一种电池装置及电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及电源装置技术领域，更具体地，本实用新型涉及一种电池装置以及电子设备。


背景技术：

2.随着我国对新能源汽车推广力度的不断加大，具备绿色环保特性的纯电动汽车成为未来汽车产业发展的必然趋势，其将逐步取代传统燃油客车成为寻常百姓的日常出行交通工具。电动汽车的动力源为锂离子电池，锂离子电池具有能量密度高、循环性长、能量转换效率高等优点，锂离子电池的各项性能的改进一直是业界关注的重点。
3.锂离子电池在工作时不可避免地会遇到颠簸、碰撞、挤压、针刺及弯折等情况；在这些情况下，锂离子电池很容易发生内短路，其中，以正极集流体与负极活性物质接触所导致的内短路最为危险。若由此引发锂离子电池的热失控，则会造成不堪设想的后果。
4.因此，需要提供一种新的技术方案，以提高锂离子电池的安全性能。


技术实现要素：

5.本实用新型的一个目的是提供一种电池装置的新技术方案。
6.根据本实用新型的第一方面，提供了一种电池装置。该电池装置包括：
7.正极片、负极片及隔膜，所述隔膜设置于所述正极片和所述负极片之间；
8.所述正极片包括正极集流体和附着在所述正极集流体表面的正极活性物质层；所述正极集流体包括极耳区和非极耳区，所述正极活性物质层覆盖所述非极耳区；
9.所述负极片包括负极集流体和附着在所述负极集流体表面的负极活性物质层；
10.在所述正极片的两端，所述负极活性物质层在所述正极活性物质层上的投影完全覆盖所述正极活性物质层；其中，所述正极活性物质层包括第一正极活性物质层和第二正极活性物质层，所述第一正极活性物质层设置在所述正极集流体和所述第二正极活性物质层之间。
11.可选地，在所述正极片的两端，所述负极集流体在所述正极集流体投影完全覆盖所述正极集流体。
12.可选地，所述第一正极活性物质层的粘结力高于所述第二正极活性物质层的粘结力。
13.可选地，所述负极集流体的两端均具有未覆盖所述负极活性物质层的第一空箔区。
14.可选地，所述负极活性物质层包括第一负极活性物质层及第二负极活性物质层，所述第一负极活性物质层和所述第二负极活性物质层分别设置于所述负极集流体的两侧，且所述第一负极活性物质层和所述第二负极活性物质层在长度方向上错位设置。
15.可选地，所述极耳区位于所述正极集流体的中部位置。
16.可选地，在所述正极集流体的两端，所述正极集流体的端部、所述第一正极活性物
质层的端部及所述第二正极活性物质层的端部均齐平设置。
17.可选地，在所述正极集流体的两端，所述正极集流体的端部与所述第二正极活性物质层的端部齐平设置，且所述第一正极活性物质层的端部位于所述第二正极活性物质层的端部的内侧。
18.可选地，在所述正极集流体的两端，所述正极集流体的端部与所述第一正极活性物质层的端部齐平设置，且所述第二正极活性物质层的端部位于所述第一正极活性物质层的端部的内侧。
19.可选地，所述极耳区位于所述正极集流体的至少一端。
20.可选地，所述极耳区位于所述正极集流体的第一端上；
21.在所述正极集流体的第二端，所述正极集流体、所述第一正极活性物质层及所述第二正极活性物质层均齐平设置。
22.可选地，
23.在所述正极集流体的第二端，所述正极集流体与所述第二正极活性物质层齐平设置，且所述第一正极活性物质层位于所述第二正极活性物质层的内侧。
24.可选地，
25.在所述正极集流体的第二端，所述正极集流体与所述第一正极活性物质层齐平设置，且所述第二正极活性物质层位于所述第一正极活性物质层的内侧。
26.根据本实用新型的第二方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括如第一方面所述的电池装置。
27.在本实用新型实施例中，正极活性物质层完全覆盖正极集流体的非极耳区，这样保证了正极集流体至少在其非极耳区不会存在裸露的情况，从而降低了正极集流体与负极片的负极活性物质层相接触的风险。此外，由于在正极片的首段和尾端，负极活性物质层在正极活性物质层上的投影完全覆盖正极活性物质层，这样可以防止锂离子的析出，并且可以进一步确保正极集流体与负极片的负极活性物质层不会存在接触的风险。
28.通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
