CN108346772B - 一种锂浆料电池及其非对称式电极片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种锂浆料电池的非对称式电极片，包括：集流层；第一电极部，其设置于集流层一侧并与集流层邻接；第二电极部，其设置于集流层另一侧并与集流层邻接，其中，第一电极部与第二电极部的不同之处在于如下至少一项：第一电极部与第二电极部的组成结构不同；第一电极部的至少一层电极导电材料层与第二电极部的至少一层电极导电材料层所含的电极活性材料不同；以及，第一电极部的至少一层电极导电材料层与第二电极部的至少一层电极导电材料层的材料配比不同。采用非对称式极片结构设计，可以在同一极片上实现小电流大容量输出和瞬时大倍率的结合，同时提高锂浆料电池的容量密度和瞬时功率密度。
Description
技术领域
本发明涉及锂浆料电池领域，具体地涉及一种锂浆料电池的非对称式电极片。
背景技术
锂浆料电池是一种新型高能电池，其电极片内部的导电浆料含有一定比例在电解液中悬浮或沉淀的导电颗粒，当电池受到外部冲击或震荡时，由于此部分导电颗粒没有粘接固定，因此可以在电解液中移动，并形成动态的导电网络。导电颗粒可以仅含有导电剂，也可以是活性材料与导电剂的复合颗粒。与传统锂离子电池的极片相比，锂浆料电池的电极片更厚，这样单个电极片可以容纳更多电极活性材料、增大容量。但同时也会造成其内部锂离子浓差极化增大，从而导致电池的倍率性能变差。
发明内容
针对以上存在的问题，本发明提供一种锂浆料电池的非对称式电极片。非对称式电极片包括集流层、位于集流层一侧的第一电极部以及位于集流层另一层的第二电极部。其中，第一电极部和第二电极部的组成结构、材料或材料配比不同，使得其中一个电极部具备小电流大容量输出的特性并且同时使得另一电极部具有瞬时大倍率输出的特性。
本发明提供的技术方案如下：
本发明提供一种锂浆料电池的非对称式电极片，其中，该非对称式电池片包括：集流层；第一电极部，该第一电极部设置于集流层一侧并与集流层邻接，第一电极部设有单层电极导电材料层或设有多层电极导电材料层；第二电极部，该第二电极部设置于集流层另一侧并与集流层邻接，第二电极部设有单层电极导电材料层或设有多层电极导电材料层。其中，第一电极部与第二电极部的不同之处在于如下至少一项：第一电极部与第二电极部的组成结构不同；第一电极部的至少一层电极导电材料层与第二电极部的至少一层电极导电材料层所含的材料——即，电极活性材料或导电剂——不同；以及，第一电极部的至少一层电极导电材料层与第二电极部的至少一层电极导电材料层的材料配比不同。也就是说，在集流层的一侧设有第一电极部并且在集流层的另一侧设有第二电极部，由于第一电极部和第二电极部存在不同而因此导致电极片为非对称式电极片。优选地，集流层为无孔集流层，因此该集流层可以为第一电极部和第二电极部传递电子并且阻止第一电极部和第二电极部之间的锂离子传递。
第一电极部和第二电极部存在不同的目的在于使得非对称式电极片能够同时兼具小电流大容量输出和瞬时高倍率的特性。例如，非对称式电极片的第一电极部能够使得电极片在小电流时具有大的容量输出，并且非对称式电极片的第二电极部能够使得电极片具有良好的瞬时大倍率特性。当需要电池进行瞬时快速充放电时，非对称式电极片的第二电极部将提供该方面的特性；当需要电池具有大容量并进行小电流输出时，非对称式电极片的第一电极部将提供该方面的特性。因此，不同于传统电池仅单方面加强电池的某一种特性，非对称式电极片可以同时兼顾电池的小电流大容量输出和瞬时大倍率特性。
第一电极部与第二电极部的不同之处可以是组成结构的不同。例如，第一电极部和第二电极部的厚度可以不同、电极导电材料层的层数可以不同、电极导电材料层的厚度可以不同、多个电极导电材料层的位置关系可以不同，等等。
第一电极部与第二电极部的不同之处可以是第一电极部的至少一层电极导电材料层与第二电极部的至少一层电极导电材料层所含的材料不同。材料的不同可以是电极活性材料不同或导电剂不同、或者是材料质量不同。例如，第一电极部的电极活性材料的质量大于第二电极部的电极活性材料的质量；或者，第二电极部的电极活性材料的电导率大于第一电极部的电极活性材料的电导率；或者，第二电极部的导电剂所形成的导电网络优于第一电极部的导电剂所形成的导电网络，等等。
第一电极部与第二电极部的不同之处可以是第一电极部的至少一层电极导电材料层与第二电极部的至少一层电极导电材料层的材料配比不同。电极导电材料层通常包括电极活性材料和导电剂，电极活性材料与导电剂的配比将影响到电池的性能。例如，第一电极部的电极导电材料层的配比和第二电极部的电极导电材料层的配比不同使得第一电极部的电极活性材料的质量大于第二电极部的电极活性材料的质量；第一电极部的电极导电材料层的配比和第二电极部的电极导电材料层的配比不同使得第一电极部的电导率小于第二电极部的电导率；第一电极部的电极导电材料层的配比和第二电极部的电极导电材料层的配比不同使得第一电极部的内阻大于第二电极部的内阻，等等。
非对称式电极片可以包括绝缘密封框，该绝缘密封框通过热压或粘贴的方式对非对称式电极片的四周边缘进行绝缘密封。绝缘密封框的材料可以为绝缘耐电解液的聚合物材料，绝缘耐电解液的聚合物材料可以为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚腈、聚丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯腈、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠和改性聚烯烃中的一种或几种。另外，非对称式电极片也可以通过自身最外侧隔离层的四周边缘的粘接进行绝缘密封。
上述的非对称式电极片可以是非对称式正极片或非对称式负极片。下面，将针对非对称式正极片和非对称式负极片的具体结构、材料、配比等对非对称式正极片和非对称式负极片分别进行详细描述。
在非对称式电极片为非对称式正极片、第一电极部为第一正极部、第二电极部为第二正极部的情况下，第一正极部的至少一层正极导电材料层含有全部或部分非粘接固定的第一正极导电颗粒，第二正极部的至少一层正极导电材料层含有全部或部分非粘接固定的第二正极导电颗粒、或者第二正极部的至少一层含有第二正极导电颗粒的正极导电材料层以涂覆的方式固定连接于集流层。
第一正极部的至少一层正极导电材料层中的全部或部分非粘接固定的第一正极导电颗粒为堆积态。第一正极导电颗粒的堆积态包括粉体堆积、压片状或压制块体，堆积态的孔隙率大于5％并小于60％。在浸入电解液的情况下第一正极导电颗粒能够在电解液中流动并形成第一正极浆料。其中，第一正极导电颗粒占第一正极浆料的质量比为10％～90％，第一正极浆料层的厚度为0.5mm～10mm，第一正极导电颗粒平均粒径为0.05μm～500μm，第一正极导电颗粒为第一正极活性材料与导电剂的复合物或混合物，其中第一正极活性材料与导电剂的质量比为20～98：80～2。第一正极活性材料可以为磷酸铁锂、磷酸锰锂、硅酸锂、硅酸铁锂、硫酸盐化合物、硫碳复合物、硫单质、钛硫化合物、钼硫化合物、铁硫化合物、掺杂锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂钛氧化物、锂钒氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴氧化物、锂镍钴铝氧化物、锂镍铝氧化物、锂镍钴锰氧化物和锂铁镍锰氧化物中的一种或多种；导电剂可以为碳黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳、石墨烯和金属导电颗粒中的一种或几种。
