电池单体、电池及用电设备的制作方法

本技术涉及电池，特别是涉及一种电池单体、电池及用电设备。

背景技术：

1、节能减排是汽车产业可持续发展的关键，电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。对于电动车辆而言，电池技术又是关乎其发展的一项重要因素。

2、在电池技术的发展中，除了提高电池的能量密度外，电池的安全性也是一个不可忽视的问题。因此，如何提高电池的安全性，是电池技术中一个亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本技术提供一种电池单体、电池及用电设备。该电池单体具有较高的安全性。

2、本技术是通过如下技术方案来实现的：

3、第一方面，本技术提供了一种电池单体，包括电极组件，所述电极组件包括：负极极片，包括负极集流体和负极活性物质层，所述负极集流体包括负极本体和负极极耳，所述负极极耳凸出于所述负极本体，至少部分所述负极活性物质层设置于所述负极本体的表面；正极极片，包括正极集流体和正极活性物质层，所述正极集流体包括正极本体和正极极耳，所述正极极耳从所述正极本体的沿第一方向的第一边缘延伸出，所述正极活性物质层设置于所述正极本体的表面，沿所述负极本体的厚度方向，所述正极活性物质层在所述负极极片上的投影落入所述负极活性物质层；其中，所述负极极片还包括第一绝缘层，沿所述负极本体的厚度方向，所述第一边缘在所述负极极片上的投影落入所述第一绝缘层。

4、根据本技术实施例的电池单体，通过设置第一绝缘层，且第一边缘在负极极片上的投影落入第一绝缘层，以增加负极极片与正极本体的裁切正极极耳形成的边缘的绝缘效果，降低第一边缘的毛刺刺穿隔离膜后直接与负极极片搭接短路的风险，提高了电池单体的安全性。

5、根据本技术的一些实施例，所述负极本体包括靠近所述第一边缘的第二边缘，沿所述第一方向，所述第二边缘超出所述第一边缘。

6、在上述方案中，由于负极活性物质层超出正极活性物质层，第二边缘超出第一边缘，负极活性物质层可以在第一方向上具有较大的尺寸，进而使得负极活性物质层和正极活性物质层的容量可以较多，使得电池单体具有较高的能量密度。

7、根据本技术的一些实施例，所述第一绝缘层覆盖所述负极活性物质层的一部分。

8、在上述方案中，第一绝缘层覆盖负极活性物质层的一部分，使得负极本体上的负极活性物质层的设置面积可以较大，使得负极活性物质层的容量较大，正极活性物质层的容量也可以较大。

9、根据本技术的一些实施例，所述负极活性物质层延伸至所述第二边缘。

10、在上述方案中，负极活性物质层延伸至第二边缘，使得负极活性物质层在负极本体上的占用面积较大，负极活性物质层的容量较大。

11、根据本技术的一些实施例，所述负极极耳由所述第二边缘延伸出，沿所述第一方向的由所述负极本体指向所述负极极耳的方向，所述第一绝缘层超出所述第二边缘并覆盖所述负极极耳的一部分。

12、在上述方案中，第一绝缘层超出第二边缘并覆盖负极极耳的一部分，第一绝缘层在负极集流体上的覆盖面积较大，降低正极极片和负极极片接触短路的风险。

13、根据本技术的一些实施例，沿所述第一方向，所述第一绝缘层覆盖所述负极极耳的尺寸为e1，满足0＜e1≤8mm，优选地，1mm≤e1≤3mm。

14、在上述方案中，第一绝缘层覆盖负极极耳的尺寸满足上述范围，在具有较好的绝缘效果的情况下，不影响负极极耳与其他部件(如转接件)的连接。如果第一绝缘层覆盖负极极耳的尺寸较小，则绝缘效果较弱；如果第一绝缘层覆盖负极极耳的尺寸较大，则在第一方向上占用负极极耳较大的尺寸，影响负极极耳与其他部件的连接。

15、根据本技术的一些实施例，沿所述第一方向，所述第一绝缘层覆盖所述负极本体的尺寸为f1，满足3mm≤f1≤10mm。

16、在上述方案中，第一绝缘层覆盖负极本体的尺寸满足上述范围，能够限定正极本体的第一边缘的位置，在具有较好的绝缘效果的情况下，使得正极本体在第一方向上的尺寸较大，正极活性物质层的尺寸较大，正极活性物质层的容量较大，从而使得电池单体具有较高的能量密度。

