CN116802914A - 一种电化学装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种电化学装置以及电子设备,电化学装置包括设有第一封印面的第一壳体、设有第二封印面的第二壳体以及第一隔离件,第一隔离件设于第一壳体与第二壳体之间,并形成收容有第一电极组件的第一腔体和收容有第二电极组件的第二腔体。第一隔离件包括基材层、设于基材层第一表面的第一封装层以及设于基材层第二表面的第二封装层,第一隔离件包括位于封印区的第一封印部,第一表面包括位于第一封印部的第一区域,第二表面包括位于第一封印部的第二区域,沿着封印区的厚度方向,第一封印面与第一区域的距离D1小于第二封印面与第二区域的距离D2,第一封装层的熔点T1大于第二封装层的熔点T2。如此,可以提高封印区的封印效果。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域,特别是涉及一种电化学装置及电子设备。
背景技术
目前,电池广泛地运用于无人机、手机、平板、笔记本电脑等电子产品中。由于在某些应用场景下,单个电池单体并不能够实现期望的输出功率;因此,通常将多个电池单体相互串联、并联或混联,以使得该多个电池单体共同配合而实现期望功率的输出。然而,将多个电池单体串联、并联或混联虽然能够提高输出功率,但是整个电池组的能量密度却较低。因此,同袋串联/并联电池的设计被提出,同袋串联/并联电池包括壳体以及设置于同一壳体内的多个电极组件,串联的电极组件之间需通过隔离件分隔开以避免高电压下电解液的分解,并联的电极组件之间通过隔离件分隔开可以避免相互之间的干扰,多个电极组件的极耳自壳体的侧边伸出,以在壳体外进行连接。
发明内容
本申请的发明人通过研究发现,同袋串联/并联电池在进行热封封装时,受不同厚度位置的影响,隔离件两侧的温度存在差异,温度较低侧存在封印不良的风险。
鉴于上述技术问题,本申请提供了一种电化学装置及电子设备,以能够提高电化学装置的安全性。
为解决上述技术问题,本申请第一方面:提供一种电化学装置,包括第一壳体、第二壳体、第一隔离件、第一电极组件以及第二电极组件,第一隔离件位于所述第一壳体和所述第二壳体之间,电化学装置于第一壳体与第一隔离件之间设有第一腔体,电化学装置于第二壳体与第一隔离件之间设有第二腔体。所述第一电极组件收容于所述第一腔体;所述第二电极组件收容于所述第二腔体。其中所述第一隔离件包括第一基材层、第一封装层和第二封装层,所述第一封装层设于所述第一基材层的第一表面,所述第二封装层设于所述第一基材层的第二表面,所述第一表面与所述第二表面相对。电化学装置包括封印区,所述第一壳体、所述第一隔离件和所述第二壳体于所述封印区连接,所述第一壳体包括位于所述封印区的背离所述第一隔离件的第一封印面,所述第二壳体包括位于所述封印区的背离所述第一隔离件的第二封印面,所述第一隔离件包括位于所述封印区的第一封印部,所述第一表面包括位于所述第一封印部的第一区域,所述第二表面包括位于所述第一封印部的第二区域;沿所述封印区的厚度方向,所述第一区域相对于所述第二区域与所述第一封印面相邻,所述第一区域至所述第一封印面的距离为D1,所述第二区域至所述第二封印面的距离为D2,D1<D2;其中,所述第一封装层的熔点为T1,所述第二封装层的熔点为T2,满足T1>T2。
如此,封印区在进行封印时,由于第二封装层的熔点小于第一封装层的熔点,即使在远离封头的封印区内侧温度较低的情况下,第二封装层仍能够很好的熔融,减少第一封装层已充分熔化而第二封装层未熔化或熔化不充分现象的发生,有利于改善第一隔离件温度较低侧的封印效果,进而提高电化学装置的安全性。进一步地,满足T1-T2≥7℃。进一步地,满足T1-T2≤40℃。
可选的,电化学装置还包括第二隔离件,所述第二隔离件位于所述第一隔离件和所述第二壳体之间,所述第二隔离件包括第二基材层、第三封装层和第四封装层,所述第三封装层设于所述第二基材层的第三表面,所述第四封装层设于所述第二基材层的第四表面,所述第三表面与所述第四表面相对;所述第二隔离件包括位于所述封印区的第二封印部,所述第三表面包括位于所述第二封印部的第三区域,所述第四表面包括位于所述第二封印部的第四区域;沿所述封印区的厚度方向,所述第四区域相对于所述第三区域与所述第二封印面相邻,所述第三区域至所述第一封印面的距离为D3,所述第四区域至所述第二封印面的距离为D4;其中,所述第三封装层的熔点为T3,所述第四封装层的熔点为T4,满足下列条件中的任一者:(1)D4<D3;T4>T3;(2)D3<D4;T3>T4。
