CN116565128B - 电化学装置和用电设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种电化学装置和用电设备，电化学装置包括壳体、设于壳体内的电极组件和电解液，电极组件包括正极片、负极片和隔膜，正极片、隔膜和负极片卷绕设置。正极片包括至少两个第一弯折段，正极片于第一弯折段弯曲变形，第一弯折段设有多个沿第一方向排列的第一通孔，第一通孔被配置为使电解液通过，第一方向垂直于电极组件的厚度方向。任意一个第一弯折段的面积为S1，面积为S1的第一弯折段上所有的第一通孔的面积之和为S2，1%≤S2/S1≤20%，有利于改善析锂和黑斑的现象，同时，还能弱化第一弯折段区域与隔膜之间的粘接，有利于电解液储存及流通，改善电解液对电极组件的浸润效果，提高电化学装置的电化学性能。

Description

电化学装置和用电设备
技术领域
本申请属于储能技术领域，特别涉及一种电化学装置和用电设备。
背景技术
由卷绕的电极组件构成的电化学装置中，由于其结构特性，在卷绕的拐角处易出现黑斑、析锂等界面问题，并且由于卷绕拐角处的厚度不均匀，还容易带来电解液浸润不良的问题。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种电化学装置，改善卷绕极片拐角处的黑斑、析锂等界面问题，及改善电解液的浸润效果。
本申请的实施例提供一种电化学装置，包括壳体、设于壳体内的电极组件和电解液，电极组件包括正极片、负极片和隔膜，隔膜设于正极片和负极片之间，正极片、隔膜和负极片卷绕设置。正极片包括至少两个第一弯折段，正极片于第一弯折段弯曲设置，第一弯折段设有多个第一通孔，第一通孔被配置为使电解液通过，任意一个第一弯折段的面积为S1，面积为S1的第一弯折段上所有的第一通孔的面积之和为S2，1%≤S2/S1≤20%。
上述的电化学装置中，通过在正极片的第一弯折段设置多个第一通孔，且任一第一弯折段上所有第一通孔的面积之和S2与第一弯折段的面积S1之比满足1%≤S2/S1≤20%，使正极片上第一弯折段区域的活性物质减少，有利于改善析锂和黑斑的现象，同时，还能弱化第一弯折段区域与隔膜之间的粘接，有利于电解液储存及流通，改善电解液对电极组件的浸润效果，提高电化学装置的电化学性能。
在本申请的一些实施例中，5%≤S2/S1≤10%，有利于兼顾改善析锂、电解液的浸润效果，及兼顾保证电极组件的能量密度。
在本申请的一些实施例中，负极片包括第二弯折段，负极片于第二弯折段弯曲变形，第二弯折段设有多个第二通孔，第二通孔被配置为使电解液通过。通过在负极片的第二弯折段设置多个第二通孔，有利于弱化第二弯折段区域与隔膜之间的粘接，便于电解液储存及流通，进一步改善电解液对电极组件的浸润效果，同时，第二通孔还增大了负极片在充放电过程中的电化学反应界面面积，有利于高倍率充放电。
在本申请的一些实施例中，第二弯折段设有多个沿第一方向排列的第二通孔，第二通孔被配置为使所述电解液通过，第一方向垂直于电极组件的厚度方向，有利于改善析锂和黑斑的现象，提升电化学装置的循环性能。
在本申请的一些实施例中，任意一个第二弯折段的面积为S3，面积为S3的第二弯折段上所有的第二通孔的面积之和为S4，1%≤S4/S3≤20%，有利于兼顾改善电解液的浸润效果和改善电化学装置的充放电倍率，及兼顾负极片的能量密度。
在本申请的一些实施例中，1%≤S4/S3≤3%，有利于进一步兼顾改善电解液的浸润效果和改善电化学装置的充放电倍率，及兼顾负极片的能量密度。
在本申请的一些实施例中，S4/S3＜S2/S1，有利于进一步兼顾改善电解液的浸润效果和改善电化学装置的充放电倍率，及兼顾负极片的能量密度。
在本申请的一些实施例中，第一弯折段设有多个沿第一方向排列的第一通孔，第一通孔被配置为使电解液通过，第一方向垂直于电极组件的厚度方向，有利于改善析锂和黑斑的现象，提升电化学装置的循环性能。
在本申请的一些实施例中，第一通孔排列在第一弯折段的中心线位置，中心线与正极片的长度方向垂直，有利于改善析锂和黑斑的现象，提升电化学装置的循环性能。
在本申请的一些实施例中，定义朝向电极组件卷绕中心的方向为内侧，背离电极组件卷绕中心的方向为外侧。任意一个第一通孔的内侧直径为D1，外侧直径为D2，2≤D1/D2≤4。由于卷绕的结构特性，第一弯折段内侧的活性物质密度大于外侧的活性物质密度，通过控制第一通孔内侧直径和外侧直径，有利于改善第一弯折段内外两侧的活性物质密度的均一性，有利于改善析锂和黑斑现象。
在本申请的一些实施例中，20μm＜D1＜1mm，有利于兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，及保证正极片的能量密度和结构强度。
在本申请的一些实施例中，60μm＜D1＜150μm，有利于进一步兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，及保证正极片的能量密度和结构强度。
在本申请的一些实施例中，任意一个第二通孔的内侧直径为D3，外侧直径为D4，2≤D4/D3≤4。通过控制第二通孔内侧直径和外侧直径，有利于改善第二弯折段内外两侧的活性物质密度的均一性，有利于改善析锂和黑斑现象。
在本申请的一些实施例中，10μm＜D4＜500μm，有利于兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，及保证负极片的能量密度和结构强度。
在本申请的一些实施例中，30μm＜D4＜100μm，有利于进一步兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，及保证负极片的能量密度和结构强度。
在本申请的一些实施例中，D4＜D1。在正极片位于负极片外侧且相邻的正极片和负极片中，第二通孔的外侧直径D4小于第一通孔的内侧直径D1，使负极片外侧活性物质的容量相较于相邻的正极片内侧活性物质的容量多，有利于改善析锂和黑斑的现象。
在本申请的一些实施例中，0.5≤D4/D1≤0.66，有利于进一步改善析锂和黑斑的现象。
