CN117795720A - 电化学装置的制备方法及电化学装置 - Google Patents

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Abstract

一种电化学装置的制备方法，包括：S10：提供正极极片、负极极片和隔膜，将所述正极极片、所述隔膜和所述负极极片进行卷绕或叠片形成电极组件，将所述电极组件封装后得到干电化学装置；S20：安装所述干电化学装置；S30：将电解液注入所述干电化学装置内，得到电化学装置，并对所述电化学装置进行初始活化。另外，还提供一种电化学装置，所述电化学装置利用上述方法制备而成。

Description

电化学装置的制备方法及电化学装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2021年4月25日提交的申请号为63/179,531的美国临时的优先权，其内容通过引用的方式并入本申请中。
技术领域
本申请涉及电池技术领域，尤其是涉及一种电化学装置的制备方法及利用该方法制备的电化学装置。
背景技术
随着锂离子电池在电动汽车和储能领域的广泛应用，如何解决锂离子电池的成本问题和安全问题对于锂离子电池的发展变得更加重要。在锂离子电池制造过程中，水分是影响电池品质和安全性的重要因素之一。为确保锂离子电池的性能，在锂离子电池制造过程中必须严格控制各个环节的水分。
技术问题
通常，锂离子电池制造的各个环节都需要通过干燥或烘烤等方式对水分进行控制。由于在每个工序都需要进行严格的水分控制，极大地增加了锂离子电池的制造成本，同时也增加了GWh电芯产能的设备固定资产投入。而且，传统的锂离子电池由于其在出厂前就注入了电解液，故需要按危险品进行存储和运输，而且对温度、湿度等要求较高，增加了存储和运输成本以及安全风险。
技术方案
本申请的目的是提供一种电化学装置的制备方法及电化学装置，简化了电化学装置的制备工艺，减少了成本，且干电化学装置的存储和运输要求较传统锂离子电池大大降低。
本申请的一实施例提供一种电化学装置的制备方法，所述方法包括：
S10：提供正极极片、负极极片和隔膜，将所述正极极片、所述隔膜和所述负极极片进行卷绕或叠片形成电极组件，将所述电极组件封装后得到干电化学装置；
S20：安装所述干电化学装置；
S30：将电解液注入所述干电化学装置内，得到电化学装置；以及对所述电化学装置进行初始活化。
上述干电化学装置指不含电解液的电化学装置。本申请提供的电化学装置的制备方法，与传统的锂离子二次电池制备方法相比，干电化学装置在安装使用前不需要注入电解液，大大简化了制备工艺和成本，并且干电化学装置的存储和运输要求以及成本较传统锂离子电池也大大降低。本申请的干电化学装置的制造过程可以省去除湿、切片、抽真空、烘烤、注液、化成、老化、分容等工序，大大降低了厂房和设备的投资及运营维护的成本。传统锂离子二次电池的制备流程与本申请中干电化学装置的制备流程如图1及图2所示(其中，图1为传统锂离子二次电池的制备流程图，图2为本申请中干电化学装置的制备流程图)。上述干电化学装置制造过程中无需控制环境湿度以及正负极极片中的含水量，进一步降低了设备投资和制造成本。此外，传统的锂离子二次电池需要按危险品进行存储和运输；而本申请的干电化学装置不含电解液，可以按普通物品进行存储和运输，对温度、湿度等要求都比较低，对存储和运输没有特殊要求，显著降低了存储和运输成本，同时也解决了存储和运输过程中的安全问题。
本申请的一实施例提供一种电化学装置的制备方法，所述方法包括：
S10：提供正极极片、负极极片和隔膜，将所述正极极片、所述隔膜和所述负极极片进行卷绕或叠片形成电极组件，将所述电极组件置入壳体内，并用至少一个端盖将所述壳体封装后得到干电化学装置；其中，该至少一个端盖上贯穿设有与所述壳体的内腔连通的注液孔和排气孔；
S20：将所述干电化学装置安装在所需位置处，将注液管与所述注液孔连通，并将排气管与所述排气孔连通；
S30：通过所述注液管向所述干电化学装置内注入电解液，同时，所述壳体内的气体或者过量的电解液通过所述排气孔排出，从而得到电化学装置；以及
S40：对所述电化学装置进行初始活化。
在使用前，对干电化学装置进行安装，然后注入电解液进行初始活化。
上述方法改变了传统锂离子电池的制造流程，由于在步骤S10即干电化学装置制造过程中没有注入电解液，从而使制造、存储和运输中的安全风险大大降低。在不含有电解液的干电化学装置被运输到目的地之后，对所制备的干电化学装置进行安装并注入电解液以形成电化学装置，然后在所述电化学装置投入使用之前初始激活所述电化学装置。该电化学装置在使用过程中可以对其进行维护和维修(例如更换部件、补充或更换电解液、加入电解液添加剂(Re-conditioner)等措施)，以延长电化学装置的使用寿命。
在一种可实现的方式中，所述S30步骤，具体包括：
向所述干电化学装置内注入第一电解液，并对所述干电化学装置进行第一次充电，以除去所述干电化学装置内的水分，然后将所述第一电解液及反应副产物排出；
向所述干电化学装置内注入第二电解液，得到电化学装置，并对所述电化学装置进行第二次充电，以完成所述电化学装置的活化(包括在所述电极组件表面形成SEI膜)，从而得到活化后的电化学装置。
在一种可实现的方式中，所述第一次充电将所述干电化学装置充电至10％-90％SOC。
在一种可实现的方式中，在所述第一次充电过程中以小于或等于0.5C的恒流电流对所述干电化学装置进行充电。
在一种可实现的方式中，所述S30步骤，具体包括：
向所述干电化学装置内注入特定的电解液，得到电化学装置；其中，所述特定的电解液能够与所述干电化学装置内的水分发生反应；
对所述电化学装置进行充电，进一步除去所述电化学装置内的水分，并完成所述电化学装置的活化(包括在所述电极组件表面形成SEI膜)，从而得到活化后的电化学装置。
在一种可实现的方式中，在将电解液注入所述干电化学装置内之前，先对所述干电化学装置进行物理除水，然后再将所述电解液注入所述干电化学装置内。
在一种可实现的方式中，对所述干电化学装置进行物理除水，具体包括：