满足上述条件时,在封装的过程中,能够使第三封装层与第四封装层均能够良好的热熔,降低第三封装层以及第四封装层二者中仅有一者处于充分热熔状态而另一者处于未热熔或不充分热熔状态的风险,有利于改善封印区的封印效果,进一步提高电化学装置的安全性。进一步地,满足T4-T3≥7℃或T3-T4≥7℃。进一步地,满足T4-T3≤40℃或T3-T4≤40℃。
可选的,电化学装置还包括第三隔离件,所述第三隔离件位于所述第一壳体和所述第二壳体之间,所述第三隔离件包括第三基材层、第五封装层和第六封装层,所述第五封装层设于所述第三基材层的第五表面,所述第六封装层设于所述第三基材层的第六表面,所述第五表面与所述第六表面相对;所述第三隔离件包括位于所述封印区的第三封印部,所述第五表面包括位于所述第三封印部的第五区域,所述第六表面包括位于所述第三封印部的第六区域;沿所述封印区的厚度方向,所述第五区域相对于所述第六区域与所述第一封印面相邻,所述第五区域至所述第一封印面的距离为D5,所述第六区域至所述第二封印面的距离为D6,D5=D6;其中,所述第五封装层的熔点为T5,所述第六封装层的熔点为T6,满足T5-T6≤5℃。由于D5=D6,第三隔离件位于中间的位置,在封印时第五封装层与第六封装层受热近似相同,满足T5-T6≤5℃,使得第五封装与第六封装层均能良好的热熔,在封装时能够与其它部分良好融合,有利于提高封装的可靠性。
可选的,所述第一封装层的厚度为t1,所述第二封装层的厚度为t2,满足:1.5t2≤t1≤2t2。如此,第一封装层的厚度t1将大于第二封装层的厚度t2,从而降低第一封装层处由于温度较高,而被过度熔融挤出的风险,有利于改善封印区的封印效果,进而提高电化学装置的封装可靠性。
可选的,15μm≤t1≤200μm。可选的,10μm≤t2≤100μm。
可选的,所述第二封装层的终熔温度为Th2,满足:Th2>T1。由此,第二封装完全熔化时,第一封装层已开始熔化,从而降低第二封装层过度熔化而导致封印不牢靠的风险,从而提高电化学装置的封装可靠性。
可选的,Th2-T2≥25℃。如此,第二封装层具有较宽的熔程,降低第二封装层被过度熔融挤出的风险。
可选的,所述第三封装层的终熔温度为Th3,所述第四封装层的终熔温度为Th4,满足条件中的任一者:(f)D4<D3;T4-T3≥7℃;Th3>T4;(g)D3<D4;T3-T4≥7℃;Th4>T3。如此,在封装的过程中,能确保第三封装层以及第四封装层二者中的一者完全熔化时,另一者已开始熔化,可以使得第三封装层以及第四封装层同时热熔,降低其中一者过度熔化而导致封印不牢靠的风险,从而提高电化学装置的封装可靠性。
可选的,所述第一电极组件和所述第二电极组件串联。
本申请第二方面,还提供了一种电子设备,包括上述的电化学装置。
本申请的有益效果是:本申请提供的电化学装置,在封印区的厚度方向上,第一封装层的第一区域与第一封印面之间的距离为D1,第二封装层的第二区域与第二封印面之间的距离为D2,当D1<D2时,通过使第一封装层与第二封装层之间的熔点存在差异,且第一封装层的熔点T1大于第二封装层的熔点T2,使得封印区在进行封印时,即使在远离封头的封印区内侧温度较低的情况下,由于第二封装层的熔点小于第一封装层的熔点,第二封装层仍能够很好的熔融,减少第一封装层已充分熔化而第二封装层未熔化或熔化不充分现象的发生,有利于改善封印区的封印效果,提高电化学装置的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,还可以根据附图获得其他的附图。
图1是本申请其中一个实施例的电化学装置的结构示意图;
图2是图1中沿着直线MM剖开后的示意图;
图3是图2中A部的放大图;
图4是极片组件为卷绕结构时的示意图;
图5是极片组件为叠片结构时的示意图;
图6是本申请电化学装置部分结构的剖视图;
图7是图6中去除极耳后的示意图;
图8是图7中B部的放大图。
具体实施方式
为了便于理解本申请,下面结合附图和具体实施例,对本申请进行更详细的说明。需要说明的是,当元件被表述“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
