CN105261730A - 一种电化学电池的电极、使用该电极的电化学电池及其制备方法 - Google Patents
一种电化学电池的电极、使用该电极的电化学电池及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于柔性器件技术领域，特别涉及一种电化学电池，包括电池主体区和封装区，所述电池主体区包括电化学电池电极、隔离膜、对电极、电解液和外封装部件；电极的集流体至少为所述外封装部件中的隔水层；所述封装区包括集流体的间隙区和密封层，所述间隙区与所述电极的集流体为一个整体，所述密封层将电极的集流体与对电极的集流体粘接在一起。本发明的优点在于集流体充当封装材料，减少整个电池的界面数，改善电池的柔性性能，同时提高了电池的能量密度；而只有封印区对应的集流体做了封装辅助处理，可以降低处理成本，减小封装辅助处理层对电池其他性能的影响；三层结构的密封层可以有效阻隔正负电极之间短路，改善电池的自放电性能。
Description
技术领域
本发明属于电化学电池技术领域，特别涉及一种电化学电池的电极、使用该电极的电化学电池及其制备方法。
背景技术
进入21世纪以后，各种电子器件产品如手机、笔记本、可穿戴设备等层出不穷，极大的丰富了广大用户的生活；同时，电动汽车及各类储能电站也如雨后春笋般迅速萌芽、发展、壮大。以上高科技产品，具有一个共同特征：需要高性能、低成本的电池充当储能部件。
现有的电池主要有一次电池和二次电池两大类；所谓一次电池，即无法反复充电的电池，主要包括碳锌电池、碱性电池、糊式锌锰电池、纸板锌锰电池、碱性锌锰电池、扣式电池(扣式锌银电池、扣式锂锰电池、扣式锌锰电池)、锌空气电池、一次锂锰电池等、水银电池；所谓二次电池，即可充电电池，主要包括二次碱性锌锰电池、镍镉充电电池、镍氢充电电池、锂充电电池、铅酸电池、太阳能电池。铅酸蓄电池可分为：开口式铅酸蓄电池、全密闭铅酸蓄电池。而从外包装角度分析，现有电池主要分为软包装电池及硬壳包装电池，由于软包装电池包装膜本身厚度小，可塑性大，被广泛的运用于各类高档一次电池和二次电池中。
然而，随着人们生活品质的提高，对电子产品提出了更高的要求，即更长的待机时间；这就要求为电子产品提供能量的电源具有更高的能量密度。
现有的提高能量密度的方式有：选择更高能量密度的电化学体系，如高电压钴酸锂正极、硅负极等；选择精度更高的制造工艺，提高电池容量的一致性，从而提高电池平均容量；选择厚度更薄的基材，如6μm铜箔、8μm铝箔、64μm铝塑膜等。但是高电压体系安全性能更差，成本更高；硅负极首次效率低、循环性能差，成本高；高精度制造工艺设备投资巨大，制造成本高；而更薄的基材，往往意味着更高的工艺控制要求、更高的材料成本；因此这些方案无一不增加制造成本。
而随着个性化的电子产品的越来越多，如柔性器件的横空出世，其对电池提出了更高的要求：即柔性电池。但柔性电池在弯折过程中，电芯内部的界面处往往是其薄弱环节，极易受到破坏，从而使得柔性电池性能变差；因此尽量降低柔性电池内部界面数量，是提高柔性电池性能的可靠方法。
同时，为了追求更高的能量密度，制造过程中往往会减少有效封装区宽度；而且新的材料、新的电池结构的不断出现，同样对电池封装可靠性提出了更高的要求。