29.构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。
30.图1a是根据本实用新型实施例电池装置第一种实施例还未开设极耳槽的结构示意图；
31.图1b是根据本实用新型实施例电池装置第一种实施例的结构示意图；
32.图2是根据本实用新型实施例电池装置第二种实施例的结构示意图；
33.图3是根据本实用新型实施例电池装置第三种实施例的结构示意图；
34.图4是根据本实用新型实施例电池装置第四种实施例的结构示意图；
35.图5是根据本实用新型实施例电池装置第五种实施例的结构示意图；
36.图6是根据本实用新型实施例电池装置第六种实施例的结构示意图；
37.图7是根据本实用新型实施例电池装置第七种实施例的结构示意图；
38.图8是根据本实用新型实施例电池装置第八种实施例的结构示意图；
39.图9是根据本实用新型实施例电池装置第九种实施例的结构示意图；
40.图10是第一种对比例的结构示意图；
41.图11是第二种对比例的结构示意图。
42.附图标记：
43.1、正极片；100、正极极耳；101、正极集流体；102、第一正极活性物质层；103、第二正极活性物质层；110、正极极耳槽；2、负极片；200、负极极耳；210、负极极耳槽；3、胶带。
具体实施方式
44.现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。
45.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。
46.对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。
47.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
48.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
49.根据本实用新型的一个实施例，提供了一种电池装置。如图1a-图9所示，该电池装置包括正极片1、负极片2及隔膜，所述隔膜设置于所述正极片1和所述负极片2之间；所述正极片1包括正极集流体101和附着在所述正极集流体101表面的正极活性物质层；所述正极集流体101包括极耳区和非极耳区，所述正极活性物质层覆盖所述非极耳区；
50.所述正极活性物质层包括第一正极活性物质层102和第二正极活性物质层103，所述第一正极活性物质层102位于所述第二正极活性物质层103和所述正极集流体101之间；
51.所述负极片2包括负极集流体201和附着在所述负极集流体201表面的负极活性物质层；
52.在所述正极片1的两端，所述负极活性物质层在所述正极活性物质层上的投影完全覆盖所述正极活性物质层。所述正极片的两端，是指正极片的首段和尾端。
53.正极活性物质层完全覆盖正极集流体101的非极耳区，这样保证了正极集流体101至少在其非极耳区不会存在裸露的情况，从而降低了正极集流体101与负极片2的负极活性物质层相接触的风险。
54.此外，由于在正极片的首段和尾端，负极活性物质层在正极活性物质层上的投影完全覆盖正极活性物质层，这样可以防止锂离子的析出，并且可以进一步确保正极集流体101与负极片2的负极活性物质层不会存在接触的风险。
55.由于在电池的各种短路情况中，以正极集流体发生暴露后与负极活性物质相接触最为危险，此种情况极易引发电池的热失控。而本实用新型实施例提供的电池装置能够避免正极集流体101与负极活性物质层发生接触，从而在该电池装置受到外力冲击或针刺等
情况时防止正极集流体与负极活性物质之间发生内短路，极大地提高了该电池装置的安全性能。
56.在一个实施例中，在所述正极片1的两端，所述负极集流体201在所述正极集流体101投影完全覆盖所述正极集流体101。
57.本实用新型实施例提供的电池装置在进行卷绕时，正极片1、隔膜及负极片2均平行设置；在长度方向上，正极片1的两端均位于负极片2的内侧，即，负极片2在长度方向的两端均超越正极片1；这样，卷绕时的开端和末尾均为负极片2，即卷绕以负极片入片，并以负极片收尾。这种以负极片入片，并以负极片收尾的卷绕方式，因为负极极片末端为铜箔漏箔，正极集流体没有漏出，所以不会发生严重的内短路。即通过避免裸露正极集流体，来防止在滥用情况下，正极集流体部分与负极活性物质接触导致的短路。