在本申请的一些实施例中，D3≤D2。在正极片位于负极片内侧且相邻的正极片和负极片中，第二通孔的内侧直径D3小于等于第一通孔的外侧直径D2，使负极片内侧活性物质的容量相较于相邻的正极片外侧活性物质的容量多，有利于改善析锂和黑斑的现象。
在本申请的一些实施例中，0.5≤D3/D2≤0.66，有利于进一步改善析锂和黑斑的现象。
在本申请的一些实施例中，电极组件的厚度为T1，沿电极组件的卷绕方向，第一弯折段的长度为L1，L1/T1=2。
在本申请的一些实施例中，第二弯折段的长度为L2，L2/T1=2。
在本申请的一些实施例中，第一通孔的形状为圆形，沿第一方向，相邻的两个第一通孔之间的距离为W1，0.1mm＜W1＜10mm，有利于兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，及保证正极片的能量密度和结构强度。
在本申请的一些实施例中，第一通孔的形状为长条形，并沿电极组件的卷绕方向延伸设置，沿第一方向，相邻的两个第一通孔之间的距离为W2，1mm＜W2＜20mm，有利于兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，及保证正极片的能量密度和结构强度。
在本申请的一些实施例中，第二通孔的形状为圆形，沿第一方向，相邻的两个第二通孔之间的距离为W3，0.1mm＜W3＜10mm，有利于兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，及保证负极片的能量密度和结构强度。
在本申请的一些实施例中，第二通孔的形状为长条形，并沿电极组件的卷绕方向延伸设置，沿第一方向，相邻的两个第二通孔之间的距离为W4，1mm＜W4＜20mm，有利于兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，及保证负极片的能量密度和结构强度。
在本申请的一些实施例中，第二弯折段设有多个沿第一方向排列的第二通孔，第二通孔被配置为使电解液通过，第一方向垂直于电极组件的厚度方向，有利于改善黑斑和析锂，提高电化学装置的循环性能。
在本申请的一些实施例中，任意相邻的第一弯折段和第二弯折段中，沿朝向电极组件卷绕中心的方向，第一通孔的投影和第二通孔的投影有重叠，进一步有利于电解液浸润，改善电解液对电极组件的浸润效果，提高电化学装置的电化学性能。
在本申请的一些实施例中，隔膜的厚度为T2，4μm≤T2≤15μm。通过在第一弯折段设置多个第一通孔，改善了电解液的浸润效果后，能够适当减小隔膜的厚度，使隔膜厚度T2满足4μm≤T2≤15μm，有利于提高电化学装置的能量密度。
在本申请的一些实施例中，4μm≤T2≤7μm，有利于进一步提高电化学装置的能量密度。
本申请的实施例还提供一种用电设备，包括前述任一项所述的电化学装置。
上述的用电设备中，电化学装置通过在正极片的第一弯折段设置多个第一通孔，且任一第一弯折段上所有第一通孔的面积之和S2与第一弯折段的面积S1之比满足1%≤S2/S1≤20%，使正极片上第一弯折段区域的活性物质减少，有利于改善析锂和黑斑的现象，同时，还能弱化第一弯折段区域与隔膜之间的粘接，有利于电解液储存及流通，改善电解液对电极组件的浸润效果，提高电化学装置的电化学性能，减小电化学装置的电化学性能对用电设备的影响。
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电化学装置的部分结构沿第一方向上的视图。
图3是本申请的一个实施例中电极组件沿垂直于第一方向上的剖视图。
图4是图3中IV区域的放大图。
图5是本申请的一个实施例中正极片在展开状态的部分结构示意图。
图6是本申请的一个实施例中电极组件沿垂直于第一方向上的剖视图。
图7是本申请的一个实施例中正极片在展开状态的部分结构示意图。
图8是本申请的一个实施例中电极组件沿垂直于第一方向上的剖视图。
图9是图8中IX区域的放大图。
图10是本申请的一个实施例中负极片在展开状态的部分结构示意图。
图11是本申请的一个实施例中电极组件沿垂直于第一方向上的剖视图。
图12是本申请的一个实施例中负极片在展开状态的部分结构示意图。
图13是本申请的一个实施例中用电设备的结构示意图。
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”于另一个元件，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。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。
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，包括壳体、设于壳体内的电极组件和电解液，电极组件包括正极片、负极片和隔膜，隔膜设于正极片和负极片之间，正极片、隔膜和负极片卷绕设置。正极片包括至少两个第一弯折段，正极片于第一弯折段弯曲设置，第一弯折段设有多个第一通孔，第一通孔被配置为使电解液通过，任意一个第一弯折段的面积为S1，面积为S1的第一弯折段上所有的第一通孔的面积之和为S2，1%≤S2/S1≤20%。
上述的电化学装置中，通过在正极片的第一弯折段设置多个第一通孔，且任一第一弯折段上所有第一通孔的面积之和S2与第一弯折段的面积S1之比满足1%≤S2/S1≤20%，使正极片上第一弯折段区域的活性物质减少，有利于改善析锂和黑斑的现象，同时，还能弱化第一弯折段区域与隔膜之间的粘接，有利于电解液储存及流通，改善电解液对电极组件的浸润效果，提高电化学装置的电化学性能。
下面结合附图，对本申请的实施例作进一步的说明。
如图1至图4所示，本申请的实施例提供一种电化学装置100，包括壳体10、设于壳体10内的电极组件20和电解液，电极组件20包括正极片21、负极片22和隔膜23，隔膜23设于正极片21和负极片22之间，正极片21、隔膜23和负极片22卷绕设置。
正极片21包括至少两个第一弯折段211，正极片21于第一弯折段211弯曲设置，第一弯折段211设有多个沿第一方向X排列的第一通孔212，第一通孔212被配置为使电解液通过，第一方向X垂直于电极组件20的厚度方向。
