电化学器件、电池包和车辆的制作方法

本发明属于电池，具体涉及一种电化学器件、电池包和车辆。

背景技术：

1、通常电化学电池的单体电压较低，因此在成组时需要将多个单体电池进行串联，来实现较高的系统电压。但是串联结构本身大大提升了模组的复杂程度，同时增加很多额外的结构件，降低系统能量密度。此外，模组内串接片在焊接时容易出现焊接不良，导致模组的内阻增加，甚至带来安全隐患。

2、基于此，本领域技术人员曾经尝试将常规锂电池单体在内部进行串联来实现单体倍压，但是由于锂电池外壳通常都是铝壳，锂离子在低电位下极易嵌入铝壳。因此，当将多个锂电池共用壳体进行串联封装后，低压端电池的铝壳易产生阳极腐蚀，高压端电池的铝壳容易发生嵌锂致使阴极腐蚀，造成极大的安全隐患。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电化学器件、电池包和车辆，以解决单体电池在内部串联实现单体倍压时，低压端电池的铝壳易产生阳极腐蚀，高压端电池的铝壳容易发生嵌锂致使阴极腐蚀，造成极大的安全隐患的问题。

2、为了解决或者一定程度上改善上述技术问题的至少之一，根据本发明一方面，提供一种电化学器件，包括：

3、壳体；

4、至少一个隔板，设置于所述壳体内部，并在所述壳体内部形成多个容置空间；

5、裸电芯和电解液，每个所述容置空间内均设置有所述裸电芯和所述电解液，以构成与所述容置空间一一对应的电芯，相邻的两个所述电芯依次串联连接；

6、其中，所述电芯的类型包括低压电芯和高压电芯，所述高压电芯的额定最大电压值大于所述低压电芯的额定最大电压值。

7、在一些实施方式中，至少一个所述低压电芯之间串联形成低压电芯组，至少一个高压电芯之间串联形成高压电芯组，所述低压电芯组与所述高压电芯组之间串联，所述低压电芯组远离所述高压电芯组的一端朝向所述电化学器件的正极，所述高压电芯组远离所述低压电芯组的一端朝向所述电化学器件的负极；和/或

8、所述高压电芯的额定最大电压值为3.6v～4.5v，所述低压电芯的额定最大电压值为3.2v～3.55v；和/或

9、所述低压电芯的所述裸电芯和所述电解液中的电化学离子传输的离子半径大于或等于80皮米，且小于或等于500皮米。

10、在该实施例中，通过将离子传输的离子半径限定为大于或等于80皮米，进一步避免了在多个电芯串联连接实现倍压时，离子传输嵌入壳体中导致离子传输与壳体生成合金，致使壳体机械结构强度降低的情况的发生。

11、在一些实施方式中，所述低压电芯的所述裸电芯和所述电解液为钠离子材料体系或钾离子材料体系，所述高压电芯的所述裸电芯和所述电解液为锂离子材料体系；

12、其中，所述裸电芯包括正极极片、隔膜和负极极片；

13、在所述钠离子材料体系下，所述电化学离子传输的离子半径大于或等于90皮米；所述正极极片采用的材料包括nafeo2、na2/3mno2、na3v2(po4)3、nafepo4、nafefe(cn)6、na2mnfe(cn)6中的一种或多种；所述隔膜采用的材料包括聚丙烯和/或聚乙烯，所述负极极片，采用的材料包括合金类、金属氧化物和碳基材料中的一种或多种；所述电解液采用的材料包括碳酸酯电解液、醚类电解液、咪唑、吡咯烷阳离子、双三氟甲磺酰亚胺和双氟磺酰亚胺阴离子中的一种或多种；在所述钾离子材料体系下，所述正极极片采用的材料包括kvof3、k0.54mno2和k4fe3(so4)2(c2o4)3中的一种或多种；所述隔膜采用的材料包括聚丙烯和/或聚乙烯；所述负极极片采用的材料包括人工石墨、天然石墨、球形石墨、鳞片石墨、软碳、硬碳、氟化石墨、中间相碳微球、石油焦、碳钎维、热解树脂碳、锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金、碳纳米管、纳米合金材料、纳米氧化物材料、四氧化三铁、四氧化三锰、α-三氧化二铁、钼氧化物、钨氧化物、钒氧化物、钴氧化物、锰氧化物、钛化物、氮化钛、氮化钒、氮氧化钨、硫化镍和硫化钒中的一种或多种，所述电解液采用的材料包括焦磷酸钾、六氟磷酸钾、双氟磺酰亚胺钾盐、三氟甲磺酸钾和双三氟甲基磺酰亚胺钾中的一种或多种；

