CN114335560A - 极片及电化学装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种极片及电化学装置，该极片包括集流体、以及设置在集流体的至少一个表面的活性物质层；活性物质层背离所述集流体的表面设有多个不穿透所述活性物质层的凹槽，凹槽沿活性物质层的延伸方向排布。活性物质层表面的凹槽增大了其表面积，减小了应力，改善极片易卷曲的缺陷，同时使得该极片具备优异的电解液浸润性，在应用于电化学装置中，能够缓解膨胀造成的褶皱等现象，降低内阻，提高电池的循环寿命和倍率性能。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种极片及电化学装置。
背景技术
锂离子电池在全球电池市场中占据绝对重要的地位，随着社会的发展，消费者对电源储能的需求日益增大，其中以应用于手机、平板、电脑、蓝牙耳机中的锂离子电池3C类锂电池为代表。特别是近几年来，3C类锂电池逐渐在动力电池领域占据主导地位，成为崛起的主要动力能源。
随着手机等便携式电子设备的小型化和多功能化，电子设备对其内部供电的锂电池的能量密度、充电效率和稳定性等性能要求也在逐渐提高。现有技术中往往通过采用表面光滑的钢辊对极片进行辊压处理，使其达到一定的压实密度，进而提高极片的电子电导率、能量密度和粘结性。但是辊压处理后的极片表面光滑、压实密度增大、延展率较大、残余应力大，因此容易褶皱、卷曲等；此外表面过于光滑的极片会导致电解液浸润较困难，压实密度过大的极片在应用于电池中，会导致电池倍率性能下降、电解液保液量下降等。
发明内容
本发明提供一种极片及电化学装置，该极片具有可以增大极片表面积的凹槽，能够改善现有技术存在的极片容易起皱、弯曲、电解液浸润性差等缺陷；将该极片应用于电化学装置中，能够降低内阻，提高电池的倍率性能和循环寿命等性能。
本发明的一方面，提供一种极片，包括集流体、以及设置在集流体的至少一个表面的活性物质层；活性物质层背离集流体的表面设有多个不穿透活性物质层的凹槽，凹槽沿活性物质层的延伸方向排布。
根据本发明的一实施方式，凹槽的深度为5μm～100μm。
根据本发明的一实施方式，凹槽平行于活性物质层厚度方向的截面的最大长度为5μm～100μm。
根据本发明的一实施方式，两个相邻的凹槽之间的距离为5μm～1000μm。
根据本发明的一实施方式，凹槽平行于活性物质层厚度方向的截面的形状包括多边形和/或具有开口的非完整圆形。
根据本发明的一实施方式，具有开口的非完整圆形包括半圆形；和/或，多边形包括四边形，四边形包括梯形、长方形、正方形中的至少一种。
根据本发明的一实施方式，两个相邻凹槽的中心点间距为10μm～1100μm。
根据本发明的一实施方式，凹槽的凹陷方向均相同，两个相邻的凹槽之间通过凸起部连接。
根据本发明的一实施方式，极片为正极片或负极片。
本发明的另一方面，提供一种电化学装置，包括上述极片。
本发明的实施，至少具有以下有益效果：
本发明的极片包括集流体、以及设置在集流体的至少一个表面的活性物质层，其中活性物质层背离集流体的表面设有不穿透活性物质层的凹槽，该凹槽一方面能够减少极片的应力集中、降低极片的延展率，从而改善极片易卷曲等缺陷；同时该凹槽为极片的膨胀提供了可反弹的空间，为厚度反弹提供足够的厚度释放空间，能够改善极片因厚度反弹造成的褶皱等缺陷；另一方面，该凹槽增大了活性物质层的表面积，进而增大了极片的可接触面积，将该极片应用于电化学装置中，能够增加电解液对极片的浸润性，提高离子和/或电子的传输速率。
附图说明
图1是本发明一实施方式中的极片制备流程图；
图2是本发明一实施方式中极片沿着极片厚度方向的截面图；
图3是本发明一实施方式中极片中活性物质层背离集流体的表面示意图；
图4是本发明实施例1-2和对比例1的电池的循环次数-容量保持率关系图；其中循环次数为横坐标，容量百分比为纵坐标；
