隔膜、电池、电池模块、电池包和用电装置的制作方法

1.本技术涉及电池技术领域，尤其涉及隔膜、电池、电池模块、电池包和用电装置。


背景技术：

2.近年来，随着锂离子电池技术的不断发展，锂离子电池被广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。由于锂离子电池取得了极大的发展，因此对其安全性能等也提出了更高的要求。
3.对于叠片式锂离子电池而言，其中的极片通过裁切得到，正极极片与负极极片隔着隔膜交替地层叠。因此，在制造以及运输叠片式锂离子电池的过程中，极片之间容易错位，导致在正极极片超出负极极片的一侧存在析锂的风险，在更严重的错位下，正极极片和负极极片可能接触，而造成短路。另外，在制造叠片式锂离子电池的过程中对极片进行裁切时，容易在极片(尤其是正极极片)被裁切的四周的面产生毛刺，毛刺可能会刺穿隔膜，从而引起短路，影响电池的安全性能。


技术实现要素：

4.发明要解决的技术问题
5.本技术是鉴于上述技术问题而完成的，其目的在于，提供隔膜、电池、电池模块、电池包和用电装置，能够以简单的结构且不增大尺寸地防止极片错位，防止由毛刺导致的短路，提高电池的安全性能。
6.用于解决技术问题的技术方案
7.为了达到上述目的，本技术提供了隔膜、电池、电池模块、电池包和用电装置。
8.本技术的第一方面提供了一种隔膜，其包括交替地设置的第一隔膜部和第二隔膜部，上述隔膜设置在具有沿第一方向交替地层叠的第一极片和第二极片的叠片式电池中时，上述第一隔膜部与上述第二隔膜部在上述第一方向上重叠，且上述第一极片的底面和上述第二极片的底面分别设置在上述第一隔膜部和上述第二隔膜部，上述第一隔膜部具有第一陶瓷层，上述第一陶瓷层具有与上述第一极片的周缘对应的多个第一部分，多个上述第一部分以其中任意者相连的方式沿着上述第一极片的周缘包围上述第一极片，上述第二隔膜部具有第二陶瓷层，上述第二陶瓷层具有与上述第二极片的周缘对应的多个第二部分，多个上述第二部分以其中任意者相连的方式沿着上述第二极片的周缘包围上述第二极片。
9.通过在隔膜的能够设置第一极片的第一隔膜部设置与第一极片的周缘对应的多个第一部分，多个第一部分以其中任意者相连的方式沿着第一极片的周缘包围第一极片，并在隔膜的能够设置第二极片的第二隔膜部设置与第二极片的周缘对应的多个第二部分，多个第二部分以其中任意者相连的方式沿着第二极片的周缘包围第二极片，由此，能够利用陶瓷层对第一极片和第二极片进行限位，防止在将第一极片、第二极片和隔膜装配成的
叠片式电池中，第一极片与第二极片发生错位。因此，能够防止因第一极片与第二极片的错位导致的析锂或短路，能够提高电池的安全性能。而且，由于第一陶瓷层和第二陶瓷层设置在隔膜，不需要额外的空间来设置，也不影响原有结构，因此结构简单且不增大尺寸，同时不降低电池的能量密度。
10.另外，由于设置于隔膜的第一陶瓷层的多个第一部分中的任意者相连，也即多个第一部分可以彼此相连、彼此不相连、或者一些第一部分相连且剩余的第一部分不相连，因此，能够尽可能减少制造陶瓷层的材料的用量，降低成本。同样地，由于设置于隔膜的第二陶瓷层的多个第二部分中的任意者相连，也即多个第二部分可以彼此相连、彼此不相连、或者一些第二部分相连且剩余的第二部分不相连，因此，能够尽可能减短陶瓷层沿极片周缘的长度，减少制造陶瓷层的材料的用量，降低成本。
11.在一些实施方式中，上述第一极片和上述第二极片为长方体状，上述第一陶瓷层具有与上述第一极片的4个侧面对应的4个第一部分，4个上述第一部分与上述第一极片的4个侧面分别，从上述第一方向观察时上述第一部分沿对应的上述第一极片的侧面的长度不大于该侧面的长度，上述第二陶瓷层具有与上述第二极片的4个侧面对应的4个第二部分，4个上述第二部分与上述第二极片的4个侧面分别平行，从上述第一方向观察时上述第二部分沿对应的上述第二极片的侧面的长度不大于该侧面的长度。
12.第一极片和第二极片为长方体状，其周缘分别具有4个侧面，这些侧面均为裁切面。通过与第一极片的4个侧面对应地设置第一陶瓷层的4个第一部分，并与第二极片的4个侧面对应地，设置第二陶瓷层的4个第二部分，能够将第一极片的4个裁切面也即4个侧面和第二极片的4个裁切面也即4个侧面分别用第一陶瓷层的第一部分和第二陶瓷层的第二部分限位。由此，能够防止在将第一极片、第二极片和隔膜装配成的叠片式电池中，第一极片与第二极片发生错位。因此，能够防止因第一极片与第二极片的错位导致的析锂或短路，能够提高电池的安全性能。
13.在一些实施方式中，上述第一极片由第一电极活性物质层和第一集流体层叠而成，上述第一极片设置在上述第一隔膜部时，上述第一电极活性物质层和上述第一集流体的层叠方向为上述第一方向，从上述第一方向观察时上述第一部分沿对应的上述第一极片的侧面的长度等于该侧面的长度，上述第一陶瓷层在上述第一方向上的高度，大于从上述第一极片的底面至上述第一集流体在上述第一方向上远离该底面的面的高度，且不大于上述第一极片在上述第一方向上的高度。