第二正极部的至少一层正极导电材料层中的全部或部分非粘接固定的第二正极导电颗粒为堆积态。第二正极导电颗粒的堆积态包括粉体堆积、压片状或压制块体，堆积态的孔隙率大于5％并小于60％。在浸入电解液的情况下第二正极导电颗粒能够在电解液中流动并形成第二正极浆料。其中，第二正极导电颗粒占第二正极浆料的质量比为10％～90％，第二正极浆料层的厚度为0.5mm～10mm；或者其中，第二正极部的至少一层含有第二正极导电颗粒的正极导电材料层涂覆于集流层，涂覆的厚度为0.05mm～2.5mm，孔隙率为10％～90％，平均孔径范围0.001μm～10μm。其中，第二正极导电颗粒平均粒径为0.05μm～500μm，第二正极导电颗粒为第二正极活性材料与导电剂的复合物或混合物，其中第二正极活性材料与导电剂的质量比为20～98：80～2。第二正极活性材料可以为磷酸铁锂、磷酸锰锂、硅酸锂、硅酸铁锂、硫酸盐化合物、硫碳复合物、硫单质、钛硫化合物、钼硫化合物、铁硫化合物、掺杂锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂钛氧化物、锂钒氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴氧化物、锂镍钴铝氧化物、锂镍铝氧化物、锂镍钴锰氧化物和锂铁镍锰氧化物中的一种或多种；导电剂可以为碳黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳、石墨烯和金属导电颗粒中的一种或几种。
第一正极部和第二正极部均可以包括单层正极导电材料层或多层正极导电材料层。如上所述，正极导电材料层可以是在浸入电解液的情况下的正极浆料层，正极导电材料层也可以是涂覆于集流层上的正极导电材料的涂覆层。这里的集流层可以是位于第一正极部与第二正极部之间的正极集流层。该正极集流层可以为导电金属板，导电金属板的材料为铝、合金铝、不锈钢或银等，并且正极集流层的厚度优选为0.005mm～0.5mm。另外，上述集流层也可以是设置于第一正极部和第二正极部内部的单个或多个多孔正极集流层。多孔正极集流层可以设置于单个正极导电材料层内或者设置于相邻的两个正极导电材料层之间。当正极导电材料层为正极浆料层时，正极浆料将部分或全部地渗入到多孔正极集流层中；当正极导电材料层为正极导电材料的涂覆层时，该涂覆层也可以涂覆于多孔正极集流层。
为了同时实现正极片的大容量和大倍率性能，对正极片的位于正极集流层两侧的第一正极部和第二正极部进行不同的设置，从而使得第一正极部能够具有小电流大容量输出性能并且第二正极部能够具有瞬时大倍率性能。应当指出，此处的第一、第二并不是起到限制的作用，而只是为了使描述更加清楚。在第一正极部中，为了实现大容量性能，可以设置较多层正极导电材料层、将正极导电材料层的厚度设置得较厚、设置可以容纳较多正极活性材料的正极浆料层、选择具有较大容量的正极活性材料等等；在第二正极部中，为了实现瞬时大倍率性能，可以设置较少层正极导电材料层、将正极导电材料层的厚度设置得较薄、设置正极导电材料的涂覆层、选择具有较大电导率和较小内阻的正极活性材料或导电剂、加入较多的导电剂等等。此处的大容量性能和大倍率性能是相对而言，也就是说第一正极部与第二正极部相比可以具有更大的容量，第二正极部与第一正极部相比可以具有更好的瞬时大倍率性能。
非对称式正极片还可以包括防漏隔离层，防漏隔离层设置于第一正极部的外侧和/或第二正极部的外侧。防漏隔离层的材料可以为电子不导电的多孔聚合物材料；或者，防漏隔离层的材料可以为电子不导电的无机非金属材料与有机聚合物复合的多孔材料；或者，防漏隔离层的材料可以为电子不导电的聚合物基体、液体有机增塑剂和锂盐三部分复合构成的凝胶聚合物电解质复合材料；或者，防漏隔离层的材料可以为在电子不导电的多孔聚合物材料的孔隙内或在无机非金属材料与有机聚合物复合的多孔材料的孔隙内浸渍有离子导电的电解液或聚合物胶体材料。优选地，防漏隔离层的孔径为10μm～800μm，厚度为0.01μm～1000μm，通孔孔隙率为10％～90％。防漏隔离层既可以起到防止正极浆料渗漏的作用，还可以起到正极片与负极片之间的隔离层的作用。
非对称式正极片还可以包括一个或多个多孔正极集流层，多孔正极集流层可以设置于如下位置中的一个或多个：第一正极部的单层正极导电材料层内、第一正极部的两层正极导电材料层之间、第一正极部与相邻的防漏隔离层之间、第二正极部的单层正极导电材料层内、第二正极部的两层正极导电材料层之间以及第二正极部与相邻的防漏隔离层之间。其中，多孔正极集流层可以为导电金属层，导电金属层为金属网或金属丝编织网，网孔为方形、菱形、长方形或多边形；或者，导电金属层可以为具有多孔结构的多孔泡沫金属层；或者，导电金属层可以为金属板或金属箔经机械冲压或化学腐蚀而成，导电金属层的材料为不锈钢、铝、银等。或者多孔正极集流层可以为碳纤维导电布、金属丝与有机纤维丝混合导电布。或者多孔正极集流层可以为表面涂覆导电涂层或镀有金属薄膜的多孔有机材料，多孔有机材料包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯及聚四氟乙烯等。
在非对称式电极片为非对称式负极片、第一电极部为第一负极部、第二电极部为第二负极部的情况下，第一负极部的至少一层负极导电材料层含有全部或部分非粘接固定的第一负极可嵌锂导电颗粒、或者第一负极部的至少一层含有第一负极可嵌锂导电颗粒的负极导电材料层以涂覆的方式固定连接于集流层、或者第一负极部的至少一层负极导电材料层为含锂金属体，第二负极部的至少一层负极导电材料层含有全部或部分非粘接固定的第二负极可嵌锂导电颗粒、或者第二负极部的至少一层含有第二负极可嵌锂导电颗粒的负极导电材料层以涂覆的方式固定连接于集流层、或者第二负极部的至少一层负极导电材料层为含锂金属体。
第一负极部的至少一层负极导电材料层中的全部或部分非粘接固定的第一负极可嵌锂导电颗粒为堆积态。第一负极可嵌锂导电颗粒的堆积态包括粉体堆积、压片状或压制块体，堆积态的孔隙率大于5％并小于60％。在浸入电解液的情况下第一负极可嵌锂导电颗粒能够在电解液中流动并形成第一负极浆料。其中，第一负极可嵌锂导电颗粒占第一负极浆料的质量比为10％～90％，第一负极浆料层的厚度为0.5mm～10mm；其中，第一负极部的至少一层含有第一负极可嵌锂导电颗粒的负极导电材料层涂覆于集流层，涂覆的总厚度为0.05mm～2.5mm，孔隙率为10％～90％，平均孔径范围0.001μm～10μm；其中，第一负极部的至少一层负极导电材料层中的含锂金属体为金属锂或锂基合金，含锂金属体的厚度为0.01mm～1mm。第一负极可嵌锂导电颗粒平均粒径为0.05μm～500μm，第一负极可嵌锂导电颗粒为第一负极可嵌锂材料与导电剂的复合物或混合物，其中第一负极可嵌锂材料与导电剂的质量比为0～98：100～2。第一负极可嵌锂材料可以为可嵌锂的铝基合金、硅基合金、锡基合金、锂钛氧化物、锂硅氧化物、金属锂粉和石墨中的一种或多种；导电剂可以为碳黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳、石墨烯盒金属导电颗粒中的一种或几种。