17、根据本技术的一些实施例，所述负极活性物质层包括减薄区和主体区，所述减薄区和所述主体区沿所述第一方向排列，所述减薄区的厚度小于所述主体区的厚度，所述第一绝缘层覆盖所述减薄区。

18、在上述方案中，第一绝缘层覆盖减薄区，使得第一绝缘层覆盖负极活性物质层的总厚度较低，降低析锂的风险。

19、根据本技术的一些实施例，沿所述负极本体的厚度方向，所述第一绝缘层与所述减薄区的厚度之和为h1，所述主体区的厚度为h2，满足-2mm≤h1-h2≤2mm。

20、在上述方案中，第一绝缘层与减薄区的厚度之和h1与主体区的厚度h2满足上述关系，负极极片与正极极片之间的距离较小，便于金属离子的移动，降低析锂的风险。如果第一绝缘层与减薄区的厚度之和h1过小，则沿负极本体的厚度方向，第一绝缘层的表面与主体区的表面之间的距离较大，减薄区处，负极活性物质层的厚度较小，负极活性物质层的容量较低；如果第一绝缘层与减薄区的厚度之和h1过大，则第一绝缘层的表面凸出于主体区的表面，增加主体区和正极极片之间的距离，容易析锂。

21、根据本技术的一些实施例，所述正极活性物质层包括靠近所述第一边缘的第三边缘；沿所述第一方向的由所述正极本体指向所述正极极耳的方向，所述负极活性物质层超出所述第三边缘的尺寸为c1，满足0.5mm≤c1≤3mm，优选地，1mm≤c1≤2mm。

22、在上述方案中，负极活性物质层超出第三边缘的尺寸c1满足上述范围，以便于控制负极活性物质层超出正极活性物质层的尺寸，降低析锂的风险。

23、根据本技术的一些实施例，所述正极极片还包括第二绝缘层，所述第二绝缘层设置于所述正极集流体，所述第二绝缘层延伸至所述第一边缘。

24、在上述方案中，第二绝缘层能够包覆第一边缘的毛刺，增加毛刺穿透隔离膜的难度，降低正极极片和负极极片接触短路的风险。

25、根据本技术的一些实施例，所述第二绝缘层与所述正极活性物质层沿所述第一方向排列。

26、在上述方案中，第二绝缘层与正极活性物质层沿第一方向排列，便于实现第二绝缘层与正极集流体的装配，同时，还可以避免第二绝缘层覆盖正极活性物质层而增加正极活性物质层与负极极片之间的距离，降低析锂的风险。

27、根据本技术的一些实施例，沿所述第一方向，所述第二绝缘层覆盖所述正极本体的尺寸为m1，所述正极本体的尺寸为m2，满足0.2％≤m1/m2≤2.8％，优选地，0.4％≤m1/m2≤2％。

28、在上述方案中，沿第一方向，第二绝缘层覆盖正极本体的尺寸m1与正极本体的尺寸m2的比值满足上述范围，第二绝缘层具有较好的绝缘效果，第二绝缘层在第一方向上占用的尺寸较小，正极活性物质层的容量可以较多。

29、根据本技术的一些实施例，沿所述负极本体的厚度方向，所述第二绝缘层在所述负极极片上的投影落入所述第一绝缘层。

30、在上述方案中，第二绝缘层在负极极片上的投影落入第一绝缘层，第二绝缘层与第一绝缘层具有较大的重叠面积，第一绝缘层具有较好的绝缘效果，同时，第二绝缘层在第一方向上的尺寸较小，正极活性物质层的容量较多，使得电池单体具有较高的能量密度。

31、根据本技术的一些实施例，沿所述第一方向的由所述正极极耳指向所述正极本体的方向，所述第一绝缘层超出所述第二绝缘层。

32、在上述方案中，第一绝缘层超出第二绝缘层，第二绝缘层在第一方向上的尺寸较小，正极活性物质层在第一方向上的尺寸较大，正极活性物质层的容量较多。

33、根据本技术的一些实施例，沿所述第一方向，所述负极活性物质层的尺寸为d1，所述正极活性物质层的尺寸为d2，所述第二绝缘层的尺寸为m1，满足m1≤(d1-d2)/2。

34、在上述方案中，沿第一方向，第二绝缘层的尺寸、负极活性物质层的尺寸和正极活性物质层的尺寸满足上述关系，第二绝缘层的尺寸较小，第二绝缘层在第一方向上占用较小的空间，正极活性物质层在第一方向上可以具有较大的尺寸，使得电池单体具有较高的能量密度。