14.由于正极极片的集流体由金属箔(通常为铝箔)构成，在沿层叠方向进行裁切时，正极集流体容易产生毛刺。因此，通过在能够设置作为正极极片的第一极片的第一隔膜部设置第一陶瓷层，并且使该第一陶瓷层从第一方向观察时第一部分沿对应的第一极片的侧面的长度等于该侧面的长度，并使第一陶瓷层在第一方向上的高度，大于从第一极片的底面至第一集流体在第一方向上远离该底面的面的高度，且不大于第一极片在第一方向上的高度，由此，除了利用第一陶瓷层限制第一极片以防止第一极片与第二极片的错位之外，还能够遮挡(包裹)形成在第一极片的4个侧面的毛刺。因此，在防止错位的同时，能够防止毛刺刺穿隔膜进而防止因毛刺导致的短路，进一步提高电池的安全性能。
15.在一些实施方式中，上述第二极片由第二电极活性物质层和第二集流体层叠而成，当将上述第二极片设置在上述第二隔膜部时，上述第二电极活性物质层和上述第二集
流体的层叠方向为上述第一方向，从上述第一方向观察时上述第二部分沿对应的上述第二极片的侧面的长度等于该侧面的长度，上述第二陶瓷层在上述第一方向上的高度，大于从上述第二极片的底面至上述第二集流体在上述第一方向上远离该底面的面的高度，且不大于上述第二极片在上述第一方向上的高度。
16.由于负极极片的集流体由金属箔(通常为铜箔)构成，在沿层叠方向进行裁切时，负极集流体虽不像正极极片那么容易产生毛刺，但也存在产生毛刺的可能性。因此，通过在能够设置作为负极极片的第二极片的第二隔膜部设置第二陶瓷层，并且使该第二陶瓷层从第一方向观察时第二部分沿对应的第二极片的侧面的长度等于该侧面的长度，并使第二陶瓷层在第一方向上的高度，大于从第二极片的底面至第二集流体在第一方向上远离该底面的面的高度，且不大于第二极片在第一方向上的高度，由此，除了利用第二陶瓷层限制第二极片以防止第一极片与第二极片的错位之外，还能够遮挡(包裹)形成在第二极片的4个侧面的毛刺。因此，在防止错位的同时，能够防止毛刺刺穿隔膜进而防止因毛刺导致的短路，进一步提高电池的安全性能。
17.在一些实施方式中，从上述第一方向观察时，上述第一部分与对应的上述第一极片的侧面之间隔开间隔，上述第二部分与对应的上述第二极片的侧面之间隔开间隔。
18.通过使第一部分与对应的第一极片的侧面之间隔开间隔，并且使第二部分与对应的第二极片的侧面之间隔开间隔，能够防止因制造误差等导致第一极片和第二极片的尺寸大于第一陶瓷层和第二陶瓷层的包围区域的尺寸而无法装配到隔膜的情况，能够提高产品的合格率。另外，能够防止由于在运输时或使用时等温度变化引起的热胀冷缩，导致第一极片和第二极片受到第一陶瓷层和第二陶瓷层挤压而损伤的情况，进一步提高电池的安全性能。
19.在一些实施方式中，上述第一极片具有由上述第一集流体从上述第一极片的1个侧面延伸到外部而形成的第一极耳，将上述第一极片设置在上述第一隔膜部时，上述第一陶瓷层不与上述第一极耳接触，上述第二极片具有由上述第二集流体从上述第二极片的1个侧面延伸到外部而形成的第二极耳，将上述第二极片设置在上述第二隔膜部时，上述第二陶瓷层不与上述第二极耳接触。
20.通过使第一陶瓷层和第二陶瓷层分别不与第一极耳和第二极耳接触，能够防止第一陶瓷层和第二陶瓷层挤压而损伤第一极耳和第二极耳的情况，进一步提高电池的安全性能。
21.在一些实施方式中，制作上述第一陶瓷层和上述第二陶瓷层的陶瓷浆料相同。上述陶瓷浆料包含陶瓷材料、粘结剂、增稠剂、分散剂和消泡剂。上述陶瓷材料的占比为20～70wt％。
22.由此，利用包含陶瓷材料、粘结剂、增稠剂、分散剂和消泡剂的陶瓷浆料制作第一陶瓷层和第二陶瓷层，并且陶瓷材料占20～70wt％，因此能够保证第一陶瓷层和第二陶瓷层的稳固性、绝缘性和粘合性，而且既不至于陶瓷材料过少而稳固性和绝缘性不足，又不至于陶瓷材料过多而粘合性不够导致绝缘层脱落。
23.在一些实施方式中，上述陶瓷材料为水合氧化铝、氧化镁、碳化硅和氮化硅中的一种，优选水合氧化铝。粘结剂为聚丙烯酸酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯和2-甲基丙烯酸乙酯中的一种或几种的组合，增稠剂为羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素、甲基
纤维素和聚丙烯酸钠中的一种，分散剂为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种的组合，消泡剂为正丁醇和乙醇中的一种或几种的组合。
24.由此，陶瓷材料、粘结剂、增稠剂、分散剂和消泡剂采用上述价格低廉且容易获得的材料，能够降低制造成本，有利于工业化生产。
25.在一些实施方式中，上述隔膜的基膜为由pp构成的基膜、由pe构成的基膜、以及由在单面或双面进行了陶瓷涂层处理的pp或pe构成的基膜中的一种。
26.由此，隔膜的基膜采用上述价格低廉且容易获得的材料，能够降低制造成本，有利于工业化生产。