第二负极部的至少一层负极导电材料层中的全部或部分非粘接固定的第二负极可嵌锂导电颗粒为堆积态。第二负极可嵌锂导电颗粒的堆积态包括粉体堆积、压片状或压制块体，堆积态的孔隙率大于5％并小于60％。在浸入电解液的情况下第二负极可嵌锂导电颗粒能够在电解液中流动并形成第二负极浆料。其中，第二负极可嵌锂导电颗粒占第二负极浆料的质量比为10％～90％，第二负极浆料层的厚度为0.5mm～10mm；其中，第二负极部的至少一层含有第二负极可嵌锂导电颗粒的负极导电材料层涂覆于集流层，涂覆的总厚度为0.05mm～2.5mm，孔隙率为10％～90％，平均孔径范围0.001μm～10μm；其中，第二负极部的至少一层负极导电材料层中的含锂金属体为金属锂或锂基合金，含锂金属体的厚度为0.01～1mm。第二负极可嵌锂导电颗粒平均粒径为0.05μm～500μm，第二负极可嵌锂导电颗粒为第二负极可嵌锂材料与导电剂的复合物或混合物，其中第二负极可嵌锂材料与导电剂的质量比为0～98：100～2。第二负极可嵌锂材料可以为可嵌锂的铝基合金、硅基合金、锡基合金、锂钛氧化物、锂硅氧化物、金属锂粉和石墨中的一种或多种；导电剂可以为碳黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳、石墨烯和金属导电颗粒中的一种或几种。
第一负极部和第二负极部均可以包括单层负极导电材料层或多层负极导电材料层。如上所述，负极导电材料层可以是在浸入电解液的情况下的负极浆料层，负极导电材料层也可以是涂覆于集流层上的负极可嵌锂材料和导电剂的涂覆层。这里的集流层可以是位于第一负极部与第二负极部之间的负极集流层。该负极集流层可以为导电金属板，导电金属板的材料为锂、锂基合金、不锈钢、镍、钛、锡、镀锡铜或镀镍铜，负极集流层的厚度为0.005mm～0.5mm。另外，上述集流层也可以是设置于第一负极部和第二负极部内部的单个或多个多孔负极集流层。多孔负极集流层可以设置于单个负极导电材料层内或者设置于相邻的两个负极导电材料层之间。当负极导电材料层为负极浆料层时，负极浆料将部分或全部地渗入到多孔负极集流层中；当负极导电材料层为含有负极可嵌锂材料的涂覆层时，该涂覆层也可以涂覆于多孔负极集流层。
为了同时实现负极片的小电流大容量输出和瞬时大倍率性能，对负极片的位于负极集流层两侧的第一负极部和第二负极部进行不同的设置，从而使得第一负极部能够具有小电流大容量输出性能并且第二负极部能够具有瞬时大倍率性能。应当指出，此处的第一、第二并不是起到限制的作用，而只是为了使描述更加清楚。在第一负极部中，为了实现大容量性能，可以设置较多层负极导电材料层、将负极导电材料层的厚度设置得较厚、设置可以容纳较多负极可嵌锂导电颗粒的负极浆料层、选择具有较大容量的负极可嵌锂材料等等；在第二负极部中，为了实现瞬时大倍率性能，可以设置较少层负极导电材料层、将负极导电材料层的厚度设置得较薄、设置负极可嵌锂导电颗粒的涂覆层、选择具有较大电导率和较小内阻的负极可嵌锂材料或导电剂、加入较多的导电剂等等。此处的大容量性能和大倍率性能是相对而言，也就是说第一负极部与第二负极部相比可以具有更大的容量，第二负极部与第一负极部相比可以具有更好的瞬时大倍率性能。
非对称式负极片还可以包括可嵌锂多孔层或可嵌锂箔层，可嵌锂多孔层或可嵌锂箔层设置于第一负极部的外侧和/或第二负极部的外侧。可嵌锂多孔层为多孔可嵌锂金属导电层，多孔可嵌锂金属导电层为金属网或金属丝编织网，网孔为方形、菱形、长方形或多边形；或者，多孔可嵌锂金属导电层为具有多孔结构的多孔泡沫金属层；或者，多孔可嵌锂金属导电层为金属板或金属箔经机械冲压或化学腐蚀而成，多孔可嵌锂金属导电层的材料为锂、铝、铝锂合金、锡基合金、锂硅合金、锂钛合金类可嵌锂金属，厚度优选为0.5mm～1mm。另外，可嵌锂多孔层为覆有可嵌锂材料的多孔导电层，多孔导电层为导电金属层，导电金属层为金属网或金属丝编织网，网孔为方形、菱形、长方形或多边形；或者，导电金属层为具有多孔结构的多孔泡沫金属层；或者，导电金属层为金属板或金属箔经机械冲压或化学腐蚀而成，所述导电金属层的材料为不锈钢、镍、钛、锡、镀锡铜或镀镍铜；或者多孔导电层为碳纤维导电布、金属丝与有机纤维丝混合导电布；或者多孔导电层为表面涂覆导电涂层或镀有金属薄膜的多孔有机材料，多孔有机材料包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯及聚四氟乙烯，可嵌锂材料为可嵌锂的铝基合金、硅基合金、锡基合金、锂钛氧化物、锂硅氧化物、金属锂粉和石墨中的一种或多种。另外，可嵌锂多孔层为可嵌锂材料、导电填料与粘结剂的多孔混合物或者为可嵌锂材料、导电填料与聚合物电解质层的多孔混合物，导电填料的质量分数不小于70％，可嵌锂材料的质量分数不小于10％，其中，可嵌锂材料为可嵌锂的铝基合金、硅基合金、锡基合金、锂钛氧化物、锂硅氧化物、金属锂粉和石墨中的一种或多种；导电填料为碳黑、碳纳米管、碳纤维、石墨烯、钛粉、铝粉、银粉、合金铝粉、不锈钢粉或银粉、富锂硅粉、含锂合金粉类金属合金导电颗粒和含锂碳材料中的一种或几种；粘结剂为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚腈、聚丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯腈、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠和改性聚烯烃中的一种或几种；聚合物电解质层为聚合物基体、液体有机增塑剂和锂盐三部分复合构成的凝胶聚合物电解质复合材料。可嵌锂箔层的材料为能够进行可逆脱嵌锂反应、在脱嵌锂过程中体积发生变化并产生原位粉化的材料，可嵌锂箔层的材料包括铝及铝基合金、锡及锡基合金、锌及锌基合金、硅及硅基合金，可嵌锂箔层的厚度优选为0.01μm～1000μm。可嵌锂多孔层或可原位粉化的可嵌锂箔层能够有效地降低电极的电流密度、减小电池极化，能够有效地避免锂枝晶的形成，因此增加了电池的安全性。
非对称式负极片还可以包括防漏隔离层，防漏隔离层设置于非对称式负极片的最外侧。防漏隔离层的材料为电子不导电的多孔聚合物材料；或者，防漏隔离层的材料为电子不导电的无机非金属材料与有机聚合物复合的多孔材料；或者，防漏隔离层的材料为电子不导电的聚合物基体、液体有机增塑剂和锂盐三部分复合构成的凝胶聚合物电解质复合材料；或者，防漏隔离层的材料为在电子不导电的多孔聚合物材料的孔隙内或在无机非金属材料与有机聚合物复合的多孔材料的孔隙内浸渍有离子导电的电解液或聚合物胶体材料。防漏隔离层既可以起到防止负极浆料渗漏的作用，还可以起到正极片与负极片之间的隔离层的作用。
非对称式负极片还可以包括一个或多个多孔负极集流层，多孔负极集流层可以设置于如下位置中的一个或多个：第一负极部的单层负极导电材料层内、第一负极部的两层负极导电材料层之间、第一负极部与相邻的可嵌锂多孔层或可嵌锂箔层之间、第二负极部的单层负极导电材料层内、第二负极部的两层负极导电材料层之间、第二负极部与相邻的可嵌锂多孔层或可嵌锂箔层之间以及可嵌锂多孔层或可嵌锂箔层与防漏隔离层之间。其中，多孔负极集流层为导电金属层，导电金属层为金属网或金属丝编织网，网孔为方形、菱形、长方形或多边形；或者，导电金属层为具有多孔结构的多孔泡沫金属层；或者，导电金属层为金属板或金属箔经机械冲压或化学腐蚀而成，导电金属层的材料为不锈钢、镍、钛、锡、镀锡铜或镀镍铜等；或者多孔负极集流层为碳纤维导电布、金属丝与有机纤维丝混合导电布；或者多孔负极集流层为表面涂覆导电涂层或镀有金属薄膜的多孔有机材料，多孔有机材料包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯及聚四氟乙烯等。
