电化学装置和电子装置

本申请为申请号为202110698548.8、申请日为2021年06月23日、发明名称为“电化学装置和电子装置”的分案申请。

技术领域

本申请涉及储能技术领域，尤其涉及一种电化学装置以及具有该电化学装置的电子装置。

背景技术

随着消费电子类的产品如笔记本电脑、手机、掌上游戏机、平板电脑、移动电源、无人机和电动车等的普及，人们对电化学装置(例如，锂离子电池)的要求越来越严格。

然而，电化学装置难以兼顾高倍率充放电性能和安全性能。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，有必要提出一种电化学装置。

另，还有必要提供一种具有该电化学装置的电子装置。

本申请提供一种电化学装置，包括壳体、设置于壳体内的电极组件、第一极耳组及电连接于第一极耳组并从壳体内伸出的转接件。电极组件为卷绕结构且包括第一极片。第一极耳组包括M个第一极耳，第一极耳连接第一极片。定义电极组件的厚度方向为第一方向，在第一方向上，电极组件包括N层第一极片，N大于M且M＞N/2。M个第一极耳与第一极片分别连接。定义经过电极组件的卷绕中心轴且垂直于第一方向的平面为卷绕中心面，在第一方向上，M个第一极耳设于卷绕中心面的两侧。第一极耳组包括连接转接件的第一连接部和连接第一极片的第二连接部，每个第一极耳包括相互连接的第一部分和第二部分，M个第一部分相互层叠以形成第一连接部，M个第二部分形成第二连接部，部分第二部分连接第一连接部朝向电极组件的一侧。

本申请设置第一极耳的数量M小于第一极片的层数N，因此有利于减小折极耳和焊接的难度，简化制程。其次，M个第一极耳分别连接N层第一极片中的M层，在满足第一极耳设于卷绕中心面的两侧的基础上，第一极耳的数量M可以根据需求进行变更，因此能够调控极片内阻，使电化学装置能够满足不同的充放电倍率要求。再次，由于第二连接部的部分第一极耳连接第一连接部朝向电极组件的一侧，由于该部分第一极耳的限制作用，使得第一连接部位置更稳定，不易发生倒插进入电极组件内部。因此，能够改善极耳因倒插造成的接触短路问题，提高电化学装置的安全性。

在一些可能的实现方式中，在第一方向上，连接第一极耳的第一极片和未连接第一极耳的第一极片交替设置。相较于在卷绕中心面一侧设置极耳结构的电化学装置而言，第一极片上交替设置有第一极耳，使得部分第一极耳设于第一连接部朝向电极组件的一侧，由于该部分第一极耳的限制作用，减小了第一连接部因倒插引发的接触短路风险并提高了安全性。同时，由于第一极耳的数量与在卷绕中心面一侧设置极耳结构的电化学装置相同，因此减小了因为需要兼顾安全性而增加第一极耳的数量，导致折极耳和焊接制程困难的风险。

在一些可能的实现方式中，第一连接部形成U型结构。第一连接部包括第一分部、第二分部及第三分部。第一分部连接转接件，第二分部连接第二连接部，第三分部弯折连接于第一分部和第二分部之间。转接件至少部分设于U型结构所界定的空间内。

在一些可能的实现方式中，在第一方向上，N层第一极片中的最外层一第一极片上连接有第一极耳，最外层另一第一极片上未连接有第一极耳。

在一些可能的实现方式中，电化学装置还包括第一粘接件和第二粘接件。第一粘接件粘接第一分部的背离电极组件的一侧。第二粘接件粘接第二分部的背离电极组件的一侧和电极组件在第一方向上的一侧表面。在第一方向上，第一粘接件还设于相邻两层第一极片之间，第二连接部位于第一粘接件和第二粘接件之间。第一粘接件和第二粘接件能够减小第一连接部的毛刺和焊印刺穿壳体而产生短路或漏液的风险。第一粘接件包括弯折部，弯折部设于第二分部朝向电极组件的一侧。弯折部也对第一连接部提供限制作用，进一步减小第一连接部因倒插引发的接触短路风险。

在一些可能的实现方式中，设于第一粘接件和第二粘接件之间的每层第一极片上均连接有第一极耳。从而，可以进一步提高第一极耳的数量，提高电化学装置的充放电倍率。

在一些可能的实现方式中，M个第一极耳相互焊接以在第二分部形成焊接区。弯折部设于焊接区朝向电极组件的一侧。由于M个第一极耳于第二分部的焊接区焊接固定，因此能够减小第二分部处的第一极耳相互分离导致第一连接部发生倒插的风险，进一步提高电化学装置的安全性。