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申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是用于限制本申请。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。
如图1-2所示,本申请其中一个实施例提供的电化学装置100,包括壳体10、电极组件20以及至少一个隔离件。电极组件20的数量至少有两个。壳体10用于限制出容纳电极组件的封闭空间,隔离件用于分隔壳体10的内部空间,从而增加壳体10内部的独立腔体的数量。每个独立的腔体内可以设置不止一个电极组件20,电极组件20的数量根据需要而设定。其中,电化学装置100包括封印区100a,封印区100a为壳体10以及隔离件用于封印的部分所在的区域。
在一些实施例中,请结合图2-4,壳体10包括第一壳体12以及第二壳体14,隔离件位于第一壳体12与第二壳体14之间,以将壳体10的封闭空间限制出多个独立腔体,每个独立腔体内对应设置有电极组件。例如,当有一个隔离件时,壳体10内的封闭空间被分隔成两个独立空间,分别为第一腔体101以及第二腔体102,此两个腔体的内对应设置的电极组件分别为第一电极组件20a以及第二电极组件20b。当有两个隔离件时,壳体10除了具有第一腔体101以及第二腔体102以外,还具有第三腔体103,第三腔体内103设置的电极组件20对应为第三电极组件20c。当有三个隔离件时,壳体10内的空间还具有第四腔体104,第四腔体104内对应设有第四电极组件20d。
第一壳体12设有位于封印区100a的第一封装部122,第一封装部122设有背离隔离件的第一封印面1222,第一封装部122用于与隔离件的一表面进行固定连接(可以是热熔连接或粘结),即第一壳体12于封印区100a处通过第一封装部122与隔离件进行固定连接。第二壳体14设有位于封印区100a的第二封装部142,第二封装部142设有背离隔离件的第二封印面1422,第二封装部142用于与隔离件的一表面进行固定连接(可以是热熔连接或粘结),即第二壳体14于封印区100a处通过第二封装部142与隔离件进行固定连接。因此,第一壳体12、隔离件和第二壳体14于封印区100a处进行固定连接。
为了便于理解壳体10可能存在的情况,以图1中示出的壳体10的形状为例,一种情况中,第一壳体12与第二壳体14为相互独立的两部分,第一壳体12与第二壳体14二者用于与隔离件进行封印的表面四周缘均与隔离件进行封印。另一种情况中,第一壳体12与第二壳体14为一体连接的两部分,即第一壳体12与第二壳体14二者用于与隔离件进行封印的表面具有一侧缘是一体连接的,即壳体10可由一整块板体加工出凹槽后对折形成,从而形成第一壳体12与第二壳体14。在本实施例中,壳体10由相互独立的第一壳体12与第二壳体14所组成。
在一些实施例中,请结合图4或图5,电极组件20包括极片组件21以及与极片组件21连接的极耳22,极耳22的数量至少有两个,至少两个极耳22之间的极性相异。在一些实施例中,极片组件21包括第一极片211、第二极片212以及隔离膜213,隔离膜213设置于第一极片211与第二极片212之间,第一极片211与第二极片212的极性相反,隔离膜213用于降低第一极片211与第二极片212短路的风险。
在一些实施例中,电极组件20的多个极耳22,可以是均从壳体10的第一侧端伸出。也可以是自壳体10的不同侧端伸出,即电极组件20的至少两个极耳22从壳体10的第一侧端伸出,至少两个极耳22从壳体的第二端伸出。在一些实施例中,壳体10的第一侧端与壳体10的第二侧端为相对设置的两端,在另一些实施例中,壳体10的第一侧端与壳体10的第二侧端为相邻的两端。
在一些实施例中,如图4所示,极片组件21可以是卷绕结构,即第一极片211、第二极片212以及隔离膜213叠置并且卷绕。在一些实施例中,如图5所示,极片组件21可以是叠片结构,此时第一极片211、第二极片212以及隔离膜213的数量均由多个,隔离膜213位于相邻的一个第一极片211与一个第二极片212之间,第一极片211、隔离膜213以及第二极片212沿着一方向堆叠设置,该方向为第一极片211、隔离膜213或第二极片212的厚度方向。
可以理解的,相互独立的腔体内的极片组件的结构可以相同,即不同腔体内的极片组件都可以是卷绕结构,也可以是叠片结构,具体根据需要而选定。
