本技術(shù)涉及電池，具體涉及一種電芯及用電設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、隨著新能源技術(shù)的快速發(fā)展，電芯已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備、電動汽車、電動兩輪車、電動工具等領(lǐng)域。隨著電芯的應(yīng)用越來越廣泛，對電芯的能量密度提出了更高的要求。

2、如何提高電芯的能量密度，是電池技術(shù)中一個亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本技術(shù)提供一種電芯及用電設(shè)備，能夠提高電芯的能量密度。

2、第一方面，本技術(shù)實施例提供了一種電芯，電芯包括外殼和電極組件，電極組件容納于外殼內(nèi)，電極組件為疊片式結(jié)構(gòu)；電極組件包括第一極片組和第二極片組，第一極片組和第二極片組沿第一方向排布，沿第二方向，第二極片組的長度大于第一極片組的長度，第二方向垂直于第一方向；第一極片組包括沿第一方向?qū)盈B設(shè)置的第一正極極片和第一負極極片，第二極片組包括沿第一方向?qū)盈B設(shè)置的第二正極極片和第二負極極片；第一正極極片包括第一正極集流體，第一負極極片包括第一負極集流體，第二正極極片包括第二正極集流體，第二負極極片包括第二負極集流體，第一正極集流體、第一負極集流體、第二正極集流體和第二負極集流體沿第一方向的兩個表面均設(shè)置有活性物質(zhì)層；其中，第一正極極片的厚度和第二正極極片的厚度不同，第一負極極片的厚度和第二負極極片的厚度不同。

3、在以上一個或多個可選的實施方式中，一方面，在生產(chǎn)電芯時，由于電極組件中的至少兩個極片的厚度不同，可基于外殼布置不同尺寸的電極組件，使電極組件充分的利用外殼的內(nèi)部空間，降低由于每個極片的規(guī)格一致，在極片堆疊過程中由于外殼的剩余空間不足以布置一組正極極片和負極極片導(dǎo)致電極組件與外殼之間存在過大間隙損失能量密度的風(fēng)險，從而有利于提高電芯的能量密度。另一方面，為了實現(xiàn)電芯與用電設(shè)備的電池倉的裝配會將電芯設(shè)計為異形電芯，此時可能會將第一極片組和第二極片組沿第一方向排布，且在第二方向上，將第二極片組的長度設(shè)計為大于第一極片組的長度。這樣的設(shè)置是由于電池倉的空間限制了外殼的輪廓與體積，因此需要設(shè)置兩個兩個電芯，此時外殼的體積一定，將第一極片組和第二極片組中的極片厚度設(shè)計為不同值可以使電芯具備較高的能量密度的同時適配不同的裝配環(huán)境，提高電芯與用電設(shè)備的適配性。又一方面，由于較厚的極片有利于提高電芯的能量密度，較薄的極片有利于提高電芯的充放電速率。將第一極片組和第二極片組中的極片的厚度設(shè)計為不同值，可根據(jù)需求平衡充放電速率與能量密度之間的關(guān)系，使電芯適用于不同需求的用電設(shè)備。

4、在本技術(shù)第一方面的一些實施例中，第一正極極片的厚度小于第二正極極片的厚度，第一負極極片的厚度小于第二負極極片的厚度。

5、在以上一個或多個可選的實施方式中，第一正極極片的厚度小于第二正極極片的厚度，第一負極極片的厚度小于第二負極極片的厚度。這樣的設(shè)計，可使第一極片組具備較高的充放電速率，第二極片組具備較高的能量密度，使電芯兼顧較高的充放電速率及較高的能量密度。同時，由于沿第二方向，第二極片組的長度大于第一極片組的長度，第二極片組中的極片可涂覆活性物的面積較大，可采用堆疊較少層數(shù)的第二極片組的極片達到第二極片組具備較高能量密度的效果，從而降低第二極片組中的極片堆疊的層數(shù)過大導(dǎo)致第二極片組包含過多集流體而損失能量密度的風(fēng)險。

6、在本技術(shù)第一方面的一些實施例中，第一極片組還包括距離第二極片組最遠的第一外側(cè)極片，第一外側(cè)極片包括第一外側(cè)集流體，第一外側(cè)集流體僅在面向第二極片組的一側(cè)設(shè)置有活性物質(zhì)層；第二極片組還包括距離第一極片組最遠的第二外側(cè)極片，第二外側(cè)極片包括第二外側(cè)集流體，第二外側(cè)集流體僅在面向第一極片組的一側(cè)設(shè)置有活性物質(zhì)層；第一外側(cè)極片和第二外側(cè)極片極性相同；第一外側(cè)極片的厚度小于第二外側(cè)極片的厚度。

