电芯、电池和用电设备的制作方法

1.本技术涉及储能技术领域，特别涉及一种电芯、电池和用电设备。


背景技术：

2.传统的软包电池一般使用铝塑膜作为包装袋。由于铝塑膜的强度和硬度低，抗撞击的能力较差，影响电池的安全性能。


技术实现要素：

3.鉴于上述状况，有必要提供一种电芯，能够提高其安全性能。
4.本技术的实施例提供一种电芯，电芯包括电极组件和包装袋，电极组件容纳于包装袋中。电极组件包括沿第一方向相互层叠设置的第一极片和第二极片、以及设置在第一极片和第二极片之间的隔离膜。第一极片包括第一集流体。第一极片中包括两个外侧极片以及至少一个内侧极片。沿第一方向，两个外侧极片分别设置于电极组件最外的两侧，内侧极片设置于两个外侧极片之间，且第二极片设置在两个外侧极片之间。包装袋包括金属层。外侧极片中第一集流体的第一强度s1和金属层的第二强度s2之间的关系满足：0.2≤s1/s2≤0.5。
5.外侧极片中的第一集流体和金属层配合提高包装袋的结构强度和力学性能。并且通过限制0.2≤s1/s2≤0.5，使电芯由外而内的第二强度s2和第一强度s1依次递减。当电芯受到撞击且撞击力达到使金属层发生断裂分离的力度时，外侧极片中的第一集流体可在该撞击力的作用下断裂分离，由于断裂分离，断裂后的外侧极片不存在连接的极片或极片碎屑，从而降低导致短路的风险，提高电芯的安全性。
6.本技术的一些实施例中，0.3≤s1/s2≤0.4。通过限制s1/s2≥0.3，使外侧极片的第一集流体进一步具备保护内侧极片和第二极片的结构强度；通过限制s1/s2≤ 0.4，进一步便于外侧极片的第一集流体受到撞击时断裂分离。
7.本技术的一些实施例中，第一强度s1和内侧极片中第一集流体的第三强度s3 之间的关系满足：1≤s1/s3≤1.5，使电芯由外而内的第二强度、第一强度和第三强度依次递减。当电芯受到撞击且撞击力达到使金属层发生断裂分离的力度时，外侧极片中的第一集流体和内侧极片中的第一集流体可在该撞击力的作用下依次断裂分离。由于断裂分离，断裂后的外侧极片和内侧极片不存在连接的极片或极片碎屑，从而降低导致短路的风险，提高电芯的安全性。
8.本技术的一些实施例中，1≤s1/s3≤1.2。通过限制s1/s3≥1，使外侧极片的第一集流体具备保护内侧极片和第二极片的结构强度；通过限制s1/s2≤1.2，进一步便于外侧极片的第一集流体受到撞击时断裂分离。
9.本技术的一些实施例中，外侧极片中第一集流体的第一延伸率δ1、金属层的第二延伸率δ2之间的关系满足：0.2≤δ1/δ2≤0.5。
10.在相同的形变情况下，延伸率的值越小越容易产生断裂。通过限制0.2≤δ1/δ2 ≤
0.5，在提高电芯结构强度和力学性能的同时，使电芯由外而内的第二延伸率δ2 和第一延伸率δ1依次递减，当电芯受到撞击且撞击力达到使金属层发生断裂分离的力度时，外侧极片中的第一集流体可在该撞击力的作用下断裂分离，由于断裂分离，断裂后的外侧极片不存在连接的极片或极片碎屑，从而降低导致短路的风险，提高电芯的安全性。
11.本技术的一些实施例中，0.3≤δ1/δ2≤0.4。通过限制δ1/δ2≥0.3，使外侧极片的第一集流体进一步具备保护内侧极片和第二极片的结构强度；通过限制δ1/δ2≤ 0.4，进一步便于外侧极片的第一集流体受到撞击时断裂分离。
12.本技术的一些实施例中，第一延伸率δ1和内侧极片中第一集流体的第三延伸率为δ3之间的关系满足：1≤δ1/δ3≤1.5，在提高电芯结构强度和力学性能的同时，使电芯由外而内的第二延伸率δ2、第一延伸率δ1和第三延伸率为δ3依次递减，当电芯受到撞击且撞击力达到使金属层发生断裂分离的力度时，外侧极片中的第一集流体和内侧极片中的第一集流体可在该撞击力的作用下依次断裂分离，由于断裂分离，断裂后的外侧极片和内侧极片不存在连接的极片或极片碎屑，从而降低导致短路的风险，提高电芯的安全性。
13.本技术的一些实施例中，1≤δ1/δ3≤1.2。通过限制δ1/δ3≥1，使外侧极片的第一集流体具备保护内侧极片和第二极片的结构强度；通过限制δ1/δ3≤1.2，进一步便于外侧极片的第一集流体受到撞击时断裂分离。
14.本技术的一些实施例中，外侧极片中第一集流体的第一厚度d1、以及内侧极片中第一集流体的第二厚度d2之间的关系满足：d2≤d1，以便于在第一集流体的材料相同的情况下，控制第一强度s1和第三强度s3之间满足1≤s1/s3≤1.5。
