CN111725482B - 一种厚电极和电池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池制备技术领域，特别涉及一种厚电极和电池。所述电极包括集流体；以及设置在所述集流体至少一个外表面上的含有活性材料的活性材料层；所述集流体包括：一夹层空间，配置为容纳电解液；一集流部，所述集流部具有至少一活性材料设置表面，配置为安置活性材料；其中，所述活性材料设置表面开设有与所述夹层空间相连通的至少一个通孔，以使所述电解液中的锂离子可通过所述通孔进入所述活性材料和/或所述活性材料中的锂离子可通过所述通孔进入所述电解液。通过本发明的设计能够实现锂离子电池的厚电极设计，大大提高了单体电芯的容量。

Description

一种厚电极和电池

技术领域

本发明涉及电池制备技术领域，特别涉及一种厚电极和电池。

背景技术

目前的储能技术主要包括机械储能、化学储能、电磁储能和相变储能。与其它几种方式相比，电化学储能具有使用方便、环境污染少，不受地域限制，在能量转换上不受卡诺循环限制、转化效率高、比能量和比功率高等优点。传统的电化学储能以铅酸电池为主，铅酸电池使用寿命一般在2～3年，根本无法匹配风能和太阳能站的服务寿命。锂离子电池自1991商业化以来，在数码和电动汽车领域发展迅速，并已经占据主导地位。近几年风光发电大力发展极大拉动了储能锂离子电池的发展并提出更多的挑战。

现今生产的储能电站用锂离子电池单体容量基本小于500Ah，维持了3C和EV的设计理念，追求体积和质量能量密度，单体内部贫液。储能电站为了达到设计储能容量和电压需要进行大量的串并联工作，需要从单体的几十到上百瓦时，集成到几十到上百兆瓦时，这样就极大的增加了单体电芯的监控成本。单体电池容量太小会降低电芯生产效率。厚电极设计可大幅增加集流体上活性材料负载，大大增加单体电芯容量，降低了非活性组分比率，从而提高电池能量密度，同时降低成本。但是，电极厚度增加会延长电子和锂离子传输路径，增加了电池阻抗，电池倍率性能和电极反应动力学差，而且电极涂层结合强度低，容易脱落等一系列问题，因此，无限增加电极厚度时，材料利用率降低，电池能量密度反而会降低。

锂离子的传输，包括3个部分：1)锂离子在电极孔隙的电解液中的传输过程，与孔隙率、孔结构、电极/电解液的润湿性相关；2)锂通过SEI膜的扩散过程，受SEI膜成分、厚度等影响；3)锂在电极材料固体颗粒内部的扩散，与原材料的基本特性相关。随着电极厚度的增大，锂离子在电极孔隙中的传输成为电池充放电过程中的决速步骤，因此，现有技术中厚电极设计方案集中于对活性材料层进行改进，例如，如孔径大小及其分布，孔隙连通性，孔隙喉道特征等。针对活性材料的改进又带来了一系列问题，例如，降低了电池能量密度，涂层在集流体上的结合强度大大下降。

鉴于此，提出一种新的思路来解决厚电极设计中的上述问题十分必要。

发明内容

基于此，本发明的一个方面是提供一种厚电极能够解决现有技术中厚电极设计中锂离子传输困难的问题以及厚电极带来的电池性能快速下降的问题；本发明的另一个方面是提供一种基于上述电极设计的电池。

为解决上述技术问题，本发明的第一方面是提供一种厚电极，所述电极包括：

集流体；

以及设置在所述集流体至少一个外表面上的含有活性材料的活性材料层；

其中，所述集流体包括：

一夹层空间，配置为容纳电解液；

一集流部，所述集流部具有至少一活性材料设置表面，配置为安置活性材料；

其中，所述活性材料设置表面开设有与所述夹层空间相连通的至少一个通孔，以使所述电解液中的锂离子可通过所述通孔进入所述活性材料和/或所述活性材料中的锂离子可通过所述通孔进入所述电解液。

