电化学装置及用电设备制造方法及图纸

本申请提供一种电化学装置，包括正极极片、负极极片以及隔膜，所述隔膜上涂覆有导电层，所述导电层具有多孔结构，所述负极极片或正极极片设置有极耳，所述导电层设置有连接端子，所述连接端子电连接所述导电层与所述极耳形成导电回路。在电化学装置的内部隔膜上涂覆导电层，当环境温度过低时，通过导电层自加热给电化学装置升温，改善电化学装置在低温状态下不能正常充放电的问题，进而提升电化学装置的续航能力；还可以改善化学装置在低温状态下充放电析锂造成热失控而引发电化学装置的自然或爆炸等问题，提升安全性能。本申请还提供一种用电设备，包括所述电化学装置、温度感应装置以及与温度感应装置和电化学装置相连接的控制系统。的控制系统。的控制系统。

【技术实现步骤摘要】
电化学装置及用电设备


[0001]本申请涉及电池
，尤其涉及一种电化学装置及用电设备。

技术介绍

[0002]随着消费者对电子设备的使用要求越来越高，对电池(电化学装置)的性能标准要求也越来越高，例如，电池需具备续航时间长、低温环境下使用待机时间长等性能。然而，在低温环境下电池的活性材料电导率、电解液锂离子迁移率、电化学反应速率都会降低，导致电池充放电使用效率严重降低，容量衰减。目前锂离子电池在低温(例如，
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20到
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45℃)时的容量发挥仅占正常情况下的10％
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50％左右，在我国东北地区甚至存在手机不能开机的问题，大大影响人们的生活。并且，低温充电析锂可能会引起电池自燃或爆炸风险。因此，提高电池低温下的续航能力和安全性能，是业界亟待解决的课题。
[0003]针对该问题，目前常用的技术是依靠电池内部自加热或者电池外部加热，以提高电芯温度，满足低温工况的使用。例如，通过在电池内部内置加热电极，当环境温度低于一定数值(例如，5℃)时，可通过连接自加热电极和负极启动自加热。但现有加热电极一般为金属镍(Ni)片，Ni片周边的毛刺会刺破电极引起安全风险。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提供一种电化学装置及用电设备，以解决电池在低温状态下不能正常充放电影响电池的续航能力、或者低温状态下充放电析锂造成电池热失控引发的自燃或爆炸等问题。
[0005]本申请一实施方式提供一种电化学装置，包括正极极片、负极极片以及隔膜，隔膜上设有导电层，导电层具有多孔结构。负极极片或正极极片设置有极耳，导电层设置有连接端子，连接端子电连接导电层与极耳形成导电回路。通过在隔膜上涂覆导电层，当环境温度过低时，例如低于5℃，导电层通过连接端子与负极极片或正极极片的极耳以及外接电源连接形成导电回路，接入电流，给所述电化学装置加热，从而改善电化学装置的低温充放电性能。并且，导电层的多孔结构与隔膜的离子(例如，锂离子)通道连通，并不影响离子的传输。涂覆的方式包括但不限于电镀、化学镀、喷漆(或上涂料)、热喷涂或气相沉积技术等，上述涂覆方式为本领域较为常用的技术手段，具体步骤此处不赘述。
[0006]在本申请的一些实施方式中，电化学装置由正极极片、隔膜和负极极片卷绕而成，导电层位于隔膜的最内圈和/或最外圈。如此，不仅可以改善电化学装置的低温充放电性能，还能改善位于最内圈和/或最外圈隔膜以及负极极片的打皱现象(卷绕后裸电芯中间存在较大空间，正极极片和/或负极极片容易翘起，后续热压过程导致极片打皱，将导电层涂覆在隔膜上，导电层不会与隔膜发生滑动，增加了隔膜的厚度，使极片不容易翘起，进而改善了打皱现象)，改善打皱引起的内圈极片析锂现象，从而提高电化学装置的安全可靠性。
[0007]在本申请的一些实施方式中，导电层相对所在面隔膜的覆盖率为1％
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20％。若覆盖率过低，则导电层发热时产生热量较少，不利于电化学装置的快速升温；若覆盖率过高，
则会影响电化学装置的能量密度。
[0008]在本申请的一些实施方式中，导电层的厚度为1μm
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30μm。导电层的厚度过低，涂覆需要控制均一性，操作相对困难；导电层的厚度过高，涂覆形状更为复杂，操作也相对困难。
[0009]在本申请的一些实施方式中，导电层的电阻为0.01Ω
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10Ω。若电阻过低，则导电层的发热效率较低，不利于电化学装置的快速升温；若电阻过高，电化学装置不同区域温差越大，实际加热时间反而越长，充电时间比增加。
[0010]在本申请的一些实施方式中，导电层包括金属导电材料、导电碳或复合型高分子导电材料中的至少一种。
[0011]在本申请的一些实施方式中，复合型高分子导电材料包括导电塑料、导电橡胶、导电纤维织物、导电涂料、导电胶粘剂或透明导电薄膜中的至少一种。
[0012]在本申请的一些实施方式中，金属导电材料包括合金、金属、复合金属中的一种。