15.本技术的一些实施例中，第一集流体的材质为铜，以限制外侧极片中第一集流体的第一强度s1和第一延伸率δ1、以及内侧极片中第一集流体的第三强度s3和第三延伸率为δ3。
16.本技术的一些实施例中，金属层的材质为钢，与现有的使用铝塑膜作为包装袋的方式相比，钢的结构强度优于铝的结构强度，可提高包装袋的结构强度和力学性能。
17.本技术的一些实施例中，第一极片还包括涂覆于第一集流体上的第一活性材料层。在外侧极片中，第一活性材料层涂覆于第一集流体朝向内侧极片的表面，以降低外侧极片的第一活性材料层腐蚀包装袋的风险，提高电芯的安全性。在内侧极片中，第一活性材料层涂覆于第一集流体沿第一方向相对设置的两个表面，以提高电池能量密度。
18.本技术的实施例还提供了一种电池，电池包括上述实施例中任一种的电芯。
19.本技术的实施例还提供了一种用电设备，包括上述实施例中任一种的电池。
20.本技术的电芯、以及设有上述电芯的电池和用电设备中，外侧极片中的第一集流体和金属层配合提高包装袋的结构强度和力学性能。并且通过限制0.2≤s1/s2 ≤0.5，使电芯由外而内的第二强度s2和第一强度s1依次递减。当电芯受到撞击且撞击力达到使金属层发生断裂分离的力度时，外侧极片中的第一集流体可在该撞击力的作用下断裂分离，由于断裂分离，断裂后的外侧极片不存在连接的极片或极片碎屑，从而降低导致短路的风险，提高电芯的安全性。
附图说明
21.图1是本技术的一个实施例的电芯的第一结构示意图。
22.图2是本技术的一个实施例的电芯的第二结构示意图。
23.图3是本技术的一个实施例的电芯中第一极片、第二极片和隔离膜的尺寸示意图。
24.图4是本技术的一个实施例的用电设备的结构示意图。
25.主要元件符号说明
26.电芯
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100
27.电池
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200
28.用电设备
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300
29.电极组件
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10
30.第一极片
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11
31.外侧极片
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11a
32.内侧极片
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11b
33.第一集流体
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111
34.第一活性材料层
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112
35.第二极片
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12
36.第二集流体
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121
37.第二活性材料层
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122
38.隔离膜
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13
39.包装袋
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20
40.顶壁
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20a
41.底壁
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20b
42.侧壁
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20c