有鉴于此，确有必要开发一种新的电化学电池的电极、使用该电极的电化学电池及其制备方法，其不仅能够提高电池的能量密度，改善电池封装可靠性、降低成本(材料成本或/和制造成本)，而且当其为柔性电池时，还具有优良的柔性性能及电化学性能。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供的一种电化学电池，包括电池主体区和封装区，所述电池主体区包括电化学电池电极(包括集流体和涂敷层，所述集流体的表面包括涂敷区和间隙区，所述涂敷层分块独立分布于所述集流体同一个表面的涂敷区，所述集流体的厚度大于或等于10μm，且无穿孔结构；所述间隙区含有封装辅助层，所述封装辅助层的厚度为h，h≤10μm)、隔离膜、对电极、电解液和外封装部件；电极的集流体至少为所述外封装部件中的隔水层；所述封装区包括集流体间隙区(所述间隙区经过封装辅助处理)和密封层，所述间隙区与所述电极的集流体为一个整体，所述密封层将电极的集流体与对电极的集流体粘接在一起。本发明的优点在于集流体充当封装材料，减少整个电池的界面数，改善电池的柔性性能，同时提高了电池的能量密度；而只有封印区对应的集流体做了封装辅助处理，可以降低处理成本，减小封装辅助处理层对电池其他性能的影响；三层结构的密封层可以有效阻隔正负电极之间短路，改善电池的自放电性能。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电化学电池电极，包括集流体和涂敷层，所述集流体的表面包括涂敷区和间隙区，所述涂敷层分块独立分布于所述集流体同一个表面的涂敷区，所述集流体的厚度大于或等于10μm，且无穿孔结构；所述间隙区含有封装辅助层，所述封装辅助层的厚度为h，h≤10μm。
作为本发明电化学电池电极的一种改进，所述涂敷区分布于所述集流体的一个表面；所述电极包括正极或负极；所述集流体包括正极集流体或负极集流体；所述涂敷层包括正极涂敷层或负极涂敷层；所述正极集流体由金、银、铜、铁、锡、锌、铅、镍、铝、钨、钼、钽、铌、钛以及钢和不锈钢、镍基和钴基合金中的至少一种组成；所述负极集流体由金、银、铜、铁、锡、锌、铅、镍、铝、钨、钼、钽、铌、钛以及钢和不锈钢、镍基和钴基合金中的至少一种组成；所述正极涂敷层中包含正极活性物质，所述负极涂敷层中包含负极活性物质；所述正极活性物质包括锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂铁氧化物、锂钒氧化物、硫或硫化物、三元或多元复合化合物和聚阴离子阴极材料中的至少一种；所述负极活性物质包括碳材料、含碳化合物和非碳材料中的至少一种。
作为本发明电化学电池电极的一种改进，所述集流体的厚度大于或等于15μm，厚度较小时，箔材生产过程中容易出现微孔，且厚度较大的集流体机械强度更高，抗破损能力更强；所述涂敷区的面积小于或等于3000cm2，该面积即为所制备成品电池的主体面积，而电池的实际主体面积不会过大，其中长度L小于或等于100cm，宽度d小于或等于50cm；且两块独立的涂敷层的相邻边缘之间的间隙宽度m为2mm～10cm，间隙过小，其作为封装边时(相邻两个电芯的封装边)，有效封印的宽度小，无法保证封装可靠性；间隙较大时，将浪费集流体材料。
作为本发明电化学电池电极的一种改进，所述集流体的厚度大于或等于20μm；所述涂敷区的面积小于或等于1000cm2，该面积即为所制备成品电池的主体面积，而电池的实际主体面积不会过大，其中长度L小于或等于40cm，宽度d小于或等于30cm；且两块独立的涂敷层的相邻边缘之间的间隙宽度m为4mm～2cm，间隙过小，其作为封装边时(相邻两个电芯的封装边)，有效封印的宽度小，无法保证封装可靠性；间隙较大时，将浪费集流体材料。
作为本发明电化学电池电极的一种改进，所述封装辅助层由封装辅助处理得到，h≤5μm；所述封装辅助处理包括抛光处理、镀层处理(电镀或化学镀)、有机硅处理和阳极氧化中的至少一种，由于集流体的间隙区充当了电池的封装边，而作为封装边，封装可靠性是基本要求，现有集流体若不经过封装辅助处理，无法与封装材料紧密粘接并通过电解液浸泡测试(将封装件浸泡于电解液中，一定时间后取出样品，测试封装拉力；封装拉力大于或等于5N/8mm时，测试通过，否则测试未通过。封装可靠性测试必测项目)。