作为可选的技术方案，所述集流部包括第一集流部和第二集流部，所述第一集流部和所述第二集流部之间分开形成所述夹层空间；

在所述第一集流部上和所述第二集流部上均开设有若干个所述通孔；

所述夹层空间边缘或内部设置有连接所述第一集流部和所述第二集流部的至少一个连接部。

作为可选的技术方案，所述第一集流部和所述第二集流部相互平行设置；

优选地，所述第一集流部和所述第二集流部均为平面结构；

优选地，所述第一集流部和所述第二集流部为大小和形状相同的矩形结构；

优选地，所述连接部垂直设置于所述第一集流部所在平面。

作为可选的技术方案，所述连接部为连接立柱和连接条中至少一种；

优选地，所述连接立柱在所述夹层空间内均匀分布；和/或

所述连接条为设置于所述夹层空间左右两侧外缘的两根，两根所述连接条分别将所述第一集流部和所述第二集流部的左右两侧固定连接。

作为可选的技术方案，在所述活性材料设置表面上根据是否有通孔分布，分为两个非冲孔区和一个冲孔区，所述冲孔区位于所述集流部长度方向的中部，所述冲孔区的两侧为非冲孔区；

优选地，所述冲孔区为矩形区域，所述冲孔区长度L₁为所述集流部长度L的1/2-4/5。

作为可选的技术方案，若干个所述通孔在所述冲孔区呈矩形阵列分布；所述连接部在所述夹层空间矩形阵列分布；

优选地，所述通孔与所述连接部在所述冲孔区错开排布；

优选地，所述集流体的孔隙率为40-80％；

优选地，所述通孔内径的取值范围为0.001-10mm，更优选地，所述通孔内径的取值范围是0.05-0.5mm。

作为可选的技术方案，所述第一集流部和所述第二集流部均为刚性结构，所述第一集流部和所述第二集流部厚度各自独立的取值范围是0.05-0.5mm。

作为可选的技术方案，所述夹层空间高度的取值范围是0.01-1mm。

作为可选的技术方案，所述集流部的内表面复合有防漏料层；

优选地，所述防漏料层至少覆盖所述冲孔区。

作为可选的技术方案，所述活性材料层设置于所述集流部的冲孔区。

作为可选的技术方案，当所述连接部至少部分为导电体时，所述第一集流部和所述第二集流部上的活性材料层极性相同；

当所述连接部全部为绝缘体时，所述第一集流部和所述第二集流部上的活性材料层极性相反。

作为可选的技术方案，所述活性材料层厚度的取值范围是0.1-10mm；

优选地，其正极活性材料层厚度的取值范围是0.1-0.5mm；和/或其负极活性材料层厚度的取值范围是0.1-0.4mm。

本发明的另一个方面，在于提供一种电池，其包括如上所述的电极。

作为可选的技术方案，所述电池为锂离子电池；

优选地，所述锂离子电池为磷酸铁锂电池；和/或所述电池为储能系统用电池或车用动力电池。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：与现有技术中常规电极相比，本申请的电极对其中的集流体进行了改进，该集流体具有夹层空间，在装配的电池使用中，其夹层空间内充满了电解液，相比传统锂离子电池的贫液状态，其电池内为富液状态。其集流体表面开设的通孔与中间的夹层空间连通后形成独特的锂离子运输通道，能够显著缩短锂离子在活性材料颗粒中的运输距离，提高锂离子的扩散速度，基于此，能够实现电池的厚电极设计。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例所提供的厚电极用集流体C1的结构示意图；