图5是本发明实施例1-2和对比例1的电池的充电倍率-容量保持率关系图；其中，以充电倍率为横坐标，恒流充入比为纵坐标；
图6是本发明实施例1-2和对比例1的电池的电化学阻抗谱奈奎斯特图(Nyquistplot)；其中阻抗实部为横坐标，单位为欧姆(Ohm)；阻抗虚部为纵坐标，单位为欧姆(Ohm)。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的方案，下面结合附图对本发明作进一步地详细说明。
如图2所示，本发明提供的极片包括集流体1、以及设置在集流体的至少一个表面的活性物质层2；活性物质层背离集流体的表面设有多个不穿透活性物质层的凹槽3，凹槽沿活性物质层的延伸方向排布。
具体地，集流体1的一个表面或两个表面设置有活性物质层2，例如活性物质层可以设置在集流体的第一表面，或者，活性物质层2设置在集流体的第二表面，或者，活性物质层2设置在集流体1的第一表面和第二表面，即集流体1的两个表面均设有活性物质层2，其中第一表面和第二表面相对设置，在集流体1的两个表面均设有活性物质层2，利于提高极片的能量密度等性能。因此，在一些优选实施例中，如图2所示，集流体1的第一表面设有活性物质层2，集流体1的第二表面设有活性物质层2’。
本发明中，凹槽3设置在活性物质层2背离集流体1的表面，且凹槽3是活性物质层2背离集流体1的表面的一侧沿着极片厚度方向向内凹陷而得到的。其中，凹槽3在活性物质层2朝向集流体1的方向凹陷，凹陷的垂直距离h不大于活性物质层的厚度H。
在本发明的具体实施过程中，由于极片上具有设有不穿透活性物质层的凹槽的活性物质层，凹槽一方面能够减少极片的应力集中，同时为极片膨胀提供缓冲空间，能够克服极片容易发生卷曲、褶皱等现象的缺陷，降低析锂风险；另一方面能够增大极片的表面积，例如将极片应用于电化学装置中，能够增加极片与电解液的接触面积，改善电解液浸润效果，能够提高离子和/或电子的传输速率，降低内阻，进而提高电化学装置的倍率性能和循环寿命。
一般情况下，凹槽深度h为平行于活性物质层厚度方向的凹陷的最低点到活性物质层背离集流体一侧的垂直距离，凹槽深度h要保证不穿透活性物质层2。在一些实施例中，凹槽深度h为5～100μm，例如5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、40μm、50μm、100μm或其中的任意两者组成的范围。
在一些实施例中，凹槽平行于活性物质层厚度方向的截面的最大长度a为5～100μm，例如5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、40μm、50μm、100μm或其中的任意两者组成的范围。一般情况下，最大长度a是指凹槽平行于活性物质层厚度方向的截面背离集流体的一侧的长度。
在一些实施例中，凹槽3有多个，所有凹槽的凹陷方向均相同，凹陷方向是指从活性物质层背离集流体一侧至平行于活性物质层厚度方向的凹陷的最低点的垂直方向，一般情况下，两个相邻的凹槽3之间通过凸起部4连接，两个相邻的凹槽3之间的距离b是位于该两个相邻的凹槽之间的凸起部4背离集流体1的表面的在第一方向上的长度，其中第一方向是从该两个相邻的凹槽中的一者至另一者的方向。两个相邻的凹槽之间的距离即为凹槽的间隔距离b。两个相邻的凹槽之间的距离b为5～1000μm，例如5μm、10μm、50μm、100μm、200μm、500μm、1000μm或其中的任意两者组成的范围。
通常凹槽3平行于活性物质层厚度方向的截面的形状可以为规则形状或不规则形状，例如在一些实施例中，凹槽平行于活性物质层厚度方向的截面的形状包括多边形和/或具有开口的非完整圆形(或称为弧形)。
