本申請(qǐng)涉及電池，具體而言，涉及一種安全結(jié)構(gòu)及電化學(xué)裝置。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池作為一種二次電池，由于較高的能量密度與較好的充放電循環(huán)能力，已廣泛應(yīng)用在手機(jī)、筆記本電腦、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。隨著電池能量密度與充放電倍率的逐步提升，對(duì)于鋰離子電池的安全使用提出了更高的要求。

2、通常而言，當(dāng)電池內(nèi)部溫度在100℃左右時(shí)，電極表面固體電解質(zhì)界面(solidelectrolyte?interface，sei)膜開始加速分解，電池?zé)崾Э赜|發(fā)條件開始成立。之后，隨著一系列鏈?zhǔn)椒艧岱磻?yīng)的發(fā)生，電池內(nèi)部升溫速率呈指數(shù)增加，溫度會(huì)迅速接近易燃電解質(zhì)的燃點(diǎn)，從而引發(fā)電池的燃燒和爆炸。因此，鋰離子電池在遇到高溫烘烤等濫用時(shí)，易發(fā)生電池?zé)崾Э噩F(xiàn)象。

3、為解決上述問題，通常的方式是在鋰離子電池中采用穩(wěn)定性更高的正極材料、負(fù)極材料及電解液。這種方式能夠在一定程度上改善電池的安全性，表現(xiàn)為可以通過更高溫度的爐溫烘烤測(cè)試。然而，這種方案存在一個(gè)問題，通常穩(wěn)定性更高的正極材料、負(fù)極材料及電解液會(huì)導(dǎo)致內(nèi)阻增加、容量下降等副作用，最終導(dǎo)致鋰離子電池的阻抗偏高、倍率充放電性能下降、能量密度下降。

4、因此，如何開發(fā)一種新的安全結(jié)構(gòu)，能夠有效改善鋰離子電池爐溫安全性能，且避免電池內(nèi)阻增加、容量下降等副作用，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

5、現(xiàn)有的安全結(jié)構(gòu)中的金屬片大多采用平面設(shè)計(jì)，在高溫時(shí)不能完全排除聚合物，使電性接觸不充分導(dǎo)致電阻過大，從而使其接通電池正負(fù)極時(shí)放電少，另外由于采用平面設(shè)計(jì)的金屬片由于聚合物的排除緩慢，不能及時(shí)觸發(fā)電性連接。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的主要目的在于提供一種安全結(jié)構(gòu)及電化學(xué)裝置，以解決現(xiàn)有的安全結(jié)構(gòu)中的金屬片由于采用平面設(shè)計(jì)，聚合物排除緩慢或者不能完全排除聚合物，導(dǎo)致不能及時(shí)觸發(fā)電性連接或者電性接觸不充分導(dǎo)致電阻過大的問題。

2、根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種安全結(jié)構(gòu)，包括：第一導(dǎo)電件、第二導(dǎo)電件、絕緣層、熱縮套以及限流組件；第一導(dǎo)電件、絕緣層和第二導(dǎo)電件依次層疊設(shè)置，絕緣層的熔點(diǎn)不高于第一導(dǎo)電件和第二導(dǎo)電件，熱縮套包覆在第一導(dǎo)電件和第二導(dǎo)電件外側(cè)；第一導(dǎo)電件遠(yuǎn)離絕緣層的一端電連接限流組件；第一導(dǎo)電件朝向第二導(dǎo)電件的表面上設(shè)有第一凸起，和/或第二導(dǎo)電件朝向第一導(dǎo)電件的表面上設(shè)有第二凸起。

3、可選地，第一凸起呈球狀或條狀；和/或第二凸起呈球狀或條狀。

4、可選地，第一導(dǎo)電件朝向第二導(dǎo)電件的表面上間隔設(shè)有多個(gè)第一凸起；和/或第二導(dǎo)電件朝向第一導(dǎo)電件的表面上間隔設(shè)有多個(gè)第二凸起。

5、可選地，多個(gè)第一凸起在第一導(dǎo)電件上陣列排布；和/或多個(gè)第二凸起在第二導(dǎo)電件上陣列排布。

6、可選地，第一凸起與第二凸起相對(duì)設(shè)置。

7、可選地，第一導(dǎo)電件和第二導(dǎo)電件分別由純金屬、合金、表面鍍金屬層的復(fù)合薄片、石墨以及碳紙中任一一者制成；和/或

8、第一導(dǎo)電件和第二導(dǎo)電件的電阻率小于10-6ω·m；和/或

9、第一導(dǎo)電件和第二導(dǎo)電件的厚度大于0.05mm且小于1mm；和/或

10、第一凸起的高度小于0.2mm；和/或

11、第二凸起的高度小于0.2mm。

12、可選地，絕緣層由eva熱熔膠、tpu熱熔膠、po熱熔膠、pa熱熔膠或pes熱熔膠中任一一者制成；和/或

13、絕緣層的熔點(diǎn)大于或等于80℃，且小于或等于120℃；和/或

14、絕緣層的厚度大于0.01mm，且小于第一凸起或第二凸起的高度。

15、可選地，熱縮套由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯pet、聚氯乙烯pvc、聚乙烯pe、聚丙烯pp、pet、鄰苯基苯酚opp、聚偏二氟乙烯pvdf、聚烯烴pof或聚四氟乙烯ptfe中任一一者制成；和/或熱縮套的起始收縮溫度大于或等于70℃，且小于或等于110℃。

16、可選地，限流組件包括：限流器和限流器引線，其中，限流器與第二導(dǎo)電件連接，限流器引線與限流器連接；限流器包括以下之一：半導(dǎo)體，二極管，電阻器以及電阻絲。