任意一个第一弯折段211的面积为S1，面积为S1的第一弯折段211上所有的第一通孔212的面积之和为S2，1%≤S2/S1≤20%。
上述的电化学装置100中，通过在正极片21的第一弯折段211设置多个第一通孔212，且任一第一弯折段211上所有第一通孔212的面积之和S2与第一弯折段211的面积S1之比满足1%≤S2/S1≤20%，使正极片21上第一弯折段211区域的活性物质减少，有利于改善析锂和黑斑的现象，同时，还能弱化第一弯折段211区域与隔膜23之间的粘接，有利于电解液储存及流通，改善电解液对电极组件20的浸润效果，提高电化学装置100的电化学性能。另外，多个第一通孔212还增大了正极片21在充放电过程中的电化学反应的界面面积，有利于高倍率充放电，提高电化学装置100的充放电性能。
在一实施例中，5%≤S2/S1≤10%，有利于兼顾改善析锂、电解液的浸润效果，兼顾保证电极组件20的能量密度，及兼顾正极片21的结构强度，降低正极片21因开孔而损伤的风险。
在一实施例中，S2/S1的值为1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%和20%中的任一个，有利于兼顾改善析锂、电解液的浸润效果，兼顾保证电极组件20的能量密度，及兼顾正极片21的结构强度。
在一实施例中，第一弯折段211上所有第一通孔212的面积之和统计方法为：使用光学显微镜拍摄第一弯折段211，并通过光学显微镜上的标尺测量每一第一通孔212的尺寸，进而计算获得第一弯折段211上所有第一通孔212的面积之和。
在一实施例中，正极片21包括正极集流体213和正极活性物质214，正极活性物质214设于正极集流体213的表面。负极片22包括负极集流体223和负极活性物质224，负极活性物质224设于负极集流体223的表面。
在一实施例中，电化学装置100还包括正极耳31和负极耳32，正极耳31的部分位于壳体10内并连接于正极集流体213，正极耳31的部分伸出壳体10，负极耳32的部分位于壳体10内并连接于负极集流体223，负极耳32的部分伸出壳体10。正极耳31和负极耳32可作为电化学装置100的输出端子，以连接外接设备，使得电化学装置100充放电。
在一实施例中，定义朝向电极组件20卷绕中心的方向为内侧，背离电极组件20卷绕中心的方向为外侧。
在一实施例中，沿内侧朝向外侧的方向，多个第一弯折段211排列设置。
如图3、图4和图5所示，在一实施例中，第一通孔212的形状为圆形，有利于提高锂离子通道和电解液浸润的均匀性，提高电化学装置100的电化学性能。
在一实施例中，任意一个第一通孔212的内侧直径为D1，外侧直径为D2，2≤D1/D2≤4。由于卷绕的结构特性，第一弯折段211内侧的正极活性物质214密度大于外侧的正极活性物质214密度，通过控制第一通孔212内侧直径和外侧直径的关系，有利于改善第一弯折段211内外两侧的正极活性物质214密度及容量的均一性，有利于改善析锂和黑斑现象，提升电化学装置的循环性能。
在一实施例中，D1/D2的值为2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9和4中的任一个，有利于改善第一弯折段211内外两侧的正极活性物质214密度及容量的均一性，有利于改善析锂和黑斑现象，提升电化学装置的循环性能。
在一实施例中，20μm＜D1＜1mm，有利于兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，提升循环性能，保证正极片21的能量密度和结构强度。
在一实施例中，60μm＜D1＜150μm，有利于进一步兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，提升循环性能，及保证正极片21的能量密度和结构强度。
在一实施例中，第一通孔212的内侧直径D1为30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm、200μm、220μm、240μm、260μm、280μm、300μm、400μm、420μm、440μm、460μm、480μm、500μm、520μm、540μm、560μm、580μm、600μm、720μm、740μm、760μm、780μm、800μm、820μm、840μm、860μm、880μm、900μm、920μm、940μm、960μm、980μm和990mm中的任一个，有利于兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，提升循环性能，及保证正极片21的能量密度和结构强度。
在一实施例中，当第一通孔212为圆孔时，沿第一方向X，相邻的两个第一通孔212之间的距离为W1，0.1mm＜W1＜10mm，有利于兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，提升快充性能，及保证正极片21的能量密度和结构强度。其中，距离W1为相邻两个第一通孔212的圆心之间的距离。
在一实施例中，3mm＜W1＜6mm，有利于进一步兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，提升快充性能，及保证正极片21的能量密度和结构强度。
