一种电化学装置及包含该电化学装置的电子装置的制作方法

1.本技术涉及电化学领域，具体涉及一种电化学装置及包含该电化学装置的电子装置。


背景技术：

2.电子产品和电动汽车等产业的快速发展，对锂离子电池的充电效率提出越来越高的要求。目前提出将两个电极组件置于同一包装壳中进行封装并串联以实现锂离子电池的快充。然而，同一包装壳中设置有两个电极组件的锂离子电池，在使用过程中，一旦发生跌落或震动等情况，电极组件发生晃动，易冲击包装壳的封印部，使封印部被冲破，导致电化学装置失效并带来安全风险。


技术实现要素：

3.本技术提供了一种电化学装置及包含该电化学装置的电子装置，以改善电化学装置的可靠性和安全性。
4.需要说明的是，本技术的内容中，以锂离子电池作为电化学装置的例子来解释本技术，但是本技术的电化学装置并不仅限于锂离子电池。具体技术方案如下：
5.本技术第一方面的实施例提供了一种电化学装置，包括：包装壳、隔板和第一电极组件。包装壳包括主体部及与主体部连接的封印部。隔板包括隔绝层、以及位于隔绝层的第一表面的第一封装层和第一粘结层，第一封装层与封印部连接以在隔板的两侧分别限定出第一腔体和第二腔体。第一电极组件，设置于第一腔体中并与第一粘结层连接。
6.即隔板中第一粘结层在隔绝层的第一表面的设置，使第一电极组件与第一粘结层连接，进而第一电极组件固定连接于隔板上，使第一电极组件在包装壳中的稳定性得以提高。这样，电化学装置发生跌落或震动等情况时，第一电极组件发生晃动的可能性减小，使得第一电极组件冲击封印部继而造成封印部被冲破、电化学装置失效并造成安全事故的风险降低。此外，由于第一电极组件固定连接于隔板上，可以无需在电极组件与包装壳之间贴热熔胶以固定电极组件和包装壳，从而减少了由于贴热熔胶而造成的电化学装置的体积增大所带来的容量损失，电化学装置的能量密度能够得以有效提升。
7.在本技术的一些实施例中，第一封装层设置在隔绝层与第一粘结层之间，沿隔板的厚度方向，第一封装层在第一表面上的投影区域覆盖第一粘结层在第一表面上的投影区域。这样，电化学装置的整体密封性更好，从而进一步提高电化学装置的安全性能。
8.在本技术的一些实施例中，第一封装层设置在第一粘结层的周缘，沿隔板的厚度方向，第一封装层和第一粘结层分别在第一表面上的投影区域互不重叠。这样，电化学装置主体部的隔板厚度减小，降低了由于电化学装置主体部的体积增大而带来的容量损失。由此，电化学装置的能量密度得以提高。
9.在本技术的一些实施例中，隔板还包括位于隔绝层的第二表面的第二封装层和第二粘结层，第二封装层与封印部连接。电化学装置还包括第二电极组件，第二电极组件设置
于第二腔体中并与第二粘结层连接。由此，电化学装置整体的可靠性和安全性得到进一步提升。
10.在本技术的一些实施例中，第一封装层在第一表面的投影面积占第一表面面积的10％至30％，第一粘结层在第一表面的投影面积占第一表面面积的5％至90％。在本技术的一些实施例中，第二封装层在第二表面的投影面积占第二表面面积的10％至30％，第二粘结层在第二表面的投影面积占第二表面面积的5％至90％。将封装层在隔绝层的投影面积占比控制在上述范围内，更有利于使封装层与封印部之间具有良好的连接效果，从而进一步提高电化学装置的封装可靠性。将粘结层在隔绝层的投影面积占比控制在上述范围内，更有利于改善电极组件在包装壳中的稳定性，从而进一步提高电化学装置的安全性能。
11.在本技术的一些实施例中，第一粘结层和/或第二粘结层包括温敏胶、压敏胶或双面胶中的至少一种。在本技术的一些实施例中，隔绝层的材料包括高分子材料、金属材料或碳材料中的至少一种。上述材料的选用，更利于提高电化学装置的能量密度和安全性能。
12.在本技术的一些实施例中，第一封装层和/或第二封装层包括聚丙烯、酸酐改性聚丙烯、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醚腈、聚氨酯、环氧树脂、聚酰胺、聚酯、非晶态α-烯烃共聚物及其衍生物中的至少一种。上述材料容易与包装壳如铝塑膜的内表面热封而粘结在一起从而有效地提高隔板与包装壳的密封性，从而提高电化学装置的封装可靠性。
13.在本技术的一些实施例中，隔板的厚度为60μm至150μm。
14.在本技术的一些实施例中，隔绝层的厚度为20μm至50μm。
15.在本技术的一些实施例中，第一封装层和/或第二封装层的厚度为20μm至50μm。
