CN217334332U - 电极组件、电池单体、电池及用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电极组件、电池单体、电池及用电装置。电极组件包括第一极片、第二极片以及隔离件，隔离件用于隔离第一极片和第二极片。隔离件包括主体部分和连接于主体部分的阻挡部分，阻挡部分的离子阻抗大于主体部分的离子阻抗。本申请提供的电极组件设置有阻挡部分，减少穿过阻挡部分的锂离子，以降低析锂的风险，进而提高电极组件的使用寿命和安全性。

Description

电极组件、电池单体、电池及用电装置

技术领域

本申请涉及储能器件技术领域，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

电池单体广泛用于电子设备，例如手机、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、电动飞机、电动轮船、电动玩具汽车、电动玩具轮船、电动玩具飞机和电动工具等等。电池单体可以包括镉镍电池单体、氢镍电池单体、锂离子电池单体和二次碱性锌锰电池单体等。

在电池技术的发展中，如何提高电池单体的安全性，是电池技术中一个亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种电极组件、电池单体、电池及用电装置，在一定程度上能够提高电池单体的安全性。

第一方面，本申请提供一种电极组件，包括第一极片、第二极片以及隔离件，隔离件用于隔离第一极片和第二极片。隔离件包括主体部分和连接于主体部分的阻挡部分，阻挡部分的离子阻抗大于主体部分的离子阻抗。

电极组件中设置有阻挡部分，且阻挡部分的离子阻抗大于主体部分的离子阻抗，较高的离子阻抗使得阻挡部分具有较低的离子传输能力，从而减少穿过阻挡部分的锂离子，以降低析锂的风险，提高电极组件的使用寿命和安全性。

根据本申请的一个实施例，第一极片、隔离件和第二极片经过卷绕形成弯折区域，阻挡部分的至少部分设置在弯折区域内。

在本申请的实施例中，阻挡部分的至少部分设置在弯折区域内，阻挡部分能够阻挡锂离子，以降低析锂的风险，提高卷绕式结构电极组件的使用寿命和安全性。

根据本申请的一个实施例，第一极片、隔离件和第二极片沿卷绕方向卷绕。阻挡部分设置于隔离件沿第一方向的端部，第一方向垂直于卷绕方向。

在本申请的实施例中，阻挡部分设置于隔离件沿第一方向的端部。如此设置，阻挡部分能够降低电极组件的边缘区域的析锂风险，提高安全性。此外，阻挡部分设置于隔离件沿第一方向的端部，不影响主体部分的锂离子的正常流通。

根据本申请的一个实施例，第一极片包括第一活性物质层，第一活性物质层包括第一基体区和第一削薄区，第一削薄区的厚度小于第一基体区的厚度。第二极片包括第二活性物质层。阻挡部分的至少部分位于第一削薄区和第二活性物质层之间。

在本申请的实施例中，通过在第一削薄区和第二活性物质层之间设置阻挡部分阻挡锂离子，有效地降低出现析锂现象的风险。

根据本申请的一个实施例，第二极片包括第二活性物质层，第二活性物质层包括第二基体区和第二削薄区，第二削薄区的厚度小于第二基体区的厚度。第一极片包括第一活性物质层。阻挡部分的至少部分位于第二削薄区和第一活性物质层之间。

在本申请的实施例中，通过在第二削薄区和第一活性物质层之间设置阻挡部分阻挡锂离子，有效地降低析锂风险。

根据本申请的一个实施例，第一极片、隔离件和第二极片经过卷绕还形成平直区域，平直区域连接于弯折区域，阻挡部分的一部分设置在平直区域内。

在本申请的实施例中，将阻挡部分设置到平直区域，能够进一步减少穿过阻挡部分的锂离子，以降低析锂的风险。

根据本申请的一个实施例，阻挡部分的离子阻抗＞1.5Ω。

在本申请的实施例中，较高的离子阻抗使得阻挡部分具有较低的离子传输能力，从而抑制锂离子穿过阻挡部分，有效地降低析锂风险。

根据本申请的一个实施例，阻挡部分沿第一方向的宽度为10mm～12mm。

在本申请的实施例中，阻挡部分的宽度设置为10mm～12mm，使得阻挡部分的宽度大于第一削薄区以及第二削薄区的宽度，从而更有效的阻挡锂离子，降低析锂风险。

根据本申请的一个实施例，阻挡部分包括隔膜体和涂层，涂层设置于隔膜体至少一侧表面，涂层的离子电导率小于主体部分的离子电导率。

在本申请的实施例中，涂层的离子电导率小于主体部分的离子电导率，使得阻挡部分的离子阻抗大于主体部分的离子阻抗，从而实现阻挡部分具有较低的离子传输能力，以抑制锂离子穿过阻挡部分。