图2为图1中M部分的局部放大图；

图3为本申请实施例所提供的厚电极用集流体C1的半剖结构示意图；

图4为集流体上连接部与通孔布置在一种具体实施例中的结构示意图；

图5为集流体上连接部与通孔布置在另一种具体实施例中的结构示意图；

图6为集流体上连接部与通孔布置在另一种具体实施例中的结构示意图；

图7为集流体上连接部与通孔布置在另一种具体实施例中的结构示意图；

图8为集流体上连接部与通孔布置在另一种具体实施例中的结构示意图；

图9为本申请实施例所提供的电极P1的结构示意图；

图10为A组、B组和C组电池的循环性能图；

附图标记：集流部-2，活性材料设置表面-26，第一集流部-21，第二集流部-22，通孔-212，连接部-23，连接立柱-231，连接条-232，夹层空间-7，电极-P1，集流体C1、活性材料层-3，冲孔区-261，非冲孔区-262，防漏料层-5。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

常规集流体制作的电池，其单面正极活性材料厚度一般是60-80μm，负极活性材料厚度一般是55-65μm。本申请提供的厚电极是指，活性材料厚度大于常规活性材料厚度的电极，本申请旨在于通过电极P1的改进来制备厚电极涂覆的电池，该电极P1适用于锂离子电池，例如三元电池以及磷酸铁锂电池，通过本申请的这些改进，能够实现单体电芯的厚电极设计，其单体电芯的容量很大。特别适用于作为储能装置、汽车的电能转换装置。以下结合附图对本申请进行详细说明。

本申请提供一种厚电极，在本发明中，如图9所示，所述电极P1包括集流体C1；以及设置在集流体C1的至少一个外表面上的含有活性材料的活性材料层3；所述活性材料层3厚度的取值范围是0.1～10mm。

如图9所示，可以在集流体C1的两个外表面均设置活性材料层3提高集流体C1的利用率，所述活性材料层3设置于所述第一集流部21和/或所述第二集流部22的冲孔区261。活性材料层3可以通过粘接或者涂覆的方式在集流体C1外表面形成，其活性材料层3可以是正极活性材料或者负极活性材料，正极活性材料的应用实例包括能够可逆脱出和嵌入锂离子的化合物，例如具有层状结构的钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂和三元材料；还包括具有尖晶石结构的锂镍锰氧化物和具有橄榄石结构的磷酸铁锂。负极极活性材料的应用实例包括能够嵌入和脱出锂离子碳材料、锂金属、硅和锡。

本发明的厚电极设计主要是基于集流体C1的改进，以下对集流体C1的结构进行详细说明：

如图1-3所示，本实施例提供的一种厚电极用集流体C1，其非常适合用于叠片式电池厚电极的制作，可以理解的是，本申请中的叠片电池是指电池中的电极采用叠片工艺生产获得。

本申请中的集流体C1包括一夹层空间7，配置为容纳电解液；一集流部2，所述集流部2具有至少一活性材料设置表面26，配置为安置活性材料；其中，所述活性材料设置表面26开设有与所述夹层空间7相连通的至少一个通孔212，以使所述电解液中的锂离子可通过所述通孔212进入所述活性材料和/或所述活性材料中的锂离子可通过所述通孔212进入所述电解液。所述通孔212的大小和形状没有特别的限制，能够使得锂离子通过即可。在较佳的实施方案中，在所述第一集流部21上和所述第二集流部22上均开设有若干个所述通孔212。

图1中M部位的局部放大见图2所示，通过图2可以看出，所述集流部2包括第一集流部21和第二集流部22，所述第一集流部21和所述第二集流部22之间分开形成所述夹层空间7；所述夹层空间7边缘或内部设置有连接所述第一集流部21和所述第二集流部22的至少一个连接部23。在图2的具体的实施方案中，所述夹层空间7边缘设置有连接所述第一集流部21和所述第二集流部22的一个连接部23，该连接部23为条状。

在一些具体的实施方案中，该连接部23与第一集流部21和第二集流部22可采用一体成型铸造工艺或者采用折弯工艺制作。此外，所述第一集流部21上和所述第二集流部22上均开设有允许锂离子通过的若干通孔212，保证至少部分所述通孔212与所述夹层空间7相连通保证集流部2侧的活性材料中的锂离子能够通过通孔212进出夹层空间7内。