在一实施例中，相邻的两个第一通孔212（圆孔）之间的距离W1为0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3mm、3.1mm、3.2mm、3.3mm、3.4mm、3.5mm、3.6mm、3.7mm、3.8mm、3.9mm、4mm、4.1mm、4.2mm、4.3mm、4.4mm、4.5mm、4.6mm、4.7mm、4.8mm、4.9mm、5mm、5.1mm、5.2mm、5.3mm、5.4mm、5.5mm、5.6mm、5.7mm、5.8mm、5.9mm、6mm、6.1mm、6.2mm、6.3mm、6.4mm、6.5mm、6.6mm、6.7mm、6.8mm、6.9mm、7mm、7.1mm、7.2mm、7.3mm、7.4mm、7.5mm、7.6mm、7.7mm、7.8mm、7.9mm、8mm、8.1mm、8.2mm、8.3mm、8.4mm、8.5mm、8.6mm、8.7mm、8.8mm、8.9mm、9mm、9.1mm、9.2mm、9.3mm、9.4mm、9.5mm、9.6mm、9.7mm、9.8mm和9.9mm中的任一个，有利于兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，提升快充性能，及保证正极片21的能量密度和结构强度。
在一实施例中，多个第一通孔212沿第一方向X排列形成一列第一通孔212，每一第一弯折段211内设有多列第一通孔212，多列第一通孔212沿电极组件20的卷绕方向排列设置（图未示），有利于进一步提高电解液的浸润效果，改善析锂和黑斑现象。
在一实施例中，电极组件20的厚度为T1，沿电极组件20的卷绕方向，第一弯折段211的长度为L1，L1/T1=2，使第一弯折段211的至少部分位于电极组件20的拐角区域，使第一通孔212能够位于电极组件20的拐角区域，进而起到改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象的效果。
如图6和图7所示，在一实施例中，第一通孔212的形状为长条形，并沿电极组件20的卷绕方向延伸设置，便于加工制造，有利于节约正极片21的加工制造成本。
在一实施例中，当第一通孔212为长条形时，沿第一方向X，相邻的两个第一通孔212之间的距离为W2，1mm＜W2＜20mm，有利于兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，及保证正极片21的能量密度和结构强度。其中，距离W2为相邻两个长条孔的中心之间的距离。
在一实施例中，3mm＜W2＜8mm，有利于进一步兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，提升快充性能，及保证正极片21的能量密度和结构强度。
在一实施例中，相邻的两个第一通孔212（长条孔）之间的距离W2为1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm、2mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm、3mm、3.2mm、3.4mm、3.6mm、3.8mm、4mm、4.2mm、4.4mm、4.6mm、4.8mm、5mm、5.2mm、5.4mm、5.6mm、5.8mm、6mm、6.2mm、6.4mm、6.6mm、6.8mm、7mm、7.2mm、7.4mm、7.6mm、7.8mm、8mm、8.2mm、8.4mm、8.6mm、8.8mm、9mm、9.2mm、9.4mm、9.6mm、9.8mm、10mm、10.2mm、10.4mm、10.6mm、10.8mm、11mm、11.2mm、11.4mm、11.6mm、11.8mm、12mm、12.2mm、12.4mm、12.6mm、12.8mm、13mm、13.2mm、13.4mm、13.6mm、13.8mm、14mm、14.2mm、14.4mm、14.6mm、14.8mm、15mm、15.2mm、15.4mm、15.6mm、15.8mm、16mm、16.2mm、16.4mm、16.6mm、16.8mm、17mm、17.2mm、17.4mm、17.6mm、17.8mm、18mm、18.2mm、18.4mm、18.6mm、18.8mm、19mm、19.2mm、19.4mm、19.6mm和19.8mm中的任一个，有利于兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，及保证正极片21的能量密度和结构强度。
如图8、图9和图10所示，在一实施例中，负极片22包括第二弯折段221，负极片22于第二弯折段221弯曲变形，第二弯折段221设有多个第二通孔222，第二通孔222被配置为使电解液通过。通过在负极片22的第二弯折段221设置多个第二通孔222，有利于弱化第二弯折段221区域与隔膜23之间的粘接，便于电解液储存及流通，进一步改善电解液对电极组件20的浸润效果，同时，第二通孔222还增大了负极片22在充放电过程中的电化学反应界面面积，有利于高倍率充放电。
在一实施例中，任意一个第二弯折段221的面积为S3，面积为S3的第二弯折段221上所有的第二通孔222的面积之和为S4，1%≤S4/S3≤20%，有利于兼顾改善电解液的浸润效果和改善电化学装置100的充放电性能，及兼顾负极片22的能量密度。
在一实施例中，1%≤S4/S3≤3%，当负极加工面积小于正极加工面积时，负极的容量有利于进一步兼顾改善电解液的浸润效果和改善电化学装置100的充放电倍率，改善黑斑和析锂，及兼顾负极片22的能量密度。
在一实施例中，S4/S3的值为1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%和20%中的任一个，有利于兼顾改善析锂、电解液的浸润效果，兼顾保证电极组件20的能量密度，及兼顾负极片22的结构强度。
在一实施例中，第二弯折段221上所有第二通孔222的面积之和统计方法为：使用光学显微镜拍摄第二弯折段221，并通过光学显微镜上的标尺测量每一第二通孔222的尺寸，进而计算获得第二弯折段221上所有第二通孔222的面积之和。
在一实施例中，沿内侧朝向外侧的方向，多个第二弯折段221排列设置。
在一实施例中，第二通孔222的形状为圆形，有利于提高锂离子通道和电解液浸润的均匀性，提高电化学装置100的电化学性能。
在一实施例中，任意一个第二通孔222的内侧直径为D3，外侧直径为D4，2≤D4/D3≤4。第二弯折段221内侧的负极活性物质224密度大于外侧的负极活性物质224密度，通过控制第二通孔222内侧直径和外侧直径，有利于改善第二弯折段221内外两侧的负极活性物质224密度及容量的均一性，有利于改善析锂和黑斑现象。
