CN117175036B - 一种电极组件、电池单体、电池及用电装置 - Google Patents

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CN117175036B CN202311445253.5A CN202311445253A CN117175036B CN 117175036 B CN117175036 B CN 117175036B CN 202311445253 A CN202311445253 A CN 202311445253A CN 117175036 B CN117175036 B CN 117175036B
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Abstract

本申请涉及锂离子电池技术领域，提供了一种电极组件、电池单体、电池及用电装置。电极组件，包括正极极片、隔离膜和负极极片，还包括聚合物膜以及位于聚合物膜内的水合物，电极组件呈卷绕结构，聚合物膜位于所述电极组件外表面的拐角区域。本申请提供当电极组件在发生热失控时，聚合物膜发生熔融或者破损，同时封装在聚合物膜中的水合物释放水蒸气，该水蒸气一方面使得电池组件所含的负极极片失活，另一方面可以打断/破坏热失控的反应时序，改变热失控的反应过程，切断部分热失控的链式反应，从而充分发挥聚合物膜对电极组件的保护作用，可以有效缓解和降低电极组件热失控带来的危害。

Description

一种电极组件、电池单体、电池及用电装置
技术领域
本申请属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电极组件、电池单体、电池及用电装置。
背景技术
近年来，电动汽车（EVs）因其节能环保特性得到蓬勃发展，电池驱动系统是影响电动汽车性能和成本的主要因素，而锂离子电池又是电池驱动系统的重要组成部分。随着锂离子电池（LIBs）在电动汽车（EVs）中的大规模应用，其安全性引起了社会的广泛关注。随着电池热失控 (TR) 引起的电动汽车起火或爆炸的报道日益频繁，热失控成为威胁电动汽车安全的重要隐患之一。
电池热失控（TR）是指由各种诱因引发的链式反应现象，热失控散发出的大量热量和有害气体会引起电池着火和爆炸，而且热失控一旦发生，其终止只能是反应物全部燃尽。因此，有效缓解和解决锂离子电池热失控带来的危害，对锂离子电池和电动汽车的大规模应用具有重要意义。
上述的陈述仅用于提供与本申请有关的背景技术信息，而不必然地构成现有技术。
发明内容
本申请的目的在于提供一种电极组件、电池单体、电池及用电装置，旨在解决如何有效缓解或解决锂离子电池热失控的问题。
为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供一种电极组件，包括正极极片、隔离膜和负极极片，还包括聚合物膜以及位于聚合物膜内的水合物，电极组件呈卷绕结构，聚合物膜位于电极组件外表面的拐角区域。
本申请实施例提供的电极组件能够充分发挥聚合物膜对电极组件的保护作用，可以有效缓解和降低电极组件热失控带来的危害，具体的，电极组件发生热失控时，电极组件的温度迅速升高，此时，聚合物膜受热会发生熔融或破裂，水合物吸热后可释放的水蒸气，该水蒸气可以经熔融或破裂的聚合物膜释放至电极组件中，该水蒸气一方面使得电极组件所含的负极极片钝化失活，另一方面可以打断/破坏热失控的反应时序，改变热失控的反应过程，切断部分热失控的链式反应，从而有效提高电极组件热失控触发温度，降低最大失效温度，减少总热量的释放，有效缓解和降低电池单体热失控带来的危险，如燃烧、爆炸等。聚合物膜设置在电极组件的外表面上，使得聚合物膜释放的水蒸气快速到达该电极组件所含的电解液中，进而实现水蒸气与电解液的反应，促进电解液钝化失活，调整热失控的反应迅速，降低最大失效温度，有效缓解电池单体热失控带来的风险。聚合物膜设置在电极组件外表面的拐角区域，拐角区域的应力较大，从而有利于聚合物释放水蒸气，进一步缩短水蒸气达到电极组件所含的负极极片以及该电极组件所含的电解液中的时间，使得负极极片和电解液快速钝化失活，实现有效缓解电极组件热失控带来的燃烧、爆炸等风险。
一些实施例中，电极组件呈卷绕结构，聚合物膜位于电极组件所含的最外圈负极极片的表面上，且聚合物膜位于靠近隔离膜的一侧。
一些实施例中，电极组件呈叠片结构，聚合物膜位于电极组件所含的最外层负极极片的表面上，且聚合物膜位于靠近隔离膜的一侧。
采用内置于电池组件中的设置方式，使得聚合物膜对电极组件内部的热量变化响应更加灵敏，当电极组件发生热失控时，聚合物膜可以迅速释放的水蒸气，并使该水蒸气可以更加快速的到达电极组件的负极极片表面，进而使得负极极片失活，打断/更改热失控的反应时序，提高电池组件热失控的触发温度，有效缓解电极组件热失控带来的危险。
一些实施例中，水合物在大于等于80℃且小于等于150℃的条件下释放水蒸气。
一些实施例中，水合物在大于等于80℃且小于等于100℃的条件下释放水蒸气。
本申请实施例通过选择在该温度范围内释放水蒸气的水合物，使得电极组件在发生热失控时，水合物可以在适当的时机释放水蒸气，由此，水蒸气可以打断热失控的反应顺序，实现对电极组件的安全防护。
一些实施例中，水合物包括水合硫酸盐、水合卤化盐、水合硅酸盐中的至少一种。该水合物可以在电极组件温度升高时吸热释放水蒸气，实现对电极单体的安全防护。
一些实施例中，水合硫酸盐包括十六水硫酸铝、十八水硫酸铝、五水硫酸铜、七水硫酸亚铁、七水硫酸镍、六水硫酸镍、七水硫酸锌、二水硫酸钙中的至少一种；水合卤化盐包括六水氯化镁、六水氯化镍、二水氯化钡中的至少一种；水合硅酸盐包括九水硅酸钠。
一些实施例中，水合物包括十六水硫酸铝、十八水硫酸铝、五水硫酸铜、六水氯化镁、二水硫酸钙中至少一种。
本申请实施例提供的水合物可以在电极组件发生热失控时释放水蒸气，从而使得电极组件中的负极极片钝化失活，降低最大失效温度和释放热量，有效缓解电池单体热失控带来的燃烧、爆炸的风险。