本申请提供的集流体与现有技术中常规的集流体相比，其集流体C1具有夹层空间7，在装配的电池使用中，其夹层空间7内充满了电解液，相比传统锂离子电池的贫液状态，其集流体内为富液状态。其表面开设的通孔212与中间的夹层空间7连通后形成独特的锂离子运输通道，锂离子运输距离减半，以第一集流部21为例，涂覆活性材料后，位于第一集流部21侧的活性材料中的锂离子可通过通孔212和夹层空间7之间的通道流动至电解液中，能够显著缩短锂离子在活性材料颗粒中的运输距离的一半，改变了常规技术中，集流部侧的活性材料运输路径长的问题，提高锂离子的扩散速度，基于此，能够实现电池的厚电极设计。

作为一种具体的实施方案，为了便于大批量制作集流体C1并便于后续的活性材料的设置，本申请附图1-2示出的集流体C1中，所述第一集流部21和所述第二集流部22之间采用上下平行设置；所述第一集流部21和所述第二集流部22均为平面结构；所述第一集流部21和所述第二集流部22为大小和形状相同的矩形结构；所述连接部23垂直设置于所述第一集流部21所在平面。

作为一种具体的实施方案，为了使制作的集流体C1能够保证其中的夹层空间7在使用过程中其容量相对稳定，并利于进行活性材料的设置，所述第一集流部21和所述第二集流部22均为刚性结构，所述第一集流部21和所述第二集流部22厚度各自独立的取值范围是0.05-0.5mm。

所述第一集流部21和所述第二集流部22其材料没有特别的限制，只要其不在制造的二次电池中造成化学变化且具有高导电性即可，当其作为正极集流体使用时，其材质可由不锈钢、铝、镍、钛、烧结碳或者用碳、镍、钛、银等表面处理过的铝或不锈钢制成。另外，可以包括膜、片、箔、网、多孔结构、泡沫和无纺布的各种形式中的任何形式使用的集流体。当其作为负极集流体使用时，其材质可以由铜、不锈钢、铝、镍、钛、烧结碳、用碳、镍、钛或银表面处理过的铜或不锈钢，和铝-镉合金制成。另外，可以以包括膜、片、箔、网、多孔结构、泡沫和无纺布的各种形式中任何形式使用的集流体。

在本申请中，设置连接部23能够有效将第一集流部21和第二集流部22分开，维持夹层空间7的容量和形状相对稳定，更重要的，连接部23能够有效提升集流部2的刚度，所述连接部23材质没有特别的限制，能够与集流部之间进行固定连接并具有一定的刚度即可，其形状可以是针状、棒状、柱状、长条状、片状等任意形状，其截面形状可以是圆形、星形以及多边形等。

以下对连接部23的结构进行详细描述，作为连接第一集流部21和所述第二集流部22的连接部23，该连接部23通过将第一集流部21和所述第二集流部22进行固定连接，能够大大提高集流体的刚性度，该连接部23与第一集流部21和所述第二集流部22之间可采用铸造、粘接、焊接或者折弯等工艺设计制作，所述连接部23可以是连接立柱231和/或连接条232，其中，连接部23在夹层空间7内的分布方法可以采用规则或者不规则的分布方式，所述连接立柱231的横截面可以是圆形和多边形等，所述连接条232的形成为长条状，连接条232的长度的取值范围是集流部2宽度的1/4倍至1倍。

以下结合附图4-8进行分别说明：作为一种具体的实施方案，如图4或5所示，其采用的连接部23为连接立柱231，其横截面为圆形，所述连接立柱231在所述夹层空间7内均匀分布，作为另一种实施方案，如图6所示，其连接部23包括和连接条232和连接立柱231，其中连接立柱231在夹层空间7的中部(覆盖活性材料的部分)均匀分布，所述连接条232为设置于所述夹层空间7的左右两侧的外缘的两根，两根所述连接条232分别将所述第一集流部21和所述第二集流部22的左右两侧固定连接。作为另一种实施方案，如图7所示，其连接部23为连接条232，所述连接条232在夹层空间7的长度方向上均匀分布。如图8所示，其连接部23为长度不同的连接条232，位于两侧的连接条232选择集流体等宽，中部的连接条的长度可采用上下交叉的方式排布，使所得集流体在保持较好的刚度情况下，相比图7中的集流体，其内部的电解液可以在集流体长度方向上更好的流通。