作为本发明电化学电池电极的一种改进，所述抛光处理包括机械抛光处理或/和化学抛光处理；所述电镀处理包括镀锌处理、镀铜处理、镀铬处理、镀铅处理、镀银处理、镀镍处理、镀锡处理或镀镉处理中的至少一种；所述有机硅处理包括硅烷偶联剂(乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ-缩水甘油丙基-三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基-三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基-甲基-三甲氧基硅烷、γ-氯丙基-三甲氧基硅烷、γ-巯丙基-三甲氧基硅烷、γ-氨丙基-三甲氧基硅烷等)、硅烷交联剂(甲基三乙酰氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷等)、硅树脂(甲基苯基硅树脂、氯苯基甲基硅树脂、甲基三氟丙基硅树脂、丙烯酸改性树脂等)或聚硅氧烷(羧基端封二有机基聚硅氧烷、烷氧基端封二有机基聚硅氧烷等)中的至少一种。
本发明还包括一种电化学电池，包括电池主体区和封装区，所述电池主体区包括本发明所述的电化学电池电极、隔离膜、对电极、电解液和外封装部件；电极的集流体至少为所述外封装部件中的隔水层；所述封装区包括本发明所述集流体的间隙区(所述间隙区经过封装辅助处理)和密封层，所述间隙区与所述电极的集流体为一个整体，所述密封层设置于所述封装辅助层的外侧表面上，并且所述密封层将电极的集流体与对电极的集流体粘接在一起。
作为本发明电化学电池的一种改进，所述电化学电池有且仅有一片单面涂敷正极和一片单面涂敷负极；且作为外封装结构的正极集流体和负极集流体外侧设置有绝缘层(即位于电芯表面的电极的集流体未涂敷电极材料的一侧)；所述密封层为三层结构，分别为粘接层、绝缘层、粘接层；所述粘接层将所述绝缘层与所述集流体粘接在一起，起到密封效果，而所述绝缘层可以有效的阻隔作为集流体的外封装材料在封装位置的短路，减小电池的自放电速率。
本发明还包括一种电化学电池的制备方法，主要包括如下步骤：
步骤1，电极浆料制备：将活性物质与导电剂、粘接剂、溶剂搅拌均匀得到电极浆料待用；
步骤2，初始膜片制备：将步骤1得到的浆料涂敷于集流体上，烘干、处理后得到面积S小于或等于3000cm2、长度L小于或等于100cm、宽度d小于或等于50cm的若干块独立的涂敷区；两块独立的涂敷层之间的间隙宽度m为2mm～10cm的初始膜片；
步骤3，集流体封装辅助处理：使用封装辅助处理剂处理初始膜片中裸露的集流体间隙区，之后对处理区进行净化处理从而得到电极膜片；
步骤4，电芯装配：于干燥房中，将电解液分散于干燥后的步骤3得到的电极膜片、隔离膜或对电极中的至少一种结构上，将密封层布置于步骤3所述集流体封装辅助处理的间隙区，之后将该电极膜片与隔离膜、对电极组装；
步骤5，成品电芯制备：将步骤4组装得到的电芯于干燥房中化成、整形、封装、分切得到单个成品电化学电池。