43.金属层
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21
44.第一聚合物层
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22
45.第二聚合物层
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23
46.第一极耳
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31
47.第二极耳
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32
48.第一极耳引线
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33
49.第二极耳引线
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50.壳体
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51.设备主体
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92
52.第一方向
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x
54.第三方向
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具体实施方式
56.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
57.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另
一个元件或者可能同时存在居中设置的元件。当一个元件被认为是“设置在”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中设置的元件。
58.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶”、“底”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不用于限制本技术。
59.可以理解，当两元件平行/垂直设置时沿同一方向设置，两元件之间可存在一定的夹角，两元件之间的允许存在0
‑±
10％的公差，两元件大于、等于或小于允许存在0
‑±
10％的公差。
60.本技术的实施例提供一种电芯，包括电极组件和包装袋。电极组件容纳于包装袋中。电极组件包括沿第一方向相互层叠设置的第一极片和第二极片、以及设置在第一极片和第二极片之间的隔离膜。第一极片包括第一集流体。第一极片中包括两个外侧极片以及至少一个内侧极片。沿第一方向，两个外侧极片分别设置于电极组件最外的两侧，内侧极片设置于两个外侧极片之间，且第二极片设置在两个外侧极片之间。包装袋包括金属层。外侧极片中第一集流体的第一强度s1和金属层的第二强度s2之间的关系满足：0.2≤s1/s2≤0.5。
61.上述电芯中，外侧极片中的第一集流体和金属层配合提高包装袋的结构强度和力学性能。并且通过限制0.2≤s1/s2≤0.5，使电芯由外而内的第二强度s2和第一强度s1依次递减。当电芯受到撞击且撞击力达到使金属层发生断裂分离的力度时，外侧极片中的第一集流体可在该撞击力的作用下断裂分离，由于断裂分离，断裂后的外侧极片不存在连接的极片或极片碎屑，从而降低导致短路的风险，提高电芯的安全性。
62.结合附图，对本技术的实施例作进一步的说明。
63.请一并参阅图1和图2，本技术的一个实施例提供一种电芯100，电芯100包括电极组件10和包装袋20，电极组件10容纳于包装袋20中，包装袋20用于封装电极组件10。
64.电极组件10包括沿第一方向z相互层叠设置的第一极片11和第二极片12，以及设置在第一极片11和第二极片12之间的隔离膜13。第一极片11包括第一集流体111和涂覆于第一集流体111上的第一活性材料层112。第二极片12包括第二集流体121和涂覆于第二集流体121上的第二活性材料层122。第一活性材料层112 和第二活性材料层122用于将化学能转化为电能。第一集流体111和第二集流体 121将电化学反应所产生的电流导到外电路，从而实现化学能转化为电能的过程。