以下对通孔212的设置进行详细描述，根据图1所示，在所述集流部2的活性材料设置表面26上根据是否有通孔212分布分为两个非冲孔区262和一个冲孔区261，所述冲孔区261位于所述集流部2长度方向的中部，所述冲孔区261的两侧为非冲孔区262；并且，最好集流部2的两个外表面均采用上述设计利于降低非活性材料比例。所述冲孔区261为矩形区域，所述冲孔区261长度L₁为所述第一集流部21长度L的1/2-4/5。

通孔212在所述第一集流部21表面或者第二集流部22的表面可以采用规则分布或者不规则分布，通孔的形状包括但不限于圆形、星形、椭圆形、半圆形以及任何一种多边形等，以圆形较好。

作为一种具体的实施方式，在图4-5中，若干个所述通孔212在所述冲孔区261呈矩形阵列式分布，图4和图5示出了两种矩形阵列式分布方式，且以图5所示分布方式更佳；同样地，图中所述连接立柱231在所述夹层空间7呈矩形阵列式分布；所述通孔212与所述连接部23在所述冲孔区261错开排布。

作为一种具体的实施方式，所述集流体C1的孔隙率为40-80％，可以理解的是，孔隙率是指集流体涂覆活性材料所在面的开孔面积和总面积的百分比。其孔隙率过小，则活性材料中靠近集流体表面的部分与夹层空间7中的电解液接触面过小，影响此部分活性材料中锂离子的移动，若孔隙率过大，则集流体的刚性不足。所述第一集流部21上或者第二集流部22所述通孔212内径的取值范围为0.001-10mm，较佳地，所述通孔212内径的取值范围是0.05-0.5mm。

当通孔212内径较小时，其表面涂覆的活性材料不易通过通孔脱落，无需增加防漏料层5。通孔212内径设置的较大时，通孔212上的活性材料存在脱落风险，则需要增加一层防漏料层5。防漏料层5可以设置在第一集流部21和/或第二集流部22内表面或者外表面。其大小至少覆盖集流体C1上的冲孔区261；防漏料层5的材质，能够使得锂离子通过即可，其材料的具体选择包括但不限于膜、片、箔、网、多孔结构、泡沫、无纺布、带微孔的箔材或者隔膜，其中，以带微孔的箔材或者隔膜较优。

作为一种较佳的实施方案，如图9所示，所述第一集流部21上的冲孔区261的内表面复合有防漏料层5，所述第二集流部22上的冲孔区261的内表面复合有防漏料层5。将防漏料层5设置在第一集流部21/第二集流部22的内表面的优点在于，防漏料层5不但能够起到阻止通孔212内活性材料的脱落，还能与通孔212共同在第一集流部21/第二集流部22的外表面形成多个内凹的圆槽，圆槽内可填充活性材料，从而降低电极非活性材料的比例，还能够增强活性材料与第一集流部21/第二集流部22的结合力。

在一种实施方案中，当所述连接部23至少部分为导电体(例如选择与集流部2相同的材质)时，所述第一集流部21和所述第二集流部22上的活性材料层3极性相同，此时，整个电极P1作为一个正极电极或者负极电极使用。

在另一些实施方案中，当所述连接部23全部为绝缘体时，此时，所述第一集流部21和所述第二集流部22上可涂覆极性相反的活性材料。此时，整个电极P1能够包含一个正极和一个负极，其集流部2中的第一集流部21和第二集流部22分别作为正、负极使用。例如第一集流部21作为正极集流体，第二集流部22作为负极集流体，并在其表面设置相应的活性材料。此种结构中，同一个集流体C1上的两个集流部之间的活性材料中的锂离子可通过其中的夹层空间7直接进行交换，其锂离子在活性材料和电解液中的运输路径都很短。当相邻电极P1按照交替的排列堆叠，即(正极+负极)/(负极+正极)/(正极+负极)...，可避免隔膜的使用，且锂离子在活性材料中的运输路径减半。

