电化学装置和电子装置的制作方法

本申请涉及电化学领域，具体涉及一种电化学装置和电子装置。

背景技术：

目前，电子产品例如手机、平板电脑等已经成为人们生活中不可缺少的部分，而包括电池在内的电化学装置也广泛应用在电子产品上。目前的电化学装置对于外壳和内部其他组件的腐蚀防护较差。

技术实现要素：

鉴于此，为了解决或改善现有技术的问题，本申请提供一种具有较好的短路安全性以及较好的壳体腐蚀防护的电化学装置和包括电化学装置的电子装置。

本申请的一个方面提供一种电化学装置，包括壳体和电极组件，电极组件位于壳体内，壳体包括筒体和盖体，盖体连接筒体。电极组件包括第一极片、第二极片和隔离膜，隔离膜位于第一极片和第二极片之间，第一极片包括第一集流体。其中，电化学装置还包括第一集流盘和设置在所述第一集流盘上的电阻件，第一集流盘电连接第一集流体，电阻件连接第一集流盘和壳体。

本申请的电化学装置中，第一极片和壳体连接，使得壳体带电，从而能够防止壳体发生腐蚀。而且，第一极片和壳体之间通过电阻件连接而非直接连接，使得壳体和第一极片之间存在电位差，壳体上的带电电压较小，从而避免壳体接触到第二极片或其他导体后短路电压较高的风险。此外，电阻件设置在集流盘上，充分利用电化学装置的空间，提高能量密度。

某些实施例中，电阻件位于第一集流盘的至少部分边缘处，电阻件连接筒体和第一集流盘。从而，电阻件不会影响电极组件的结构设计，不会影响电化学装置的内部空间利用效率。

某些实施例中，电阻件位于第一集流盘和盖体之间，电阻件连接盖体。从而，电阻件不会影响电极组件的结构设计，不会影响电化学装置的内部空间利用效率。

某些实施例中，第一集流盘包括凹部，至少部分电阻件位于凹部，电阻件连接筒体或盖体。从而，电阻件不会影响电极组件的结构设计，不会影响电化学装置的内部空间利用效率。

某些实施例中，第一集流盘包括上盘体和下盘体，至少部分电阻件位于上盘体和下盘体之间，电阻件连接筒体。从而，电阻件不会影响电极组件的结构设计，不会影响电化学装置的内部空间利用效率。

某些实施例中，第一极片为正极极片，壳体包括m元素，m元素包括al、mn、si或ag中的至少一种，m元素在所述壳体中的质量百分比大于或等于20％；或第一极片为负极极片，壳体包括n元素，n元素包括fe、c、ni、co、cr、cu、mg、mo、ti、zn或li中的至少一种，n元素在所述壳体中的质量百分比大于或等于20％。当壳体包括m元素时，壳体可以为铝壳等，其可以连接正极极片并带正电以防止腐蚀。当壳体包括n元素时，壳体可以为钢壳/铜壳等，其可以连接负极极片并带负电以防止腐蚀。从而，本申请的电化学装置的壳体可以选择不同材料，第一极片可以适用于不同材料的壳体，具有较好的广泛实用性。

某些实施例中，电极组件的最外层集流体为第一集流体。

由于第一集流体通过电阻件连接壳体，使得壳体带电，那么电极组件的最外层设置为第一集流体可以避免壳体和第二集流体之间可能的接触短路。

某些实施例中，电化学装置还包括第二集流盘和绝缘件，第一集流盘和第二集流盘设置在电极组件相对的两端。第二集流盘电连接第二极片。电极组件的最外层且靠近第二集流盘的一端设置绝缘件，绝缘件选自胶纸。

绝缘件能够避免第二集流盘和壳体之间接触短路。

某些实施例中，电极组件的最外层且靠近第一集流盘的一端未设置绝缘件。由于第一集流盘和壳体通过电阻件导通，故可以不考虑第一集流盘和壳体的接触，第一集流盘和壳体之间可以不用设置绝缘件，可以节省绝缘件用料和成本。

某些实施例中，电阻件的电导率范围为10-7西门子/厘米至10西门子/厘米，电阻件的熔点大于或等于130摄氏度。

某些实施例中，电极组件为卷绕结构或叠片结构。

从而，电极组件可以适用于卷绕或叠片等不同电芯结构。

本申请的一个方面提供一种电子装置，包括上述的电化学装置。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的电化学装置1的立体示意图；