在一实施例中，D4/D3的值为2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9和4中的任一个，有利于改善第二弯折段221内外两侧的负极活性物质224密度及容量的均一性，有利于改善析锂和黑斑现象。
在一实施例中，10μm＜D4＜500μm，有利于兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，及保证负极片22的能量密度和结构强度。
在一实施例中，30μm＜D4＜100μm，有利于进一步兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，及保证负极片22的能量密度和结构强度。
在一实施例中，第二通孔222的外侧直径D4为20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm、200μm、210μm、220μm、230μm、240μm、250μm、260μm、270μm、280μm、290μm、300μm、310μm、320μm、330μm、340μm、350μm、360μm、370μm、380μm、390μm、400μm、410μm、420μm、430μm、440μm、450μm、460μm、470μm、480μm和490μm中的任一个，有利于兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，及保证负极片22的能量密度和结构强度。
在一实施例中，D4＜D1。在正极片21位于负极片22外侧且相邻的该正极片21和负极片22中，第二通孔222的外侧直径D4小于第一通孔212的内侧直径D1，使负极片22外侧的负极活性物质224的容量相较于相邻的正极片21内侧的正极活性物质214的容量多，有利于改善析锂和黑斑的现象。
在一实施例中，0.5≤D4/D1≤0.66，有利于进一步改善析锂和黑斑的现象。
在一实施例中，D4/D1的值为0.5、0.51、0.52、0.53、0.54、0.55、0.56、0.57、0.58、0.59、0.6、0.61、0.62、0.63、0.64、0.65和0.66中的任一个，有利于进一步改善析锂和黑斑的现象。
在一实施例中，D3≤D2。在正极片21位于负极片22内侧且相邻的该正极片21和负极片22中，第二通孔222的内侧直径D3小于等于第一通孔212的外侧直径D2，使负极片22内侧的负极活性物质224的容量相较于相邻的正极片21外侧的正极活性物质214的容量多，有利于改善析锂和黑斑的现象。
在一实施例中，0.5≤D3/D2≤0.66，有利于进一步改善析锂和黑斑的现象。
在一实施例中，D3/D2的值为0.5、0.51、0.52、0.53、0.54、0.55、0.56、0.57、0.58、0.59、0.6、0.61、0.62、0.63、0.64、0.65和0.66中的任一个，有利于进一步改善析锂和黑斑的现象。
在一实施例中，S2＞S4。在相邻的第一弯折段211和第二弯折段221中，第一弯折段211上所有第一通孔212的面积之和S2大于第二弯折段221上所有第二通孔222的面积之和S4，使第二弯折段221上的负极活性物质224容量相较于相邻的第一弯折段211上的正极活性物质214容量多，有利于改善析锂和黑斑的现象。
在一实施例中，第二弯折段221的长度为L2，L2/T1=2，使第二弯折段221的至少部分位于电极组件20的拐角区域，使第二通孔222能够位于电极组件20的拐角区域，进而起到改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象的效果。
在一实施例中，第二通孔222的形状为圆形，沿第一方向X，相邻的两个第二通孔222之间的距离为W3，0.1mm＜W3＜10mm，有利于兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，及保证负极片22的能量密度和结构强度。其中，距离W3为相邻两个第二通孔222的圆心之间的距离。
在一实施例中，3mm＜W3＜6mm，有利于进一步兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，及保证负极片22的能量密度和结构强度。
在一实施例中，相邻的两个第二通孔222（圆孔）之间的距离W3为0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3mm、3.1mm、3.2mm、3.3mm、3.4mm、3.5mm、3.6mm、3.7mm、3.8mm、3.9mm、4mm、4.1mm、4.2mm、4.3mm、4.4mm、4.5mm、4.6mm、4.7mm、4.8mm、4.9mm、5mm、5.1mm、5.2mm、5.3mm、5.4mm、5.5mm、5.6mm、5.7mm、5.8mm、5.9mm、6mm、6.1mm、6.2mm、6.3mm、6.4mm、6.5mm、6.6mm、6.7mm、6.8mm、6.9mm、7mm、7.1mm、7.2mm、7.3mm、7.4mm、7.5mm、7.6mm、7.7mm、7.8mm、7.9mm、8mm、8.1mm、8.2mm、8.3mm、8.4mm、8.5mm、8.6mm、8.7mm、8.8mm、8.9mm、9mm、9.1mm、9.2mm、9.3mm、9.4mm、9.5mm、9.6mm、9.7mm、9.8mm和9.9mm中的任一个，有利于兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，及保证负极片22的能量密度和结构强度。
在一实施例中，多个第二通孔222沿第一方向X排列形成一列第二通孔222，每一第二弯折段221内设有多列第二通孔222，多列第二通孔222沿电极组件20的卷绕方向排列设置（图未示），有利于进一步提高电解液的浸润效果，改善析锂和黑斑现象。
如图11和图12所示，在一实施例中，第二通孔222的形状为长条形，并沿电极组件20的卷绕方向延伸设置，便于加工制造，有利于节约负极片22的加工制造成本。