27.本技术的第二方面提供了一种电池，其包括第一极片、第二极片和上述第一方面的隔膜，上述第一极片与上述第二极片在上述第一方向上交替地层叠，上述隔膜夹在上述第一极片与上述第二极片之间。
28.本技术的第三方面提供了一种电池模块，其包括上述第二方面的电池。
29.本技术的第四方面提供了一种电池包，其包括上述第三方面的电池模块。
30.本技术的第五方面提供了一种用电装置，其包括选自上述第二方面的电池、上述第三方面的电池模块和上述第四方面的电池包中的至少一种。
31.发明效果
32.本技术提供的提供隔膜、电池、电池模块、电池包和用电装置，其能够以简单的结构且不增大尺寸地防止极片错位，防止由毛刺导致的短路，提高电池的安全性能。
附图说明
33.图1是本技术的隔膜的示意图。
34.图2是本技术的叠片式电池的正视图。
35.图3a是本技术的第一实施方式的叠片式电池的沿图2的a-a线的截面图。
36.图3b是本技术的第一实施方式的叠片式电池的沿图2的b-b线的截面图。
37.图3c是本技术的第一实施方式之变形方式的叠片式电池的沿图2的a-a线的截面图。
38.图3d是本技术的第一实施方式之变形方式的叠片式电池的沿图2的b-b线的截面图。
39.图4a是本技术的第二实施方式的叠片式电池的沿图2的a-a线的截面图。
40.图4b是本技术的第二实施方式的叠片式电池的沿图2的b-b线的截面图。
41.图5a是本技术的第三实施方式的叠片式电池的沿图2的a-a线和b-b线的截面图的组合图。
42.图5b是本技术的第三实施方式之变形方式的叠片式电池的沿图2的a-a线和b-b线的截面图的组合图。
43.图6是图5a中的第一极片设置在隔膜的第一隔膜部上时的局部立体图。
44.图7是在图6中去掉第一陶瓷层后的局部立体图。
45.图8a是本技术的第四实施方式的叠片式电池的沿图2的a-a线和b-b线的截面图的组合图。
46.图8b是本技术的第四实施方式之变形方式的叠片式电池的沿图2的a-a线和b-b线
表示“a，b，或a和b两者”。更具体地，以下任一条件均满足条件“a或b”：a为真(或存在)并且b为假(或不存在)；a为假(或不存在)而b为真(或存在)；或a和b都为真(或存在)。
59.发明人注意到，对于叠片式锂离子电池而言，其中的极片通过裁切得到，正极极片与负极极片隔着隔膜交替地层叠。因此，在制造以及运输叠片式锂离子电池的过程中，极片之间容易错位，导致在正极极片超出负极极片的一侧存在析锂的风险，在更严重的错位下，正极极片和负极极片可能接触，而造成短路。另外，在制造叠片式锂离子电池的过程中对极片进行裁切时，容易在正极极片被裁切的四周的面产生毛刺，毛刺可能会刺穿隔膜，从而引起短路，影响电池的安全性能。
60.现有技术中，通过设置一些与极片和隔膜分体的遮挡部件，来防止极片错位，但由于遮挡部件的尺寸较大，这样的设计会增加电池的尺寸，进而对能量密度造成损失，影响电解液的浸润。
61.因此，本技术的第一方面提供了一种隔膜，其包括交替地设置的第一隔膜部和第二隔膜部，上述隔膜设置在具有沿第一方向交替地层叠的第一极片和第二极片的叠片式电池中时，上述第一隔膜部与上述第二隔膜部在上述第一方向上重叠，且上述第一极片的底面和上述第二极片的底面分别设置在上述第一隔膜部和上述第二隔膜部，上述第一隔膜部具有第一陶瓷层，上述第一陶瓷层具有与上述第一极片的周缘对应的多个第一部分，多个上述第一部分以其中任意者相连的方式沿着上述第一极片的周缘包围上述第一极片，上述第二隔膜部具有第二陶瓷层，上述第二陶瓷层具有与上述第二极片的周缘对应的多个第二部分，多个上述第二部分以其中任意者相连的方式沿着上述第二极片的周缘包围上述第二极片。
62.通过在隔膜的能够设置第一极片的第一隔膜部设置与第一极片的周缘对应的多个第一部分，多个第一部分以其中任意者相连的方式沿着第一极片的周缘包围第一极片，并在隔膜的能够设置第二极片的第二隔膜部设置与第二极片的周缘对应的多个第二部分，多个第二部分以其中任意者相连的方式沿着第二极片的周缘包围第二极片，由此，能够利用陶瓷层对第一极片和第二极片进行限位，防止在将第一极片、第二极片和隔膜装配成的叠片式电池中，第一极片与第二极片发生错位。因此，能够防止因第一极片与第二极片的错位导致的析锂或短路，能够提高电池的安全性能。而且，由于第一陶瓷层和第二陶瓷层设置在隔膜，不需要额外的空间来设置，也不影响原有结构，因此结构简单且不增大尺寸，同时不降低电池的能量密度。
63.另外，由于设置于隔膜的第一陶瓷层的多个第一部分中的任意者相连，也即多个第一部分可以彼此相连、彼此不相连、或者一些第一部分相连且剩余的第一部分不相连，因此，能够尽可能减少制造陶瓷层的材料的用量，降低成本。同样地，由于设置于隔膜的第二陶瓷层的多个第二部分中的任意者相连，也即多个第二部分可以彼此相连、彼此不相连、或者一些第二部分相连且剩余的第二部分不相连，因此，能够尽可能减少制造陶瓷层的材料的用量，降低成本。