14、在所述锂离子材料体系下，所述正极极片采用的材料包括锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂镍钴铝氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴氧化物、锂锰氧化物、锂镍锰氧化物、锂钒氧化物、锂铁磷氧化物、锂铁锰磷氧化物和锂钴磷氧化物中的一种或多种，

15、所述负极极片所采用的材料包括天然石墨、人造石墨、钛酸锂、石墨烯、纳米碳管、多孔碳材、软碳、硬碳、硅、氧化硅和硅碳复合材料中的一种或多种，

16、所述隔膜采用的材料包括聚丙烯或聚乙烯，

17、所述电解液由溶剂和锂盐组成，其中所述溶剂包括环状碳酸酯、链状碳酸酯和羧酸酯类中的一种或多种，

18、所述锂盐包括有六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂和六氟砷酸锂中的一种或多种。

19、在一些实施方式中，所述低压电芯的所述裸电芯的正极集流体和负极集流体的材质均为铝；

20、所述高压电芯的所述裸电芯的正极集流体的材质为铝，所述高压电芯的所述裸电芯的负极集流体的材质为铜。

21、在一些实施方式中，所述裸电芯的厚度与所述壳体的壁厚的比值为(13～93)：1；和/或

22、单个所述裸电芯的长度与所述壳体的壁厚的比值为(1000～1780)：1。

23、在一些实施方式中，所述壳体为铝壳；和/或

24、所述壳体的形状为长方体；和/或

25、所述裸电芯的厚度为7毫米～28毫米；和/或

26、所述裸电芯的长度为15厘米～500厘米；和/或

27、所述壳体的壁厚为0.25毫米～1毫米；和/或

28、所述隔板沿所述壳体的水平方向将所述壳体分隔出多个所述容置空间，使得多个所述容置空间依次线性排列；或者

29、所述隔板沿所述壳体的竖直方向将所述壳体分隔出多个所述容置空间，使得多个所述容置空间依次层叠排列；或者

30、所述隔板分别沿所述壳体的水平方向和竖直方向将所述壳体分隔出多个所述容置空间，使得多个所述容置空间依次阵列排列。

31、在一些实施方式中，相邻的两个所述裸电芯通过贯穿所述隔板的电连接片电连接；

32、或者，所述隔板包括金属层和包覆于所述金属层表面的绝缘层，相邻的两个所述裸电芯通过各自的电连接片分别贯穿所述绝缘层与所述金属层电连接。

33、在一些实施方式中，所述金属层的材料包括铝或铝合金，所述绝缘层的材料包括聚丙烯、尼龙、聚四氟乙烯、热塑性聚酯中的一种或多种；和/或

34、所述隔板的厚度为0.6～2毫米；和/或

35、所述金属层的质量占所述隔板的质量的30～50wt％。

36、根据本发明的另一方面，提供一种电池包，包括上述任一项实施方式所述的电化学器件；多个所述电化学器件串联和/或并联连接；

37、多个所述电化学器件沿所述电池包的水平方向依次排列，以将多个所述电化学器件线性排列；或者

38、多个所述电化学器件沿所述电池包的竖直方向依次排列，以将多个所述电化学器件层叠排列；或者

39、多个所述电化学器件分别沿所述电池包的水平方向和竖直方向依次排列，以将多个所述电化学器件阵列排列。

40、根据本发明的再一方面，提供一种车辆，包括上述实施方式所述的电池包。

41、本发明提供的电化学器件，通过在壳体内部对多个裸电芯进行串联实现了电化学器件的单体倍压，降低了电池包组模的复杂度，减少了电化学器件串并联连接的结构件及焊点，降低了电池包因故障导致的安全风险。

42、另外，在电化学器件处于低电位状态时，若绝缘不理想的情况下，会导致传输离子在电化学器件的负极端嵌入壳体的情况出现，进而导致传输离子与壳体形成合金，降低壳体的机械强度。而为了实现倍压，将多个裸电芯进行串联时，一个裸电芯的正极连接于另一个裸电芯的负极，会致使裸电芯的负极端的电位进一步降低，进而增大传输离子嵌入壳体的风险。因此当多个裸电芯共用一个壳体串联封装后，低压端的裸电芯附近的壳体易产生阳极腐蚀，高压端裸电芯附件的壳体易导致传输离子嵌入壳体的情况。

43、因此，通过将多个电芯区分为高压电芯和低压电芯，通过低压电芯的设置，进一步降低低压端裸电芯的电位以能够降低低压电芯的壳体的阳极极化程度，通过高压电芯的设置，进一步提升了高压端电芯的电位，以能够降低高压电芯的壳体的阴极极化程度，极大的降低了壳体被腐蚀的风险，保证了电化学器件的可靠性。

44、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。