本发明还提供了一种锂浆料电池。锂浆料电池包括电芯、电池壳体、正极端子、负极端子、注液口以及电解液。其中，电芯设置于电池壳体中，电芯的正极极耳电连接于正极端子，电芯的负极极耳电连接于负极端子，正极端子和负极端子从电池壳体伸出并且与电池壳体之间流体密封。通过注液口向电池壳体中注入电解液使得电芯置于电解液中。电芯中的至少一个电极片为上述的非对称式电极片。
其中，电芯中的正极片可以为上述的非对称式正极片。每两个相邻的非对称式正极片以第一正极部相对或第二正极部相对的方式设置，在两个相邻的非对称式正极片的相对的第一正极部之间设有第一对称式负极片以及在两个相邻的非对称式正极片的相对的第二正极部之间设有第二对称式负极片。第一对称式负极片与相邻两个非对称式正极片的两个第一正极部的容量相匹配并且具有对称式结构，第二对称式负极片与相邻两个非对称式正极片的两个第二正极部的容量相匹配并且具有对称式结构。第一对称式负极片和第二对称式负极片的结构组成、材料、材料配比可以相同或不同。所谓的对称式负极片是与非对称式负极片相对而言，对称式负极片可以是现有技术中的任意锂浆料电池负极片。例如，锂浆料电池负极片可以是含锂金属体；可以是由负极浆料和位于负极浆料两侧的可嵌锂多孔层、位于负极浆料两侧的防漏隔离层构成的负极片；可以是由负极浆料和位于负极浆料两侧的涂覆有负极可嵌锂材料层的多孔集流层构成的负极片，等等。
其中，电芯中的负极片可以为上述的非对称式负极片。每两个相邻的非对称式负极片以第一负极部相对或第二负极部相对的方式设置，在两个相邻的非对称式负极片的相对的第一负极部之间设有第一对称式正极片以及在两个相邻的非对称式负极片的相对的第二负极部之间设有第二对称式正极片。第一对称式正极片与相邻两个非对称式负极片的第一负极部的容量相匹配并且具有对称式结构，第二对称式正极片与相邻两个非对称式负极片的第二负极部的容量相匹配并且具有对称式结构。第一对称式正极片和第二对称式正极片的结构组成、材料、材料配比可以相同或不同。所谓的对称式正极片是与非对称式正极片相对而言，对称式正极片可以是现有技术中的任意锂浆料电池正极片。例如，锂浆料电池正极片可以是由正极浆料和位于正极浆料两侧的多孔集流层构成的正极片；可以是由正极浆料和位于正极浆料两侧的多孔集流层、位于正极浆料两侧的防漏隔离层构成的正极片；可以是由正极浆料和位于正极浆料两侧的涂覆有正极导电材料层的多孔集流层构成的正极片，等等。
其中，电芯中的正极片为上述的非对称式电极片并且电芯中的负极片为上述的非对称式负极片，非对称式正极片和非对称式负极片以非对称式正极片的第一正极部和非对称式负极片的第一负极部相对并且非对称式正极片的第二正极部与非对称式负极片的第二负极部相对的方式交叉叠置，非对称式正极片的第一正极部和非对称式负极片的第一负极部的容量相匹配，非对称式正极片的第二正极部和非对称式负极片的第二负极部的容量相匹配。
本发明的优势在于：
采用非对称式极片结构设计，可以在同一极片上实现小电流大容量输出和瞬时大倍率的结合，同时提高锂浆料电池的容量密度和瞬时功率密度。相比于通过容量型和倍率型器件进行外部串并联的方式，采用非对称式电极片的锂浆料电池更容易实现供能系统容量和功率的结合，并且能够降低成本，因此更加有利于其在电动车等要求高容量和短时大功率场合的应用。
附图说明
图1为根据本发明的锂浆料电池的示意图；
图2为根据本发明第一实施方式的锂浆料电池的电芯；
图3为根据本发明第二实施方式的锂浆料电池的电芯；
图4为根据本发明第三实施方式的锂浆料电池的电芯；
图5为根据本发明第一实施方式的非对称式正极片；
图6为根据本发明第二实施方式的非对称式正极片；
图7为根据本发明第三实施方式的非对称式正极片；
图8为根据本发明第一实施方式的非对称式负极片；
图9为根据本发明第二实施方式的非对称式负极片；
图10为根据本发明第三实施方式的非对称式负极片。
附图标记列表
1——锂浆料电池
2——电池壳体
3——正极端子
4——负极端子
5——电芯
6——注液口
7——非对称式正极片
701——第一正极部
702——第二正极部
703——正极集流层
704——防漏隔离层
705——多孔正极集流层
8a——第一对称式负极片
8b——第二对称式负极片
9——非对称式负极片
901——第一负极部
902——第二负极部
903——负极集流层
904——防漏隔离层
905——多孔负极集流层
906——可嵌锂箔层
10a——第一对称式正极片
10b——第二对称式正极片
11——绝缘密封框
具体实施方式
下面将结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。
图1为根据本发明的锂浆料电池的示意图。锂浆料电池1包括电池壳体2、正极端子3、负极端子4、电芯5、注液口6以及电解液。其中，电芯5设置于电池壳体2中，电芯5的多个正极极耳电连接于正极端子3，电芯5的多个负极极耳电连接于负极端子4，正极端子3和负极端子4从电池壳体2伸出并且与电池壳体2之间流体密封。通过注液口6向电池壳体2中注入电解液，使电芯5置于电解液中。
图2为根据本发明第一实施方式的锂浆料电池的电芯。该电芯由非对称式正极片7、第一对称式负极片8a和第二对称式负极片8b组成。两个非对称式正极片7的第一正极部701相对设置并且在两个第一正极部701之间设有第一对称式负极片8a，两个非对称式正极片7的第二正极部702相对设置并且在两个第二正极部702之间设有第二对称式负极片8b。两个第一正极部701的总容量与第一对称式负极片8a的容量匹配，两个第二正极部702的总容量与第二对称式负极片8b的容量相匹配。
图3为根据本发明第二实施方式的锂浆料电池的电芯。该电芯由非对称式负极片9、第一对称式正极片10a和第二对称式正极片10b组成。两个非对称式负极片9的第一负极部901相对设置并且在两个第一负极部901之间设有第一对称式正极片10a，两个非对称式负极片9的第二负极部902相对设置并且在两个第二负极部902之间设有第二对称式正极片10b。两个第一负极部901的总容量与第一对称式正极片10a的容量相匹配，两个第二负极部902的总容量与第二对称式正极片10b的容量相匹配。
图4为根据本发明第三实施方式的锂浆料电池的电芯。该电芯由非对称式正极片7和非对称式负极片9组成。非对称式正极片7的第一正极部701与非对称式负极片9的第一负极部901相对设置，并且非对称式正极片7的第二正极部702与非对称式负极片9的第二负极部902相对设置。第一正极部701与第一负极部901的容量相匹配，第二正极部702与第二负极部902的容量相匹配。