在一些实施例中，凹槽平行于活性物质层厚度方向的截面的形状包括具有开口的非完整圆形，如图2所示，该具有开口的非完整圆形包括半圆形，与之相对应的，凹槽3的实际立体结构可以为球形或椭球形的一部分。
在一些实施例中，凹槽3平行于活性物质层厚度方向的截面的形状包括多边形，该多边形包括四边形，四边形包括梯形、长方形、正方形中的至少一种。一般情况下，活性物质层表面的凹槽有多个，该些凹槽平行于活性物质层厚度方向的截面形状可以相同或不同，例如该截面形状均为多边形，或者，该截面形状均为具有开口的非完整圆形，或者，该截面形状一部分为具有开口的非完整圆形，另一部分为多边形；当凹槽平行于活性物质层厚度方向的截面形状不同时，需要合理设置各凹槽的尺寸以及间隔距离；一般优选为均具有开口的非完整圆形。
在一些实施例中，凹槽为多个，多个凹槽可以有规则的均匀分布在活性物质层背离集流体的表面，也可以无规则的分布在活性物质层背离集流体的表面，例如在一些是实施例中，多个凹槽均匀分布在活性物质层背离集流体的表面。
在一些实施例中，两个相邻凹槽的中心点间距c为10μm～1100μm，例如10μm、50μm、100μm、200μm、300μm、500μm、1000μm、1100μm或其中的任意两者组成的范围，举例来说，当凹槽均为具有开口的非完整圆形时，两个相邻凹槽之间的中心点间距是指第一凹槽3的中心点所在的垂直于极片方向上的直线与第二凹槽5的中心点所在的垂直于极片方向上的直线之间的最短距离。
本发明中，凹槽在平行于集流体表面的横截面(亦为垂直于活性物质层厚度方向的横截面)为圆形、正方形、长方形、梯形中的至少一种，凹槽的底面和侧面均被活性物质层包围，举例来说，当凹槽平行于集流体表面的横截面是多边形时，其各个边均与活性物质层相接。举例来说，平行于集流体表面的横截面形状可以相同或不同，例如横截面均为圆形，或者，该横截面均为长方形，或者，该横截面一部分为圆形，另一部分为长方形；当凹槽在平行于集流体表面的横截面不同时，需要合理设置各凹槽的尺寸以及间隔距离，一般优选凹槽平行于集流体表面的横截面为圆形(如图3所示)。
本发明中，凹槽沿活性物质层的延伸方向排布，也就是说，凹槽沿着活性物质层的长度方向和宽度方向上分布在活性物质层背离集流体一侧的表面，其分布方式可以是均匀分布，两个相邻的凹槽之间通过凸起部4连接，即第一凹槽3和第二凹槽5之间通过凸起部4连接，也就是说，各凹槽间隔分布在活性物质层背离集流体一侧的表面。将极片应用于电化学装置中，均匀分布的凹槽有利于后续与电解液均匀接触，实现电子/离子的稳定传输。
在一些实施例中，活性物质层2的厚度H为5μm以上，优选为5～150μm，例如5μm、10μm、50μm、100μm、150μm或其中的任意两者组成的范围，在实际生产过程中，可以根据实际情况进行调整。活性物质层的厚度H是指单面涂层的厚度，即是指位于集流体1一个表面的活性物质层2的厚度，不包括集流体1的厚度，也非集流体一面的活性物质层的厚度与另一面活性物质层的厚度的总和。
本发明的极片还包括极耳，极耳的设置位置可以是本领域常规极耳设置位置，例如可以设置在极片的端部(例如第一端和第二端中的至少一处，其中第一端和第二端相对)、或者设置在极片的中间等位置处。本发明的极片可以通过涂覆法等本领域常规方法制得，具体实施时，将活性物质层的原料和溶剂混合配制成浆料，再将该浆料涂布在集流体表面的预设位置，经烘干、辊压等工序后形成活性物质层，然后在极耳预设位置焊接上极耳，即制得极片。其中，可以在上述涂布过程中预留出极耳预设位置，或者涂布完成后，清洗掉极耳预设位置的涂层，再在该极耳预设位置焊接极耳；溶剂可以是常规溶剂，例如包括N-甲基吡咯烷酮(NMP)等。
在一些实施例中，活性物质层背离集流体的表面一侧的凹槽可以采用轧辊进行辊压处理获得，进一步地，凹槽是利用轧辊经过辊压处理得到的，具体过程包括：(1)将对轧辊进行毛化处理，使轧辊表面形成凸台，得到表面具有凸台的轧辊(毛化辊)；(2)将活性材料涂覆在集流体至少一个表面，经干燥后，将毛化辊表面具有凸台的一面置于活性物质基层远离集流体的一侧表面进行辊压处理，得到表面具有凹点的活性物质层，得到极片。