58.在一个例子中，如图4-图6所示，所述正极活性物质层包括第一正极活性物质层102和第二正极活性物质层103，所述第一正极活性物质层102设置在所述正极集流体101和所述第二正极活性物质层103之间；所述第一正极活性物质层102的粘结力高于所述第二正极活性物质层103的粘结力。可以保证粘接强度的同时，提高能量密度。
59.进一步地，正极活性物质层具体包括第一正极活性物质层102和第二正极活性物质层103；其中，第一正极活性物质层102位于正极集流体101和第二正极活性物质层103之间。第一正极活性物质层102和第二正极活性物质层103可以包括相同的正极活性物质，也可以包括不同的正极活性物质。
60.例如，第一正极活性物质层102和第二正极活性物质层103可以均包括钴酸锂。
61.例如，第一正极活性物质层102包括钴酸锂，而第二正极活性物质层103包括磷酸铁锂。
62.例如，第一正极活性物质层102中的正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸铁钠、磷酸钒锂、磷酸钒钠、磷酸钒氧锂、磷酸钒氧钠、钒酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、富锂锰基材料、镍钴铝酸锂或钛酸锂。
63.例如，第二正极活性物质层103中的正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸铁钠、磷酸钒锂、磷酸钒钠、磷酸钒氧锂、磷酸钒氧钠、钒酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、富锂锰基材料、镍钴铝酸锂或钛酸锂。第一正极活性物质层102和第二正极活性物质层103除了包含正极活性物质外，还包含粘结剂、导电剂及分散剂。其中，第一正极活性物质层102中包含的粘结剂的配比更高和/或第一正极活性物质层102中包含的粘结剂的粘结性能更强，从而使得第一正极活性物质层102具有高于第二正极活性物质层103的粘结力。因此，正极集流体101与第一正极活性物质层102之间具有更高的剥离强度。
64.在一个例子中，所述负极集流体201的两端均具有未覆盖所述负极活性物质层的第一空箔区。
65.在一个例子中，所述负极活性物质层包括第一负极活性物质层202及第二负极活性物质层203，所述第一负极活性物质层202和所述第二负极活性物质层203分别设置于所述负极集流体201的两侧，且所述第一负极活性物质层202和所述第二负极活性物质层203在长度方向上错位设置。可以减少厚度，提高能量密度。
66.其中，负极集流体201的两端是指沿负极集流体201的长度方向的首端及尾端；负极集流体201的两侧是指沿负极集流体201的厚度方向的两个侧面。
67.在一个例子中，如图1b、图2、图3所示，所述极耳区位于所述正极集流体101的中部位置。可以减少充放电电流，实现快充快放。
68.进一步地，在所述极耳区开设有正极极耳槽110，正极极耳100设置于所述正极极耳槽110内，且所述正极极耳100与所述正极集流体101连接。
69.在该实施例中，正极极耳100设置在正极集流体101的中部位置处开设的正极极耳槽110内。相应地，在负极集流体201的中部位置处开设有负极极耳槽210，负极极耳200设置在负极极耳槽210内并且负极极耳200与负极集流体201连接。
70.此外，由于在形成极耳槽时采用超声焊接技术，而超声焊接一般都具有两个焊头，这样便于焊接操作；因此，在正极极耳槽110的对侧形成有第一凹槽，在负极极耳槽210的对侧形成有第二凹槽。上述极耳区不仅包括开设有正极极耳槽110的区域，还包括正极极耳槽110的对侧设置第一凹槽的区域。
71.在正极活性物质层上与正极极耳槽110相对应的位置处覆盖设置有胶带3；同样地，在负极活性物质层上与负极极耳槽210相对应的位置处也覆盖设置有胶带3。
72.在一个例子中，如图1b和图2所示，在所述正极集流体101的两端，所述正极集流体101的端部与所述正极活性物质层相对应的端部均齐平设置。即可保证安全，同时也可保证能量密度。