在一些可能的实现方式中，N层第一极片中的两个最外层第一极片上分别连接有第一极耳。

在一些可能的实现方式中，电化学装置还包括第一粘接件和第二粘接件。第一粘接件粘接第一分部的背离电极组件的一侧和电极组件在第一方向上的一侧表面。第二粘接件粘接第二分部的背离电极组件的一侧和电极组件在第一方向上的另一侧表面。在第一方向上，第二连接部位于第一粘接件和第二粘接件之间。第一粘接件和第二粘接件能够减小第一连接部的毛刺和焊印刺穿壳体而产生短路或漏液的风险。

在一些可能的实现方式中，M个第一极耳相互焊接以在第二分部形成焊接区。由于M个第一极耳于第二分部的焊接区焊接固定，因此能够减小第二分部处的第一极耳相互分离导致第一连接部发生倒插的风险，进一步提高电化学装置的安全性。

在一些可能的实现方式中，第一粘接件或第二粘接件中的至少一个为绝缘胶纸。

在一些可能的实现方式中，第一极片包括集流体和设于集流体表面的活性物质层。第一极耳与集流体一体成型。

本申请还提供一种电子装置，包括如上电化学装置。

附图说明

图1为本申请一实施方式提供的电化学装置的正视图。

图2为图1所示的电化学装置去掉壳体后沿II-II的剖视图。

图3为图1所示的电化学装置去掉壳体后沿III-III的剖视图。

图4为图1所示的电化学装置去掉壳体后沿IV-IV的剖视图。

图5A为图1所示的电化学装置去掉壳体后于另一些实施例中的俯视图。

图5B为图1所示的电化学装置去掉壳体后于另一些实施例中的剖视图。

图6为图1所示的电化学装置去掉壳体后于再一些实施例中的剖视图。

图7A为本申请另一实施方式提供的电化学装置的俯视图。

图7B为本申请另一实施方式提供的电化学装置的剖视图。

图8为本申请再一实施方式提供的电化学装置的剖视图。

图9为本申请一实施方式提供的电子装置的剖视图。

主要元件符号说明

电子装置 1

壳体 10

本体部 11

封边 12

电极组件 20

侧表面 20a，20b

第一极片 21

第二极片 22

隔离膜 23

第一极耳组 30

第一极耳 31

第二极耳组 40

第二极耳 41

第一转接件 50

第二转接件 60

第一粘接件 70

弯折部 71

第二粘接件 80

电化学装置 100、200、300

第一段 201

第二段 202

第一弯折段 203

第二弯折段 204

第一集流体 211

第一活性物质层 212

第二集流体 221

第二活性物质层 222

第一连接部 301

第二连接部 302

第一分部 3011

第二分部 3012

第三分部 3013

焊接区 3014

空间 S

卷绕方向 D

第一方向 D

第二方向 D

卷绕中心轴 C

卷绕中心面 P

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

下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。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。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。

下文，将详细地描述本申请的实施方式。但是，本申请可体现为许多不同的形式，并且不应解释为限于本文阐释的示例性实施方式。而是，提供这些示例性实施方式，从而使本申请透彻的和详细的向本领域技术人员传达。

另外，为了简洁和清楚，在附图中，各种组件、层的尺寸或厚度可被放大。遍及全文，相同的数值指相同的要素。如本文所使用，术语“及/或”、“以及/或者”包括一个或多个相关列举项目的任何和所有组合。另外，应当理解，当要素A被称为“连接”要素B时，要素A可直接连接至要素B，或可能存在中间要素C并且要素A和要素B可彼此间接连接。

进一步，当描述本申请的实施方式时使用“可”指“本申请的一个或多个实施方式”。

本文使用的专业术语是为了描述具体实施方式的目的并且不旨在限制本申请。如本文所使用，单数形式旨在也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。应进一步理解，术语“包括”，当在本说明书中使用时，指存在叙述的特征、数值、步骤、操作、要素和/或组分，但是不排除存在或增加一个或多个其他特征、数值、步骤、操作、要素、组分和/或其组合。

空间相关术语，比如“上”等可在本文用于方便描述，以描述如图中阐释的一个要素或特征与另一要素(多个要素)或特征(多个特征)的关系。应理解，除了图中描述的方向之外，空间相关术语旨在包括设备或装置在使用或操作中的不同方向。例如，如果将图中的设备翻转，则描述为在其他要素或特征“上方”或“上”的要素将定向在其他要素或特征的“下方”或“下面”。因此，示例性术语“上”可包括上面和下面的方向。应理解，尽管术语第一、第二、第三等可在本文用于描述各种要素、组分、区域、层和/或部分，但是这些要素、组分、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语用于区分一个要素、组分、区域、层或部分与另一要素、组分、区域、层或部分。因此，下面讨论的第一要素、组分、区域、层或部分可称为第二要素、组分、区域、层或部分，而不背离示例性实施方式的教导。

