一种电化学装置及电子装置的制作方法

1.本发明涉及电池领域，尤其涉及一种电化学装置及电子装置。


背景技术：

2.电化学装置是性能卓越的新一代绿色高能电池，已成为高新技术发展的重点之一。电化学装置具有以下特点：高电压、高容量、低消耗、无记忆效应、无公害、体积小、内阻小、自放电少、循环次数多。因其上述特点，锂离子电池已应用到移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等众多民用及军事领域。
3.极片作为电化学装置的重要组成部分，在电化学装置的性能发挥中起到了至关重要的作用。现有技术的极片主要采用传统的卷绕式和层叠式两种结构，其中层叠结构工艺复杂、效率低且安全隐患相对较多，而卷绕结构工艺简单、生产效率高、安全性和一致性好。但卷绕式极片，尤其是多极耳结构的卷绕式极片，在极片的制程中，例如在折极耳工序中，阳极极耳弯折靠近内圈阴极极片的边缘，之间仅有一层隔膜保护，存在极片短路的风险。


技术实现要素：

4.本发明实施方式主要解决的技术问题是减少一极片的极耳弯折接触另一极片的边缘的几率，减少短路风险。
5.为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的一个技术方案是：提供一种电化学装置，所述电化学装置包括电极组件，所述电极组件包括第一极片，所述第一极片包括第一导电层、复数个第一凸台和复数个第一凸部，垂直于所述第一凸台的第一面的方向为第一方向，从所述第一方向观察，所述第一导电层包括在第二方向上相对设置的第一边和第二边，复数个所述第一凸台沿所述第二方向从所述第一边凸出设置，所述第一凸台包括在所述第二方向上远离所述第一边的第三边，至少一个所述第一凸部沿所述第二方向从所述第三边凸出设置，所述第一方向与所述第二方向垂直。通过设置所述第一凸台，能够减少所述第一凸部弯折时接触相邻的极片的边缘部分的几率，从而减少短路风险。
6.在一些实施例中，所述第一极片包括第一活性材料层，所述第一导电层包括在所述第一方向上相对设置的第二面和第三面，所述第一活性材料层设置于所述第二面，所述第一活性材料层还延伸设置于所述第一面。通过设置所述第一活性，可以为电化学装置提供有效的现场保护，改善电化学装置的热冲击安全性能和过充安全性能，同时还增强循环性能、高温存储性能和倍率性能
7.在一些实施例中，所述第一极片还包括含有绝缘材料的第一层，所述第一层设置于所述第一面。通过设置所述第一层，能够增强所述第一极片与相邻极片之间的绝缘特性。
8.在一些实施例中，所述第一导电层包括在所述第一方向上相对设置的第二面和第三面，所述第一层延伸设置于所述第二面。通过使所述第一层延伸设置于所述第二面，增强所述第一凸部与相邻的极片之间的绝缘特性。
9.在一些实施例中，所述电极组件包括第二极片，所述第二极片包括第二导电层，从
所述第一方向观察，所述第二导电层包括在所述第二方向上相对设置的第四边和第五边；在所述第二方向上，所述第四边相较于所述第五边靠近所述第一边设置，从所述第一方向观察，所述第一边位于所述第三边和所述第四边之间，或所述第四边位于所述第三边和所述第一边之间。通过设置所述第二极片，与所述第一极片配合，形成所述电化学装置所必须的阴极与阳极。
10.在一些实施例中，所述第二导电层包括在所述第一方向上与所述第二面相面对设置的第四面，所述第二极片还包括含有绝缘材料的第二层，所述第二层设置于所述第四面，从所述第一方向观察，所述第二层与所述第四边相接。通过设置所述第二层，能够增强所述第二极片与所述第一极片之间的绝缘特性。
11.在一些实施例中，所述第一极片为阳极极片，所述第二极片为阴极极片。所述第二极片与所述第一极片分别为阴极极片和阳极极片，形成所述电化学装置所必要的条件。
12.在一些实施例中，所述电极组件包括第二极片，所述第二极片包括第二导电层、复数个第二凸台和复数个第二凸部，从所述第一方向观察，所述第二导电层包括在所述第二方向上相对设置的第四边和第五边，在所述第二方向上，所述第四边相较于所述第五边靠近所述第一边设置；复数个所述第二凸台沿所述第二方向从所述第四边或所述第五边凸出设置，所述第二凸台包括在所述第二方向上远离所述第四边的第六边，至少一个所述第二凸部沿所述第二方向从所述第六边凸出设置。所述第二极片通过设置第二凸部和第二凸台，能够得到与所述第一极片相同的技术效果，能够改善所述第二凸部弯折时接触所述第一导电片的边缘部分的问题，从而减少短路风险。
