电极组件、应用所述电极组件的电池及用电装置的制作方法

本申请涉及能量存储技术领域，尤其涉及一种电极组件、应用所述电极组件的电池及用电装置。

背景技术：

软包电池是指采用铝塑膜包装的聚合物电池，通常为锂聚合物电池，多用于手机、平板电脑等用电装置，随着电子行业的发展，异型电池逐渐受到重视。现有的异型电池，例如l型电池，由于极片的外形尺寸在某些地方发生突变，这导致这个位置应力集中，相对强度比较弱。而且，电池在受到撞击时，该些位置受到冲击后易发生断裂，断裂处产生较多碎片进而导致电池短路燃烧。

针对该问题，现有技术通常采用两种思路进行改善：(1)加快热散失，避免电池热量集中无法快速释放而导致的局部燃烧失效模式；(2)减少断裂处碎片降低短路风险。对于解决方案(1)加快散热往往需要对电池散热结构进行改进，会使得整体成本升高，虽然该方案尽可避免断裂后发生剧烈燃烧，但并不能降低电池受撞击后发生短路的风险。对于解决方案(2)通常通过增加基材厚度，进一步增强电池硬度，使电池在受撞击时形成完整的断口而减少碎片带来的二次短路燃烧风险；但基材变厚会使得电池质量变大，成本增加，且基材厚度增大会使得电池能量密度下降。

如何解决上述问题，是本领域技术人员需要考虑的。

技术实现要素：

为了解决现有技术中受撞击易短路，增强基材厚度提升抗撞但能量密度下降的问题，本申请实施例提供一种电极组件，该电极组件可在不牺牲能量密度的情况下降低短路风险，本申请还提供应用所述电极组件的电池及用电装置。

一种电极组件，包括：

第一极片，所述第一极片包括，

第一集流体，所述第一集流体包括第一区域、第二区域及第三区域，所述第二区域及所述第三区域由所述第一区域向两个不同的方向延伸形成，所述第一区域与所述第二区域的交界线为第一交线，所述第一区域与所述第三区域的交界线为第二交线；

第一活性层，所述第一活性层设置于所述第一集流体表面；

开口区，所述开口区贯穿所述电极组件；以及

缓冲区，所述缓冲区与所述开口区连接，位于所述缓冲区的第一极片表面未设置有所述第一活性层，所述第一区域的至少部分位于所述缓冲区重叠。

所述第一区域为第一极片受外力冲击时外力的合力集中概率较大的区域，第一区域与缓冲区重叠的区域为第一极片在受到外力冲击时易发生断裂的区域，使位于所述缓冲区的第一极片表面未设置有所述第一活性层，可避免第一极片断裂时产生的第一活性物质层碎屑，进一步降低短路风险。

进一步的，所述开口区的形状为一圆形的至少部分，所述开口区的圆心为所述第一交线与所述第二交线的交点，所述开口区的半径为r，所述第二区域在所述第一交线方向的宽度为la，所述第三区域在所述第二交线方向的宽度为lb。圆形的开口区可避免应力在l型电池内折角处集中，避免开口区断裂，避免产生破片、短路。

进一步的，所述缓冲区包括第一缓冲区，所述第一缓冲区对应于所述第一极片，所述第一缓冲区的至少部分与所述第一交线重叠，所述第一缓冲区包括第一边及第二边，所述第一边靠近所述第二区域，所述第一边的边长的集合为[la-2r，la]，所述第二边远离所述第二区域，所述第二边的边长的集合为[la-r，la+r]。所述第一缓冲区与所述第一交线重叠，第一缓冲区均对应第一极片易断裂的区域设置，第一缓冲区根据开口区形状、尺寸及位置的变化而发生变化，第一边及第二边的边长的值在所述集合内可有效涵盖更多可能的易断裂区域。

进一步的，所述缓冲区包括第二缓冲区，所述第二缓冲区对应于所述第一极片，所述第二缓冲区的至少部分与所述第二交线重叠，所述第二缓冲区包括第三边及第四边，所述第三边靠近所述第三区域，所述第三边的边长的集合为[lb-2r，lb]，所述第四边远离所述第三区域，所述第四边的边长的集合为[lb-r，lb+r]。第二缓冲区与所述第二交线重叠，第二缓冲区均对应第一极片易断裂的区域设置，第二缓冲区根据开口区形状、尺寸及位置的变化而发生变化，第三边及第四边的边长的值在所述集合内可有效涵盖更多可能的易断裂区域。