请参阅图1至图3，本申请一实施方式提供一种电化学装置100，包括壳体10、电极组件20、第一极耳组30、第二极耳组40、第一转接件50和第二转接件60。电极组件20、第一极耳组30和第二极耳组40设置于壳体10内。

如图1所示，在一些实施例中，壳体10可以是采用封装膜(如铝塑膜)封装得到的包装袋，即电化学装置100为软包电池。壳体10包括用于容置电极组件20的本体部11以及连接于本体部11的封边12。在另一些实施例中，电化学装置100并不限于软包电池，还可以为钢壳电池或铝壳电池等，本申请并不作限制。

如图2和图3所示，电极组件20包括第一极片21、第二极片22以及设置于第一极片21和第二极片22之间的隔离膜23。隔离膜23用于防止第一极片21和第二极片22直接接触，从而减小电极组件20短路的风险。如图2所示，电极组件20为卷绕结构，即，第一极片21、隔离膜23和第二极片22依次层叠卷绕形成电极组件20。其中，电极组件20具有垂直于纸面的卷绕中心轴C。卷绕方向D为图2所示沿卷绕中心轴C方向进行逆时针转动的方向。

第一极片21包括第一集流体211和设置于第一集流体211上的第一活性物质层212。第二极片22包括第二集流体221和设置于第二集流体221上的第二活性物质层222。在一些实施例中，第一极片21可以为负极极片，第二极片22可以为正极极片。第一集流体211可以为，但并不限于铜箔或镍箔等金属箔。第二集流体221可以为，但不限于铝箔或镍箔等金属箔。在另一些实施例中，第一极片可以为正极极片，第二极片22可以为负极极片。

第一极耳组30包括M个第一极耳31(M为大于1的自然数)，M个第一极耳31连接第一极片21。具体地，M个第一极耳31均连接第一极片21的第一集流体211，更具体地，多个第一极耳31可与第一集流体211一体成型(即第一极耳31由第一集流体211裁切形成)。第一转接件50电连接于第一极耳组30，并从壳体10的封边12处伸出以连接外部元件(图未示)。其中，电极组件20还具有第一方向D

如图2和图4所示，第二极耳组40包括多个第二极耳41，第二极耳41与第一极耳31的极性相反。多个第二极耳41连接第二极片22，具体地，多个第二极耳41连接第二极片22的第二集流体221，更具体地，多个第二极耳41可与第二集流体221一体成型。第二转接件60电连接于第二极耳组40，并从壳体10的封边12处伸出以连接外部元件。

如图2和图3所示，在第一方向D

具体而言，如图2所示，沿卷绕方向D，电极组件20包括依次连接的第一段201、第一弯折段203、第二段202和第二弯折段204。在一些实施例中，第一段201和第二段202可为平行设置的平直段。在另一些实施例中，第一段201和第二段202还可以为弯折段，本申请并不作限制。卷绕中心面P设于第一段201和第二段202之间。因此，M个第一极耳31设于卷绕中心面P的两侧，表示M个第一极耳31中的部分连接位于第一段201的第一极片21，M个第一极耳31中的另一部分连接位于第二段202的第一极片21。

更具体地，当N/2

如图3所示，第一极耳组30包括第一连接部301和第二连接部302。第一连接部301连接第一转接件50，第二连接部302连接于第一极片21和第一连接部301之间。每个第一极耳31包括相互连接的第一部分和第二部分。M个第一部分相互层叠以形成第一连接部301。在一些实施例中，M个第一部分中的至少两个相互接触层叠可以看作是第一连接部301的一部分。M个第二部分形成第二连接部302，部分第二部分(即M个第二部分中的部分)连接第一连接部301朝向电极组件20的一侧。

第二极耳组40的结构可与第一极耳组30相似，此不赘述。

直出型的极耳会占用电极组件头部的空间，降低电化学装置的能量密度。因此在将极耳与转接件焊接之前，需要对极耳进行弯折。半极耳结构的电化学装置(每一圈极片上只连接一个极耳，如，电化学装置只有第一段的第一极片连接第一极耳)，当需要将转接件伸入壳体至预设位置，以便与弯折的极耳进行焊接时，弯折的极耳容易在转接件的作用力下朝向电极组件的方向发生倒插并进入电极组件内部，造成后续使用时有短路甚至冒烟起火的风险，降低电化学装置的使用安全性。全极耳结构的电化学装置(每一层极片上均连接一个极耳)，有利于提高充放电倍率，也提高了折极耳和焊接的难度，提高制程成本。