65.第一极片11中包括两个外侧极片11a以及至少一个内侧极片11b。沿第一方向 z，两个外侧极片11a分别设置于电极组件10最外的两侧，内侧极片11b设置于两个外侧极片11a之间，且第二极片12设置在两个外侧极片11a之间。
66.包装袋20包括金属层21，金属层21用于提高包装袋20的结构强度和力学性能，可吸收和承受外力的冲击。
67.外侧极片11a中第一集流体111的第一强度s1和金属层21的第二强度s2之间的关系满足：0.2≤s1/s2≤0.5。
68.其中，外侧极片11a中的第一集流体111和金属层21配合提高包装袋20的结构强度
和力学性能。并且通过限制0.2≤s1/s2≤0.5，使电芯100由外而内的第二强度s2和第一强度s1依次递减。当电芯100受到撞击且撞击力达到使金属层21 发生断裂分离的力度时，外侧极片11a中的第一集流体111可在该撞击力的作用下断裂分离，由于断裂分离，断裂后的外侧极片11a不存在连接的极片或极片碎屑，从而降低导致短路的风险，提高电芯100的安全性。
69.通过限制s1/s2≥0.2，使外侧极片11a的第一集流体111具备保护内侧极片11b 和第二极片12的结构强度；通过限制s1/s2≤0.5，便于外侧极片11a的第一集流体111受到撞击时断裂分离。
70.可选地，s1/s2可以为0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5以及0.2至0.5 范围内其他任意数值中的一个。
71.进一步地，外侧极片11a中第一集流体111的第一强度s1和金属层21的第二强度s2之间的关系满足：0.3≤s1/s2≤0.4。通过限制s1/s2≥0.3，使外侧极片11a 的第一集流体111进一步具备保护内侧极片11b和第二极片12的结构强度；通过限制s1/s2≤0.4，进一步便于外侧极片11a的第一集流体111受到撞击时断裂分离。
72.外侧极片11a中第一集流体111的第一强度s1和内侧极片11b中第一集流体 111的第三强度s3之间的关系满足：1≤s1/s3≤1.5。
73.通过限制1≤s1/s3≤1.5，使电芯100由外而内的第二强度s2、第一强度s1 和第三强度s3依次递减。当电芯100受到撞击且撞击力达到使金属层21发生断裂分离的力度时，外侧极片11a中的第一集流体111和内侧极片11b中的第一集流体 111可在该撞击力的作用下依次断裂分离，由于断裂分离，断裂后的外侧极片11a 和内侧极片11b不存在连接的极片或极片碎屑，从而降低导致短路的风险，提高电芯100的安全性。
74.通过限制s1/s3≥1，使外侧极片11a的第一集流体111具备保护内侧极片11b 和第二极片12的结构强度；通过限制s1/s3≤1.5，便于外侧极片11a的第一集流体111受到撞击时断裂分离。
75.可选地，s1/s3可以为1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5以及1至1.5范围内其他任意数值中的一个。
76.进一步地，外侧极片11a中第一集流体111的第一强度s1和内侧极片11b中第一集流体111的第三强度s3之间的关系满足：1≤s1/s3≤1.2。通过限制s1/s2 ≤1.2，进一步便于外侧极片11a的第一集流体111受到撞击时断裂分离。
77.在一些实施例中，外侧极片11a中第一集流体111的第一延伸率δ1和金属层 21的第二延伸率δ2之间的关系满足：0.2≤δ1/δ2≤0.5。
78.其中，在相同的形变情况下，延伸率的值越小越容易产生断裂。通过限制0.2 ≤δ1/δ2≤0.5，在提高电芯100结构强度和力学性能的同时，使电芯100由外而内的第二延伸率δ2和第一延伸率δ1依次递减，当电芯100受到撞击且撞击力达到使金属层21发生断裂分离的力度时，外侧极片11a中的第一集流体111可在该撞击力的作用下断裂分离，由于断裂分离，断裂后的外侧极片11a不存在连接的极片或极片碎屑，从而降低导致短路的风险，提高电芯100的安全性。
79.通过限制δ1/δ2≥0.2，使外侧极片11a的第一集流体111具备保护内侧极片11b 和第二极片12的结构强度；通过限制δ1/δ2≤0.5，便于外侧极片11a的第一集流体 111受到撞