图5为根据本发明第一实施方式的非对称式正极片。该非对称式正极片包括：正极集流层703；第一正极部701，该第一正极部701设置于正极集流层703的一侧；第二正极部702，该第二正极部702设置于正极集流层703的另一侧；防漏隔离层704，防漏隔离层704分别设置于第一正极部701的外侧和第二正极部702的外侧；以及，绝缘密封框11，该绝缘密封框11对非对称式正极片7的四周边缘进行绝缘密封。第一正极部701的正极导电材料层和第二正极部702的正极导电材料层均为正极浆料。正极导电颗粒占正极浆料的质量比为70％。第一正极部的正极导电颗粒中的正极活性材料与导电剂的质量比为80:20，第二正极部的正极导电颗粒中的正极活性材料与导电剂的质量比为40:60。正极活性材料为磷酸铁锂，导电剂为碳黑。第一正极部701与第二正极部702的不同之处在于：第一正极部701的厚度大于第二正极部702的厚度，并且第一正极部701的正极导电材料层的材料配比不同于第二正极部702的正极导电材料层的材料配比。由于第一正极部701的正极活性材料质量大于第二正极部702的正极活性材料质量，因此第一正极部701与第二正极部702相比具有较大的容量；由于第二正极部702的厚度小于第一正极部701的厚度使得锂离子扩散的浓差极化较小，并且由于第二正极部702的导电剂占正极导电颗粒的质量分数大于第一正极部701的导电剂占正极导电颗粒的质量分数，因此第二正极部702与第一正极部701相比具有较好的倍率性能。
图6为根据本发明第二实施方式的非对称式正极片。该非对称式正极片包括：正极集流层703；第一正极部701，该第一正极部701设置于正极集流层703的一侧；第二正极部702，该第二正极部702设置于正极集流层703的另一侧；防漏隔离层704，该防漏隔离层704设置于第一正极部701的外侧；多孔正极集流层705，该多孔正极集流层705设置于第一正极部701的正极导电材料层内；以及，绝缘密封框11，该绝缘密封框11对非对称式正极片的四周边缘进行绝缘密封。第一正极部701的正极导电材料层为正极浆料层，第二正极部702的正极导电材料层为涂覆于正极集流层703上的涂覆层。多孔正极集流层705设置在第一正极部701的正极浆料中，正极浆料部分地渗入到多孔正极集流层705中。在正极浆料中，正极导电颗粒占正极浆料的质量比为80％，正极导电颗粒中的正极活性材料与导电剂的质量比为85:15。在涂覆层中，正极活性材料/导电剂/粘结剂的质量比为85:7:8。正极活性材料为磷酸锰锂，导电剂为科琴黑。第一正极部701与第二正极部702的不同之处在于：第一正极部701中正极活性材料的质量大于第二正极部702中正极活性材料的质量，并且第一正极部701的正极导电材料层的材料配比不同于第二正极部702的正极导电材料层的材料配比。由于第一正极部701的正极活性材料质量大于第二正极部702的正极活性材料质量，因此第一正极部701与第二正极部702相比具有较大的容量；由于第二正极部涂覆在集流体703上，使得电子内阻更低，因此第二正极部702与第一正极部701相比具有较好的倍率性能。
图7为根据本发明第三实施方式的非对称式正极片。该非对称式正极片包括：正极集流层703；第一正极部701，该第一正极部701设置于正极集流层703的一侧；第二正极部702，该第二正极部702设置于正极集流层703的另一侧；防漏隔离层704，该防漏隔离层704设置于第一正极部701的外侧；多孔正极集流层705，该多孔正极集流层705设置于第一正极部701的两个正极导电材料层之间以及第二正极部702的外侧；以及，绝缘密封框11，该绝缘密封框11对非对称式正极片的四周边缘进行绝缘密封。第一正极部701包括两层正极导电材料层，其中一层正极导电材料层为涂覆于正极集流层703的涂覆层，另一层正极导电材料层为设置于多孔正极集流层705与防漏隔离层704之间的正极浆料。第二正极部702的正极导电材料层为涂覆于正极集流层703上的涂覆层。在正极浆料中，正极导电颗粒占正极浆料的质量比为75％，正极导电颗粒中的正极活性材料与导电剂的质量比为60:40。在正极浆料中，正极活性材料为磷酸铁锂，导电剂为科琴黑。在涂覆层中，正极活性材料/导电剂/粘结剂的质量比为60:35:5。在涂覆层中，正极活性材料为磷酸铁锂，导电剂为石墨烯和碳黑按照1:1的比例联用。第一正极部701与第二正极部702的不同之处在于：第一正极部701中正极活性材料的质量大于第二正极部702中正极活性材料的质量，并且第一正极部701的其中一层正极导电材料层的导电剂材料不同于第二正极部702的正极导电材料层的导电剂材料。由于第一正极部701的正极活性材料质量大于第二正极部702的正极活性材料质量，因此第一正极部701与第二正极部702相比具有较大的容量；由于第二正极部702的导电剂材料与第一正极部701的导电剂材料相比可以形成更优的导电网络，并且由于第二电极部采用涂覆的方式使得第二电极部702与集流体703的导电连接更好，因此第二正极部702与第一正极部701相比具有较好的倍率性能。
图8为根据本发明第一实施方式的非对称式负极片。该非对称式负极片包括：负极集流层903；第一负极部901，该第一负极部901设置于负极集流层903的一侧；第二负极部902，该第二负极部902设置于负极集流层903的另一侧；以及，防漏隔离层904，该防漏隔离层904对整个非对称式负极片9进行包绕并通过边缘粘接实现绝缘密封。负极集流层903为金属锂片，第一负极部901的负极导电材料层和第二负极部902的负极导电材料层均为负极浆料。在负极浆料中，负极可嵌锂导电颗粒占负极浆料的质量比为70％，负极可嵌锂导电颗粒中的负极可嵌锂材料与导电剂的质量比为90:10，其中负极可嵌锂材料为石墨，导电剂为碳黑。第一负极部901与第二负极部902的不同之处在于：第一负极部901的厚度大于第二负极部902的厚度。由于第一负极部901的负极可嵌锂材料质量大于第二负极部902的负极可嵌锂材料质量，因此第一负极部901与第二负极部902相比具有较大的容量；由于第二负极部902的厚度小于第一负极部901的厚度，使得第二电极部902具有更小的电子内阻和离子扩散浓差极化，因此第二负极部902与第一负极部901相比具有较好的倍率性能。
图9为根据本发明第二实施方式的非对称式负极片。该非对称式负极片包括：负极集流层903；第一负极部901，该第一负极部901设置于负极集流层903的一侧；第二负极部902，该第二负极部902设置于负极集流层903的另一侧；防漏隔离层904，该防漏隔离层904设置于第一负极部901的外侧和第二负极部902的外侧；多孔负极集流层905，该多孔负极集流层905设置于第一负极部901的负极导电材料层内；以及，绝缘密封框11，该绝缘密封框11对非对称式负极片9的四周边缘进行绝缘密封。第一负极部901的负极导电材料层为负极浆料，第二负极部902的负极导电材料层为涂覆于负极集流层903上的涂覆层。多孔负极集流层905设置在第一负极部901的负极浆料中，负极浆料部分地渗入到多孔负极集流层905中。在负极浆料中，负极可嵌锂导电颗粒占负极浆料的质量比为80％，负极可嵌锂导电颗粒中的负极可嵌锂材料与导电剂的质量比为75:25。在涂覆层中负极可嵌锂材料/导电剂/粘结剂的质量比为90:5:5。负极可嵌锂材料为钛酸锂，导电剂为碳黑。第一负极部901与第二负极部902的不同之处在于：第一负极部901中负极可嵌锂材料的质量大于第二负极部902中负极可嵌锂材料的质量，并且第一负极部901的负极导电材料层的材料配比不同于第二负极部902的负极导电材料层的材料配比。由于第一负极部901的负极可嵌锂材料质量大于第二负极部902的负极可嵌锂材料质量，因此第一负极部901与第二负极部902相比具有较高的容量；由于第二负极部902涂覆于多孔集流层905上使其导电连接更优、电子内阻较低，因此第二负极部902与第一负极部901相比具有较好的倍率性能。