13.在一些实施例中，所述第二凸台包括在所述第一方向上与所述第二面相面对设置的第五面，所述第二极片还包括含有绝缘材料的第二层，所述第二层设置于所述第五面。通过设置所述第二层，增强所述第二凸台与所述第一极片之间的绝缘特性。
14.在一些实施例中，所述第二导电层包括在所述第一方向与所述第二面相面对设置的第四面，所述第二层延伸设置于所述第四面。通过使伸缩第二层延伸至所述第四面，能够增强所述第二导电片与所述第一凸台之间的绝缘特性，减少接触短路几率。
15.在一些实施例中，从所述第一方向观察，所述第一凸台包括在第三方向上相对设置的第七边和第八边，所述第一凸部包括在所述第三方向上相对设置的第九边和第十边，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向，所述第七边与所述第八边的距离大于所述第九边与所述第十边之间的距离。通过使所述第七边与所述第八边的距离大于所述第九边与所述第十边之间的距离，能够保证沿所述第三方向，所述第一凸台的宽度大于所述第一凸部，从而在所述第一方向上，所述第一凸台的抗弯折性能大于所述第一凸部的抗弯折性能，能够减少弯折所述第一凸部时，所述第一凸台的弯折程度，减少与所述第二极片接触的风险，减少短路风险。
16.在一些实施例中，所述第九边相较于所述第十边靠近所述第七边设置，所述第七边与所述第九边之间的距离大于零，所述第八边与所述第十边之间的距离大于零。通过使所述第七边与所述第九边之间的距离大于零，以及所述第八边与所述第十边之间的距离大于零，能够减少所述第一凸部的根部折断的几率，并且能够增加所述第一极片的有效面积，增强所述电化学装置的性能。
17.在一些实施例中，所述绝缘材料包括陶瓷材料，所述陶瓷材料包括氧化铝、勃姆
石、氧化镁、氧化钙、二氧化硅或氧化锆中的至少一种。
18.在一些实施例中，所述第一导电层、所述第一凸台和所述第一凸部一体成型设置。
19.为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的另一个技术方案是：提供一种电子装置，包括如上所述的电化学装置。
20.区别于相关技术的情况，本发明的电化学装置及电子装置，通过设置所述第一凸台，能够改善所述第一凸部弯折时接触相邻的极片的边缘部分的问题，从而减少短路风险。
附图说明
21.一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
22.图1为本发明实施例的电极组件的结构示意图；
23.图2为图1中第一极片的一个视角的结构示意图；
24.图3为图1中第一极片的另一个视角的结构示意图；
25.图4为图1中第二极片的一个视角的结构示意图；
26.图5为图1中第二极片的另一个视角的结构示意图；
27.图6为本发明实施例的电极组件卷绕的结构示意图；
28.图7为本发明另一个实施例的第一凸台的结构示意图；
29.图8为本发明另一实施例的电极组件的结构示意图；
30.图9为本发明又一实施例的电极组件的结构示意图；
31.图10为本发明再一实施例的电极组件的结构示意图。
具体实施方式
32.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
33.需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互组合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块的划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置示意图中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。
34.除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
