电芯及用电设备的制作方法

本技术涉及电池，具体而言，涉及一种电芯及用电设备。

背景技术：

1、随着新能源技术的快速发展，电芯已经被广泛应用于电子设备、电动汽车、电动两轮车、电动工具等领域。随着电芯的应用越来越广泛，对电芯的安全性提出了更高的要求。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种电芯及用电设备，以提高电芯的安全性能。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种电芯，电芯包括具有卷绕结构的电极组件，电极组件包括第一极片，第一极片包括第一基材、第一活性物质层和绝缘层，沿第一极片的厚度方向，第一基材的至少一侧表面设置有第一活性物质层和绝缘层；第一基材包括第一集流体和第一极耳，沿第一极片的宽度方向，第一极耳连接于第一集流体的一端，第一活性物质层覆盖第一集流体的至少一部分，绝缘层覆盖第一极耳的至少一部分。沿第一极片的卷绕方向，第一极片具有第一卷绕收尾端，第一活性物质层具有位于第一卷绕收尾端的第一边缘，绝缘层具有靠近第一卷绕收尾端的第二边缘。电极组件还包括第一分隔件，第一分隔件连接于第一活性物质层背离第一基材的表面和绝缘层背离第一基材的表面，且第一分隔件覆盖第一边缘和第二边缘。

3、在以上一个或多个可选的实施方式中，第一活性物质层具有位于第一卷绕收尾端的第一边缘，绝缘层具有靠近第一卷绕收尾端的第二边缘，通过第一分隔件覆盖第一边缘和第二边缘，第一分隔件能够分隔隔离膜和第一边缘，以及分隔隔离膜和第二边缘，降低电芯在跌落和滚筒测试过程中或者处于跌落和滚筒等机械滥用之后第一边缘和第二边缘刺破隔离膜导致短路失效的风险，提高电芯在跌落和滚筒的测试中和其工况下的安全性以及提升电芯跌落和滚筒的测试合格率。

4、在本技术第一方面的一些实施例中，沿第一极片的宽度方向，第一分隔件超出绝缘层远离第一活性物质层的一端。

5、以上一个或多个可选的实施方式中，通过第一分隔件超出绝缘层远离第一活性物质层的一端，不仅设置绝缘层的工艺更容易实现，还能降低卷绕过程中因设置第一分隔件形成的厚度差而导致出现与第一极片极性相反的第二极片的活性材料脱粉，以及在循环过程中，第二极片边缘处撕裂而刺穿隔膜造成短路的问题，提高电芯的安全性能。

6、在本技术第一方面的一些实施例中，第一极耳包括被绝缘层覆盖的第一连接部、未被绝缘层覆盖的第一空箔部和第一揉平部，沿第一极片的宽度方向，第一连接部连接于第一集流体的一端，第一空箔部位于第一连接部和第一揉平部之间，并连接第一连接部和第一揉平部，第一分隔件与第一揉平部间隔设置。

7、以上一个或多个可选的实施方式中，通过沿第一极片的宽度方向，第一分隔件与第一揉平部间隔设置，降低通过揉平或拍平形成第一揉平部过程中，第一分隔件被破坏而导致第一分隔件的作用失效的风险。

8、在本技术第一方面的一些实施例中，第一极耳包括被绝缘层覆盖的第一连接部、未被绝缘层覆盖的第一空箔部和第一揉平部，沿第一极片的宽度方向，第一连接部连接于第一集流体的一端，第一空箔部位于第一连接部和第一揉平部之间，并连接第一连接部和第一揉平部；沿第一极片的宽度方向，第一分隔件超出绝缘层远离第一活性物质层的一端的部分的尺寸小于第一空箔部的尺寸。

9、以上一个或多个可选的实施方式中，通过沿第一极片的宽度方向，第一分隔件超出绝缘层远离第一活性物质层的一端的部分的尺寸小于第一空箔部的尺寸，有利于第一分隔件与第一揉平部沿第一极片的宽度方向间隔设置，则降低第一揉平部与第一分隔件接触的风险，降低通过揉平或拍平形成第一揉平部过程中，第一分隔件被破坏而导致第一分隔件的作用失效的风险。