进一步的，所述电极组件还包括第二极片，所述第二极片包括：

第二集流体，所述第二集流体包括第四区域、第五区域及第六区域，所述第五区域及所述第六区域由所述第四区域向两个不同的方向延伸形成；

第二活性层，所述第二活性层设置于所述第二集流体表面。

所述第四区域为第二极片受外力冲击时外力的合力集中概率较大的区域，第四区域与缓冲区重叠的区域为第二极片在受到外力冲击时易发生断裂的区域，使位于所述缓冲区的第二极片表面未设置有所述第二活性层，可避免第二极片断裂时产生的第二活性物质层碎屑，进一步降低短路风险。

进一步的，所述缓冲区还包括第三缓冲区及第四缓冲区，所述第三缓冲区及第四缓冲区对应于所述第二极片，所述第三缓冲区与所述第一缓冲区至少部分重叠，所述第一缓冲区的宽度为l1，所述第三缓冲区的宽度为l2，l1-l2＝[-1mm，1mm]，第四缓冲区与所述第三缓冲区至少部分重叠，所述第二缓冲区的宽度为w1，所述第四缓冲区的宽度为w2，w1-w2＝[-1mm，1mm]。第一极片与第二极片的面积不相同，若第一极片为阴极且第二极片为阳极，在垂直于电极组件的厚度方向的方向上，第二活性层的面积大于第一活性层的面积，相对设置的两个极片中，阳极活性层的面积大于阴极活性层的面积，阴极活性层正对区域必然设置有阳极活性层，可避免电循环过程中在阴极活性层上产生析锂，提升性能。

进一步的，所述电极组件还包括连接层，所述第一极片与所述第二极片重叠设置，所述填充层设置于所述缓冲区，所述连接层与所述第一集流体及所述第二集流体连接。连接层将相邻的第一集流体及第二集流体固定连接，或者将第一极片及第二极片与电极组件外部的其他元件(例如电池包装袋)连接，增强电极组件的强度，降低电极组件受外力冲击时断裂的风险，当电极组件发生断裂时提升断面整齐度，减少断点，降低短路及燃烧失效风险。

进一步的，所述电极组件还包括阻热层，所述第一极片与所述第二极片重叠设置，所述阻热层设置于所述缓冲区，所述阻热层设置于所述第一集流体及所述第二集流体表面。阻热层可以为具备高韧性及高导热系数的高分子材料，阻热层可以增加第一集流体及第二集流体的强度，热传导效率，减小短路机率、缓解热量集中产生的燃烧失效。

进一步的，所述第一极片为阴极，所述第二极片为阳极，位于所述缓冲区的第二集流体表面设置有所述第二活性层。阴极所对应的缓冲区设置有活性层，但由于阴极活性层内阻较大，由公式i＝v/r及q＝(i*i)*rt可知，当发生短路时，较大内阻的阴极活性层可减少短路情况下所产生的热量，降低燃烧失效风险。

一种电池，包括前述的电极组件。

一种用电装置，包括前述的电池。

相比于现有技术，本申请的电极组件，所述第一区域为第一极片受外力冲击时外力的合力集中概率较大的区域，第一区域与缓冲区重叠的区域为第一极片在受到外力冲击时易发生断裂的区域，使位于所述缓冲区的第一极片表面未设置有所述第一活性层，可避免第一极片断裂时产生的第一活性物质层碎屑，降低短路及燃烧失效风险。

附图说明

图1为本申请第一实施例的电极组件的立体示意图。

图2为本申请第一实施例的电极组件沿ii-ii方向的剖视示意图。

图3为本申请第一实施例的电极组件的第一极片平面示意图。

图4为本申请第一实施例的电极组件的第二极片平面示意图。

图5为本申请第一实施例的电极组件的截面示意图。

图6为本申请第一实施例的电极组件的截面示意图。

图7为本申请第一实施例的电极组件的截面示意图。

图8为本申请第一实施例的电极组件的截面示意图。

图9为本申请第二实施例的电池的平面示意图。

图10为本申请第三实施例的用电装置的立体示意图。

主要元件符号说明

用电装置100

本体101

包装袋102

电池1

电极组件10

第一极片11

第一集流体110

第一活性层119

第一区域111

第二区域112

第三区域113

第一交线115

第二交线116

第二极片12

第二集流体120

第二活性层129

第四区域121

第五区域122

第六区域123

第三交线125

第四交线126

开口区13

圆心130

缓冲区14

第一缓冲区141

第二缓冲区142

第三缓冲区143

第四缓冲区144

隔离膜15

连接层16

阻热层18

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

以下描述将参考附图以更全面地描述本申请内容。附图中所示为本申请的示例性实施例。然而，本申请可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于在此阐述的示例性实施例。提供这些示例性实施例是为了使本申请透彻和完整，并且将本申请的范围充分地传达给本领域技术人员。类似的附图标记表示相同或类似的组件。

