背景技术
目前复合集流体通过焊接铝条的方式与电极端子进行连接，但复合集流体和铝条之间存在焊印，为避免焊接断裂、虚焊导致电池失容等问题，电极端子需要避开焊印位置，使得电极端子外移，占用了部分电芯的头部空间，导致在头部空间内折电极端子难度增大，易造成电芯变形及电极端子张力过大而断裂。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种电芯及用电设备，可增加电芯的头部空间，提高电极端子转接优率。
本申请的实施例提供了一种电芯，包括第一极片。第一极片包括复合集流体、第一活性物质层、保护层和第一电连接件。复合集流体包括沿第一方向设置的第一区段、第二区段和第三区段。第二区段连接第一区段和第三区段。第一活性物质层连接第一区段。第一活性物质层和复合集流体沿第二方向设置，第一方向垂直于第二方向。保护层至少连接第二区段以隔绝第二区段的毛刺。第一电连接件连接第三区段，第一电连接件用于外接用电设备。保护层、第一活性物质层和第一电连接件设于复合集流体的同一侧。沿第一方向，位于第二区段上的保护层的宽度W1满足1.0mm≤W1≤2.4mm，第二方向为第一极片的厚度方向。通过保护层覆盖该部分，可隔绝毛刺，降低毛刺刺穿隔离膜，导致短路的风险，并通过减小保护层的宽度范围，可增加第一电连接件连接第三区段的位置与电芯壳体的距离以及电极端子连接第一电连接件的位置与电芯壳体的距离，进而增加电芯的头部空间，便于弯折电极端子，提升制程优率。
可选地，在本申请的一些实施例中，沿第一方向，保护层的宽度W1满足1.0mm≤W1≤1.5mm，可进一步增加第一电连接件连接第三区段的位置与电芯壳体的距离以及电极端子连接第一电连接件的位置与电芯壳体的距离，进而增加电芯的头部空间，便于弯折极耳，提升制程优率。
可选地，在本申请的一些实施例中，保护层包括绝缘层，沿第二方向，绝缘层的厚度h1满足12μm≤h1≤30μm，绝缘层用于降低毛刺刺穿隔离膜，导致第一极片和第二极片短路的风险。沿第二方向，绝缘层的厚度和复合集流体的厚度之和S1满足18μm≤S1≤45μm，可沿第二方向减小绝缘层占用的空间，提升电芯的头部空间。
可选地，在本申请的一些实施例中，保护层包括绝缘层。沿第二方向，绝缘层的厚度h1满足12μm≤h1≤15μm，沿第二方向，绝缘层的厚度和复合集流体的厚度之和S1满足18μm≤S1≤30μm，可有效包裹毛刺，降低毛刺凸出绝缘层后刺穿隔离膜的可能，并可沿第二方向进一步减小绝缘层占用的空间，提升电芯的头部空间。
可选地，在本申请的一些实施例中，保护层包括导电底涂层。沿第二方向，导电底涂层的厚度h2满足2μm≤h2≤30μm，导电底涂层的厚度和复合集流体的厚度之和S2满足8μm≤S2≤45μm，可有效包裹毛刺，降低毛刺凸出绝缘层后刺穿隔离膜的可能，并可沿第二方向进一步减小绝缘层占用的空间，提升电芯的头部空间。
可选地，在本申请的一些实施例中，保护层包括导电底涂层。沿第二方向，导电底涂层的厚度h2满足2μm≤h2≤5μm，沿第二方向，导电底涂层的厚度和复合集流体的厚度之和S2满足8μm≤S2≤20μm，可有效包裹毛刺，降低毛刺凸出绝缘层后刺穿隔离膜的可能，并可沿第二方向进一步减小导电底涂层占用的空间，提升电芯的头部空间。
可选地，在本申请的一些实施例中，沿第一方向，第一电连接件的宽度W2满足3mm≤W2≤5mm，可沿第一方向减少第一电连接件占用的空间，进而可增加第一电连接件连接电极端子的位置与电芯壳体的距离，增加电芯的头部空间，便于弯折电极端子。沿第二方向，第一电连接件的厚度h3满足5μm≤h3≤20μm，可沿第二方向减少第一电连接件占用的空间，增加电芯的头部空间，便于弯折电极端子。
可选地，在本申请的一些实施例中，第一电连接件焊接连接第三区段，并形成焊接区域。沿第一方向，焊接区域的宽度W3满足1.8mm≤W3≤2mm。通过控制焊接区域的宽度，可沿第一方向增加电极端子与第一电连接件的焊接位置与电芯壳体之间的空间，进而增加电芯的头部空间，便于弯折电极端子。沿第二方向，焊接区域的厚度S3满足18μm≤S3≤57μm，可增加第一电连接件与第三区段的连接强度，可沿第二方向减少焊接区域占用的空间，增加电芯的头部空间，便于弯折电极端子。
可选地，在本申请的一些实施例中，沿第二方向，焊接区域的厚度S3满足18μm≤S3≤37μm，可沿第二方向进一步减少焊接区域占用的空间，进一步增加电芯的头部空间，便于弯折电极端子。
可选地，在本申请的一些实施例中，沿第二方向，第一区段的两侧均设置第一活性物质层。第二区段的两侧均设置保护层。第三区段的两侧均设置第一电连接件。
可选地，在本申请的一些实施例中，保护层包括绝缘层。沿第二方向，两侧的绝缘层的厚度和复合集流体的厚度之和S11满足30μm≤S11≤75μm，在复合集流体双面涂覆第一活性物质时，可沿第二方向减小绝缘层占用的空间，增加电芯的头部空间，便于弯折电极端子。
可选地，在本申请的一些实施例中，保护层包括导电底涂层。沿第二方向，两侧的导电底涂层的厚度和复合集流体的厚度之和S21满足10μm≤S21≤75μm，在复合集流体双面涂覆第一活性物质时，可沿第二方向进一步减小绝缘层占用的空间，进一步增加电芯的头部空间，便于弯折电极端子。