一些实施例中，水合物与正极极片所含的正极活性物质的质量比为（0.01~0.1）:1。通过对水合物与正极活性物质比例的调控，使得水合物可以释放足够的水蒸气，一方面与电极组件所含负极中嵌入的锂进行反应，使负极失活，另一方面与该电极组件所含的电解液中的锂电解质进行反应，使电解液失活，切断热失控的部分链反应，有效降低电池组件热失控的风险。
一些实施例中，一分子的水合物中的结晶水数量小于等于2，且水合物的沸点大于等于120℃，水合物与正极极片所含的正极活性物质的质量比为（0.07~0.1）:1。
一些实施例中，一分子的水合物中结晶水数量大于2且小于16，且水合物的沸点为90℃~120℃，水合物与正极极片所含的正极活性物质的质量比为（0.05~0.1）:1。
一些实施例中，一分子的水合物中的结晶水数量大于或等于16，且水合物的沸点为80℃~90℃，水合物与正极极片所含的正极活性物质的质量比为（0.01~0.08）:1。
在本申请实施例提供的不同沸点、不同结晶水含量的水合物与正极活性物质的质量比范围内，水合物能够在适当的时机释放足量的水蒸气，改变热失控的反应顺序，提高电极组件热失控触发温度，有效缓解和降低热失控带来的燃烧、爆炸的风险。
一些实施例中，聚合物膜的材料的熔点为80℃~250℃。
一些实施例中，聚合物膜的材料的熔点为100℃~200℃。
在本申请实施例提供的聚合物膜的熔点范围内，一方面，具有该熔点的聚合物结构稳定，可以有效封装水合物，使得聚合物膜不影响电极组件的电化学性能，另一方面，在电极组件热失控发生时，聚合物膜可以因达到熔点而发生破裂，释放水蒸气，亦或是，该聚合物膜可以熔融前受热发生破损，从而可以释放水蒸气。
一些实施例中，聚合物膜的材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、环氧树脂中的至少一种。该聚合物膜的材料结构稳定，还可以在适当的温度下发生熔融或破裂，以实现水蒸气的释放。
一些实施例中，聚合物膜的厚度为1mm~5mm。该聚合物膜的厚度可以不影响电极组件本身的电化学性能。
第二方面，本申请还提供一种电池单体，包括上述实施例中的电极组件。该电池单体通过设置该电极组件，具有较高的安全性能。
第三方面，本申请还提供一种电池，包括上述实施例中的电池单体。该电池通过设置该电池单体，提高了电池的安全性能。
第四方面，本申请还提供一种用电装置，包括上述实施例中的电池。该用电装置通过设置该电池，电池的更换频率低、安全性能高。
附图说明
通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：
图1是本申请一些实施例中卷绕式电极组件中聚合物膜的一种放置方式；
图2是本申请一些实施例中卷绕式电极组件中聚合物膜的另一种放置方式；
图3是本申请一些实施例中卷绕式电极组件中聚合物膜的又一种放置方式；
图4是本申请一些实施例中车辆的结构示意图；
图5为本申请一些实施例的电池的分解结构示意图；
图6为本申请一些实施例的电池单体的结构示意图。
其中，图中各附图标记：
1000、车辆；
100、电池，200、控制器，300、马达；
10、箱体，11、上箱体，12、下箱体；
20、电池单体， 21、壳体，22、电极组件，23、盖板；
221、聚合物膜，222、最外圈负极极片，223、水合物。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。
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“具有”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。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上（包括两个），同理，“多组”指的是两组以上（包括两组），“多片”指的是两片以上（包括两片）。
在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。
在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“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，或成一体；也可以是机械连接，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或两个元件的相互作用关系。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实施例中的具体含义。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是µg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
在本申请实施例的描述中，SEI 膜指的是具有固体电解质的特征的固体电解质界面膜，即在液态锂离子电池首次充放电过程中，电极材料与电解液在固液相界面上发生反应形成的一层覆盖于电极材料表面的钝化层形成的膜。
近年来，随着电池热失控 (TR) 引起的电动汽车起火或爆炸的报道频发，电动汽车的安全性引起了社会的广泛关注。当前，为了减轻客户的续航里程焦虑，所采用的正极活性物质具有更高的比容量，然而，高比容量的正极活性物质的热稳定性一般，这可能也是引起电动汽车燃烧、爆炸的原因之一。此外，市场要求增加比能量并降低锂离子电池（LIB）的成本，使得更多的高比容量正极逐渐走入社会。在此背景下，电池安全问题变得非常关键，并且迫切需要有效缓解或解决锂离子电池热失控的问题。
电池安全的常规应对策略为使用功能性设备和内置阻燃剂来减轻 TR危害。常见的功能设备包括正温度系数 (PTC) 电极、电流中断设备 (CID)、安全通风口和保护电路。功能性设备需要电子元器件对电芯状态有及其敏感的监测响应流程，然而，现有的功能性设备对TR响应精度不足且成本高昂，使得该方法无论在成本上还是效果上，都有待提升。