根据本申请的一个实施例，涂层的离子电导率＜1×10^-10s/cm。

在本申请的实施例中，阻挡部分中的涂层的离子电导率小于常规隔膜件（PE或PP）的离子电导率（通常为0.7×10^-3s/cm），较低的离子电导率使得阻挡部分具有较低的离子传输能力。

根据本申请的一个实施例，涂层的厚度为1mm～3mm。

在本申请的实施例中，涂层的设置增加了阻挡部分的厚度，也增加了锂离子在阻挡部分的传输距离，进一步抑制锂离子穿过阻挡部分，更有效地降低析锂风险。

根据本申请的一个实施例，阻挡部分的孔隙率小于主体部分的孔隙率。

在本申请的实施例中，由于阻挡部分具有较小的孔隙率，锂离子不易从阻挡部分的微孔中穿过，以抑制锂离子穿过阻挡部分，从而提高安全性。

根据本申请的一个实施例，阻挡部分的孔隙率＜10%。

在本申请的实施例中，适宜的孔隙率能够防止隔离件因加热收缩变形明显，从而影响隔离件的卷绕性能。

根据本申请的一个实施例，阻挡部分的厚度d₁大于主体部分的厚度d₂。

在本申请的实施例中，阻挡部分相比于主体部分，阻挡部分的厚度d₁较大，增大了锂离子在阻挡部分的传输路径，从而提高了离子阻抗，使得阻挡部分具有较低的离子传输能力，以抑制锂离子穿过阻挡部分，有效地降低析锂风险，提高电极组件的使用寿命和安全性。

根据本申请的一个实施例，阻挡部分的厚度d₁与主体部分的厚度d₂满足5μm≤d₁－d₂≤12μm。

在本申请的实施例中，阻挡部分的厚度d₁比主体部分的厚度d₂多5μm～12μm，从而增大锂离子在阻挡部分的传输路径，在满足上述效果的情况下，可适当的降低阻挡部分的厚度d₁，从而简化隔离件的结构，节约成本。

第二方面，本申请提供一种电池单体，包括根据前述的电极组件。

第三方面，本申请提供一种电池，包括多个根据前述的电池单体。

第四方面，本申请提供一种用电装置，用电装置包括多个根据前述的电池单体或根据前述的电池，电池用于提供电能。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一些实施例的车辆的结构示意图；

图2为本申请一些实施例的电池的分解结构示意图；

图3为本申请一些实施例的电池单体的分解结构示意图；

图4为本申请一些实施例的电极组件的剖面结构示意图；

图5为本申请一些实施例的电极组件的隔离件的结构示意图；

图6为本申请一些实施例的电极组件的结构示意图；

图7为本申请另一些实施例的电极组件的隔离件的结构示意图；

图8为图7的隔离件在a-a处的剖面结构示意图。

附图标号如下：

1000、车辆；

100、电池；200、控制器；300、马达；

10、电池单体；20、上盖；30、下盖；

101、壳体；102、端盖；103、电极组件；104、电极端子；105、泄压机构；

1、第一极片；11、第一活性物质层；111、第一基体区；112、第一削薄区；

2、第二极片；12、第二活性物质层；121、第二基体区；122、第二削薄区；

3、隔离件；31、主体部分；32、阻挡部分；321、隔膜体；322、涂层。

卷绕方向X；第一方向Y。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本申请的原理，但不能用来限制本申请的范围，即本申请不限于所描述的实施例。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本申请和简化描述，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的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。

在本申请中提及“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，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的具体结构进行限定。在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请中，电池单体可以包括锂离子电池单体、锂硫电池单体、钠锂离子电池单体、钠离子电池单体或镁离子电池单体等，本申请实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种：柱形电池单体、方体方形电池单体和软包电池单体，本申请实施例对此也不限定。

本申请的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如，本申请中所提到的电池可以包括电池模块或电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。箱体可以一定程度上避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。