64.本技术的第二方面提供了一种电池，其包括第一极片、第二极片和上述第一方面的隔膜，上述第一极片与上述第二极片在上述第一方向上交替地层叠，上述隔膜夹在上述第一极片与上述第二极片之间。
65.本技术的第三方面提供了一种电池模块，其包括上述第二方面的电池。
66.本技术的第四方面提供了一种电池包，其包括上述第三方面的电池模块。
67.本技术的第五方面提供了一种用电装置，其包括选自上述第二方面的电池、上述第三方面的电池模块和上述第四方面的电池包中的至少一种。
68.以下，参照附图，对本技术进行具体说明。
69.图1是本技术的隔膜10的示意图。如图1所示，隔膜10处于装配于叠片式电池的状态，呈z字形折叠。隔膜10包括交替地设置的第一隔膜部11和第二隔膜部12。
70.图2是本技术的叠片式电池1的正视图。隔膜10设置在具有沿第一方向z交替地层叠的第一极片20和第二极片30的叠片式电池1中时，如图2所示，第一隔膜部11与第二隔膜部12在第一方向z上重叠，第一极片20的底面20a设置在第一隔膜部11，第二极片30的底面30a设置在第二隔膜部12。图1和图2中的隔膜10是z形折叠的连续隔膜，但隔膜10也可以为由分体的第一隔膜部11与第二隔膜部12构成的隔膜。
71.图3a是本技术的第一实施方式的叠片式电池1的沿图2的a-a线的截面图，表示从第一方向俯视第一极片20的图。如图3a所示，在第一隔膜部11具有第一陶瓷层110，第一陶瓷层110具有与第一极片20的周缘对应的多个第一部分111(图3中为3个)。可选地，与1个第一极片20对应的第一陶瓷层110具有至少3个第一部分111，以包围第一极片20。可选地，在第一极片20的至少任意3个侧面20b各设置1个以上的第一部分111。
72.在图3a中，多个(3个)第一部分111以沿着第一极片20的周缘且彼此不相连的方式包围第一极片20。图3c是本技术的第一实施方式之变形方式的叠片式电池1的沿图2的a-a线的截面图。如图3c所示，3个第一部分111中的2个第一部分111在第一极片20周缘的1个拐角处相连。可选地，虽未图示，但后述的图4a中的4个第一部分111以其中任意者相连的方式沿着第一极片20的周缘包围第一极片20。可选地，如后述的图5b所示，多个(4个)第一部分111以沿着第一极片20的周缘且彼此相连的方式包围第一极片20。即，多个第一部分111以其中任意者相连的方式沿着第一极片20的周缘包围第一极片20。
73.图3b是本技术的第一实施方式的叠片式电池1的沿图2的b-b线的截面图，表示从第一方向俯视第二极片30的图。如图3b所示，第二隔膜部12具有第二陶瓷层120，第二陶瓷层120具有与第二极片30的周缘对应的多个第二部分121。可选地，与1个围第二极片30对应的第二陶瓷层120具有至少3个第二部分121，以包围围第二极片30。可以在围第二极片30的至少任意3个侧面30b各设置1个以上的第二部分121。
74.在图3b中，多个(3个)第二部分121以沿着第二极片30的周缘且彼此不相连的方式包围第二极片30。图3d是本技术的第一实施方式之变形方式的叠片式电池1的沿图2的b-b线的截面图。如图3d所示，3个第二部分121中的2个第二部分121在第二极片30周缘的1个拐角处相连。可选地，虽未图示，但后述的图4b中的4个第二部分121中以其中任意者相连的方式沿着第二极片30的周缘包围第二极片30。可选地，如后述的图8b所示，多个第二部分121以沿着第二极片30的周缘且彼此相连的方式包围第二极片30。即，多个第二部分121以其中任意者相连的方式沿着第二极片30的周缘包围第二极片30。
75.通过在隔膜10的能够设置第一极片20的第一隔膜部11设置与第一极片20的周缘对应的多个第一部分111，多个第一部分111以其中任意者相连的方式沿着第一极片20的周缘包围第一极片20，并在隔膜的能够设置第二极片30的第二隔膜部12设置与第二极片30的周缘对应的多个第二部分121，多个第二部分121以其中任意者相连的方式沿着第二极片30
的周缘包围第二极片30，由此，能够利用陶瓷层对第一极片20和第二极片30进行限位，防止在将第一极片20、第二极片30和隔膜装配成的叠片式电池1中，第一极片20与第二极片30发生错位。因此，能够防止因第一极片20与第二极片30的错位导致的析锂或短路，能够提高电池的安全性能。而且，由于第一陶瓷层110和第二陶瓷层120设置在隔膜，不需要额外的空间来设置，也不影响原有结构，因此结构简单且不增大尺寸，同时不降低电池的能量密度。
76.另外，由于设置于隔膜10的第一陶瓷层110的多个第一部分111中的任意者相连，也即多个第一部分111可以彼此相连、彼此不相连、或者一些第一部分111相连且剩余的第一部分111不相连，因此，能够尽可能减少制造陶瓷层的材料的用量，降低成本。同样地，由于设置于隔膜10的第二陶瓷层120的多个第二部分121中的任意者相连，也即多个第二部分121可以彼此相连、彼此不相连、或者一些第二部分121相连且剩余的第二部分121不相连，因此，能够尽可能减短陶瓷层沿极片周缘的长度，减少制造陶瓷层的材料的用量，降低成本。
