电极组件及电化学装置的制作方法

本技术实施例涉及电池，特别是涉及一种电极组件及电化学装置。

背景技术：

1、现有的电极组件中在阴阳极片上会各切除一段空箔作为极耳来进行电连接，阴极极耳根部的空铝箔正对阳极极片，当阳极极片边缘出现毛刺时，存在刺穿隔膜与阴极空铝箔直接接触短路的风险，且电极组件跌落时隔膜收缩也会导致阴极极耳空箔区域与阳极活性物质直接接触短路起火，有重大安全隐患。针对这类问题，目前现有的保护方式是直接在极耳和活性物质层上设置保护层，保护层覆盖极耳和活性物质层，导致极片的整体厚度增加，降低电极组件的能量密度。

技术实现思路

1、本技术实施例主要解决的技术问题是提供一种电极组件及电化学装置，能够有效减小电极组件的头部厚度，提升电极组件的能量密度。

2、本技术实施例采用的一个技术方案是：提供一种电极组件，包括第一极片、隔膜、第二极片和第一保护层。隔膜设置于第一极片和第二极片之间；第一极片包括第一集流体和第一活性物质层，第一集流体包括第一主体部和第一空箔部，在第一方向上第一空箔部具有相对的第一端和第二端，第一空箔部的第一端与第一主体部连接，第一空箔部的第二端朝远离第一主体部的方向延伸，第一方向为第一空箔部的延伸方向，第一空箔部构成第一极片的极耳；第一活性物质层设置于第一主体部沿第二方向的至少一个表面，第二方向为第一集流体的厚度方向，第一方向与第二方向垂直，第一活性物质层设有沿第二方向凹陷的第一容纳槽；第一保护层包括第一部分和第二部分，第一部分设置于第一容纳槽，第二部分设置于第一空箔部表面。

3、本技术电极组件通过将第一保护层的部分设置在第一空箔部上，可以防止第二极片上与第一空箔部对应的区域与第一空箔部产生电化学反应，将第一保护层的部分设置在第一活性物质层上，可以确保第一空箔部与第一活性物质层之间的区域也能够被第一保护层覆盖，而通过在第一活性物质层上设置第一容纳槽来收容第一保护层的局部，则可以有效减小在第一极片的第二方向上第一保护层凸出于第一活性物质层的高度，从而减小电极组件的头部厚度，提升电极组件的能量密度。

4、在一些实施例中，沿第二方向，第一容纳槽的深度h1与第一活性物质层的厚度h2满足：h1＜h2，第一活性物质层界定第一容纳槽的底壁。通过在第一容纳槽的底部保留部分的第一活性物质层，可以使得当第一保护层的部分设置在第一容纳槽内时，第一保护层能够完全覆盖第一空箔部中与第一活性物质层接壤的边界，从而避免第一保护层与第一活性物质层之间的间隙暴露第一空箔部的局部，导致第一保护层的保护效果失效。

5、在一些实施例中，第一容纳槽的深度h1满足：5um≤h1≤2000um；第一活性物质层的厚度h2满足：20um≤h2≤5000um。在一些实施例中，第一容纳槽的深度h1满足：5um≤h1≤100um；第一活性物质层的厚度h2满足：20um≤h2≤200um。通过将第一容纳槽的深度设置在上述的范围内，可以使得第一容纳槽在第二方向上具备容纳能力，从而降低第一保护层在第二方向上的超出第一活性物质层的高度。通过将第一活性物质层的厚度设置在上述范围内，可以使得第一活性物质层既能够有足够的厚度空间来设置第一容纳槽的结构，又能够控制第一极片的整体厚度，从而控制第一极片的整体重量，另外还能防止第一活性物质层太厚时，靠近第一集流体的第一活性物质层难以参加电化学反应。

6、在一些实施例中，沿第二方向观察，在第三方向上第一空箔部的宽度k1、第一保护层的宽度k2以及第一容纳槽的宽度k3满足：k1≤k2≤k3，第一方向、第二方向与第三方向两两垂直。第一容纳槽的宽度大于或者等于第一保护层的宽度，可以使得第一保护层在第三方向上完全收容在第一容纳槽中，避免第一保护层覆盖在未设置第一容纳槽的区域而增加第二方向上的厚度。第一保护层的宽度大于或者等于第一空箔部的宽度，可以使得在第三方向上第一保护层能够完全覆盖第一空箔部，避免第一空箔部裸露，提升第一极片的安全性能。

