CN114220943A - 一种三明治结构极片及其生产系统装置 - Google Patents

一种三明治结构极片及其生产系统装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种三明治结构极片及其生产系统装置，所述三明治结构极片包括第一活性材料层以及设置于所述第一活性材料层两侧的第二活性材料层；所述第一活性材料层包括泡沫状集流体以及分散于所述泡沫状集流体内的第一活性材料，所述第二活性材料层包括第二活性材料。本发明制备得到的三明治结构极片具有优良的电子传输、高剥离强度以及优异的电解液浸润特性，在极片较厚的条件下仍能保持良好的电池性能，提升电极面密度上限，进一步提升电池的能量密度和电化学性能。此外，本发明提供的三明治结构极片生产系统装置可以实现高效连续化生产高能量密度极片，并且能够实现对电极面密度的控制。

Description

一种三明治结构极片及其生产系统装置
技术领域
本发明属于电极制备的技术领域，尤其涉及一种三明治结构极片及其生产系统装置。
背景技术
锂离子电池被广泛应用于各种能量储存领域。随着人们对锂离子电池能量密度要求的不断提高，材料体系、电芯设计均面临着巨大的挑战。在一定材料体系下，提高电池能量密度需要增大极片的压实密度和活性材料敷料面密度，但是会导致电池内阻与极化大幅度增加，制约着电池能量密度进一步提升。
对极片结构的优化主要为在集流体表面依次涂覆活性材料层，但会造成极片厚度过大，活性材料脱嵌锂不均，电子传输和电离子扩散阻碍过大，影响电池电化学性能。因此电极通常具有面密度上限，而面密度上限制约着电池能量密度的提升。
因此，开发高效可量产的高面密度极片生产技术，在提高电极面密度的同时，能够保证优异的电子传输和锂离子传输性能，进一步提高电池的能量密度和电化学性能至关重要。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种三明治结构极片及其生产系统装置，本发明选取泡沫状集流体，先将活性材料分散于泡沫状集流体内，随后将活性材料涂布在泡沫状集流体的表面制备得到的三明治结构极片具有优良的电子传输、高剥离强度以及优异的电解液浸润特性，在极片较厚的条件下仍能保持良好的电池性能，提升电极面密度上限，进一步提升电池的能量密度和电化学性能。此外，本发明提供的三明治结构极片生产系统装置可以实现高效连续化生产高能量密度极片，并且能够实现对电极面密度的精确控制。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种三明治结构极片，所述三明治结构极片包括第一活性材料层以及设置于所述第一活性材料层两侧的第二活性材料层。
所述第一活性材料层包括泡沫状集流体以及分散于所述泡沫状集流体内的第一活性材料,所述第二活性材料层包括第二活性材料。
本发明中第一活性材料分散于泡沫状集流体内，在较高的敷料面密度下，本发明提供的极片厚度小于常规极片，并且泡沫状集流体穿插在第一活性材料内部，同时具备骨架作用、传输电子作用以及导电剂作用，同时泡沫状集流体的多孔性使得极片具有优良的电解液浸润性。此外，部分第二活性材料层与第一活性材料层结合，亲和性更高，能够显著增强剥离强度。因此，本发明提供的三明治结构极片可以有效提升电极片面密度上限，提升电池的能量密度和电化学性能。
本发明选取泡沫状集流体，将活性材料分步涂布在泡沫状集流体上制备得到的三明治结构极片具有优良的电子传输、高剥离强度以及优异的电解液浸润性和锂离子扩散一致性等特点，即使在极片较厚的条件下仍能保持良好的电池性能，提升电极面密度上限，进一步提升电池的能量密度和电化学性能。
