[发明专利]电芯及电化学装置

说明书

本发明提供了一种电芯及电化学装置。电芯包括：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第一活性材料层；第二极片，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第二活性材料层；第一极耳；第二极耳；隔离膜。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。第一极耳和/或第二极耳的长度和宽度分别进行了加长和加宽，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，使第一集流体和第二集流体电连接。

技术领域

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

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。

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。

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

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。

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。

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。