图2是根据本申请的一个实施例的电化学装置1沿图1中a-a线的截面示意图；

图3是根据本申请的一个实施例的电化学装置1的截面示意图；

图4是图3中电阻件和第一集流盘的俯视示意图；

图5是根据本申请的一个实施例的电化学装置1的截面示意图；

图6是图5中电阻件和第一集流盘的俯视示意图；

图7是根据本申请的一个实施例的电化学装置1的截面示意图；

图8是图7中电阻件和第一集流盘的俯视示意图；

图9是根据本申请的一个实施例的电化学装置1的截面示意图；

图10是图9中电阻件和第一集流盘俯视示意图；

图11是根据本申请的一个实施例的电化学装置1的截面示意图；

图12是根据本申请的一个实施例的电化学装置1的截面示意图；

图13是根据本申请的一个实施例的电化学装置1的截面示意图。

具体实施方式

在对本申请实施例的具体描述中，应当理解，当基板、片、层或图案被称为在另一个基板、另一个片、另一个层或另一个图案“上”或“下”时，它可以“直接地”或“间接地”在另一个基板、另一个片、另一个层或另一个图案上，或者还可以存在一个或多个中间层。为了清楚的目的，可以夸大、省略或者示意性地表示说明书附图中的每一个层的厚度和大小。此外，附图中元件的大小并非完全反映实际大小。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设定之间的关系。此外，本申请提供了各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

下面结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

将电芯的正极极柱和外壳直接导通，以提高外壳抗腐蚀能力，此种情况外壳带电的电压较高，当外壳和负极或其他导体接触，会导致较大的短路隐患。

请参阅图1，是本申请的电化学装置1的立体示意图。请同时参阅图2，是根据本申请的一个实施例的电化学装置1沿图1中a-a线的截面示意图。电化学装置1包括壳体10和电极组件20，电极组件20位于壳体10内。壳体10包括筒体11和盖体12，盖体12连接筒体11。电极组件20包括第一极片21、第二极片22和隔离膜23。隔离膜23位于第一极片21和第二极片22之间，用于隔绝第一极片21和第二极片22之间的电性连接。

电化学装置1还包括第一集流盘24和电阻件25。第一集流盘24邻近盖体12设置在盖体12的下方，且位于第一极片21和第二极片22的上方，也即第一集流盘24位于盖体12和电极组件20之间。图2示出的实施例中，电阻件25设置在第一集流盘24上。其他或变更实施例中，电阻件25亦可以相对第一集流盘24设于不同位置，例如但不限于，电阻件25位于第一集流盘24的外侧边缘处，本申请实施例并不限定于此。

电阻件25连接第一集流盘24和壳体10，第一极片21包括第一集流体211，第一集流体211电连接第一集流盘24。例如但不限于地，第一集流体211可以使用金属材料制成，第一集流盘24可以使用金属材料制成。

可选地，在一些实施例中，第一集流盘24具有凹部243，电阻件25至少部分地设置在第一集流盘24的凹部243内。例如但不限于地，电阻件25可以使用具有较高阻抗特性或较高耐热性材料制成。示例性地，电阻件25的电导率范围可以为10^-7西门子/厘米至10西门子/厘米。可以理解，在电阻件25的电导率小于10^-7西门子/厘米时，电阻件25的电阻过大，通过第一极片21施加到壳体10上的电压过小，导致壳体10的腐蚀防护效果较差。同样地，在电阻件25的电导率大于10西门子/厘米时，电阻件25的电阻过小，通过第一极片21施加到壳体10上的电压过大，从而导致壳体10接触导体(比如第二极片22或壳体10外部导体)短路时的风险较大。本申请电阻件25的电导率范围选择较好地兼顾了壳体10的防腐蚀以及短路风险规避。

另外，由于电化学装置1正常工作时内部温度通常可达100摄氏度以上，电阻件25的熔点可以大于或等于130摄氏度，以保障电阻件25可以在电化学装置1的正常运行温度范围内工作。可选地，在一些实施例中，第一集流盘24包括上盘体241和下盘体242。上盘体241邻近盖体12设置，下盘体242位于上盘体241的下方。第一集流体211电连接下盘体242。至少部分的电阻件25设置在上盘体241和下盘体242之间，此时，电阻件25连接壳体10的筒体11。例如但不限于，电阻件25可以通过导电材料电连接筒体11的内侧壁。

可选地，在一些实施例中，电极组件20还包括位于第一极片21和第二极片22的下方的第二集流盘26。第二极片22包括第二集流体221。第二集流体221电连接第二集流盘26。例如但不限于地，第二集流体221可以使用金属材料制成。第二集流盘26可以使用金属材料制成。可选地，在一些实施例中，第一集流盘24的电导大于电阻件25的电导。