作为本发明一种优选的技术方案，所述三明治结构极片的厚度为80μm至 3000μm，例如可以是80μm、300μm、500μm、800μm、1000μm、1200μm、1500μm、 1800μm、2000μm、2300μm、2500μm、2800μm或3000μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，泡沫状集流体包括泡沫状镍集流体、泡沫状铝集流体或泡沫状铜集流体中的任意一种。
本发明中的泡沫状集流体不仅具有集流体传导电子的作用，还发挥了导电剂的作用，这是由于金属导电网络贯穿极片，大幅度提升了极片的电子传导率，有利于降低电池内阻。同时，由于泡沫状集流体穿插在第一活性材料内部，在作为极片骨架的同时，还可以与第一活性材料形成较强的粘结性，提升锂离子传输界面动力学性能，降低电池阻抗。此外，基于泡沫状集流体多孔的特性，电解液可从任意方向扩散，大大增强了电解液扩散一致性，提升电解液浸润性、增强锂离子浓度一致性，增加保液率，提升电池性能。
优选地，所述泡沫状集流体的厚度为30μm至2800μm，例如可以是30μm、 100μm、300μm、500μm、800μm、1000μm、1200μm、1500μm、1800μm、2000μm、 2300μm、2500μm或2800μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明限定了泡沫状集流体的厚度为30μm至2800μm，当泡沫状集流体的厚度小于30μm时，会导致第一活性材料的浆料难以填充；当泡沫状集流体的厚度大于2800μm时，会导致活性材料面密度过大，影响加工性能以及电池性能发挥，这是由于泡沫集流体过厚导致浆料填充过多，极片卷绕易开裂。锂离子扩散至极片内部距离过长也会导致极化较大，脱嵌锂不均匀。
优选地，所述泡沫状集流体的孔隙率为60％至98％，例如可以是60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明限定了泡沫状集流体的孔隙率为60％至98％，当泡沫状集流体的孔隙率小于60％时，会导致集流体重量与体积所占比例过大，活性材料填充率低，不利于提升能量密度；当泡沫状集流体的孔隙率大于98％时，会导致泡沫集流体无法支撑以及附着活性材料，加工性能差，也无法起到较好的电子传导作用，内阻增加。
作为本发明一种优选的技术方案，所述三明治结构极片为正极极片或负极极片。
作为本发明一种优选的技术方案，所述第一活性材料层还包括导电剂和粘结剂；
优选地，所述第二活性材料层还包括导电剂和粘结剂。
本发明中，第一活性材料和第二活性材料可以均为正极材料制备得到正极极片，也可以均为负极材料制备得到负极极片；并且当制备正极极片时，第一活性材料和第二活性材料可以相同也可以不同，当制备负极极片时，第一活性材料和第二活性材料层可以相同也可以不同，根据实际的极片生产需要调整第一活性材料和第二活性材料的种类和及其浆料的配方，实现极片的拓展优化，提升电池的性能。
此外，正极材料包括磷酸铁锂(LFP)、镍钴锰酸锂(NCM)、镍钴锰铝酸锂(NCMA)、镍钴铝酸锂(NCA)、锰酸锂(LMO)或镍酸锂(LNO)中的任意一种或至少两种的组合。
负极材料包括石墨、硬碳、软碳、钛酸锂(LTO)、硅(Si)、氧化硅(SiOx) 或锡(Sn)中的任意一种或至少两种的组合。
第二方面，本发明提供了一种三明治结构极片生产系统装置，所述三明治结构极片生产系统装置用于制备第一方面所述的三明治结构极片；
所述三明治结构极片生产系统装置包括沿所述泡沫状集流体流动方向依次设置的放卷装置、超声装置、涂布装置和收卷装置，所述放卷装置、超声装置、涂布装置和收卷装置通过传送装置依次连接。
本发明提供的三明治结构极片生产系统装置可以实现高效连续化生产高能量密度极片，并且能够实现对电极面密度的精确控制。此外，本发明对涂布装置不作具体要求和特殊限定，只要可以将第二活性材料的浆料涂覆在第一活性材料层表面的涂布装置，均适用于本发明。因此，本领域的技术人员可以根据实际生产场景和需要对涂布装置进行选取和对其结构进行改进。
