電芯及電化學(xué)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及儲(chǔ)能器件領(lǐng)域，尤其涉及一種電芯及電化學(xué)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著交通、通訊和信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展及能源危機(jī)的日益嚴(yán)峻，電動(dòng)車及各種便攜式設(shè)備在誕生及發(fā)展的同時(shí)，對(duì)高性能的替代性能源提出了迫切需求。二次鋰電池作為一種化學(xué)電源，因具有能量密度高、循環(huán)性能好及自放電率低等優(yōu)勢(shì)，成為替代性能源的理想選擇。目前已廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、智能手機(jī)、電動(dòng)工具等消費(fèi)類電子產(chǎn)品，并在近年來(lái)于電動(dòng)車及儲(chǔ)能電池等領(lǐng)域也取得了長(zhǎng)足的發(fā)展和進(jìn)步。
[0003]在鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域不斷迅速成長(zhǎng)的同時(shí)，安全性始終是鋰電行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注并亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題，并成為了決定鋰離子電池發(fā)展前景的一個(gè)重要因素。導(dǎo)致鋰離子電池安全事故發(fā)生的原因包括電池內(nèi)部短路及外部濫用行為。其中，與濫用相關(guān)的因素主要包括外部環(huán)境過(guò)熱、外部短路、過(guò)充/放、以及穿刺、擠壓、碰撞等機(jī)械沖擊事件。按照風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的高低，上述安全隱患造成的安全事故可分為電池脹氣、包裝破裂、冒煙、起火，以及由熱失控導(dǎo)致的爆炸等。
[0004]排除安全隱患，降低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，是提高鋰離子電池安全性能的有效途徑。其中，增加卷繞電芯收尾部分的空白鋁箔集流片和銅箔集流片的長(zhǎng)度是目前廣為應(yīng)用的技術(shù)手段之一。盡管卷繞電芯收尾部分多出來(lái)的空白鋁箔集流片和銅箔集流片能夠環(huán)繞在電芯周圍，使得在內(nèi)部短路、穿刺、擠壓、碰撞等場(chǎng)合的內(nèi)部短路可有效轉(zhuǎn)化為外短路，避免由于電流過(guò)大導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)生熱失控，進(jìn)而減少燃燒爆炸等惡劣事故的發(fā)生。但目前該技術(shù)的最大障礙是以犧牲電池的體積比能量為前提。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于【背景技術(shù)】中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種電芯及電化學(xué)裝置，其提高電芯的安全性能。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在第一方面，本發(fā)明提供了一種電芯，其包括:第一極片，包括第一集流體和選擇性地設(shè)置在第一集流體的表面上的含有第一活性材料的第一活性材料層；第二極片，與第一極片極性相反，包括第二集流體和選擇性地設(shè)置在第二集流體的表面上的含有第二活性材料的第二活性材料層；第一極耳，設(shè)置于且電連接于第一極片的第一集流體；第二極耳，設(shè)置于且電連接于第二極片的第二集流體；以及隔離膜，設(shè)置于第一極片和第二極片之間。