击时断裂分离。
80.可选地，δ1/δ2可以为0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5以及0.2至0.5 范围内其他任意数值中的一个。
81.进一步地，外侧极片11a中第一集流体111的第一延伸率δ1和金属层21的第二延伸率δ2之间的关系满足：0.3≤δ1/δ2≤0.4。通过限制δ1/δ2≥0.3，使外侧极片 11a的第一集流体111进一步具备保护内侧极片11b和第二极片12的结构强度；通过限制δ1/δ2≤0.4，进一步便于外侧极片11a的第一集流体111受到撞击时断裂分离。
82.在一些实施例中，外侧极片11a中第一集流体111的第一延伸率δ1和内侧极片11b中第一集流体111的第三延伸率δ3之间的关系满足：1≤δ1/δ3≤1.5。
83.通过限制1≤δ1/δ3≤1.5，在提高电芯100结构强度和力学性能的同时，使电芯100由外而内的第二延伸率δ2、第一延伸率δ1和第三延伸率为δ3依次递减，当电芯100受到撞击且撞击力达到使金属层21发生断裂分离的力度时，外侧极片11a 中的第一集流体111和内侧极片11b中的第一集流体111可在该撞击力的作用下依次断裂分离，由于断裂分离，断裂后的外侧极片11a和内侧极片11b不存在连接的极片或极片碎屑，从而降低导致短路的风险，提高电芯100的安全性。
84.通过限制δ1/δ3≥1，使外侧极片11a的第一集流体111具备保护内侧极片11b 和第二极片12的结构强度；通过限制δ1/δ3≤1.5，便于外侧极片11a的第一集流体111受到撞击时断裂分离。
85.可选地，δ1/δ3可以为1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5以及1至1.5范围内其他任意数值中的一个。
86.进一步地，外侧极片11a中第一集流体111的第一延伸率δ1和内侧极片11b 中第一集流体111的第三延伸率δ3之间的关系满足：1≤δ1/δ3≤1.2。通过限制δ1/δ3 ≤1.2，进一步便于外侧极片11a的第一集流体111受到撞击时断裂分离。
87.在一些实施例中，第三延伸率δ3≥2％，且第一延伸率δ1≤10％，使外侧极片 11a的第一集流体111具备保护内侧极片11b和第二极片12的结构强度，便于外侧极片11a的第一集流体111受到撞击时断裂分离。
88.可选地，δ3和δ1的取值可以为δ3＝2％且δ1＝3％；δ3＝4％且δ1＝6％；δ3＝6％且δ 1＝9％以及满足该范围内其他任意数值中的一组。
89.进一步地，第三延伸率δ3≥4％，且第一延伸率δ1≤8％，进一步使外侧极片11a 的第一集流体111具备保护内侧极片11b和第二极片12的结构强度，且进一步便于外侧极片11a的第一集流体111受到撞击时断裂分离。
90.在一些实施例中，外侧极片11a中第一集流体111的第一厚度d1、以及内侧极片11b中第一集流体111的第二厚度d2之间的关系满足：d2≤d1，以便于在第一集流体111的材料相同的情况下，使第一强度s1和第三强度s3之间满足1≤s1/s3 ≤1.5。
91.可以理解的是，当d2＝d1时，电极组件10中的第一集流体111的厚度相同，与现有的需要通过加厚最外侧集流体厚度以提高电芯结构强度的方式相比，可限缩第一集流体111占用的厚度空间，提高电池能量密度。
92.在一些实施例中，第二厚度d2≥4μm，且第一厚度d1≤20μm，以限缩第一集流体111占用的厚度空间。
93.可选地，d2和d1的取值可以为d2＝4mm且d1＝4mm；d2＝4mm且d1＝5mm； d2＝5mm且d1＝7mm以及满足该范围内其他任意数值中的一组。
94.进一步地，d2≥5μm，且d1≤16μm，以进一步限缩第一集流体111占用的厚度空间。
95.请继续参阅图1和图2，在一些实施例中，包装袋20包括顶壁20a、底壁20b 和侧壁20c，顶壁20a和底壁20b沿第一方向z相对设置，侧壁20c连接于顶壁20a 和底壁20b之间以封装电极组件10。顶壁20a与其中一个外侧极片11a相邻设置，顶壁20a中的金属层21和对应的外侧极片11a配合提高电芯100位于第一方向z 上其中一侧的结构强度和力学性能。底壁20b与另外一个外侧极片11a相邻设置，底壁20b中的金属层21和对应的外侧极片11a配合提高电芯100位于第一方向z 上另外一侧的结构强度和力学性能。