可选地，在本申请的一些实施例中，沿第一方向，设于第二区段的两侧的保护层的宽度的差值A满足0≤A≤0.4mm。
可选地，在本申请的一些实施例中，设于第三区段的两侧的第一电连接件焊接连接第三区段，并形成焊接区域。沿第一方向，位于第三区段的两侧的焊接区域的宽度的差值B满足0≤B≤0.25mm。
可选地，在本申请的一些实施例中，导电底涂层还设于第一活性物质层和复合集流体之间。导电底涂层的电阻R满足1mohm≤R≤20mohm，沿第二方向，位于第一活性物质层和复合集流体之间的导电底涂层的厚度h21满足1μm≤h21≤2.5μm，导电底涂层用于改善复合集流体的界面，提升复合集流体和第一活性物质层的粘接力，构筑导电底涂层、第一活性物质层和复合集流体之间的导电网络，提升电子传输效率。
可选地，在本申请的一些实施例中，沿第一方向，第三区段的宽度T满足1mm≤T≤5mm，可增加第一电连接件与第三区段的焊接强度以及提升第一电连接件与第三区段焊接的可靠性。
可选地，在本申请的一些实施例中，所述绝缘层的材料包括无机陶瓷和不导电有机聚合物质中的至少一种。
可选地，在本申请的一些实施例中，所述导电底涂层的材料包括氧化铝、氧化硅、碳化硅、非晶碳、锂磷氧氮、二硼化钛中的至少一种。
本申请一实施例还提供了一种用电设备，包括上述任意实施例中的电池。
附图说明
图1示出了一些实施例中电芯的结构示意图。
图2示出了一些实施例中第一极片的部分剖面示意图。
图3示出了一些实施例中电芯沿第二方向视角的结构示意图。
图4示出了另一些实施例中第一极片的部分剖面示意图。
图5示出了另一些实施例中电芯沿第二方向视角的结构示意图。
图6示出了一些实施例中复合集流体的部分剖面示意图。
图7示出了另一些实施例中图4所示第一极片的部分剖面示意图。
图8示出了又一些实施例中第一极片的部分剖面示意图。
图9示出了再一些实施例中第一极片的部分剖面示意图。
图10示出了一些实施例中用电设备的结构示意图。
主要元件符号说明：
电芯 100
电芯壳体 101
电极端子 102
第一极片 10
复合集流体 11
第一侧 11a
第二侧 11b
第一区段 111
第二区段 112
第三区段 113
第一金属层 114
高分子层 115
第二金属层 116
第一活性物质层 12
保护层 13
第一电连接件 14
焊接区域 14a
第一方向 X
第二方向 Y
用电设备 200
如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
以下具体实施方式是示例性而非限制的，其旨在提供对本申请的基本了解，并不旨在确认本申请的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。
当一个组件被认为是“设于”另一个组件，它可以是直接设在另一个组件上或者可能同时存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接在另一个组件上或者可能同时存在居中的组件。
除非另有定义，本文术语“多个”在用于描述部件的数量时，具体是指该部件为两个或者两个以上。
请参阅图1至图5，本申请一实施例提供了一种电芯100，电芯100包括电芯壳体101、电极组件（图未示）和电极端子102，电极组件设于电芯壳体101内，电极端子102连接电极组件，并伸出电芯壳体101。在一实施例中，电芯100的头部空间指的是电芯壳体101中伸出电极端子102的一侧与电极组件之间的空间。
在一实施例中，电极组件包括第一极片10、第二极片（图未示）和隔离膜（图未示），第一极片10、隔离膜和第二极片依次层叠形成一个电极组件单元，多个电极组件单元再层叠成电极组件。在其他实施例中，电极组件为卷绕结构，电极组件通过第一极片10、隔离膜和第二极片依次层叠后卷绕形成。
在一些实施例中，第一极片10为负极极片或正极极片，第二极片为第一极片的极性相反的极片。
在一实施例中，电芯100包括两个电极端子102，两个电极端子102极性相反。可选的，两个电极端子102从不同侧伸出电芯壳体101。可选的，两个电极端子102从同侧伸出电芯壳体101。
请参阅图2至图5，在一实施例中，第一极片10包括复合集流体11、第一活性物质层12、保护层13和第一电连接件14。复合集流体11包括沿第一方向X设置的第一区段111、第二区段112和第三区段113，第二区段112连接第一区段111和第三区段113。复合集流体11包括沿第二方向Y设置的第一侧11a和第二侧11b。可选的，第一方向X为电极端子102伸出电芯壳体101的方向，第二方向Y为第一极片10的厚度方向，第一方向X垂直于第二方向Y。
