电芯及电化学装置的制作方法

本发明涉及一种电化学装置，特别涉及一种包含热收缩件的电化学装置。

背景技术：

锂离子电池是一种高效移动式储能器件，具有高电压、高比能量、长循环寿命的优势，已广泛应用于手机、笔记本电脑、数码相机等电子产品、电动汽车以及储能电站中。锂离子电池待解决的主要问题之一是提高电池的安全性，如避免电池超过允许的电流或电压的进行充放电，这个过程成为过充失效电或过放电。电池在过充失效电和过放电的过程中，电池内部的温度升高且电池产气增大内部气压，造成电池胀气现象，严重时电化学装置会发生热失效，燃烧，引起安全事故。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中的过充失效电问题。为此，本发明提出一种电化学装置，该电化学装置可以在过充失效时快速中断电流，可以保证其自身的使用安全性。

根据本发明的电芯，包括：第一极耳；第一元件，所述第一元件的收缩温度大于等于70度，所述第一元件设置于所述第一极耳上。

由此，电化学装置在过充失效且温度大于等于70度时，其就会收缩，并在电池过充失效前将第一极耳拉断，这样电池的充电电路处于断开状态，电流中断，从而可以使得电化学装置的安全得以保证。

在本发明的一些示例中，所述第一元件为套管，所述第一元件套在所述第一极耳外。

在本发明的一些示例中，所述套管的截面是矩形或圆形或椭圆形或三角形。

在本发明的一些示例中，所述第一元件设置在所述第一极耳的表面。

在本发明的一些示例中，所述第一元件为片材或套管。

在本发明的一些示例中，所述第一元件包括第一宽度和第一长度，所述第一宽度和所述第一长度满足：第一宽度大于等于所述第一极耳的宽度的40％和第一长度大于等于所述第一极耳的长度的40％中的至少一个。在本发明的一些示例中，所述第一元件完全覆盖所述第一极耳。

在本发明的一些示例中，所述电化学装置包括多个第一极耳，所述电化学装置还包括引线端子，所述多个第一极耳与所述引线端子耦接。

在本发明的一些示例中，所述第一元件的材料可包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸二乙酯、乙丙橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶和聚四氟乙烯中的至少一种。

在本发明的一些示例中，所述电芯还包括第二极耳和第二元件，所述第二元件设置于所述第二极耳，所述第二元件的收缩温度大于等于70度。

在本发明的一些示例中，所述电芯还包括第二极耳，所述第一元件还设置于所述第二极耳上。

在本发明的一些示例中，所述第一元件为套管，所述第一极耳和所述第二极耳设置在同一个所述套管内。

在本发明的一些示例中，所述第一元件为片材。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明第一实施例的电化学装置的示意图；

图2是根据本发明第一实施例的电化学装置的侧视图；

图3是根据本发明第二实施例的电化学装置的示意图；

图4是根据本发明第二实施例的电化学装置的侧视图；

图5是根据本发明第三实施例的电化学装置的示意图。

附图标记：

电化学装置10；

电芯1；主体11；第一极耳12a；第二极耳12b；

引线端子2；第一元件3；第二元件4。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考附图详细描述根据本发明实施例的电化学装置10，电化学装置10可以为锂离子电池，电池的壳体可以是包装膜。

如图1-图5所示，根据本发明实施例的电化学装置10可以包括：电芯1和第一元件3，电芯1包括：主体11和第一极耳12a，第一极耳12a与主体11连接，第一元件3的收缩温度大于等于70度，第一元件3设置于第一极耳12a上。也就是说，第一元件3在电化学装置10过充失效前发生收缩，并在一定的时间内将第一极耳12a拉断，这样电池的充电电路处于断开状态，电流中断，从而可以使得电化学装置10的安全得以保证。这里所说的过充失效应当理解为电池过充燃烧的状态。

根据本发明的一个可选实施例，如图1和图2所示，第一元件3可以为套管，第一元件3套在第一极耳12a外。采用套设的方式一方面可以保证第一元件3的布置可靠性，另外一方面可以使得第一元件3可以在各个方向同时对第一极耳12a施加作用力，可以使得第一元件3能够有效拉断第一极耳12a，可以保证电化学装置10的使用安全性。