在一些实施例中,电化学装置100还包括有极耳胶23,极耳胶23设于极耳的两个相对的表面,极耳胶23可以在封装过程中处于热熔状态,极耳胶23与相邻的部件(如壳体或隔离件)能更好地融合,以促进极耳与隔离件或壳体之间的封装效果,提升极耳伸出位置的密封性,进而提高电化学装置100的封装可靠性。
电化学装置100可以包括两个电极组件20也可以包括三个以上数量的电极组件20。当电化学装置100包括两个电极组件20,分别为第一电极组件20a以及第二电极组件20b时,电化学装置100具有一个隔离件,且该隔离件将分隔出两个独立的腔体时,即上述的第一腔体101以及第二腔体102,第一电极组件20a设置于第一腔体101,第二电极组件20b设置于前述的第二腔体102。
在一些实施例中,电化学装置100可以包括一个隔离件,也可以包括多个隔离件,当电化学装置100包括一个隔离件时,一个隔离件可以将壳体10的内部空间分隔成两个独立的腔体。当电化学装置100包括多个隔离件,多个隔离件可以将壳体10的内部空间分隔成多个独立的腔体,例如,当电化学装置100具体包括两个隔离件时,两个隔离件可以将壳体10的内部空间分隔成三个独立的腔体;当电化学装置100包括三个隔离件时,三个隔离件将壳体10的内部空间分隔成四个独立的腔体。
隔离件包括封印部,电化学装置100进行封装时,隔离件位于封印部的部分与其它部件进行封印。也即,隔离件20在封印部的部分与其它部件进行固定连接(可以是热熔连接或粘结)。当电化学装置100仅具有一个隔离件时,隔离件的封印部的两侧壁面均与壳体10连接。当电化学装置100具有两个隔离件时,其中一个隔离件的封印部的一侧壁面与另一个隔离件连接、另一侧壁面与壳体10连接。当隔离件的数量为三个或三个以上时,位于中间的隔离件的封印部的两侧壁面均与位于该隔离件两侧的其他隔离件连接。
在一些实施例中,隔离件包括基材层以及设置于基材层表面的封装层,基材层以及封装层的材料组成具体如下:
基材层的材质包括金属、碳材料或第一聚合物中的至少一种。
金属包括N i、T i、Cu、Ag、Au、Pt、Fe、Co、Cr、W、Mo、A l、Mg、K、Na、Ca、Sr、Ba、Si、Ge、Sb、Pb、I n、Zn、不锈钢及其组合物或合金中的至少一种;碳材料包括碳毡、碳膜、炭黑、乙炔黑、富勒烯、导电石墨膜或石墨烯膜中的至少一种;第一聚合物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙二醇、聚酰胺酰亚胺、聚碳酸酯、环状聚烯烃、聚苯硫醚、聚乙酸乙烯酯、聚四氟乙烯,聚亚甲基萘、聚偏二氟乙烯,聚碳酸亚丙酯、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、聚(偏二氟乙烯-共-三氟氯乙烯)、有机硅、维尼纶、聚丙烯、酸酐改性聚丙烯、聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醚腈、聚氨酯、聚苯醚、聚酯、聚砜、非晶态α-烯烃共聚物或上述物质衍生物中的至少一种。
封装层的材质包括第二聚合物。第二聚合物包括:聚丙烯、酸酐改性聚丙烯、聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醚腈、聚氨酯、聚酰胺、聚酯、非晶态α-烯烃共聚物或上述物质衍生物中的至少一种。
本申请发明人发现,同袋串联/并联电池在进行热封封装时,受不同厚度位置的影响,隔离件两侧的温度存在差异,温度较低侧存在封印不良的风险。本申请发明人经过研究发现,当使基材层位于封印部内侧表面的封装层熔点较低时,可以使基材层两个表面的封装层在进行封装时均能良好的热熔,同时能够降低基材层位于封印部外侧表面的封装层被过度熔融挤出的风险,从而改善电化学装置100的封装可靠性。为了便于具体理解本申请的技术方案,请参阅图5,下面以电化学装置100包括不同隔离件数量时隔离件在电化学装置100的结构进行介绍。