在一实施例中，当第二通孔222为长条形时，沿第一方向X，相邻的两个第二通孔222之间的距离为W4，0.1mm＜W4＜20mm，有利于兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，及保证负极片22的能量密度和结构强度。其中，距离W4为相邻两个长条孔的中心之间的距离。
在一实施例中，3mm＜W4＜8mm，有利于进一步兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，及保证负极片22的能量密度和结构强度。
在一实施例中，相邻的两个第二通孔222（长条孔）之间的距离W4为1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm、2mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm、3mm、3.2mm、3.4mm、3.6mm、3.8mm、4mm、4.2mm、4.4mm、4.6mm、4.8mm、5mm、5.2mm、5.4mm、5.6mm、5.8mm、6mm、6.2mm、6.4mm、6.6mm、6.8mm、7mm、7.2mm、7.4mm、7.6mm、7.8mm、8mm、8.2mm、8.4mm、8.6mm、8.8mm、9mm、9.2mm、9.4mm、9.6mm、9.8mm、10mm、10.2mm、10.4mm、10.6mm、10.8mm、11mm、11.2mm、11.4mm、11.6mm、11.8mm、12mm、12.2mm、12.4mm、12.6mm、12.8mm、13mm、13.2mm、13.4mm、13.6mm、13.8mm、14mm、14.2mm、14.4mm、14.6mm、14.8mm、15mm、15.2mm、15.4mm、15.6mm、15.8mm、16mm、16.2mm、16.4mm、16.6mm、16.8mm、17mm、17.2mm、17.4mm、17.6mm、17.8mm、18mm、18.2mm、18.4mm、18.6mm、18.8mm、19mm、19.2mm、19.4mm、19.6mm和19.8mm中的任一个，有利于兼顾改善电解液的浸润效果、改善析锂和黑斑现象，及保证负极片22的能量密度和结构强度。
如图8和图9所示，在一实施例中，任意相邻的第一弯折段211和第二弯折段221中，沿朝向电极组件20卷绕中心的方向，第一通孔212的投影和第二通孔222的投影有重叠，进一步有利于电解液流通，提高电解液对电极组件20的浸润效果，提高电化学装置100的电化学性能。
在一实施例中，隔膜23的厚度为T2，4μm≤T2≤15μm。通过在第一弯折段211设置多个第一通孔212，改善了电解液的浸润效果后，能够适当减小隔膜23的厚度，使隔膜23厚度T2满足4μm≤T2≤15μm，有利于提高电化学装置100的能量密度。
在一实施例中，4μm≤T2≤7μm，有利于进一步提高电化学装置100的能量密度。
在一实施例中，隔膜23的厚度T2为4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm和15μm中的任一个，有利于提高电化学装置100的能量密度。
在一实施例中，正极片21的厚度为T3，150μm≤T3≤400μm，在适当减小隔膜23的厚度后，能够适当增大正极片21的厚度至150μm-400μm，进而有利于提高电化学装置100的能量密度。
在一实施例中，200μm≤T3≤300μm，有利于兼顾提高电化学装置100的能量密度和兼顾改善析锂、黑斑现象。
在一实施例中，正极片21的厚度T3为150μm、160μm、170μm、180μm、190μm、200μm、210μm、220μm、230μm、240μm、250μm、260μm、270μm、280μm、290μm、300μm、310μm、320μm、330μm、340μm、350μm、360μm、370μm、380μm、390μm和400μm中的任一个，有利于提高电化学装置100的能量密度。
在一实施例中，负极片22的厚度为T4，150μm≤T4≤400μm，在适当减小隔膜23的厚度后，能够适当增大负极片22的厚度至150μm-400μm，进而有利于提高电化学装置100的能量密度。
在一实施例中，200μm≤T4≤300μm，有利于兼顾提高电化学装置100的能量密度和兼顾改善析锂、黑斑现象。
在一实施例中，负极片22的厚度T4为150μm、160μm、170μm、180μm、190μm、200μm、210μm、220μm、230μm、240μm、250μm、260μm、270μm、280μm、290μm、300μm、310μm、320μm、330μm、340μm、350μm、360μm、370μm、380μm、390μm和400μm中的任一个，有利于提高电化学装置100的能量密度。
为了验证本申请中电化学装置100的改善效果，做了如下对比测试：
对比例1：
将正极片、隔膜、负极片按顺序依次叠好，使隔膜处于正极片和负极片之间，并卷绕得到电极组件。将电极组件置于外包装铝塑膜中，在80℃下脱去水分后，注入电解液并封装，经过化成、脱气、整形等工艺流程得到电化学装置。其中，正极片和负极片的弯折段均没有孔洞。
对比例2：
与实施例1的区别为：第一弯折段上所有第一通孔的面积之和S2与第一弯折段的面积S1比值为25%。
对比例3：
与实施例1的区别为：第一弯折段上所有第一通孔的面积之和S2与第一弯折段的面积S1比值为0.5%。
实施例1：
与对比例的区别为：正极片的第一弯折段设多个沿第一方向排列的第一通孔，第一通孔为圆孔，第一弯折段上所有第一通孔的面积之和S2与第一弯折段的面积S1比值为1%，负极片的第二弯折段上没有孔洞。
实施例2：
与实施例1的区别为：第一弯折段上所有第一通孔的面积之和S2与第一弯折段的面积S1比值为3%。
实施例3：
与实施例1的区别为：第一弯折段上所有第一通孔的面积之和S2与第一弯折段的面积S1比值为5%。
实施例4：