电池单体包括电极组件和电解液，电极组件由正极极片、负极极片和隔离件组成。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面，未涂敷正极活性物质层的集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的集流体，未涂敷正极活性物质层的集流体层叠后作为正极极耳。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面，未涂敷负极活性物质层的集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的集流体，未涂敷负极活性物质层的集流体层叠后作为负极极耳。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质可以为碳或硅等。隔离件的材质可以为PP（polypropylene，聚丙烯）或PE（polyethylene，聚乙烯）、乙烯—丙烯共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯等的至少一种，功能层可以是陶瓷氧化物和粘结剂的混合物层。为描述方便，以下以极片指代正极极片和/或负极极片。隔离件具有电子绝缘性，其设置于正极极片和负极极片之间，其主要作用是防止正极极片和负极极片相接触，进而造成电极组件发生内部短路。隔离件具有大量的贯通的微孔，能够保证电解质离子自由通过，特别地，隔离件对锂离子有很好的透过性。隔离件在电极组件中占有十分重要的地位，可以直接导致电极组件发生短路、性能及寿命降低等现象。此外，电极组件可以是卷绕式结构，也可以是叠片式结构，本申请实施例并不限于此。

电池单体在充电时，金属离子从正极活性物质层脱出并嵌入负极活性物质层，但是可能会发生一些异常情况，导致金属离子的析出。以锂离子电池单体为例，由于负极活性物质层嵌锂空间不足、锂离子嵌入负极活性物质层阻力太大或锂离子过快的从正极活性物质层脱出等原因，脱出的锂离子无法等量的嵌入负极极片的负极活性物质层，无法嵌入负极极片的锂离子只能在负极极片表面得电子，从而形成金属锂单质，这就是析锂现象。析锂不仅使电池单体性能下降，循环寿命大幅缩短，还限制了电池单体的快充容量。除此之外，电池单体发生析锂时，析出来的锂金属非常活泼，在较低的温度下便可以与电解液发生反应，造成电池单体自产热起始温度（Tonset）降低和自产热速率增大，严重危害电池单体的安全。再者，析锂严重时，脱出的锂离子可以在负极极片表面形成锂层，锂层可能会造成相邻的正极极片和负极极片短路的风险，引发安全隐患。

基于申请人发现的上述问题，申请人对电极组件的结构进行了改进，通过在电极组件的容易析锂的部位设置具有较高的离子阻抗的阻挡部分，从而有效地降低短路风险，提高安全性。本申请实施例描述的技术方案适用于电极组件、电池单体、电池及用电装置。

电池单体可以应用于车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、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；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。本申请实施例对上述用电装置不做特殊限制。

以下实施例为了方便说明，以本申请一实施例的一种用电装置为车辆1000为例进行说明。

请参照图1，图1为本申请一些实施例提供的车辆1000的结构示意图。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的内部设置有电池100，电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于车辆1000的供电，例如，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。

在本申请一些实施例中，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2，图2为本申请一些实施例提供的电池100的爆炸图。电池100包括箱体和电池单体10。在一些实施例中，箱体可以包括上盖20和下盖30，上盖20与下盖30相互盖合，上盖20和下盖30共同限定出用于容纳电池单体10的容纳空间。下盖30可以为一端开口的空心结构，上盖20可以为板状结构，上盖20盖合于下盖30的开口侧，以使上盖20与下盖30共同限定出容纳空间；上盖20和下盖30也可以是均为一侧开口的空心结构，上盖20的开口侧盖合于下盖30的开口侧。当然，上盖20和下盖30形成的箱体可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。

在电池100中，电池单体10可以是多个，多个电池单体10之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体10中既有串联又有并联。多个电池单体10之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体10构成的整体容纳于箱体内；当然，电池100也可以是多个电池单体10先串联或并联或混联组成电池模块形式，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体内。电池100还可以包括其他结构，例如，该电池100还可以包括汇流部件，用于实现多个电池单体10之间的电连接。

其中，每个电池单体10可以为锂离子电池单体、锂硫电池单体、钠离子电池单体或镁离子电池单体，但不局限于此。电池单体10可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。

请参照图3，图3为本申请一些实施例提供的电池单体10的分解结构示意图。电池单体10是指组成电池的最小单元。如图3，电池单体10包括有壳体101、端盖102、电极组件103、电极端子104以及其他的功能性部件。

端盖102是指盖合于壳体101的开口处以将电池单体10的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地，端盖102的形状可以与壳体101的形状相适应以配合壳体101。可选地，端盖102可以由具有一定硬度和强度的材质（如铝合金）制成，这样，端盖102在受挤压碰撞时就不易发生形变，使电池单体10能够具备更高的结构强度，安全性能也可以有所提高。端盖102上可以设置有如电极端子104等的功能性部件。电极端子104可以用于与电极组件103电连接，以用于输出或输入电池单体10的电能。在一些实施例中，端盖102上还可以设置有用于在电池单体10的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的泄压机构105。端盖102的材质也可以是多种的，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。在一些实施例中，在端盖102的内侧还可以设置有绝缘构件，绝缘构件可以用于隔离壳体101内的电连接部件与端盖102，以降低短路的风险。示例性的，绝缘构件可以是塑料、橡胶等。