在一些实施例中,请结合图6-8,电化学装置100包括第一隔离件30,第一隔离件30包括第一基材层301、第一封装层302以及第二封装层303,第一封装层302设于所述第一基材层301的第一表面301a,第二封装层303设于第一基材层301的第二表面301b,第一表面301a与第二表面301b相对设置。第一封装层302的熔点为T1,第二封装层303的熔点为T2。其中,第一隔离件30包括位于封印区100a的第一封印部304,第一表面301a包括位于第一封印部304的第一区域301a1,第二表面301b包括位于第一封印部304的第二区域301b1。沿着封印区100a的厚度方向Z,第一区域301a1相对于第二区域301b1与第一封印面1222相邻,第一区域301a1与第一封印面1222的距离为D1,第二区域301b1至第二封印面1422的距离为D2,D1<D2,满足T1>T2。熔点是指可熔融的元件通过显微熔点测定仪测试时,从固态刚开始熔融成液态的温度。
如此,在封印区100a的厚度方向Z上,在通过热封头进行封装时,距离热封头较近的第一封装层302的熔点相对高于距离热封头较远的第二封装层303的熔点,即使在远离热封头的封印区内侧温度较低的情况下,第二封装层303仍能够很好的熔融,减少第一封装层302已充分熔融而第二封装层303未熔融或熔融不充分现象的发生,有利于改善第一隔离件30温度较低侧的封印效果,进而提高电化学装置100的封装可靠性。在一些实施例中,满足T1-T2≥7℃。在一些实施例中,满足T1-T2≤40℃。
在一些实施例中,第一封装层302的厚度为t1,第二封装层303的厚度为t2,满足:1.5t2≤t1≤2t2。
当满足上述条件时,第一封装层302的厚度t1将大于第二封装层303的厚度t2,从而可以降低第一封装层302由于温度较高,而被过度熔融挤出的风险,进而提高电化学装置100的封装可靠性。
在一些实施例中,15μm≤t1≤200μm。在一些实施例中,10μm≤t2≤100μm。
在一些实施例中,第二封装层的终熔温度为Th2,满足:Th2>T1。终熔温度是指可熔融的元件通过显微熔点测定仪测试时,从固态刚好完全熔融成液态的温度。由此,第二封装层303完全熔化时,第一封装层302已开始熔化,从而降低第二封装层303过度熔化而导致封印不牢靠的风险,从而提高电化学装置100的封装可靠性。
在一些实施例中,Th2-T2≥25℃。如此,第二封装层303具有较宽的熔程,降低第二封装层303被过度熔融挤出的风险。
在一些实施例中,请再次结合图6-图8,电化学装置100除了包括上述的第一隔离件30以外,还包括第二隔离件40,所述第二隔离件40设于第一隔离件30与第二壳体14之间。第二隔离件40包括第二基材层401、第三封装层402以及第四封装层403,第三封装层402设于所述第二基材层401的第三表面401a,第四封装层403设于第二基材层401的第四表面401b,第三表面401a与第四表面401b相对设置。第三封装层402的熔点为T3,第四封装层403的熔点为T4。其中,第二隔离件40包括位于封印区100a的第二封印部404,第三表面401a包括位于第二封印部404的第三区域401a1,第四表面401b包括位于第二封印部404的第四区域401b1。沿着封印区100a的厚度方向Z,第三区域401a1相对于第四区域401b1与第二封印面1422相邻,第三区域401a1与第二封印面1422的距离为D3,第四区域401b1至第一封印面1222的距离为D4,D3<D4,满足T3>T4。
如此,在通过热封头进行封装时,距离封装头较近的第三封装层402的熔点相对高于距离封装头较远的第四封装层403的熔点,第三封装层402与第四封装层403在热封时均能够充分热熔,从而能够更好地与其它部分融合,进一步改善封印区100a的封印效果,提高电化学装置100的封装可靠性。在一些实施例中,满足T3-T4≥7℃。在一些实施例中,满足:T3-T4≤40℃。
在一些实施例中,第三封装层402的终熔温度为Th3,第四封装层403的终熔温度为Th4,满足下列条件中的任一者:
(1)D4<D3;T4-T3≥7℃;Th3>T4。满足上述条件时,可以确保就第三封装层402在完全熔化前,第四封装层已开始熔化,使得两者可同时处于热熔状态,降低其中一者过度熔化而导致封印不牢靠的风险,有利于改善封印区100a的封装可靠性。
(2)D3<D4;T3-T4≥7℃;Th4>T3。满足上述条件时,可以确保就第四封装层403在完全熔化前,第三封装层已开始熔化,使得两者可同时处于热熔状态,降低其中一者过度熔化而导致封印不牢靠的风险,有利于改善封印区100a的封装可靠性。
在一些实施例中,第三封装层402的厚度为t3,第四封装层403的厚度为t4,满足:1.5t4≤t3≤2t4。当满足上述条件时,第三封装层402的厚度t3将大于第四封装层403的厚度t4,从而可以降低第三封装层402由于温度较高,而被过度熔融挤出的风险,进而提高电化学装置100的封装可靠性。