96.在一些实施例中，顶壁20a中的金属层21与对应的外侧极片11a中的第一集流体111沿垂直于第一方向z的方向平行设置，以使顶壁20a中的金属层21和对应的外侧极片11a中的第一集流体111在撞击过程中正对撞击物，进而便于顶壁20a 中的金属层21和对应的外侧极片11a中的第一集流体111受力断裂。
97.在一些实施例中，底壁20b中的金属层21与对应的外侧极片11a中的第一集流体111沿垂直于第一方向z的方向平行设置，以使底壁20b中的金属层21和对应的外侧极片11a中的第一集流体111在撞击过程中正对撞击物，进而便于顶壁20a 中的金属层21和对应的外侧极片11a中的第一集流体111受力断裂。
98.在一些实施例中，第一极片11为负极极片，第二极片12为正极极片。
99.在一些实施例中，第一集流体111的材质为铜，以限制外侧极片11a中第一集流体111的第一强度s1和第一延伸率δ1、以及内侧极片11b中第一集流体111的第三强度s3和第三延伸率为δ3。
100.请继续参阅图1和图2，在一些实施例中，包装袋20还包括第一聚合物层22 和第二聚合物层23，金属层21设于第一聚合物层22和第二聚合物层23之间。金属层21由金属材质制成。可选地，金属层21的材质为钢，与现有的使用铝塑膜作为包装袋的方式相比，钢的结构强度优于铝的结构强度，可提高包装袋20的结构强度和力学性能。
101.第一聚合物层22设于金属层21远离电极组件10的一侧，用于在电芯100最外侧起到防护的作用，可选地，第一聚合物层22材质为尼龙。第二聚合物层设于金属层21朝向电极组件10的一侧，用于在电芯100内侧起到封装连接的作用，可选地，第二聚合物层23材质为cpp(流延聚丙烯)。
102.请继续参阅图1和图2，在一些实施例中，在外侧极片11a中，第一活性材料层112涂覆于第一集流体111朝向内侧极片11b的表面，以降低外侧极片11a的第一活性材料层112腐蚀包装袋20的风险，提高电芯100的安全性。
103.在一些实施例中，在内侧极片11b中，第一活性材料层112涂覆于第一集流体 111沿第一方向z相对设置的两个表面；在第二极片12中，第二活性材料层122 涂覆于第二集流体121沿第一方向z相对设置的两个表面，以提高电池能量密度。
104.请参阅图3，在一些实施例中，沿第一方向z，第二极片12在第一极片11上形成的投影位于第一极片11的范围内，以便于在电芯100使用时，第一极片11可完全接收第二极片12产生的锂离子，提高电芯100使用的稳定性。第一极片11在隔离膜13上形成的投影位于隔离膜13的范围内，以降低第一极片11和第二极片 12之间产生短路的风险，提高电芯100的安
全性。
105.电芯100的长度方向为第二方向x，宽度方向为第三方向y，第一方向z、第二方向x和第三方向y之间相互垂直设置。
106.在一些实施例中，沿第二方向x和/或第三方向y，第二极片12的最外侧边缘与位于同一侧的第一极片11相对应的最外侧边缘之间的距离为l1，l1≥0.5mm。
107.在一些实施例中，沿第二方向x和/或第三方向y，第一极片11的最外侧边缘与位于同一侧的隔离膜13相对应的最外侧边缘之间的距离为l2，l2≥1mm。
108.在一些实施例中，第一极片11在第一方向z上对称排列，第二极片12在第一方向z上对称排列，隔离膜13在第一方向z上对称排列，以降低电芯100在循环过程中出现偏向一侧弯曲的风险，提高电芯100的结构稳定性。
109.请再次参阅图1和图2，在一些实施例中，电芯100还包括第一极耳31和第二极耳32，第一极耳31电连接于第一极片11，第二极耳32电连接于第二极片12。电芯100还包括第一极耳引线33和第二极耳引线34，第一极耳引线33一端电连接第一极耳31，另一端从包装袋20中伸出，第二极耳引线34一端电连接第二极耳32，另一端从包装袋20中伸出。
110.第一极耳引线33和第二极耳引线34伸出包装袋20的部分用于与外部电路板连接，外部电路板可以但不限于为bms(battery management system)，具体地， bms上设有多个电子元器件，多个电子元器件能够实现对电芯100的数据采集、控制、保护、通讯、电量计算、信号传输、电能传输等模块功能。