7、在一些实施例中，沿第三方向，第一主体部与第一空箔部的至少一侧与所述第一活性物质层间隔设置以形成避让空间。当第一空箔部连接于第一主体部在第三方向上的中间区域时，沿第三方向，第一容纳槽的两侧均具有第一活性物质层；第一主体部与第一空箔部两侧均设置有避让空间。当第一空箔部设置在第一主体部的边缘区域时，即第一空箔部在第三方向上的一边缘与第一主体部在第三方向上的边缘重合；沿第三方向，第一容纳槽的一侧连接第一活性物质层，第一容纳槽的另一侧与第一极片的边缘平齐。

8、通过在第一空箔部与第一主体部在第三方向上设置避让空间，可以使得第一空箔部的根部位于第一主体部内，从而使得多个第一极片的多个极耳(第一空箔部)能够在第一极片的内部弯折收拢形成多极耳结构，以节约电极组件的头部空间，提升电极组件的能量密度。当第一空箔部连接于第一主体部在第三方向上的中间区域时，沿第三方向，第一主体部与第一空箔部两侧均设置有避让空间；当第一空箔部设置在第一主体部在第三方向的边缘区域时，沿第三方向，第一主体部与第一空箔部的其中一侧设置有避让空间。

9、在一些实施例中，沿第三方向，第一主体部与第一空箔部在避让空间处弧形过渡连接。通过将第一空箔部与第一主体部之间的连接处作圆弧过渡处理，可以避免二者的连接处为尖角造成应力集中，降低第一空箔部相对于第一主体部撕裂的概率，提升第一极片的安全性能。

10、在一些实施例中，第一保护层的厚度h3满足：5um≤h3≤3000um。在一些实施例中，第一保护层的厚度h3满足：5um≤h3≤200um。通过将第一保护层的厚设置在上述范围内，可以在保证第一保护层对第一空箔部的隔绝效果的基础上，降低第一极片的整体厚度和重量，提升电极组件的能量密度。

11、在一些实施例中，沿第一极片的厚度方向，位于第一容纳槽内的第一保护层的厚度h3小于或者等于第一容纳槽的深度h1。在一些实施例中，第一保护层的厚度h3与第一容纳槽的深度h1满足：5um≤h3≤h1≤100um。通过上述设置，位于第一容纳槽内的第一保护层不超出第一活性物质层，则可以有效解决在第一活性物质层上设置第一保护层带来的厚度增加的问题，达到了第一保护层既能够有效地保护第一空箔部，又不会增加第一极片的厚度以保证电极组件的能量密度。

12、在一些实施例中，沿第二方向观察，位于第一容纳槽内的第一保护层在第一方向上具有第一侧边，第一容纳槽在第一方向上具有第二侧边；沿第一方向，第一侧边与第二侧边之间的距离d1满足：0mm≤d1≤3mm。在一些实施例中，沿第二方向观察，位于第一容纳槽内的第一保护层在第三方向上具有第三侧边和第四侧边，第一容纳槽具有第五侧边和第六侧边，第三侧边与第五侧边位于第一保护层的同侧，第四侧边与第六侧边位于第一保护层的另一同侧，第一方向、第二方向与第三方向两两垂直；沿第三方向，第三侧边与第五侧边之间的距离d2满足：0mm≤d2≤3mm；和/或者，沿第三方向，第四侧边与第六侧边之间的距离d3满足：0mm≤d3≤3mm。通过将距离d1、距离d2和距离d3控制在上述范围内，可以保证第一保护层的第一侧边、第三侧边和第四侧边均位于第一容纳槽内，避免第一保护层覆盖未设置有第一容纳槽的第一活性物质层而引起的厚度增加。另外，当距离d1、距离d2和/或距离d3大于0毫米时，第一保护层与第一容纳槽的局部侧壁之间具有间隙，该间隙为第一保护层在受热时膨胀提供了缓冲收容的空间。