本实施例还提供一种电池，包括电极P1，所述电极P1的结构如上所述，所述电池为锂离子电池；优选地，所述锂离子电池为磷酸铁锂电池；该电池单体活性材料厚度与现有技术一般电池活性材料厚度相比显著增加，其单个电池电芯的容量较大，适合作为储能系统用电池或车用动力电池等大型设备的电能转换装置。

常规电极，其单面正极活性材料厚度一般是60-80μm，负极活性材料厚度一般是55-65μm。在本申请中，其集流体C1具有夹层空间7，其表面开设的通孔212与中间的夹层空间7连通后形成独特的锂离子运输通道，锂离子运输距离减半，因此，单纯从锂离子扩散路径上看，采用本申请的集流体，在活性材料层3厚度增加至常规厚度的两倍时可以保证电池的各项电化学性能不降低。与此同时，本申请的集流体在装配成电池使用后，其夹层空间7内充满了电解液，相比传统锂离子电池的贫液状态，其集流体内为富液状态，能够进一步综合提升电池的各项性能，最终，其电极厚度(即活性材料层3的厚度)能够达到常规集流体电池的6倍，其电池性能依然能保持，以下通过试验证明当电极厚度达到常规厚度的6倍时，其电池性能的测试数据。

试验分三组，按下述条件分别制备电池并测试不同倍率放电容量、能量效率和循环性能数据：

试验分组：

A组：传统集流体，正极13um铝箔，负极8um铜箔，单面正极活性物质厚度为72.5um，负极54.0um；

B组：传统集流体，正极13um铝箔，负极8um铜箔，单面正极活性物质厚度为435um，负极324um；

C组：使用本申请集流体，其中：

正极：集流体1 0.2mm铝板，60％圆孔，圆孔直径0.5mm；集流体2 0.2mm铝板，60％圆孔，圆孔直径0.5mm，集流体1和2间距0.1mm；单面正极活性物质厚度为435um；

负极：集流体1 0.15mm铜板，70％圆孔，圆孔直径0.8mm；集流体2 0.15mm铜板，70％圆孔，圆孔直径0.8mm，集流体1和2间距0.1mm)，负极活性材料涂覆厚度为324um；

以上A、B、C三组电池设计容量都为4100mAh，详细设计如表1所示：

表1三组电池详细参数配置

将以上三组电池，分别在0.33-3C的放电倍率下进行放电容量和充放能量效率测试，结果见表2：

表2不同倍率放电容量及能量效率

由上表2可以看出，B组在不同倍率下的放电容量和1C充放能量效率上看，均低于A组，且大倍率下，其放电容量降低幅度有增大的趋势，在0.33C倍率下，其放电容量相比A组降低6.1％，在3C倍率下，其放电容量相比A组降低了9.9％，在1C倍率下其充放能量效率相比A组降低2.5％；可见，采用常规集流体制作厚电极会导致电池的放电容量和充放能量效率下降。

从不同倍率下的放电容量和1C充放能量效率上看，在0.33C-1C倍率下，C组的放电容量以及1C充放能量效率略低，随着倍率增加，在2C和3C倍率下，C组的放电容量高于A组，因此，从充放电性能上看，C组与A组总体持平，均明显优于B组。

综上可见，在正/负极活性物质涂覆厚度相同的情况下，与常规集流体相比，采用本申请提供的集流体其放电容量在0.33C-3C倍率下的放电容量以及1C充放能量效率均能够有效提升，达到了常规薄电极的电池充放电性能，且在高放电倍率下，其电池充放电性能更优。

在温度为25摄氏度下测试0.5C/0.5C循环性能，结果见图10所示，图10显示，B组电池的容量保持率随着循环圈数增多下降较快，在循环圈数为461次时其容量保持率为80％；A组和C组电池的容量保持率随着循环圈数增多下降趋势较B组更慢，且C组的电池循环性能测试结果好于A组。