77.图4a是本技术的第二实施方式的叠片式电池1的沿图2的a-a线的截面图，是表示从第一方向俯视第一极片20的图。图4b是本技术的第二实施方式的叠片式电池1的沿图2的b-b线的截面图，是表示从第一方向俯视第二极片30的图。在一些实施方式中，如图2、图4a和图4b所示，第一极片20和第二极片30为长方体状。
78.如图4a所示，第一陶瓷层110具有与第一极片20的4个侧面20b对应的4个第一部分111，4个第一部分111与第一极片20的4个侧面20b分别平行，从第一方向z观察时第一部分111沿对应的第一极片20的侧面20b的长度不大于该侧面20b的长度。如图4b所示，第二陶瓷层120具有与第二极片30的4个侧面30b对应的4个第二部分121，4个第二部分121与第二极片30的4个侧面30b分别平行，从第一方向z观察时第二部分121沿对应的第二极片30的侧面30b的长度不大于该侧面30b的长度。图4a所示的4个第一部分111彼此不相连，但也可以为，4个第一部分111中的任意者在第一极片20周缘的拐角处(两个侧面20b相连之处)相连。图4b所示的4个第二部分121彼此不相连，但也可以为，4个第二部分121中的任意者在第二极片30周缘的拐角处(两个侧面30b相连之处)相连。
79.长方体状的第一极片20和第二极片30的周缘分别具有4个侧面20b、30b，这些侧面20b、30b均为裁切面。通过与第一极片20的4个侧面20b对应地设置第一陶瓷层110的4个第一部分111，并与第二极片30的4个侧面20b对应地，设置第二陶瓷层120的4个第二部分121，能够将第一极片20的4个裁切面也即4个侧面20b和第二极片30的4个裁切面也即4个侧面30b分别用第一陶瓷层110的第一部分111和第二陶瓷层120的第二部分121限位。由此，能够防止在将第一极片20、第二极片30和隔膜装配成的叠片式电池1中，第一极片20与第二极片30发生错位。因此，能够防止因第一极片20与第二极片30的错位导致的析锂或短路，能够提高电池的安全性能。
80.图5a是本技术的第三实施方式的叠片式电池1的沿图2的a-a线和b-b线的截面图的组合图，是表示从第一方向俯视第一极片20和第二极片30的图。图5b是本技术的第三实施方式之变形方式的叠片式电池1的沿图2的a-a线和b-b线的截面图的组合图。图6是图5a中的第一极片20设置在隔膜10的第一隔膜部11上时的局部立体图。图7是在图6中去掉第一陶瓷层110后的局部立体图。
81.在一些实施方式中，如图7所示，第一极片20由第一电极活性物质层23和第一集流
体22层叠而成。如图5a和图6所示，第一极片20设置在第一隔膜部11时，第一电极活性物质层23和第一集流体22的层叠方向为第一方向z，从第一方向z观察时第一部分111沿对应的第一极片20的侧面20b的长度等于该侧面20b的长度。而且，第一陶瓷层110在第一方向z上的高度h1，大于从第一极片20的底面20a至第一集流体22在第一方向z上远离该底面20a的面的高度h2，且不大于第一极片20在第一方向z上的高度h3。
82.另外，如图5a所示，包围第二极片30的第二陶瓷层120与图4b的设置相同。
83.另外，如图7所示，第一极片20中的第一电极活性物质层23为两层，夹着第一集流体22。不过第一电极活性物质层23也可以为一层。
84.在图5a中，从第一方向z观察时，4个第一部分111沿对应的第一极片20的侧面20b的长度等于该侧面20b的长度，即4个第一部分111彼此不相连。但是，由于第一陶瓷层110的厚度极薄，且考虑涂布工艺的简易性，也可以如图5b所示，4个第一部分111在第一极片20周缘的拐角处彼此相连。
85.由于正极极片的集流体由金属箔(通常为铝箔)构成，在沿层叠方向进行裁切时，正极集流体容易产生毛刺。因此，通过在能够设置作为正极极片的第一极片20的第一隔膜部11设置第一陶瓷层110，并且使该第一陶瓷层110从第一方向z观察时第一部分111沿对应的第一极片20的侧面20b的长度等于该侧面20b的长度，并使第一陶瓷层110在第一方向z上的高度，大于从第一极片20的底面20a至第一集流体22在第一方向z上远离该底面20a的面的高度，且不大于第一极片20在第一方向z上的高度，由此，除了利用第一陶瓷层110限制第一极片20以防止第一极片20与第二极片30的错位之外，还能够遮挡(包裹)形成在第一极片20的4个侧面20b的毛刺。因此，在防止错位的同时，能够防止毛刺刺穿隔膜进而防止因毛刺导致的短路，进一步提高电池的安全性能。