10、在本技术第一方面的一些实施例中，第一分隔件连接于第一活性物质层背离第一集流体的表面、绝缘层背离第一极耳的表面和第一空箔部在厚度方向的表面。

11、以上一个或多个可选的实施方式中，通过第一分隔件连接于第一活性物质层背离第一集流体的表面、绝缘层背离第一极耳的表面和第一空箔部在厚度方向的表面，有利于提高第一分隔件的连接稳定性，降低第一分隔件脱离第一极片以及第一分隔件打皱的风险。

12、在本技术第一方面的一些实施例中，沿第一极片的厚度方向，第一分隔件背离第一基材的表面包括依次相连第一区、第二区和第三区，第一区与第一活性物质层对应设置，第二区与绝缘层对应设置，第三区与第一空箔部对应设置，第一区与第一基材的距离为d1，第二区与第一基材的距离为d2，第三区与第一基材的距离为d3，|d1-d2|≤5μm，|d1-d3|≤5μm。

13、以上一个或多个可选的实施方式中，通过|d1-d2|≤5μm，|d1-d3|≤5μm，使得第一区与第一基材的距离、第二区与第一基材的距离和第三区与第一基材的距离的差值较小，减小第一分隔件和第一极片形成整体在第一极片的宽度方向的厚度差，从而缓解卷绕过程中与第一极片卷绕贴合的第二极片脱粉的问题，还能降低第二极片因第一极片和第一分隔件形成的整体的厚度差导致出现撕裂刺穿隔膜造成短路，引发发热、起火和爆炸的安全问题，从而提高电芯的安全性。

14、在本技术第一方面的一些实施例中，沿第一极片的宽度方向，第一分隔件超出绝缘层远离第一活性物质层的一端的部分的尺寸为h1，1mm≤h1≤3mm。

15、以上一个或多个可选的实施方式中，通过h1≥1mm，便于第一分隔件设置，降低工艺难度，以及使得第一分隔件超出绝缘层的尺寸较大以更好的覆盖绝缘层的边缘，以使第一分隔件能够分隔绝缘层在第一极片的宽度方向的边缘和隔离膜，降低绝缘层在第一极片的宽度方向的边缘刺破隔离膜导致短路的风险，提高电芯的安全性能；h1≤3mm，减小第一分隔件占用的空间，提高电芯的能量密度，以及降低第一极耳揉平的过程中破坏第一分隔件的风险，以使第一分隔件能够有效降低第一活性物质层的边缘和绝缘层的边缘刺破隔离膜的风险，提高电芯的安全性能。因此，1mm≤h1≤3mm，使得电芯具备较好的安全性能和能量密度。

16、在本技术第一方面的一些实施例中，沿第一极片的卷绕方向，第一分隔件超出第一卷绕收尾端。

17、以上一个或多个可选的实施方式中，通过第一分隔件超出第一卷绕收尾端，不仅设置绝缘层的工艺更容易实现，还使得第一分隔件更好的覆盖第一边缘和第二边缘，从而第一分隔件能够分隔隔离膜和第一边缘，以及分隔隔离膜和第二边缘，降低电芯在跌落和滚筒测试过程中或者处于跌落和滚筒等机械滥用之后第一边缘和第二边缘刺破隔离膜导致短路失效的风险，提高电芯在跌落和滚筒的测试中和其工况下的安全性以及提升电芯跌落和滚筒的测试合格率。

18、在本技术第一方面的一些实施例中，沿第一极片的厚度方向，第一基材的两侧表面均设置有第一活性物质层和绝缘层；电极组件包括两个第一分隔件，第一分隔件包括第一分隔部和第二分隔部，两个第一分隔件的第一分隔部分别位于第一极片的两侧，两个第二分隔部均超出第一卷绕收尾端相连。

19、以上一个或多个可选的实施方式中，在第一基材的两侧表面均设置有第一活性物质层和绝缘层的情况下，电极组件包括两个第一分隔件，能够对第一卷绕收尾端在厚度方向相对的两个边缘覆盖，即能够覆盖两个第一活性物质层的第一边缘和两个绝缘层的第二边缘，第一分隔件能够分隔每个第一边缘和隔离膜以及第二边缘和隔离膜，降低第一边缘和第二边缘刺破隔离膜的风险，且两个第一分隔件的第二分隔部均超出第一卷绕收尾端并相连，两个第一分隔件能够完全分隔第一卷绕收尾端和隔离膜，使得两个第一分隔件能够在第一卷绕收尾端形成闭合空间，从而使得两个第一分隔件能够更为稳定的分隔第一卷绕收尾端的棱边和隔离膜，从而降低电芯在跌落测试或者处于跌落工况时正极收尾端的棱边刺破隔离膜的风险，提高电芯的安全性和跌落测试的合格率，还能使得第一分隔件和第一极片连接更为稳定，降低第一分隔件脱离第一极片的风险。