对所述干电化学装置进行烘烤和/或抽真空处理，将所述干电化学装置内的水分(本发明中主要指正极极片中的水分)降到600ppm以下，或者400ppm以下，或者200ppm以下。
在一种可实现的方式中，所述电极组件为卷绕式电极组件，所述电极组件由所述正极极片、所述隔膜和所述负极极片卷绕形成。
在一种可实现的方式中，所述电极组件还包括中心管，所述电极组件由所述正极极片、所述隔膜和所述负极极片绕所述中心管卷绕形成。
在一种可实现的方式中，所述电极组件为叠片式电极组件，所述电极组件为所述正极极片、所述隔膜和所述负极极片间隔堆叠形成。
在一种可实现的方式中，所述正极极片的制备过程、所述负极极片的制备过程和/或所述干电化学装置的制备过程是在不控制湿度的普通环境中进行，或者在湿度等于或小于60％但等于或大于1％的环境中进行，或者在湿度等于或小于60％但等于或大于10％的环境中进行，或者在湿度等于或小于60％但等于或大于30％的环境中进行。
本申请的另一实施例还提供一种电化学装置，所述电化学装置利用以上所述的方法制备而成。
在一种可实现的方式中，所述电化学装置为叠片式电化学装置。
在一种可实现的方式中，所述电化学装置为卷绕式电化学装置，所述电化学装置包括卷芯、壳体和至少一端盖，所述卷芯位于所述壳体内；所述壳体的端部设有开口，所述端盖设置于所述壳体的开口处；所述端盖上设有排气孔和注液孔。本申请中排气孔也可以用于排出液体，例如过量的电解液；注液孔也可以用于加入气体，例如惰性气体。
在一种可实现的方式中，所述壳体的相对两端均设有开口，所述至少一端盖包括第一端盖和第二端盖，所述第一端盖和所述第二端盖分别设置于所述壳体相对两端的开口处；所述排气孔和所述注液孔分别设置于所述第一端盖和所述第二端盖上，或者同时设置于所述第一端盖上或所述第二端盖上。
在一种可实现的方式中，所述排气孔处设有排气阀，所述排气阀与所述排气孔连通；和/或，所述注液孔处设有注液阀，所述注液阀与所述注液孔连通。
在一种可实现的方式中，还设有排气管，所述排气管连接到所述排气孔，所述排气阀设置在所述排气管上；和/或，还设有注液管，所述注液管连接到所述注液孔，所述注液阀设置在所述注液管上。
在一种可实现的方式中，所述电化学装置的数量为多个，多个所述电化学装置串联和/或并联设置，多个所述电化学装置上的所述排气管连接在一起；和/或，多个所述电化学装置上的所述注液管连接在一起。
在一种可实现的方式中，所述卷芯的中心设有中心管，所述卷芯由正极极片、隔膜和负极极片绕所述中心管卷绕形成。
在一种可实现的方式中，所述中心管位于所述壳体内，且所述中心管的两端均未伸出所述壳体外，所述中心管的两端位于所述第一端盖内侧的集流部件和所述第二端盖内侧的集流部件之间。
在一种可实现的方式中，所述中心管位于所述壳体内，所述中心管的端部穿过所述端盖后伸出至所述壳体外。
在一种可实现的方式中，所述壳体的相对两端均设有开口，所述至少一端盖包括第一端盖和第二端盖，所述第一端盖和所述第二端盖分别设置于所述壳体相对两端的开口处；所述中心管的一端穿过所述第一端盖后伸出至所述壳体外，所述中心管的另一端穿过所述第二端盖后伸出至所述壳体外。
在一种可实现的方式中，所述中心管上设有破孔，所述破孔位于所述壳体内；所述破孔内设有密封材料，所述密封材料密封所述破孔。
在一种可实现的方式中，所述密封材料采用熔点为70-150℃的材料制成。
在一种可实现的方式中，所述中心管上设有温度传感器。
在一种可实现的方式中，所述端盖上设有电极端子(或极柱)，所述电化学装置还包括集流部件，所述集流部件位于所述壳体内，所述集流部件同时与所述卷芯上的极耳和所述电极端子(或极柱)电连接。
在一种可实现的方式中，所述电极端子(或极柱)与所述端盖之间设有绝缘垫。
在一种可实现的方式中，所述集流部件与所述端盖之间设有绝缘件。
在一种可实现的方式中，所述壳体内设有绝缘膜，所述绝缘膜位于所述卷芯与所述壳体的内壁之间。
有益效果
本申请提供的电化学装置的制备方法，与传统的锂离子二次电池制备方法相比，干电化学装置在安装使用前不需要注入电解液，大大简化了制备工艺和成本，并且干电化学装置的存储和运输要求以及成本较传统锂离子电池也大大降低。本申请的干电化学装置的制造过程可以省去除湿、切片、抽真空、烘烤、注液、化成、老化、分容等工序，大大降低了厂房和设备的投资及运营维护的成本。而且，干电化学装置制造过程中无需控制环境湿度以及正负极极片中的含水量，进一步降低了设备投资和制造成本。此外，传统的锂离子二次电池需要按危险品进行存储和运输；而本申请的干电化学装置不含电解液，可以按普通物品进行存储和运输，对温度、湿度等要求都比较低，对存储和运输没有特殊要求，显著降低了存储和运输成本，并解决了存储和运输过程中可能存在的安全问题。
附图说明
图1为现有技术中锂离子二次电池的制备流程图。
图2为本申请一实施例中干电化学装置的制备流程图。
图3为本申请一实施例中电极极片的结构示意图。
图4为本申请另一实施例中电极极片的结构示意图。
图5为本申请一实施例中电化学装置的截面示意图。
图6为本申请一实施例中电化学装置并联的结构示意图。
图7为本申请另一实施例中电化学装置串联的结构示意图。
图8为本申请另一实施例中电化学装置的截面示意图。
图9为本申请又一实施例中电化学装置的截面示意图。
图10为图9中电化学装置的立体结构示意图。
图11为本申请实施例1-3、实施例5与对比例1-2的电化学装置在常温(25℃)下充放电测试的对比示意图。
图12为本申请实施例1-3、实施例5与对比例1-2的电化学装置在高温(45℃)下充放电测试的对比示意图。
图13为本申请实施例6中电化学装置在室温下充放电测试的示意图。
其中，10-卷芯；110-电极极片；112-极耳；20-壳体；30-中心管；310-温度传感器；320-破孔；410-第一集流部件；420-第二集流部件；510-第一电极端子；520-第二电极端子；530-第一极柱；540-第二极柱；610-第一端盖；620-第二端盖；70-注液孔；80-排气孔；910-第一绝缘件；920-第二绝缘件；930-绝缘垫；940-绝缘膜；950-紧固件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本申请的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本申请的一实施例提供一种电化学装置的制备方法，所述方法包括：
