CN116888793A - 电化学装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电化学装置，包括壳体、第一电极组件及第二电极组件。第一电极组件包括第一极片组件、第一极耳和第三极耳，第一极片组件包括第一负极极片，第一负极极片的第一负极活性材料的石墨化度为G1。第二电极组件包括第二极片组件、第二极耳和第四极耳，第二极片组件包括第二负极极片，第二负极极片的第二负极活性材料的石墨化度为G2，满足G2‑G1≥0.5％。第一极耳与第二极耳的极性相同，第一极耳与第二极耳于壳体内电连接。本申请的电化学装置在兼具高能量密度和快充性能的同时，能够具有优异结构稳定性，从而降低内部发生短路的风险。

Description

电化学装置及电子设备

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种电化学装置及电子设备。

背景技术

随着科技的发展，手机、笔记本电脑、无人机等电子产品大大丰富了人们的日常生活。锂离子电池凭借其高能量密度、高工作电压和长使用寿命等优势，在电子产品中也被广泛使用。然而随着应用场景的多样化，亟需兼具高能量密度、快充性能以及高结构稳定性等综合性能优异的锂离子电池。

发明内容

本申请旨在提供一种电化学装置及电子设备，以至少能够在兼顾电化学装置的高能量密度和快充性能的同时，提高电化学装置的结构稳定性。

第一方面，本申请提出了一种电化学装置，包括壳体、第一电极组件以及第二电极组件。第一电极组件包括第一极片组件以及与所述第一极片组件连接的第一极耳和第三极耳，所述第一极片组件收容于所述壳体，所述第一极片组件包括第一负极极片，所述第一负极极片包括第一负极活性材料，所述第一负极活性材料的石墨化度为G1。第二电极组件包括第二极片组件以及与所述第二极片组件连接的第二极耳和第四极耳，所述第二极片组件收容于所述壳体，所述第二极片组件包括第二负极极片，所述第二负极极片包括第二负极活性材料，所述第二负极活性材料的石墨化度为G2，满足：G2-G1≥0.5％。所述第一极耳与所述第二极耳的极性相同，所述第三极耳与所述第四极耳的极性相同，所述第一极耳与所述第二极耳于所述壳体内电连接。

上述技术方案中，第一电极组件的第一负极活性材料的石墨化度G1小于第二电极组件的第二负极活性材料的石墨化度G2，可使得第一电极组件具有较大的最大充放电倍率，也即第一电极组件可作为快充体系，第二电极组件可作为慢充体系。快充体系可满足紧急情况下的应急充电需求以及大倍率应用下的大倍率放电需求；慢充体系可满足常规使用，并可保证电化学装置具有较高容量。并且，第一极片组件和第二极片组件收容于同一壳体中，在第一电极组件进行大倍率充放电时，可有效降低电化学装置的局部温升，从而提高电化学装置的安全性。另外，第一极耳和第二极耳于壳体内电连接，相对于在壳体外电连接，当受到外部冲击时，能够抑制第一极片组件和第二极片组件之间发生错位窜动，从而提高电化学装置内部结构的稳定性，降低发生内部短路的风险；同时，相对于在壳体外电连接，减少了用于连接的导线，节省了空间，可在提高电化学装置能量密度的同时降低了制造成本。

在一些实施方式中，所述第一电极组件与所述第二电极组件层叠设置，沿所述第一电极组件和所述第二电极组件的层叠方向观察，所述第一极耳与所述第二极耳的投影至少部分重合。此时，能够便于第一极耳与第二极耳于壳体的容纳腔内电连接。

在一些实施方式中，所述第一电极组件包括多个所述第一极耳，所述第二电极组件包括多个所述第二极耳，所述电化学装置还包括第一转接极耳，所述第一转接极耳与多个所述第一极耳、多个所述第二极耳于所述壳体内连接并伸出所述壳体。通过一个第一转接极耳引出该极性，可减少第一极耳与第二极耳所占用空间，从而可提高电化学装置的能量密度；同时，第一转接极耳可作为电化学装置充放电时的正极或负极接触点，以便于电化学装置与外部电路的连接。

在一些实施方式中，所述第一电极组件包括多个所述第三极耳，所述第二电极组件包括多个所述第四极耳，所述电化学装置还包括第二转接极耳和第三转接极耳，所述第二转接极耳与多个所述第三极耳于所述壳体内连接并伸出所述壳体，所述第三转接极耳与多个所述第四极耳于所述壳体内连接并伸出所述壳体。此种结构设计，可减少第三极耳以及第四极耳所占用的空间，从而可提高电化学装置的能量密度。

在一些实施方式中，所述第一极片组件选自叠片结构或卷绕结构。

在一些实施方式中，所述第二极片组件选自叠片结构或卷绕结构。

在一些实施方式中，所述第一电极组件的内阻为R1，所述第二电极组件的内阻为R2，满足R1<R2。

在一些实施方式中，所述电化学装置满足：G1≤95％，和/或G2≥95.5％。进一步的，所述电化学装置满足：94％≤G1≤95％；和/或95.5％≤G2≤96.5％。

在一些实施方式中，所述电化学装置还包括第一连接部件，所述第一连接部件连接所述第一极片组件和所述第二极片组件。此时，可使第一极片组件与第二极片组件之间连接固定，抑制两者之间的错位窜动，提高电化学装置内部结构的稳定性。