第一活性物质层12连接第一区段111，保护层13连接第二区段112，第一电连接件14连接第三区段113，电极端子102连接第一电连接件14。第一活性物质层12、保护层13和第一电连接件14均连接于第一侧11a。沿第一方向X，位于第二区段112的保护层13的宽度W1满足1.0mm≤W1≤2.4mm。复合集流体11未设置第一活性物质层12的部分出现的毛刺，容易刺穿隔离膜，本申请通过保护层13覆盖该部分，并将保护层13的最小宽度设置为1.0mm，可隔绝毛刺，降低毛刺刺穿隔离膜，导致短路的风险，并通过减小保护层13的宽度范围，可增加第一电连接件14连接第三区段113的位置与电芯壳体101的距离以及电极端子102连接第一电连接件14的位置与电芯壳体101的距离，进而增加电芯100的头部空间，便于弯折电极端子102，提升制程优率。可选的，位于第二区段112的保护层13的宽度W1可以为1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm中的任意一个。
可选的，沿第一方向X，位于第二区段112的保护层13的宽度W1满足1.5mm＜W1≤1.8mm。可增加第一电连接件14连接第三区段113的位置与电芯壳体101的距离以及电极端子102连接第一电连接件14的位置与电芯壳体101的距离，进而增加电芯100的头部空间，便于弯折极耳，提升制程优率，并且可进一步有利于隔绝毛刺，降低短路风险。可选的，位于第二区段112的保护层13的宽度W1可以为1.6mm、1.7mm、1.8mm中的任意一个。
可选的，沿第一方向X，位于第二区段112的保护层13的宽度W1满足1.0mm≤W1≤1.5mm。可进一步增加第一电连接件14连接第三区段113的位置与电芯壳体101的距离以及电极端子102连接第一电连接件14的位置与电芯壳体101的距离，进而进一步增加电芯100的头部空间，便于弯折极耳，进一步提升制程优率。保护层13的宽度W1可以为1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm中的任意一个。
请参阅图6，在一实施例中，复合集流体11包括第一金属层114、高分子层115和第二金属层116，高分子层115设于第一金属层114和第二金属层116之间。第一活性物质层12连接第一金属层114和\或第二金属层116。
在一实施例中，沿第二方向Y，复合集流体11的厚度H满足6μm≤H≤15μm。复合集流体11的厚度H可以为6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm中的任意一个。
在一实施例中，第一金属层114的厚度D1满足0.5mm≤D1≤2mm，第一金属层114的厚度D1可以为0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1.0μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm、1.6μm、1.7μm、1.8μm、1.9μm、2.0μm中的任意一个。第二金属层116的厚度H2满足0.5mm≤D2≤2mm。第二金属层116的厚度D2可以为0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1.0μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm、1.6μm、1.7μm、1.8μm、1.9μm、2.0μm中的任意一个。
在一实施例中，沿第一方向X，第三区段113的宽度T满足1mm≤T≤5mm，可增加第一电连接件14与第三区段113的焊接强度以及提升第一电连接件14与第三区段113焊接的可靠性。可选的，第三区段113的宽度T可以为1mm、2mm、3mm、4mm、5mm中的任意一个。
在一实施例中，第一活性物质层12采用挤压涂布、转移涂布、喷淋涂布等方式涂布于复合集流体11的第一区段111。可选的，第一活性物质层12的涂布重量M，满足100mg/1540.25mm2≤M≤400mg/1540.25mm2。可选的，第一活性物质层12的涂布重量M可以为100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400中的任意一个，M的单位为mg/1540.25mm2。
请参阅图2、图3和图6，在一实施例中，保护层13包括绝缘层，当第一极片10、隔离膜和第二极片堆叠或卷绕时，绝缘层位于隔离膜和复合集流体11之间，可隔绝复合集流体11的第一金属层114或第二金属层116上的毛刺，降低毛刺刺穿隔离膜，导致第一极片10和第二极片短路的风险。可选的，绝缘层的材料包括无机陶瓷和不导电有机聚合物质中的至少一种。沿第二方向Y，绝缘层的厚度h1满足12μm≤h1≤30μm，绝缘层的厚度与复合集流体11的厚度之和S1满足18μm≤S1≤45μm，可有效包裹毛刺，降低毛刺凸出绝缘层后刺穿隔离膜的可能，并可沿第二方向Y减小绝缘层占用的空间，提升电芯100的头部空间。可选的，绝缘层的厚度h1可以为12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm、30μm中的任意一个。可选的，S1可为18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm、30μm、31μm、32μm、33μm、34μm、35μm、36μm、37μm、38μm、39μm、40μm、41μm、42μm、43μm、44μm、45μm中的任意一个。