当然，为解决这一问题，当前也已有锂离子电池采用内置阻燃剂的形式，在电池发生热失控时，阻燃剂被释放出来发挥阻燃功能。例如，将高温下可气化成阻燃性气体的囊芯封装到囊壁中，制备成被容纳在锂离子电池内的胶囊，在锂离子电池发生热失控时，囊壁发生破裂使囊芯的材料被释放出来并进一步气化形成阻燃性气体，从而发挥胶囊的阻燃功能，以实现阻燃并改善锂离子电池的安全性能。例如，将含有相变材料和阻燃剂的复合相变微胶囊和粘结剂制备成保护层，该复合相变微胶囊外表面还附着有无机颗粒，并将该保护层置于电池隔离膜的至少一个表面上，在锂离子电池大功率充放电时能吸收热量，大大减低了热失控事故发生的可能，另外，复合相变微胶囊内部含有阻燃材料，即使发生热失控事故，在一定程度上也能起到阻燃作用。然而，内置阻燃剂虽然对电芯安全有一定改善，但电芯内部空间有限，而且众多阻燃剂对电芯电化学性能有较为严重的恶化，权衡之下，真正能运用到商用电池上的该类技术少之又少。除此之外，在电芯热失控发生时，电芯内部电解液优先挥发，如果阻燃剂与挥发后的电解液无法充分接触，那阻燃效果会大打折扣。
也就是说，使用功能性设备和内置阻燃剂仍然不能从本质上解除TR危害。基于此，提供一种从本质上有效缓解或解决电芯热失控的问题，是迫切且必要的。
基于以上背景，本申请实施例的第一方面提供一种电极组件，包括正极极片、隔离膜和负极极片，还包括聚合物膜以及位于聚合物膜内的水合物，电极组件呈卷绕结构，聚合物膜位于电极组件外表面的拐角区域。
本申请实施例提供的电极组件能够充分发挥聚合物膜对电极组件的保护作用，可以有效缓解和降低电极组件热失控带来的危害，具体的，电极组件发生热失控时，电极组件的温度迅速升高，此时，聚合物膜受热会发生熔融或破裂，水合物吸热后可释放的水蒸气，该水蒸气可以经熔融或破裂的聚合物膜释放至电极组件中，该水蒸气一方面使得电极组件所含的负极极片钝化失活，另一方面可以打断/破坏热失控的反应时序，改变热失控的反应过程，切断部分热失控的链式反应，从而有效提高电极组件热失控触发温度，降低最大失效温度，减少总热量的释放，有效缓解和降低电池单体热失控带来的危险，如燃烧、爆炸等。
如图2所示，聚合物膜设置在电极组件外表面的拐角区域，由于该位置的独特性，当电极组件发生热失控时，聚合物膜在感知到温度升高后快速的释放水蒸气，该水蒸气可以以较快的速度到达电极组件所含的极片中以及电解液中，发生化学反应V、VI、VII，使得电解液和负极极片钝化失活，抑制热失控原反应I和III的发生，从而达到打断、更改热失控反应时序的目的，使得电极组件具有较低的最大失效温度和较高的热失控触发温度，实现有效缓解电极组件热失控带来的燃烧、爆炸等风险。具体的：第一方面，该放置方式的制备工艺简单，与正常电极组件的制备工艺无干涉，比如，聚合物膜设置在电极组件内部需考虑热压工艺问题，而设置在外表面拐角区域则不存在此问题； 第二方面，拐角残空间大，将聚合物膜设置在外表面拐角区域不用牺牲空间利用率，从而不影响电极组件的体积能量密度；第三方面，电极组件自热失控发生初期对温度响应迅速，聚合物膜位于拐角区域散热慢、热量积累多，更有利于水合物释放水蒸气；第四方面，电极组件在循环过程中，拐角处有空间余量，不易损坏聚合物膜层；而在电极组件失效时，内部产气大（极片产气以及电解液产气），拐角区应力大，聚合物膜受挤压力较大，有利于聚合物膜内的水蒸汽释放；第五方面，聚合物膜设置在拐角区域，在电极组件失效时，更利于水合物与电解液接触，能迅速钝化电解液。
以NCM作为正极活性材料，以碳酸酯溶剂（EC）为电解液溶剂构建的锂离子电池为例，在锂离子电池发生热失控时，发生的化学反应如下，该过程也可称之为原反应过程：
。
其中，反应式II中，LiαMO2指的是正极活性材料NCM。
嵌入的锂有机会在 SEI 层分解后与碳酸酯溶剂（EC）发生反应，该化学反应如I所示。式I反应得到的产物中的还原气体将从负极迁移到正极，与正极活性材料（NCM）发生还原反应，其化学反应如式II所示，该反应过程会破坏NCM的结构，同时释放少量的氧气。式II反应释放的氧气可以与碳酸酯溶剂（EC）发生氧化反应，该化学反应如式III所示。随着锂离子电池温度的升高，正极活性材料NCM结构破坏加速，使得释氧量增加，当体系中存在大量氧气时，氧气会串扰到负极与锂化石墨发生反应，反应如IV所示，该反应可以释放大量热从而迅速将电池温度推至最高，进而引起电池的燃烧或爆炸。
然而，由于本申请实施例中电极组件包含有聚合物膜，该聚合物膜含有的水合物释放的水蒸气可以破坏热失控的反应时序，使得触热失控的反应III被擦除，进而不会发生释放大量热量的反应IV，最终，改变热失控的反应过程，切断部分热失控的链式反应，实现对热失控反应顺序的有效调节，从而降低最大失效温度和释放的总热量，提高电极组件热失控触发温度，实现电池单体的有效防护。
具体的，以NCM作为正极活性材料，以碳酸酯溶剂（EC）为电解液溶剂构建的锂离子电池为例，该锂离子电池中设有上文聚合物膜，聚合物膜包含有水合物。当电极组件发生热失控时，其新的反应序列如下：
。
可以理解的是，在电极组件发生热失控时，电极组件迅速升温，随着温度升高，封装在聚合物膜中的水合物吸热产生水蒸气，同时聚合物膜也会发生熔融或者破损，可以实现水蒸气的顺利释放。释放的水蒸气一方面与电解液中的LiPF6和EC发生反应，其化学反应式如式V、VI所示，另一方面，水蒸气与负极的活性锂发生反应，其反应式如式VII所示。由于反应V、VI、VII的发生，使得电解液钝化失活，触发热失控的原反应III受到抑制，而反应V反应生成的PF5还可以催化反应VII的发生，使得负极极片也被钝化，由此可抑制I的发生。在新的反应序列中，反应VII成为主要的放热反应，该反应可以将电池温度推到新的最大值。另外，反应VII包括PF5作为催化剂促进EC的开环和水解，以及碳化锂和水反应，从而抑制正极与EC反应产热，基于此，热失控新反应序列的总热量释放明显减小，最高温度明显降低，从而从本质上解决或有效缓解电极组件热失控的问题。
当然，上述热失控反应时序是以EC作为示例进行解释，但是，PF5作为催化剂可以促进环状酯类溶剂开环，比如FEC（氟代碳酸乙烯酯）、VC（碳酸亚乙烯酯）都可以。