图10为根据本发明第三实施方式的非对称式负极片。该非对称式负极片包括：负极集流层903；第一负极部901，该第一负极部901设置于负极集流层903的一侧；第二负极部902，该第二负极部902设置于负极集流层903的另一侧；多孔负极集流层905，该多孔负极集流层905设置于第一负极部901的外侧；可嵌锂箔层，该可嵌锂箔层设置于第二负极部902的外侧；以及，防漏隔离层904，该防漏隔离层904对整个非对称式负极片9进行包绕并通过边缘粘接实现绝缘密封。第一负极部901包括两层负极导电材料层，其中一层负极导电材料层为涂覆于负极集流层903的涂覆层，另一层负极导电材料层为设置于多孔负极集流层905与涂覆层之间的负极浆料。负极浆料部分地渗入到多孔负极集流层905中。在负极浆料中，负极可嵌锂导电颗粒占负极浆料的质量比为80％，负极可嵌锂导电颗粒中的负极可嵌锂材料与导电剂的质量比为70:30。在涂覆层中，负极可嵌锂导电颗粒中的负极可嵌锂材料与导电剂的质量比为70:30。负极可嵌锂材料为金属锂和石墨，导电剂为科琴黑。第二负极部902的负极导电材料层为金属锂片。第一负极部901与第二负极部902的不同之处在于：第一负极部901中负极可嵌锂材料的质量大于第二负极部902中负极可嵌锂材料的质量，并且第一负极部901的负极导电材料层的材料不同于第二负极部902的负极导电材料层的材料。由于第一负极部901的负极可嵌锂材料质量大于第二负极部902的负极可嵌锂材料质量，因此第一负极部901与第二负极部902相比具有较大的容量；由于第二负极部902的金属锂片的内阻小于第一负极部901的涂覆层和负极浆料的内阻，因此第二负极部902与第一负极部901相比具有较好的倍率性能。
本发明具体实施例并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (29)
1.一种锂浆料电池的非对称式电极片，其特征在于，所述非对称式电极片包括：集流层；第一电极部，所述第一电极部设置于所述集流层一侧并与所述集流层邻接，所述第一电极部设有多层电极导电材料层，所述第一电极部的至少一层电极活性材料层含有全部或部分非粘接固定的电极导电颗粒；第二电极部，所述第二电极部设置于所述集流层另一侧并与所述集流层邻接，所述第二电极部设有单层电极导电材料层或设有多层电极导电材料层，
其中，所述第一电极部与所述第二电极部的不同之处在于如下至少一项：所述第一电极部与所述第二电极部的组成结构不同并且所述第一电极部与所述第二电极部的电极活性材料相同，所述第一电极部的厚度大于所述第二电极部的厚度，并且所述第一电极部的电极活性材料的质量大于所述第二电极部的电极活性材料的质量；以及，所述第一电极部的至少一层电极导电材料层与所述第二电极部的至少一层电极导电材料层的材料配比不同并且所述第一电极部与所述第二电极部的电极活性材料相同，所述第一电极部的电极活性材料的质量大于所述第二电极部的电极活性材料的质量、所述第一电极部的电导率小于所述第二电极部的电导率并且所述第一电极部的内阻大于所述第二电极部的内阻，从而使得所述非对称式电极片的第一电极部具备小电流大容量输出的特性并且同时使得所述非对称式电极片的第二电极部具有瞬时大倍率输出的特性。
2.根据权利要求1所述的非对称式电极片，其中，所述非对称式电极片包括绝缘密封框，所述绝缘密封框通过热压或粘贴的方式对所述非对称式电极片的四周边缘进行绝缘密封，所述绝缘密封框的材料为绝缘耐电解液的聚合物材料，所述绝缘耐电解液的聚合物材料为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚腈、聚丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯腈、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠和改性聚烯烃中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的非对称式电极片，其中，所述非对称式电极片为非对称式正极片，所述第一电极部为第一正极部，所述第二电极部为第二正极部，所述第一正极部的至少一层正极导电材料层含有全部或部分非粘接固定的第一正极导电颗粒，所述第二正极部的至少一层正极导电材料层含有全部或部分非粘接固定的第二正极导电颗粒、或者所述第二正极部的至少一层含有第二正极导电颗粒的正极导电材料层以涂覆的方式固定连接于所述集流层。
4.根据权利要求3所述的非对称式电极片，其中，所述集流层为正极集流层，所述正极集流层为导电金属板，所述导电金属板的材料为铝、合金铝、不锈钢或银，并且所述正极集流层的厚度为0.005mm～0.5mm。
5.根据权利要求3所述的非对称式电极片，其中，所述第一正极部的至少一层正极导电材料层中的全部或部分非粘接固定的第一正极导电颗粒为堆积态，所述第一正极导电颗粒的堆积态包括粉体堆积、压片状或压制块体，堆积态的孔隙率大于5％并小于60％，在浸入电解液的情况下所述第一正极导电颗粒能够在电解液中流动并形成第一正极浆料，其中，所述第一正极导电颗粒占所述第一正极浆料的质量比为10％～90％，第一正极浆料层的厚度为0.5mm～10mm，所述第一正极导电颗粒平均粒径为0.05μm～500μm，所述第一正极导电颗粒为第一正极活性材料与导电剂的复合物或混合物，其中所述第一正极活性材料与所述导电剂的质量比为20～98：80～2。
6.根据权利要求5所述的非对称式电极片，其中，所述第一正极活性材料为磷酸铁锂、磷酸锰锂、硅酸锂、硅酸铁锂、硫酸盐化合物、硫碳复合物、硫单质、钛硫化合物、钼硫化合物、铁硫化合物、掺杂锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂钛氧化物、锂钒氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴氧化物、锂镍钴铝氧化物、锂镍铝氧化物、锂镍钴锰氧化物和锂铁镍锰氧化物中的一种或多种；所述导电剂为碳黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳和金属导电颗粒中的一种或几种。
7.根据权利要求3所述的非对称式电极片，其中，所述第二正极部的至少一层正极导电材料层中的全部或部分非粘接固定的第二正极导电颗粒为堆积态，所述第二正极导电颗粒的堆积态包括粉体堆积、压片状或压制块体，堆积态的孔隙率大于5％并小于60％，在浸入电解液的情况下所述第二正极导电颗粒能够在电解液中流动并形成第二正极浆料，其中，所述第二正极导电颗粒占所述第二正极浆料的质量比为10％～90％，第二正极浆料层的厚度为0.5mm～10mm；或者其中，所述第二正极部的至少一层含有第二正极导电颗粒的正极导电材料层涂覆于所述集流层，涂覆的厚度为0.05mm～2.5mm，孔隙率为10％～90％，平均孔径范围0.001μm～10μm，
其中，所述第二正极导电颗粒平均粒径为0.05μm～500μm，所述第二正极导电颗粒为第二正极活性材料与导电剂的复合物或混合物，其中所述第二正极活性材料与所述导电剂的质量比为20～98：80～2。