在一些实施方式中，所述第一连接部件包括第一粘接部、第二粘接部和第三粘接部。所述第一粘接部和所述第三粘接部相对设置于所述第二粘接部的两端，所述第一极片组件和所述第二极片组件位于所述第一粘接部和所述第三粘接部之间。此时，可提高第一极片组件与第二极片组件之间的连接固定效果。

在一些实施方式中，所述第一极片组件包括相连接的第一表面、第二表面和第三表面，所述第一表面和所述第三表面沿所述第一电极组件和所述第二电极组件的层叠方向相对设置，所述第二表面连接于所述第一表面和所述第三表面之间。所述第二极片组件包括相连接的第四表面、第五表面和第六表面，所述第四表面和所述第六表面沿所述第一电极组件和所述第二电极组件的层叠方向相对设置，所述第五表面连接于所述第四表面和所述第六表面之间。所述第一粘接部粘接于所述第一表面，所述第二粘接部粘接于所述第二表面和所述第五表面，所述第三粘接部粘接于所述第六表面。第一连接部件采用上述弯折连接结构，可抑制第一极片组件和第二极片组件之间的错位窜动，提高电化学装置内部结构的稳定性。

在一些实施方式中，所述第一极片组件包括第一隔膜，所述第二极片组件包括第二隔膜，所述第一极片组件和所述第二极片组件之间通过所述第一隔膜和所述第二隔膜连接。通过第一隔膜与第二隔膜连接的方式，使得第一极片组件与第二极片组件之间连接固定，不需要额外的连接组件，可节省空间，以便于提高电化学装置的能量密度。

在一些实施方式中，所述第一极片组件和所述第二极片组件之间设置有第二连接部件，所述第一极片组件和所述第二极片组件之间通过所述第二连接部件连接。第二连接部件位于第一极片组件和第二极片组件之间，可更好地抑制第一极片组件和第二极片组件之间发生错位窜动，从而可降低发生内部短路的风险。

在一些实施方式中，所述第一极片组件与所述第二极片组件之间的粘接强度为F，满足：F≥5N/m。此时，第一电极组件与第二电极组件之间的连接稳定性较好，可更好地抑制两者之间的错位窜动。

在一些实施方式中，所述第一极片组件为叠片结构，所述第一隔膜包括第一Z型折叠部和第一卷绕部，所述第一极片组件还包括第一正极极片，所述第一Z型折叠部设置于相邻的所述第一正极极片和所述第一负极极片之间，所述第一卷绕部卷绕于所述叠片结构的外圈。采用上述包括第一Z型折叠部和第一卷绕部的第一隔膜，可更好地抑制第一正极极片和第一负极极片之间的错位窜动，从而降低发生内部短路的风险。

在一些实施方式中，所述第二极片组件为叠片结构，所述第二隔膜包括第二Z型折叠部和第二卷绕部，所述第二极片组件还包括第二正极极片，所述第二Z型折叠部设置于相邻的所述第二正极极片和所述第二负极极片之间，所述第二卷绕部卷绕于所述叠片结构的外圈。采用上述包括第二Z型折叠部和第二卷绕部的第二隔膜，可更好地抑制第二正极极片和第二负极极片之间的错位窜动，从而降低发生内部短路的风险。

在一些实施方式中，所述第一隔膜和所述第二隔膜各自独立地包括基材层、可选的陶瓷层以及可选的粘结层。

在一些实施方式中，所述基材层包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺中的至少一种。

在一些实施方式中，所述陶瓷层位于所述基材层的表面。

在一些实施方式中，所述陶瓷层包括无机颗粒和粘结剂。

在一些实施方式中，所述无机颗粒包括氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙或硫酸钡中的至少一种。

在一些实施方式中，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、丙烯酸酯聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种。

在一些实施方式中，所述粘结层位于所述基材层和/或所述陶瓷层的表面。

在一些实施方式中，所述粘结层包括聚酰胺、聚丙烯腈、丙烯酸酯聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚偏氟乙烯或偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物中的至少一种。

在一些实施方式中，所述电化学装置包括至少两个所述第一电极组件以及至少一个所述第二电极组件，相邻两所述第一电极组件之间设置有所述第二电极组件。第一电极组件为快充体系，快充体系的第一电极组件之间设有第二电极组件，在通过第一电极组件进行大倍率充放电时，能够便于快充体系的第一电极组件热量的扩散，从而降低电化学装置的局部温升，提高电化学装置的安全性。或者，所述电化学装置包括至少一个所述第一电极组件以及至少两个所述第二电极组件，相邻两所述第二电极组件之间设置有所述第一电极组件。快充体系的第一电极组件设置于中间，有利于快充体系电极组件产生的热量向左右两侧扩散。

第二方面，本申请还提出了一种电子设备，包括如上述任一所述的电化学装置。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本申请一些实施例的电化学装置的结构示意图；