需要理解的是，在反应V中，由于LiPF6在电解液中的水解是一系列复杂的反应，其可能得反应如下所示：
。
然而，在该反应过程中，反应V所示的反应较多，所以，该反应过程一般用反应V所示的反应表示，或按照如下的反应进行：
。
也就是说，本申请实施例提供的电极组件中由于含有聚合物膜，聚合物膜可以释放水蒸气，该水蒸气一方面可以与负极极片中嵌入的锂反应，使负极失活；另一方面可以与电解液中的LiPF6反应生成PF5，PF5还可以作为催化剂促进EC的开环和水解，从而抑制正极与EC反应产热。基于此，本申请实施例中含有的聚合物膜可以从本质上破坏/调节/改变热失控原有的反应时序，有效提高电极组件的热失控触发温度，降低电极组件热失控风险。
一些实施例中，电极组件呈卷绕结构，聚合物膜位于电极组件所含的最外圈负极极片的表面上，且聚合物膜位于靠近隔离膜的一侧，该放置方式的示意图如图1所示。
卷绕结构的电极组件的制备过程如下：
先将极耳焊接到极片集流体上；按正极极片-隔离膜-负极极片的顺序排列；然后通过卷绕组成圆柱形或方形的电极组件。在卷绕作业期间，随着卷绕圈数的增加，未进行作业的负极极片的长度逐渐减少，则处于卷绕最后一圈的负极极片即为本申请实施例中所称的最外圈负极极片。
一些实施例中，电极组件呈叠片结构，聚合物膜位于电极组件所含的最外层负极极片的表面上，且聚合物膜位于靠近隔离膜的一侧。
叠片结构的电极组件的制备过程如下：
将正极极片、负极极片和隔离膜按照正极-隔离膜-隔离膜的顺序排列，逐层叠合在一起形成叠片电芯。在叠合过程中，处于最外层的负极极片即为本申请实施例中所称的最外层负极极片。
聚合物膜设置在最外圈负极极片或者最外层负极极片的表面上，且靠近隔离膜的一侧，此时，聚合物膜是以内置于电池组件中的设置方式存在，即聚合物膜设置在电极组件内部。此时，聚合物膜对电极组件内部的热量变化响应更加灵敏。当电极组件发生热失控时，其产生的热量可以迅速传导至聚合物膜中，一方面可以使得聚合物膜及时发生熔融或者破裂，另一方面可以使得聚合物膜含有的水合物迅速释放水蒸气，并将该水蒸气通过熔融或破裂的聚合物膜及时释放至电极组件中。由于聚合物膜设置在电极组件内部，此时，水蒸气与电极极片的传递路径更短，更有利于水蒸气与负极极片中的嵌入锂进行反应，抑制热失控的原反应I，从而使得负极极片钝化失活。由于聚合物膜可以在适当的时机释放水蒸气，水蒸气还可以与该电池组件中所含的电解液发生反应，抑制热失控原反应III的发生。基于此，采用内置放置聚合物膜的方式，可以有效调节热失控的反应顺序，切断热失控的部分反应，从而有效降低电池单体的最大失效温度和热失控释放的总热量，提高电池组件热失控的触发温度，从本质上解决或有效缓解电池单体热失控带来的燃烧、爆炸的危险。
一些实施例中，水合物在大于等于80℃且小于等于150℃的条件下释放水蒸气。示范例中，水合物释放水蒸气的温度可以是80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃等典型但非限制性的值。
一些实施例中，水合物在大于等于80℃且小于等于100℃的条件下释放水蒸气。示范例中，水合物释放水蒸气的温度可以是80℃、85℃、90℃、95℃、100℃等典型但非限制性的值。
本申请实施例通过选择在上述范围释放水蒸气的水合物，使得在电极组件发生热失控时，水合物可以在适当的时机释放水蒸气，由此，水蒸气可以打断热失控的反应顺序，实现对电极组件的安全防护。
若是水蒸气释放的过慢，则热失控的原反应II、III已经被触发，导致原反应IV的发生无法避免，由此无法实现对电池单体的安全防护。若是水蒸气释放过早，导致水合物中的水蒸气无法缓慢有序的释放，由此影响对负极极片的钝化效果。
一些实施例中，水合物包括水合硫酸盐、水合卤化盐、水合硅酸盐中的至少一种。
水合硫酸盐、水合卤化盐以及水合硅酸盐可以在大于等于80℃且小于等于150℃的条件下实现水蒸气的释放，由此可用于电极组件中，实现对电极组件安全性能的有效防护。
一些实施例中，水合硫酸盐包括十六水硫酸铝、十八水硫酸铝、五水硫酸铜、七水硫酸亚铁、七水硫酸镍、六水硫酸镍、七水硫酸锌、二水硫酸钙中的至少一种，水合卤化盐包括六水氯化镁、六水氯化镍、二水氯化钡中的至少一种，水合硅酸盐包括九水硅酸钠。
水合物释放水蒸气的温度影响水蒸气的释放时机，水合物所含结晶水的数量影响是否可以持续产生足量的水蒸气，综合考量到上述问题，本申请实施例选择的水合物在热失控发生时，一方面可以是适当的时机释放水蒸气，另一方面可以持续释放足量的水蒸气，从而使得电极组件中的负极极片钝化失活，有效切断/更改热失控的反应时序，降低最大失效温度和热失控的释放热量，实现对电池单体的有效防护。
在一些实施例中，水合物包括十六水硫酸铝、十八水硫酸铝、五水硫酸铜、六水氯化镁、二水硫酸钙中至少一种。在本申请实施例提供的水合物的范围内，该水合物可以在电极组件温度迅速升高时释放足量的水蒸气，以实现对电极组件安全性能的防护。
一些实施例中，水合物与正极极片所含的正极活性物质的质量比为（0.01~0.1）:1。示范例中，水合物与正极极片所含的正极活性物质的质量比可以为0.01:1、0.02:1、0.03:1、0.04:1、0.05:1、0.06:1、0.07:1、0.08:1、0.09:1、0.1:1等典型但非限制性的值。
通过对水合物与正极活性物质比例的调控，使得水合物在热失控发生时可以释放足够的水蒸气，一方面与电极组件所含负极中嵌入的锂进行反应，使负极钝化失活，另一方面与该电极组件含有的电解液中的锂电解质进行反应，使电解液钝化失活，切断热失控的部分链反应，从而有效调节热失控的反应时序，使得电极组件具有较高的热失控触发温度和较低的最大失效温度，实现对电极组件的有效防护。同时，水合物释放水蒸气属于吸热反应，水合物在释放水蒸气过程中还可以吸收部分热量，在一定程度上减少电极组件热量的释放，进一步提高电极组件的安全性能。