作为本发明电化学电池制备方法的一种改进，步骤2所述初始膜片制备时，制备间隙区的方法为间歇涂敷(使用“梳子”状格栅，将涂敷刀头分割开来，其中所述格栅的“格”宽为d，所述格栅的“栅”宽为m；之后进行涂敷操作，将步骤1得到的浆料涂敷于集流体上得到初始膜片；为了使得涂敷长度及涂敷间隙绝对值较小并精确控制，需要优化设备、控制精度及调节涂敷速度)、溶剂清洗(连续涂敷后，使用溶剂将涂敷层部分去除，得到符合规格要求的间隙区)、激光清洗(连续涂敷后，使用激光烧蚀技术将涂敷层部分去除，得到符合规格要求的间隙区)、辅助层剥离(即在涂敷间隙区预设一层辅助层，之后连续涂敷后，采用特殊手段使得辅助层与集流体脱落，从而达到去除多余涂层获得间隙区的目的；例如在集流体上间隙区预设一层热熔胶，之后连续涂敷，再通过加热方式去除热熔胶层，同时去掉覆盖在热熔胶表面的涂敷层，从而得到符合要求的间隙区)中的至少一种；步骤3所述封装辅助处理包括抛光处理、镀层处理(电镀或化学镀)、有机硅处理或阳极氧化中的至少一种，且处理过程中，处理液不会污染涂层；步骤4所述的密封层包括聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯、改性聚丙烯、热熔胶、反应型热熔胶中的至少一种(该粘接层需要将两电极紧密的粘接在一起，并达到可靠封装的效果，同时还要起到电子阻隔作用、防止两电极之间短路)。
与现有技术相比，本发明电化学电池及其制备方法具有如下优点：
1.最外层电极集流体充当了电池的封装材料及两个电极的极耳功能，减少了材料种类及用量，降低了材料成本；同时提高了电池能量密度；还减少了整个电池的界面数量，使得电池具有更佳的柔性性能；
2.电池结构中，仅有封印边的集流体进行封装辅助处理，既可以达到解决封装可靠性的问题，还能将封装辅助处理导致电极阻抗增加的副作用降低；
3.封装辅助处理时，仅处理集流体上封印区对应位置，极大的减少了处理面积、减少昂贵的处理液的用量、降低了处理成本。
4.密封层分为粘接层、绝缘层和粘接层的三层结构，可以有效的起到密封作用，同时阻隔封印区作为封装材料的正负极集流体短路，改善电芯自放电性能。
附图说明
附图1为本发明电化学电池的横截面结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明及其有益效果进行详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
比较例
电极片制备：以钴酸锂为正极活性物质、PVDF为粘接剂、Super-P为导电剂、NMP为溶剂搅拌均匀，之后涂敷在10μm后的铝箔上，之后冷压分切，极耳分切得到待叠片正极片；以石墨为负极活性物质、SBR和CMC为粘接剂、Super-P为导电剂、水为溶剂搅拌均匀，涂敷在8μm厚度的铜箔上，之后冷压分切，极耳分切得到待叠片负极片。
成品电池制备：将上述正极片、负极片与隔离膜一起叠片得到裸电芯，选择厚度为86μm的铝塑膜为封装材料进行顶侧封，之后干燥、注液、静置、化成、整形、除气、封装后得到成品电池。
实施例1
如图1所示，为本实施例对应的电化学电池的横截面结构示意图，由图可得，本发明电池总共分为电芯主体1-1和封装区2-1/2-2两个部分；对于电芯主体1-1，负极涂层2涂敷于作为封装材料的负极集流体1的一个表面，正极涂层4涂敷于作为封装材料的正极集流体3的一个表面，之后与隔离膜5叠片；对于封装区2-1/2-1，主要由隔水层(即作为封装材料的负极集流体1和正极集流体3)和密封层组成，在封印区位置，负极集流体1和正极集流体3经过封装辅助处理，因此含有一层封装辅助处理层7，由三层结构(两层粘接层9与位于两层粘接层之间的绝缘层8)组成的密封层将隔水层(即负极集流体1和正极集流体3)粘接在一起，起到密封作用同时防止负极集流体1与正极集流体3之间在封印位置发生短路，从而还能够达到绝缘的目的；图中6为作为封装材料的集流体外侧的绝缘层，由于该绝缘层6的存在，可以阻隔电极与大气及地的接触，降低电池自放电速率。由此可得，具有本发明的结构的电芯，无需额外设置单独的极耳，作为封装材料的正负极片即可充当正负电极极耳功能。