7、在以上一個或多個可選的實施方式中，由于第一外側(cè)集流體僅在面向第二極片組的一側(cè)設(shè)置有活性物質(zhì)層，第二外側(cè)集流體僅在面向第一極片組的一側(cè)設(shè)置有活性物質(zhì)層，也即，第一外側(cè)集流體和第二集流體僅在其發(fā)揮容量的一側(cè)設(shè)置活性物質(zhì)層，有利于使電芯具備較高的能量密度。而第一外側(cè)極片的厚度小于第二外側(cè)極片的厚度，可選擇合適的第一外側(cè)極片和第二外側(cè)極片以使第一極片組和第二極片組充分利用外殼的內(nèi)部空間，進一步提高電芯的能量密度。同時，由于第一正極極片的厚度小于第二正極極片的厚度，第一負極極片的厚度小于第二負極極片的厚度，將第一外側(cè)極片的厚度設(shè)置為小于第二外側(cè)極片的厚度，有利于同步設(shè)計和加工第一極片組中的所有極片以及同步加工第二極片組中的所有極片。

8、在本技術(shù)第一方面的一些實施例中，第一正極極片的厚度大于第二正極極片的厚度，第一負極極片的厚度大于第二負極極片的厚度。

9、在以上一個或多個可選的實施方式中，第一正極極片的厚度大于第二正極極片的厚度，第一負極極片的厚度大于第二負極極片的厚度。這樣的設(shè)計，可使第一極片組具備較高的能量密度，第二極片組具備較高的充放電速率，使電芯兼顧較高的充放電速率及較高的能量密度。同時，由于沿第二方向，第二極片組的長度大于第一極片組的長度，第二極片組中的極片可涂覆活性物的面積較大，在電芯充電過程中，可使電芯在更短的時間內(nèi)具備相對較大的儲能量。

10、在本技術(shù)第一方面的一些實施例中，第一極片組還包括距離第二極片組最遠的第一外側(cè)極片，第一外側(cè)極片包括第一外側(cè)集流體，第一外側(cè)集流體僅在面向第二極片組的一側(cè)設(shè)置有活性物質(zhì)層；第二極片組還包括距離第一極片組最遠的第二外側(cè)極片，第二外側(cè)極片包括第二外側(cè)集流體，第二外側(cè)集流體僅在面向第一極片組的一側(cè)設(shè)置有活性物質(zhì)層；第一外側(cè)極片和第二外側(cè)極片極性相同；第一外側(cè)極片的厚度大于第二外側(cè)極片的厚度。

11、在以上一個或多個可選的實施方式中，由于第一外側(cè)集流體僅在面向第二極片組的一側(cè)設(shè)置有活性物質(zhì)層，第二外側(cè)集流體僅在面向第一極片組的一側(cè)設(shè)置有活性物質(zhì)層，也即，第一外側(cè)集流體和第二集流體僅在其發(fā)揮容量的一側(cè)設(shè)置活性物質(zhì)層，有利于使電芯具備較高的能量密度。而第一外側(cè)極片的厚度大于第二外側(cè)極片的厚度，可選擇合適的第一外側(cè)極片和第二外側(cè)極片以使第一極片組和第二極片組充分利用外殼的內(nèi)部空間，進一步提高電芯的能量密度。同時，由于第一正極極片的厚度大于第二正極極片的厚度，第一負極極片的厚度大于第二負極極片的厚度，將第一外側(cè)極片的厚度設(shè)置為大于第二外側(cè)極片的厚度，有利于同步設(shè)計和加工第一極片組中的所有極片以及同步加工第二極片組中的所有極片。

12、在本技術(shù)第一方面的一些實施例中，第一正極極片的厚度為d1，第一負極極片的厚度為d2，第二正極極片的厚度為d3，第二負極極片的厚度為d4；滿足：0＜|d3-d1|≤180μm，0＜|d4-d2|≤180μm。

13、在以上一個或多個可選的實施方式中，將第二正極極片的厚度與第一正極極片的厚度的差值的絕對值，第二負極極片的厚度與第一負極極片的厚度的差值的絕對值設(shè)計在合理范圍內(nèi)，有利于在堆疊極片的過程中使電芯具備較高的能量密度的同時，使第一極片組與第二極片組中鋰離子的遷移距離相近，以使在電芯的輸入電流一定時，第一極片組中的鋰離子和第二極片組中的鋰離子被激活的難度相近，降低在電芯使用過程中，第一極片組和第二極片組的其中一者未被充分利用，導(dǎo)致電芯的可用容量小于設(shè)計容量的風(fēng)險。

14、在本技術(shù)第一方面的一些實施例中，第一正極極片的厚度為d1，第一負極極片的厚度為d2，第二正極極片的厚度為d3，第二負極極片的厚度為d4；滿足：20μm≤d1≤200μm，20μm≤d2≤200μm，20μm≤d3≤200μm，20μm≤d4≤200μm。