86.图8a是本技术的第四实施方式的叠片式电池1的沿图2的a-a线和b-b线的截面图的组合图，是表示从第一方向俯视第一极片20和第二极片30的图。图8b是本技术的第四实施方式之变形方式的叠片式电池的沿图2的a-a线和b-b线的截面图的组合图。图9是图8a中的第二极片30设置在隔膜10的第二隔膜部12上时的局部立体图。图10是在图9中去掉第二陶瓷层120后的局部立体图。
87.在一些实施方式中，如图10所示，第二极片30由第二电极活性物质层33和第二集流体32层叠而成。如图8a和图9所示，将第二极片30设置在第二隔膜部12时，第二电极活性物质层33和第二集流体32的层叠方向为第一方向z，从第一方向z观察时第二部分121沿对应的第二极片30的侧面30b的长度等于该侧面30b的长度。而且，第二陶瓷层120在第一方向z上的高度h4，大于从第二极片30的底面30a至第二集流体32在第一方向z上远离该底面30a的面的高度h5，且不大于第二极片30在第一方向z上的高度h6。
88.另外，如图8a所示，包围第一极片20的第一陶瓷层110与图5a的设置相同。
89.另外，如图10所示，第二极片30中的第二电极活性物质层33为两层，夹着第二集流体32。不过第二电极活性物质层33也可以为一层。
90.在图8a中，从第一方向z观察时，4个第二部分121沿对应的第二极片30的侧面30b的长度等于该侧面30b的长度，即4个第一部分111彼此不相连。但是，由于第二陶瓷层120的厚度极薄，且考虑涂布工艺的简易性，也可以如图8b所示，4个第一部分111在第二极片30周缘的拐角处彼此相连。
91.由于负极极片的集流体由金属箔(通常为铜箔)构成，在沿层叠方向进行裁切时，负极集流体虽不像正极极片那么容易产生毛刺，但也存在产生毛刺的可能性。因此，通过在能够设置作为负极极片的第二极片30的第二隔膜部12设置第二陶瓷层120，并且使该第二陶瓷层120从第一方向z观察时第二部分121沿对应的第二极片30的侧面30b的长度等于该侧面30b的长度，并使第二陶瓷层120在第一方向z上的高度，大于从第二极片30的底面30a至第二集流体32在第一方向z上远离该底面30a的面的高度，且不大于第二极片30在第一方向z上的高度，由此，除了利用第二陶瓷层120限制第二极片30以防止第一极片20与第二极片30的错位之外，还能够遮挡(包裹)形成在第二极片30的4个侧面30b的毛刺。因此，在防止错位的同时，能够防止毛刺刺穿隔膜进而防止因毛刺导致的短路，进一步提高电池的安全性能。
92.在一些实施方式中，虽未图示，但从第一方向z观察时，第一部分111与对应的第一极片20的侧面之间隔开间隔，第二部分121与对应的第二极片30的侧面之间隔开间隔。
93.通过使第一部分111与对应的第一极片20的侧面之间适当地隔开间隔，并且使第二部分121与对应的第二极片30的侧面之间适当地隔开间隔，能够防止因制造误差等导致第一极片20和第二极片30的尺寸大于第一陶瓷层110和第二陶瓷层120的包围区域的尺寸而无法装配到隔膜的情况，能够提高产品的合格率。另外，能够防止由于在运输时或使用时等温度变化引起的热胀冷缩，导致第一极片20和第二极片30受到第一陶瓷层110和第二陶瓷层120挤压而损伤的情况，进一步提高电池的安全性能。
94.在一些实施方式中，第一极片20具有由第一集流体22从第一极片20的1个侧面20b延伸到外部而形成的第一极耳21，将第一极片20设置在第一隔膜部11时，第一陶瓷层110不与第一极耳21接触，第二极片30具有由第二集流体32从第二极片30的1个侧面30b延伸到外部而形成的第二极耳31，将第二极片30设置在第二隔膜部12时，第二陶瓷层120不与第二极耳31接触。
95.通过使第一陶瓷层110和第二陶瓷层120分别不与第一极耳21和第二极耳31接触，能够防止第一陶瓷层110和第二陶瓷层120挤压而损伤第一极耳21和第二极耳31的情况，进一步提高电池的安全性能。第一陶瓷层110不与第一极耳21接触以及第二陶瓷层120不与第二极耳31接触这一点，未在附图中示出，但只要第一陶瓷层110与第一极耳21之间存在间隔且第二陶瓷层120与第二极耳31之间存在间隔，且上述间隔能够防止因热胀冷缩等导致的变形而造成挤压即可。
96.在一些实施方式中，制作第一陶瓷层110和第二陶瓷层120的陶瓷浆料相同。陶瓷浆料包含陶瓷材料、粘结剂、增稠剂、分散剂和消泡剂。陶瓷材料的占比为20～70wt％。
97.由此，利用包含陶瓷材料、粘结剂、增稠剂、分散剂和消泡剂的陶瓷浆料制作第一陶瓷层110和第二陶瓷层120，并且陶瓷材料占20～70wt％，因此能够保证第一陶瓷层110和第二陶瓷层120的稳固性、绝缘性和粘合性，而且既不至于陶瓷材料过少而稳固性和绝缘性不足，又不至于陶瓷材料过多而粘合性不够导致绝缘层脱落。
98.在一些实施方式中，陶瓷材料为水合氧化铝、氧化镁、碳化硅和氮化硅中的一种，优选水合氧化铝。粘结剂为聚丙烯酸酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯和2-甲基丙烯酸乙酯中的一种或几种的组合，增稠剂为羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素、甲基纤维素和聚丙烯酸钠中的一种，分散剂为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和聚乙烯吡咯烷酮中的一种