图2为本申请一些实施例的电化学装置的***视图；

图3为本申请一些实施例的第一极片组件和第二极片组件的结构示意图；

图4为本申请一些实施例的第一极片组件的卷绕结构示意图；

图5为本申请一些实施例的第一负极极片的结构示意图；

图6为本申请一些实施例的第一电极组件与第二电极组件的层叠示意图；

图7为本申请一些实施例的电化学装置的***视图；

图8为本申请一些实施例的第一连接部件连接第一极片组件和第二极片组件的结构示意图；

图9为本申请一些实施例的第一连接部件连接第一极片组件和第二极片组件的结构示意图

图10为本申请一些实施例的第一极片组件和第二极片组件的结构示意图；

图11为本申请一些实施例的第一极片组件和第二极片组件的结构示意图；

图12为本申请一些实施例的电化学装置的***视图。

附图标记说明：

100、电化学装置；

10、壳体；11、第一壳体；111、第一腔体；12、第二壳体；

20、第一电极组件；21、第一极片组件；211、第一正极极片；212、第一负极极片；2121、第一负极集流体；2122、第一负极活性层；213、第一隔膜；2131、第一Z型折叠部；2132、第一卷绕部；22、第一极耳；23、第三极耳；24、第一表面；25、第二表面；26、第三表面；27、第一单面正极极片；

30、第二电极组件；31、第二极片组件；311、第二正极极片；312、第二负极极片；313、第二隔膜；3131、第二Z型折叠部；3132、第二卷绕部；32、第二极耳；33、第四极耳；34、第四表面；35、第五表面；36、第六表面；37、第二单面正极极片；

40、第一转接极耳；

50、第二转接极耳；

60、第三转接极耳；

70、第一连接部件；71、第一粘接部；72、第二粘接部；73、第三粘接部；

80、第二连接部件。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

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申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”、“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。

第一方面，本申请的实施例提出了一种电化学装置100，该电化学装置100是具体实现电能和化学能转换的场所。请参照图1和图2，该电化学装置100包括壳体10、第一电极组件20以及第二电极组件30。

对于上述壳体10，壳体10用于包装上述第一电极组件20以及第二电极组件30。请参照图1和图2，壳体10围合有容纳腔(未在图中示出)，上述第一电极组件20以及第二电极组件30可收容于该容纳腔内。可选的，壳体10整体呈方形结构，壳体10每个侧壁的厚度均可设置为40微米至200微米；壳体10包括第一壳体11和第二壳体12，第一壳体11凹设有第一腔体111，第二壳体12凹设有第二腔体(未在图中示出)，将第一壳体11与第二壳体12拼接并热封第一壳体11与第二壳体12的边缘，使得第一壳体11与第二壳体12连接为所述壳体10，其中，第一腔体111与第二腔体相通以形成容纳腔。壳体10可采用含有金属层的多层复合膜或不锈钢壳体，例如采用含有PP层与铝层层叠结构的铝塑膜，在起到包装作用的前提下充分提高电化学装置100的能量密度。

对于上述第一电极组件20，请参照图2，第一电极组件20包括第一极片组件21、第一极耳22和第三极耳23。

对于上述第一极片组件21，请参照图3和图4，第一极片组件21包括第一正极极片211、第一负极极片212以及第一隔膜213。第一极片组件21可采用叠片结构，也即第一正极极片211、第一隔膜213以及第一负极极片212层叠设置，图3示出了第一极片组件21的层叠结构。第一极片组件21还可采用卷绕结构，也即第一正极极片211、第一隔膜213以及第一负极极片212层叠并卷绕成型，图4示出了第一极片组件21的卷绕结构。请进一步参照图5，第一负极极片212包括第一负极集流体2121和第一负极活性层2122，第一负极活性层2122涂覆于第一负极集流体2121的至少一个表面。第一负极活性层2122包括第一负极活性材料、粘接剂以及可选的导电剂等，其中，第一负极活性材料包括石墨，并且第一负极活性材料的石墨化度为G1。

对于上述第一极耳22和第三极耳23，请参照图2和图3，第一极耳22和第三极耳23均连接于第一极片组件21，第一极耳22和第三极耳23是将第一极片组件21的正负极引出来的金属导体，例如，第一极耳22连接于第一负极极片212，第二极耳32连接于第一正极极片211；在其他实施例中，第一极耳22还可连接于第一正极极片211，第二极耳32则连接于第一负极极片212。

对于上述第二电极组件30，请参照图2，第二电极组件30包括第二极片组件31、第二极耳32和第四极耳33。

对于上述第二极片组件31，请参照图3，第二极片组件31包括第二正极极片311、第二负极极片312以及第二隔膜313。第二极片组件31可采用叠片结构，也即第二正极极片311、第二隔膜313以及第二负极极片312层叠设置；第二极片组件31还可采用卷绕结构，也即第二正极极片311、第二隔膜313以及第二负极极片312层叠并卷绕成型。其中，第二负极极片312包括第二负极集流体(未在图中示出)和第二负极活性层(未在图中示出)，第二负极活性层涂覆于第二负极集流体的至少一个表面。第二负极活性层包括第二负极活性材料、粘接剂以及可选的导电剂等；其中，第二负极活性材料包括石墨，并且第二负极活性材料的石墨化度为G2，其中G2-G1≥0.5％。