20、在本技术第一方面的一些实施例中，第二分隔部面向第一卷绕收尾端的表面连接于第一卷绕收尾端。

21、以上一个或多个可选的实施方式中，通过第二分隔部面向第一卷绕收尾端的表面与第一卷绕收尾端连接，使得第一分隔件能够更好的分隔第一卷绕收尾端的棱边和隔离膜，还能提高第一分隔件和第一极片连接的稳定性，从而进一步提高电芯的安全性能。

22、在本技术第一方面的一些实施例中，沿第一极片的卷绕方向，第一分隔件的尺寸为w，3mm≤w≤6mm。

23、以上一个或多个可选的实施方式中，通过w≥3mm，使得第一分隔件的尺寸较大，能够更好的覆盖第一边缘和第二边缘，还能降低卷绕后第一分隔件翘边的风险，以及方便第一分隔件和第一极片连接。w≤6mm，减少第一分隔件占用的空间，提高电芯的能量密度。

24、在本技术第一方面的一些实施例中，沿第一极片的卷绕方向，第一极片具有第一卷绕起始端，第一分隔件具有靠近第一卷绕起始端的第一端，第一端与第一卷绕收尾端的距离为w1，2mm≤w1≤3mm。

25、以上一个或多个可选的实施方式中，通过w1≥2mm，使得第一分隔件连接于第一极片的部分的尺寸较大，方便第一分隔件和第一极片连接，还能降低卷绕后第一分隔件翘边的风险，提高第一分隔件连接的稳定性；w1≤3mm，减小第一分隔件覆盖的第一活性物质层的面积，以及减少第一分隔件占用的空间，提高电芯的能量密度，因此，2mm≤w1≤3mm，有利于提高第一分隔件的连接稳定和电芯的能量密度。

26、在本技术第一方面的一些实施例中，沿第一极片的宽度方向，第一分隔件超出第一活性物质层远离绝缘层的一端。

27、以上一个或多个可选的实施方式中，通过沿第一极片的宽度方向，第一分隔件超出第一活性物质层远离绝缘层的一端，使得第一分隔件能够完全覆盖第一边缘，且能够覆盖第一活性物层远离绝缘层的边缘的至少一部分，从而能够降低电芯在和滚筒测试过程中或者处于跌落和滚筒等机械滥用之后第一边缘和第一活性物层远离绝缘层的边缘刺破隔离膜导致短路失效的风险，提高电芯在跌落和滚筒的测试中和其工况下的安全性以及提升电芯跌落和滚筒的测试合格率，还能降低因设置第一分隔件形成的厚度差而导致出现与第一极片极性相反的第二极片的活性材料脱粉，以及甚至在循环过程中，第二极片边缘处撕裂而刺穿隔膜造成短路的问题，提高电芯的安全性能。

28、在本技术第一方面的一些实施例中，电极组件还包括第二极片，第二极片和第一极片极性相反；第二极片包括第二基材和第二活性物质层，第二基材包括第二集流体和第二极耳，沿第二极片的厚度方向，第二集流体的至少一侧设置有第二活性物质层，沿第二极片的宽度方向，第二极耳包括相连的第二空箔部和第二揉平部，第二空箔部连接于第二集流体远离第一极耳的一端，第二揉平部连接于第二空箔部远离第二集流体的一端，第一分隔件与第二揉平部间隔设置。

29、以上一个或多个可选的实施方式中，通过沿第二极片的宽度方向，第一分隔件与第二揉平部间隔设置，降低通过揉平或拍平形成第二揉平部过程中，第一分隔件被破坏而导致第一分隔件的作用失效的风险。

30、在本技术第一方面的一些实施例中，沿第一极片的宽度方向，第一分隔件超出第一活性物质层远离绝缘层的一端的尺寸小于第二空箔部的尺寸。

31、以上一个或多个可选的实施方式，通过沿第二极片的宽度方向，第一分隔件超出第一活性物质层远离绝缘层的一端的部分的尺寸小于第二揉平部的尺寸，则降低第二揉平部与第一分隔件接触的风险，有利于第一分隔件与第二揉平部沿第二极片的宽度方向间隔设置，降低通过揉平或拍平形成第二揉平部过程中，第一分隔件被破坏而导致第一分隔件的作用失效的风险。