[0013]本申请提供的电化学装置，包括正极极片、隔膜及电解液等，没有特别的限制，只要能够实现本申请目的即可。
[0014]例如，正极极片通常包含正极集流体和正极活性材料层。其中，正极集流体没有特别限制，可以为本领域公知的正极集流体，例如铜箔、铝箔、铝合金箔以及复合集流体等。正极活性材料层包括正极活性材料，正极活性材料没有特别限制，可以为本领域公知的正极活性材料。例如，正极材料包含磷酸锰铁锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂等橄榄石结构材料，NCM811、NCM622、NCM523、NCM333等三元结构材料，钴酸锂材料，锰酸锂材料，其他能够脱嵌锂的金属氧化物等。在本申请中，正极集流体和正极活性材料层的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。
[0015]本申请的电化学装置还包括电解质，电解质可以是凝胶电解质、固态电解质和电解液中的一种或多种，电解液包括锂盐和非水溶剂。
[0016]非水溶剂可为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸亚丙酯、醋酸甲酯、丙酸乙酯中的一种或几种。
[0017]在本申请第一方面的一些实施方式中，锂盐选自六氟磷酸锂、五氟化磷、高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、三甲基锂、氯化锂中的一种或几种。
[0018]本申请对负极活性材料的种类不做限定，例如可以采用现有作为锂离子电池负极活性材料的各种成分。例如负极可选自能接受脱出锂离子的材料为软碳、硬碳、人造石墨、天然石墨、硅、硅氧化合物、硅碳复合物、钛酸锂以及能与锂形成合金的金属等。
[0019]本申请的电化学装置还包括隔膜，用以分隔正极极片和负极极片，防止电化学装置内部短路，允许电解质离子自由通过，完成电化学充放电过程的作用。在本申请中，隔膜没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。隔膜包含聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺或芳纶中的至少一种。例如，聚乙烯包括选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或超高分子量聚乙烯中的至少一种。尤其是聚乙烯和聚丙烯，它们对防止短路具有良好的作用，并可以通过关断效应改善电化学装置的稳定性。
[0020]作为本专利技术锂离子电池的一种改进，隔膜表面还可以包括多孔层，多孔层设置在隔离膜的至少一个表面上，多孔层包括无机颗粒或粘结剂中的至少一种。无机颗粒选自氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)、氧化钛(TiO2)、二氧化铪(HfO2)、氧化锡(SnO2)、二氧化铈(CeO2)、氧化镍(NiO)、氧化锌(ZnO)、氧化钙(CaO)、氧化锆(ZrO2)、氧化钇(Y2O3)、
碳化硅(SiC)、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，隔离膜的孔具有在约0.01μm至1μm的范围的直径。多孔层的粘结剂可选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯
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六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电化学装置，包括正极极片、负极极片以及隔膜，其特征在于，所述隔膜上涂覆有导电层，所述导电层具有多孔结构，所述负极极片或正极极片设置有极耳，所述导电层设置有连接端子，所述连接端子电连接所述导电层与所述极耳形成导电回路。2.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置由所述正极极片、所述隔膜和所述负极极片卷绕而成，所述导电层位于所述隔膜的最内圈和/或最外圈。3.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述导电层相对所在面隔膜的覆盖率为1％
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20％。4.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述导电层的厚度为1μm
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30μm。5.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述导电层的电阻为0.01Ω
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10Ω。6.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王芳，蒋欣，王慧鑫，汪颖，
申请(专利权)人：东莞新能安科技有限公司，
类型：发明
国别省市：