73.更加具体地，在一个具体的例子(实施例1)中，参照图1b所示，在所述正极集流体101的两端，所述正极集流体101的端部、所述第一正极活性物质层102的端部及所述第二正极活性物质层103的端部均齐平设置。
74.在一个具体的例子(实施例2)中，参照图2所示，在所述正极集流体101的两端，所述正极集流体101的端部与所述第二正极活性物质层103的端部齐平设置，且所述第一正极活性物质层102的端部位于所述第二正极活性物质层103的端部的内侧。相对图1b，能量密度更高。
75.在一个例子中，参照图3所示(实施例3)，在所述正极集流体101的两端，所述正极集流体101的端部与所述第一正极活性物质层102的端部齐平设置，且所述第二正极活性物质层103的端部位于所述第一正极活性物质层102的端部的内侧。相对图2，安全性更高。
76.在一个例子中，如图4-图9所示，所述极耳区位于所述正极集流体101的至少一端上。也即，所述极耳区位于所述正极集流体101的首端，或者，所述极耳区位于所述正极集流体101的尾端，或者所述极耳区包括两个，其中一个所述极耳区位于所述正极集流体101的首端，另一个所述极耳区位于所述正极集流体101的尾端。
77.进一步地，在所述正极集流体101的第一端，所述正极集流体101的两侧均包括未附着所述正极活性物质层的第二空箔区，所述极耳区位于其中一个所述第二空箔区，所述正极极耳100设置在所述极耳区。
78.进一步地，参照图4-图6所示，第一端指图中的左端；参照图7-图9所示，第一端指图中的右端。
79.进一步地，对于负极片2，在其长度方向的两端，均包括未附着负极活性物质层的第一空箔区。且负极极耳200设置的位置与正极极耳100设置的位置相对应。
80.具体地，参照图4-图6所示，正极极耳100设置在图中的左端，则负极极耳200也相应地设置在图中的左端的第一空箔区。参照图7-图9所示，正极极耳100设置在图中的右端，
则负极极耳200也相应地设置在图中的右端的第一空箔区。
81.进一步地，正极极耳100处及负极极耳200处均覆盖设置有胶带3。
82.在一个例子中，如图4、图7所示，在所述正极集流体101的第一端，所述正极活性物质层位于所述正极集流体101的内侧；
83.在所述正极集流体101的第二端，所述正极集流体101、所述第一正极活性物质层102及所述第二正极活性物质层103均齐平设置。即可保证安全，同时也可保证能量密度。
84.在一个具体的例子(实施例4)中，参照图4所示，在所述正极集流体101的左端，所述正极活性物质层位于所述正极集流体101的内侧；
85.在所述正极集流体101的右端，所述正极集流体101、所述第一正极活性物质层102及所述第二正极活性物质层103均齐平设置。
86.在一个具体的例子(实施例7)中，参照图7所示，在所述正极集流体101的右端，所述正极活性物质层位于所述正极集流体101的内侧；
87.在所述正极集流体101的左端，所述正极集流体101、所述第一正极活性物质层102及所述第二正极活性物质层103均齐平设置。
88.在一个例子中，如图5、图8所示，在所述正极集流体101的第一端，所述正极活性物质层位于所述正极集流体101的内侧；
89.在所述正极集流体101的第二端，所述正极集流体101与所述第二正极活性物质层103齐平设置，且所述第一正极活性物质层102位于所述第二正极活性物质层103的内侧。相对图4、图7，能量密度更高。
90.在一个具体的例子(实施例5)中，参照图5所示，在所述正极集流体101的左端，所述正极活性物质层位于所述正极集流体101的内侧；在所述正极集流体101的右端，所述正极集流体101与所述第二正极活性物质层103齐平设置，且所述第一正极活性物质层102位于所述第二正极活性物质层103的内侧。
91.在一个具体的例子(实施例8)中，参照图8所示，在所述正极集流体101的右端，所述正极活性物质层位于所述正极集流体101的内侧；在所述正极集流体101的左端，所述正极集流体101与所述第二正极活性物质层103齐平设置，且所述第一正极活性物质层102位于所述第二正极活性物质层103的内侧。
92.在一个例子中，如图6、图9所示，在所述正极集流体101的第一端，所述正极活性物质层位于所述正极集流体101的内侧；
93.在所述正极集流体101的第二端，所述正极集流体101与所述第一正极活性物质层102齐平设置，且所述第二正极活性物质层103位于所述第一正极活性物质层102的内侧。相对图5、图8，安全性更高。