S10：提供正极极片、负极极片和隔膜，将所述正极极片、所述隔膜和所述负极极片进行卷绕或叠片形成电极组件，将所述电极组件封装后得到干电化学装置；
S20：安装所述干电化学装置；
S30：将电解液注入所述干电化学装置内，得到电化学装置；以及对所述电化学装置进行初始活化，得到活化后的电化学装置。
上述干电化学装置指不含电解液的电化学装置。本申请提供的电化学装置的制备方法，与传统的锂离子二次电池制备方法相比，干电化学装置在安装使用前不需要注入电解液，大大简化了制备工艺和成本，并且干电化学装置的存储和运输要求以及成本较传统锂离子电池也大大降低。本申请的干电化学装置的制造过程可以省去除湿、切片、抽真空、烘烤、注液、化成、老化、分容等工序，大大降低了厂房和设备的投资及运营维护的成本，同时降低了锂离子电芯制造车间的安防等级。传统锂离子二次电池的制备流程与本申请中干电化学装置的制备流程如图1及图2所示(其中，图1为传统锂离子二次电池的制备流程图，图2为本申请中干电化学装置的制备流程图)。上述干电化学装置制造过程中无需控制或者无需严格控制环境湿度以及正负极极片中的含水量，进一步降低了设备投资和制造成本。此外，传统的锂离子二次电池需要按危险品进行存储和运输；而本申请的干电化学装置不含电解液，可以按普通物品进行存储和运输，对温度、湿度等要求都比较低，对存储和运输没有特殊要求，显著降低了存储和运输成本。
在上述步骤S10中，正极极片和负极极片可以采用类似锂离子二次电池中极片的制造方法制成。在极片的制备过程以及干电化学装置的制备过程中，可以像现有技术中锂电池制备方法一样在除湿的干燥条件下(例如湿度小于30％)进行，也可以在不进行除湿的普通环境下(例如湿度为30％～60％)进行。如果在普通环境下制备极片以及干电化学装置，则可以省去除湿装置并能够减少能耗，有利于进一步降低制造成本。其中，正极材料可以选自锂钴氧化物、锂锰氧化物、锂铁磷酸盐、锂锰磷酸盐、锂锰铁磷酸盐、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物、锂镍锰氧化物，以及上述材料经过改性或包覆得到的复合材料中的一种或几种。需要注意的是，如果在不进行除湿的普通环境下制造，高镍含量的正极材料(例如NCM811正极材料)与水反应会造成结构破坏从而失去电化学活性，因此在制备过程中需要进行防水处理。
负极材料可以选自石墨、中间相碳微球、无定型碳、锂钛氧化合物、硅基材料、锡基材料及过渡金属氧化物中至少一种；硅基材料例如硅、硅合金、硅碳复合物或者硅氧化物。
本申请对干电化学装置中的隔膜不做限定，通常可以根据最终制备的电化学装置的要求或者步骤S30的制备条件进行选择。例如：所述隔膜可以选自聚烯烃隔膜、聚偏氟乙烯隔膜、芳纶隔膜、聚酰胺隔膜以及上述隔膜经过涂覆或复合得到的复合隔膜中的一种；或者所述隔膜选自无机固态电解质隔膜；或者所述隔膜选自有机固态电解质隔膜；或者所述隔膜选自无机固态电解质与有机固态电解质复合的复合隔膜。
根据本申请的目的，对电极组件的结构不做限定。电极组件可以为常用的卷绕式电极组件或叠片式电极组件。
作为一种实施方式，电极组件为叠片式电极组件，电极组件为正极极片、隔膜和负极极片堆叠形成。
作为另一种实施方式，电极组件为卷绕式电极组件，电极组件由正极极片、隔膜和负极极片卷绕形成。作为一种实施方式，电极组件还包括中心管，电极组件由正极极片、隔膜和负极极片绕中心管卷绕形成。
以卷绕式电极组件为例，干电化学装置包括圆柱形的卷芯(即卷绕式电极组件)，卷芯的长度可以为20-130cm，或者长度为40-110cm，或者长度为60-100cm。卷芯的直径可以为3-60cm，或者直径为6-30cm，或者直径为10-25cm。本申请的电化学装置可以获得较高的单体容量，相同容量的储能系统所需的单体数量少，单体之间的一致性更容易控制，有利于提高整个储能系统的工作性能，同时由于单个电化学装置的容量较大(例如大于10千瓦时)，进而简化了传统电池系统制造过程的模块和电池包的集成，进一步降低储能系统的制造成本。在一些实施方式中，电化学装置的单体容量可以为2-30千瓦时，或者容量为3-20千瓦时，或者容量为5-15千瓦时，或者容量为5-10千瓦时。
其中，卷芯的制备步骤可以为：选择合适宽度的集流体，制备正极浆料和负极浆料，将正极浆料涂布在正极集流体(例如铝箔)上，将负极浆料涂布在负极集流体(例如铜箔)上，然后经过辊压形成正极极片和负极极片。极片的涂覆宽度与卷芯的长度相匹配，涂布时极片的一端留出一部分空箔区，例如5-30mm，或者8-25mm，或者10-20mm，作为卷芯的极耳，极耳与集流部件焊接后再连接电极端子。由于上述制备过程中已经对集流体的宽度进行选择，故正极极片和/或负极极片在完成涂布辊压后不需要经过切片，可以直接与隔膜进行卷绕形成卷芯。在一些实施方式中，隔膜可以先热压在负极极片上，然后再进行卷绕；也可以先将隔膜热压在正极极片上，然后进行卷绕形成卷芯。在一些实施方式中，正极极片和/或负极极片也可以采用现有技术中干法极片的制备方法制得。
对于电极极片(包括正极极片和负极极片)上极耳的设置，如图3所示，作为一种实施方式，可以将电极极片110上的空箔区切割形成多个极耳112，并且极耳112向电极极片110的卷绕方向倾斜。如此设置可以降低卷绕过程中极耳112压平所需的压力，使极耳112更加平整，与集流部件的焊接更加容易，同时也减少了压平过程对电极极片110的影响，大大提高了卷芯的合格率。
如图4所示，作为另一种实施方式，将电极极片110上的空箔区切割形成多个极耳112，极耳112向电极极片110的卷绕方向倾斜，并且在沿远离电极极片110的方向上极耳112的宽度逐渐减小。上述设计有利于提高极耳112压平后的平整度，从而提高极耳112和集流部件焊接的稳定性。