需要说明的是，第一元件3套设第一极耳12a的形式不限于一种。

例如，如图1和图2所示，第一元件3仅套在第一极耳12a外，换言之，第一元件3在第一极耳12a的长度延伸方向上不超出第一极耳12a，如此设置可以使得第一元件3的尺寸适宜，可以避免材料的浪费，而且也可以避免第一元件3干涉其他部件。

又如，如图3和图4所示，第一元件3不仅套在第一极耳12a外，还可以套在其他部件上，具体地，多个第一极耳12a耦接有引线端子2，第一元件3还可以套在引线端子2上，这样第一元件3不仅可以作用于第一极耳12a处，还可以作用于第一极耳12a与引线端子2的连接处，从而可以更加易于第一极耳12a在过充失效前断裂，进而可以保证电化学装置10的使用安全。

进一步地，套管的截面可以是矩形或圆形或椭圆形或三角形。上述任意形状的第一元件3均能够有效起到收缩的作用，而且均能够有效套设于第一极耳12a处。

根据本发明的另一个可选实施例，第一元件3设置在第一极耳12a的表面。也就是说，第一元件3也可以仅设置在第一极耳12a的表面，这样在电化学装置10达到第一元件3的收缩温度之后，第一元件3可以带动第一极耳12a的表面不断收缩，最终第一元件3将第一极耳12a拉断或使第一极耳12a与引线端子2之间的连接断开，从而可以保证电化学装置10的安全性。

可选地，第一元件3为片材或套管。也就是说，第一元件3可以以片材的形式设置于第一极耳12a的表面，或者，第一元件3可以以套管的形式设置于第一极耳12a的表面，采用上述两种形式的第一元件3均能够在收缩温度内有效拉断第一极耳12a，从而可以保证电化学装置10的安全性。

其中，第一元件3的设置形式有多种，下面举例进行说明。第一元件3包括第一宽度和第一长度，其中，第一元件3的第一长度方向可以为上下方向，第一宽度方向可以为左右方向，或者，第一元件3的第一长度方向可以为左右方向，第一宽度方向可以为上下方向。例如，第一宽度大于等于第一极耳12a的宽度的40％，又如，第一长度大于等于第一极耳12a的长度的40％，再如，第一宽度大于等于第一极耳12a的宽度的40％且第一长度大于等于第一极耳12a的长度的40％。通过限定第一元件3的第一宽度和第一长度范围，可以使得第一元件3能够在受热收缩时有效带动第一极耳12a收缩直至被拉断，从而可以实现短时间内中断电流。

可选地，第一元件3完全覆盖第一极耳12a。也就是说，在第一极耳12a的表面上，第一元件3可以采用完全覆盖该第一极耳12a表面的形式，这样第一元件3的收缩强度大，可以快速拉断第一极耳12a，从而可以实现短时间内中断电流。

具体地，如图1和图2所示，电化学装置10包括多个第一极耳12a，电化学装置10还包括引线端子2，多个第一极耳12a与引线端子2耦接。引线端子2可以起到有效连接第一极耳12a和主体11的作用，从而可以保证电化学装置10的结构可靠性。

其中，第一元件3的材料可选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸二乙酯、乙丙橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶和聚四氟乙烯中的至少一种。采用上述材料的第一元件3能够有效在收缩温度内收缩，而且不影响电化学装置10的正常工作。

还有，如图1所示，电化学装置10还包括第二极耳12b，第二极耳12b上设置有第二元件4，第二元件的收缩温度大于等于70度。可以理解的是，通过第一元件3和第二元件4的组合，可以在电化学装置10在过充失效前，确保第一元件3和第二元件4中的至少一个能够起作用，从而可以使得电流中断，进而可以保证采用如此形式的电化学装置10的使用安全性。

需要说明的是，对于第二极耳12b布置元件的方式并不限于此，下面结合图5再详细描述一下另一种电化学装置10的布置形式。

如图5所示，第一元件3还设置于第二极耳12b。换言之，第一元件3不仅设置于第一极耳12a，其还同时设置于第二极耳12b。如此设置的第一元件3设置简单，而且同时兼顾第一极耳12a和第二极耳12b，电化学装置10在过充失效前，第一元件3的温度等于大于70度时，第一元件3收缩能够至少拉断第一极耳12a和第二极耳12b中的一个，从而可以使得电流中断，进而可以保证采用如此形式的电化学装置10的使用安全性。