与实施例1的区别为：第一弯折段上所有第一通孔的面积之和S2与第一弯折段的面积S1比值为7%。
实施例5：
与实施例1的区别为：第一弯折段上所有第一通孔的面积之和S2与第一弯折段的面积S1比值为10%。
实施例6：
与实施例1的区别为：第一弯折段上所有第一通孔的面积之和S2与第一弯折段的面积S1比值为13%。
实施例7：
与实施例1的区别为：第一弯折段上所有第一通孔的面积之和S2与第一弯折段的面积S1比值为20%。
实施例8：
与实施例2的区别为：负极片的第二弯折段设有多个沿第一方向排列的第二通孔，第二弯折段上所有第二通孔的面积之和S4与第二弯折段的面积S3比值为1%。
实施例9：
与实施例8的区别为：第二弯折段上所有第二通孔的面积之和S4与第二弯折段的面积S3比值为1.5%。
实施例10：
与实施例8的区别为：第二弯折段上所有第二通孔的面积之和S4与第二弯折段的面积S3比值为3%。
实施例11：
与实施例8的区别为：第二弯折段上所有第二通孔的面积之和S4与第二弯折段的面积S3比值为5%。
实施例12：
与实施例8的区别为：第二弯折段上所有第二通孔的面积之和S4与第二弯折段的面积S3比值为10%。
实施例13：
与实施例8的区别为：第二弯折段上所有第二通孔的面积之和S4与第二弯折段的面积S3比值为20%。
实施例14：
与实施例8的区别为：第二弯折段上所有第二通孔的面积之和S4与第二弯折段的面积S3比值为0.5%。
实施例15：
与实施例8的区别为：第二弯折段上所有第二通孔的面积之和S4与第二弯折段的面积S3比值为24%。
实施例16：
第一通孔的内侧直径D1为20μm，外侧直径D2为20μm；第二通孔的内侧直径D3为50μm，外侧直径D4为150μm。
实施例17：
与实施例16的区别为：第一通孔的内侧直径D1为25μm，外侧直径D2为50μm。
实施例18：
与实施例16的区别为：第一通孔的内侧直径D1为150μm，外侧直径D2为50μm。
实施例19：
与实施例16的区别为：第一通孔的内侧直径D1为480μm，外侧直径D2为120μm。
实施例20：
与实施例18的区别为：第一通孔的内侧直径D1为250μm。
实施例21：
第一通孔的内侧直径D1为150μm，外侧直径D2为50μm；第二通孔的内侧直径D3为10μm，外侧直径D4为10μm。
实施例22：
与实施例23的区别为：第二通孔的外侧直径D4为100μm。
实施例23：
与实施例23的区别为：第二通孔的外侧直径D4为150μm。
实施例24：
与实施例23的区别为：第二通孔的外侧直径D4为480μm，内侧直径D3为120μm。
实施例25：
与实施例23的区别为：第二通孔的外侧直径D4为500μm，内侧直径D3为100μm。
实施例26：
第一通孔的内侧直径D1为150μm，外侧直径D2为50μm；第二通孔的内侧直径D3为30μm，外侧直径D4为60μm。
实施例27：
与实施例26的区别为：第二通孔的外侧直径D4为75μm。
实施例28：
与实施例26的区别为：第二通孔的外侧直径D4为90μm。
实施例29：
与实施例26的区别为：第二通孔的外侧直径D4为100μm。
实施例30：
与实施例26的区别为：第二通孔的外侧直径D4为105μm。
实施例31：
与实施例30的区别为：第二通孔的内侧直径D3为20μm。
实施例32：
与实施例30的区别为：第二通孔的内侧直径D3为25μm。
实施例33：
与实施例30的区别为：第二通孔的内侧直径D3为30μm。
实施例34：
与实施例30的区别为：第二通孔的内侧直径D3为34μm。
实施例35：
与实施例30的区别为：第二通孔的内侧直径D3为35μm。
实施例36：
第一通孔的形状为圆形，相邻的两个第一通孔之间的距离W1为0.1mm；第二通孔的形状为圆形，相邻的两个第二通孔之间的距离W2为5mm。
实施例37：
与实施例36的区别为：相邻的两个第一通孔之间的距离W1为5mm。
实施例38：
与实施例36的区别为：相邻的两个第一通孔之间的距离W1为10mm。
实施例39：
与实施例36的区别为：相邻的两个第一通孔之间的距离W1为15mm。
实施例40：
第一通孔的形状为长方形，相邻的两个第一通孔之间的距离W1为1mm；第二通孔的形状为圆形，相邻的两个第二通孔之间的距离W2为5mm。
实施例41：
与实施例40的区别为：相邻的两个第一通孔之间的距离W1为10mm。
实施例42：
与实施例40的区别为：相邻的两个第一通孔之间的距离W1为20mm。
实施例43：
与实施例40的区别为：相邻的两个第二通孔之间的距离W2为0.1mm。
实施例44：
与实施例40的区别为：相邻的两个第二通孔之间的距离W2为5mm。
实施例45：
与实施例40的区别为：相邻的两个第二通孔之间的距离W2为10mm。
实施例46：
与实施例40的区别为：第二通孔的形状为长方形，相邻的两个第二通孔之间的距离W2为1mm。
实施例47：
与实施例46的区别为：相邻的两个第二通孔之间的距离W2为10mm。
实施例48：
与实施例46的区别为：相邻的两个第二通孔之间的距离W2为20mm。
测试方法：
在25±0.5℃的环境中，以4C的恒流-恒压为电化学装置充电，直至电化学装置达到满电状态，然后以0.5C的恒流放电至电化学装置完全亏电，静置3分钟，然后循环前述操作，以第三个循环的容量作为基准值，测试600次循环后的容量保持率，并记录；
循环中的电池，分别在第200次、400次、600次循环后在满充状态下拆解，观察负极片的第二弯折段是否存在黑斑、析锂和副产物堆积。
统计数据，并得出如下表格：
表格1
表格2
表格3
表格4
表格5
其中，cls表示循环次数；快充性能表示电化学装置第3cls循环满充时所需时间，以实施例36为例，“28:42”表示：电化学装置在第3cls时以3C的电流密度充至满电需28分钟42秒。
根据表格可知，采用本申请的电化学装置100，有效改善了负极片22表面的界面问题，及提高了电化学装置100的电化学性能。