作为本发明一种优选的技术方案，所述传送装置包括传送带。
优选地，所述传送装置的传送速率≤60m/min，例如可以是60m/min、 55m/min、50m/min、45m/min、40m/min、35m/min、30m/min、25m/min或20m/min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明限定了传送装置的传送速率≤60m/min，这是由于本装置为连续一体化装置，过快的传送速率会降低极片涂覆质量以及烘干效果。
本发明提供的三明治结构极片生产系统装置为连续化生产系统，因此通过控制传送装置的速率即可达到控制生产三明治结构极片各步骤的时间。
作为本发明一种优选的技术方案，所述超声装置包括超声涂布槽和位于所述超声涂布槽内的超声设备，所述超声涂布槽内注入所述第一活性材料的浆料，所述超声设备浸入所述第一活性材料的浆料中。
所述传送装置上的所述泡沫状集流体浸入所述第一活性材料的浆料中，在所述超声设备的作用下，将所述第一活性材料的浆料超声填充至所述泡沫状集流体内。
作为本发明一种优选的技术方案，所述三明治结构极片生产系统装置还包括烘干装置，所述烘干装置通过所述传送装置分别与所述超声装置和所述涂布装置连接，所述传送装置平行并贯穿所述烘干装置。
所述传送装置由所述超声装置传送至所述烘干装置时，所述传送装置上的所述泡沫状集流体平行于所述烘干装置进入所述烘干装置。
作为本发明一种优选的技术方案，沿所述泡沫状集流体的流动方向，所述烘干装置依次包括浮料去除组件和烘干区。
通过所述浮料去除组件刮去所述泡沫状集流体表面多余的所述第一活性材料的浆料，随后通过所述烘干区进行烘干得到所述第一活性材料层。
作为本发明一种优选的技术方案，所述涂布装置和收卷装置之间，通过所述传送装置依次连接有干燥装置和辊压装置。
所述涂布装置将所述第二活性材料层涂布至所述第一活性材料层两侧的表面，依次经所述干燥装置干燥处理、所述辊压装置压片处理和所述收卷装置收卷处理后得到所述三明治结构极片。
需要说明的是，本发明对干燥装置和辊压装置不作具体要求和特殊限定，只要能够将第一活性材料层表面涂覆的第二活性材料的浆料进行干燥的干燥装置均适用于本发明；只要能够对干燥处理后的极片进行压片处理的辊压装置均适用于本发明。因此，本领域的技术人员可以根据实际生产场景和需要对涂布装置进行选取和对其结构进行改进。
本发明还提供了一种第一方面所述的三明治结构极片的制备方法，所述制备方法包括：
将所述第一活性材料填充至所述泡沫状集流体内得到所述第一活性材料层，随后将所述第二活性材料层涂布至所述第一活性材料层两侧的表面，得到所述三明治结构极片。
本发明采用分步涂布法制备得到三明治结构极片，第一活性材料和第二活性材料与泡沫状集流体的接触状态不同，从而部分第二活性材料层与第一活性材料层结合的亲和性更高，能够显著增强剥离强度，进一步降低粘结剂使用量下限，提升锂离子传输界面动力学性能，降低电池阻抗。
作为本发明一种优选的技术方案，所述第一活性材料超声填充至所述泡沫状集流体后进行烘干处理，得到所述第一活性材料层。
本发明采用超声涂布将第一活性材料填充至泡沫状集流体内，有利于第一活性材料的浆料快速高效填充至泡沫集流体空隙内。此外，本发明对超声的频率不作具体要求和特殊限定，根据极片的实际生产需要，选取超声的频率即可。
优选地，所述烘干处理的温度为25℃至200℃，例如可以是25℃、50℃、 75℃、100℃、125℃、150℃、175℃或200℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二活性材料层涂布至所述第一活性材料层两侧的表面后进行干燥处理和压片处理，得到所述三明治结构极片。