16.在本技术的一些实施例中，第一粘结层和/或第二粘结层的厚度为20μm至50μm。
17.在本技术的一些实施例中，第一粘结层的厚度不大于第一封装层的厚度。在本技术的一些实施例中，第二粘结层的厚度不大于第二封装层的厚度。通过将粘结层的厚度设置为不大于封装层的厚度，能够进一步降低粘结层对电化学装置主体部厚度的影响，从而在保证电化学装置安全性的同时进一步提升电化学装置的能量密度。
18.在本技术的一些实施例中，隔板至少为一个。
19.本技术第二方面的实施例提供了一种电子装置，包括前述任一实施例所述的电化学装置。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例和现有技术的技术方案，下面对本技术实施例和现有技术中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例。
21.图1为本技术一些实施例的电化学装置示意图；
22.图2为图1的电化学装置的结构分解示意图；
23.图3为本技术一些实施例的隔板剖面结构示意图(沿隔板厚度方向)；
24.图4为图3中隔板的俯视图；
25.图5为本技术一些实施例的隔板剖面结构示意图(沿隔板厚度方向)；
26.图6为本技术一些实施例的隔板剖面结构示意图(沿隔板厚度方向)；
27.图7为图6中隔板的俯视图；
28.图8为本技术一些实施例的隔板结构分解示意图；
29.图9为图8中隔板的剖面结构示意图(沿隔板厚度方向)。
具体实施方式
30.为使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图和实施例，对本技术进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他技术方案，都属于本技术保护的范围。
31.需要说明的是，本技术的具体实施方式中，以锂离子电池作为电化学装置的例子来解释本技术，但是本技术的电化学装置并不仅限于锂离子电池。具体技术方案如下：
32.如图1至图4所示，本技术第一方面的实施例提供了一种电化学装置100，包括：包装壳10、隔板40和第一电极组件31。包装壳10包括主体部11及与主体部11连接的封印部12。隔板40包括隔绝层41、以及位于隔绝层41的第一表面411的封装层42和粘结层43，封装层42与封印部12连接以在隔板40的两侧分别限定出第一腔体(未图示)和第二腔体(未图示)。第一电极组件31，设置于第一腔体中并与粘结层43连接。即第一电极组件31与粘结层43相邻。隔板40中粘结层43在隔绝层41的第一表面411的设置，使第一电极组件31与粘结层43连接，进而第一电极组件31固定连接于隔板40上，使第一电极组件31在包装壳10中的稳定性得以提高。这样，电化学装置100发生跌落或震动等情况时，第一电极组件31发生晃动的可能性减小，使得第一电极组件31冲击封印部12继而造成封印部12被冲破、电化学装置100失效并造成安全事故的风险降低。此外，由于第一电极组件31固定连接于隔板40上，可以无需在第一电极组件31与包装壳10之间贴热熔胶以固定第一电极组件31和包装壳10，从而减少了由于贴热熔胶而造成的电化学装置100的体积增大所带来的容量损失，电化学装置100的能量密度能够得以有效提升。
33.在本技术的一些实施例中，封装层42设置在隔绝层41与粘结层43之间，沿隔板40的厚度方向，封装层42在第一表面411上的投影区域覆盖粘结层43在第一表面411上的投影区域。即如图3和图4所示，封装层42和粘结层43在厚度方向堆叠，粘结层43覆盖封装层42的部分区域，封装层42没有被粘结层43覆盖的部分区域与封印部12连接，以在隔板40的两侧限定出相互隔开的第一腔体和第二腔体，使第一电极组件31与电解液被封装于独立的第一腔体中、第二电极组件32与电解液被封装于独立的第二腔体中，并且可以保证封装层42与封印部12有充分的粘结区域，这样，电化学装置100的整体密封性更好，从而进一步提高电化学装置100的安全性能。在本技术中，“投影”为沿隔板40的厚度方向的正投影。