35.如图1至图5所示，本发明的电化学装置包括电极组件100，所述电极组件100包括第一极片1和第二极片2，所述第一极片1包括第一导电层11、复数个第一凸台12、复数个第一凸部13、第一活性材料层14和第一层15，所述第二极片2包括第二导电层21、复数个第二凸台22、复数个第二凸部23和第二层24。所述第一凸台12与所述第一极片1连接，所述第一凸部13与所述第一凸台12连接，多个所述第一凸部13背离所述第一极片1的一端与所述电
化学装置的一个极耳连接，以收集电流；同理，所述第二凸台22与所述第二极片2连接，所述第二凸部23与所述第二凸台22连接，多个所述第二凸部23背离所述第二极耳的一端与所述电化学装置的另一个极耳连接，以收集电流；所述第一活性材料层14可以嵌入或脱出离子(如锂离子)；所述第一层15和所述第二层24用于增加所述第一导电层11和所述第二导电层21之间的绝缘效果。
36.所述第一极片1和所述第二极片2一般采用导电箔通过裁剪加工而成，所述第一极片1和所述第二极片2沿厚度方向间隔设置，所述第一材料层和所述第一层15可通过喷涂的方式设置于所述第一极片1的表面，所述第二材料层和所述第二层24可通过喷涂的方式设置于所述第二极片2的表面，所述第一极片1和所述第二极片2可卷绕成卷并放入所述电化学装置的壳体内。第一凸台和第一凸部可以通过裁切导电箔形成。
37.如图6所示，所述第一极片1和所述第二极片2之间设置有隔离膜3。
38.由于常规的电极组件100中的极片没有设置凸台，在弯折凸部使凸部的端部接触在一起时，凸部容易接触到相邻的极片的边缘部分，从而易造成短路。而本发明中，通过设置第一凸台12，将所述第一凸部13的根部向外托出，即所述第一凸部13的根部远离所述第二极片2的边缘部分，这样在弯折所述第一凸部13时，第一凸部13不易接触到所述第二极片2的边缘部分；通过设置第二凸台22，将所述第二凸部23的根部向外托出，即所述第二凸部23的根部远离所述第一极片1的边缘部分，弯折所述第二凸部23时，所述第二凸部23也不易接触所述第一极片1的边缘部分，从而减少短路风险。
39.在一些实施例中，所述第一极片1为阳极极片，所述第二极片2为阴极极片，所述阳极极片采用铝箔通过裁剪加工而成，所述阴极极片采用铜箔通过裁剪加工而成。
40.如图1至图5所示，电极组件100展开状态下，以垂直于所述第一凸台12的第一面121的方向为第一方向y，并且还设置有第二方向z和第三方向x，所述第二方向与所述第一方向y垂直，所述第三方向垂直于所述第一方向y和所述第二方向。
41.在所述电极组件100卷绕状态下，所述第一方向y垂直于所述极片的厚度方向，所述第二方向z平行于卷绕结构的卷轴方向，所述第三方向x平行于所述极片的卷绕的延伸方向。
42.或者，如图6所示，在一种特殊的腰型卷绕结构下，所述第一导电层11连接所述第一凸台12的区段不属于弯曲区段，所述第二导电层21连接所述第二凸台22的区段也不属于弯曲区段，并且所述电极组件100中的全部所述弯曲区段互相平行，因此，所述第一方向y、所述第二方向z和所述第三方向x与上述展开状态的所述第一方向y、所述第二方向z和所述第三方向x相同。
43.如图2和图3所示，对于上述第一导电层11，从所述第一方向y观察，所述第一导电层11包括在第二方向z上相对设置的第一边111和第二边112；所述第一导电层11包括在所述第一方向y上相对设置的第二面113(图3)和第三面114(图2)。所述第一导电层11一般设置为长方形，所述第一边111和所述第二边112即为所述第一导电层11的两个长边，所述第二面113和所述第三面114即为所述第一导电层11的两侧面。
44.如图2和图3所示，对于上述第一凸台12，复数个所述第一凸台12沿所述第二方向z从所述第一边111凸出设置，所述第一凸台12包括在所述第二方向z上远离所述第一边111的第三边122；从所述第一方向y观察，所述第一凸台12包括在第三方向x上相对设置的第七
边123和第八边124。多个所述第一凸台12设置于所述第一导电层11，并连接于所述第一导电层11的同一侧，即所述第一边111；所述第一凸台12还包括背离所述第一导电层11的第三边122，以及连接所述第三边122和所述第一边111的第七边123和第八边124。
