一种电极组件及包含其的电化学装置、电子装置制造方法及图纸

本申请提供了一种电极组件，包括负极集流体、设置于所述负极集流体至少一个表面的负极活性层、隔膜层、正极活性层，且所述隔膜层设置于所述负极活性层与所述正极活性层之间，且所述正极活性层的至少部分表面沿垂直于所述部分表面方向的投影区域不存在正极金属集流体。在本申请的电极组件中，不需要金属集流体(例如铝)，可以减少整个电极组件的厚度，从而实现更高的能量密度。另外，由于正极不存在金属集流体，可以避免被刺穿时产生金属毛刺刺穿隔膜而导致短路。因此，采用本申请的二次电池(例如锂离子电池)具有更高安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种电极组件及包含其的电化学装置、电子装置
本申请涉及储能领域，具体涉及一种改善电芯安全性、并提升能量密度的电极组件及包含该电极组件的电化学装置和电子装置。
技术介绍
随着技术的发展和对移动装置的需求的增加，人们对电化学装置(例如，锂离子电池)的需求显著增加。同时具有高安全性、高能量密度的锂离子电池是研究方向之一。在实际使用中，电化学装置会受到外物的撞击，在极端情况下，会被尖锐的物体所刺穿，当电化学装置被刺穿时，一方面，如果刺穿物为金属体，集流体的刺穿处通过该金属体而与另一电极导通；另一方面，集流体的刺穿处通常会产生毛刺、并随着刺穿物向下变形延伸，从而刺穿隔膜将正极和负极直接连通，导致短路的发生，进而产生大量热量使得电池起火甚至爆炸，严重威胁了消费者的使用安全。同时，消费者对电化学装置的容量及续航时间提出更高的要求。有鉴于此，确有必要提供改善电芯安全性、并提升能量密度的电极组件及包含其的电化学装置、电子装置。
技术实现思路
本申请实施例通过提供一种改善电芯安全性、并提升能量密度的电极组件及包含其的电化学装置以在至少某种程度上解决至少一种存在于相关领域中的问题。在本申请的一方面，本申请提供了一种电极组件，其包括负极集流体、设置于所述负极集流体至少一个表面的负极活性层、隔膜层、正极活性层，所述隔膜层设置于所述负极活性层与所述正极活性层之间，且所述正极活性层的至少部分表面沿垂直于所述部分表面方向的投影区域不存在正极金属集流体。根据本申请的一些实施方案，所述部分表面占所述正极活性层表面的50％以上，优选80％以上，更优选地95％以上。在本申请的电极组件中，正极仅包含正极活性层，不需要金属集流体，这种设置可以减少电极组件的整体厚度，提高电极的能量密度。本申请所述的金属集流体，包括铝箔、铜箔、不锈钢箔等由金属材质制成的集流体。根据本申请的一些实施方案，所述正极活性层与所述隔膜层的粘结力大于或等于2N/m。根据本申请的一些实施方案，所述正极活性层包括正极活性物质，其中，所述正极活性物质选自锂过渡金属复合氧化物和含锂过渡金属磷酸化合物中的至少一种。根据本申请的一些实施方案，所述负极活性层包括负极活性物质和粘贴剂，其中，所述负极活性物质选自石墨、硅基材料中的至少一种。根据本申请的一些实施方案，所述硅基材料选自纯硅、SiOx(0<x<2)、硅碳复合物中的至少一种。在本申请的电极组件中，负极活性层可以涂覆在负极集流体的一个表面上，也可以涂覆在负极集流体的相背的两个表面上。相应地，在负极集流体的两侧均可以涂覆隔膜层、正极活性物质层和导电层，形成一个相对于负极集流体对称的电极组件。当然，也可以只在一侧涂覆隔膜层、正极活性物质层和导电层。根据本申请的一些实施方案，所述正极活性层的表面设置有导电层。根据本申请的一些实施方案，导电层的厚度为0.1μm至30μm。电极组件的厚度与能量密度有密切的关系，导电层不宜过薄，也不宜过厚。导电层的厚度过小，除了增加工艺难度以外，还会导致导电层的厚度不均，造成导电性能不佳。导电层的厚度过大，则会造成整个电极组件厚度过大，最终导致电极组件的能量密度降低。在本申请中，导电层的厚度为0.1μm至30μm。电极组件中的导电层包括导电剂，其中，所述导电剂包括炭黑、乙炔黑、富勒烯、碳纳米管、石墨烯、石墨中的至少一种。根据本申请的一些实施方案，所述导电层的表面设置有绝缘层。根据本申请的一些实施方案，所述绝缘层包括粘结剂，其中基于所述绝缘层的重量，所述粘结剂的质量百分含量为a，其中2％≤a≤100％。在绝缘层中添加粘结剂可以增强绝缘材料之间的粘结性，使绝缘层牢固地粘附在导电层的表面上。在本申请中，粘结剂可以选自聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯橡胶(SBR)、丁腈橡胶、聚胺酯、氟化橡胶、聚乙烯醇(PVA)或聚丙烯酸钠中的至少一种。根据本申请的一些实施方案，所述绝缘层组成中进一步包括绝缘材料，所述绝缘层厚度h≥0.5μm。绝缘层中的绝缘材料可以是无机绝缘材料，也可以是有机绝缘材料中的至少一种，或者无机绝缘材料和有机绝缘材料的混合材料。作为示例，无机绝缘材料可以选自BaSO4、CaSiO3、γ-AlOOH、CaSiO4、Al2O3、TiO2中的至少一种，所述有机绝缘材料可以选自乙烯、氯乙烯、丙烯、苯乙烯、丁二烯、偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯的均聚物或共聚物中的至少一种。根据本申请的一些实施方案，所述绝缘材料的平均粒径为0.01μm至20μm。根据本申请的一些实施方案，所述隔膜层包括无机层、聚烯烃多孔层中的至少一种。根据本申请的一些实施方案，所述无机层的组成包括无机颗粒和粘结剂，其中，所述无机颗粒包括BaSO4、CaSiO3、γ-AlOOH、CaSiO4、Al2O3、TiO2、SiO2中的至少一种。为了保证无机颗粒的粘结性，基于所述无机层的重量，所述粘结剂的含量为b，其中5％≤b≤40％。根据本申请的一些实施方案，所述负极集流体选自铜箔。铜箔具有优良的稳定性，可以避免在放电时被腐蚀。根据本申请的一些实施方案，所述电极组件进一步包括极耳。所述极耳为正极极耳，所述正极极耳与正极活性层接触，从而实现正极极耳与正极活性层的电连接。在另一个实施方案中，所述正极极耳与导电层接触，从而实现极耳与导电层的电连接。本申请还提供了前述电极组件的制备方法，包括如下步骤：1)依次在所述负极集流体的表面设置所述负极活性层和所述隔膜层；2)在所述隔膜层的表面涂覆所述正极活性层。根据本申请的一些实施方案，进一步包括步骤：3)在所述正极活性层的表面设置所述导电层或所述绝缘层。根据本申请的一些实施方案，进一步包括步骤：4)在所述导电层的表面设置所述绝缘层。本申请还提供一种电化学装置，其包括本专利技术所述的电极组件。本申请还提供一种电子装置，包含本申请所述的电化学装置。本申请的有益效果：在本申请的电极组件中，正极包括正极活性层和导电层，不需要金属集流体(例如铝)，可以减少整个电极组件的厚度，从而实现更高的能量密度。另外，由于正极不存在金属集流体，可以避免被刺穿时产生金属毛刺刺穿隔膜而导致短路。因此，采用本申请的二次电池(例如锂离子电池)具有更高安全性。附图说明图1是本申请电极组件的一种实施方式的示意图；图2是本申请电极组件的另一种实施方式的示意图；图3是本申请电极组件的又一种实施方式的示意图。附图标记：1-正极11-正极活性层12-正极导电层2-负极21-负极活性层3-隔膜层4-负极集流体5-正极极耳6-绝缘层具体实施方式本申请的实施例将会被详细的描示在下文中。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。除非另外明确指明，本文使用的下述术语具有下文指出的含义。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电极组件，其包括负极集流体、设置于所述负极集流体至少一个表面的负极活性层、隔膜层、正极活性层，所述隔膜层设置于所述负极活性层与所述正极活性层之间，且所述正极活性层的至少部分表面沿垂直于所述部分表面方向的投影区域不存在正极金属集流体。/n