优选地，所述干燥处理的温度为25℃至200℃，例如可以是25℃、50℃、 75℃、100℃、125℃、150℃、175℃或200℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明提供的三明治结构极片的制备方法能够实现对极片面密度的调控，将第一活性材料超声填充至泡沫状集流体内烘干后测试极片的面密度，随后将第二活性材料层涂布至第一活性材料层两侧的表面干燥后再次测试极片的面密度，从而得到两次涂布极片的面密度，达到极片面密度可控的效果。
所述系统是指设备系统、装置系统或生产装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的三明治结构极片及其生产系统装置，选取泡沫状集流体，将活性材料分散于泡沫状集流体内，随后将活性材料涂布在泡沫状集流体的表面制备得到的三明治结构极片具有优良的电子传输、高剥离强度以及优异的电解液浸润特性，在极片较厚的条件下仍能保持良好的电池性能，提升电极面密度上限，进一步提升电池的能量密度和电化学性能。此外，本发明提供的三明治结构极片生产系统装置可以实现高效连续化生产高能量密度极片，并且能够实现对电极面密度的精确控制。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式中提供的三明治结构极片生产系统装置的结构示意图。
图2为本发明一个具体实施方式中提供的三明治结构极片生产系统装置中烘干装置的结构示意图。
图3为本发明实施例1至3中提供的三明治结构极片在制备过程中结构示意图。
其中，1-放卷装置；2-传送装置；3-超声涂布槽；4-超声设备；5-烘干装置； 6-涂布装置；7-干燥装置；8-辊压装置；9-收卷装置；10-浮料去除组件；11-烘干区；12-泡沫状集流体；13-第一活性材料层；14-三明治结构极片。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种三明治结构极片生产系统装置，如图1所示，所述三明治结构极片14生产系统装置包括沿所述泡沫状集流体12 流动方向依次设置的放卷装置1、超声装置、涂布装置6和收卷装置9，所述放卷装置1、超声装置、涂布装置6和收卷装置9通过传送装置2依次连接。
进一步地，所述传送装置2包括传送带。
进一步地，所述超声装置包括超声涂布槽3和位于所述超声涂布槽3内的超声设备4，所述超声涂布槽3内注入所述第一活性材料的浆料，所述超声设备 4浸入所述第一活性材料的浆料中。所述传送装置2上的所述泡沫状集流体12 浸入所述第一活性材料的浆料中，在所述超声设备4的作用下，将所述第一活性材料的浆料超声填充至所述泡沫状集流体12内。
进一步地，所述三明治结构极片生产系统装置还包括烘干装置5，所述烘干装置5通过所述传送装置2分别与所述超声装置和所述涂布装置6连接，所述传送装置2平行并贯穿所述烘干装置5。更进一步地，如图2所示，沿所述泡沫状集流体12的流动方向，所述烘干装置5依次包括浮料去除组件10和烘干区11。
所述传送装置2由所述超声装置传送至所述烘干装置5时，所述传送装置2 上的所述泡沫状集流体12平行于所述烘干装置5进入所述烘干装置5，通过所述浮料去除组件10刮去所述泡沫状集流体12表面多余的所述第一活性材料的浆料，随后通过所述烘干区11进行烘干得到所述第一活性材料层13。
本发明中，通过调控烘干装置5中的浮料去除组件10，微调第一活性材料的浆料在泡沫状集流体12上的敷料厚度以及面密度。
进一步地，所述涂布装置6和收卷装置9之间，通过所述传送装置2依次连接有干燥装置7和辊压装置8。所述涂布装置6将所述第二活性材料层涂布至所述第一活性材料层13两侧的表面，依次经所述干燥装置7干燥处理、所述辊压装置8压片处理和所述收卷装置9收卷处理后得到所述三明治结构极片14。
