电芯及电化学装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及储能器件领域，尤其涉及一种电芯及电化学装置。
【背景技术】
[0002]随着交通、通讯和信息产业的飞速发展及能源危机的日益严峻，电动车及各种便携式设备在诞生及发展的同时，对高性能的替代性能源提出了迫切需求。二次锂电池作为一种化学电源，因具有能量密度高、循环性能好及自放电率低等优势，成为替代性能源的理想选择。目前已广泛应用于笔记本电脑、智能手机、电动工具等消费类电子产品，并在近年来于电动车及储能电池等领域也取得了长足的发展和进步。
[0003]在锂电池的应用领域不断迅速成长的同时，安全性始终是锂电行业重点关注并亟待解决的关键问题，并成为了决定锂离子电池发展前景的一个重要因素。导致锂离子电池安全事故发生的原因包括电池内部短路及外部滥用行为。其中，与滥用相关的因素主要包括外部环境过热、外部短路、过充/放、以及穿刺、挤压、碰撞等机械冲击事件。按照风险等级的高低，上述安全隐患造成的安全事故可分为电池胀气、包装破裂、冒烟、起火，以及由热失控导致的爆炸等。
[0004]排除安全隐患，降低风险等级，是提高锂离子电池安全性能的有效途径。其中，增加卷绕电芯收尾部分的空白铝箔集流片和铜箔集流片的长度是目前广为应用的技术手段之一。尽管卷绕电芯收尾部分多出来的空白铝箔集流片和铜箔集流片能够环绕在电芯周围，使得在内部短路、穿刺、挤压、碰撞等场合的内部短路可有效转化为外短路，避免由于电流过大导致电池内部发生热失控，进而减少燃烧爆炸等恶劣事故的发生。但目前该技术的最大障碍是以牺牲电池的体积比能量为前提。
【发明内容】
[0005]鉴于【背景技术】中存在的问题，本发明的目的在于提供一种电芯及电化学装置，其提高电芯的安全性能。
[0006]为了实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种电芯，其包括:第一极片，包括第一集流体和选择性地设置在第一集流体的表面上的含有第一活性材料的第一活性材料层；第二极片，与第一极片极性相反，包括第二集流体和选择性地设置在第二集流体的表面上的含有第二活性材料的第二活性材料层；第一极耳，设置于且电连接于第一极片的第一集流体；第二极耳，设置于且电连接于第二极片的第二集流体；以及隔离膜，设置于第一极片和第二极片之间。第一集流体的表面存在未设置有第一活性材料层的部分且该部分定义为第一表面空白区；第二集流体的表面存在未设置有第二活性材料层的部分且该部分定义为第二表面空白区；第一极耳设置于第一表面空白区而第二极耳设置于第二表面空白区。第一极耳沿宽度方向向第一表面空白区的宽度方向的相对的两个横向边缘延伸并且宽度方向的处于外侧的一个侧缘靠近第一表面空白区的相应一个横向边缘，而且第一极耳沿长度方向向第一表面空白区的长度方向的两个相对的纵向边缘延伸且长度方向的两外侧缘分别靠近第一表面空白区的两个纵向边缘；和/或第二极耳沿宽度方向向第二表面空白区的宽度方向的相对的两个横向边缘延伸且宽度方向的处于外侧的一个侧缘靠近第二表面空白区的相应一个横向边缘，而且第二极耳沿长度方向向第二表面空白区的长度方向的两个相对的纵向边缘延伸且长度方向的两外侧缘分别靠近第二表面空白区的两个纵向边缘。第一极耳和第二极耳在宽度方向上相互隔开，且第一极耳和第二极耳之间存在有隔离膜。当电芯发生机械冲击时，第一极耳和第二极耳变形刺破该第一极耳和第二极耳之间的隔离膜，以使第一集流体和第二集流体电连接。
[0007]为了实现上述目的，在第二方面，本发明提供了一种电化学装置，其包括根据本发明第一方面所述的电芯。
[0008]本发明的有益效果如下:
[0009]在本发明中，第一极耳沿宽度方向向第一表面空白区的宽度方向的相对的两个横向边缘延伸并且宽度方向的处于外侧的一个侧缘靠近第一表面空白区的相应一个横向边缘，而且第一极耳沿长度方向向第一表面空白区的长度方向的两个相对的纵向边缘延伸且长度方向的两外侧缘分别靠近第一表面空白区的两个纵向边缘；和/或第二极耳沿宽度方向向第二表面空白区的宽度方向的相对的两个横向边缘延伸且宽度方向的处于外侧的一个侧缘靠近第二表面空白区的相应一个横向边缘，而且第二极耳沿长度方向向第二表面空白区的长度方向的两个相对的纵向边缘延伸且长度方向的两外侧缘分别靠近第二表面空白区的两个纵向边缘。由此，相对于现有的电芯，本发明的电芯的第一极耳和/或第二极耳的长度和宽度进行了加长和加宽，当电芯发生机械冲击(例如，穿刺、挤压、碰撞等)时，力口长和加宽的第一极耳和/或第二极耳变形刺破该第一极耳和第二极耳之间的隔离膜，使第一集流体和第二集流体电连接，从而把电芯内部发生的内短路转化成一种电芯外部短路现象，使得电芯内部由于内短路导致的不可控热失控转化成温和的可控外短路，降低燃烧爆炸等恶劣事故的发生风险，大大提高电芯的安全性能。
【附图说明】
[0010]图1为现有的电芯的平面图；
[0011]图2为沿图1的A-A线观察到的部分立体图，其中为了清楚起见，第二极耳的部分轮廓以虚线简化示出；
[0012]图3为沿图2的简化俯视图，其中为了清楚起见，第二极片的轮廓以虚线简化示出；
[0013]图4为根据本发明的电芯的平面图；
[0014]图5为沿图4的B-B线观察到的部分立体图，其中为了清楚起见，第二极耳的部分轮廓以虚线简化示出；
[0015]图6为沿图5的简化俯视图，其中为了清楚起见，第二极片的轮廓以虚线简化示出；
[0016]图7为与图6类似的替代实施例的视图；
[0017]图8为与图7类似的替代实施例的视图；
[0018]图9为与图8类似的替代实施例的视图；
[0019]图10为与图9类似的替代实施例的视图；
[0020]图11为与图10类似的替代实施例的视图；
[0021]图12为与图11类似的替代实施例的视图；
[0022]图13为与图12类似的替代实施例的视图；
[0023]图14为与图13类似的替代实施例的视图；
[0024]图15为与图14类似的替代实施例的视图；
[0025]图16为与图15类似的替代实施例的视图；
[0026]图17为与图16类似的替代实施例的视图。
[0027]其中，附图标记说明如下:
[0028]I第一极片3第一极耳
[0029]11第一集流体31侧缘
[0030]Sll表面32外侧缘
[0031]Bll第一表面空白区4第二极耳
[0032]TEll横向边缘41侧缘
[0033]LEll纵向边缘42外侧缘
[0034]12第一活性材料层5隔离膜
[0035]2第二极片W宽度方向
[0036]21第二集流体L长度方向
[0037]S21表面T厚度方向
[0038]B21第二表面空白区Pl第一突出部
[0039]TE21横向边缘P2第二突出部
[0040]LE21纵向边缘Rl第一凹入部
[0041]22第二活性材料层R2第二凹入部
【具体实施方式】
[0042]下面参照附图来详细说明根据本发明的电芯及电化学装置。
[0043]首先说明根据本发明第一方面的电芯。
[0044]参照图3至图15，根据本发明第一方面的电芯包括:第一极片1，包括第一集流体11和选择性地设置在第一集流体11的表面Sll上的含有第一活性材料的第一活性材料层12 ;第二极片2，与第一极片I极性相反，包括第二集流体21和选择性地设置在第二集流体21的表面S21上的含有第二活性材料的第二活性材料层22 ;第一极耳3，设置于且电连接于第一极片I的第一集流体11 ;第二极耳4，设置于且电连接于第二极片2的第二集流体21 ;以及隔离膜5，设置于第一极片I和第二极片2之间。第一集流体11的表面Sll存在未设置有第一活性材料层12的部分且该部分定义为第一表面空白区Bll ;第二集流体21的表面S21存在未设置有第二活性材料层22的部分且该部分定义为第二表面空白区B21 ；第一极耳3设置于第一表面空白区Bll而第二极耳4设置于第二表面空白区B21 ;第一极耳3沿宽度方向W向第一表面空白区Bll的宽度方向W的相对的两个横向边缘TEll延伸并且宽度方向W的处于外侧的一个侧缘31靠近第一表面空白区Bll的相应一个横向边缘TE11，而且第一极耳3沿长度方向L向第一表面空白区Bll的长度方向L的两个相对的纵向边缘LEll延伸且长度方向L的两外侧缘32分别靠近第一表面空白区Bll的两个纵向边缘LEll ;和/或第二极耳4沿宽度方向W向第二表面空白区B21的宽度方向W的相对的两个横向边缘TE21延伸且宽度方向W的处于外侧的一个侧缘41靠近第二表面空白区B21的相应