可选地，在一些实施例中，第一极片21还可以包括覆盖第一集流体211的部分表面的第一活性材料层212，第一活性材料层212包括第一活性材料。第二极片22还可以包括覆盖第二集流体221的部分表面的第二活性材料层222，第二活性材料层222包括第二活性材料。电化学装置1还可以包括浸润第一活性材料层212和第二活性材料层222的电解液。第一活性材料和第二活性材料可以和电解液发生化学反应，从而产生电能。电化学装置1可以为二次电池，例如锂离子电池。

可选地，在一些实施例中，第一集流体211的未设置第一活性材料层212的部分可以作为第一极耳201，用于将第一集流体211的电流收集导出，即第一极耳与第一集流体211是一体成型的。

可选地，在一些实施例中，第二集流体221的未设置第二活性材料层222的部分可以作为第二极耳202，用于将第二集流体221的电流收集导出，即第二极耳与第二集流体221是一体成型的。

可选地，在一些实施例中，电极组件20还包括第一极柱27，第一极柱27电连接第一集流盘24，且第一极柱27与盖体12之间非电性连接地延伸到盖体12的上方。盖体12可以具有供第一极柱27穿过的开口。可选地，在一些实施例中，电极组件20还包括第二极柱28，第二极柱28电连接第二集流盘26，且第二极柱28与壳体10的底部(未标号)之间非电性连接地延伸到壳体10的下方。壳体10的底部可以具有供第二极柱28穿过的开口。

本申请中对第一极柱27和第二极柱28的数量并不做限制。

可选地，在一些实施例中，电化学装置1还包括位于电极组件20和筒体11之间的绝缘件30。绝缘件30可以围绕电极组件20设置。例如但不限于地，绝缘件30可以为具有绝缘性能和高耐热性的胶带、胶纸等。绝缘件30可以用于固定电极组件20和壳体10。

可选地，在一些实施例中，第一极片21可以为正极极片，第二极片22可以为负极极片。壳体10的材料可以包括m元素，m元素包括al、mn、si或ag中的至少一种，m元素在所述壳体中的质量百分比大于或等于20％。此时，电化学装置1中的主导腐蚀化学反应为al元素等与licx负极反生电化学嵌锂反应，由于第一极片21为正极极片，从而能够有效避免正极极片与包括al、mn、si或ag等金属元素的壳体10发生电化学反应，避免腐蚀壳体10。

可选地，一些实施例中，第一极片21可以为负极极片，第二极片22可以为正极极片。壳体10的材料可以包括n元素，n元素包括fe、c、ni、co、cr、cu、mg、mo、ti、zn或li中的至少一种，n元素在所述壳体中的质量百分比大于或等于20％。此时，电化学装置1中的主导腐蚀化学反应为fe离子的溶出反应，即fe元素等在质子h⁺环境中由单质变为离子的过程。由于第一极片21为负极极片，从而能够有效避免负极极片与包括fe、c、ni、co、cr、cu、mg、mo、ti、zn或li等金属元素的壳体10发生电化学反应，从而避免腐蚀壳体10。

因此，本申请的电化学装置1的壳体10可以使用不同的材料制成，然后根据壳体10的材料选择将第一极片21作为正极或负极，以减小或避免电极组件20和壳体10之间的腐蚀化学反应。从而，本申请电化学装置1能够较好的防护壳体10和电极组件20，减少或防止腐蚀发生。

此外，本申请的电化学装置1中，由于电极组件20包括电阻件25，电阻件25连接壳体10和第一集流盘24，第一极片21的第一集流体211电连接第一集流盘24。电阻件25作为具有一定阻抗的元件，可以用于控制第一集流体211和壳体10之间的电位差。一方面，第一电极21通过电阻件25施加一定的电压到壳体10上，可以避免腐蚀的发生；另一方面，电阻件25使得壳体10上带的电压不会过大，从而避免壳体10接触导体时造成高压短路，减小发生短路时的安全风险。例如但不限于地，电阻件25可以有效减小壳体10和第二极柱27发生短路的风险。

再者，本申请的电化学装置1中，通过合理设计第一集流盘24的结构，将电阻件25设置位于第一集流盘24的凹部243内，不需要改动电化学装置1的整体结构，不会对电芯能量密度和空间利用率造成损失。

请参阅图3，是根据本申请的一个实施例的电化学装置1的截面示意图。请同时参阅图4，是图3中电阻件25和第一集流盘24的俯视示意图。图3中电化学装置1和图2所示的电化学装置1在结构上基本相同，主要区别在于，电阻件25的一部分连接第一集流盘24，并向外延伸连接筒体11。也就是说，电阻件25直接连接筒体11和第一集流盘24。