34.在本技术的一些实施例中，如图5(俯视图可参见图4)所示，封装层42和粘结层43还设置于隔绝层41的第二表面412，位于第二表面412上的封装层42与封印部12连接。电化学装置100还包括第二电极组件32，第二电极组件32设置于第二腔体中并与位于第二表面412上的粘结层43连接。即第二电极组件32与第二表面412上的粘结层43相邻。粘结层43在绝缘层的第二表面412的设置，使第二电极组件32与粘结层43连接，进而第二电极组件32固定连接于隔板40上，使第二电极组件32在包装壳10中的稳定性提高。这样，电化学装置100发生跌落或震动等情况时，第二电极组件32发生晃动的可能性减小，使得第二电极组件32
冲击封印部12继而造成封印部12被冲破、电化学装置100失效并造成安全事故的风险降低。此外，由于第二电极组件32固定连接于隔板40上，可以无需在第二电极组件32与包装壳10之间贴热熔胶以固定第二电极组件32和包装壳10，从而减少了由于贴热熔胶而造成的电化学装置100的体积增大所带来的容量损失，进一步提升电化学装置100的能量密度。
35.示例性地，如图1、图2、图4和图5所示，第一电极组件31和第二电极组件32之间通过隔板40分隔，隔板40的封装层42与封印部12密封连接，在隔板40的两侧分别限定出第一腔体和第二腔体，第一腔体和第二腔体之间离子绝缘，第一腔体包含第一电极组件31和电解液，第二腔体包含第二电极组件32和电解液。第一电极组件31上连接的第一正极极耳21、第一负极极耳23，和第二电极组件32上连接的第二正极极耳24和第二负极极耳22均从封印部12的同一侧引出，相邻的第一电极组件31和第二电极组件32在电化学装置100的外部通过第一负极极耳23和第二正极极耳24串联形成的串联极耳s1连接。第一正极极耳21作为正极端子、第二负极极耳22作为负极端子，用以充放电时进行连接。当然，在本技术的另一些实施例中，第一正极极耳21、第一负极极耳23、第二正极极耳24和第二负极极耳22也可以从封印部12的不同侧引出，本技术对此不作限制。
36.在本技术的一些实施例中，如图6至图7所示，封装层42设置在粘结层43的周缘，沿隔板40的厚度方向，封装层42和粘结层43分别在隔绝层41的第一表面411上的投影区域互不重叠。这样，粘结层43设置在隔绝层41的第一表面，封装层42设置在粘结层43的周缘，同时也位于隔绝层41的第一表面，在隔板40的厚度方向上，相对于隔绝层41、封装层42、粘结层43的三层堆叠设计，电化学装置100主体部的隔板厚度减小，电化学装置100的体积减小，从而提高了电化学装置100的能量密度。
37.当然，在本技术的一些实施例中，如图8和图9(俯视图可参见图7)所示，封装层42和粘结层43设置在隔绝层41的第一表面，同时，封装层42和粘结层43也设置在隔绝层41的第二表面412。设置在第一表面的封装层42和粘结层43在隔绝层41的第一表面上的投影区域互不重叠，即封装层42和粘结层43同时设置于隔绝层41的第一表面，但封装层42与粘结层43互不重叠。设置在第二表面412的封装层42和粘结层43在隔绝层41的第二表面412上的投影区域互不重叠，即封装层42和粘结层43同时设置于隔绝层41的第二表面412，但封装层42和粘结层43互不重叠。这样，隔板40的厚度减小，电化学装置100的体积减小，进而降低了由于电化学装置100的体积增大而带来的容量损失的风险。由此，电化学装置100的能量密度得以提高。
38.需要说明，封装层42和粘结层43在其自身长度方向和宽度方向上可以没有间隙，即封装层42与粘结层43相接，封装层42在隔绝层41的投影面积与粘结层43在隔绝层42的投影面积之和等于隔绝层41的面积；也可以设有间隙，且本领域技术人员可以根据实际情况对封装层42和粘结层43之间的间隙大小l进行调整，只要使得封装层42与封印部12的实现连接、粘结层43与电极组件实现连接，实现本技术目的即可。
39.在本技术的一些实施例中，具有如图7所示结构的隔板，封装层42在隔绝层41的投影面积占第一表面411面积的10％至30％，粘结层43在隔绝层41的投影面积占第一表面411面积的5％至90％。例如，封装层42在隔绝层41的投影面积占第一表面411的10％、15％、20％、25％、30％或上述两数值范围间的任一数值。将封装层42在隔绝层41的投影面积占第一表面411的比例控制在上述范围内，更有利于使封装层42与封印部12之间具有良好的连