8.根据权利要求7所述的非对称式电极片，其中，所述第二正极活性材料为磷酸铁锂、磷酸锰锂、硅酸锂、硅酸铁锂、硫酸盐化合物、硫碳复合物、硫单质、钛硫化合物、钼硫化合物、铁硫化合物、掺杂锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂钛氧化物、锂钒氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴氧化物、锂镍钴铝氧化物、锂镍铝氧化物、锂镍钴锰氧化物和锂铁镍锰氧化物中的一种或多种；所述导电剂为碳黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳和金属导电颗粒中的一种或几种。
9.根据权利要求3所述的非对称式电极片，其中，所述非对称式正极片还包括防漏隔离层，所述防漏隔离层设置于所述第一正极部的外侧和/或所述第二正极部的外侧，
所述防漏隔离层的材料为电子不导电的多孔聚合物材料；或者，所述防漏隔离层的材料为电子不导电的无机非金属材料与有机聚合物复合的多孔材料；或者，所述防漏隔离层的材料为电子不导电的聚合物基体、液体有机增塑剂和锂盐三部分复合构成的凝胶聚合物电解质复合材料；或者，所述防漏隔离层的材料为在电子不导电的多孔聚合物材料的孔隙内或在无机非金属材料与有机聚合物复合的多孔材料的孔隙内浸渍有离子导电的电解液或聚合物胶体材料，所述防漏隔离层的孔径为10μm～800μm，厚度为0.01μm～1000μm，通孔孔隙率为10％～90％。
10.根据权利要求9所述的非对称式电极片，其中，所述非对称式正极片还包括一个或多个多孔正极集流层，所述多孔正极集流层设置于如下位置中的一个或多个：所述第一正极部的单层正极导电材料层内、所述第一正极部的两层正极导电材料层之间、所述第一正极部与相邻的所述防漏隔离层之间、所述第二正极部的单层正极导电材料层内、所述第二正极部的两层正极导电材料层之间以及所述第二正极部与相邻的所述防漏隔离层之间，
其中，所述多孔正极集流层为导电金属层，所述导电金属层为金属网，网孔为多边形；或者，所述导电金属层为具有多孔结构的多孔泡沫金属层；所述导电金属层的材料为不锈钢、银或铝；或者
所述多孔正极集流层为碳纤维导电布、金属丝与有机纤维丝混合导电布；或者
所述多孔正极集流层为表面涂覆导电涂层或镀有金属薄膜的多孔有机材料，所述多孔有机材料包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯及聚四氟乙烯。
11.根据权利要求1所述的非对称式电极片，其中，所述非对称式电极片为非对称式负极片，所述第一电极部为第一负极部，所述第二电极部为第二负极部，所述第一负极部的至少一层负极导电材料层含有全部或部分非粘接固定的第一负极可嵌锂导电颗粒、或者所述第一负极部的至少一层含有第一负极可嵌锂导电颗粒的负极导电材料层以涂覆的方式固定连接于所述集流层、或者所述第一负极部的至少一层负极导电材料层为含锂金属体，所述第二负极部的至少一层负极导电材料层含有全部或部分非粘接固定的第二负极可嵌锂导电颗粒、或者所述第二负极部的至少一层含有第二负极可嵌锂导电颗粒的负极导电材料层以涂覆的方式固定连接于所述集流层、或者所述第二负极部的至少一层负极导电材料层为含锂金属体。
12.根据权利要求11所述的非对称式电极片，其中，所述集流层为负极集流层，所述负极集流层为导电金属板，所述导电金属板的材料为锂、锂基合金、不锈钢、镍、钛、锡、镀锡铜或镀镍铜，所述负极集流层的厚度为0.005mm～0.5mm。
13.根据权利要求11所述的非对称式电极片，其中，所述第一负极部的至少一层负极导电材料层中的全部或部分非粘接固定的第一负极可嵌锂导电颗粒为堆积态，所述第一负极可嵌锂导电颗粒的堆积态包括粉体堆积、压片状或压制块体，堆积态的孔隙率大于5％并小于60％，在浸入电解液的情况下所述第一负极可嵌锂导电颗粒能够在电解液中流动并形成第一负极浆料，其中，所述第一负极可嵌锂导电颗粒占所述第一负极浆料的质量比为10％～90％，第一负极浆料层的厚度为0.5mm～10mm；其中，所述第一负极部的至少一层含有第一负极可嵌锂导电颗粒的负极导电材料层涂覆于所述集流层，涂覆的总厚度为0.05mm～2.5mm，孔隙率为10％～90％，平均孔径范围0.001μm～10μm；其中，所述第一负极部的至少一层负极导电材料层中的含锂金属体为金属锂或锂基合金，所述含锂金属体的厚度为0.01mm～1mm，
所述第一负极可嵌锂导电颗粒平均粒径为0.05μm～500μm，所述第一负极可嵌锂导电颗粒为第一负极可嵌锂材料与导电剂的复合物或混合物，所述第一负极可嵌锂材料与所述导电剂的质量比为0～98：100～2。
14.根据权利要求13所述的非对称式电极片，其中，所述第一负极可嵌锂材料为可嵌锂的铝基合金、硅基合金、锡基合金、锂钛氧化物、锂硅氧化物、金属锂粉和石墨中的一种或多种；所述导电剂为碳黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳和金属导电颗粒中的一种或几种。
15.根据权利要求11所述的非对称式电极片，其中，所述第二负极部的至少一层负极导电材料层中的全部或部分非粘接固定的第二负极可嵌锂导电颗粒为堆积态，所述第二负极可嵌锂导电颗粒的堆积态包括粉体堆积、压片状或压制块体，堆积态的孔隙率大于5％并小于60％，在浸入电解液的情况下所述第二负极可嵌锂导电颗粒能够在电解液中流动并形成第二负极浆料，其中，所述第二负极可嵌锂导电颗粒占所述第二负极浆料的质量比为10％～90％，第二负极浆料层的厚度为0.5mm～10mm；其中，所述第二负极部的至少一层含有第二负极可嵌锂导电颗粒的负极导电材料层涂覆于所述集流层，涂覆的总厚度为0.05mm～2.5mm，孔隙率为10％～90％，平均孔径范围0.001μm～10μm；其中，所述第二负极部的至少一层负极导电材料层中的含锂金属体为金属锂或锂基合金，所述含锂金属体的厚度为0.01～1mm，
所述第二负极可嵌锂导电颗粒平均粒径为0.05μm～500μm，所述第二负极可嵌锂导电颗粒为第二负极可嵌锂材料与导电剂的复合物或混合物，所述第二负极可嵌锂材料与所述导电剂的质量比为0～98：100～2。
16.根据权利要求15所述的非对称式电极片，其中，所述第二负极可嵌锂材料为可嵌锂的铝基合金、硅基合金、锡基合金、锂钛氧化物、锂硅氧化物、金属锂粉和石墨中的一种或多种；所述导电剂为碳黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳和金属导电颗粒中的一种或几种。
17.根据权利要求11所述的非对称式电极片，其中，所述非对称式负极片包括可嵌锂多孔层，所述可嵌锂多孔层设置于所述第一负极部的外侧和/或所述第二负极部的外侧。
18.根据权利要求11所述的非对称式电极片，其中，所述非对称式负极片包括可嵌锂箔层，所述可嵌锂箔层设置于所述第一负极部的外侧和/或所述第二负极部的外侧。
19.根据权利要求17所述的非对称式电极片，其中，所述可嵌锂多孔层为多孔可嵌锂金属导电层，所述多孔可嵌锂金属导电层为金属网，网孔为多边形；或者，所述多孔可嵌锂金属导电层为具有多孔结构的多孔泡沫金属层；所述多孔可嵌锂金属导电层的材料为锂、铝、铝锂合金、锡基合金、锂硅合金或锂钛合金类可嵌锂金属，厚度为0.5mm～1mm。
20.根据权利要求17所述的非对称式电极片，其中，所述可嵌锂多孔层为覆有可嵌锂材料的多孔导电层，