壳体101是用于配合端盖102以形成电池单体10的内部环境的组件，其中，形成的内部环境可以用于容纳电极组件103、电解液以及其他部件。壳体101和端盖102可以是独立的部件，可以于壳体101上设置开口，通过在开口处使端盖102盖合开口以形成电池单体10的内部环境。不限地，也可以使端盖102和壳体101一体化，具体地，端盖102和壳体101可以在其他部件入壳前先形成一个共同的连接面，当需要封装壳体101的内部时，再使端盖102盖合壳体101。壳体101可以是多种形状和多种尺寸的，例如长方体形、圆柱体形、六棱柱形等。具体地，壳体101的形状可以根据电极组件103的具体形状和尺寸大小来确定。壳体101的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。

电极组件103是电池单体10中发生电化学反应的部件。壳体101内可以包含一个或更多个电极组件103。电极组件103主要由正极极片和负极极片卷绕形成，并且通常在正极极片与负极极片之间设有隔离件。正极极片和负极极片具有活性物质的部分构成电极组件103的主体，正极极片和负极极片不具有活性物质的部分各自构成极耳。正极极耳和负极极耳可以共同位于主体的一端或是分别位于主体的两端。在电池的充放电过程中，正极活性物质和负极活性物质与电解液发生反应，极耳连接电极端子104以形成电流回路。

请在图3的基础上，结合参见4至图6，图4为本申请一些实施例的电极组件的剖面结构示意图。图5为本申请一些实施例的电极组件的隔离件的结构示意图；图6为本申请一些实施例的电极组件的结构示意图。

如图4至图6所示，本申请实施例的一种电极组件103，包括第一极片1、第二极片2以及隔离件3，隔离件3用于隔离第一极片1和第二极片2。隔离件3包括主体部分31和连接于主体部分31的阻挡部分32，阻挡部分32的离子阻抗大于主体部分31的离子阻抗。

隔离件3用于隔离第一极片1和第二极片2，其包括主体部分31和阻挡部分32。隔离件3中的主体部分31具有大量贯通的微孔，能够保证金属离子自由通过。示例性地，主体部分31对锂离子有很好的透过性，基本上不能阻挡锂离子通过。主体部分31的材质可以为聚丙烯、聚乙烯、乙烯—丙烯共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯等的一种或几种。

阻挡部分32连接于主体部分31，阻挡部分32既可以在主体部分31的端部沿主体部分31的高度方向向外侧延伸成形，也可以是层叠设置在主体部分31上。而且，阻挡部分32的离子阻抗大于主体部分31的离子阻抗，使得阻挡部分32具有较低的离子传输能力，从而减少穿过阻挡部分32的锂离子，以降低析锂的风险。

在本申请的一些实施例中，阻挡部分32可以是基于对现有的隔离件3基材进行处理得到的阻挡部分32，现有的隔离件基材例如聚乙烯、聚丙烯、纤维素膜、聚酰亚胺膜、聚酰胺膜、氨纶或芳纶膜等，使得阻挡部分32具有较高的离子阻抗能力。也可以是在现有的隔离件基材上设置有膜层，隔离件基材与膜层形成阻挡部分32，且阻挡部分32具有较高的离子阻抗能力。

示例性地，离子阻抗可用于表征锂离子穿过隔离件的难度。离子阻抗越大，锂离子越难穿过；反之，离子阻抗越小，锂离子越容易穿过。在本申请的离子阻抗测试方法：（1）对称电池的制备，将仅含有主体部分31的隔离膜与电极极片复合成一个对称电池：对称电池中隔离膜的层数分梯度设计叠加，层数分别设置如下：2、4、6、8、10、12层隔膜，对称电池的两个电极极片均为未经过充放电循环的负极极片。（2）隔离膜样品离子阻抗测试，首先，采用化学工作站（EIS）对上述具有不同层数隔离膜设计的对称电池的隔离膜阻抗数值进行测试，然后，对测得的不同层数隔离膜设计的对称电池离子阻抗值进行梯度数据值拟合，再依据拟合结果计算出单层隔离膜的离子阻抗，单位为Ω。

在本申请的一些实施例中，阻挡部分32设置在用于与极片容易析锂的位置相对应。例如第一极片1的削薄区域、第二极片2的削薄区域、叠片式结构电极组件103的弯折区域或卷绕式结构电极组件103的弯折区域等。