接效果，从而进一步提高电化学装置100的封装可靠性。例如，粘结层43在隔绝层41的投影面积占第一表面411的5％、15％、25％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或上述两数值范围间的任一数值。将粘结层43在隔绝层41的投影面积占第一表面411的比例控制在上述范围内，更有利于改善第一电极组件31和/或第二电极组件32在包装壳10中的稳定性，从而进一步提高电化学装置100的安全性能和能量密度。需要说明，封装层42在隔绝层41的投影面积与粘结层43在隔绝层41的投影面积之和，小于或等于第一表面411的面积。
40.在本技术的一些实施例中，粘结层包括温敏胶、压敏胶或双面胶中的至少一种。上述材料的选用，更利于粘结层与电极组件的连接，从而提高电极组件在包装壳中的稳定性，进而提高电化学装置的能量密度和安全性能。
41.在本技术的一些实施例中，隔绝层的材料包括高分子材料、金属材料或碳材料中的至少一种。
42.在本技术的一些实施例中，隔绝层的材料包括金属材料，金属材料的物理隔绝可靠性强，且韧性及致密性好，加工厚度可以做到更薄，更有利于提高电化学装置的能量密度。例如，金属材料可以包括ni、ti、ag、au、pt、fe、co、cr、w、mo、pb、in、zn、al、不锈钢及其合金中的至少一种。
43.在本技术的一些实施例中，隔绝层的材料包括碳材料，碳材料的安全性能优良、导热性能好且高温可靠性极优。例如，碳材料可以包括碳毡、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。
44.在本技术的一些实施例中，隔绝层的材料包括高分子材料，高分子材料的密度小，可以降低隔板的重量，从而提高电化学装置的能量密度，并且，在机械滥用情况(例如，穿钉、撞击、挤压等)下，高分子材料产生碎屑的概率更小，且对机械破损表面包裹效果更好，可以改善上述机械滥用情况下的安全性能，从而使安全测试通过率得以提高，进一步提高电化学装置的安全性能。例如，高分子材料可以包括聚对苯二甲酸亚乙酯、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，聚萘二甲酸亚乙酯、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(pp)、酸酐改性聚丙烯、聚乙烯、乙烯及其共聚物、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-烯烃共聚物及其衍生物中的至少一种。
45.在本技术的一些实施例中，封装层包括聚丙烯、酸酐改性聚丙烯、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醚腈、聚氨酯、环氧树脂、聚酰胺、聚酯、非晶态α-烯烃共聚物及其衍生物中的至少一种。上述材料容易与包装壳如铝塑膜的内表面热封而粘结在一起从而有效地提高隔板与包装壳的密封性，从而提高电化学装置的封装可靠性。需要说明，本技术对封装层与包装壳之间的封装温度、封装时间和封装压力没有特别限制，只要能够实现本技术目的即可。例如，封装层的材料为聚丙烯，封装温度为180℃至195℃，封装时间为2s至4s，封装压力为0.2mpa至0.5mpa。
46.在本技术的一些实施例中，隔板的厚度为60μm至150μm，优选为80μm至120μm。例如，隔板的厚度为60μm、80μm、100μm、120μm、140μm、150μm或上述两数值范围间的任一数值。
当隔板的厚度太薄(例如小于60μm)时，会影响隔板对电解液的阻隔性，隔板两侧的第一腔体和第二腔体中的电解液容易渗透隔板的隔绝层，从而影响电化学装置的电化学性能；当隔板的厚度太厚(例如大于150μm)时，使得电化学装置体积增大，从而降低电化学装置的能量密度。
47.在本技术的一些实施例中，隔绝层的厚度为20μm至50μm，封装层的厚度为20μm至50μm，粘结层的厚度为20μm至50μm。例如，隔绝层的厚度为20μm、30μm、40μm、50μm或上述两数值范围间的任一数值。将隔绝层的厚度控制在上述范围内，更利于在保持电化学装置的电化学性能的同时改善其能量密度。例如，封装层的厚度为20μm、30μm、40μm、50μm或上述两数值范围间的任一数值。将封装层的厚度控制在上述范围内，更利于在电化学装置具有良好的封装可靠性的同时改善电化学装置的能量密度。例如，粘结层的厚度为20μm、30μm、40μm、50μm或上述两数值范围间的任一数值。将粘结层的厚度控制在上述范围内，更利于在改善电极组件在包装壳中的稳定性时，进一步提高电化学装置的能量密度。