在一些实施例中,15μm≤t3≤200μm。在一些实施例中,10μm≤t4≤100μm。
在一些实施例中,请结合图6-8所示,电化学装置100除了包括上述的第一隔离件30以及第二隔离件40以外,还包括第三隔离件50,第三隔离件50位于第一壳体12与第二壳体14之间。在本实施例中,第三隔离件50位于第一隔离件30与第二隔离件40之间。其中,第三隔离件50包括第三基材层501、第五封装层502以及第六封装层503,第五封装层502设于第三基材层501的第五表面501a,第六封装层503设于第三基材层501的第六表面501b,第五表面501a与第六表面501b相对设置。第五封装层502的熔点为T5,第六封装层503的熔点为T6。第三隔离件50包括位于封印区100a的第三封印部504,第五表面501a包括位于第三封印部504的第五区域501a1,第六表面501b包括位于所述第三封印部504的第六区域501b1;沿封印区100a的厚度方向Z,第五区域501a1相对于第六区域501b1与第一封印面1222相邻,第五区域501a1至第一封印面1222的距离为D5,第六区域501b1至第二封印面1422的距离为D6,D5=D6。满足T5-T6≤5℃。
同理,在封印区100a的厚度方向Z上,第五区域501a1至第一封印面1222的距离与第六区域501b1至第二封印面1422的距离相同,此时第三隔离件50处于封印区100a的中间位置,第五封装层502以及第六封装层503在封装时所处的温度环境相同或近似相同。
可以理解的,上述分别介绍了隔离件的数量为一个、两个以及三个的情况,该规律同样是适用于更多数量的隔离件。例如,当隔离件数量为n,n为偶数,且n≥2时,以n=4为例,沿着封印区100a的厚度方向Z,距离第一封印面1222较近的两个隔离件,各隔离件中靠近第一封印面1222的封装层均为熔点高的封装层,而各隔离件中背离第一封印面1222的封装层均为熔点低的封装层。而距离第二封印面1422较近的两个隔离件,各隔离件中靠近第二封印面1422的封装层均为熔点高的封装层,各隔离件中背离第二封印面1422的封装层均为熔点低的封装层。当隔离件的数量为奇数个且大于等于5时,其隔离件的封装层分布情况与隔离件数量为三个时相同,最中间的隔离件采用第三隔离件50的分布情况,沿着封印部100a的厚度方向,在最中间隔离件一侧的隔离件采用上述的第一隔离件的分布情况,在最中间隔离件另一侧的隔离件采用上述的第二隔离件的分布情况。
实施例1
锂离子电池的制备
(1)负极极片的制备:将负极活性材料人造石墨、导电炭黑(Super P)、丁苯橡胶(SBR)按照重量比96:1.5:2.5进行混合,加入去离子水,调配成固含量为70wt%的浆料,并搅拌均匀。将浆料均匀涂覆在负极集流体铜箔的一个表面上,烘干,得到单面涂覆有负极活性材料层的负极极片。在负极集流体铜箔的另一个表面上重复以上步骤,得到双面涂覆有负极活性材料层的负极极片。冷压后,将负极极片裁切成41mm×61mm的规格待用。
(2)正极极片的制备:将正极活性材料钴酸锂(LiCoO2)、导电炭黑(Super P)、聚偏二氟乙烯(PVDF)按照重量比97.5:1.0:1.5进行混合,加入N-甲基吡咯烷酮(NMP),调配成固含量为75wt%的浆料,并搅拌均匀。将浆料均匀涂覆在正极集流体铝箔的一个表面上,烘干,得到单面涂覆有正极活性材料层的正极极片。在正极集流体铝箔的另一个表面上,重复以上步骤,得到双面涂覆有正极活性材料层的正极极片。冷压后,将正极极片裁切成38mm×58mm的规格待用。
(3)电解液的制备:在干燥氩气气氛中,首先将有机溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)以质量比EC:EMC:DEC=30:50:20混合,然后向有机溶剂中加入锂盐六氟磷酸锂(LiPF6)溶解并混合均匀,得到基于电解液的质量,LiPF6浓度为12.5%的电解液。
(4)第一电极组件和第二电极组件的制备:将隔膜、负极极片、隔膜、正极极片依次层叠设置组成叠片结构,然后将整个叠片结构的四个角固定好得到极片组件。每个电极组件包含一个正极极耳和一个负极极耳,正极极耳为铝(Al),负极极耳为镍(Ni),两个极耳并排设置;隔膜选用厚度为15μm的聚乙烯(PE)膜。