作为一种实施方式，卷芯的中心设置有中心管，中心管可以为耐高温的塑料管，或者内衬有金属管的耐高温塑料管。中心管在卷芯的卷绕过程中可以作为卷轴，中心管与端盖密封设置。在使用中，中心管内可以通入冷却液或者高温流体对电化学装置进行温度调节；在电化学装置发生热失控的情况下，中心管还可以作为通道向电化学装置内通入冷却剂和/或灭火剂。例如，中心管的管壁上设置有多个破孔，多个破孔采用低熔点密封材料(例如低熔点塑料)进行密封。当电化学装置发生热失控导致其温度快速升高时，低熔点密封材料软化破开，此时中心管内的冷却液注入电化学装置内部进行冷却，同时冷却液稀释电解液，从而阻止热失控扩散并阻滞事故发生。
在上述卷芯制备完成后，将卷芯的极耳与集流部件焊接，然后装入壳体，安装端盖后形成干电化学装置。壳体为圆柱形结构，壳体的两端均安装有端盖，中心管穿过端盖且与端盖绝缘密封连接。在另一种实施例中，中心管只作为卷轴，中心管位于两端盖的集流部件之间，而不会穿过端盖。壳体主体可以为塑料壳体或金属壳体，端盖为塑料或金属制成，端盖上设置有注液孔和排气孔。在一些实施方式中，壳体的材料可以选自PP、PE、PVDF、PTFE、PEEK以及聚砜等中的至少一种。
与传统的锂离子二次电池的制备方法相比，该干电化学装置未加注电解液，在制备过程中可以不控制或不严格控制环境湿度以及正负极极片中的含水量，例如极片涂布可以采用成本更低的水系浆料，制备的极片和卷芯都不需要进行烘干除水处理。制备的干电化学装置对温度、湿度等要求都比较低，对存储和运输没有特殊要求，显著降低了存储和运输成本，且提高了安全性。
由于在干电化学装置制备过程中不需要对水分进行控制，因此对正极极片、负极极片、隔膜、导电添加剂、粘合剂等材料中的含水量要求也较低，降低了材料生产、存储和使用过程中的成本。而且，在步骤S10中，即干电化学装置的制造过程可以省去除湿、分切、抽真空、烘烤、注液、化成、老化、分容等工序，大大降低了制造成本。整个干电化学装置制造工厂可以不需要除湿系统，大大降低了厂房和设备的投入及运营维护的成本。
制成的干电化学装置中可以充入惰性气体，例如通过排气孔或者注液孔充入惰性气体，然后将与排气孔或者注液孔连通的阀门关闭。在干电化学装置中充入惰性气体，可以避免其在存储和运输过程中进一步吸收水分，或者受环境中其它气体的影响。
在使用前，根据步骤S20及S30，对干电化学装置进行安装，然后加入电解液进行初始活化，得到电化学装置。
在步骤S20中，安装所述干电化学装置包括：在所需位置处固定干电化学装置，以及连接排气管路和/或注液管路。排气管路与电化学装置上的排气孔连接，注液管路与电化学装置上的注液孔连接。步骤S20可以在干电化学装置的制造工厂完成，也可以在电化学装置的使用场所完成。即可以将干电化学装置组装成簇后再进行存储或运输，或者也可以将干电化学装置运输到使用场所后再进行安装(组装)。
初始活化是该电化学装置制造过程中的一个新流程，其主要作用为除水(对于干电化学装置制造过程中未进行水分控制的方案)和活化。初始活化是该电化学装置制备方法中的一个重要步骤，与普通锂离子电池制造方法中的化成步骤不同，本申请中的初始活化过程一方面是为了去除电化学装置中的水分，同时完成电化学装置的激活(包括生成SEI膜)。传统锂离子电池在化成过程中也可能除去少量的水分，但由于其前期制造过程中严格控制电芯的含水量，所以与本申请的初始活化过程存在明显的区别。
作为一种实施方式，初始活化可以分为两个步骤：(1)向干电化学装置内注入第一电解液，并在常温或高温下对所述干电化学装置进行第一次充电，以除去干电化学装置内的水分，然后将第一电解液及反应副产物排出；其中，第一电解液不包含容易与水反应的锂盐，所述容易与水反应的锂盐可以为例如六氟磷酸锂。(2)向干电化学装置内注入第二电解液，得到电化学装置，并对所述电化学装置进行第二次充电，以完成所述电化学装置的活化，从而得到活化后的电化学装置。活化完成后，将电化学装置上的阀门关闭，以将电化学装置封闭，使得第二电解液保留在电化学装置内。活化过程中产生的气体可以通过排气孔排出。
其中，步骤(1)中第一次充电的主要目的在于去除干电化学装置中的水分。步骤(1)生成的副产物可以使用溶剂析出，或者被注入的第二电解液驱替排出，从而减少对电化学装置性能的影响。在一些实施方式中，步骤(1)中第一次充电可以根据电池设计的不同(例如粘合剂和隔膜的不同)选择不同的温度进行，从而提高效率，缩短时间。例如电化学装置采用芳纶隔膜，第一次充电可以在40℃以上进行，或者60℃以上进行，或者在80℃以上进行，或者在100℃以上进行。采用其它隔膜，可以根据隔膜材料选择在较高温度下进行第一次充电，例如40℃-80℃。
在一种实施例中，所述第一电解液不包含容易与水反应的锂盐，所述容易与水反应的锂盐包括六氟磷酸锂。所述第一电解液的组分包含选自LiTFSI、LiFSI和高氯酸锂中的至少一种锂盐。
上述第二电解液可以是现有技术中锂离子电池领域中通常使用的电解液，对此不做限定。
步骤(2)中第二次充电的主要目的是激活所述电化学装置。该过程包括在电极表面形成稳定的SEI膜。
步骤(1)中第一次充电将所述干电化学装置充电至10％-90％SOC，或者充电至20％-70％SOC，或者充电至20％-50％SOC，或者充电至10％-30％SOC。在所述第一次充电过程中以小于或等于0.5C的恒流电流进行充电，或者小于等于0.3C，或者为0.02-0.2C，或者为0.02-0.1C，或者为0.05-0.2C。
作为另一种实施方式，初始活化可以一步完成，亦即：向所述干电化学装置内注入特定的电解液(该特定的电解液能够与所述干电化学装置内的水分发生反应)，得到电化学装置；然后对所述电化学装置进行充电，以完成所述电化学装置的活化，从而得到活化后的电化学装置。该过程中至少部分水分或者大部分水分会经过反应被除去，另外也会在电极表面形成SEI膜，即所述电化学装置的除水和活化在同一过程中完成。
作为一种实施方式，上述特定的电解液中含有可以与水反应的添加剂A，在充电前通过反应可以除去水分，添加剂A与水反应后生成的副产物不会影响电化学装置的性能，水分或气态副产物(如果有)可以在初始活化系统中被除去。