一些实施例中，一分子的水合物中的结晶水数量小于等于2，且水合物的沸点大于等于120℃，水合物与正极极片所含的正极活性物质的质量比为（0.07~0.1）:1。示范例中，水合物与正极极片所含的正极活性物质的质量比可以为0.07:1、0.08:1、0.09:1、0.1:1等典型但非限制性的值。该水合物的沸点相对较高，所含的结晶水数量较少，因此，在本申请实施例提供的质量比范围内，更有利于水合物在适当的时机释放足量的水蒸气，以实现对热失控反应顺序的有效调控。
一些实施例中，一分子的水合物中结晶水数量大于2且小于16，且水合物的沸点为90℃~120℃，水合物与正极极片所含的正极活性物质的质量比为（0.05~0.1）:1。示范例中，水合物与正极极片所含的正极活性物质的质量比可以为0.05:1、0.06:1、0.07:1、0.08:1、0.09:1、0.1:1等典型但非限制性的值。
一些实施例中，一分子的水合物中的结晶水数量大于或等于16时，且水合物的沸点为80℃~90℃时，水合物与正极极片所含的正极活性物质的质量比为（0.01~0.08）:1。示范例中，水合物与电极组件所含正极活性物质的质量比可以为0.01:1、0.02:1、0.03:1、0.04:1、0.05:1、0.06:1、0.07:1、0.08:1等典型但非限制性的值。
水合物的沸点影响水合物在热失控发生时释放水蒸气的时机，若是水合物的沸点过高，则释放水蒸气的时机较晚，则热失控的原反应II、III已经被触发，导致原反应IV的发生无法避免，由此无法实现对电极组件的安全防护。水合物中所含结晶水的数量直接影响水蒸气的含量，进而影响热失控反应发生时是否有足量的水蒸气以打断热失控的反应顺序。若是结晶水数量过少，则对负极极片以及电解液中的EC钝化不充分，若是结晶水数量过多，则多余的水蒸气来不及与负极、EC反应，在高温下反而产生更多的氢自由基及氢氧自由基，由此对电极组件的电化学性能以及热箱性能产生不利影响。
在本申请实施例提供的不同沸点、不同结晶水含量的水合物与正极活性物质的质量比范围内，水合物能够在适当的时机释放足量的水蒸气，改变热失控的反应顺序，提高电极组件热失控触发温度，有效缓解和降低热失控带来的燃烧、爆炸的风险。
一些实施例中，聚合物膜的材料的熔点为80℃~250℃。示范例中，聚合物膜的材料的熔点可以使80℃、90℃、100℃、120℃、150℃、180℃、200℃、220℃、250℃等典型但非限制性的值。
一些实施例中，聚合物膜的材料的熔点为100℃~200℃。示范例中，聚合物膜的材料的熔点可以使100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃等典型但非限制性的值。
在本申请实施例提供的聚合物膜的材料的熔点范围内，聚合物膜一方面可以有效封装水合物，使得聚合物膜在未发生热失控时，可以稳定存在于电极组件中，从而有利于电池单体的电化学性能保持在较高水平；另一方面，在电池热失控发生后，聚合物膜可以在感知电池单体温度变化后迅速熔融或破裂，从而可是及时释放水蒸气，有利于打断/调节热失控的反应顺序，实现对电池单体的有效保护。
一些实施例中，聚合物膜的材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、环氧树脂中的至少一种。本申请实施例提供的聚合物的材料可以在80℃~250℃的温度范围内发生熔融，或者在发生熔融前出现破损，可以及时将水合物产生的水蒸气释放至负极极片中，从而有利于打断/更改热失控的反应时序。同时，该聚合物膜的材料结构稳定，可以实现对水合物的有效封装，并可以使得电极组件的电化学性能保持在较高水平。
一些实施例中，聚合物膜的厚度为1mm~5mm。聚合物膜的厚度指的含有水合物的聚合物膜的厚度，将水合物均匀平铺在聚合物膜内，此时的厚度为上述所称的聚合物膜的厚度。示范例中，聚合物膜的厚度可以为1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm等典型但非限制性的值。聚合物膜的厚度与所采用的水合物的种类及其添加量有关，若是厚度过薄，可能导致水合物的添加量过少，聚合物膜若是厚度过厚，则置于电池组件上会影响其电化学性能。
第二方面，本申请实施例提供一种电池单体，该电池单体包括上述电极组件。
电池单体包括电池壳体和封装于该电池壳体内的电极组件，该电极组件包括本申请实施例电极组件。电池单体的形状没有特别的限制，其可以是圆柱形、方形或其他任意的形状。
一些实施例中，可将电极组件和电解液组装形成电池单体。示例性的，可将正极极片、隔离膜和负极极片经卷绕工艺或叠片工艺形成电极组件，将电极组件置于外包装中，烘干后注入电解液，经过真空封装、静置、化成、整形等工序，得到电池单体。应理解，电解液在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。本申请对电解液的种类没有具体的限制，可根据需求进行选择。例如，电解液可以是液态的、凝胶态的或全固态的。一些实施例中，电解液包括电解质盐和溶剂。示例性的，电解质盐可包括但不限于六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、三氟甲磺酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂及四氟草酸磷酸锂中的一种或多种。示例性的，溶剂可包括但不限于碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、 丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、1,4-丁内酯、环丁砜、二甲砜、甲乙砜及二乙砜中的一种或多种。
在一些实施例中，电解液还可选地包括添加剂。例如添加剂可以包括负极极成膜添加剂、正极成膜添加剂，还可以包括能够改善电池某些性能的添加剂，例如改善电池过充性能的添加剂、改善电池高温或低温性能的添加剂等。