【技术特征摘要】
1.一种电极组件，其包括负极集流体、设置于所述负极集流体至少一个表面的负极活性层、隔膜层、正极活性层，所述隔膜层设置于所述负极活性层与所述正极活性层之间，且所述正极活性层的至少部分表面沿垂直于所述部分表面方向的投影区域不存在正极金属集流体。


2.根据权利要求1所述的电极组件，所述正极活性层的表面设置有导电层。


3.根据权利要求2所述的电极组件，所述导电层包括导电剂，其满足以下条件的至少一者：
a.所述导电层厚度为0.1μm至30μm；
b.所述导电剂包括炭黑、乙炔黑、富勒烯、碳纳米管、石墨烯、石墨中的至少一种。


4.根据权利要求2所述的电极组件，所述导电层的表面设置有绝缘层。


5.根据权利要求4所述的电极组件，所述绝缘层包括粘结剂，其满足以下条件的至少一者：
c.所述绝缘层包括绝缘材料；
d.基于所述绝缘层的重量，所述粘结剂的质量百分含量为a，其中，2％≤a≤100％；
e.所述绝缘层厚度h≥0.5μm。


6.根据权利要求5所述的电极组件，所述绝缘材料包括无机绝缘材料和/或有机绝缘材料中的至少一种，其满足以下条件的至少一者：
f.所述无机绝缘材料包括BaSO4、CaSiO3、γ-AlOOH、CaSiO4、Al2O3、TiO2中的至少一种；所述有机绝缘材料包括乙烯、氯乙烯、丙烯、苯乙烯、丁二烯、偏氟乙烯、四氟...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩冬冬，李巍巍，王可飞，刘胜奇，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35