请参阅图5，是根据本申请的一个实施例的电化学装置1的截面示意图。请同时参阅图6，是图5中电阻件25和第一集流盘24的俯视示意图。图5中电化学装置1和图2所示的电化学装置1在结构上基本相同，主要区别在于，第一集流盘24具有实心圆盘型结构，电阻件25的至少部分位于第一集流盘24和筒体11之间，电阻件25位于第一集流盘24的至少部分边缘处，电阻件25连接第一集流盘24和筒体11。进一步地，电阻件25和第一集流盘24接触处可以具有插入到第一集流盘24的插入部251。插入部251可以沿第一集流盘24的径向方向插入到第一集流盘24。可选地，在一些实施例中，第一集流盘24的电导大于电阻件25的电导。

请参阅图7，是根据本申请的一个实施例的电化学装置1的截面示意图。请同时参阅图8，是图7中电阻件25和第一集流盘24的俯视示意图。图7中电化学装置1和图5所示的电化学装置1在结构上基本相同，主要区别在于，电阻件25具有柱型结构，其位于第一集流盘24和盖体12之间，且电阻件25连接第一集流盘24和盖体12。图7中的电阻件25位于第一极柱26之间。然而，可变更地，电阻件25可以位于第一集流盘24和盖体12之间的任意合适位置，例如但不限于，电阻件25可以位于第一集流盘24的边缘部分上方。

请参阅图9，是根据本申请的一个实施例的电化学装置1的截面示意图。请同时参阅图10，是图9中电阻件25和第一集流盘24的俯视示意图。图9中电化学装置1和图5所示的电化学装置1在结构上基本相同，主要区别在于，电阻件25包括插入部251和连接部252，插入部251位于第一集流盘24的上盘体241和下盘体242之间，连接部252位于第一集流盘24和筒体11之间，连接部252从插入部251延伸至筒体11。插入部251横穿第一集流盘24的大部分区域。可选地，如图10所示，插入部251正对的第一集流盘24的区域占整个第一集流盘24的区域的面积比例不小于50％或60％或70％或80％或90％。

请参阅图11，是根据本申请的一个实施例的电化学装置1的截面示意图。图11中电化学装置1和图2中电化学装置1在结构上基本相同，主要区别在于，电极组件20的最外层为第二极片22，第二极片22电连接第二集流盘26，电阻件25连接第二集流盘26和筒体11。进一步地，第二集流盘26可以包括相对设置的上盘体(未标号)和下盘体(未标号)，上盘体邻近电极组件20，下盘体邻近壳体10的底部，电阻件25位于上盘体和下盘体之间，并通过导线连接筒体11。

上述实施例中描述了多种电阻件25和第一集流盘24的结构和位置关系，然而本领域技术人员可以理解，将第二集流盘26替换第一集流盘24或将第二极片22替换第一极片21可以得到本申请的其他或变更实施例，均属于本申请保护范围，本申请实施例对此不作限定。因此，电阻件25可以直接或间接连接第二集流盘26和筒体11，或者，电阻件25可以直接或间接连接第二集流盘26和盖体11。

请参阅图12，是根据本申请的一个实施例的电化学装置1的截面示意图。图11中电化学装置1和图2中电化学装置1在结构上基本相同，主要区别在于，绝缘件30仅围绕设置在电极组件20的邻近第二集流盘26的一端，而在电极组件20的最外层且靠近第一集流盘24的一端未设置绝缘件30。由于第一集流盘24和壳体10之间电导通，故可以不考虑第一集流盘24和壳体10的接触，第一集流盘24和壳体10之间可以不用设置绝缘件30。

请参阅图13，是根据本申请的一个实施例的电化学装置1的截面示意图。图11中电化学装置1和图2中电化学装置1在结构上基本相同，主要区别在于，绝缘件30仅围绕被隔离膜23围绕的部分第二极耳202和第二集流盘26设置，用于将第二极耳202、第二集流盘26和壳体10隔离。在电极组件20的最外层且靠近第一集流盘24的一端未设置绝缘件30。应当理解，图12和图13所示实施例中关于绝缘件30的结构和位置同样适用于上述任一实施例或其变更实施例中，均属于本申请保护范围。

本申请还提供一种电子装置，其包括上述实施例以及变更实施例中的电化学装置1。电子装置可以包括但不限于消费类电子(移动通信装置、笔记本电脑、平板电脑、可穿戴设备等)、无人机、电动工具、储能设备、电动自行车、电动汽车等。

尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本申请，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本申请包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本说明书的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。

即，以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

另外，在本申请的描述中，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”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申请和简化描述，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申请的限制。另外，对于特性相同或相似的结构元件，本申请可采用相同或者不相同的标号进行标识。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，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特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，“示例性”一词是用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何一个实施例不一定被解释为比其它实施例更加优选或更加具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，本申请给出了以上描述。在以上描述中，为了解释的目的而列出了各个细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实施例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。