在一些实施例中，添加剂A包括以下化合物中的至少一种：1)酸酐类化合物，如丙酸酐，马来酸酐和磺酸酐等；2)硅氮烷类化合物，如六甲基二硅氮烷(HMDS)、七甲基二硅氮烷(H7DMS)等；3)异氰酸酯类化合物，如TMSNCO和PTSI等；4)亚胺类化合物，如环己基碳二亚胺(DCC)、N，N-二异丙基碳二亚胺等。
上述特定的电解液中还包含溶剂和锂盐，所述溶剂和锂盐可以为现有技术中锂离子电池领域常用的溶剂或锂盐，对此不做限定。
由于在步骤S30初始活化过程中需要将电解液注入干电化学装置，并将水分和可能产生的气体排出电化学装置，所以在电化学装置上设置有排气孔和注液孔。
由于在步骤S10即干电化学装置制造过程中不加注电解液，使得电化学装置的制造、存储和运输中的安全风险大大降低。同时，现有锂电池制备方法中，通常需要控制环境湿度小于等于2％，或者控制环境湿度小于等于1％；而本申请的制备方法可以不控制环境湿度，或者仅控制环境湿度小于等于60％，或者小于等于30％，或者小于等于10％。在步骤S30中，通过一次加入电解液或者两次加入电解液的方法，将干电化学装置中的水分降到可接受的量，然后制得电化学装置，能够省去除湿装置并能够减少能耗，有利于降低制造成本。
作为另一种实施方式，在步骤S30中，在将电解液注入干电化学装置内进行初始活化之前，先对干电化学装置进行物理除水。
作为一种实施方式，上述对干电化学装置进行物理除水，具体包括：
对干电化学装置进行烘烤和/或抽真空处理，将干电化学装置内的水分(本申请中主要以正极极片中的水分进行表示和测试)降低到600ppm以下，或者降低到400ppm以下，或者降低到200ppm以下，或者降低到100ppm以下，然后再加注电解液进行活化形成电化学装置。经过实验证明，当通过物理方法将干电化学装置内的水分降低到200ppm以下时，可以采用现有技术中常用的电解液注入该干电化学装置，经过活化后最终也可以获得与现有技术中锂离子电池基本相当的性能。只是，通过物理方法将水分降低到200ppm以下或者降低到100ppm以下需要更长的时间或者更高的能耗。
作为一种实施方式，上述物理除水的方案可以单独使用，例如通过物理除水方法将干电化学装置内的水分降低到400ppm以下，或者降低到200ppm以下，然后再加注普通电解液得到电化学装置。
作为另一种实施方式，上述物理除水的方案也可以组合使用，例如先对干电化学装置进行物理除水(例如降低到800ppm以下，或者降低到600ppm以下)，然后再通过添加第一电解液和第二电解液的方案得到电化学装置。
作为另一种实施方式，上述物理除水的方案也可以组合使用，例如先对干电化学装置进行物理除水(例如降低到800ppm以下，或者降低到600ppm以下)，然后再通过添加特定的电解液的方案得到电化学装置。
本申请实施例还提供一种电化学装置，该电化学装置利用以上所述的电化学装置的制备方法制备而成。
作为一种实施方式，该电化学装置为叠片式电化学装置。
作为另一种实施方式，如图5所示，电化学装置为卷绕式电化学装置，电化学装置包括卷芯10(即卷绕式电极组件)、壳体20和端盖，卷芯10位于壳体20内；壳体20的端部设有开口，端盖设置于壳体20的开口处。
如图5所示，作为一种实施方式，壳体20的相对两端均设有开口，端盖包括第一端盖610和第二端盖620，第一端盖610和第二端盖620分别设置于壳体20相对两端的开口处。
如图5所示，作为一种实施方式，端盖上设有电极端子，电极端子的一端位于壳体20内，另一端穿过端盖后伸出至壳体20外。电化学装置还包括集流部件，集流部件位于壳体20内，集流部件同时与卷芯10上的极耳和电极端子电连接。
具体地，电极端子包括第一电极端子510和第二电极端子520，第一电极端子510设置于第一端盖610上，第二电极端子520设置于第二端盖620上。集流部件包括第一集流部件410和第二集流部件420，卷芯10一端的极耳与第一集流部件410焊接，第一集流部件410再与第一电极端子510电连接；卷芯10另一端的极耳与第二集流部件420焊接，第二集流部件420再与第二电极端子520电连接，从而实现卷芯10与第一电极端子510和第二电极端子520的电连接。
如图5所示，作为一种实施方式，所述集流部件与所述端盖之间设有绝缘件，端盖和/或绝缘件与壳体20之间密封连接。
具体地，绝缘件包括第一绝缘件910和第二绝缘件920，第一绝缘件910设置于第一集流部件410与第一端盖610之间，第二绝缘件920设置于第二集流部件420与第二端盖620之间。
如图5所示，作为一种实施方式，至少一个端盖上设置有注液孔70，电解液通过注液孔70加入到干电化学装置中(壳体20内)。例如图5中，在第二端盖620上设置有注液孔70，电解液可以通过注液孔70注入到干电化学装置中进行初始活化，或者在电化学装置使用过程中可以根据需要补充电解液，或者更换新的不同组分的电解液，或者也可以加入电解液添加剂，以显著延长电化学装置的使用寿命。注液孔70处可以设置注液阀(图未示)，注液阀与注液孔70连通，在完成注液后关闭注液阀(注液阀例如为控制电解液从外部向电池内部流动的单向阀)。在一些实施例中，注液孔70处设有注液管(图未示)，注液管与注液孔70连通，注液阀设置于注液管上。
如图5所示，作为一种实施方式，至少一个端盖上设置有排气孔80，排气孔80处设有排气阀(图未示，排气阀可以为控制气体和/或液体从电池内部向外部流动的单向阀)，排气阀与排气孔80连通。例如图5中，在第一端盖610上设置有排气孔80，干电化学装置中的水分和初始活化过程中生成的其他气体都可以通过排气孔80排出，电化学装置在使用过程中产生的气体也可以通过排气孔80排出。在一些实施例中，电化学装置中过量的电解液也可以通过排气孔80排出。在一些实施例中，排气孔80处可以设置排气管(图未示)，排气管与排气孔80连通，排气阀设置于排气管上。