所述多孔导电层为导电金属层，所述导电金属层为金属网，网孔为多边形；或者，所述导电金属层为具有多孔结构的多孔泡沫金属层；所述导电金属层的材料为不锈钢、镍、钛、锡、镀锡铜或镀镍铜；或者
所述多孔导电层为碳纤维导电布、金属丝与有机纤维丝混合导电布；或者
所述多孔导电层为表面涂覆导电涂层或镀有金属薄膜的多孔有机材料，所述多孔有机材料包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯及聚四氟乙烯，
所述可嵌锂材料为可嵌锂的铝基合金、硅基合金、锡基合金、锂钛氧化物、锂硅氧化物、金属锂粉和石墨中的一种或多种。
21.根据权利要求17所述的非对称式电极片，其中，可嵌锂多孔层为可嵌锂材料、导电填料与粘结剂的多孔混合物或者为可嵌锂材料、导电填料与聚合物电解质层的多孔混合物，所述导电填料的质量分数不小于70％，所述可嵌锂材料的质量分数不小于10％，其中，
所述可嵌锂材料为可嵌锂的铝基合金、硅基合金、锡基合金、锂钛氧化物、锂硅氧化物、金属锂粉和石墨中的一种或多种；
所述导电填料为碳黑、碳纳米管、碳纤维、石墨烯、钛粉、铝粉、银粉、合金铝粉、不锈钢粉或银粉、富锂硅粉、含锂合金粉类金属合金导电颗粒和含锂碳材料中的一种或几种；
所述粘结剂为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚腈、聚丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯腈、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠和改性聚烯烃中的一种或几种；
所述聚合物电解质层为聚合物基体、液体有机增塑剂和锂盐三部分复合构成的凝胶聚合物电解质复合材料。
22.根据权利要求18所述的非对称式电极片，其中，所述可嵌锂箔层的材料为能够进行可逆脱嵌锂反应、在脱嵌锂过程中体积发生变化并产生原位粉化的材料，所述可嵌锂箔层的材料包括铝及铝基合金、锡及锡基合金、锌及锌基合金以及硅及硅基合金，所述可嵌锂箔层的厚度为0.01μm～1000μm。
23.根据权利要求17或18所述的非对称式电极片，其中，所述非对称式负极片包括防漏隔离层，所述防漏隔离层设置于所述非对称式负极片的最外侧，
所述防漏隔离层的材料为电子不导电的多孔聚合物材料；或者，所述防漏隔离层的材料为电子不导电的无机非金属材料与有机聚合物复合的多孔材料；或者，所述防漏隔离层的材料为电子不导电的聚合物基体、液体有机增塑剂和锂盐三部分复合构成的凝胶聚合物电解质复合材料；或者，所述防漏隔离层的材料为在电子不导电的多孔聚合物材料的孔隙内或在无机非金属材料与有机聚合物复合的多孔材料的孔隙内浸渍有离子导电的电解液或聚合物胶体材料，所述防漏隔离层的孔径为10μm～800μm，厚度为0.01μm～1000μm，通孔孔隙率为10％～90％。
24.根据权利要求23所述的非对称式电极片，其中，所述非对称式负极片包括一个或多个多孔负极集流层，所述多孔负极集流层设置于如下位置中的一个或多个：所述第一负极部的单层负极导电材料层内、所述第一负极部的两层负极导电材料层之间、所述第一负极部与相邻的所述可嵌锂多孔层之间、所述第二负极部的单层负极导电材料层内、所述第二负极部的两层负极导电材料层之间、所述第二负极部与相邻的所述可嵌锂多孔层之间以及所述可嵌锂多孔与所述防漏隔离层之间，
其中，所述多孔负极集流层为导电金属层，所述导电金属层为金属网，网孔为多边形；或者，所述导电金属层为具有多孔结构的多孔泡沫金属层；所述导电金属层的材料为不锈钢、镍、钛、锡、镀锡铜或镀镍铜；或者
所述多孔负极集流层为碳纤维导电布、金属丝与有机纤维丝混合导电布；或者
所述多孔负极集流层为表面涂覆导电涂层或镀有金属薄膜的多孔有机材料，所述多孔有机材料包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯及聚四氟乙烯。
25.根据权利要求23所述的非对称式电极片，其中，所述非对称式负极片包括一个或多个多孔负极集流层，所述多孔负极集流层设置于如下位置中的一个或多个：所述第一负极部的单层负极导电材料层内、所述第一负极部的两层负极导电材料层之间、所述第一负极部与相邻的所述可嵌锂箔层之间、所述第二负极部的单层负极导电材料层内、所述第二负极部的两层负极导电材料层之间、所述第二负极部与相邻的所述可嵌锂箔层之间以及所述可嵌锂箔层与所述防漏隔离层之间，
其中，所述多孔负极集流层为导电金属层，所述导电金属层为金属网，网孔为多边形；或者，所述导电金属层为具有多孔结构的多孔泡沫金属层；所述导电金属层的材料为不锈钢、镍、钛、锡、镀锡铜或镀镍铜；或者
所述多孔负极集流层为碳纤维导电布、金属丝与有机纤维丝混合导电布；或者
所述多孔负极集流层为表面涂覆导电涂层或镀有金属薄膜的多孔有机材料，所述多孔有机材料包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯及聚四氟乙烯。
26.一种锂浆料电池，所述锂浆料电池包括由单个或多个电极片构成的电芯、电池壳体、正极端子、负极端子、注液口以及电解液，其中，所述电芯设置于所述电池壳体中，所述电芯的正极极耳电连接于所述正极端子，所述电芯的负极极耳电连接于所述负极端子，所述正极端子和负极端子从所述电池壳体伸出并且与所述电池壳体之间流体密封，通过所述注液口向所述电池壳体中注入电解液使得所述电芯置于电解液中，其特征在于，所述电芯中的至少一个电极片为根据权利要求1-25中任一项所述的非对称式电极片。
27.根据权利要求26所述的锂浆料电池，其中，所述电芯中的正极片为根据权利要求1-13中任一项所述的非对称式电极片，每两个相邻的所述正极片以第一电极部相对或第二电极部相对的方式设置，在两个相邻的所述正极片的相对的第一电极部之间设有第一锂浆料电池负极片并且在两个相邻的所述正极片的相对的第二电极部之间设有第二锂浆料电池负极片，所述第一锂浆料电池负极片与相邻两个所述正极片的第一电极部的容量相匹配并且具有对称式结构，所述第二锂浆料电池负极片与相邻两个所述正极片的第二电极部的容量相匹配并且具有对称式结构。
28.根据权利要求26所述的锂浆料电池，其中，所述电芯中的负极片为根据权利要求1-2和权利要求11-25中任一项所述的非对称式电极片，每两个相邻的所述负极片以第一电极部相对或第二电极部相对的方式设置，在两个相邻的所述负极片的相对的第一电极部之间设有第一锂浆料电池正极片以及在两个相邻的所述负极片的相对的第二电极部之间设有第二锂浆料电池正极片，所述第一锂浆料电池正极片与相邻两个所述负极片的第一电极部的容量相匹配并且具有对称式结构，所述第二锂浆料电池正极片与相邻两个所述负极片的第二电极部的容量相匹配并且具有对称式结构。
29.根据权利要求26所述的锂浆料电池，其中，所述电芯中的正极片为根据权利要求1-10中任一项所述的非对称式电极片并且所述电芯中的负极片为根据权利要求1-2和权利要求11-25中任一项所述的非对称式电极片，所述正极片和所述负极片以正极片的第一电极部和负极片的第一电极部相对并且正极片的第二电极部与负极片的第二电极部相对的方式交叉叠置，所述正极片的第一电极部和所述负极片的第一电极部的容量相匹配，所述正极片的第二电极部和所述负极片的第二电极部的容量相匹配。
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