实施例1
本实施例提供了一种三明治结构正极极片的制备方法，基于一个具体实施方式提供的三明治结构极片生产系统装置；如图3所示，所述制备方法包括：
在传送装置2的速率为30m/min的条件下，将正极材料的浆料(活性物质为NCM三元材料)超声填充至厚度为500μm，孔隙率为80％的泡沫状铝集流体内，随后在100℃的温度下烘干得到第一活性材料层13，然后将正极材料的浆料(活性物质为NCM三元材料)涂布至所述第一活性材料层13两侧的表面，并在100℃的温度下干燥形成第二活性材料层，随后进行压片处理得到厚度为 800μm的三明治结构正极极片。
本实施例还提供了一种三明治结构负极极片的制备方法，基于一个具体实施方式提供的三明治结构极片生产系统装置；如图3所示，所述制备方法包括：
在传送装置2的速率为30m/min的条件下，将负极材料的浆料(活性物质为石墨)超声填充至厚度为400μm，孔隙率为80％的泡沫状铜集流体内，随后在100℃的温度下烘干得到第一活性材料层13，然后将负极材料的浆料(活性物质为石墨)涂布至所述第一活性材料层13两侧的表面，并在100℃的温度下干燥形成第二活性材料层，随后进行压片处理得到厚度为600μm的三明治结构负极极片。
实施例2
本实施例提供了一种三明治结构正极极片的制备方法，基于一个具体实施方式提供的三明治结构极片生产系统装置，如图3所示，所述制备方法包括：
在传送装置2的速率为40m/min的条件下，将正极材料的浆料(活性物质为NCM三元材料)超声填充至厚度为2800μm，孔隙率为60％的泡沫状镍集流体内，随后在200℃的温度下烘干得到第一活性材料层13，然后将正极材料的浆料(活性物质为NCM三元材料)涂布至所述第一活性材料层13两侧的表面，并在25℃的温度下干燥形成第二活性材料层，随后进行压片处理得到厚度为 3000μm的三明治结构正极极片。
本实施例还提供了一种三明治结构负极极片的制备方法，基于一个具体实施方式提供的三明治结构极片生产系统装置；如图3所示，所述制备方法包括：
在传送装置2的速率为40m/min的条件下，将负极材料的浆料(活性物质为SiOx)超声填充至厚度为1000μm，孔隙率为60％的泡沫状铜集流体内，随后在100℃的温度下烘干得到第一活性材料层13，然后将负极材料的浆料(活性物质为石墨)涂布至所述第一活性材料层13两侧的表面，并在100℃的温度下干燥形成第二活性材料层，随后进行压片处理得到厚度为2000μm的三明治结构负极极片。
实施例3
本实施例提供了一种三明治结构正极极片的制备方法，基于一个具体实施方式提供的三明治结构极片生产系统装置，如图3所示，所述制备方法包括：
在传送装置2的速率为60m/min的条件下，将正极极材料的浆料(活性物质为NCM三元材料)超声填充至厚度为80μm，孔隙率为98％的泡沫状镍集流体内，随后在200℃的温度下烘干得到第一活性材料层13，然后将正极材料的浆料(活性物质为NCM三元材料)涂布至所述第一活性材料层13两侧的表面，并在25℃的温度下干燥形成第二活性材料层，随后进行压片处理得到厚度为 150μm的三明治结构正极极片。
本实施例还提供了一种三明治结构负极极片的制备方法，基于一个具体实施方式提供的三明治结构极片生产系统装置；如图3所示，所述制备方法包括：
在传送装置2的速率为60m/min的条件下，将负极材料的浆料(活性物质为石墨/SiOx混合体)超声填充至厚度为30μm，孔隙率为98％的泡沫状铜集流体内，随后在25℃的温度下烘干得到第一活性材料层13，然后将负极材料的浆料(活性物质为石墨/SiOx混合体)涂布至所述第一活性材料层13两侧的表面，并在200℃的温度下干燥形成第二活性材料层，随后进行压片处理得到厚度为 80μm的三明治结构负极极片。