32、在本技术第一方面的一些实施例中，沿第一极片的宽度方向，第一分隔件超出第一活性物质层远离绝缘层的一端的尺寸为h2，h2≥1mm。

33、以上一个或多个可选的实施方式，通过h2≥1mm，便于第一分隔件设置，降低工艺难度，以及使得第一分隔件超出第一活性物质层背离绝缘层的一端的尺寸较大以更好的覆盖第一活性物质层远离绝缘层的边缘，以使第一分隔件能够分隔第一活性物质层在第一极片的宽度方向的边缘和隔离膜，降低第一活性物质层在第一极片的宽度方向的边缘刺破隔离膜导致短路的风险，提高电芯的安全性能。

34、在本技术第一方面的一些实施例中，沿第一极片的卷绕方向，第一集流体的尺寸为l1，第一极耳的尺寸为l2，0.5≤l2/l1≤1。

35、以上一个或多个可选的实施方式，通过0.5≤l2/l1≤1，使得第一极耳在第一极片的卷绕方向上的尺寸较大，有利于提升电芯的输出功率和降低电芯的内阻和充放电温升。

36、在本技术第一方面的一些实施例中，第一分隔件包括胶纸。

37、以上一个或多个可选的实施方式，胶纸具有较好的柔性，第一分隔件包括胶纸，在第一分隔件与第一极片连接后，方便卷绕，且能够降低卷绕完成后第一分隔件翘边的风险。且胶纸形式的第一分隔件，便于第一分隔件和第一极片连接。

38、在本技术第一方面的一些实施例中，第一极片具有第一卷绕起始端，第一活性物质层具有位于第一卷绕起始端的第三边缘，绝缘层具有靠近第一卷绕起始端的第四边缘。电极组件还包括第二分隔件，第二分隔件连接于第一活性物质层背离第一基材的表面和绝缘层背离第一基材的表面，且第二分隔件覆盖第三边缘和第四边缘。

39、以上一个或多个可选的实施方式，第二活性物质层具有位于第一卷绕起始端的第三边缘，绝缘层具有靠近第一卷绕起始端的第四边缘，通过第二分隔件覆盖第三边缘和第四边缘，第二分隔件能够分隔隔离膜和第三边缘，以及分隔隔离膜和第四边缘，降低电芯在跌落和滚筒测试过程中或者处于跌落和滚筒等机械滥用之后第三边缘和第四边缘刺破隔离膜导致短路失效的风险，提高电芯在跌落和滚筒的测试中和其工况下的安全性以及提升电芯跌落和滚筒的测试合格率。

40、在本技术第一方面的一些实施例中，第一极片为正极极片。

41、以上一个或多个可选的实施方式，第一极片为正极极片，第一分隔件能分隔正极收尾端对应的棱边和最靠近正极收尾端的负极极片，电极组件膨胀至与外壳抵接后，第一分隔件能够使得最靠近正极收尾端的负极极片在对应正极收尾端的位置的应力得到有效缓解或释放，从而使得负极极片的负极集流体就不容易断裂。

42、在本技术第一方面的一些实施例中，电极组件还包括第二极片，第二极片为负极极片，第二极片沿第一极片的卷绕方向超出第一卷绕收尾端，第一卷绕收尾端面向第二极片的任意一侧设置有第一分隔件。

43、以上一个或多个可选的实施方式，通过第一卷绕收尾端面向第二极片的任意一侧设置有第一分隔件，第一分隔件能够分隔正极收尾端对应的棱边和最靠近正极收尾端的负极极片，电极组件膨胀至与外壳抵接后，第一分隔件能够使得最靠近正极收尾端的负极极片在对应正极收尾端的位置的应力得到有效缓解或释放，从而使得负极极片的负极集流体就不容易断裂。

44、第二方面，本技术实施例提供了一种用电设备，用电设备包括第一方面任意实施例提供的电芯。

45、上述技术方案中，第一方面任意实施例提供的电芯具备较好的安全性能，能够提高通过该电芯供电的用电设备的用电安全和用电可靠性。