作为一种实施方式，注液孔70和排气孔80可以设置在同一个端盖上，也可以分别设置在相对的两个端盖上(即排气孔80和注液孔70可以同时设置于第一端盖610上或第二端盖620上，也可以分别设置于第一端盖610和第二端盖620上)。在一些实施例中，根据电化学装置实际安装的需要，注液孔70和排气孔80可以互换，即注液孔70可以作为排气孔80，排气孔80也可以作为注液孔70。在一些实施例中，注液孔70设置于电化学装置的下端盖，排气孔80设置于电化学装置的上端盖。此外，排气孔80也可以用于排放多余的电解液。
如图5所示，作为一种实施方式，卷芯10的中心设置有中心管30，卷芯10由正极极片、隔膜和负极极片绕中心管30卷绕形成，即中心管30在卷芯10的卷绕过程中可以作为卷轴。中心管30可以为耐高温的塑料管，或者内衬有金属管的耐高温塑料管。在电化学装置使用中，中心管30内可以通入冷却液以对电化学装置进行温度调节，例如散热或加热。
如图5所示，作为一种实施方式，中心管30位于壳体20内，中心管30的端部穿过端盖后伸出至壳体20外。具体地，中心管30的一端穿过第一端盖610后伸出至壳体20外，中心管30的另一端穿过第二端盖620后伸出至壳体20外，且中心管30与第一端盖610和第二端盖620密封连接。
如图5所示，作为一种实施方式，中心管30上设有破孔320，破孔320位于壳体20内；破孔320内设有密封材料(图未示)，密封材料采用熔点为70-150℃的材料制成，密封材料密封该破孔320。或者，密封材料采用熔点为80-120℃的材料制成。例如图5中，中心管30在端盖(包括第一端盖610和第二端盖620)和卷芯10之间的管壁上设置有多个破孔320。多个破孔320可以采用低熔点塑料密封，当电化学装置发生热失控导致温度快速升高时(例如达到150度)，低熔点塑料软化破开，此时从中心管30进入电化学装置内部的冷却液可以作为冷却剂和灭火剂，以降低电化学装置内部的温度；冷却液还可以稀释电解液，并从排气孔80中驱出电解液以使电池失效，从而阻止热失控扩散并阻滞事故发生。
如图5所示，作为一种实施方式，中心管30上设有温度传感器310，温度传感器310位于壳体20外并靠近端盖设置。温度传感器310用于检测中心管30内冷却液和/或电化学装置内部的温度，从而便于对电化学装置进行温度调节。
上述电化学装置可以通过串联和/或并联组成储能系统。如图6所示，作为一种实施方式，多个电化学装置竖直设置且通过并联组成储能系统，每个电化学装置的第一电极端子510电连接，每个电化学装置的第二电极端子520电连接。每个电化学装置的排气孔80设置在该电化学装置的上端盖上，每个电化学装置的排气孔80处设置有排气管，排气管上设置排气阀。每个电化学装置的注液孔70设置在该电化学装置的下端盖上，每个电化学装置的注液孔70处设置有注液管，注液管上设置注液阀。在一些实施例中，也可以将上述多个电化学装置上的排气管连接在一起，同时可以将上述多个电化学装置上的注液管连接在一起，方便统一注液。
如图7所示，作为另一种实施方式，多个电化学装置竖直设置且通过串联组成储能系统，一个电化学装置的第一电极端子510和另一个电化学装置的第二电极端子520电连接。
无论多个电化学装置是通过并联还是串联组成储能系统，各个电化学装置的中心管30都可以通过串联和/或并联的方式连接(图未示)，从而使冷却液在整个储能系统中实现循环。
如图8所示，作为另一种实施方式，中心管30位于壳体20内，且中心管30的两端均未伸出壳体20外，即中心管30的两端位于第一端盖610和第二端盖620之间，此时中心管30仅在卷芯10的卷绕过程中作为卷轴。
如图8所示，作为一种实施方式，端盖上设有极柱，极柱的一端位于壳体20内，另一端穿过端盖后伸出至壳体20外。极柱通过紧固件950(紧固件950例如可以为螺母)与端盖相固定。电化学装置还包括集流部件，集流部件位于壳体20内，集流部件同时与卷芯10上的极耳和极柱电连接。
具体地，极柱包括第一极柱530和第二极柱540，第一极柱530设置于第一端盖610上，第二极柱540设置于第二端盖620上。集流部件包括第一集流部件410和第二集流部件420，卷芯10一端的极耳与第一集流部件410焊接，第一集流部件410再与第一极柱530电连接；卷芯10另一端的极耳与第二集流部件420焊接，第二集流部件420再与第二极柱540电连接，从而实现卷芯10与第一极柱530和第二极柱540的电连接。
如图8所示，作为一种实施方式，壳体20和端盖均为金属材料制成，极柱与端盖之间设有绝缘垫930(第一极柱530与第一端盖610之间以及第二极柱540与第二端盖620之间均设有绝缘垫930)，集流部件与端盖之间设有绝缘件(第一集流部件410与第一端盖610之间设有第一绝缘件910，第二集流部件420与第二端盖620之间设有第二绝缘件920)。同时，壳体20内设有绝缘膜940，绝缘膜940设置于壳体20内壁上，绝缘膜940位于卷芯10与壳体20的内壁之间，以起到绝缘作用。
如图9所示，作为另一种实施方式，壳体20和端盖均为绝缘材料(例如塑料)制成，此时绝缘垫930、绝缘件和绝缘膜940可取消。
本申请的电化学装置在使用过程中非常便于维护和修理，可以保障电化学装置获得更长的使用寿命，该电化学装置可以用于储能领域，例如储能电站。应用于储能领域的电化学装置通常对充放电倍率要求较低(通常充电倍率不高于1C，或者不高于0.5C，例如0.2C；放电倍率不高于0.5C，或者放电倍率不高于0.3C，例如0.1C)，而对寿命要求比较高。经过长时间使用后电化学装置主要的劣化在电解液，而本申请的电化学装置的结构便于进行电解液补充，电化学装置性能下降后可通过补充或更换电解液来大幅延长其使用寿命，例如使用寿命可以达到15年以上，或者使用寿命可以达到20年以上，或者使用寿命可以达到25年以上。此外，根据不同的使用要求和使用环境，电化学装置中可以注入不同的电解液，以显著改善电化学装置的适应性，例如可以根据使用环境温度的不同而采用不同的电解液，从而无需像传统电池一样要求电池温度工况为-30℃～+60℃，降低了对电解液性能的苛刻要求，进一步降低成本和延长寿命。例如在寒冷地区可设定电化学装置工作温度范围为-30℃～+40℃，温带地区电化学装置工作温度范围为-10℃～+50℃，热带地区电化学装置工作温度范围为0℃～+60℃。