负极活性材料的石墨化度越低，则可将相应电极组件的最大充放电倍率设置的更高，因此，本申请的电化学装置100中，可将第一电极组件20的最大充放电倍率(电极组件所能接受的最大充放电倍率，例如在最大充电倍率下不引起析锂)设置为大于第二电极组件30的最大充放电倍率，也即第一电极组件20为快充体系，第二电极组件30为慢充体系，快充体系可满足紧急情况下的应急充电需求以及大倍率应用下的大倍率放电需求，但其满充状态下的容量通常较低；而慢充体系可满足常规使用，并可提高电化学装置100整体的容量。例如，第一电极组件20的最大充电速率＞2C，满充容量≤2000mAh，可在紧急情况下对快充体系部分进行充电，满足应急需求；第二电极组件30的最大充电速率≤2C，满充容量≥3000mAh，满足常规使用的情况下，可保证电化学装置100整体具有较高的容量。并且，第一极片组件21和第二极片组件31收容于同一壳体10中，在第一电极组件20进行大倍率充放电时，可有效降低电化学装置100的局部温升，从而提高电化学装置100的安全性。

具体的，在一些实施例中，第一负极活性材料的石墨化度G1≤95％，和/或，第二负极活性材料的石墨化度G2≥95.5％；进一步的，第一负极活性材料的石墨化度G1满足：94％≤G1≤95％，和/或，第二负极活性材料的石墨化度G2满足：95.5％≤G2≤96.5％。

对于上述第二极耳32和第四极耳33，请参照图2和图3，第二极耳32和第四极耳33均连接于第二极片组件31，第二极耳32和第四极耳33是将第二极片组件31的正负极引出来的金属导体，例如，第二极耳32连接于第二负极极片312，第四极耳33连接于第二正极极片311；在其他实施例中，第二极耳32还可连接于第二正极极片311，第四极耳33则连接于第二负极极片312。

其中，第一极耳22与第二极耳32的极性相同，第三极耳23与第四极耳33的极性相同，例如，第一极耳22和第二极耳32均为负极极耳；或者，第一极耳22和第二极耳32均为正极极片。第一极耳22和第二极耳32于壳体10的容纳腔内电连接。第一极耳22和第二极耳32于壳体10的容纳腔内电连接，相对于在壳体10外电连接，当受到外部冲击时，能够抑制第一极片组件21和第二极片组件31之间发生错位窜动，从而提高电化学装置100内部结构的稳定性，降低发生内部短路的风险。

具体的，如图2所示，第一电极组件20层叠于第二电极组件30的下方，第一极耳22和第三极耳23设置于靠近第一电极组件20上边缘的位置，第二极耳32和第四极耳33则设置于靠近第二电极组件30下边缘的位置，以便于第一极耳22与第二极耳32层叠连接。

在一些实施例中，请参照图6，第一电极组件20和第二电极组件30层叠设置，沿第一电极组件20和第二电极组件30的层叠方向观察，第一极耳22与第二极耳32的投影至少部分重合。此种结构能够便于第一极耳22与第二极耳32于壳体10的容纳腔内连接。例如，沿第一电极组件20和第二电极组件30的层叠方向，采用激光焊接将第一极耳22与第二极耳32的层叠体焊接连接为一个整体，可提高第一电极组件20与第二电极组件30连接的稳定性。

在一些实施例中，请参照图1和图7，第一电极组件20包括多个第一极耳22，第二电极组件30包括多个第二极耳32，电化学装置100还包括第一转接极耳40。第一转接极耳40的一端设置于壳体10的容纳腔内并与多个第一极耳22、多个第二极耳32连接，第一转接极耳40的另一端则伸出于壳体10外。第一极耳22与第二极耳32的极性相同，通过一个第一转接极耳40引出该极性，可减少第一极耳22与第二极耳32所占用空间，从而可提高电化学装置100的能量密度；同时，第一转接极耳40可作为电化学装置100充放电时的正极或负极接触点，以便于电化学装置100与外部电路的连接。

可选的，请参照图1和图7，第一电极组件20包括多个第三极耳23，第二电极组件30包括多个第四极耳33，电化学装置100还包括第二转接极耳50和第三转接极耳60。第二转接极耳50的一端在壳体10的容纳腔内与多个第三极耳23连接，第二转接极耳50的另一端则伸出于壳体10外，以作为与外部电路连接的接触点。第三转接极耳60的一端在壳体10的容纳腔内与多个第四极耳33连接，第三转接极耳60的另一端则伸出于壳体10外，以作为与外部电路连接的接触点。本实施例中，此种结构设计，可减少第三极耳23以及第四极耳33所占用的空间，从而可提高电化学装置100的能量密度。

在一些实施例中，第一转接极耳40与多个第一极耳22以及多个第二极耳32焊接连接，第二转接极耳50与多个第三极耳23焊接连接，第三转接极耳60与多个第四极耳33焊接连接。

在一些实施例中，第一电极组件20的内阻为R1，第二电极组件30的内阻为R2，满足R1<R2。可选的，满足R2-R1≤30mΩ。通过将第一电极组件20的内阻设置为小于第二电极组件30的内阻，以便于提高通过第一电极组件20的电流，满足快充需求。

为了进一步使得第一电极组件20与第二电极组件30相固定，本申请的实施例中，请参照图8，电化学装置100还包括第一连接部件70，第一连接部件70连接第一极片组件21和第二极片组件31，以将第一极片组件21与第二极片组件31之间连接固定，抑制两者之间的错位窜动，从而降低发生内部短路的风险。

可选的，请参照图8和图9，第一连接部件70包括第一粘接部71、第二粘接部72和第三粘接部73。第一粘接部71和第三粘接部73相对设置于第二粘接部72的两端，第一极片组件21和第二极片组件31位于第一粘接部71和第三粘接部73之间。