在上述技术方案中，电极组件103中设置有阻挡部分32，且阻挡部分32的离子阻抗大于主体部分31的离子阻抗，可以理解为阻挡部分32的离子阻抗大于现有隔离件的离子阻抗，较高的离子阻抗使得阻挡部分32具有较低的离子传输能力，从而减少穿过阻挡部分32的锂离子，以降低析锂的风险，提高电极组件103的使用寿命和安全性。

在一些实施例中，第一极片1、隔离件3和第二极片2经过卷绕形成弯折区域，阻挡部分32的至少部分设置在弯折区域内。

弯折区域为电极组件103中具有弯折结构的区域，在该弯折区域第一极片1、隔离件3和第二极片2均弯折。示例性地，第一极片1位于弯折区域的部分大体弯折为圆弧形，第二极片2位于弯折区域的部分大体弯折为圆弧形，隔离件3位于弯折区域的部分大体弯折为圆弧形。

发明人在研发过程中发现电极组件103在其弯折区域容易发生析锂现象，经过进一步研究发现，发明人找到了造成该析锂现象的原因是活性物质脱落导致，主要是因为第一极片1和第二极片2中的一者涂覆有正极活性物质层，另一者涂覆有负极活性物质层，而位于弯折区域的第一极片1和第二极片2需要进行弯折，所以可能会导致各自的活性物质脱落，称之为掉粉现象。由于活性物质的脱落，尤其是负极极片上活性物质的脱落，可能导致该负极极片的负极活性物质层的嵌锂位少于其相邻的正极极片的正极活性物质层能够提供的锂离子数量，因此，锂电池在充电时，容易发生析锂现象。

在本申请的实施例中，阻挡部分32的至少部分设置在弯折区域内，减少穿过阻挡部分32的锂离子，以降低析锂的风险，提高卷绕式结构电极组件103的使用寿命和安全性。

在一些实施例中，如图4和图5所示，第一极片1、隔离件3和第二极片2沿卷绕方向X卷绕。阻挡部分32设置于隔离件3沿第一方向Y的端部，第一方向Y垂直于卷绕方向X。

在本申请的卷绕方向X为第一极片1、隔离件3和第二极片2依次层叠并从内向外周向卷绕的方向。第一方向Y实际上为第一极片1、隔离件3和第二极片2卷绕的卷绕轴线方向，且与卷绕方向X垂直设置。如图3和图4所示例性示出的，卷绕方向X和第一方向Y。

发明人在研发过程中进一步发现电极组件103在其沿卷绕轴线方向的端部容易发生析锂现象。因为第一极片1和第二极片2中的一者涂覆有正极活性物质层，另一者涂覆有负极活性物质层，正极活性物质层和负极活性物质层通常具备一定的流动性，因此正极活性物质层、负极活性物质层的部分材料会向第一极片1和第二极片2的边缘移动，也即第一极片1和第二极片2的削薄区。以削薄区为例，正极（例如第一极片1）释放的锂离子多，锂离子到负极（例如第二极片2）削薄区后因为嵌锂空间不足，造成锂离子在负极表面得电子并析锂。

在本申请的实施例中，阻挡部分32设置于隔离件3沿第一方向Y的端部。如此设置，阻挡部分32可以阻挡一部分的锂离子，以减少达到削薄区的锂离子，使得削薄区不容易析锂。此外，阻挡部分32设置于隔离件3沿第一方向Y的端部，不影响主体部分31的锂离子的正常流通。当阻挡部分32设置于隔离件3沿第一方向Y的弯折区域的端部时，这样的有益效果尤其显著。

在一些实施例中，如图4至图6所示，第一极片1包括第一活性物质层11，第一活性物质层11包括第一基体区111和第一削薄区112，第一削薄区112的厚度小于第一基体区111的厚度。第二极片2包括第二活性物质层12。阻挡部分32的至少部分位于第一削薄区112和第二活性物质层12之间。

在本申请的第一极片1包括第一活性物质层11，还包括涂覆有第一活性物质层11的第一集流体，通过在第一集流体涂覆第一活性物质形成第一活性物质层11得到第一极片1，在涂覆第一活性物质的边缘，第一活性物质的涂敷厚度会逐渐变小，呈斜坡状分布，此处涂敷厚度小于第一极片1中间位置的活性物质厚度，称其为第一削薄区112。