48.在本技术的一些实施例中，粘结层的厚度不大于封装层的厚度，这样，能够进一步减小电化学装置的体积，改善电化学装置的能量密度。
49.在本技术的一些实施例中，对电化学装置中的隔板的具体数目不做特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，只要能够实现本技术目的即可。优选地，电化学装置中的隔板至少为一个。例如，电化学装置中的隔板为一个、两个或三个以上等。隔板的两侧设置有与粘结层连接的电极组件。
50.本技术对电极组件的结构没有特别限制，可以包括卷绕结构或叠片结构。在本技术中，电极组件包含隔膜、正极极片和负极极片。隔膜用以分隔正极极片和负极极片，以防止电化学装置内部短路，其允许电解质离子自由通过，完成电化学充放电过程的作用。其中，本技术对隔膜、正极极片和负极极片的数量和种类没有特别限制，只要能够实现本技术目的即可。
51.本技术对包装壳没有特别限制，只要能够实现本技术目的即可。例如，包装壳可以包含内层和外层，内层与隔板密封连接，因此内层的材料可以包括高分子材料，从而实现良好的密封效果；同时内层和外层的结合能够有效得保护电化学装置的内部结构。具体地，内层的材料包括聚丙烯、聚酯、对羟基苯甲醛、聚酰胺、聚苯醚、聚氨酯等中的至少一种。在本技术中，对外层的材料没有特别限制，只要能实现本技术的目的即可。例如，外层的材料可以包括铝箔、氧化铝层、氮化硅层等中的至少一种。此外，包装壳也可以为铝塑膜，铝塑膜包含尼龙层、铝箔层和pp层。
52.在本技术中，对包装壳的厚度没有特别限制，只要能实现本技术的目的即可。例如，包装壳的厚度可以为50μm至500μm，优选为50μm至300μm，更优选为50μm至200μm。在上述厚度范围内的包装壳可以有效保护电化学装置的内部结构。
53.在本技术中，对封印部的尺寸没有特别限制，只要能够实现本技术的目的即可。例如，封印部的厚度t(单位：mm)与宽度w(单位：mm)满足0.01≤t/w≤0.05。t/w的比值在上述范围内，可以保证电化学装置的密封良好，提高电化学装置的使用寿命。在本技术中，封印厚度和封印宽度没有特别限定，只要能够实现本技术目的即可，例如封印部的宽度w优选为1mm至7mm。需要说明的是，在封装过程中，包装壳中的高分子材料与封装层经过热压封印在一起。因此，封印厚度包括封装层与包装壳内层高分子材料融合之后的厚度。封印宽度是指
热压封印后封装层与包装壳内层高分子材料结合在一起形成的密封区域的宽度。
54.本技术对极耳的材料、焊接方式没有特别限制，只要能够实现本技术目的即可。
55.本技术对电解液的种类没有特别限制，只要能够实现本技术目的即可。
56.本技术的电化学装置没有特别限制，其可以包括但不限于：锂金属二次电池、锂离子二次电池(锂离子电池)、锂聚合物二次电池或锂离子聚合物二次电池等。
57.电化学装置的制备过程为本领域技术人员所熟知的，本技术没有特别的限制，例如，可以包括但不限于以下步骤：将正极极片、隔膜和负极极片按顺序堆叠，并根据需要将其卷绕、折叠等操作得到卷绕结构的电极组件，将电极组件放入包装壳内，将电解液注入包装壳并封口，得到电化学装置；或者，将正极极片、隔膜和负极极片按顺序堆叠，然后用胶带将整个叠片结构的四个角固定好得到叠片结构的电极组件，将电极组件置入包装壳内，将电解液注入包装壳并封口，得到电化学装置。此外，也可以根据需要将防过电流元件、导板等置于包装壳中，从而防止电化学装置内部的压力上升、过充放电。
58.本技术第二方面的实施例提供了一种电子装置，包括前述任一实施例所述的电化学装置。
59.本技术的电子装置没有特别限制，其可以包括不限于：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。
60.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。
61.本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。
62.以上所述仅为本技术的较佳实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术保护的范围之内。