45.如图2和图3所示，在一些实施例中，所述第七边123和所述第八边124平行。
46.如图7所示，在一些实施例中，所述第七边123和所述第八边124与所述第三边122的夹角为钝角。
47.如图2和图3所示，在一些实施例中，所述第七边123和所述第八边124与所述第三边122连接处设置有倒角。
48.如图2和图3所示，对于上述第一凸部13，至少一个所述第一凸部13沿所述第二方向z从所述第三边122凸出设置，所述第一凸部13包括在所述第三方向x上相对设置的第九边131和第十边132。所述第一凸部13连接于所述第一凸台12的所述第三边122，所述第一凸部13包括与所述第三边122连接的第九边131和第十边132，所述第九边131和所述第十边132分别位于所述第一凸部13的相对两侧。
49.如图2和图3所示，在一些实施例中，所述第七边123与所述第八边124的距离大于所述第九边131与所述第十边132之间的距离，即沿所述第三方向x，所述第一凸部13的宽度小于所述第一凸台12的宽度；从而在第一方向y上，所述第一凸台12的抗弯折强度大于所述第一凸部13，在弯折所述第一凸部13时，所述第一凸台12弯折角度小于所述第一凸部13，所述第一凸台12也不易接触到相邻的极片的边缘部分，减少短路风险；并且也能够减少所述第一凸部13的模切难度，减少所述第一凸部13的根部折断几率，以及增加所述第一极片1的有效面积，从而增强所述电化学装置的性能。
50.如图2和图3所示，在一些实施例中，所述第九边131相较于所述第十边132靠近所述第七边123设置，所述第七边123与所述第九边131之间的距离大于零，所述第八边124与所述第十边132之间的距离大于零，即所述第一凸部13靠近所述第一凸台12的中部设置，而不设置于所述第一凸台12沿所述第三方向x的端部；从而在弯折所述第一凸部13时，所述第一凸台12沿所述第三方向x的中部受力，所述第一凸台12受力较为均匀，不易出现一端弯折角度过大、另一端弯折角度过小的情况，减小所述第一凸台12整体的弯折角度，降低接触到相邻的极片的边缘部分的可能性，减少短路风险。
51.如图2和图3所示，对于上述第一活性材料层14，所述第一活性材料层14设置于所述第二面113，所述第一活性材料层14还延伸设置于所述第一面121；即所述活性材料层设置于所述第一导电层11的所述第二面113，并延伸至所述第一凸台12的整个所述第一面121或部分所述第一面121，所述第一活性材料层14可以嵌入或脱出离子(如锂离子)。
52.如图2和图3所示，对于上述第一层15，所述第一层15含有绝缘材料，所述第一层15设置于所述第一面121，所述第一层15还延伸设置于所述第二面113。所述第一层15可以增加所述第一极片1与所述第二极片2之间的绝缘特性，减少发生短路的几率，提升电池输出效果。
53.在一些实施例中，所述绝缘材料包括陶瓷材料，所述陶瓷材料包括氧化铝、勃姆石、氧化镁、氧化钙、二氧化硅或氧化锆中的至少一种。
54.在一些实施例中，所述第一极片1和所述第二极片2贴合，且通过所述第一层15间隔，从而降低直接电性接触的概率。
55.如图1至图5所示，对于上述第二导电层21，从所述第一方向y观察，所述第二导电层21包括在所述第二方向z上相对设置的第四边211和第五边212；所述第二导电层21包括在所述第一方向y上与所述第二面113相面对设置的第四面213；在所述第二方向z上，所述第四边211相较于所述第五边212靠近所述第一边111设置，从所述第一方向y观察，所述第一边111位于所述第三边122和所述第四边211之间，或所述第四边211位于所述第三边122和所述第一边111之间。
56.如图1所示，当所述第一边111位于所述第三边122和所述第四边211之间时，所述第一凸台12和所述第一凸部13不会接触所述第二导电层21的边缘。此时所述第一凸台12的高度大于零即可，但由于设备模切存在公差，所述第一凸台12的高度需要大于设备的模切公差，并且所述第二面113需要覆盖所述第一层15。
57.在一个实施例中，设备模切公差为
±
1mm。