35、根据本技术的一些实施例，所述第二绝缘层包括靠近所述第一边缘的第四边缘；沿所述第一方向的由所述正极本体指向所述正极极耳的方向，所述第一绝缘层超出所述第四边缘的尺寸为c2，满足0＜c2≤2.5mm。

36、在上述方案中，第一绝缘层超出第四边缘的尺寸满足上述关系，以便于控制第一绝缘层在第一方向上的尺寸，使得正极极片和负极极片之间具有较好的绝缘效果，使得电池单体具有较高的安全性。

37、根据本技术的一些实施例，沿所述第一方向，所述第二绝缘层覆盖所述正极本体的尺寸为m1，满足0.3mm≤m1≤1.5mm，优选地，0.5mm≤m1≤1mm。

38、在上述方案中，第二绝缘层覆盖正极本体的尺寸满足上述关系，第二绝缘层具有较好的绝缘效果的情况下，第二绝缘层在第一方向上占用的空间较小。如果第二绝缘层覆盖正极本体的尺寸过小，则第二绝缘层的绝缘效果较差；如果第二绝缘层覆盖正极本体的尺寸过大，则第二绝缘层在第一方向上占用的空间较大，正极活性物质层在第一方向上的尺寸较小，正极活性物质层的容量较小，影响电池单体的能量密度。

39、根据本技术的一些实施例，沿所述第一方向的由所述正极本体指向所述正极极耳的方向，所述第二绝缘层超出所述第一边缘并覆盖所述正极极耳的一部分。

40、在上述方案中，第二绝缘层超出第一边缘并覆盖正极极耳的一部分，第二绝缘层在正极集流体上的覆盖面积较大，降低正极极片和负极极片接触短路的风险。

41、根据本技术的一些实施例，所述第二绝缘层覆盖所述正极极耳的尺寸为e2，满足0＜e2≤8mm，优选地，1mm≤e2≤3mm。

42、在上述方案中，第二绝缘层覆盖正极极耳的尺寸满足上述范围，在具有较好的绝缘效果的情况下，不影响正极极耳与其他部件(如转接件)的连接。如果第二绝缘层覆盖正极极耳的尺寸较小，则绝缘效果较弱；如果第二绝缘层覆盖正极极耳的尺寸较大，则在第一方向上占用正极极耳较大的尺寸，影响正极极耳与其他部件的连接。

43、根据本技术的一些实施例，所述第二绝缘层的厚度为h3，所述正极集流体的厚度h4，所述正极活性物质层的厚度为h5，满足h3＞h4，h3≤h5。

44、在上述方案中，第二绝缘层的厚度大于正极集流体的厚度，对于裁切正极极耳后产生的毛刺具有较好的包覆效果，提高毛刺刺穿第二绝缘层的难度；第二绝缘层的厚度小于或等于正极活性物质层的厚度，使得第二绝缘层在正极集流体的厚度方向占用较小的空间，降低析锂的风险。

45、根据本技术的一些实施例，所述第二绝缘层包括陶瓷层或高分子聚合物层。

46、在上述方案中，当第二绝缘层包括陶瓷层时，陶瓷层因陶瓷材料颗粒较大，金属离子能够穿过陶瓷层，便于金属离子的移动；当第二绝缘层包括高分子聚合物层时，第二绝缘层具有较好的绝缘效果，降低正极极片和负极极片接触短路的风险。

47、根据本技术的一些实施例，所述第一绝缘层包括陶瓷层。

48、在上述方案中，第一绝缘层包括陶瓷层时，陶瓷层因陶瓷材料颗粒较大，金属离子能够穿过陶瓷层，便于金属离子的移动，不影响活性物质的活性。

49、根据本技术的一些实施例，所述陶瓷层包括水系陶瓷浆料或油系陶瓷浆料。

50、在上述方案中，当陶瓷层包括水系陶瓷浆料时，具有较高的陶瓷材料含量，有利于金属离子的迁移和电解液储存。当陶瓷层包括油系陶瓷浆料时，具有较好的绝缘效果。

51、第二方面，本技术提供了一种电池，包括箱体和多个上述实施例提供的电池单体，多个所述电池单体设置于所述箱体内。

52、第三方面，本技术提供了一种用电设备，包括上述实施例提供的电池单体，所述电池单体用于提供电能。

53、本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。