15、在以上一個或多個可選的實施方式中，極片的厚度大于或等于20μm，有利于使電芯具備較高的能量密度，極片的厚度小于或等于200μm，有利于使電芯中的鋰離子具備較短的遷移距離，從而提高電芯的充放電速率，因此，將極片的厚度設(shè)置在合理范圍內(nèi)，有利于使電芯兼顧較高的能量密度和較高的充放電速率。

16、在本技術(shù)第一方面的一些實施例中，第一外側(cè)極片的厚度為d5，第二外側(cè)極片組的厚度為d6，滿足：0＜|d6-d5|≤90μm。

17、在以上一個或多個可選的實施方式中，將第二外側(cè)極片的厚度與第一外側(cè)極片的厚度的差值的絕對值設(shè)計在合理范圍內(nèi)，有利于在堆疊極片的過程中使電芯具備較高的能量密度的同時，使第一極片組與第二極片組中鋰離子的遷移距離相近，以使在電芯的輸入電流一定時，第一極片組中的鋰離子和第二極片組中的鋰離子被激活的難度相近，降低在電芯使用過程中，第一外側(cè)極片和第二外側(cè)極片的其中一者未被充分利用，導(dǎo)致電芯的可用容量小于設(shè)計容量的風(fēng)險。

18、在本技術(shù)第一方面的一些實施例中，第一正極集流體的厚度和第二正極集流體的厚度相同，第一負極集流體的厚度和第二負極集流體的厚度。

19、在以上一個或多個可選的實施方式中，第一正極集流體的厚度和第二正極集流體的厚度相同，第一負極集流體的厚度和第二負極集流體的厚度。一方面，可使電流在電芯中的分部較為均勻，提高電芯的循環(huán)壽命。另一方面，在設(shè)計和加工不同厚度的極片時僅需改變集流體的活性物質(zhì)層的面密度即可，降低電芯的加工難度。

20、在本技術(shù)第一方面的一些實施例中，電極組件滿足以下條件中的其中一者：第一正極極片的活性物層的面密度為100mg/mm2～350mg/mm2；第一負極極片的活性物層的面密度為50mg/mm2～150mg/mm2；第二正極極片的活性物層的面密度為100mg/mm2～350mg/mm2；第二負極極片的活性物層的面密度為50mg/mm2～150mg/mm2。

21、在以上一個或多個可選的實施方式中，當(dāng)正極極片的活性物質(zhì)層的面密度大于或等于100mg/mm2時，正極極片的活性物質(zhì)層的厚度較大，電芯的能量密度較大。當(dāng)正極極片的活性物質(zhì)層的面密度小于或等于350mg/mm2時，有利于鋰離子遷移，有利于使電芯具備較高的充放電速率，因此，將正極極片的活性物質(zhì)層的面密度設(shè)置在合理范圍內(nèi)，有利于使電芯兼顧較高的能量密度和充放電速率。

22、當(dāng)負極極片的活性物質(zhì)層的面密度大于或等于100mg/mm2時，負極極片的活性物質(zhì)層的厚度較大，電芯的能量密度較大。當(dāng)負極極片的活性物質(zhì)層的面密度小于或等于350mg/mm2時，有利于鋰離子遷移，有利于使電芯具備較高的充放電速率，因此，將負極極片的活性物質(zhì)層的面密度設(shè)置在合理范圍內(nèi)，有利于使電芯兼顧較高的能量密度和充放電速率。

23、在本技術(shù)第一方面的一些實施例中，第二極片組中距離第一極片組最近的一個極片為第二端部極片，第二端部極片包括與第一極片組重疊的第一區(qū)域和與第一極片組不重疊的第二區(qū)域；

24、沿第一方向，第一區(qū)域的兩側(cè)均設(shè)置有活性物質(zhì)層，第二區(qū)域僅在背離第一極片組的一側(cè)設(shè)置有活性物質(zhì)層。