111.在一些实施例中，第一极耳31和第一极片11一体成型设置，以提高第一极耳 31和第一极片11之间结构的稳定性。
112.在一些实施例中，第二极耳32和第二极片12一体成型设置，以提高第一极耳 31和第一极片11之间结构的稳定性。
113.请参阅图4，本技术还提供一种电池200，包括壳体91和上述任一项实施例中的电芯100。电芯100容纳于壳体91中。
114.请参阅图4，本技术的一个实施例还提供了一种用电设备300，包括上述任一实施例中的电池200。用电设备300还包括设备主体92，电池200电连接于设备主体92，且为设备主体92供电。在一些实施例中，设备主体92可以为手机、平板电脑等电子设备，或电动汽车等交通设备。
115.下面具体说明本技术中的第一强度s1、第二强度s2、第三强度s3、第一延伸率为δ1、第二延伸率为δ2、第三延伸率为δ3的测量方式：
116.以测量第一强度s1和第一延伸率为δ1为例，在外侧极片11a的第一集流体111 纵向方向上获取第一样品组，在外侧极片11a的第一集流体111横向方向上获取第二样品组。将第一样品组切割为5个尺寸为152mm*12.7mm的样品，将第二样品组切割为5个尺寸为152mm*12.7mm的样品。
117.分别对10个样品施加拉力，拉伸速率为50mm/min，直至样品破裂。记录样品破裂时的强度数据记录为a值，记录样品的初始长度为b值，破裂前被拉长的距离为c值。
118.计算每个样品的强度和延伸率，其中，强度：a/(12.7*厚度)，延伸率： (c-b)/b*100％。第一强度s1为10个样品的强度的平均值，第一延伸率δ1为10个样品的延伸率的平均值。
119.其中，上述a值、b值、c值、以及对应的强度和延伸率可通过instron测试仪获取。
120.可以理解的是，测量第二强度s2和第二延伸率为δ2时，在金属层21纵向方向上获取第一样品组，在金属层21横向方向上获取第二样品组。测量第三强度s3 和第三延伸率为δ3时，在内侧极片11b的第一集流体111纵向方向上获取第一样品组，在内侧极片11b的第一集流体111横向方向上获取第二样品组。其他测试步骤和上文类似，在此不作赘述。
121.下面通过具体实施方式说明本技术：
122.撞击测试具体如下：
123.将各对比例和各实施例的电芯100充满电后放置于测试平台表面，将直径为 15.8mm
±
0.2mm的金属棒横置在电芯厚度方向上的表面中心处，采用重量为 9.1kg
±
0.1kg的重物从610mm
±
25mm的高处自由落体状态撞击放有金属棒的电芯表面并观察6h。通过标准为电芯不起火、不爆炸。
124.各对比例和各实施例中的电芯100具有大部分相同的参数，可以采用本领域常用的一些化学体系和电芯结构，如包括：电芯厚度为4.60mm；化学体系电压为4.45v；正极材料为石墨，97.7％；负极材料为钴酸锂，97.6％；第一集流体111为铜箔，第二集流体121为铝箔，且第一集流体111或第二集流体121的层数为15；第二集流体121的厚度为10μm；隔离膜13厚度为15μm。下述各表中的各实施例和对比例中除所涉及到的参数之外的其它参数都相同。
125.表1对比例1-2和实施例1-4中各电芯的其余参数和测试结果
126.表1中各对比例和各实施例中的电芯100还具有以下相同的参数：外侧极片中第一集流体的第一强度s1和内侧极片中第一集流体的第三强度s3的比值s1/s3为 1。
127.表1
[0128][0129]
由表1可知，对比例1中s1/s2＜0.2，容易导致外侧极片中第一集流体的结构强度和力学性能较弱，从而削弱包装袋20整体的防护能力。对比例2中s1/s2＞ 0.5，容易导致外侧极片中第一集流体在撞击力的作用下不完全断裂，使撞击处存在较多的电极碎片从而造成短路的风险。
[0130]
实施例1-4中s1/s2满足0.2≤s1/s2≤0.5时，外侧极片11a中的第一集流体 111和金属层21配合提高包装袋20的结构强度和力学性能，电芯100由外而内的第二强度s2和第一强度s1依次递减，当电芯100受到撞击且撞击力达到使金属层 21发生断裂分离的力度时，外侧极片11a中的第一集流体111可在该撞击力的作用下断裂分离，由于断裂分离，断裂后的外侧极片11a不存在连接的极片或极片碎屑，从而降低导致短路的风险，提高电芯100的安全性。