可选的，沿第二方向Y，绝缘层的厚度h1满足15μm＜h1≤20μm，绝缘层的厚度与复合集流体11的厚度之和S1满足21μm≤S1≤35μm，可进一步有效包裹毛刺，进一步降低毛刺凸出绝缘层后刺穿隔离膜的可能，并可沿第二方向Y减小绝缘层占用的空间，提升电芯100的头部空间。可选的，绝缘层的厚度h1可以为16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、中的任意一个。可选的，S1可为21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm、30μm、31μm、32μm、33μm、34μm、35μm中的任意一个。
可选的，沿第二方向Y，绝缘层的厚度h1满足12μm≤h1≤15μm，绝缘层的厚度与复合集流体11的厚度之和S1满足18μm≤S1≤30μm，可有效包裹毛刺，降低毛刺凸出绝缘层后刺穿隔离膜的可能，并可沿第二方向Y进一步减小绝缘层占用的空间，进一步提升电芯100的头部空间。可选的，绝缘层的厚度h1可以为12μm、13μm、14μm、15μm中的任意一个。可选的，S1可为18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm、30μm中的任意一个。
样品制备时绝缘层与活性物质同时涂敷在集流体上，于同一涂布口并排出料，绝缘层需要使用定制涂布垫片才能实现，活性物质与绝缘层在垫片出口位置厚度与宽度不同。
请参阅图4、图5和图6，在一实施例中，保护层13包括导电底涂层，当第一极片10、隔离膜和第二极片堆叠或卷绕时，导电底涂层位于隔离膜和复合集流体11之间，可隔绝复合集流体11的第一金属层114或第二金属层115上的毛刺，降低毛刺刺穿隔离膜，导致第一极片10和第二极片短路的风险。
可选的，导电底涂层的材料包括氧化铝、氧化硅、碳化硅、非晶碳、锂磷氧氮、二硼化钛中的至少一种。沿第二方向Y，导电底涂层的厚度h2满足2μm≤h1≤30μm，导电底涂层的厚度与复合集流体11的厚度之和S2满足8μm≤S2≤45μm，可有效包裹毛刺，降低毛刺凸出绝缘层后刺穿隔离膜的可能，并可沿第二方向Y减小导电底涂层占用的空间，提升电芯100的头部空间。可选的，导电底涂层的厚度h2可以为2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm、30μm中的任意一个。可选的，S2可为8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm、30μm、31μm、32μm、33μm、34μm、35μm、36μm、37μm、38μm、39μm、40μm、41μm、42μm、43μm、44μm、45μm中的任意一个。
可选的，沿第二方向Y，导电底涂层的厚度h2满足5μm＜h2≤10μm，导电底涂层的厚度与复合集流体11的厚度之和S2满足11μm≤S1≤25μm，可进一步有效包裹毛刺，进一步降低毛刺凸出绝缘层后刺穿隔离膜的可能，并可沿第二方向Y进一步减小导电底涂层占用的空间，提升电芯100的头部空间。可选的，导电底涂层的厚度h2可以为6μm、7μm、8μm、9μm、10μm中的任意一个。可选的，S2满足11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm中的任意一个。
可选的，沿第二方向Y，导电底涂层的厚度h2满足2μm≤h2≤5μm，导电底涂层的厚度与复合集流体11的厚度之和S2满足8μm≤S2≤20μm，可有效包裹毛刺，降低毛刺凸出绝缘层后刺穿隔离膜的可能，并可沿第二方向Y进一步减小导电底涂层占用的空间，进一步提升电芯100的头部空间。可选的，导电底涂层的厚度h2可以为2μm、2.2μm、2.4μm、2.6μm、2.8μm、3μm、3.2μm、3.4μm、3.6μm、3.8μm、4μm、4.2μm、4.4μm、4.6μm、4.8μm、5μm中的任意一个。可选的，S2可为8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm中的任意一个。
请参阅图7，在一实施例中，导电底涂层设于第一活性物质层12和复合集流体11之间，导电底涂层用于改善复合集流体11的界面，提升复合集流体11和第一活性物质层12的粘接力，构筑导电底涂层、第一活性物质层12和复合集流体11之间的导电网络，提升电子传输效率。导电底涂层的电阻R满足1mohm≤R≤20mohm。可选的，电阻R可以为1mohm、2mohm、3mohm、4mohm、5mohm、6mohm、7mohm、8mohm、9mohm、10mohm、11mohm、12mohm、13mohm、14mohm、15mohm、16mohm、17mohm、18mohm、19mohm、20mohm中的任意一个。