25、在以上一個或多個可選的實施方式中，第二極片組在第二方向上的尺寸大于第一極片組在第二方向的尺寸，第二極片組包括最靠近第一極片組的第二端部極片，第二端部極片包括與第一極片組重疊的第一區(qū)域和與第一極片組不重疊的第二區(qū)域。沿第一方向，第一區(qū)域的兩側(cè)均設(shè)置有活性物質(zhì)層，第二區(qū)域僅在背離第一極片組的一側(cè)設(shè)置有活性物質(zhì)層。一方面，第一區(qū)域的兩側(cè)均設(shè)置有活性物質(zhì)層，第一區(qū)域面向第一極片組的一側(cè)的活性物質(zhì)層可以作為第一極片組的一個最外側(cè)極片，相當(dāng)于第一極片組的一個最外側(cè)極片和第二極片組的一個最外側(cè)極片共用一個集流體，相較于第二極片組的一個最外側(cè)的單面涂活性物質(zhì)層的極片的集流體與第一極片組的一個最外側(cè)的單面涂活性物質(zhì)層的極片的集流體通過膠層粘接的方案，本方案減少了膠層占用的空間，減少了電芯在第一方向上的能量密度損失。另一方面，相較于第二極片組的一個最外側(cè)的單面涂活性物質(zhì)層的極片的集流體與第一極片組的一個最外側(cè)的單面涂活性物質(zhì)層的極片的集流體通過膠層粘接的方案，本方案通過設(shè)置第二端部極片，減少了電芯中單面涂覆活性物質(zhì)層的極片的數(shù)量，從而減少了電芯中集流體的數(shù)量，減少了電芯在第一方向上的能量密度損失。再一方面，單面涂覆活性物質(zhì)層的極片為了緩解翹曲、打卷的問題，單面極片的集流體厚度較大，也會導(dǎo)致電芯能量密度損失，本方案電芯中的第二端部極片的集流體兩側(cè)均設(shè)置有活性物質(zhì)層，第二端部極片的集流體兩側(cè)的活性物質(zhì)層能夠抵消應(yīng)力的作用，第二端部極片翹曲、打卷的風(fēng)險較低，也使得第二端部極片的集流體相對單面涂覆活性物質(zhì)層的極片的集流體的厚度可以做的更小，進一步減少了電芯在第一方向上的能量密度損失。再一方面，第二端部極片的集流體的第二區(qū)域僅在背離第一極片組的一側(cè)設(shè)置有活性物質(zhì)層，減少了不發(fā)揮容量的活性物質(zhì)和避免不發(fā)揮容量的活性物質(zhì)占用空間，進一步減少了電芯在第一方向的能量密度損失。因此，本方案相對第二極片組最靠近第一極片組的單面涂覆活性物質(zhì)層的單面涂覆極片和第一極片組最靠近第二極片組的單面涂覆活性物質(zhì)層的單面涂覆極片通過膠層粘接的方案，本方案的電芯具有更高的能量密度。

26、在本技術(shù)第一方面的一些實施例中，外殼包括沿第一方向相對設(shè)置的第一壁和第二壁，第一壁包括第一子壁、第二子壁以及第一連接壁，沿遠離第二壁的方向，第一子壁凸出于第二子壁，第一連接壁連接第一子壁和第二子壁；第二極片組的一部分位于第二子壁和第二壁之間，第一極片組位于第二極片組和第一子壁之間。

27、在以上一個或多個可選的實施方式中，第一子壁凸出于第二子壁，第一連接壁連接第一子壁和第二子壁，外殼呈階梯狀，以便于電芯適用于有限的裝配空間，增加電芯的適應(yīng)范圍。

28、在本技術(shù)第一方面的一些實施例中，沿第一方向，第一子壁和第二子壁之間的距離為l，滿足：0.2mm≤l≤5mm。

29、在以上一個或多個可選的實施方式中，沿第一方向第一子壁和第二子壁之間的距離大于或等于0.2mm，使第一子壁和第二極片組之間具備足夠的空間，在極片堆疊過程中，有利于使第一極片組至少包括一組正極極片和負極極片，降低第一極片組與第一子壁之間出現(xiàn)較大間隙導(dǎo)致能量密度損失的風(fēng)險，從而使第一極片組可充分利用第一子壁和第二極片組之間的空間，使電芯具備較高的能量密度。沿第一方向第一子壁和第二子壁之間的距離小于或等于5mm，電芯在受到?jīng)_擊或振動時，損壞的風(fēng)險較低，電芯整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較高。因此，將沿第一方向第一子壁和第二子壁之間的距離設(shè)置在合理范圍內(nèi)，有利于使電芯兼顧較高的能量密度和較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

30、在本技術(shù)第一方面的一些實施例中，0.2mm≤l≤1.5mm。

31、在以上一個或多個可選的實施方式中，沿第一方向第一子壁和第二子壁之間的距離大于或等于0.2mm，使第一子壁和第二極片組之間具備足夠的空間，在極片堆疊過程中，有利于使第一極片組至少包括一組正極極片和負極極片，降低第一極片組與第一子壁之間出現(xiàn)較大間隙導(dǎo)致能量密度損失的風(fēng)險，從而使第一極片組可充分利用第一子壁和第二極片組之間的空間，使電芯具備較高的能量密度。沿第一方向第一子壁和第二子壁之間的距離小于或等于1.5mm，可進一步降低電芯在受到?jīng)_擊或振動時損壞的風(fēng)險，進一步提高電芯整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。因此，將沿第一方向第一子壁和第二子壁之間的距離設(shè)置在合理范圍內(nèi)，有利于使電芯在具備較高的能量密度的同時，進一步提高電芯整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

32、第二方面，申請實施例提供了一種用電設(shè)備，包括上述任意實施例提供的電芯。