同时，本申请的制造方法简化了电化学装置的制造工艺，极大地降低了生产设备和场地的投资，从而可以大大降低电化学装置的制造成本。由于在制造过程中未使用电解液，大大降低了生产过程中的安全风险。而且产品的包装和运输要求也显著降低，有利于降低运输成本(普通锂离子电池为危险品，对存储和运输要求较高)。另一方面，该电化学装置可以做到很高的容量，对产品间的一致性控制将更加容易。与传统二次电池相比，本申请的电化学装置在使用过程中方便进行维护和修理，例如更换电解液等，因此可以获得更长的使用寿命。
这些实施例不应被理解为限制本申请所要求的保护范围。
实施例1
正极极片的制备：将磷酸铁锂、导电炭黑和聚偏氟乙烯按96：2：2的重量比例加入NMP(N-甲基吡咯烷酮)溶剂中制成正极浆料，然后将正极浆料涂布到厚度为12μm的铝箔上，经过层压、分切等工序制成正极极片。
负极极片的制备：将人造石墨、聚偏氟乙烯和导电炭黑按照固体物质质量比94：2：4的比例加入去离子水中，经搅拌混合制成负极浆料，然后将负极浆料涂布到厚度为8μm的铜箔上，经过层压、分切等制成负极极片。
正负极极片不经烘烤，直接与隔膜一起层叠组成裸电芯，并用铝塑膜封装。整个制备过程环境湿度大约60％。然后将电芯在85℃下烘烤4h，采用Karl-fisher法测试正极极片水分，水分含量为580ppm(烘烤前水分含量1300ppm)。将浓度为1mol/L的六氟磷酸锂、溶剂为EC、EMC和DEC(EC：EMC：DEC的比例为1：1：1)的电解液注入电池中，注液后进行预封，防止电解液与外部环境接触。
预封后的电池，在45℃下静置48h后进行化成，具体方法为：化成温度45℃，0.05C充电1h，0.1C充电1h，然后0.2C恒流恒压充电至3.65V。化成后在45℃下搁置24h，然后抽真空封口。
电芯进行循环测试，充放电方法为：1C恒流恒压充电至3.65V，截止电流0.1C，静置5min后，1C放电至2.5V。
实施例2
实施例2与实施例1的区别主要是电解液中还加入了0.5％的HMDS(六甲基二硅氮烷)，其他与实施例1完全相同。
实施例3
实施例3与实施例1的区别主要是电解液中还加入了0.5％的TMSNCO(三甲基硅烷异氰酸酯)，其他与实施例1完全相同。
实施例4
实施例4与实施例1的区别主要是电解液中还加入了0.5％的PTSI(对甲苯磺酸异氰酸酯)，其他与实施例1完全相同。
实施例5
实施例5与实施例1的区别主要是注液前电芯在85℃下烘烤12h，其他与实施例1完全相同。
对比例1
对比例1与实施例1的主要区别为：对比例1对电芯的主要制作工序进行了环境湿度控制，同时叠片前的正负极极片都在100℃下烘烤12h，注液前电芯在85℃下烘烤12h，注液前正极极片水分含量150ppm。其他与实施例1相同。具体各工序湿度控制要求为：配料、涂布、层压、分切环境湿度控制在相对湿度10％以下，叠片过程相对湿度1％以下，注液段控制环境露点低于-45℃，其他工序为常温常湿。
对比例2
对比例2与实施例1的区别是叠片后的电芯不经过烘烤直接注液，其他与实施例1相同。注液前正极极片的水分含量为1300ppm。
图11为本申请各实施例与对比例的电化学装置在常温(25℃)下循环充放电测试的对比示意图，图12为本申请各实施例与对比例的电化学装置在高温(45℃)下循环充放电测试的对比示意图。如图11及图12所示，不控制环境湿度、不烘烤的对比例2，其常温和高温循环性能极差，充放电循环不到100次其电容量就衰减到80％以下。不控制环境湿度，分别控制注液前正极极片水分为580ppm和400ppm的实施例1和实施例5，其循环性能与严格控制环境湿度并对极片和电芯进行烘烤的对比例1相当。加入添加剂的实施例2和实施例3的循环性能相对于实施例1和实施例5的循环性能进一步提升。
实施例6
极片制备：磷酸铁锂、导电碳黑、粘结剂按94：2：4比例在溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中混合制成浆料，按照30mg/cm2面密度涂布在铝箔正反两面，制成正极极片；石墨、导电碳黑、粘结剂按92：3：5比例在溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中混合制成浆料，按照15.5mg/cm2面密度涂布在铜箔正反两面，制成负极极片；干电化学装置制备：正极极片、负极极片和隔膜通过叠片制成软包电芯，整个制备过程在普通环境中进行。经过测试正极极片和负极极片水分含量分别为929ppm和94ppm。
电芯首先注入含1M浓度LiTFSI的电解液，溶剂为EC：EMC＝1：2，搁置24h，用0.02C电流充电至3.0V除去极片中水分。将软包电芯的铝塑膜开口后浸泡在DMC中清洗电解液，低温(大约45℃)烘干除去DMC，测试其中一个电芯的正极极片和负极极片的水分，含量分别为166ppm和34ppm。
将清洗后的电芯进行烘干，将经过烘干的电芯注入含1M浓度LiPF6的电解液，溶剂为EC：EMC＝1：2，搁置24h。按照化成程序充电至3.60V，再放电至2.7V。电池以1C倍率进行常温充放电测试，150次循环后剩余初始放电容量的96％(如图13)。
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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (27)

1.一种电化学装置的制备方法，包括：
S10：提供正极极片、负极极片和隔膜，将所述正极极片、所述隔膜和所述负极极片进行卷绕或叠片形成电极组件，将所述电极组件封装后得到干电化学装置；
S20：安装所述干电化学装置；