在一实施例中，位于第一活性物质层12和复合集流体11之间的导电底涂层的厚度h21满足1μm≤h21≤2.5μm，通过冷压工艺可减小位于第一活性物质层12和复合集流体11之间的导电底涂层的厚度，相同的空间下可容纳更多的极片，有利于提升电池的能量密度。可选的，位于第一活性物质层12和复合集流体11之间的导电底涂层的厚度h21可以为1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm、1.6μm、1.7μm、1.8μm、1.9μm、2.0μm、2.1μm、2.2μm、2.3μm、2.4μm、2.5μm中的任意一个。
请参阅图2至图5，在一实施例中，沿第一方向X，第一电连接件14的宽度W2满足3mm≤W2≤5mm，可沿第一方向X减少第一电连接件14占用的空间，进而可增加第一电连接件14连接电极端子102的位置与电芯壳体101的距离，增加电芯100的头部空间，便于弯折电极端子102。可选的，W2可以为3mm、3.2mm、3.4mm、3.6mm、3.8mm、4mm、4.2mm、4.4mm、4.6mm、4.8mm、5mm中的任意一个。
在一实施例中，沿第一方向X，第一电连接件14的厚度h3满足5μm≤h3≤20μm，可沿第二方向Y减少第一电连接件14占用的空间，增加电芯100的头部空间，便于弯折电极端子102。可选的，h3可以为5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm中的任意一个。
可选的，沿第一方向X，第一电连接件14的厚度h3满足7μm＜h3≤13μm，可沿第二方向Y进一步减少第一电连接件14占用的空间，进一步增加电芯100的头部空间，便于弯折电极端子102。可选的，h3可以为7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm中的任意一个。
可选的，沿第一方向X，第一电连接件14的厚度h3满足5μm≤h3≤7μm，通过进一步减小第一电连接件14的厚度h3，可沿第二方向Y再进一步减少第一电连接件14占用的空间，再进一步增加电芯100的头部空间，便于弯折电极端子102。可选的，h3可以为5μm、5.2μm、5.4μm、5.6μm、5.8μm、6μmμm、6.2μm、6.4μm、6.6μm、6.8μm、7μm中的任意一个。
在一实施例中，第一电连接件14焊接连接第三区段113，并形成焊接区域14a。沿第一方向X，焊接区域的宽度W3满足1.8mm≤W3≤2mm，因电极端子102焊接于第一电连接件14时，需避开焊接区域14a，通过控制焊接区域的宽度，可沿第一方向X增加电极端子102与第一电连接件14的焊接位置与电芯壳体101之间的空间，进而增加电芯100的头部空间，便于弯折电极端子102。可选的，焊接区域的宽度W3可以为1.8mm、1.82mm、1.84mm、1.86mm、1.88mm、1.9mm、1.92mm、1.94mm、1.96mm、1.98mm、2.0mm中的任意一个。可选的，
在一实施例中，沿第二方向Y，焊接区域14a的厚度S3满足18μm≤S3≤57μm，可增加第一电连接件14与第三区段113的连接强度，可沿第二方向Y减少焊接区域14a占用的空间，增加电芯100的头部空间，便于弯折电极端子102。可选的，焊接区域14a的厚度S3可以是18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm、30μm、31μm、32μm、33μm、34μm、35μm、36μm、37μm、38μm、39μm、40μm、41μm、42μm、43μm、44μm、45μm、46μm、47μm、48μm、49μm、50μm、51μm、52μm、53μm、54μm、55μm、59μm、57μm中的任意一个。可选的，焊接区域14a的厚度S3包括复合集流体11的厚度、第一电连接件14的厚度以及焊印的厚度之和。
可选的，沿第二方向Y，焊接区域14a的厚度S3满足28μm＜S3≤47μm，有利于进一步增加第一电连接件14与第三区段113的连接强度，可沿第二方向Y减少焊接区域14a占用的空间，增加电芯100的头部空间，便于弯折电极端子102。可选的，焊接区域14a的厚度S3可以是29μm、30μm、31μm、32μm、33μm、34μm、35μm、36μm、37μm、38μm、39μm、40μm、41μm、42μm、43μm、44μm、45μm、46μm、47μm中的任意一个。
可选的，沿第二方向Y，焊接区域14a的厚度S3满足18μm≤S3≤37μm，通过进一步减小焊接区域14a的厚度S3，可沿第二方向Y进一步减少焊接区域14a占用的空间，进一步增加电芯100的头部空间，便于弯折电极端子102。可选的，焊接区域14a的厚度S3可以是18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm、30μm、31μm、32μm、33μm、34μm、35μm、36μm、37μm中的任意一个。