制备上述电芯的具体步骤为：
与比较例不同之处在于，本实施例包括如下步骤：
电极浆料制备：以钴酸锂为正极活性物质、PVDF为粘接剂、Super-P为导电剂NMP为溶剂搅拌均匀，得到正极浆料待用；以石墨为负极活性物质、SBR和CMC为粘接剂、Super-P为导电剂、水为溶剂搅拌均匀，得到负极浆料待用。
初始膜片制备：将上述正极浆料涂敷于厚度为25μm的铝箔上得到长度60cm、宽度50cm的涂膜区，空箔材区宽度为4cm，得到初始正极片；将上述负极浆料涂敷在25μm厚的铜箔上，得到长度60cm、宽度50cm的涂膜区，空箔材区宽度为4cm，得到初始负极片；
集流体封装辅助处理：将含铬处理液浸泡于宽度为2cm的导电棉上，之后与上述宽度为2cm的空箔材区(正极和负极)匹配进行电镀，使得孔箔材区上镀上一层厚度为10nm的含铬封装辅助层，之后用蘸有NMP和水的棉签分别对电镀后的正极片空箔材区和负极片空箔材去进行清洗，去除镀液得到空箔材区经过封装辅助处理后的正负极极片；
电芯装配：于干燥房中，将上述正负极极片烘干，之后将电解液喷涂在电极涂层表面，再参考图1所示结构，与隔离膜一起叠片；再在空箔材区对应位置布置密封层——熔点为160℃的改性PP+熔点为200℃的PP+熔点为160℃的改性PP结构，再于170℃下进行封装，完成电芯装配；
成品电芯制备：将上述装配好的电芯于干燥房中开口化成、之后封口整形，得到多个电芯通过封装区连接在一起的电池组，再在电池表面粘贴一层绝缘胶带将电池表面与大气绝缘，最后沿封印宽度中心线分切，得到单个成品电芯。
其余与比较例相同，不再赘述。
实施例2
与实施例1不同之处在于，包括如下步骤：
初始膜片制备：将上述正极浆料涂敷于厚度为10μm的铝箔上得到长度60cm、宽度50cm的涂膜区，空箔材区宽度为4cm，得到初始正极片；将上述负极浆料涂敷在10μm厚的铜箔上，得到长度60cm、宽度50cm的涂膜区，空箔材区宽度为4cm，得到初始负极片；
其余与实施例1相同，不再赘述。
实施例3
与实施例1不同之处在于，包括如下步骤：
初始膜片制备：将上述正极浆料涂敷于厚度为15μm的铝箔上得到长度60cm、宽度50cm的涂膜区，空箔材区宽度为4cm，得到初始正极片；将上述负极浆料涂敷在15μm厚的铜箔上，得到长度60cm、宽度50cm的涂膜区，空箔材区宽度为4cm，得到初始负极片；
其余与实施例1相同，不再赘述。
实施例4
与实施例1不同之处在于，包括如下步骤：
负极集流体封装辅助处理：将铬液放置于固定结构的电镀槽中(电镀槽为”十”字交叉槽，其中仅”十”字线上为铬液盛装槽，槽宽为2cm，与封印宽度匹配(等于封印宽度)，之后将厚度为30μm的铜箔平铺于电镀槽表面，进行电镀，得到厚度为10nm的含铬封装辅助层，含铬封装辅助层将集流体分割成多个未被处理的集流体小块，之后用去离子水清洗，得到封装辅助处理后的负极集流体待用；
正极集流体封装辅助处理：将铬液放置于固定结构的电镀槽中(电镀槽为”十”字交叉槽，其中仅”十”字线上为铬液盛装槽，槽宽为2cm，与封印宽度匹配(等于封印宽度)，之后将厚度为30μm的铝箔平铺于电镀槽表面，进行电镀，得到厚度为10nm的含铬封装辅助层，含铬封装辅助层将集流体分割成多个未被处理的集流体小块，之后用去离子水清洗，得到封装辅助处理后的正极集流体待用；
作为封装结构的负极电极制备：将上述负极浆料涂敷于上述封装辅助处理后的正极集流体上，得到单面涂敷的电极片(封装辅助处理层与涂层位于集流体的同侧)，之后用去离子水将封装辅助处理层表面的涂层清洗干净，再沿封装辅助处理层中心线分切开，得到单片的单面涂敷的负极电极待用；