具体的，请参照图8和图9，第一极片组件21包括相连接的第一表面24、第二表面25和第三表面26，第一表面24和第三表面26沿第一电极组件20与第二电极组件30的层叠方向相对设置，第二表面25连接于第一表面24和第三表面26之间。第二极片组件31包括相连接的第四表面34、第五表面35和第六表面36，第四表面34和第六表面36沿第一电极组件20与第二电极组件30的层叠方向相对设置，第五表面35连接于第四表面34和第六表面36之间。第一粘接部71粘接于第一表面24，第二粘接部72粘接于第二表面25和第五表面35，第三粘接部73粘接于第六表面36。本实施例中，第一连接部件70的两端弯折设置，以形成U形结构，从而使得第一粘接部71粘接第一电极组件20的第一表面24，第三粘接部73粘接第二电极组件30的第六表面36，而第二粘接部72则粘接于第一电极组件20的第二表面25以及第二电极组件30的第四表面34，从而使得第一电极组件20与第二电极组件30连接为一个整体，可抑制第一极片组件21与第二极片组件31之间发生错位窜动，提高连接的稳定性。本实施例中，第一连接部件70可为粘结胶纸，此时，第一连接部件70的厚度较薄，可减少第一连接部件70所占用的空间，便于提高电化学装置100的能量密度。

在一些实施例中，请参照图3，第一极片组件21面向第二极片组件31的端面设置有第一隔膜213，第二极片组件31面向第一极片组件21的端面设置有第二隔膜313，第一隔膜213和第二隔膜313各自独立地包括基材层、可选的陶瓷层以及可选的粘结层，第一极片组件21和第二极片组件31之间通过第一隔膜213和第二隔膜313连接。具体的，可通过热压的方式使得第一隔膜213和第二隔膜313粘接于第一极片组件21与第二极片组件31之间。本实施例中，通过直接热压的方式，使得第一极片组件21与第二极片组件31通过第一隔膜213和第二隔膜313粘接连接，不需要额外的粘接组件，可节省空间，以便于提高电化学装置100的能量密度。可以理解，不同材质和结构的第一隔膜213或第二隔膜313，在热压时，其提供的粘接力不同，本申请的实施例中，可根据具体的情况选择合适材质和结构的第一隔膜213及第二隔膜313。在一些实施例中，基材层包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺中的至少一种。在一些实施例中，陶瓷层位于基材层的表面。在一些实施例中，陶瓷层包括无机颗粒和粘结剂。在一些实施例中，无机颗粒包括氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙或硫酸钡中的至少一种。在一些实施例中，粘结剂包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、丙烯酸酯聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种。在一些实施例中，粘结层位于基材层和/或陶瓷层的表面，此时，粘结层可促进第一极片组件21与第二极片组件31的粘接。在一些实施例中，粘结层包括聚酰胺、聚丙烯腈、丙烯酸酯聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚偏氟乙烯或偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物中的至少一种。

可选的，请参照图10，第一极片组件21与第二极片组件31之间设置有第二连接部件80，第一极片组件21和第二极片组件31之间通过第二连接部件80连接。本实施例中，通过第二连接部件80连接第一极片组件21和第二极片组件31，根据需要，可选择不同粘性的第二连接部件80以粘接第一极片组件21和第二极片组件31，例如采用粘性较强的粘接胶纸，以提高第一极片组件21与第二极片组件31粘接的稳定性。

在一些实施例中，第一极片组件21与第二极片组件31之间的粘接力为F，满足：F≥5N。此时，第一极片组件21与第二极片组件31之间的连接稳定性较好，可更好地抑制两者之间的错位窜动。

可选的，请参照图10和图11，第一极片组件21为叠片结构，第一隔膜213包括第一Z型折叠部2131和第一卷绕部2132，第一极片组件21包括多个第一正极极片211以及多个第一负极极片212，第一Z型折叠部2131设置于相邻的第一正极极片211和第一负极极片212之间，以将相邻的第一正极极片211与第一负极极片212隔离，第一卷绕部2132则卷绕于叠片结构的外圈。采用上述包括第一Z型折叠部2131和第一卷绕部2132的第一隔膜213，可更好地抑制第一正极极片211和第一负极极片212之间的错位窜动，从而降低发生内部短路的风险。

进一步的，第二极片组件31为叠片结构，第二隔膜313包括第二Z型折叠部3131和第二卷绕部3132，第二极片组件31包括多个第二正极极片311以及多个第二负极极片312，第二Z型折叠部3131设置于相邻的第二正极极片311和第二负极极片312之间，以将相邻的第二正极极片311与第二负极极片312隔离，第二卷绕部3132卷绕于叠片结构的外圈。采用上述包括第二Z型折叠部3131和第二卷绕部3132的第二隔膜313，可更好地抑制第二正极极片311和第二负极极片312之间的错位窜动，从而降低发生内部短路的风险。

请参照图11，第一极片组件21的最外层为第一单面正极极片27，也即最外层的第一正极集流体上仅单面涂覆有正极活性层，该正极活性层面向第一极片组件21的内层；同样，第二极片组件31的最外层为第二单面正极极片37，此种结构可充分利用各活性层，以提高电化学装置100的能量密度。