请参阅图8和图9，在一实施例中，第一区段111的两侧均设有第一活性物质层12，第二区段112的两侧均设置保护层13，第三区段113的两侧均设置第一电连接件14。
在一实施例中，沿第一方向X，第三区段113的两侧的第一电连接件14的宽度可以相等，也可以不相等。
可选的，电极端子102同时连接两个第一电连接件14。可选的，电极端子102连接两个第一电连接件14中的一个。可选的，沿第一方向X，电极端子102连接两个第一电连接件14中宽度较大的一个。
在一实施例中，沿第二方向Y，第三区段113的两侧的第一电连接件14的厚度相等。
在一实施例中，沿第二方向Y，第三区段113的两侧的第一电连接件14的厚度不相等，在两侧的第一电连接件14的总厚度相同的情况下，可增加第三区段113的其中一侧的第一电连接件14的厚度，有利于提升焊接强度，还可减小第三区段113的其中另一侧的第一电连接件14的厚度，有利于增加电芯100的头部空间。
在一实施例中，沿第一方向X，设于第二区段112的两侧的保护层13的宽度的差值A满足0≤A≤0.4mm。可选的，差值A可以为0mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm中的任意一个。
在一实施例中，第一电连接件14焊接连接第三区段113，并在第三区段113的两侧形成焊接区域14a，沿第一方向X，位于第三区段113的两侧的焊接区域14a的宽度的差值B满足0≤B≤0.25mm。可选的，差值B可以为0mm、0.05mm、0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.25mm中的任意一个。
在一实施例中，当保护层13为绝缘层时，沿第二方向Y，两侧的绝缘层的厚度和复合集流体11的厚度之和S11满足30μm≤S11≤75μm。在复合集流体11双面涂覆第一活性物质层12时，可包裹复合集流体11两侧的毛刺，降低毛刺刺穿隔离膜的风险，可沿第二方向Y减小绝缘层占用的空间，增加电芯100的头部空间，便于弯折电极端子102。可选的，S11可以为30μm、31μm、32μm、33μm、34μm、35μm、36μm、37μm、38μm、39μm、40μm、41μm、42μm、43μm、44μm、45μm、46μm、47μm、48μm、49μm、50μm、51μm、52μm、53μm、54μm、55μm、56μm、57μm、58μm、59μm、60μm、61μm、62μm、63μm、64μm、65μm、66μm、67μm、68μm、69μm、70μm、71μm、72μm、73μm、74μm、75μm中的任意一个。
可选的，沿第二方向Y，两侧的绝缘层的厚度和复合集流体11的厚度之和S11满足36μm≤S11≤55μm。在复合集流体11双面涂覆第一活性物质层12时，可进一步有效包裹两侧的毛刺，进一步降低毛刺凸出绝缘层后刺穿隔离膜的可能，并可沿第二方向Y减小绝缘层占用的空间，增加电芯100的头部空间，便于弯折电极端子102。可选的，S11可以为36μm、37μm、38μm、39μm、40μm、41μm、42μm、43μm、44μm、45μm、46μm、47μm、48μm、49μm、50μm、51μm、52μm、53μm、54μm、55μm中的任意一个。
可选的，当保护层13为绝缘层时，沿第二方向Y，两侧的绝缘层的厚度和复合集流体11的厚度之和S11满足30μm≤S11≤45μm。在复合集流体11双面涂覆第一活性物质层12时，可有效包裹两侧的毛刺，降低毛刺凸出绝缘层后刺穿隔离膜的可能，并可沿第二方向Y进一步减小绝缘层占用的空间，进一步增加电芯100的头部空间，便于弯折电极端子102。可选的，S11可以为30μm、31μm、32μm、33μm、34μm、35μm、36μm、37μm、38μm、39μm、40μm、41μm、42μm、43μm、44μm、45μm中的任意一个。
在一实施例中，当保护层13为导电底涂层时，沿第二方向Y，两侧的导电底涂层的厚度和复合集流体11的厚度之和S21满足10μm≤S21≤75μm。在复合集流体11双面涂覆第一活性物质层12时，可包裹复合集流体11两侧的毛刺，降低毛刺刺穿隔离膜的风险，可沿第二方向Y减小导电底涂层占用的空间，增加电芯100的头部空间，便于弯折电极端子102。可选的，S21可以为10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm、30μm、31μm、32μm、33μm、34μm、35μm、36μm、37μm、38μm、39μm、40μm、41μm、42μm、43μm、44μm、45μm、46μm、47μm、48μm、49μm、50μm、51μm、52μm、53μm、54μm、55μm、56μm、57μm、58μm、59μm、60μm、61μm、62μm、63μm、64μm、65μm、66μm、67μm、68μm、69μm、70μm、71μm、72μm、73μm、74μm、75μm中的任意一个。