[0131]
表2对比例3-4和实施例5-7中各电芯的其余参数和测试结果
[0132]
表2中各对比例和各实施例中的电芯100还具有以下相同的参数：包装袋的金属层第二强度s2为692n/mm2；外侧极片中第一集流体的第一强度s1和包装袋的金属层第二强度s2的比值s1/s2为0.49。
[0133]
表2
[0134][0135]
由表2可知，对比例3中s1/s3＞1.5，容易导致内侧极片中第一集流体的结构强度和力学性能较弱，从而削弱包装袋20整体的防护能力。对比例4中s1/s3＜1，虽然撞击通过率较高，但为了满足内侧极片中第一集流体的强度要求，需要增加内侧极片中第一集流体的第二厚度，使电芯能量密度降低，不利于使用。并且，可以理解的是，s1/s3＜1还容易导致外侧极片11a中的第一集流体111在撞击力的作用下断裂时内侧极片11b中的第一集流体111无法断裂或不完全断裂，使撞击处存在较多的电极碎片从而造成短路的风险。
[0136]
实施例5-7中s1/s3满足1≤s1/s3≤1.5时，电芯100由外而内的第二强度s2、第一强度s1和第三强度s3依次递减，当电芯100受到撞击且撞击力达到使金属层 21发生断裂分离的力度时，外侧极片11a中的第一集流体111和内侧极片11b中的第一集流体111可在该撞击力的作用下依次断裂分离，由于断裂分离，断裂后的外侧极片11a和内侧极片11b不存在连接的极片或极片碎屑，从而降低导致短路的风险，提高电芯100的安全性。
[0137]
表3对比例5-6和实施例8-11中各电芯的其余参数和测试结果
[0138]
表3中各对比例和各实施例中的电芯100还具有以下相同的参数：外侧极片中第一集流体的第一延伸率δ1和内侧极片中第一集流体的第三延伸率δ3的比值δ1/δ 3为1。
[0139]
表3
[0140]
由表3可知，对比例5中δ1/δ2＜0.2，容易导致外侧极片中第一集流体的结构强度和力学性能较弱，从而削弱包装袋20整体的防护能力。对比例6中δ1/δ2＞0.5，容易导致外侧极片中第一集流体在该撞击力的作用下不完全断裂，使撞击处存在较多的电极碎片从而造成短路的风险。
[0141]
实施例9-11中δ1/δ2满足0.2≤δ1/δ2≤0.5时，外侧极片11a中的第一集流体 111和金属层21配合提高包装袋20的结构强度和力学性能，电芯100由外而内的第二延伸率δ2和第一延伸率δ1依次递减，当电芯100受到撞击且撞击力达到使金属层21发生断裂分离的力度时，外侧极片11a中的第一集流体111可在该撞击力的作用下断裂分离，由于断裂分离，断裂后的外侧极片11a不存在连接的极片或极片碎屑，从而降低导致短路的风险，提高电芯100的安全性。
[0142]
表4对比例7-8和实施例12-14中各电芯的其余参数和测试结果
[0143]
表4中各对比例和各实施例中的电芯100还具有以下相同的参数：包装袋的金属层第二延伸率δ2为19.5％；外侧极片中第一集流体的第一延伸率δ1和包装袋的金属层第二延伸率δ2的比值δ1/δ2为0.4。
[0144]
表4
[0145]
由表4可知，对比例7中δ1/δ3＞1.5，容易导致内侧极片中第一集流体的结构强度和力学性能较弱，从而削弱包装袋20整体的防护能力。对比例8中δ1/δ3＜1，虽然撞击通过率较高，但为了满足内侧极片中第一集流体的强度要求，需要增加内侧极片中第一集流体的第二厚度，使电芯能量密度降低，不利于使用。可以理解的是，δ1/δ3＜1还容易导致外侧极片11a中的第一集流体111在撞击力的作用下断裂时内侧极片11b中的第一集流体111无法断裂或不完全断裂，使撞击处存在较多的电极碎片从而造成短路的风险。
[0146]
实施例12-14中δ1/δ3满足1≤δ1/δ3≤1.5时，电芯100由外而内的第二延伸率δ2、第一延伸率δ1和第三延伸率为δ3依次递减，当电芯100受到撞击且撞击力达到使金属层21发生断裂分离的力度时，外侧极片11a中的第一集流体111和内侧极片11b中的第一集流体111可在该撞击力的作用下依次断裂分离，由于断裂分离，断裂后的外侧极片11a和内侧极片11b不存在连接的极片或极片碎屑，从而降低导致短路的风险，提高电芯100的安全性。
[0147]
另外，本领域技术人员还可在本技术精神内做其它变化，当然，这些依据本技术精神所做的变化，都应包含在本技术所公开的范围。