在本申请的实施例中，通过在第一削薄区112和第二活性物质层12之间设置阻挡部分32，阻挡部分32可以阻挡一部分的锂离子，以减少达到第一削薄区112的锂离子，使得第一削薄区112不容易析锂。此外，在本申请一些实施例中，阻挡部分32的厚度大于主体部分31的厚度，还能够防止第一削薄区112和隔膜件3在卷绕或压实时变形，以提升电极组件103的稳定性，继而提高电极组件103的安全性。

在一些实施例中，第二极片2包括第二活性物质层12，第二活性物质层12包括第二基体区121和第二削薄区122，第二削薄区122的厚度小于第二基体区121的厚度。第一极片1包括第一活性物质层11。阻挡部分32的至少部分位于第二削薄区122和第一活性物质层11之间。

在本申请的第二极片2包括第二活性物质层12，还包括涂覆有第二活性物质层12的第二集流体，通过在第二集流体涂覆第二活性物质形成第二活性物质层12得到第二极片2，在涂覆第二活性物质的边缘，第二活性物质的涂敷厚度会逐渐变小，呈斜坡状分布，此处涂敷厚度小于第二极片2中间位置的活性物质厚度，称其为第二削薄区122。

在本申请的实施例中，通过在第二削薄区122和第一活性物质层11之间设置阻挡部分32，阻挡部分32可以阻挡一部分的锂离子，以减少达到第二削薄区122的锂离子，使得第二削薄区122不容易析锂。此外，在本申请一些实施例中，阻挡部分32的厚度大于主体部分31的厚度，还能够防止第二削薄区122和隔膜件3在卷绕或压实时变形，以提升电极组件103的稳定性，继而提高电极组件103的安全性。

在一些实施例中，第一极片1、隔离件3和第二极片2经过卷绕还形成平直区域，平直区域连接于弯折区域，阻挡部分32的一部分设置在平直区域内。

在本申请的实施例中，为了改善弯折区域的锂离子发生析锂现象，阻挡部分32在弯折区域尽可能具有较大面积。示例性地，阻挡部分32沿卷绕方向X延伸至位于平直区域，即阻挡部分32除了位于弯折区域之外，还延伸至平直区域。相较于弯折区域，平直区域的负极极片不易出现析锂问题，但是，即使将阻挡部分32设置到平直区域，也能够进一步减少穿过阻挡部分32的锂离子，以降低析锂的风险。

在一些实施例中，阻挡部分32的离子阻抗＞1.5Ω。

在本申请中阻挡部分32的离子阻抗为1.6Ω、1.7Ω、1.8Ω、1.9Ω、2Ω、2.1Ω、2.2Ω、2.3Ω、2.4Ω……等等。

在本申请的实施例中，阻挡部分32的离子阻抗大于主体部分31的离子阻抗，也可以理解为阻挡部分32的离子阻抗大于常规隔膜件（PE或PP）的离子阻抗（通常为0.5Ω～1.2Ω），较高的离子阻抗减少穿过阻挡部分32的锂离子，以降低析锂的风险。

在一些实施例中，阻挡部分32沿第一方向Y的宽度为10mm～12mm。

可选地，阻挡部分32沿第一方向Y的宽度为10.5mm～12mm、10.5mm～11.5mm、10.5mm～11mm、11mm～11.5mm或11mm～11.3mm或在由上述的任意两个端点所组成的其它范围内。

在本申请的实施例中，阻挡部分32的宽度设置为10mm～12mm，使得阻挡部分32的宽度大于第一削薄区112以及第二削薄区122的宽度，从而更有效的阻挡锂离子。

图7为本申请另一些实施例的电极组件103的隔离件3的结构示意图。图8为图7的隔离件在a-a处的剖面结构示意图。

在一些实施例中，如图7和图8所示，阻挡部分32包括隔膜体321和涂层322，涂层322设置于隔膜体321至少一侧表面，涂层322的离子电导率小于主体部分31的离子电导率。

在本申请一些实施例中，隔膜体321与主体部分31为一体结构，涂层322设置于一体结构上；也可以是隔膜体321连接于主体部分31，涂层322设置于隔膜体321上。示例性的隔膜体321连接于主体部分31采用粘结或焊接等。

可选地，隔膜体321的材质选自聚乙烯、聚丙烯、纤维素膜、聚酰亚胺膜、聚酰胺膜、氨纶或芳纶膜中的一种。

可选地，隔膜体321的材质与主体部分31的材质相同。

在本申请一些实施例中，涂层322可以设置在弯折区域的隔膜体321的内侧。也可以设置在弯折区域的隔膜体321的外侧。还可以在弯折区域的隔膜体321的内侧和外侧，如此设计，能够使得隔膜体321的两侧结构保持对称统一，从而使得隔离件3两侧均能降低锂离子的传输。