可选的，当保护层13为导电底涂层时，沿第二方向Y，两侧的导电底涂层的厚度和复合集流体11的厚度之和S21满足16μm≤S21≤35μm。在复合集流体11双面涂覆第一活性物质层12时，可进一步有效包裹两侧的毛刺，进一步降低毛刺凸出绝缘层后刺穿隔离膜的可能，并可沿第二方向Y进一步导电底涂层占用的空间，增加电芯100的头部空间，便于弯折电极端子102。可选的，S21可以为16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm、30μm、31μm、32μm、33μm、34μm、35μm中的任意一个。
可选的，当保护层13为导电底涂层时，沿第二方向Y，两侧的导电底涂层的厚度和复合集流体11的厚度之和S21满足10μm≤S21≤25μm。在复合集流体11双面涂覆第一活性物质层12时，可包裹复合集流体11两侧的毛刺，降低毛刺刺穿隔离膜的风险，可沿第二方向Y进一步减小导电底涂层占用的空间，进一步增加电芯100的头部空间，便于弯折电极端子102。可选的，S21可以为10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm中的任意一个。
在一实施例中，沿第二方向Y，两侧的焊接区域14a的厚度和S31满足28μm≤S31≤67μm，可增加第一电连接件14与第三区段113的两侧的连接强度，可沿第二方向Y减少焊接区域14a占用的空间，增加电芯100的头部空间，便于弯折电极端子102。可选的，焊接区域14a的厚度S3可以是28μm、29μm、30μm、31μm、32μm、33μm、34μm、35μm、36μm、37μm、38μm、39μm、40μm、41μm、42μm、43μm、44μm、45μm、46μm、47μm、48μm、49μm、50μm、51μm、52μm、53μm、54μm、55μm、56μm、57μm、58μm、59μm、60μm、61μm、62μm、63μm、64μm、65μm、66μm、67μm中的任意一个。
可选的，沿第二方向Y，两侧的焊接区域14a的厚度和S31满足38μm≤S31≤57μm，有利于进一步增加第一电连接件14与第三区段113的两侧的连接强度，可沿第二方向Y减少焊接区域14a占用的空间，增加电芯100的头部空间，便于弯折电极端子102。可选的，焊接区域14a的厚度S3可以是38μm、39μm、40μm、41μm、42μm、43μm、44μm、45μm、46μm、47μm、48μm、49μm、50μm、51μm、52μm、53μm、54μm、55μm、56μm、57μm中的任意一个。
可选的，沿第二方向Y，两侧的焊接区域14a的厚度和S31满足28μm≤S31≤47μm，通过进一步减小两侧的焊接区域14a的厚度和S31，可沿第二方向Y进一步减少焊接区域14a占用的空间，进一步增加电芯100的头部空间，便于弯折电极端子102。可选的，焊接区域14a的厚度S3可以是28μm、29μm、30μm、31μm、32μm、33μm、34μm、35μm、36μm、37μm、38μm、39μm、40μm、41μm、42μm、43μm、44μm、45μm、46μm、47μm中的任意一个。
样品制备时导电底涂层与活性物质分开涂敷在集流体上，先做底涂涂布，后做活性物质涂布，导电底涂层宽幅要大于活性物质宽幅；
下面将通过具体的实施例对本申请作进一步的说明。
每个对比例和每个实施例均以10个电芯作为一组进行试验。
表1
表2
从表1和表2可以看出，本申请通过减小保护层13的宽度，降低电芯100头部空间损失比率，通过降低保护层13厚度，便于第一电连接件14与第三区段113进行焊接，可增加焊接区域14a与电芯壳体101之间的距离，增加电芯100的头部空间。通过减小焊接区域14a的宽度和厚度，进一步增加焊接区域14a与电芯壳体101之间的距离，降低电芯100头部空间损失比率，便于在将电极端子102焊接于第一电连接件14后，弯折电极端子102，可降低失容比例，提升制程优率，有利于生产。
请参阅图10，本申请还提供一种采用上述电芯100的用电设备200。在一实施方式中，本申请的用电设备200可以是，但不限于电子设备、无人机、备用电源、电动汽车、电动摩托车、电动助力自行车、电动工具、家庭用大型蓄电池等。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请，而并非用作为对本申请的限定，只要在本申请的实质精神范围内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本申请公开的范围内。

Claims (19)

1.一种电芯，其特征在于，包括：第一极片和电极端子，所述第一极片包括：
复合集流体，所述复合集流体包括沿第一方向设置的第一区段、第二区段和第三区段，所述第二区段连接所述第一区段和所述第三区段；