一般情况下，轧辊为圆柱状，截面为圆形，轧辊的表面光滑(如图1所示)，在步骤(1)中，毛化处理使轧辊表面形成外凸的毛化形貌(例如图1所示)，得到毛化辊，即毛化辊表面具有凸台，其中毛化处理采用本领域常规处理方法，在此不作限定，例如激光毛化或镀铬(TOPOCROM)毛化。凸台形状和尺寸根据凹槽的形状和尺寸进行调整，在本发明的具体实施过程中，采用激光毛化，使轧辊表面形成圆弧形状的凸台(如图3所示)，该凸台具有优异的硬度和强度，能够有效的避免轧辊残余应力集中、韧性降低等现象，能够延长轧辊的使用寿命。上述毛化辊对活性物质基层进行辊压处理得到的具有凹槽的活性物质层，该凹槽为半圆球状，沿着平行于活性物质层的厚度方向的截面形状为半圆形。
在一些实施例中，极片为正极片或负极片，在步骤(2)中，活性物质层2的原料包括活性物质，将活性物质层的原料和溶剂混合配制成浆料，再将该浆料涂布在集流体表面的预设位置，经烘干、辊压等工序后形成活性物质层。当上述极片为正极片时，该活性物质层为正极活性物质层，其中的活性物质为正极活性物质；当上述极片为负极片时，上述活性物质层为负极活性物质层，其中的活性物质为负极活性物质。除此之外，活性材料层还包括粘结剂、导电剂中的至少一种。本发明中，所用活性材料、导电剂、粘结剂均可以是本领域常规材料，对此不作特别限制。当极片为正极片时，活性材料可以包括钴酸锂(LCO)、磷酸铁锂(LFP)、锰酸锂、镍钴锰(NCM)三元材料、镍钴铝(NCA)三元材料中的至少一种，当极片为负极片时，活性材料可以包括石墨、中间相微碳球(MCMB)、硬碳、软碳、硅、硅-碳复合物中的至少一种，石墨具体可以包括人造石墨和/或天然石墨。导电剂可以包括导电碳黑(SP)、乙炔黑、科琴黑、碳纤维等中的至少一种，粘结剂可以聚偏氟乙烯(PVDF)、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素纳(CMC)、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯和丁苯橡胶(SBR)中的至少一种。
此外，当上述极片为正极片时，上述集流体为正极集流体，其可以是以铝为主成分构成的铝箔，或者是将铝箔与其他材料(如聚合物材料等)压合而成的复合集流体，或者是包括铝箔和涂布在铝箔表面的导电碳层的复合集流体等，其中，铝箔中铝的质量含量一般不低于95％。当上述极片为负极片时，上述集流体为负极集流体，例如包括铜箔等。
在步骤(2)中，辊压处理的条件为：压力为0.1-1.0Mpa，例如0.1MPa、0.2MPa、0.5MPa、1.0MPa或其中的任意两者组成的范围，温度为20-100℃，例如20℃、25℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃或其中的任意两者组成的范围，毛化辊的滚动速度为5-100m/min，例如5m/min、10m/min、20m/min、50m/min、100m/min或其中的任意两者组成的范围。
本发明提供的电化学装置，包括上述极片。本发明的电化学装置可以包括具有上述结构设计的正极片(即上述极片为正极片)，或者包括具有上述结构设计的负极片(即上述极片为负极片)，或者可以同时包括具有上述结构设计的正极片和具有上述结构设计的负极片(即上述极片包括正极片和负极片)。当上述极片为正极片时，上述电化学装置还包括负极片，该负极片可以是本领域常规负极片；当上述极片为负极片时，上述电化学装置还包括正极片，该正极片亦可以是本领域常规正极片，本发明对此不做特别限制。