94.在一个具体的例子(实施例6)中，参照图6所示，在所述正极集流体101的左端，所述正极活性物质层位于所述正极集流体101的内侧；在所述正极集流体101的右端，所述正极集流体101与所述第一正极活性物质层102齐平设置，且所述第二正极活性物质层103位于所述第一正极活性物质层102的内侧。
95.在一个具体的例子(实施例9)中，参照图9所示，在所述正极集流体101的右端，所述正极活性物质层位于所述正极集流体101的内侧；在所述正极集流体101的左端，所述正极集流体101与所述第一正极活性物质层102齐平设置，且所述第二正极活性物质层103位
于所述第一正极活性物质层102的内侧。
96.进一步地，在所述正极集流体101的第一端，在设置有极耳区的一侧，所述第一正极活性物质层102与所述第二正极活性物质层103齐平设置，或者，所述第一正极活性物质层102位于所述第二正极活性物质层103的内侧；在未设置极耳区的一侧，所述第一正极活性物质层102与所述第二正极活性物质层103齐平设置，或者，所述第二正极活性物质层103位于所述第一正极活性物质层102的内侧。
97.其中，参照图4-图6所示，第一端指图中的左端，第二端指图中的右端；参照图7-图9所示，第一端指图中的右端，第二端指图中的左端。对比例1
98.参照图10所示，包括正极片1’、负极片2’及隔膜，正极片1’包括正极集流体101’和附着在所述正极集流体101’表面的正极活性物质层；其中，在正极集流体101’的两侧，正极集流体101’的两端均包括未附着正极活性物质层的留白区域。
99.对比例2
100.参照图11所示，包括正极片1’、负极片2’及隔膜，正极片1’包括正极集流体101’和附着在所述正极集流体101’表面的正极活性物质层；在正极集流体101’的两侧，正极集流体101’的右端包括未附着正极活性物质层的留白区域；
‘
且正极集流体101’的左端一侧包括未附着正极活性物质层的留白区域；
101.负极片2’包括负极集流体201’和附着在所述负极集流体201’表面的负极活性物质层；
102.其中，负极活性物质层的两端均超过正极活性物质层；并且，正极片1’的右端超越负极片2’的右端，即卷绕以正极片1’收尾。
103.分别对实施例1-实施例9以及对比例1-对比例2中的电池装置进行电池容量测试、针刺测试及撞击测试。测试结果如下表1所示：
104.表1：
[0105][0106]
如表1所示，通过将实施例与对比例相比对可知，本实用新型实施例提供的电池装置能够有效提升电池针刺的通过率以及撞击的通过率，并且对电池的容量没有明显的负面影响，能够兼顾电池的安全性并且确保电池的容量。
[0107]
通过比较实施例1和对比例1可知：当正极片的两端出现正极集流体露出的情况时，电池的的针刺通过率和撞击通过率下降明显。举例而言，对比例1的电池由于正极片的两端存在有部分正极集流体没有被正极活性物质层保护的留白区域，当受到外部机械力损伤电池极片时，会引发该留白区域和负极活性物质间的内短路。
[0108]
通过比较实施例1、实施例2、实施例3之间，实施例4、实施例5、实施例6之间，以及实施例7、实施例8、实施例9之间可知：在电池的正极片的两端，如果第二正极活性物质层超越第一正极活性物质层时，电池的针刺通过率和撞击通过率下降明显。
[0109]
这是由于，第一正极活性物质层具有更强的粘结力，即第一正极活性物质层与正极集流体之间的剥离强度高于第二正极活性物质层与正极集流体之间的剥离强度；因此，相比于正极集流体的两端被第一正极活性物质层覆盖，当正极集流体的两端被第二正极活性物质层覆盖时，其安全性能会有所降低。当出现外部机械力损伤电池极片时，正极集流体和负极活性物质内短路的发生概率会增大。
[0110]
根据本实用新型的另一个实施例，提供了一种电子设备，所述电子设备包括如上所述的电池装置。
[0111]
上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
[0112]
虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本
领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。