本文使用的术语仅用于描述特定示例性实施例的目的，而不意图限制本申请。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”，“一个”和“该”旨在也包括复数形式。此外，当在本文中使用时，“包括”和/或“包含”或“包括”和/或“包括”或“具有”和/或“具有”，整数，步骤，操作，组件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征，区域，整数，步骤，操作，组件，组件和/或其群组。

除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本申请所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。此外，除非文中明确定义，诸如在通用字典中定义的那些术语应该被解释为具有与其在相关技术和本申请内容中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化或过于正式的含义。

以下内容将结合附图对示例性实施例进行描述。须注意的是，参考附图中所描绘的组件不一定按比例显示；而相同或类似的组件将被赋予相同或相似的附图标记表示或类似的技术用语。

下面参照附图，对本申请的具体实施方式作进一步的详细描述。

第一实施例

如图1及图2所示，本申请提供一种电极组件10，包括第一极片11、第二极片12、开口区13、缓冲区14及隔离膜15。第一极片11及第二极片12间隔设置，第一极片11及第二极片12之间设置有隔离膜15，开口区13贯穿电极组件10，缓冲区14与开口区13连接。

如图3所示，第一极片11包括第一集流体110及第一活性层119，第一活性层119设置于第一集流体110表面。第一集流体110包括第一区域111、第二区域112及第三区域113，第二区域112及第三区域113由第一区域111向两个不同的方向延伸形成。第一区域111与第二区域112的交界线为第一交线115，第一区域111与第三区域113的交界线为第二交线116。其中，第一区域111为电极组件10受外力冲击(例如撞击或跌落等)时，第一极片11上外力的合力出现概率最大的区域。

于一实施例中，第一极片11为l型，第一区域111设置于l型第一极片11的折角区域，第二区域112及第三区域113设置于l型第一极片11向两个不同方向延伸的区域。

于一实施例中，开口区13贯穿l型电极组件10的内折角处。开口区13的形状为一圆形的至少部分，开口区13的圆心130为第一交线115与第二交线116的交点，或，圆心130朝l型第一极片11两条长边的垂直的线段分别为第一交线115及第二交线116。第一极片11的边界线为经过开口区13的圆心130的直线。开口区13的半径为r，第二区域112在沿第一交线115方向的宽度为la，第三区域113在沿第二交线116方向的宽度为lb。开口区13设置于l型电极组件10的内折角处，可避免内折角处应力集中产生破片、短路。

缓冲区14包括第一缓冲区141及第二缓冲区142，第一缓冲区141及第二缓冲区142位于第一极片11，位于缓冲区14的第一极片11表面未设置有第一活性层119，第一区域111的至少部分与缓冲区14重叠。于一实施例中，第一缓冲区141为第一区域111及第二区域112交界处合力集中或应力集中的区域，第二缓冲区142为第一区域111及第三区域113交界处合力集中或应力集中的区域，位于缓冲区14的第一极片11表面未设置有第一活性层119，可避免因外力集中作用于缓冲区14使得第一活性层119破裂产生碎片，进一步避免由碎片所引起的短路及热失效。

于一实施例中，第一缓冲区141的至少部分与第一交线115重叠，第一缓冲区141包括第一边1411及第二边1412，第一边1411靠近第二区域112，第一边1411的边长的集合为[la-2r，la]，第二边1412远离第二区域112，第二边1412的边长的集合为[la-r，la+r]。第一缓冲区141的一端与开口区13连接，第一缓冲区141与开口区13连接的两边长度不同。

于一实施例中，第二缓冲区142的至少部分与第二交线116重叠，第二缓冲区142包括第三边1421及第四边1422，第三边1421靠近第三区域113，第三边1421的边长的集合为[lb-2r，lb]，第四边1422远离第三区域113，第四边1422的边长的集合为[lb-r，lb+r]。第二缓冲区142的一端与开口区13连接，第二缓冲区142与开口区13连接的两边长度不同。

如图4所示，第二极片12包括第二集流体120及第二活性层129，第二活性层129设置于第二集流体120表面。

第二集流体120包括第四区域121、第五区域122及第六区域123，第五区域122及第六区域123由第四区域121向两个不同的方向延伸形成。第四区域121与第五区域122的交界线为第三交线125，第四区域121与第六区域123的交界线为第四交线126。其中，第四区域121为电极组件10受外力冲击(例如撞击或跌落等)时，第二极片12上外力的合力出现概率最大的区域。