一种可选地，第一元件3可以为套管，套管整体套设于第一极耳12a和第二极耳12b，即第一极耳12a和第二极耳12b设置于同一个第一元件3内，其中，第一极耳12a和第二极耳12b分别位于套管的第一端和第二端。如此设置的套管设置简单，而且通过将套管的端部与极耳相对应，可以使得套管收缩时及时拉断极耳，可以保证电化学装置10的使用安全性。

另一种可选地，第一元件3可以为片材，第一元件3位于第一极耳12a和第二极耳12b的同一侧表面。如此设置的第一元件3结构简单，而且省材料，另外，片材收缩时能够及时拉断极耳，可以保证电化学装置10的使用安全性。

其中，电化学装置10可以为电池。

一般来说，锂离子二次电池包括锂基氧化物作为正极活性材料构成的阴极和碳材料作为负极活性材料构成的阳极。阴极和阳极通过隔板(典型地为微孔聚合物隔膜)相互隔离，隔板允许在两个电极之间交换锂离子。根据用于锂离子二次电池的电解质，电池被进一步分类为液体电解质电池和高分子电解质电池。例如，使用液体电解质的二次电池被称为“锂离子二次电池”，使用高分子电解质的二次电池被称为“锂聚合物二次电池”。锂离子二次电池可以形成为各种形状，例如罐型锂离子二次电池和袋型锂离子二次电池。

由于放电的阴极材料(例如，licoo2，lifepo4)和阳极材料(例如碳)在大气中稳定并因此可以在工业实践中容易地处理，因此电池单元通常以放电状态组装。在充电过程中，两个电极从外部连接到电源，导致电子从阴极释放到阳极。同时，锂离子通过电解质从阴极向内部移动。这样，外部能量以化学能的形式电化学储存在具有不同化学势(即阴极高电位和阳极低电位)的阳极和阴极材料中。在放电过程中，电子通过外部负载(例如，移动电话内的电路或电动车辆中的发动机)从阳极向外部移动以进行工作，而锂离子在电解质内部从阳极移动到阴极。结果，两个电极处的电化学反应释放储存的化学能。这也被称为“梭椅”机制，锂离子在充电和放电循环期间在阳极和阴极之间穿梭。

其中，袋型锂离子二次电池包括袋型外壳和电极组件，该袋型外壳包括顶部外壳和底部外壳，电极组件容纳在外壳中。顶部和底部外壳和在一侧彼此接合，并且另一侧敞开以容纳电极组件。在下外壳中形成电极组件的容纳空间。通过诸如热结合外壳和的顶部和底部外围形成顶部和底部密封部分。

外壳是一个多层结构，外壳包括用作密封的具有热粘合特性的热粘合，金属材料形成的用于保持机械强度并用作阻挡水气的金属层，以及绝缘层。

电极组件可以包括连接到第一极片、第二极片以及设置在第一极片和第二极片之间的隔板，第一极耳电连接到第一极片，第二极耳电连接到第二极片。电极组件可以由第一极片、隔板和第二极片卷绕而成。

正极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体表面上的锂基氧化物的正极活性材料层。正极极耳可以通过焊接固定在正极集流体上，也可通过正极集流体直接切割形成。正极极耳的材料一般可以是镍或镍合金。

负极片包括负极集流体和设置在负极集流体上的负极活性物质，负极集流体是铝箔，负极活性物质包括碳材料。负极极耳可以通过焊接固定在负极集流体上，也可以通过负极集流体直接切割形成，负极极耳的材料一般可以是镍或镍合金。

隔离件设置在正极片和负极片之间来起到绝缘作用。隔离件可以由聚乙烯，聚丙烯或聚乙烯和聚丙烯的组合物形成。在一个实施例中，隔离件的宽度大于正极片和负极片的宽度，这样可以有效阻止正极片和负极片之间的短路。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。