S30：将电解液注入所述干电化学装置内，得到电化学装置；对所述电化学装置进行初始活化。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述正极极片的制备过程、所述负极极片的制备过程和/或所述干电化学装置的制备过程是在不控制湿度的环境中进行，或者在湿度等于或小于60％但等于或大于1％的环境中进行，或者在湿度等于或小于60％但等于或大于10％的环境中进行，或者在湿度等于或小于60％但等于或大于30％的环境中进行。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在将电解液注入所述干电化学装置内之前，先对所述干电化学装置进行物理除水，然后再将所述电解液注入所述干电化学装置内。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述干电化学装置进行物理除水，具体包括：
对所述干电化学装置进行烘烤和/或抽真空处理，将所述干电化学装置内的水分降到600ppm以下，或者将所述干电化学装置内的水分降到400ppm以下。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述S30步骤，具体包括：
向所述干电化学装置内注入第一电解液，并对所述干电化学装置进行第一次充电，以除去所述干电化学装置内的水分，然后将所述第一电解液及反应副产物排出；
向所述干电化学装置内注入第二电解液，得到电化学装置，并对所述电化学装置进行第二次充电，以完成所述电化学装置的活化。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一电解液不包含容易与水反应的锂盐，所述容易与水反应的锂盐包括六氟磷酸锂。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一电解液的组分包括LiTFSI、LiFSI和高氯酸锂中的至少一种。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一次充电将所述干电化学装置充电至10％-90％SOC。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述第一次充电过程中以小于或等于0.5C的恒流电流对所述干电化学装置进行充电。
10.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述S30步骤，具体包括：
向所述干电化学装置内注入特定的电解液，得到电化学装置；其中，所述特定的电解液能够与所述干电化学装置内的水分发生反应；
对所述电化学装置进行充电，以完成所述电化学装置的活化。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述特定的电解液中包含添加剂A，所述添加剂A包括酸酐类化合物、硅氮烷类化合物、异氰酸酯类化合物和亚胺类化合物中的至少一种。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述酸酐类化合物包括丙酸酐、马来酸酐和磺酸酐中的至少一种；所述硅氮烷类化合物包括六甲基二硅氮烷和七甲基二硅氮烷中的至少一种；所述异氰酸酯类化合物包括TMSNCO和PTSI中的至少一种；所述亚胺类化合物包括环己基碳二亚胺和N，N-二异丙基碳二亚胺中的至少一种。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S10步骤，在封装得到所述干电化学装置之后，向所述干电化学装置中充入惰性气体。
14.一种电化学装置，其特征在于，所述电化学装置利用如权利要求1-13中任一项所述的电化学装置的制备方法制备而成。
15.如权利要求14所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置为卷绕式电化学装置，所述电化学装置包括卷芯、壳体和端盖，所述卷芯位于所述壳体内；所述壳体的端部设有开口，所述端盖设置于所述壳体的开口处；所述端盖上设有排气孔和注液孔。
16.如权利要求15所述的电化学装置，其特征在于，所述壳体的相对两端均设有开口，第一端盖和第二端盖分别设置于所述壳体相对两端的开口处；所述排气孔和所述注液孔分别设置于所述第一端盖和所述第二端盖上，或者同时设置于所述第一端盖上或所述第二端盖上。
17.如权利要求15所述的电化学装置，其特征在于，所述排气孔处设有排气阀，所述排气阀与所述排气孔连通；和/或，所述注液孔处设有注液阀，所述注液阀与所述注液孔连通。
18.如权利要求17所述的电化学装置，其特征在于，所述排气孔处设有排气管，所述排气管与所述排气孔连通，所述排气阀设置于所述排气管上；和/或，所述注液孔处设有注液管，所述注液管与所述注液孔连通，所述注液阀设置于所述注液管上。
19.如权利要求15所述的电化学装置，其特征在于，所述卷芯的中心设有中心管，所述卷芯由正极极片、隔膜和负极极片绕所述中心管卷绕形成。
20.如权利要求19所述的电化学装置，其特征在于，所述中心管位于所述壳体内，且所述中心管的两端均未伸出所述壳体外。
21.如权利要求19所述的电化学装置，其特征在于，所述中心管位于所述壳体内，所述中心管的端部穿过所述端盖后伸出至所述壳体外。
22.如权利要求21所述的电化学装置，其特征在于，所述壳体的相对两端均设有开口，第一端盖和第二端盖分别设置于所述壳体相对两端的开口处；所述中心管的一端穿过所述第一端盖后伸出至所述壳体外，所述中心管的另一端穿过所述第二端盖后伸出至所述壳体外。
23.如权利要求19所述的电化学装置，其特征在于，所述中心管内设置有用于对所述电化学装置进行温度调节的冷却液或者高温流体。
24.如权利要求23所述的电化学装置，其特征在于，所述中心管上设有破孔，所述破孔位于所述壳体内；所述破孔内设有密封材料，所述密封材料密封所述破孔。
25.如权利要求24所述的电化学装置，其特征在于，所述密封材料采用熔点为70-150℃的材料制成。
26.如权利要求15所述的电化学装置，其特征在于，所述端盖上设有极柱，所述电化学装置还包括集流部件，所述集流部件位于所述壳体内，所述集流部件同时与所述卷芯上的极耳和所述极柱电连接。
27.如权利要求26所述的电化学装置，其特征在于，所述极柱与所述端盖之间设有绝缘垫，和/或所述集流部件与所述端盖之间设有绝缘件。
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