(5)隔离件的制备:将第一封装层材料聚丙烯(PP,熔点为147℃)均匀分散到分散剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中,制备得到第一封装层PP悬浊液;将第二封装层材料聚丙烯(PP,熔点为140℃)均匀分散到分散剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中,制备得到第二封装层PP悬浊液;利用涂胶机,在厚度为50μm铝层两侧分别涂覆第一封装层PP悬浊液和第二封装层PP悬浊液;然后在130℃进行烘干处理,其中,第一封装层的厚度t1为150μm,第二封装层的厚度t2为100μm。
(6)电极组件组装:将冲坑成型的第一铝塑膜(厚度为150μm)置于组装夹具内,坑面朝上,将第一电极组件置于坑内,并在第一电极组件的极耳表面设置极耳胶,然后将第一隔离件放置于第一电极组件上,其中,第一隔离件中的第一封装层与第一铝塑膜相邻、第二封装层背离第一铝塑膜,使得边沿对齐,施加外力压紧得到组装半成品1。将组装半成品1置于组装夹具内,第一隔离件的第二封装层面朝上,将第二电极组件放置于第一隔离件上,使得边沿对齐,施加外力压紧,并在第二电极组件的极耳表面设置极耳胶,然后将第二隔离件放置于第二电极组件上,其中,第二隔离件中的第二封装层与第一铝塑膜相邻、第一封装层背离第一铝塑膜,使得边沿对齐,施加外力压紧得到组装半成品2。将组装半成品2置于组装夹具内,第二隔离件的第一封装层面朝上,将第三电极组件放置于第二隔离件上;然后将另一个冲坑成型的第二铝塑膜坑面朝下覆盖于第三电极组件上,并在第三电极组件的极耳表面设置极耳胶。将第一电极组件、第二电极组件和第三电极组件的正负极极耳均引出铝塑膜外,采用热压的方式进行顶封和侧封,得到组装电极组件。
(7)注液封装:分别给每个腔体注入电解液,经热压、化成、脱气后密封。
(8)串联连接:将第一电极组件的负极极耳和第二电极组件的正极极耳通过激光焊的方式焊接连接在一起,将第二电极组件的负极极耳和第三电极组件的正极极耳通过激光焊的方式焊接连接在一起,实现串联连接,锂离子电池组装完成。
实施例2-6和对比例
与实施例1的区别在于,第一封装层和第二封装层分别选择具有表1中相应熔点等特征的聚丙烯以及厚度。
表1不同封装层的熔点、厚度对封装效果的影响测试表
表1中实施例1-6和对比例所得测试结果所采用的方法为:通过多功能剥离设备,先将夹具夹持封装区域一侧的第一隔离件和第二隔离件,随后进行拉扯,使得第一隔离件和第二隔离件的封装区分离开,观察分离后隔离件粘结位置的情况,若粘结位置分离后的颜色均呈乳白色,则表明隔离件融合良好;若存在局部乳白色不明显,则表明隔离件融合不良。从表1中的实施例1-6与对比例比较可知,当T1-T2≥7℃时,电化学装置100的封印区100a融合良好,表明第一封装层302的熔点大于第二封装层303的熔点时,第二封装层303能够很好的熔融,从而提高电化学装置100的封装可靠性和安全性。
本申请还提供了一种电子设备,其包含本申请提供的电化学装置。本申请的电子设备没有特别限定,其可以是现有技术中已知的任何电子设备。例如,电子设备包括但不限于笔记本电脑、笔输入型计算机、移动电脑、电子书播放器、便携式电话、便携式传真机、便携式复印机、便携式打印机、头戴式立体声耳机、录像机、液晶电视、手提式清洁器、便携CD机、迷你光盘、收发机、电子记事本、计算器、存储卡、便携式录音机、收音机、备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车、照明器具、玩具、游戏机、钟表、电动工具、闪光灯、照相机、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。
需要说明的是,本申请的说明书及其附图中给出了本申请的较佳的实施例,但是,本申请可以通过许多不同的形式来实现,并不限于本说明书所描述的实施例,这些实施例不作为对本申请内容的额外限制,提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。并且,上述各技术特征继续相互组合,形成未在上面列举的各种实施例,均视为本申请说明书记载的范围;进一步地,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本申请所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种电化学装置,其特征在于,包括:
第一壳体和第二壳体;
第一隔离件,位于所述第一壳体和所述第二壳体之间,所述电化学装置于所述第一壳体与所述第一隔离件之间设有第一腔体,所述电化学装置于所述第二壳体与所述第一隔离件之间设有第二腔体;所述第一隔离件包括第一基材层、第一封装层和第二封装层,所述第一封装层设于所述第一基材层的第一表面,所述第二封装层设于所述第一基材层的第二表面,所述第一表面与所述第二表面相对;
第一电极组件和第二电极组件,所述第一电极组件收容于所述第一腔体;所述第二电极组件收容于所述第二腔体;
所述电化学装置包括封印区,所述第一壳体、所述第一隔离件和所述第二壳体于所述封印区连接,所述第一壳体包括位于所述封印区的背离所述第一隔离件的第一封印面,所述第二壳体包括位于所述封印区的背离所述第一隔离件的第二封印面,所述第一隔离件包括位于所述封印区的第一封印部,所述第一表面包括位于所述第一封印部的第一区域,所述第二表面包括位于所述第一封印部的第二区域;沿所述封印区的厚度方向,所述第一区域相对于所述第二区域与所述第一封印面相邻,所述第一区域至所述第一封印面的距离为D1,所述第二区域至所述第二封印面的距离为D2,D1<D2;其中,所述第一封装层的熔点为T1,所述第二封装层的熔点为T2,满足T1>T2。
2.根据权利要求1所述的电化学装置,其特征在于,满足T1-T2≥7℃,和/或T1-T2≤40℃。
3.根据权利要求1所述的电化学装置,其特征在于,还包括第二隔离件,所述第二隔离件位于所述第一隔离件和所述第二壳体之间,所述第二隔离件包括第二基材层、第三封装层和第四封装层,所述第三封装层设于所述第二基材层的第三表面,所述第四封装层设于所述第二基材层的第四表面,所述第三表面与所述第四表面相对;
所述第二隔离件包括位于所述封印区的第二封印部,所述第三表面包括位于所述第二封印部的第三区域,所述第四表面包括位于所述第二封印部的第四区域;沿所述封印区的厚度方向,所述第四区域相对于所述第三区域与所述第二封印面相邻,所述第三区域至所述第一封印面的距离为D3,所述第四区域至所述第二封印面的距离为D4;其中,所述第三封装层的熔点为T3,所述第四封装层的熔点为T4,满足下列条件中的任一者:
(1)D4<D3;T4-T3≥7℃;
(2)D3<D4;T3-T4≥7℃。
4.根据权利要求3所述的电化学装置,其特征在于,T4-T3≤40℃或T3-T4≤40℃。
5.根据权利要求3所述的电化学装置,其特征在于,还包括第三隔离件,
所述第三隔离件位于所述第一壳体和所述第二壳体之间,所述第三隔离件包括第三基材层、第五封装层和第六封装层,所述第五封装层设于所述第三基材层的第五表面,所述第六封装层设于所述第三基材层的第六表面,所述第五表面与所述第六表面相对;
所述第三隔离件包括位于所述封印区的第三封印部,所述第五表面包括位于所述第三封印部的第五区域,所述第六表面包括位于所述第三封印部的第六区域;沿所述封印区的厚度方向,所述第五区域相对于所述第六区域与所述第一封印面相邻,所述第五区域至所述第一封印面的距离为D5,所述第六区域至所述第二封印面的距离为D6,D5=D6;其中,所述第五封装层的熔点为T5,所述第六封装层的熔点为T6,满足T5-T6≤5℃。
6.根据权利要求1所述的电化学装置,其特征在于,所述第一封装层的厚度为t1,所述第二封装层的厚度为t2,满足下列条件中的至少一者:
(a)1.5t2≤t1≤2t2;
(b)15μm≤t1≤200μm;
(c)10μm≤t2≤100μm。
7.根据权利要求1所述的电化学装置,其特征在于,所述第二封装层的终熔温度为Th2,满足下列条件中的至少一者:
(d)Th2>T1;
(e)Th2-T2≥25℃。
8.根据权利要求3所述的电化学装置,其特征在于,所述第三封装层的终熔温度为Th3,所述第四封装层的终熔温度为Th4,满足下列条件中的任一者:
(f)D4<D3;T4-T3≥7℃;Th3>T4;
(g)D3<D4;T3-T4≥7℃;Th4>T3。
9.根据权利要求7所述的电化学装置,其特征在于,所述第一电极组件和所述第二电极组件串联。
10.一种电子设备,其特征在于,包括如权利要求1-9中任意一项所述的电化学装置。
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