58.如图8所示，当所述第四边211位于所述第三边122和所述第一边111之间时，所述第一凸台12可能接触所述第二导电层21的边缘。此时所述第一凸台12的高度，即所述第三边122与所述第一边111的距离，需要大于所述第四边211与所述第一边111的距离加上设备模切公差，并且所述第一面121需要覆盖所述第一层15。
59.如图1至图5所示，对于上述第二凸台22，复数个所述第二凸台22沿所述第二方向z从所述第四边211或所述第五边212凸出设置，所述第二凸台22包括在所述第二方向z上远离所述第四边211的第六边221；所述第二凸台22包括在所述第一方向y上与所述第二面113相面对设置的第五面222。
60.如图1所示，在一些实施例中，沿所述第三方向x，所述第六边221与所述第三边122之间的距离大于零，从而所述第一凸台12与所述第二凸台22在所述第一方向y上不会重叠。
61.如图6所示，在一些实施例中，所述第一导电层11与所述第二导电层21同轴线卷绕设计，此时，所述第一导电层11包括弯曲部和平整部，所述第一凸部13需要连接与所述平整部；并且，沿所述第三方向x，所述第一凸部13与所述弯曲部之间的距离大于零，从而改善弯折所述第一凸部13时所述第一凸台12撕裂的问题。
62.如图4和图5所示，对于上述第二凸部23，至少一个所述第二凸部23沿所述第二方向z从所述第六边221凸出设置。
63.当所述第二凸台22从所述第四边211凸出设置时：
64.如图1所示，且当所述第一边111位于所述第三边122和所述第四边211之间时，所述第二凸台22和所述第二凸部23有可能接触所述第一导电层11的边缘。因此需要所述第一边111位于所述第六边221与所述第四边211之间，这样所述第二凸部23就不会接触所述第一导电层11，并且所述第五面222需要覆盖所述第二层24。此时，所述第二凸台22的高度，即所述第六边221与所述第四边211的距离，需要大于所述第一边111与所述第四边211的距离加上设备模切公差。
65.如图8所示，且当所述第四边211位于所述第三边122和所述第一边111之间时，所述第二凸台22不会接触所述第一导电层11的边缘。此时所述第二凸台22的高度大于零即可，但由于设备模切存在公差，所述第二凸台22的高度需要大于设备的模切公差，并且所述第四面213需要覆盖所述第二层24。
66.当所述第二凸台22从所述第五边212凸出设置时：
67.如图9所示，当所述第二边112位于所述第五边212和所述第六边221之间时，所述第二凸台22有可能接触所述第一导电层11的边缘。此时，所述第二凸台22的高度，即所述第六边221与所述第五边212的距离，需要大于所述第二边112与所述第五边212的距离加上设备模切公差，并且所述第五面222需要覆盖所述第二层24。
68.如图10所示，当所述第五边212位于所述第二边112和所述第六边221之间时，所述第二凸台22和所述第二凸部23不会接触所述第一导电层11的边缘。此时，所述第二凸台22的高度，即所述第六边221与所述第五边212的距离，需要大于零即可，但由于设备模切存在公差，所述第二凸台22的高度需要大于设备的模切公差，并且所述第四面213需要覆盖所述第二层24。
69.如图4和图5所示，对于上述第二层24，所述第二层24含有绝缘材料，所述第二层24设置于所述第四面213，从所述第一方向y观察，所述第二层24与所述第四边211相接；或者，所述第二层24设置于所述第五面222，所述第二层24延伸设置于所述第四面213。
70.当所述第二层24设置于所述第四面213时，可以改善所述第一导电层11与所述第二导电层21接触短路的问题。
71.当所述第二层24设置于所述第五面222时，可以改善所述第一导电层11与所述第二凸台22接触短路的问题。
72.本发明实施例还提供一种电子装置，所述用电设备包括如上所述的电化学装置。
73.本发明的电化学装置及电子装置，通过设置所述第一凸台12和所述第二凸台22，能够改善所述第一凸部13和所述第二凸部23弯折时接触相邻的极片的边缘部分的问题，减少短路风险。
74.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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技术各实施例技术方案的范围。