由于本申请实施例电池单体中含有上述电极组件，在电池单体发生热失控时，电极组件中含有聚合物膜可以及时释放足量的水蒸气，该水蒸气一方面可以与负极极片中嵌入的锂反应，使负极失活；另一方面可以与电解液中的LiPF6反应生成PF5，PF5还可以作为催化剂促进EC的开环和水解，从而抑制正极与EC反应产热。基于此，本申请实施例中含有的聚合物膜可以从本质上破坏/调节/改变热失控原有的反应时序，有效提高电极组件的热失控触发温度，降低电极组件热失控风险。
第三方面，本申请实施例提供一种电池，该电池包括至少一个上述电池单体，一般包括多个电池单体，多个电池单体串联、并联或者混联，以增大电池的供电能力。在一些情形下，电池还包括箱体，电池单体容纳于箱体内。
因此，实施例中，该电池可以包括电池单体、电池模块、电池包中的任一种。
由于该电池含有本申请实施例电池单体，该电池在具有较高的电化学性能的同时，还具有较高的热失控触发温度，使得该电池的安全防护性能较高。
一些实施例中，当本申请实施例电池为电池模块时，该电池模块含有多个上述电池单体，多个电池单体可以是沿电池模块的长度方向依次排列设置。当然，也可以按照其他任意的方式进行排布。进一步可以通过紧固件将该多个电池单体进行固定。
一些实施例中，电池模块还可以包括具有容纳空间的外壳，多个电池单体容纳于该容纳空间。
一些实施例中，当本申请实施例电池为电池包时，电池包可以含有多个上述电池单体，多个该电池单体可以组装成上文电池模块。因此，电池包所含的电池单体或电池模块具体数量可根据电池包的应用和容量进行调节。
如实施例中，在电池包中可以包括电池箱和设置于电池箱中的多个电池模块。电池箱包括上箱体和下箱体，上箱体用于盖设下箱体，并形成用于容纳电池模块的封闭空间。多个电池模块可以按照任意的方式排布于电池箱中。
第四方面，本申请实施例提供一种用电装置，包括本申请实施例电池。本申请实施例中电池可以用作用电装置的电源，也可以用作用电装置的能量存储单元。因此本申请实施例用电装置待机或续航时间长，安全性能好。
用电装置可以但不限于是移动设备（例如手机、笔记本电脑等）、电动车辆（例如纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等）、电气列车、船舶及卫星、储能系统等。该用电装置可以根据其使用需求来选择上述电池单体、电池模块或电池包。
示范例中，该用电装置为纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等。为了满足该用电装置对高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包或电池模块。
作为另一个示例的用电装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等。该用电装置通常要求轻薄化，可以采用二次电池作为电源。
在一些实施例中，图4是作为一个示例的车辆1000。车辆1000可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。车辆1000的内部设置有锂离子电池100，锂离子电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。锂离子电池100可以用于车辆1000的供电，例如，锂离子电池100可以作为车辆1000的操作电源。车辆1000还可以包括控制器200和马达300，控制器200用来控制锂离子电池100为马达300供电，例如，用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
在一些实施例中，锂离子电池100不仅可以作为车辆1000的操作电源，还可以作为车辆1000的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。
请参照图5，图5为本申请一些实施例提供的锂离子电池100的爆炸图。锂离子电池100包括箱体10和锂离子电池单体20，锂离子电池单体20容纳于箱体10内。其中，箱体10用于为锂离子电池单体20提供容纳空间，箱体10可以采用多种结构。在一些实施例中，箱体10可以包括上箱体11和下箱体12，上箱体11和下箱体12相互盖合，上箱体11和下箱体12共同限定出用于容纳锂离子电池单体20的封闭空间。当然，上箱体11和下箱体12形成的箱体10可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。多个电池单体20可以按照任意的方式排布于电池箱中。
在锂离子电池100中，锂离子电池单体20可以是多个，多个锂离子电池单体20之间可串联或并联或混联，混联是指多个锂离子电池单体20中既有串联又有并联。多个锂离子电池单体20之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个锂离子电池单体20构成的整体容纳于箱体10内；当然，锂离子电池100也可以是多个锂离子电池单体20先串联或并联或混联组成锂离子电池模块形式，多个锂离子电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体10内。
在一些实施例中，参照图6，电池单体20的外包装可包括壳体21和盖板23。其中，壳体21可包括底板和连接于底板上的侧板，底板和侧板围合形成容纳腔。壳体21具有与容纳腔连通的开口，盖板23用于盖设开口，以封闭容纳腔。本申请实施例二次电池所含的正极极片、隔离膜和负极极片可经卷绕工艺和/或叠片工艺形成电极组件22。电极组件22封装于容纳腔。电解液浸润于电极组件22中。电池单体20所含电极组件22的数量可以为一个或多个，可以根据实际需求来调节。
实施例
以下，说明本申请的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
本实施例提供一种电极组件及电池单体。
一种电极组件，包括正极极片、隔离膜和负极极片，还包括聚合物膜以及位于聚合物膜内的水合物。
正极极片的制备：