可见，B组采用常规集流体高厚度涂覆正/负极活性物质会使得电池容量随循环次数增加电池容量衰减较快，降低电池的循环寿命，采用本申请的集流体6倍厚度涂覆正/负极活性物质没有使得电池的循环性能下降。

本实施例中未描述的内容可以参考本申请其余部分的相关描述。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本申请的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，其均应涵盖在本申请请求保护的技术方案范围当中。

Claims (22)

1.一种电池，包括厚电极，其特征在于，所述电池为锂离子电池，电极采用叠片式电池厚电极的制作工艺，所述电极包括：

集流体；

以及设置在所述集流体至少一个外表面上的含有活性材料的活性材料层；所述活性材料层厚度的取值范围是0.1-10mm；

其中，所述集流体包括：

一夹层空间，配置为容纳电解液；

一集流部，所述集流部具有至少一活性材料设置表面，配置为安置活性材料；

其中，所述活性材料设置表面开设有与所述夹层空间相连通的至少一个通孔，以使所述电解液中的锂离子可通过所述通孔进入所述活性材料和/或所述活性材料中的锂离子可通过所述通孔进入所述电解液；

所述集流部包括第一集流部和第二集流部，所述第一集流部和所述第二集流部之间分开形成所述夹层空间；

在所述第一集流部上和所述第二集流部上均开设有若干个所述通孔；

所述夹层空间边缘或内部设置有连接所述第一集流部和所述第二集流部的至少一个连接部；

所述连接部为连接立柱和连接条中至少一种；

所述连接立柱在所述夹层空间内均匀分布；

所述连接条为设置于所述夹层空间左右两侧外缘的两根，两根所述连接条分别将所述第一集流部和所述第二集流部的左右两侧固定连接。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一集流部和所述第二集流部相互平行设置。

3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述第一集流部和所述第二集流部均为平面结构。

4.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述第一集流部和所述第二集流部为大小和形状相同的矩形结构。

5.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述连接部垂直设置于所述第一集流部所在平面。

6.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，在所述活性材料设置表面上根据是否有通孔分布，分为两个非冲孔区和一个冲孔区，所述冲孔区位于所述集流部长度方向的中部，所述冲孔区的两侧为非冲孔区。

7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述冲孔区为矩形区域，所述冲孔区长度L₁为所述集流部长度L的1/2-4/5。

8.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，若干个所述通孔在所述冲孔区呈矩形阵列分布；所述连接部在所述夹层空间矩形阵列分布。

9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述通孔与所述连接部在所述冲孔区错开排布。

10.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述集流体的孔隙率为40-80％。

11.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述通孔内径的取值范围为0.001-10mm。

12.根据权利要求1或2所述的电池，其特征在于，所述第一集流部和所述第二集流部均为刚性结构，所述第一集流部和所述第二集流部厚度各自独立的取值范围是0.05-0.5mm。

13.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述夹层空间高度的取值范围是0.01-1mm。

14.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述集流部的内表面复合有防漏料层。

15.根据权利要求14所述的电池，其特征在于，所述防漏料层至少覆盖所述冲孔区。

16.根据权利要求14所述的电池，其特征在于，所述活性材料层设置于所述集流部的冲孔区。

17.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，

当所述连接部至少部分为导电体时，所述第一集流部和所述第二集流部上的活性材料层极性相同；

当所述连接部全部为绝缘体时，所述第一集流部和所述第二集流部上的活性材料层极性相反。

18.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，其正极活性材料层厚度的取值范围是0.1-0.5mm。

19.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，其负极活性材料层厚度的取值范围是0.1-0.4mm。

20.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述锂离子电池为磷酸铁锂电池。

21.根据权利要求20所述的电池，其特征在于，所述电池为储能系统用电池。

22.根据权利要求20所述的电池，其特征在于，所述电池为车用动力电池。