实施例4和实施例5提供的三明治结构正极极片和负极极片的制备方法，除表2中泡沫状铝集流体和泡沫状铜集流体的孔隙率变化外，其余均与实施例1 相同。
实施例6提供的三明治结构正极极片和负极极片的制备方法，除表3中正极材料的浆料填充至泡沫状铝集流体内的方式，以及负极材料的浆料填充至泡沫铜集流体内的方式变化外，其余均与实施例1相同。
对比例1提供的三明治结构正极极片和负极极片的制备方法，除表4中正极极片和负极极片的集流体变化外，其余均与实施例1相同。
本发明中电解液和正负极浆料的配方如下：
电解液配方：主溶剂：乙基纤维素(EC)和碳酸甲乙酯(EMC)的质量比为30:70；LiPF6的浓度为1mol/L；添加剂：氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸亚乙酯(VC)和二氟草酸硼酸(DFOB)的质量比为10:1:1(以主溶剂为100％)。
正极浆料配方：正极活性材料、聚偏氟乙烯(PVDF)、导电炭黑(SP)和导电碳管(CNT)按95:3:1.5:0.5的质量比溶于N-甲基吡咯烷酮溶剂(NMP)中得到正极浆料。
负极浆料配方：负极活性材料、羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯橡胶(SBR)、导电炭黑(SP)和导电碳管(CNT)按95:1.5:2:1:0.5的质量比溶于去离子水中得到负极浆料。
本发明中电化学性能的测试参数如下：
能量密度测试：0.5C充电至4.25V，恒压至0.05C；0.2C放电至2.5V。
循环测试：0.5C充电至4.25V，恒压至0.05C；0.5C放电至2.5V。
实施例1至6和对比例1中的正极极片和负极极片面密度，以及采用实施例1至6和对比例1中的极片制备得到的锂离子电池的性能测试结果见表1至表4。
表1
Figure RE-GDA0003445633330000131
Figure RE-GDA0003445633330000141
表2
Figure RE-GDA0003445633330000142
表3
Figure RE-GDA0003445633330000143
表4
Figure RE-GDA0003445633330000144
Figure RE-GDA0003445633330000151
由表1至表4的数据可得：
(1)实施例1-3得到的正极极片和负极极片的面密度均较高，并且得到的锂离子电池的电池能量密度较高、电池阻抗较低和循环性能较优，说明采用泡沫状集流体12，先将活性材料分散于泡沫状集流体12内，随后将活性材料涂布在泡沫状集流体12的表面制备得到的三明治结构极片14可以显著提升电极面密度上限，进一步提升电池的能量密度和电化学性能。
(2)实施例4得到的正极极片和负极极片的面密度均低于实施例1，并且得到的锂离子电池的电池能量密度也低于实施例1，电池阻抗和循环性能与实施例1相差不大。这是由于实施例4的泡沫状集流体12的孔隙率过低，导致金属集流体重量与体积所占比例过大，活性材料填充率低，极片的面密度较低，不利于提升能量密度。而由于泡沫状集流体12贯穿极片，当金属集流体重量与体积所占比例过大时，集流体的电子导电率较高，进而极片的电子导电率较高，因此，泡沫状集流体12的孔隙率过低对电池阻抗和循环性能的影响不大。实施例5中泡沫状集流体12的孔隙率过高，无法支撑以及附着活性材料，进而无法得到三明治结构极片14。
(3)实施例6中正极极片和负极极片的面密度均略低于实施例1，并且得到的锂离子电池的电池能量密度也略低于实施例1，电池阻抗和循环性能与实施例1相差不大。这是由于实施例6中采用浸泡法将第一活性材料填充至泡沫状集流体12内，无法将第一活性材料的浆料快速高效地填充至泡沫状集流体12 的空隙内。因此，在极片的面密度和电池的能量密度略低于实施例1。此外，由于实施例6中泡沫状集流体12的厚度和空隙率与实施例1相同，极片的厚度与实施例1相差不大，电池的阻抗和循环性能与实施例1相差不大。