或几种的组合，消泡剂为正丁醇和乙醇中的一种或几种的组合。
99.由此，陶瓷材料、粘结剂、增稠剂、分散剂和消泡剂采用上述价格低廉且容易获得的材料，能够降低制造成本，有利于工业化生产。
100.在一些实施方式中，隔膜10的基膜为由pp构成的基膜或由pe构成的基膜。
101.由此，隔膜的基膜采用上述价格低廉且容易获得的材料，能够降低制造成本，有利于工业化生产。
102.图2是本技术的一实施方式的电池(叠片式电池1)的示意图。电池(叠片式电池1)包括第一极片20、第二极片30和上述第一方面的隔膜，第一极片20与第二极片30在第一方向z上交替地层叠，隔膜10夹在第一极片20与第二极片30之间。
103.在一些实施方式中，电池可以组装成电池模块，电池模块所含电池的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池模块的应用和容量进行选择。
104.在电池模块中，多个电池(叠片式电池)可以沿电池模块的长度方向依次排列设置。当然，也可以按照其他任意的方式进行排布。进一步可以通过紧固件将该多个电池进行固定。可选地，电池模块还可以包括具有容纳空间的外壳，多个电池容纳于该容纳空间。
105.在一些实施方式中，上述电池模块还可以组装成电池包，电池包所含电池模块的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池包的应用和容量进行选择。
106.在电池包中可以包括电池箱和设置于电池箱中的多个电池模块。电池箱包括上箱体和下箱体，上箱体能够盖设于下箱体，并形成用于容纳电池模块的封闭空间。多个电池模块可以按照任意的方式排布于电池箱中。
107.另外，本技术还提供一种用电装置，所述用电装置包括本技术提供的电池、电池模块、或电池包中的至少一种。电池、电池模块、或电池包可以用作所述用电装置的电源，也可以用作所述用电装置的能量存储单元。所述用电装置可以包括移动设备(例如手机、笔记本电脑等)、电动车辆(例如纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等)、电气列车、船舶及卫星、储能系统等，但不限于此。
108.作为所述用电装置，可以根据其使用需求来选择电池、电池模块或电池包。
109.图11是本技术的一实施方式的用电装置的示意图。该用电装置为纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等。为了满足该用电装置对电池的高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包或电池模块。
110.作为另一个示例的装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等。该装置通常要求轻薄化，可以采用电池作为电源。
111.[实施例]
[0112]
以下，说明本技术的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0113]
(实施例1)
[0114]
1.第一极片的制备
[0115]
将第一电极活性材料涂布在第一集流体两面，经冷压、裁切后，得到第一极片(即，
正极极片)。
[0116]
2.第二极片的制备
[0117]
将第二电极活性材料涂布在第二集流体两面，经冷压、裁切后，得到第二极片(即，负极极片)。
[0118]
3.隔膜的制备
[0119]
(1)制作由pp构成的基膜。
[0120]
(2)根据从第一方向观察时第一极片和第二极片的侧面的位置和长度，将第一陶瓷层和第二陶瓷层的长度设定为与之对应的侧面的长度的1/4，并且确定要设置第一陶瓷层和第二陶瓷层的位置。
[0121]
(3)一边使隔膜沿水平方向移动，一边利用喷涂设备的喷头在隔膜的第一隔膜部喷涂陶瓷浆料。通过将喷头前后左右移动，以与第一极片的任意3个侧面对应地喷涂陶瓷浆料。控制喷涂设备在同一位置的喷涂时间，将第一陶瓷层在第一方向上的高度调整为第一极片的高度的1/2，低于第一集流体的远离第一极片的底面的面。在喷涂的同时，经过80～120℃的烘箱进行干燥。
[0122]
(4)一边使隔膜沿水平方向移动，一边利用喷涂设备的喷头在隔膜的第二隔膜部喷涂陶瓷浆料。通过将喷头前后左右移动，以与第二极片的任意3个侧面对应地喷涂陶瓷浆料。控制喷涂设备在同一位置的喷涂时间，将第二陶瓷层在第一方向上的高度调整为第二极片的高度的1/2，低于第二集流体的远离第二极片的底面的面。在喷涂的同时，经过80～120℃的烘箱进行干燥。
[0123]