于一实施例中，第二极片12为l型，第四区域121设置于l型第二极片12的折角区域，第五区域122及第六区域123设置于l型第二极片12向两个不同方向延伸的区域。

于一实施例中，缓冲区14还包括第三缓冲区143及第四缓冲区144，第三缓冲区143及第四缓冲区144设置于第二极片12。于一实施例中，第三缓冲区143为第四区域121及第五区域122交界处合力集中或应力集中的区域，第四缓冲区144为第四区域121及第六区域123交界处合力集中或应力集中的区域，位于缓冲区14的第二极片12表面未设置有第二活性层129，可避免因外力集中作用于缓冲区14使得第二活性层129破裂产生碎片，进一步避免由碎片所引起的短路及热失效。

于一实施例中，第一极片11及第二极片12在沿电极组件10的厚度方向上至少部分重叠，具体可以为，第一极片11与第二极片12堆叠设置或卷绕设置。第三缓冲区143与第一缓冲区141至少部分重叠，第一缓冲区141的宽度为l1，第三缓冲区143的宽度为l2，l1-l2＝[-1mm，1mm]，第四缓冲区144与第二缓冲区142至少部分重叠，第二缓冲区142的宽度为w1，第四缓冲区144的宽度为w2，w1-w2＝[-1mm，1mm]。在其他实施例中，第三缓冲区143与第一缓冲区141在沿电极组件10的厚度方向上完全重叠，第四缓冲区144与第二缓冲区142在沿电极组件10的厚度方向上完全重叠。

如图5所示，于一实施例中，第一极片11与第二极片12的面积不相同，第一极片11可以为阴极，第二极片12可以为阳极，在垂直于电极组件10的厚度方向的方向上，第二活性层129的面积大于第一活性层119的面积，即，相对设置的两个极片中，阳极活性层的面积大于阴极活性层的面积，阴极活性层正对区域必然设置有阳极活性层，可避免电循环过程中在阴极活性层上产生析锂，提升性能。

如图6所示，于一实施例中，电极组件10还包括连接层16，第一极片11与第二极片12层叠或重叠卷绕设置，连接层16设置于缓冲区14，连接层16与第一集流体110及第二集流体120连接。连接层16可以为粘性材料，具体可以为绝缘绿胶、高分子粘结剂等，连接层16设置于第一极片11与第二极片12之间并设置于缓冲区14内，连接层16将相邻的第一集流体110及第二集流体120固定连接，或者将第一极片11及第二极片12与电极组件10外部的其他元件(例如电池包装袋)连接，增强电极组件10的强度，降低电极组件10受外力冲击时断裂的风险，当电极组件10发生断裂时提升断面整齐度，减少断点，降低短路及燃烧失效风险。

如图7所示，于一实施例中，电极组件10还可包括阻热层18，第一极片11与第二极片12层叠或重叠卷绕设置，阻热层18设置于缓冲区14，阻热层18设置于第一集流体110及第二集流体120表面。阻热层18可以为具备高韧性及高导热系数的高分子材料，具体可以为聚碳酸酯(pc)、聚乳酸(pla)或碳纤维复合材料等等，阻热层18可以增加第一集流体110及第二集流体120的强度，热传导效率，减小短路机率、缓解热量集中产生的燃烧失效。

如图8所示，于一实施例中，第一极片11为阴极，第二极片12为阳极，位于缓冲区14的第一集流体110表面设置有第一活性层119。即，阴极所对应的缓冲区14设置有活性层，但由于阴极活性层内阻较大，由公式i＝v/r及q＝(i*i)*rt可知，当发生短路时，较大内阻的阴极活性层可减少短路情况下所产生的热量，降低燃烧失效风险。

第二实施例

如图9所示，为本申请第二实施例提供的电池的立体示意图。电池1包括电极组件10，电极组件10可被一包装袋102包裹，电极组件10被电解液浸润。

第三实施例

如图10所示，为本申请第三实施例提供的用电装置100的立体分解示意图。本申请还提供一种用电装置100，该用电装置包括本体101及设置于本体101内的电池1。图10中仅以用电装置100为手机为例，在其它实施例中，该用电装置100也可为个人计算机、智能家电、工业控制器、储能装置或电动工具等。

上文中，参照附图描述了本申请的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本申请的精神和范围的情况下，还可以对本申请的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本申请所限定的范围内。