17、可選地，第一導(dǎo)電件朝向第二導(dǎo)電件的表面上設(shè)有第一凹槽，和/或第二導(dǎo)電件朝向第一導(dǎo)電件的表面上設(shè)有第二凹槽，其中，第一凹槽與第一凸起間隔設(shè)置，第二凹槽與第二凸起間隔設(shè)置。

18、可選地，第一導(dǎo)電件和第二導(dǎo)電件上的凹槽和凸起為與導(dǎo)電連接件一體成型的結(jié)構(gòu)，或者由其他導(dǎo)電材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。

19、根據(jù)本申請(qǐng)的另一方面，本申請(qǐng)還提供了一種電化學(xué)裝置，包括：第一電極、第二電極以及以上任一實(shí)施例中的安全結(jié)構(gòu)，其中，安全結(jié)構(gòu)中的第一導(dǎo)電件與第一電極連接；安全結(jié)構(gòu)中的限流組件與第二電極連接。

20、在本申請(qǐng)中，提供了一種安全結(jié)構(gòu)，包括：第一導(dǎo)電件、第二導(dǎo)電件、絕緣層、熱縮套以及限流組件；第一導(dǎo)電件、絕緣層和第二導(dǎo)電件依次層疊設(shè)置，絕緣層的熔點(diǎn)不高于第一導(dǎo)電件和第二導(dǎo)電件，熱縮套包覆在第一導(dǎo)電件和第二導(dǎo)電件外側(cè)；第一導(dǎo)電件遠(yuǎn)離絕緣層的一端電連接限流組件；第一導(dǎo)電件朝向第二導(dǎo)電件的表面上設(shè)有第一凸起，和/或第二導(dǎo)電件朝向第一導(dǎo)電件的表面上設(shè)有第二凸起。通過將凹凸結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電薄片之間夾熱熔膠，然后在該“三明治”結(jié)構(gòu)上包裹熱縮套，熱縮套達(dá)到一定的溫度時(shí)開始收縮，給該結(jié)構(gòu)施加壓力，溫度越高，收縮程度越高，壓力越大，從而及時(shí)將熱熔膠完全排除。然后在此結(jié)構(gòu)后面串聯(lián)一限流器使流過安全結(jié)構(gòu)的電流小于1c電流(電池容量/1小時(shí))。實(shí)現(xiàn)了及時(shí)觸發(fā)電池發(fā)生電性連接，并且在不改變電池內(nèi)阻、電池容量的前提下，有效改善鋰離子電池在遇到高溫烘烤等濫用時(shí)，易發(fā)生電池?zé)崾Э氐募夹g(shù)效果。

技術(shù)特征：

1.一種安全結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：第一導(dǎo)電件、第二導(dǎo)電件、絕緣層、熱縮套以及限流組件；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一凸起呈球狀或條狀；和/或所述第二凸起呈球狀或條狀。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的安全結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一導(dǎo)電件朝向所述第二導(dǎo)電件的表面上間隔設(shè)有多個(gè)所述第一凸起；和/或

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的安全結(jié)構(gòu)，其特征在于，多個(gè)所述第一凸起在所述第一導(dǎo)電件上陣列排布；和/或

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一凸起與所述第二凸起相對(duì)設(shè)置。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全結(jié)構(gòu)，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述絕緣層由eva熱熔膠、tpu熱熔膠、po熱熔膠、pa熱熔膠或pes熱熔膠中任一一者制成；和/或

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述熱縮套由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯pet、聚氯乙烯pvc、聚乙烯pe、聚丙烯pp、pet、鄰苯基苯酚opp、聚偏二氟乙烯pvdf、聚烯烴pof或聚四氟乙烯ptfe中任一一者制成；和/或

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全結(jié)構(gòu)，其特征在于，

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一導(dǎo)電件朝向所述第二導(dǎo)電件的表面上設(shè)有第一凹槽，和/或所述第二導(dǎo)電件朝向所述第一導(dǎo)電件的表面上設(shè)有第二凹槽，其中，所述第一凹槽與所述第一凸起間隔設(shè)置，所述第二凹槽與所述第二凸起間隔設(shè)置。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一導(dǎo)電件和所述第二導(dǎo)電件上的凹槽和凸起為與導(dǎo)電連接件一體成型的結(jié)構(gòu)，或者由其他導(dǎo)電材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。

12.一種電化學(xué)裝置，其特征在于，包括：第一電極、第二電極以及權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的安全結(jié)構(gòu)，其中，

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開了一種安全結(jié)構(gòu)及電化學(xué)裝置。該安全結(jié)構(gòu)包括：第一導(dǎo)電件、第二導(dǎo)電件、絕緣層、熱縮套以及限流組件；第一導(dǎo)電件、絕緣層和第二導(dǎo)電件依次層疊設(shè)置，絕緣層的熔點(diǎn)不高于第一導(dǎo)電件和第二導(dǎo)電件，熱縮套包覆在第一導(dǎo)電件和第二導(dǎo)電件外側(cè)；第一導(dǎo)電件遠(yuǎn)離絕緣層的一端電連接限流組件；第一導(dǎo)電件朝向第二導(dǎo)電件的表面上設(shè)有第一凸起，和/或第二導(dǎo)電件朝向第一導(dǎo)電件的表面上設(shè)有第二凸起。

技術(shù)研發(fā)人員：莫肇華,孫雪瑩,蒙瑩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：珠海冠宇電池股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240429
技術(shù)公布日：2025/1/6