(4)对比例1中正极极片和负极极片的面密度均与实施例1相差不大，而得到的锂离子电池的电池能量密度和循环性能均远低于实施例1，阻抗远高于实施例1。这是由于对比例1采用表面平滑的集流体代替泡沫状集流体12，虽然对比例1的面密度与实施例1基本相同，但是其活性材料仅能够涂布在集流体的表面，无法填充至集流体的内部，因此得到的极片厚度远大于实施例1，从而导致电池的能量密度、阻抗和循环性能较差。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种三明治结构极片，其特征在于，所述三明治结构极片包括第一活性材料层以及设置于所述第一活性材料层两侧的第二活性材料层；
所述第一活性材料层包括泡沫状集流体以及分散于所述泡沫状集流体内的第一活性材料，所述第二活性材料层包括第二活性材料。
2.根据权利要求1所述的三明治结构极片，其特征在于，所述三明治结构极片满足以下条件中(a)至(c)中的至少一个：
(a)所述三明治结构极片的厚度为80μm至3000μm；
(b)所述泡沫状集流体的厚度为30μm至2800μm；
(c)所述泡沫状集流体的孔隙率为60％至98％。
3.根据权利要求1所述的三明治结构极片，其特征在于，所述三明治结构极片为正极极片或负极极片。
4.根据权利要求1所述的三明治结构极片，其特征在于，所述三明治结构极片满足以下条件中(d)至(e)中的至少一个：
(d)所述第一活性材料层还包括导电剂和粘结剂；
(e)所述第二活性材料层还包括导电剂和粘结剂。
5.一种三明治结构极片生产系统装置，其特征在于，所述三明治结构极片生产系统装置用于制备权利要求1至4任一项所述的制备方法；
所述三明治结构极片生产系统装置包括沿所述泡沫状集流体流动方向依次设置的放卷装置、超声装置、涂布装置和收卷装置，所述放卷装置、超声装置、涂布装置和收卷装置通过传送装置依次连接。
6.根据权利要求5所述的三明治结构极片生产系统装置，其特征在于，所述三明治结构极片生产系统装置满足以下条件中(f)至(g)中的至少一个：
(f)所述传送装置包括传送带；
(g)所述传送装置的传送速率≤60m/min。
7.根据权利要求5所述的三明治结构极片生产系统装置，其特征在于，所述超声装置包括超声涂布槽和位于所述超声涂布槽内的超声设备，所述超声涂布槽内注入所述第一活性材料的浆料，所述超声设备浸入所述第一活性材料的浆料中；
所述传送装置上的所述泡沫状集流体浸入所述第一活性材料的浆料中，在所述超声设备的作用下，将所述第一活性材料的浆料超声填充至所述泡沫状集流体内。
8.根据权利要求5所述的三明治结构极片生产系统装置，其特征在于，所述三明治结构极片生产系统装置还包括烘干装置，所述烘干装置通过所述传送装置分别与所述超声装置和所述涂布装置连接，所述传送装置平行并贯穿所述烘干装置；
所述传送装置由所述超声装置传送至所述烘干装置时，所述传送装置上的所述泡沫状集流体平行于所述烘干装置进入所述烘干装置。
9.根据权利要求8所述的三明治结构极片生产系统装置，其特征在于，沿所述泡沫状集流体的流动方向，所述烘干装置依次包括浮料去除组件和烘干区；
通过所述浮料去除组件刮去所述泡沫状集流体表面多余的所述第一活性材料的浆料，随后通过所述烘干区进行烘干得到所述第一活性材料层。
10.根据权利要求5所述的三明治结构极片生产系统装置，其特征在于，所述涂布装置和收卷装置之间，通过所述传送装置依次连接有干燥装置和辊压装置；
所述涂布装置将所述第二活性材料层涂布至所述第一活性材料层两侧的表面，依次经所述干燥装置干燥处理、所述辊压装置压片处理和所述收卷装置收卷处理后得到所述三明治结构极片。
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