根据本申请的一些实施例，第一电极组件20为至少两个，第二电极组件30为至少一个，相邻两第一电极组件20之间设置有第二电极组件30。第一电极组件20为快充体系，快充体系的第一电极组件20之间设有第二电极组件30，在对第一电极组件20进行大倍率充放电时，能够便于快充体系的第一电极组件20的热量扩散，从而降低电化学装置100的局部温升，提高电化学装置100的安全性。根据本申请的一些实施例，第一电极组件20为至少一个，第二电极组件30为至少两个，相邻两第二电极组件30之间设置有第一电极组件20。快充体系的第一电极组件20设置于中间，快充体系的第一电极组件20产生的热量能够易于向左右两侧扩散。例如，请参照图12，第一电极组件20为两个，两个第一电极组件20之间夹设一个第二电极组件30。

本申请的实施例中，以快充+慢充、快充+慢充+快充以及慢充+快充+慢充三种体系的锂离子电池为例，对其进行充放电测试、石墨化度测试、跌落测试以及粘结强度测试。

锂离子电池的制备

实施例1

(1)快充体系和慢充体系负极极片的制备：快充体系选择石墨化度G1为94.8％的人造石墨作为负极活性材料、慢充体系选择石墨化度G2为95.5％的人造石墨作为负极活性材料，将负极活性材料人造石墨、粘结剂丁苯橡胶(SBR)和增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)按照重量比96:2:2进行混合，加入去离子水作为溶剂，调配成固含量为70wt％的浆料，并搅拌均匀。将浆料均匀涂覆在厚度为10μm的负极集流体铜箔的一个表面上，烘干，得到单面涂覆有负极活性层的负极极片。在负极集流体铜箔的另一个表面上，重复以上步骤，得到双面涂覆有负极活性层的负极极片。经冷压后，将负极极片裁切成41mm×61mm的规格待用。

(2)正极极片的制备：将正极活性材料钴酸锂(LiCoO2)、导电炭黑(Super P)、聚偏二氟乙烯(PVDF)按照重量比97.5:1.0:1.5进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，调配成固含量为75wt％的浆料，并搅拌均匀。将浆料均匀涂覆在厚度为12μm的正极集流体铝箔的一个表面上，烘干，得到单面涂覆有正极活性层的正极极片。在正极集流体铝箔的另一个表面上，重复以上步骤，得到双面涂覆有正极活性层的正极极片。经冷压后，将正极极片裁切成38mm×58mm的规格待用。

(3)电解液的制备：在干燥氩气气氛中，首先将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)以质量比EC:EMC:DEC＝30:50:20混合形成基础有机溶剂，然后向基础有机溶剂中加入锂盐六氟磷酸锂(LiPF6)溶解并混合均匀，得到LiPF6质量浓度为12.5％的电解液。

(4)隔离膜的制备：以聚乙烯多孔膜作为基材层，在基材层的一侧表面涂覆含氧化铝陶瓷和PVDF粘结剂的陶瓷层作为隔膜(CCS)，其中，陶瓷层中氧化铝陶瓷的质量百分含量为95％。

(5)快充体系电极组件和慢充体系电极组件的制备：将隔膜Z型折叠置于层叠的负极极片与正极极片之间，隔膜收尾端卷绕包裹整个电极组件，组成叠片结构的电极组件以备用。

(6)快充体系电极组件和慢充体系电极组件的组装：将冲坑成型的铝塑膜置于组装夹具内，坑面朝上，将快充体系电极组件置于坑内，然后将慢充体系电极组件置于快充体系电极组件上，使得边沿对齐，施加外力压紧，其中，快充体系电极组件和慢充体系电极组件的多个负极极耳重叠，将重叠的负极极耳通过激光焊接在一起，并转接极耳引出，接着，将快充体系电极组件重叠的多个正极极耳、慢充体系电极组件重叠的多个正极极耳分别通过激光焊接在一起，并转接极耳引出，然后将另一个冲坑成型的铝塑膜坑面朝下覆盖于慢充体系电极组件上，采用热压的方式热封四周，得到组装电极组件。

(7)注液封装：给组装电极组件注入电解液，经过真空封装、静置、热压化成、整形等工序，即制得锂离子电池。

实施例2与实施例1的区别在于，快充体系选择石墨化度G1为94.6％的人造石墨作为负极活性材料。隔离膜的制备中，陶瓷层中氧化铝陶瓷的质量百分含量为90％。

实施例3与实施例1的区别在于，快充体系选择石墨化度G1为94.4％的人造石墨作为负极活性材料。隔离膜的制备中，陶瓷层中氧化铝陶瓷的质量百分含量为85％。

实施例4与实施例1的区别在于，快充体系选择石墨化度G1为94.1％的人造石墨作为负极活性材料；隔离膜的制备中，陶瓷层中氧化铝陶瓷的质量百分含量为40％(PCCS)。

实施例5与实施例1的区别在于，快充体系选择石墨化度G1为94.1％的人造石墨作为负极活性材料、慢充体系选择石墨化度G2为96.1％的人造石墨作为负极活性材料；隔离膜的制备中，将陶瓷层替代为仅含PVDF的粘结层(PCS)。

实施例6与实施例3的区别在于，快充体系选择石墨化度G1为94.0％的人造石墨作为负极活性材料、慢充体系选择石墨化度G2为96.1％的人造石墨作为负极活性材料。快充体系电极组件和慢充体系电极组件的组装步骤中，先利用粘结胶纸作为第一连接部件，将快充体系电极组件和慢充体系电极组件堆叠后粘接固定，再置于铝塑膜的坑内。