第一集流體的表面存在未設(shè)置有第一活性材料層的部分且該部分定義為第一表面空白區(qū)；第二集流體的表面存在未設(shè)置有第二活性材料層的部分且該部分定義為第二表面空白區(qū)；第一極耳設(shè)置于第一表面空白區(qū)而第二極耳設(shè)置于第二表面空白區(qū)。第一極耳沿寬度方向向第一表面空白區(qū)的寬度方向的相對(duì)的兩個(gè)橫向邊緣延伸并且寬度方向的處于外側(cè)的一個(gè)側(cè)緣靠近第一表面空白區(qū)的相應(yīng)一個(gè)橫向邊緣，而且第一極耳沿長(zhǎng)度方向向第一表面空白區(qū)的長(zhǎng)度方向的兩個(gè)相對(duì)的縱向邊緣延伸且長(zhǎng)度方向的兩外側(cè)緣分別靠近第一表面空白區(qū)的兩個(gè)縱向邊緣；和/或第二極耳沿寬度方向向第二表面空白區(qū)的寬度方向的相對(duì)的兩個(gè)橫向邊緣延伸且寬度方向的處于外側(cè)的一個(gè)側(cè)緣靠近第二表面空白區(qū)的相應(yīng)一個(gè)橫向邊緣，而且第二極耳沿長(zhǎng)度方向向第二表面空白區(qū)的長(zhǎng)度方向的兩個(gè)相對(duì)的縱向邊緣延伸且長(zhǎng)度方向的兩外側(cè)緣分別靠近第二表面空白區(qū)的兩個(gè)縱向邊緣。第一極耳和第二極耳在寬度方向上相互隔開(kāi)，且第一極耳和第二極耳之間存在有隔離膜。當(dāng)電芯發(fā)生機(jī)械沖擊時(shí)，第一極耳和第二極耳變形刺破該第一極耳和第二極耳之間的隔離膜，以使第一集流體和第二集流體電連接。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在第二方面，本發(fā)明提供了一種電化學(xué)裝置，其包括根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的電芯。
[0008]本發(fā)明的有益效果如下:
[0009]在本發(fā)明中，第一極耳沿寬度方向向第一表面空白區(qū)的寬度方向的相對(duì)的兩個(gè)橫向邊緣延伸并且寬度方向的處于外側(cè)的一個(gè)側(cè)緣靠近第一表面空白區(qū)的相應(yīng)一個(gè)橫向邊緣，而且第一極耳沿長(zhǎng)度方向向第一表面空白區(qū)的長(zhǎng)度方向的兩個(gè)相對(duì)的縱向邊緣延伸且長(zhǎng)度方向的兩外側(cè)緣分別靠近第一表面空白區(qū)的兩個(gè)縱向邊緣；和/或第二極耳沿寬度方向向第二表面空白區(qū)的寬度方向的相對(duì)的兩個(gè)橫向邊緣延伸且寬度方向的處于外側(cè)的一個(gè)側(cè)緣靠近第二表面空白區(qū)的相應(yīng)一個(gè)橫向邊緣，而且第二極耳沿長(zhǎng)度方向向第二表面空白區(qū)的長(zhǎng)度方向的兩個(gè)相對(duì)的縱向邊緣延伸且長(zhǎng)度方向的兩外側(cè)緣分別靠近第二表面空白區(qū)的兩個(gè)縱向邊緣。由此，相對(duì)于現(xiàn)有的電芯，本發(fā)明的電芯的第一極耳和/或第二極耳的長(zhǎng)度和寬度進(jìn)行了加長(zhǎng)和加寬，當(dāng)電芯發(fā)生機(jī)械沖擊(例如，穿刺、擠壓、碰撞等)時(shí)，力口長(zhǎng)和加寬的第一極耳和/或第二極耳變形刺破該第一極耳和第二極耳之間的隔離膜，使第一集流體和第二集流體電連接，從而把電芯內(nèi)部發(fā)生的內(nèi)短路轉(zhuǎn)化成一種電芯外部短路現(xiàn)象，使得電芯內(nèi)部由于內(nèi)短路導(dǎo)致的不可控?zé)崾Э剞D(zhuǎn)化成溫和的可控外短路，降低燃燒爆炸等惡劣事故的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，大大提高電芯的安全性能。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為現(xiàn)有的電芯的平面圖；
[0011]圖2為沿圖1的A-A線觀察到的部分立體圖，其中為了清楚起見(jiàn)，第二極耳的部分輪廓以虛線簡(jiǎn)化示出；
[0012]圖3為沿圖2的簡(jiǎn)化俯視圖，其中為了清楚起見(jiàn)，第二極片的輪廓以虛線簡(jiǎn)化示出；
[0013]圖4為根據(jù)本發(fā)明的電芯的平面圖；