通过以上步骤得到的隔膜，在一面形成有第一陶瓷层，在另一面形成有第二陶瓷层，且第一陶瓷层与第二陶瓷层错开地分布，即第一陶瓷层位于正面时，其对应位置的反面没有第二陶瓷层。
[0124]
4.组装
[0125]
使用装配夹具，将裁切好的第二极片放入隔膜上第二陶瓷层包围的区域，然后将隔膜z形折叠，裁切好的第一极片放入隔膜上第一陶瓷层包围的区域，再次将隔膜z形折叠，按照“隔膜-第二极片-隔膜-第一极片-隔膜-第二极片
……”
的顺序进行组装，得到实施例1的叠片式电池。
[0126]
(实施例2)
[0127]
除与第一极片和第二极片的所有侧面(4个侧面)分别对应地设置第一陶瓷层和第二陶瓷层之外，以与实施例1同样的方式，得到实施例2的叠片式电池。
[0128]
(实施例3)
[0129]
与第一极片和第二极片的所有侧面(4个侧面)分别对应地设置第一陶瓷层或第二陶瓷层；从第一方向观察时，第一陶瓷层的第一部分的长度与对应的第一极片的侧面长度相等，且第一部分在第一方向上的高度高于第一集流体的远离第一极片的底面的面。除此之外，以与实施例1同样的方式，得到实施例3的叠片式电池。
[0130]
(实施例4)
[0131]
与第一极片和第二极片的所有侧面(4个侧面)分别对应地设置第一陶瓷层或第二陶瓷层；从第一方向观察时，第一陶瓷层的第一部分的长度与对应的第一极片的侧面长度相等，且第一部分在第一方向上的高度高于第一集流体的远离第一极片的底面的面；从第
一方向观察时，第二陶瓷层的第二部分的长度与对应的第二极片的侧面长度相等，且第二部分在第一方向上的高度高于第二集流体的远离第二极片的底面的面。除此之外，以与实施例1同样的方式，得到实施例4的叠片式电池。
[0132]
(对比例1)
[0133]
除不在隔膜上设置第一陶瓷层和第二陶瓷层之外，以与实施例1同样的方式，得到对比例1的叠片式电池。
[0134]
(对比例2)
[0135]
除与第一极片和第二极片的任意两个侧面分别对应地设置第一陶瓷层和第二陶瓷层之外，以与实施例1同样的方式，得到对比例2的叠片式电池。
[0136]
上述实施例1～实施例4、对比例1和对比例2的叠片式电池各制作200个。选取上述实施例1～实施例4、对比例1和对比例2的叠片式电池各100个，利用x-ray检测仪来检查第一极片与第二极片是否错位。计算极片发生了错位的个数占总个数的百分比，记录在表1中的极片错位概率栏中。另外，选取上述实施例1～实施例4、对比例1和对比例2的叠片式电池各剩下的100个，对这些叠片式电池进行绝缘耐压测试(hi-pot测试)，来检测是否存在毛刺刺穿隔膜的情况。统计未通过绝缘耐压测试的电池的个数，计算其占总个数的百分比，记录在表1中的毛刺刺穿隔膜概率栏中。
[0137][0138]
表1为叠片式电池的评价结果。根据表1可知，当没有设置第一陶瓷层和第二陶瓷层时(如对比例1)，极片错位概率最高；当在隔膜上的第一陶瓷层和第二陶瓷层分布在第一
极片和第二极片的任意2个侧面时(如对比例2)，也不可避免造成极片向没有陶瓷层的一面移位，造成极片错位；当在隔膜上的第一陶瓷层和第二陶瓷层分布在第一极片和第二极片的任意3个侧面时(如实施例1)，大幅度降低极片错位概率；当在隔膜上的第一陶瓷层和第二陶瓷层分布在第一极片和第二极片的所有侧面即4个侧面时(如实施例2)，能够将极片错位概率降至很低。
[0139]
实施例1、实施例2、对比例1和对比例2中，第一陶瓷层和第二陶瓷层的长度小于对应的侧面的长度，且高度低于集流体的远离极片的底面的面，这对极片错位概率略有影响，不过仍在适当的范围内，对毛刺穿刺隔膜概率则造成极大影响。当对于第一极片，第一陶瓷层分布在其4个侧面并且第一陶瓷层的长度等于对应的侧面的长度，第一陶瓷层的高度高于第一集流体的远离底面的面(如实施例3)时，能够包裹作为正极极片的第一极片在4个侧面(即裁切面)的毛刺，大幅地降低毛刺穿刺隔膜概率；当不仅对第一极片这样设置，还对第二极片，第二陶瓷层分布在其4个侧面并且第二陶瓷层的长度等于对应的侧面的长度，第二陶瓷层的高度高于第二集流体的远离底面的面(如实施例4)时，进一步包裹作为负极极片的第二极片在4个侧面(即裁切面)的毛刺，能够极大地降低毛刺穿刺隔膜概率。
[0140]
因此，本技术在不增加电池尺寸且不减弱电芯体积能量密度的前提下，一方面极大地降低甚至避免叠片式电池的极片错位的情况以及该情况引起的析锂风险，另一方面极大地降低甚至避免极片分切边毛刺刺穿隔膜带来的内短路风险。
[0141]
需要说明的是，本技术不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为示例，在本技术的技术方案范围内具有与技术思想实质相同的构成、发挥相同作用效果的实施方式均包含在本技术的技术范围内。此外，在不脱离本技术主旨的范围内，对实施方式施加本领域技术人员能够想到的各种变形、将实施方式中的一部分构成要素加以组合而构筑的其它方式也包含在本技术的范围内。