第一活性物质层，连接所述第一区段，所述第一活性物质层和所述复合集流体沿第二方向设置，所述第一方向垂直于所述第二方向；
保护层，至少连接所述第二区段以隔绝所述第二区段的毛刺；
第一电连接件，所述第一电连接件焊接连接所述第三区段，并形成焊接区域，所述电极端子连接所述第一电连接件上未与所述第三区段焊接的区域，沿所述第二方向，所述第一电连接件的投影位于所述第三区段的投影内；
所述保护层、所述第一活性物质层和所述第一电连接件设于所述复合集流体的同一侧；
沿所述第一方向，位于所述第二区段上的所述保护层的宽度W1满足1.0mm≤W1≤2.4mm，所述第二方向为所述第一极片的厚度方向。
2.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，沿所述第一方向，所述保护层的宽度W1满足1.0mm≤W1≤1.5mm。
3.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述保护层包括绝缘层，沿所述第二方向，所述绝缘层的厚度h1满足12μm≤h1≤30μm，沿所述第二方向，所述绝缘层的厚度和所述复合集流体的厚度之和S1满足18μm≤S1≤45μm。
4.如权利要求3所述的电芯，其特征在于，沿所述第二方向，所述绝缘层的厚度h1满足12μm≤h1≤15μm，沿所述第二方向，所述绝缘层的厚度和所述复合集流体的厚度之和S1满足18μm≤S1≤30μm。
5.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述保护层包括导电底涂层，沿所述第二方向，所述导电底涂层的厚度h2满足2μm≤h2≤30μm，沿所述第二方向，所述导电底涂层的厚度和所述复合集流体的厚度之和S2满足8μm≤S2≤45μm。
6.如权利要求5所述的电芯，其特征在于，沿所述第二方向，所述导电底涂层的厚度h2满足2μm≤h2≤5μm，沿所述第二方向，所述导电底涂层的厚度和所述复合集流体的厚度之和S2满足8μm≤S2≤20μm。
7.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，沿所述第一方向，所述第一电连接件的宽度W2满足3mm≤W2≤5mm，沿所述第二方向，所述第一电连接件的厚度h3满足5μm≤h3≤20μm。
8.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，沿所述第一方向，所述焊接区域的宽度W3满足1.8mm≤W3≤2mm，沿所述第二方向，所述焊接区域的厚度S3满足18μm≤S3≤57μm。
9.如权利要求8所述的电芯，其特征在于，沿所述第二方向，所述焊接区域的厚度S3满足18μm≤S3≤37μm。
10.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，沿所述第二方向，所述第一区段的两侧均设置所述第一活性物质层，所述第二区段的两侧均设置所述保护层，所述第三区段的两侧均设置所述第一电连接件。
11.如权利要求10所述的电芯，其特征在于，所述保护层包括绝缘层，沿所述第二方向，两侧的所述绝缘层的厚度和所述复合集流体的厚度之和S11满足30μm≤S11≤75μm。
12.如权利要求10所述的电芯，其特征在于，所述保护层包括导电底涂层，沿所述第二方向，两侧的所述导电底涂层的厚度和所述复合集流体的厚度之和S21满足10μm≤S21≤75μm。
13.如权利要求10所述的电芯，其特征在于，沿所述第一方向，设于所述第二区段的两侧的所述保护层的宽度的差值A满足0≤A≤0.4mm。
14.如权利要求10所述的电芯，其特征在于，设于所述第三区段的两侧的所述第一电连接件焊接连接所述第三区段，并形成焊接区域，沿所述第一方向，位于所述第三区段的两侧的焊接区域的宽度的差值B满足0≤B≤0.25mm。
15.如权利要求5或12所述的电芯，其特征在于，所述导电底涂层还设于所述第一活性物质层和复合集流体之间，所述导电底涂层的电阻R满足1mohm≤R≤20mohm，沿所述第二方向，位于所述第一活性物质层和复合集流体之间的导电底涂层的厚度h21满足1μm≤h21≤2.5μm。
16.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，沿所述第一方向，所述第三区段的宽度T满足1mm≤T≤5mm。
17.如权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述绝缘层的材料包括无机陶瓷和不导电有机聚合物质中的至少一种。
18.如权利要求5或6所述的电芯，其特征在于，所述导电底涂层的材料包括氧化铝、氧化硅、碳化硅、非晶碳、锂磷氧氮、二硼化钛中的至少一种。
19.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求1-18任意一项所述的电芯。
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