在本申请中，一圈指的是从电极组件20上的某个点作为起始端开始计算，沿着卷绕方向D一周到达另一个点为结束端，结束端与起始端以及此圈的中心在一条直线上，起始端在结束端和此圈中心之间。一圈形成两层，即一圈第一极片21包括两层第一极片21。

本申请设置第一极耳31的数量M小于第一极片21的层数N，因此有利于减小折极耳和焊接的难度，简化制程。其次，M个第一极耳31分别连接N层第一极片21中的M层，在满足第一极耳31设于卷绕中心面P的两侧的基础上，第一极耳31的数量M可以根据需求进行变更，因此能够调控极片内阻，使电化学装置100能够满足不同的充放电倍率要求。再次，由于部分第二部分连接第一连接部301朝向电极组件20的一侧，由于该部分第二部分的限制作用，使得第一连接部301在第二方向D

如图3所示，在一些实施例中，第一连接部301形成U型结构。第一连接部301包括第一分部3011、与第一分部3011相对的第二分部3012及弯折连接于第一分部3011和第二分部3012之间的第三分部3013。第一分部3011连接第一转接件50，第二分部3012连接第二连接部302。其中，第一连接部301界定出开口朝向第一转接件50的空间S。第一转接件50至少部分设于U型结构所界定的空间S内，且可焊接固定于第一分部3011。

如图3所示，进一步地，在一些实施例中，在第一方向D

请参阅图5A和图5B，在另一些实施例中，第一极耳31的数量M>N/2，第一极耳31可连接N层第一极片21中的任意M层。即，第一极耳31的数量M可以根据需求进行增加。因此相较于连接第一极耳31的第一极片21和未连接第一极耳31的第一极片21交替设置的情况，能够进一步减小第一极片21的内阻，提高电化学装置100的充放电倍率要求。

如图3所示，在一些实施例中，N层第一极片21中的两个最外层第一极片21上分别连接有第一极耳31。电化学装置100还包括第一粘接件70和第二粘接件80。第一粘接件70粘接第一分部3011背离电极组件20的一侧和电极组件20在第一方向D

进一步地，在一些实施例中，在第一方向D

请参照图6，在另一些实施例中，M个第一极耳31可相互焊接以在第二分部3012形成焊接区3014。可以理解，若M个第一极耳31于第一连接部301处未相互固定，当在第一转接件50伸入壳体10内时，则第一连接部301的第一极耳31容易在第一转接件50的作用下相互分离。本申请由于M个第一极耳31于第二分部3012的焊接区3014焊接固定，因此能够进一步减小第二分部3012处的第一极耳31(如图6中第一方向D

请参照图7A和图7B，本申请另一实施方式还提供一种电化学装置200。与电化学装置100不同之处在于，在第一方向D

此时，第一粘接件70粘接第一分部3011背离电极组件20的一侧。在第一方向D

如图7B所示，进一步地，设于第一粘接件70和第二粘接件80之间的每层第一极片21上均连接有第一极耳31。如此，可以进一步提高第一极耳31的数量，从而提高电化学装置100的充放电倍率。

在一些实施例中，M个第一极耳31相互焊接以在第二分部3012形成焊接区3014，从而减小第二分部3012处的第一极耳31相互分离导致第一连接部301发生倒插的风险。弯折部71可设于焊接区3014朝向电极组件20的一侧。

请参照图8，本申请再一实施方式还提供一种电化学装置300。与电化学装置100不同之处在于，第一连接部301并非U型结构，而是整体沿第二方向D

其中，本申请的电化学装置100、200、300包括所有能够发生电化学反应的装置。具体的，电化学装置100、200、300包括所有种类的原电池、二次电池、燃料电池、太阳能电池和电容器(例如超级电容器)。可选地，电化学装置100、200、300可以为锂二次电池，包括锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池和锂离子聚合物二次电池。

请参阅图9，本申请一实施方式还提供一种电子装置1，电子装置1包括电化学装置100(或电化学装置200、300)。其中，本申请的电化学装置100、200、300适用于各种领域的电子装置1。在一实施方式中，本申请的电子装置1可以是，但不限于笔记本电脑、笔输入型计算机、移动电脑、电子书播放器、便携式电话、便携式传真机、便携式复印机、便携式打印机、头戴式立体声耳机、录像机、液晶电视、手提式清洁器、便携CD机、迷你光盘、收发机、电子记事本、计算器、存储卡、便携式录音机、收音机、备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车、照明器具、玩具、游戏机、钟表、电动工具、闪光灯、照相机、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的范围。