作为封装结构的正极电极制备：将上述正极浆料涂敷于上述封装辅助处理后的正极集流体上，得到单面涂敷的电极片(封装辅助处理层与涂层位于集流体的同侧)，之后用去离子水将封装辅助处理层表面的涂层清洗干净，再沿封装辅助处理层中心线分切开，得到单片的单面涂敷的正极电极待用；
电芯装配：于干燥房中，将上述正负极极片烘干，之后将电解液喷涂在电极涂层表面，再参考图1所示结构，与隔离膜一起叠片；再在空箔材区对应位置布置密封层——熔点为160℃的改性PP+熔点为200℃的PP+熔点为160℃的改性PP结构，再于170℃下进行封装，完成电芯装配；
成品电芯制备：将上述装配好的电芯于干燥房中开口化成、之后封口整形，得到多个电芯通过封装区连接在一起的电池组，在再电池表面粘贴一层绝缘胶带将电池表面与大气绝缘，最后沿封印宽度中心线分切，得到单个成品电芯。
其余与实施例1相同，不再赘述。
实施例5
与实施例4不同之处在于，包括如下步骤：
负极集流体封装辅助处理：将铬液放置于固定结构的电镀槽中(电镀槽为”十”字交叉槽，其中仅”十”字线上为铬液盛装槽，槽宽(为1cm)与封印宽度匹配(等于封印宽度)，之后将厚度为40μm的铜箔平铺于电镀槽表面，进行电镀，得到厚度为10nm的含铬封装辅助层，含铬封装辅助层将集流体分割成多个未被处理的集流体小块，之后用去离子水清洗，得到封装辅助处理后的负极集流体待用；
正极集流体封装辅助处理：将铬液放置于固定结构的电镀槽中(电镀槽为”十”字交叉槽，其中仅”十”字线上为铬液盛装槽，槽宽(为1cm)与封印宽度匹配(等于封印宽度)，之后将厚度为40μm的铝箔平铺于电镀槽表面，进行电镀，得到厚度为10nm的含铬封装辅助层，含铬封装辅助层将集流体分割成多个未被处理的集流体小块，之后用去离子水清洗，得到封装辅助处理后的正极集流体待用；
其余与实施例1相同，不再赘述。
实施例6
与实施例4不同之处在于，包括如下步骤：
正集流体封装辅助处理：将硅烷偶联剂处理液置于电镀槽中，将厚度为20μm的铝泊平铺于电镀槽表面，进行电镀，得到厚度为5μm的含硅烷偶联剂封装辅助层，之后用去离子水清洗，在采用激光清洗技术对集流体进行清洗，去除集流体表面部分处理层，得到仅有电芯封印区(宽度为10cm)对应区域含有处理层的的正极集流体待用；
作为封装结构的正极电极制备：将上述正极浆料涂敷于上述封装辅助处理后的集流体上，得到单面涂敷的电极片，之后用激光清洗技术清洗掉封印区对应的涂层，分切后得到单片的单面涂敷的正极电极待用；
负集流体封装辅助处理：将硅烷偶联剂处理液置于电镀槽中，将厚度为20μm的铜泊平铺于电镀槽表面，进行电镀，得到厚度为5μm的含硅烷偶联剂封装辅助层，之后用去离子水清洗，在采用激光清洗技术对集流体进行清洗，去除集流体表面部分处理层，得到仅有电芯封印区(宽度为10cm)对应区域含有处理层的的负集流体待用；
作为封装结构的负极电极制备：将上述负极浆料涂敷于上述封装辅助处理后的集流体上，得到单面涂敷的电极片，之后用激光清洗技术清洗掉封印区对应的涂层，分切后得到单片的单面涂敷的正极电极待用；
其余与实施例4相同，不再赘述。
实施例7
与实施例4不同之处在于，包括如下步骤：
正集流体封装辅助处理：将硅烷偶联剂处理液置于电镀槽中，将厚度为20μm的铝泊平铺于电镀槽表面，进行电镀，得到厚度为5μm的含硅烷偶联剂封装辅助层，之后用去离子水清洗，完成正极集流体封装辅助处理；
作为封装结构的正极电极制备：将上述正极浆料涂敷于上述封装辅助处理后的集流体上，得到单面涂敷的电极片，之后用激光清洗技术清洗掉封印区对应的涂层(清洗宽度为4mm)，分切后得到单片的单面涂敷的正极电极待用；
负集流体封装辅助处理：将硅烷偶联剂处理液置于电镀槽中，将厚度为20μm的铜泊平铺于电镀槽表面，进行电镀，得到厚度为5μm的含硅烷偶联剂封装辅助层，之后用去离子水清洗，得到经过封装辅助处理的负极极片待用；