实施例7与实施例5的区别在于，快充体系选择石墨化度G1为94.2％的人造石墨作为负极活性材料、慢充体系选择石墨化度G2为96.2％的人造石墨作为负极活性材料。快充体系电极组件和慢充体系电极组件的组装步骤中，先利用粘结胶纸作为第一连接部件，将快充体系电极组件和慢充体系电极组件堆叠后粘接固定，再置于铝塑膜的坑内。

实施例8与实施例2的区别在于，快充体系选择石墨化度G1为94.5％的人造石墨作为负极活性材料、慢充体系选择石墨化度G2为95.8％的人造石墨作为负极活性材料。快充体系电极组件和慢充体系电极组件的组装步骤中，进一步在慢充体系电极组件上放置快充电极组件，形成快充+慢充+快充结构。

实施例9与实施例1的区别在于，快充体系选择石墨化度G1为94.3％的人造石墨作为负极活性材料、慢充体系选择石墨化度G2为95.9％的人造石墨作为负极活性材料。快充体系电极组件和慢充体系电极组件的组装步骤中，利用粘结胶纸作为第二连接部件，将其设于快充体系电极组件和慢充体系电极组件之间，堆叠后粘接固定，形成快充+慢充+快充结构，再置于铝塑膜的坑内。

实施例10与实施例7的区别在于，快充体系选择石墨化度G1为94.6％的人造石墨作为负极活性材料、慢充体系选择石墨化度G2为96.0％的人造石墨作为负极活性材料。快充体系电极组件和慢充体系电极组件的组装步骤中，形成快充+慢充+快充结构。

实施例11与实施例10的区别在于，快充体系选择石墨化度G1为94.8％的人造石墨作为负极活性材料、慢充体系选择石墨化度G2为95.7％的人造石墨作为负极活性材料。快充体系电极组件和慢充体系电极组件的组装步骤中，形成慢充+快充+慢充结构。

对比例1与实施例1的区别在于，快充体系电极组件和慢充体系电极组件的组装步骤中，快充体系电极组件的多个负极极耳和慢充体系电极组件的多个负极极耳，各自通过激光焊接在一起，并各自转接极耳引出。

测试方法

快充温升测试：对快充体系电极组件进行充电，25℃温度下，以10C倍率恒流充电至4.45V，恒压充电至0.05C，监控充电过程中电池表面的最大温升。

慢充温升测试：对慢充体系电极组件进行充电，25℃温度下，以1C倍率恒流充电至4.45V，恒压充电至0.02C，监控充电过程中电池表面的最大温升。

石墨化度测试：采用布鲁克测试仪器进行XRD测试，其中XRD参考标准为JIS K0131-1996《General rules of X-ray diffractometric analysis X射线衍射分析法通则》。测试时硅粉和待测石墨负极活性材料质量比为1：5。靶材为Cu Kα，电压为40KV，电流为40mA，扫描角度范围为52°至58°，扫描步长为0.008°，每步长时间为0.3s。

跌落测试：在水泥跌落地面，将电池从1m跌落高度沿着6面跌落1次，4角跌落1次，共进行5轮测试；判定标准：电极组件之间宽度方向错位≤0.2mm，判定为无错位；0.2mm＜电极组件之间宽度方向错位≤0.5mm，判定为轻度错位；0.5mm＜电极组件之间宽度方向错位≤1.0mm，判定为中度错位；电极组件之间宽度方向错位>1.0mm，判定为重度错位。

粘接强度测试：①测试前准备，打开高铁拉力机电源，确认拉力机上下夹具是否在水平位置，拉力杆是否能正常上下，确认拉力机的速度控制为50mm/min；②制作样品，裁取宽度W的粘接区域样品；③样品上夹具，夹具夹持粘接区域样品两侧的材料；④拉力测试，点击清零和运行按钮开始测试，输出拉力值P，则粘接强度F＝P/W。

测试结果如下表1所示

表1

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根据上述测试结果可以发现，快充体系电极组件的石墨化度G1小于慢充体系电极组件的石墨化度G2，并且，结合实施例1至实施例11可知，G2-G1≥0.5％时，可满足电化学装置100的快充与慢充需求。

进一步的，当G1≤95％，和/或G2≥95.5％时，在对快充体系电极组件进行快充以及对慢充体系电极组件进行慢充时的电池温升均较小。再进一步的，94％≤G1≤95％；和/或95.5％≤G2≤96.5％，在此范围内，快充和慢充条件下的电池温升可达到较优的效果。

另外，在跌落测试中，结合实施例1至11以及对比例1可知，快充体系电极组件和慢充体系电极组件的负极极耳在壳体内焊接连接，可抑制跌落测试时的错位程度，从而降低内部发生短路的风险。结合实施例1至5以及实施例6至7可知，当采用第一连接部件70将各电极组件连接固定时，可进一步降低跌落测试时的错位程度。因此，本申请的实施例中，优先采用第一极耳22与第二极耳32于容纳腔内连接的结构，进一步地，采用第一隔膜213和第二隔膜313热压粘接的方式将第一电极组件20和第二电极组件30粘接，并且采用一道第一连接部件70将第一电极组件20和第二电极组件30连接为一个整体，从而抑制第一电极组件20与第二电极组件30之间的错位窜动，降低电化学装置100内部发生短路的风险。