在本申请的实施例中，涂层322的离子电导率小于主体部分31的离子电导率，使得阻挡部分32的离子阻抗大于主体部分31的离子阻抗，从而实现阻挡部分32具有较低的离子传输能力，以抑制锂离子穿过阻挡部分32。

在一些实施例中，涂层322的离子电导率＜1×10^-10s/cm。

在本申请的离子电导率的测试方法是基于限域性对称电池的方法，利用Bio-logic电化学工作站对不同层数的隔膜进行恒压交流阻抗谱测试。取奈奎斯特图上阻抗曲线与实部交汇的截距为Rs，与已知的标准离子电导率样品Rs参数进行比对，得到离子电导率。

在本申请一些实施例中，涂层322包括慢离子导体材料，使得涂层322具有较低的离子电导率。示例性地，涂层322包括丁苯橡胶。

在本申请的实施例中，阻挡部分32中的涂层322的离子电导率小于常规隔膜件（PE或PP）的离子电导率（通常为0.7×10^-3s/cm），较低的离子电导率使得阻挡部分32具有较低的离子传输能力。

在一些实施例中，涂层322的厚度为1mm～3mm。

在本申请的实施例中，涂层322的设置增加了阻挡部分32的厚度，也增加了锂离子在阻挡部分32的传输距离，进一步抑制锂离子穿过阻挡部分32，更有效地降低析锂风险。此外，涂层322具有适宜的厚度，不会占据额外的较多的尺寸，不影响电极组件103整体轻薄化。

在一些实施例中，阻挡部分32的孔隙率小于主体部分31的孔隙率。

在本申请一些实施例中，阻挡部分32的孔隙率小可以理解为阻挡部分32的闭孔多。示例性地，阻挡部分32是通过对常规隔离件（PE或PP）加热后形成的。通过加热常规隔离件，使常规隔离件发生闭孔，常规隔离件内部空隙发生堵塞，阻隔了锂离子的运动通道，减少析锂的风险，提高安全性能。加热隔离件3形成闭孔部分的方式便于生产和加工，可以提高生产效率。

示例性低，当闭孔部分采用聚乙烯形成时，其闭孔温度范围为90℃～160℃；当闭孔部分采用聚丙烯形成时，其闭孔温度范围为100℃～160℃；当闭孔部分采用聚乙烯和陶瓷涂层322隔膜形成时，其闭孔温度范围为110℃～160℃。不限于以上的材料，其闭孔温度可随材料的变化而调整。

在一些实施例中，阻挡部分32的孔隙率小于主体部分31的孔隙率。由于阻挡部分32具有较小的孔隙率，因此，锂离子不易从阻挡部分32的微孔中穿过，以降低析锂现象，提高安全性。

可选地，阻挡部分32的孔隙率＜10%。

更可选地，阻挡部分32的孔隙率为6%～10%。适宜的孔隙率防止隔离件3因加热收缩变形明显，从而影响隔离件3的卷绕性能。为此，可通过控制加热温度控制阻挡部分32具有适当的孔隙率。

在一些实施例中，如图6至图8所示，阻挡部分32的厚度d₁大于主体部分31的厚度d₂。

在本申请一些实施例中，阻挡部分32和主体部分31均由隔离件基材形成，阻挡部分32为相对较厚的隔离件基材，主体部分31为相对较薄的隔离件基材，阻挡部分32的厚度大于主体部分31的厚度。或者，阻挡部分32是由多层隔离件基材形成的，主体部分31为一层隔离件基材，使得阻挡部分32的厚度大于主体部分31的厚度。

在本申请的实施例中，阻挡部分32相比于主体部分31，阻挡部分32的厚度d₁较大，增大了锂离子在阻挡部分32的传输路径，从而提高了离子阻抗，使得阻挡部分32具有较低的离子传输能力，以抑制锂离子穿过隔离件3，从而降低析锂风险，提高电极组件103的使用寿命和安全性。

在一些实施例中，阻挡部分32的厚度d₁与主体部分31的厚度d₂满足5μm≤d₁－d₂≤12μm。

在本申请的实施例中，阻挡部分32的厚度d₁比主体部分31的厚度d₂多5μm～12μm，使得阻挡部分32的厚度d₁大于主体部分31的厚度d₂，达到了增大锂离子在阻挡部分32的传输路径，降低析锂危险，在满足上述效果的情况下，可适当的降低阻挡部分32的厚度d₁，从而简化隔离件3的结构，节约成本。