作为封装结构的负极电极制备：将上述负极浆料涂敷于上述封装辅助处理后的集流体上，得到单面涂敷的电极片，之后用激光清洗技术清洗掉封印区对应的涂层(清洗宽度为4mm)，分切后得到单片的单面涂敷的正极电极待用；
其余与实施例4相同，不再赘述。
容量&体积能量密度测试：在35℃环境中按如下流程对实施例7-实施例12的电芯进行容量测试：静置3min；0.5C恒流充电至4.2V，恒压充电至0.05C；静置3min；0.5C恒流放电至3.0V得到首次放电容量D0以及首次放电能量E0；静置3min之后完成容量测试；测试电池厚度、长度、宽度，计算出电池体积V，计算得到电池的体积能量密度＝E0/V，所得结果见表1。
阻抗测试：从比较例、实施例1-8中各取出30只电池进行阻抗测试：在35℃环境中，采用0.5C充电至3.85V，CV至0.05C；之后取出电芯；采用电化学工作站测试电芯内阻，测试频率为30wHZ，得到电池的阻抗，记录于表1中。
自放电测试：从比较例、实施例1-8中各取出30只电池进行自放电测试：在35℃环境中，采用0.5C充电至3.8V，CV至0.05C；之后取出电芯，于45℃环境中静置48h，测试电压为V1，于室温下静置72h，之后测试电压为V2，则电池的自放电速率＝(V1-V2)/72(mV/h)。
封装可靠性测试：从比较例、实施例1-9中各取出10只电池进行装可靠性测试：在35℃环境中，采用0.5C充电至3.8V，CV至0.05C；之后取出电芯测试其厚度为h1，然后将电芯置于70℃、95％湿度环境中7天，取出电芯测试其厚度为h2；计算厚度膨胀率：(h2-h1)/h1*100％；当(h2-h1)/h1*100％>10％时，记为封装失效，并将结果统计进入表1。
由表1，对比比较例1、实施例1～7可得，本发明能够极大的提高电池的能量密度，同时减小电池阻抗、降低电池的自放电速率。且作为封装材料的集流体厚度越小，电池体积能量密度提升越大，但当其厚度过小时，生产过程中会出现微孔，影响密封可靠性，因此需要选择厚度适当的集流体作为电池的封装材料。
对比实施例6、实施列7可得，保留整片集流体的封装辅助层，将使得电芯阻抗增加、容量发挥降低；这是因为封装辅助层的存在影响了涂层与集流体之间的有效接触，增加了接触电阻。
表1，比较例与实施例的电池的电性能表
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (10)
1.一种电化学电池电极，包括集流体和涂敷层，所述集流体的表面包括涂敷区和间隙区，所述涂敷层分块独立分布于所述集流体同一个表面的涂敷区，其特征在于：
所述集流体的厚度大于或等于10μm，且无穿孔结构；
所述间隙区含有封装辅助层，所述封装辅助层的厚度为h，h≤10μm。
2.一种权利要求1所述电化学电池电极，其特征在于：所述涂敷区分布于所述集流体的一个表面；所述电极包括正极或负极；所述集流体包括正极集流体或负极集流体；所述涂敷层包括正极涂敷层或负极涂敷层；所述正极集流体由金、银、铜、铁、锡、锌、铅、镍、铝、钨、钼、钽、铌、钛以及钢和不锈钢、镍基和钴基合金中的至少一种组成；所述负极集流体由金、银、铜、铁、锡、锌、铅、镍、铝、钨、钼、钽、铌、钛以及钢和不锈钢、镍基和钴基合金中的至少一种组成；所述正极涂敷层中包含正极活性物质，所述负极涂敷层中包含负极活性物质；所述正极活性物质包括锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂铁氧化物、锂钒氧化物、硫或硫化物、三元或多元复合化合物和聚阴离子阴极材料中的至少一种；所述负极活性物质包括碳材料、含碳化合物和非碳材料中的至少一种。