本申请的实施例还提出了一种电子设备，包括上述任一实施例所述的电化学装置100。本申请实施例的电子设备没有特别限定，其可以是现有技术中已知的任何电子设备。例如，电子设备包括但不限于蓝牙耳机、手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种电化学装置，其特征在于，包括：

壳体；

第一电极组件，包括第一极片组件以及与所述第一极片组件连接的第一极耳和第三极耳，所述第一极片组件收容于所述壳体，所述第一极片组件包括第一负极极片，所述第一负极极片包括第一负极活性材料，所述第一负极活性材料的石墨化度为G1；

第二电极组件，包括第二极片组件以及与所述第二极片组件连接的第二极耳和第四极耳，所述第二极片组件收容于所述壳体，所述第二极片组件包括第二负极极片，所述第二负极极片包括第二负极活性材料，所述第二负极活性材料的石墨化度为G2，满足：G2-G1≥0.5％；

所述第一极耳与所述第二极耳的极性相同，所述第三极耳与所述第四极耳的极性相同，所述第一极耳与所述第二极耳于所述壳体内电连接。

2.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置满足如下条件中的至少一者：

(1)所述第一电极组件与所述第二电极组件层叠设置，沿所述第一电极组件和所述第二电极组件的层叠方向观察，所述第一极耳与所述第二极耳的投影至少部分重合；

(2)所述第一电极组件包括多个所述第一极耳，所述第二电极组件包括多个所述第二极耳，所述电化学装置还包括第一转接极耳，所述第一转接极耳与多个所述第一极耳、多个所述第二极耳于所述壳体内连接并伸出所述壳体；

(3)所述第一电极组件包括多个所述第三极耳，所述第二电极组件包括多个所述第四极耳，所述电化学装置还包括第二转接极耳和第三转接极耳，所述第二转接极耳与多个所述第三极耳于所述壳体内连接并伸出所述壳体，所述第三转接极耳与多个所述第四极耳于所述壳体内连接并伸出所述壳体；

(4)所述第一极片组件选自叠片结构或卷绕结构；

(5)所述第二极片组件选自叠片结构或卷绕结构；

(6)所述第一电极组件的内阻为R1，所述第二电极组件的内阻为R2，满足R1<R2。

3.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置满足：G1≤95％，和/或G2≥95.5％。

4.根据权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置满足：94％≤G1≤95％；和/或95.5％≤G2≤96.5％。

5.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置还包括第一连接部件，所述第一连接部件连接所述第一极片组件和所述第二极片组件。

6.根据权利要求5所述的电化学装置，其特征在于，所述第一连接部件包括第一粘接部、第二粘接部和第三粘接部；

所述第一粘接部和所述第三粘接部相对设置于所述第二粘接部的两端，所述第一极片组件和所述第二极片组件位于所述第一粘接部和所述第三粘接部之间。

7.根据权利要求6所述的电化学装置，其特征在于，

所述第一极片组件包括相连接的第一表面、第二表面和第三表面，所述第一表面和所述第三表面沿所述第一电极组件和所述第二电极组件的层叠方向相对设置，所述第二表面连接于所述第一表面和所述第三表面之间；

所述第二极片组件包括相连接的第四表面、第五表面和第六表面，所述第四表面和所述第六表面沿所述第一电极组件和所述第二电极组件的层叠方向相对设置，所述第五表面连接于所述第四表面和所述第六表面之间；

所述第一粘接部粘接于所述第一表面，所述第二粘接部粘接于所述第二表面和所述第五表面，所述第三粘接部粘接于所述第六表面。

8.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置满足如下条件中的至少一者：

(1)所述第一极片组件包括第一隔膜，所述第二极片组件包括第二隔膜，所述第一极片组件和所述第二极片组件之间通过所述第一隔膜和所述第二隔膜连接；

(2)所述第一极片组件和所述第二极片组件之间设置有第二连接部件，所述第一极片组件和所述第二极片组件之间通过所述第二连接部件连接。

9.根据权利要求8所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置满足如下条件中的至少一者：

(1)所述第一极片组件与所述第二极片组件之间的粘接强度为F，满足：F≥5N/m；

(2)所述第一极片组件为叠片结构，所述第一隔膜包括第一Z型折叠部和第一卷绕部，所述第一极片组件还包括第一正极极片，所述第一Z型折叠部设置于相邻的所述第一正极极片和所述第一负极极片之间，所述第一卷绕部卷绕于所述叠片结构的外圈；

(3)所述第二极片组件为叠片结构，所述第二隔膜包括第二Z型折叠部和第二卷绕部，所述第二极片组件还包括第二正极极片，所述第二Z型折叠部设置于相邻的所述第二正极极片和所述第二负极极片之间，所述第二卷绕部卷绕于所述叠片结构的外圈；

(4)所述第一隔膜和所述第二隔膜各自独立地包括基材层、可选的陶瓷层以及可选的粘结层。

10.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置包括至少两个所述第一电极组件以及至少一个所述第二电极组件，相邻两所述第一电极组件之间设置有所述第二电极组件；或者，

所述电化学装置包括至少一个所述第一电极组件以及至少两个所述第二电极组件，相邻两所述第二电极组件之间设置有所述第一电极组件。

11.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至10中任一项所述的电化学装置。