第二方面，本申请实施例提供了一种电池单体，包括前述任一实施方式中的电极组件103。

第三方面，本申请实施例提供了一种电池，包括前述任一实施方式的电池单体。

第四方面，本申请实施例提供了一种用电装置，包括前述任一实施方式中的电池单体，电池单体用于提供电能。

根据本申请的一些实施例，请参阅图4、图6以及图7，电极组件103包括第一极片1、第二极片2以及隔离件3，第一极片1、隔离件3和第二极片2经过卷绕形成弯折区域，隔离件3用于隔离第一极片1和第二极片2。隔离件3包括主体部分31和连接于主体部分31的阻挡部分32，阻挡部分32的离子阻抗大于主体部分31的离子阻抗。主体部分31的材质为聚乙烯。阻挡部分32设置于弯折区域内的隔离件3沿第一方向Y的端部，且阻挡部分32的至少部分位于第一削薄区112和第二活性物质层12之间，以及位于第二削薄区122和第一活性物质层11之间，阻挡部分32沿第一方向Y的宽度为12mm。阻挡部分32包括隔膜体321和涂层322，隔膜体321连接主体部分31，涂层322设置于隔膜体321的两侧表面，涂层322的材质为丁苯橡胶，隔膜体321的材质为聚乙烯，阻挡部分32的厚度比主体部分31的厚度多10μm。

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 (18)

1.一种电极组件，其特征在于，包括第一极片、第二极片以及隔离件，所述隔离件用于隔离所述第一极片和所述第二极片；

所述隔离件包括主体部分和连接于所述主体部分的阻挡部分，所述阻挡部分的离子阻抗大于所述主体部分的离子阻抗。

2.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述第一极片、所述隔离件和所述第二极片经过卷绕形成弯折区域，所述阻挡部分的至少部分设置在所述弯折区域内。

3.根据权利要求1或2所述的电极组件，其特征在于，所述第一极片、所述隔离件和所述第二极片沿卷绕方向卷绕；

所述阻挡部分设置于所述隔离件沿第一方向的端部，所述第一方向垂直于所述卷绕方向。

4.根据权利要求3所述的电极组件，其特征在于，

所述第一极片包括第一活性物质层，所述第一活性物质层包括第一基体区和第一削薄区，所述第一削薄区的厚度小于所述第一基体区的厚度；

所述第二极片包括第二活性物质层；

所述阻挡部分的至少部分位于所述第一削薄区和所述第二活性物质层之间。

5.根据权利要求3所述的电极组件，其特征在于，

所述第二极片包括第二活性物质层，所述第二活性物质层包括第二基体区和第二削薄区，所述第二削薄区的厚度小于所述第二基体区的厚度；

所述第一极片包括第一活性物质层；

所述阻挡部分的至少部分位于所述第二削薄区和所述第一活性物质层之间。

6.根据权利要求2所述的电极组件，其特征在于，

所述第一极片、所述隔离件和所述第二极片经过卷绕还形成平直区域，所述平直区域连接于所述弯折区域，所述阻挡部分的一部分设置在所述平直区域内。

7.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，

所述阻挡部分的离子阻抗＞1.5Ω。

8.根据权利要求7所述的电极组件，其特征在于，

所述阻挡部分沿第一方向的宽度为10mm～12mm。

9.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，

所述阻挡部分包括隔膜体和涂层，所述涂层设置于所述隔膜体至少一侧表面，所述涂层的离子电导率小于所述主体部分的离子电导率。

10.根据权利要求9所述的电极组件，其特征在于，

所述涂层的离子电导率＜1×10^-10 s/cm。

11.根据权利要求9所述的电极组件，其特征在于，

所述涂层的厚度为1mm～3mm。

12.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，

所述阻挡部分的孔隙率小于所述主体部分的孔隙率。

13.根据权利要求11所述的电极组件，其特征在于，

所述阻挡部分的孔隙率＜10%。

14.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，

所述阻挡部分的厚度d₁大于所述主体部分的厚度d₂。

15.根据权利要求14所述的电极组件，其特征在于，

所述阻挡部分的厚度d₁与所述主体部分的厚度d₂满足5μm≤d₁－d₂≤12μm。

16.一种电池单体，其特征在于，包括权利要求1至15任一项所述的电极组件。

17.一种电池，其特征在于，包括多个根据权利要求16所述的电池单体。

18.一种用电装置，其特征在于，包括多个根据权利要求16所述的电池单体或根据权利要求17所述的电池，所述电池单体或所述电池用于提供电能。

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