将正极活性物质LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、导电炭黑SP及粘结剂PVDF（聚偏氟乙烯）分散至溶剂NMP（N-甲基吡咯烷酮）中进行混合均匀，得到正极浆料；将正极浆料均匀涂布于正极集流体铝箔上，经烘干、冷压、分条、裁片后，得到正极极片，其中，正极活性物质、导电炭黑及粘结剂PVDF的质量比为96:2:2。
聚合物膜的制备：
将水合物十六水硫酸铝[Al2(SO4)3·16H2O]放置在材质为聚乙烯的薄膜袋中，均匀分散，抽真空，热封，得到聚合物膜。
其中，正极活性物质与十六水硫酸铝的质量比为1:0.01。
负极极片的制备：
将负极活性物质天然石墨、导电炭黑SP、增稠剂CMC（羧甲基纤维素钠）及粘结剂SBR（丁苯橡胶）按照质量比96:1:1:2分散于溶剂去离子水中进行混合均匀，得到负极浆料；将负极浆料均匀涂布于负极集流体铜箔上；经烘干、冷压、分条、裁片，得到负极极片。
将制得的正极极片、PP隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正负极片中间起到隔离正负极的作用，卷绕得到电极组件，其中，聚合物膜位于最外圈负极极片且靠近隔离膜一侧的表面上（如图1所示），可以理解的是，此时聚合物膜嵌入至最外圈负极极片表面。
一种电池单体，包括电池壳体和位于电池壳体内的电极组件，以及用于浸润该电极组件的电解液。
电解液的制备：
在充满氩气的手套箱中(水含量＜10ppm，氧气含量＜1ppm)，将锂盐LiPF6按照一定的浓度加入到含有非水有机溶剂中，有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯，且环状碳酸酯(碳酸乙烯酯)含量为30wt％。待锂盐完全溶解后，加入适量其他添加剂。搅拌均匀后得到锂盐浓度为1.0mol/L的电解液。
锂离子池单体的制备：
焊接极耳后，将电极组件置于外包装中，将上述制备的电解液注入到干燥后的电极组件中，静置、化成、容量测试等，完成锂离子电池单体的制备。
实施例2
本实施例提供一种电极组件及电池单体，同实施例1，区别在于：正极活性物质与十六水硫酸铝的质量比为1:0.05。
实施例3
本实施例提供一种电极组件及电池单体，同实施例1，区别在于：正极活性物质与十六水硫酸铝的质量比为1:0.08。
实施例4
本实施例提供一种电极组件及电池单体，同实施例1，区别在于：正极活性物质与十六水硫酸铝的质量比为1:0.1。
实施例5
本实施例提供一种电极组件及电池单体，同实施例2，正极活性物质与十六水硫酸铝的质量比为1:0.05，区别在于：聚合物膜放置在电极组件外表面的拐角区域（如图2所示）。
实施例6
本实施例提供一种电极组件及电池单体，同实施例5，区别在于：正极活性物质与十六水硫酸铝的质量比为1:0.08。
实施例7
本实施例提供一种电极组件及电池单体，同实施例5，区别在于：正极活性物质与十六水硫酸铝的质量比为1:0.1。
实施例8
本实施例提供一种电极组件及电池单体，同实施例5，区别在于：正极活性物质与十六水硫酸铝的质量比为1:0.01。
实施例9
本实施例提供一种电极组件及电池单体，同实施例2，区别在于：聚合物膜放置在电极组件外表面的平直区域（如图3所示）。
实施例10
本实施例提供一种电极组件及电池单体，同实施例2，区别在于：聚合物膜的膜材质为聚丙烯。
实施例11
本实施例提供一种电极组件及电池单体，同实施例1，区别在于：聚合物膜中采用的水合物为五水硫酸铜[CuSO4·5H2O]，正极活性物质与五水硫酸铜的质量比为1:0.08。
实施例12
本实施例提供一种电极组件及电池单体，同实施例1，区别在于：聚合物膜中采用的水合物为六水氯化镁[MgCl2·6H2O]，正极活性物质与六水氯化镁的质量比为1:0.08。
实施例13
本实施例提供一种电极组件及电池单体，同实施例1，区别在于：聚合物膜中采用的水合物为二水硫酸钙[CaSO4·2H2O]，且正极活性物质与二水硫酸钙的质量比为1:0.09。
实施例14
本实施例提供一种电极组件及电池单体，同实施例2，区别在于：电池结构为叠片结构。
叠片结构的电极组件的制备过程包括：将制得的正极极片、负极极片和PP隔离膜按照正极—隔离膜—负极顺序排列，逐层叠合在一起形成叠片电极组件。
对比例1
本对比例提供一种电极组件及电池单体，同实施例1，区别在于：未设置聚合物膜。
对比例2
本对比例提供一种电极组件及电池单体，同实施例1，区别在于：聚合物膜中不含有水合物。
对比例3
本对比例提供一种电极组件及电池单体，同实施例4，区别在于：聚合物膜中不含有水合物。
对比例4
本对比例提供一种电极组件及电池单体，同实施例5，区别在于：聚合物膜中不含有水合物。
电池热箱测试：
将电极组件先进行1/3C满充，在电极组件大面布置感温线以监测测试过程电芯温度变化，电极组件极柱布置电压传感线以监测测试过程电极组件电压变化，烘箱布置感温线以监测烘箱内部温度变化，温升至55℃，保持2h；以5℃/min温升速度，每5℃保持30min，直至电极组件热失控或200℃保温3h，以上两个条件发生一个即停止。实验前后称量电极组件质量，计算质量损失，辅助评估电极组件热箱性能。
将实施例1~14以及对比例1~4制备的电池单体的测试结果如下表1所示。
表1中：
最大失效温度指的是热失控发生过程中的最大温度，该温度可以反应热失控发生时的爆炸或燃烧的剧烈程度，若是最大热失控温度较低，可以表明热失控发生时产生的危害较小，该电极组件的安全性能较高。
热失控触发温度指的是热失控发生的临界温度，即当电极组件的温度达到该温度后，开始发生热失控。若是热失控触发温度较高，表明电极组件的安全性能越高。
质量损失%=00%。
其中，m0指的是电极组件的未发生热失控的初始质量，m1指的热箱测试结束后电极组件的质量。在进行电池热箱测试过程中，电极组件中所含的电解液以及活性物质层的质量均发生一定程度的减小，由此，质量损失可以表明热失控发生的程度，一方面，若是热失控发生的剧烈的燃烧或者爆炸，则会显著提高电极组件的质量损失，另一方面，热失控反应发生时间越长，电解液及活性物质层的质量损失越多，电极组件表选出较高的质量损失。因此，电极组件的质量损失越低，表明电极组件发生燃烧或者爆炸的波及范围越小，或者是电极组件热失控结束的较早，使得电极组件表现出较高的安全性能。