[0014]圖5為沿圖4的B-B線觀察到的部分立體圖，其中為了清楚起見(jiàn)，第二極耳的部分輪廓以虛線簡(jiǎn)化示出；
[0015]圖6為沿圖5的簡(jiǎn)化俯視圖，其中為了清楚起見(jiàn)，第二極片的輪廓以虛線簡(jiǎn)化示出；
[0016]圖7為與圖6類似的替代實(shí)施例的視圖；
[0017]圖8為與圖7類似的替代實(shí)施例的視圖；
[0018]圖9為與圖8類似的替代實(shí)施例的視圖；
[0019]圖10為與圖9類似的替代實(shí)施例的視圖；
[0020]圖11為與圖10類似的替代實(shí)施例的視圖；
[0021]圖12為與圖11類似的替代實(shí)施例的視圖；
[0022]圖13為與圖12類似的替代實(shí)施例的視圖；
[0023]圖14為與圖13類似的替代實(shí)施例的視圖；
[0024]圖15為與圖14類似的替代實(shí)施例的視圖；
[0025]圖16為與圖15類似的替代實(shí)施例的視圖；
[0026]圖17為與圖16類似的替代實(shí)施例的視圖。
[0027]其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:
[0028]I第一極片3第一極耳
[0029]11第一集流體31側(cè)緣
[0030]Sll表面32外側(cè)緣
[0031]Bll第一表面空白區(qū)4第二極耳
[0032]TEll橫向邊緣41側(cè)緣
[0033]LEll縱向邊緣42外側(cè)緣
[0034]12第一活性材料層5隔離膜
[0035]2第二極片W寬度方向
[0036]21第二集流體L長(zhǎng)度方向
[0037]S21表面T厚度方向
[0038]B21第二表面空白區(qū)Pl第一突出部
[0039]TE21橫向邊緣P2第二突出部
[0040]LE21縱向邊緣Rl第一凹入部
[0041]22第二活性材料層R2第二凹入部
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面參照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的電芯及電化學(xué)裝置。
[0043]首先說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一方面的電芯。
[0044]參照?qǐng)D3至圖15，根據(jù)本發(fā)明第一方面的電芯包括:第一極片1，包括第一集流體11和選擇性地設(shè)置在第一集流體11的表面Sll上的含有第一活性材料的第一活性材料層12 ;第二極片2，與第一極片I極性相反，包括第二集流體21和選擇性地設(shè)置在第二集流體21的表面S21上的含有第二活性材料的第二活性材料層22 ;第一極耳3，設(shè)置于且電連接于第一極片I的第一集流體11 ;第二極耳4，設(shè)置于且電連接于第二極片2的第二集流體21 ;以及隔離膜5，設(shè)置于第一極片I和第二極片2之間。第一集流體11的表面Sll存在未設(shè)置有第一活性材料層12的部分且該部分定義為第一表面空白區(qū)Bll ;第二集流體21的表面S21存在未設(shè)置有第二活性材料層22的部分且該部分定義為第二表面空白區(qū)B21 ；第一極耳3設(shè)置于第一表面空白區(qū)Bll而第二極耳4設(shè)置于第二表面空白區(qū)B21 ;第一極耳3沿寬度方向W向第一表面空白區(qū)Bll的寬度方向W的相對(duì)的兩個(gè)橫向邊緣TEll延伸并且寬度方向W的處于外側(cè)的一個(gè)側(cè)緣31靠近第一表面空白區(qū)Bll的相應(yīng)一個(gè)橫向邊緣TE11，而且第一極耳3沿長(zhǎng)度方向L向第一表面空白區(qū)Bll的長(zhǎng)度方向L的兩個(gè)相對(duì)的縱向邊緣LEll延伸且長(zhǎng)度方向L的兩外側(cè)緣32分別靠近第一表面空白區(qū)Bll的兩個(gè)縱向邊緣LEll ;和/或第二極耳4沿寬度方向W向第二表面空白區(qū)B21的寬度方向W的相對(duì)的兩個(gè)橫向邊緣TE21延伸且寬度方向W的處于外側(cè)的一個(gè)側(cè)緣41靠近第二表面空白區(qū)B21的相應(yīng)