13、在一些实施例中，在第二方向上，第一主体部的两个表面上均设有第一活性物质层，且每一第一活性物质层设有一个第一容纳槽，第一保护层的数量为两个，一第一保护层设置于第一空箔部的一个表面和一第一容纳槽，另一第一保护层设置于第一空箔部相对的另一个表面和另一第一容纳槽。通过在第一极片的第二方向上的两侧均设置第一容纳槽和设置第一保护层的结构，可以使得当多个第一极片和多个第二极片交替设置时，第一极片上两侧的第一保护层均能够有效保护第一空箔部，而两侧的第一容纳槽则可以分别容纳两侧的第一保护层以降低第一极片的整体厚度。

14、在一些实施例中，第一极片为阴极极片，第二极片为阳极极片；第二极片包括第二集流体和第二活性物质层，第二集流体包括一体成型的第二主体部和第二空箔部，在第一方向上第二空箔部具有相对的第一端和第二端，第二空箔部的第一端与第二主体部连接，第二空箔部的第二端朝远离第二主体部的方向延伸，第一方向为第二空箔部的延伸方向，未覆盖第二活性物质层的第二空箔部构成第二极片的极耳；第二活性物质层设置于第二主体部沿第二方向的至少一个表面；沿第一方向，第二主体部在第二方向上的投影与第一空箔区部分重叠，第一保护层的第二端超出第二主体部。为了防止第二极片超出第一极片的部分的第二活性物质层与第一空箔部产生电化学反应而腐蚀第一空箔部，因此设置第一保护层的第二端在第一方向上超出第二极片的边缘，这样可以有效保护第一空箔部。

15、在一些实施例中，第二活性物质层设有沿第二方向凹陷的第二容纳槽，沿第二方向观察，第二空箔部的局部边缘与第二容纳槽的局部边缘重合；电极组件还包括第二保护层，第二保护层的部分设置于第二容纳槽，第二保护层的部分设置于第二空箔部，第二保护层覆盖第二空箔部与第二容纳槽重合的边缘。在第二活性物质层上设置第二容纳槽来容纳部分的第二保护层，可以在第二极片的第二方向上有效减少第二保护层凸出第二活性物质层的高度，甚至第二保护层不凸出于第二活性物质层，这样可以降低第二极片的整体厚度，从而降低电极组件的整体厚度，提升电极组件的能量密度。

16、在一些实施例中，第一保护层由聚酰亚胺、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯材料中的至少一者制成；和/或，第二保护层由聚酰亚胺、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯材料制成。

17、本技术实施例采用的另一个技术方案是：提供一种电化学装置，电化学装置包括电极组件。

18、本技术电极组件包括第一极片、隔膜、第二极片和第一保护层。隔膜设置于第一极片和第二极片之间；第一极片包括第一集流体和第一活性物质层，第一极片包括第一集流体和第一活性物质层，第一集流体包括第一主体部和第一空箔部，在第一方向上第一空箔部具有相对的第一端和第二端，第一空箔部的第一端与第一主体部连接，第一空箔部的第二端朝远离第一主体部的方向延伸，第一方向为第一空箔部的延伸方向，第一空箔部构成第一极片的极耳；第一活性物质层设置于第一主体部沿第二方向的至少一个表面，第二方向为第一集流体的厚度方向，第一方向与第二方向垂直，第一活性物质层设有沿第二方向凹陷的第一容纳槽；第一保护层的部分设置于第一容纳槽，第一保护层的部分设置于第一空箔部表面。本技术电极组件通过将第一保护层的部分设置在第一空箔部上，可以防止第二极片上与第一空箔部对应的区域与第一空箔部产生电化学反应，将第一保护层的部分设置在第一活性物质层上，可以确保第一空箔部与第一活性物质层之间的区域也能够被第一保护层完全覆盖，而通过在第一活性物质层上设置第一容纳槽来收容第一保护层的局部，则可以有效减小在第一极片的第二方向上第一保护层凸出于第一活性物质层的高度，从而减小电极组件的头部厚度，提升电极组件的能量密度。