据表1，设置有聚合物膜的电池单体具有较高的热失控触发温度以及较低的质量损失。结合对比例1~4，仅在电极组件内部内置聚合物膜如聚乙烯，均不能改善电池单体的热箱性能，而如果将含水合物的聚合物膜设置在电极组件上，电极组件的热箱性能得到不同程度的改善。具体的，结合实施例1~4，正极活性物质与聚合物膜质量最佳比例为1:0.05，当比例偏小时，水合物在高温时释放的水蒸气，对负极及电解液中EC钝化不充分，当比例偏大时，水合物在高温时释放过量的水蒸气，多余的水来不及与负极及EC反应，高温下产生更多氢自由基及氢氧自由基，因此电极组件的热箱性能下降。
比较实施例2、5、9，聚合物膜置于电极组件内部时（电极组件的最外圈负极极片表面），此时，更有利于聚合物膜发挥对电池单体的保护作用，这是由于置于电极组件内部更有利于水合物在高温室有序均匀的将水蒸气释放至电解液以及负极中，可以更快的使得负极及电解液钝化。然而，将聚合物膜设置在电极组件内部时，对电极组件的制备工艺提出了较大的要求，极大提高了电极组件制备工艺的难度，比如：卷绕收尾需将聚合物膜卷入Jerry roll中，一方面对卷入位置要有精准的控制，大大增加了工艺难度，如果卷入位置不合适，极易与阳极极片干涉，造成翻折，另一方面，增加的卷入聚合物膜工艺，除了影响优率、增加成本，也严重影响电极组件生产产能，又比如：对热压工艺提出更大挑战，热压温度以及热压压力不当都有可能对聚合物膜造成不可逆转的损坏；当热压压力大或者温度过高，聚合物膜都可能损伤，甚至毁坏，而热压压力小或温度低，又有可能达不到热压效果，造成Jerry roll开口，影响电极组件的品质。将聚合物膜设置在电极组件外表面的拐角区域，此时，聚合物膜不影响电极组件的制备过程，无需增加电极组件额外的制备工序，无需考虑热压问题，也无需考虑聚合物膜是否增加电极组件的厚度，更无需考虑聚合物膜是否影响电极组件的能量密度。这样，在结合电极组件制备工艺的难易程度以及对电极组件的保护效果的基础上，将聚合物膜设置在电极组件外表面的拐角区域，具有更高的应用价值，更有利于在工业上实现产业化生产和推广。
当然，与实施例9相比，聚合物膜设置在电极组件外表面的拐角区域的保护效果也优于聚合物膜设置在电极组件外表面的平直区域，具体的，一方面，由于拐角区域的应力较大，此时，聚合物膜在感知到温度升高后快速的释放水蒸气，该水蒸气可以以较快的速度到达电极组件所含的极片中以及电解液中，使得电解液和负极极片更快的钝化失活；另一方面，平直区域散热较快，影响了水合物释放水蒸气的时机与速度；另外，聚合物膜位于平直区域在电极组件的循环过程中，由于极片的收缩膨胀，容易对该聚合物膜造成损坏。
比较实施例2、10，可以发现的是，采用聚乙烯作为聚合物膜材料制备的聚合物膜对电极组件的保护效果更佳，这是由于在发生热失控时，熔点较高的聚合物膜材料发生熔融或破裂的时间大于熔点较低的聚合物膜材料，使得采用聚乙烯作为聚合物膜材料时的水蒸气释放时机更早，从而更有利于实现对电极组件的保护。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，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。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (11)

1.一种电极组件，包括正极极片、隔离膜和负极极片，其特征在于，还包括聚合物膜以及位于所述聚合物膜内的水合物，所述电极组件呈卷绕结构，所述聚合物膜位于所述电极组件外表面的拐角区域。
2.如权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述水合物在大于等于80℃且小于等于150℃的条件下释放水蒸气。
3.如权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述水合物包括水合硫酸盐、水合卤化盐、水合硅酸盐中的至少一种。
4.如权利要求3所述的电极组件，其特征在于，所述水合硫酸盐包括十六水硫酸铝、十八水硫酸铝、五水硫酸铜、七水硫酸亚铁、七水硫酸镍、六水硫酸镍、七水硫酸锌、二水硫酸钙中的至少一种，所述水合卤化盐包括六水氯化镁、六水氯化镍、二水氯化钡中的至少一种，所述水合硅酸盐包括九水硅酸钠。
5.如权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述水合物与所述正极极片所含的正极活性物质的质量比为0.01:1~0.1:1。
6.如权利要求5所述的电极组件，其特征在于，一分子的所述水合物中的结晶水数量小于等于2，且所述水合物的沸点大于等于120℃，所述水合物与所述正极极片所含的正极活性物质的质量比为0.07:1~0.1:1；
或者，一分子的所述水合物中结晶水数量大于2且小于16，且所述水合物的沸点为90℃~120℃，所述水合物与所述正极极片所含的正极活性物质的质量比为0.05:1~0.1:1；
或者，一分子的所述水合物中的结晶水数量大于或等于16，且所述水合物的沸点为80℃~90℃，所述水合物与所述正极极片所含的正极活性物质的质量比为0.01:1~0.08:1。
7.如权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述聚合物膜的材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、环氧树脂中的至少一种。
8.如权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述聚合物膜的厚度为1mm~5mm。
9.一种电池单体，其特征在于，包括如权利要求1~8任一项所述的电极组件。
10.一种电池，其特征在于，包括如权利要求9所述的电池单体。
11. 一种用电装置，其特征在于，包括如权利要求 10所述的电池。
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