综上所述，本申请的电化学装置100中，通过在正极片21的第一弯折段211设置多个第一通孔212，且任一第一弯折段211上所有第一通孔212的面积之和S2与第一弯折段211的面积S1之比满足1%≤S2/S1≤20%，使正极片21上第一弯折段211区域的活性物质减少，有利于改善析锂和黑斑的现象，同时，还能弱化第一弯折段211区域与隔膜23之间的粘接，有利于电解液储存及流通，改善电解液对电极组件20的浸润效果，提高电化学装置100的电化学性能。另外，多个第一通孔212还增大了正极片21在充放电过程中的电化学反应的界面面积，有利于高倍率充放电，提高电化学装置100的充放电性能。
如图13所示，本申请的实施例还提供一种用电设备200，包括前述任一项所述的电化学装置100。
上述的用电设备200中，电化学装置100通过在正极片21的第一弯折段211设置多个第一通孔212，且任一第一弯折段211上所有第一通孔212的面积之和S2与第一弯折段211的面积S1之比满足1%≤S2/S1≤20%，使正极片21上第一弯折段211区域的活性物质减少，有利于改善析锂和黑斑的现象，同时，还能弱化第一弯折段211区域与隔膜23之间的粘接，有利于电解液储存及流通，改善电解液对电极组件20的浸润效果，提高电化学装置100的电化学性能，减小电化学装置100的电化学性能对用电设备200的影响。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的公开范围之内。

Claims (15)

1.一种电化学装置，包括壳体、设于所述壳体内的电极组件和电解液，所述电极组件包括正极片、负极片和隔膜，所述隔膜设于所述正极片和所述负极片之间，所述正极片、所述隔膜和所述负极片卷绕设置，其特征在于，
所述正极片包括至少两个第一弯折段，所述正极片于所述第一弯折段弯曲设置，所述第一弯折段设有多个第一通孔，所述第一通孔被配置为使所述电解液通过；
任意一个所述第一弯折段的面积为S1，面积为S1的所述第一弯折段上所有的所述第一通孔的面积之和为S2，1％≤S2/S1≤20％；
所述负极片包括第二弯折段，所述负极片于所述第二弯折段弯曲变形，所述第二弯折段设有多个第二通孔，所述第二通孔被配置为使所述电解液通过；
定义朝向所述电极组件卷绕中心的方向为内侧，背离所述电极组件卷绕中心的方向为外侧；
任意相邻的所述第一弯折段和所述第二弯折段中，所述第一通孔的内侧直径为D1，外侧直径为D2，任意一个所述第二通孔的内侧直径为D3，外侧直径为D4，D3＜D4＜D1，D3≤D2＜D1。
2.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，5％≤S2/S1≤10％。
3.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，
任意一个所述第二弯折段的面积为S3，面积为S3的所述第二弯折段上所有的所述第二通孔的面积之和为S4，1％≤S4/S3≤20％。
4.如权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，1％≤S4/S3≤3％。
5.如权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，S4/S3＜S2/S1。
6.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一弯折段的多个所述第一通孔沿第一方向排列，所述第一方向垂直于所述电极组件的厚度方向。
7.如权利要求6所述的电化学装置，其特征在于，多个所述第一通孔排列在所述第一弯折段的中心线位置，所述中心线与所述正极片的长度方向垂直。
8.如权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，
2≤D1/D2≤4，20μm＜D1＜1mm；和/或,
2≤D4/D3≤4，10μm＜D4＜500μm。
9.如权利要求8所述的电化学装置，其特征在于，
60μm＜D1＜150μm；和/或，
30μm＜D4＜100μm。
10.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，
0.5≤D4/D1≤0.66；和/或，
0.5≤D3/D2≤0.66。
11.如权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，
所述第一通孔满足如下a、b中的任一个：
a、所述第一通孔的形状为圆形，沿第一方向，相邻的两个所述第一通孔之间的距离为W1，0.1mm＜W1＜10mm；
b、所述第一通孔的形状为长条形，并沿所述电极组件的卷绕方向延伸设置，沿所述第一方向，相邻的两个所述第一通孔之间的距离为W2，1mm＜W2＜20mm；
所述第二通孔满足如下c、d中的任一个：
c、所述第二通孔的形状为圆形，沿所述第一方向，相邻的两个所述第二通孔之间的距离为W3，0.1mm＜W3＜10mm；
d、所述第二通孔的形状为长条形，并沿所述电极组件的卷绕方向延伸设置，沿所述第一方向，相邻的两个所述第二通孔之间的距离为W4，1mm＜W4＜20mm。
12.如权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，任意相邻的所述第一弯折段和所述第二弯折段中，沿朝向所述电极组件卷绕中心的方向，所述第一通孔的投影和所述第二通孔的投影有重叠。
13.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述隔膜的厚度为T2，4μm≤T2≤15μm。
14.如权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，所述第二弯折段设有多个沿第一方向排列的第二通孔，所述第二通孔被配置为使所述电解液通过，所述第一方向垂直于所述电极组件的厚度方向。
15.一种用电设备，其特征在于，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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