3.一种权利要求1所述电化学电池电极，其特征在于：所述集流体的厚度大于或等于15μm；所述涂敷区的面积小于或等于3000cm2，其中长度L小于或等于100cm，宽度d小于或等于50cm；且两块独立的涂敷层的相邻边缘之间的间隙宽度m为2mm～10cm。
4.一种权利要求3所述电化学电池电极，其特征在于：所述集流体的厚度大于或等于20μm；所述涂敷区的面积小于或等于1000cm2，其中长度L小于或等于40cm，宽度d小于或等于30cm；且两块独立的涂敷层的相邻边缘之间的间隙宽度m为4mm～2cm。
5.一种权利要求1所述电化学电池电极，其特征在于：所述封装辅助层由封装辅助处理得到，h≤5μm；所述封装辅助处理包括抛光处理、镀层处理、有机硅处理和阳极氧化中的至少一种。
6.一种权利要求5所述电化学电池电极，其特征在于：所述抛光处理包括机械抛光处理或/和化学抛光处理；所述电镀处理包括镀锌处理、镀铜处理、镀铬处理、镀铅处理、镀银处理、镀镍处理、镀锡处理或镀镉处理中的至少一种；
所述有机硅处理包括用硅烷偶联剂、硅烷交联剂、硅树脂或聚硅氧烷中的至少一种进行的处理。
7.一种电化学电池，包括电池主体区和封装区，其特征在于：所述电池主体区包括权利要求1所述的电化学电池电极、隔离膜、对电极、电解液和外封装部件；电极的集流体至少为所述外封装部件中的隔水层；所述封装区包括权利要求1所述集流体的间隙区和密封层，所述间隙区与所述电极的集流体为一个整体，所述密封层设置于所述封装辅助层的外侧表面上，并且所述密封层将所述电极的集流体与所述对电极的集流体粘接在一起。
8.一种权利要求7所述电化学电池，其特征在于，所述电化学电池有且仅有一片单面涂敷正极和一片单面涂敷负极；且作为外封装结构的正极集流体和负极集流体外侧设置有绝缘层；所述密封层为三层结构，分别为粘接层、绝缘层、粘接层；所述粘接层将所述绝缘层与所述集流体粘接在一起。
9.一种权利要求7所述电化学电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，电极浆料制备：将活性物质与导电剂、粘接剂、溶剂搅拌均匀得到电极浆料待用；
步骤2，初始膜片制备：将步骤1得到的浆料涂敷于集流体上，烘干、处理后得到面积S小于或等于3000cm2、长度L小于或等于100cm、宽度d小于或等于50cm的若干块独立的涂敷区；两块独立的涂敷层之间的间隙宽度m为2mm～10cm的初始膜片；
步骤3，集流体封装辅助处理：使用封装辅助处理剂处理初始膜片中裸露的集流体的间隙区，之后对处理区进行净化处理从而得到电极膜片；
步骤4，电芯装配：于干燥房中，将电解液分散于干燥后的步骤3得到的电极膜片、隔离膜或对电极中的至少一种结构上，将密封层布置于步骤3所述集流体封装辅助处理的间隙区，之后将该电极膜片与隔离膜、对电极组装成电芯；
步骤5，成品电芯制备：将步骤4组装得到的电芯于干燥房中化成、整形、封装、分切得到单个成品电化学电池。
10.一种权利要求9所述电化学电池的制备方法，其特征在于，步骤2所述初始膜片制备时，制备间隙区的方法为间歇涂敷、溶剂清洗、激光清洗、辅助层剥离中的至少一种；步骤3所述封装辅助处理包括抛光处理、镀层处理、有机硅处理或阳极氧化中的至少一种，且处理过程中，处理液不会污染涂层；步骤4所述的密封层包括聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯、改性聚丙烯、热熔胶、反应型热熔胶中的至少一种。
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