具体地，本发明的电化学装置具体可以是电池，例如是锂离子电池等。一般情况下，该电化学装置包括电解液、电芯、以及封装该电芯的封装材料，该电芯包括正极片、负极片、以及位于正极片和负极片之间的隔离膜(或称隔膜)，该电化学装置可以按照本领域常规方法制得，例如将上述的正极片、隔离膜、负极片按顺序叠放后卷绕或堆叠成电芯，然后使用封装材料(如铝塑膜等)将电芯封装起来并注入电解液，再经密封、化成等工序后制成电化学装置。
可选地，上述电解液可以包括非水系电解液，其组分可以包括非水溶剂和锂盐，非水溶剂包括碳酸酯类和/或羧酸酯类，锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF6)和/或四氟硼酸锂(LiBF4)，此外，该电解液还可以包含添加剂，可以采用本领域常规电解液添加剂，本发明对此不作特别限制。
可选地，隔离膜可以包括基膜，该基膜例如包括由聚乙烯(PE)形成的PE膜、由聚丙烯(PP)形成的PP膜、由聚酰亚胺(PI)形成的PI膜中的至少一种，此外，还可以根据需要在基膜表面设置强化层，该强化层可以包括粘结剂层和/或陶瓷层，粘结剂层中含有粘结剂，陶瓷层中含有陶瓷颗粒，相对而言，在隔离膜中引入粘结剂层，可以提升隔离膜的粘结性，在隔离膜中引入陶瓷层，可以提升隔离膜的耐热性等性能。其中，陶瓷层中也可以含有粘结剂，以利于粘结陶瓷颗粒形成陶瓷层并提高陶瓷层与基膜之间的粘结力，粘结剂层和陶瓷层中的粘结剂可以分别包括聚四氟乙烯、聚氨酯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡胶、聚苯乙烯磺酸锂、环氧树脂、苯丙乳胶、聚丙烯酸、聚氧化乙烯中的至少一种，粘结剂层和陶瓷层中的粘结剂可以相同或不同；陶瓷涂层中的陶瓷颗粒可以包括包括氧化铝、氧化镁、勃姆石、氢氧化镁、硫酸钡、钛酸钡、氧化锆、铝酸镁、氧化硅、水滑石、氧化硅、电气石、氧化锌、氧化钙、快离子纳米颗粒中的至少一种。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
1、毛化辊的制备
采用激光毛化，对轧辊进行毛化处理，使轧辊表面形成半圆形的凸台，得到毛化辊，其中，轧辊的表面如图2所示，经过毛化处理后，毛化辊的表面如图3所示；
2、正极片的制备
将形成正极活性物质层的原料搅拌均匀，制成正极浆料；将正极浆料涂覆在铝箔的正反两个表面，经烘干后，采用毛化辊进行第一辊压处理得到表面具有凹槽的正极活性物质层；在铝箔的预设极耳位置焊接正极极耳后，得到正极片，其中形成正极活性物质层的原料质量组分为钴酸锂：导电炭黑：粘接剂＝96:2.5:1.5；
其中，第一辊压处理的条件为：压力为0.2Mpa，温度为25℃，毛化辊的滚动速度为20m/min；凹槽的深度h＝10μm；两个相邻凹槽的中心点间距c为100μm；正极活性物质层的厚度H＝35μm。
3、负极片的制备
将形成负极活性物质层的原料搅拌均匀，制成负极浆料；将负极浆料涂覆在铜箔的正反两个表面，经烘干后，采用毛化辊进行第二辊压处理得到表面具有凹槽的负极活性物质层，在铜箔的预设极耳位置焊接负极极耳后，得到负极片，其中形成负极活性物质层的原料质量组分为石墨：导电炭黑：粘接剂＝95:1:4；
其中，第二辊压处理的条件为：压力为0.2Mpa，温度为25℃，毛化辊的滚动速度为20m/min；凹槽的深度h＝10μm；两个相邻凹槽的中心点间距c为100μm；正极活性物质层的厚度H＝40μm。
4、锂离子电池的制备
将上述正极片、隔离膜、负极片按顺序叠放后卷绕成裸电芯，使用铝塑膜封装裸电芯，从封口向其中注入电解液后对封口进行密封，然后经化成等工序后，制得锂离子电池。
实施例2
1、毛化辊的制备
采用激光毛化，对轧辊进行毛化处理，使轧辊表面形成半圆形的凸台，得到毛化辊，其中，轧辊的表面如图2所示，经过毛化处理后，毛化辊的表面如图3所示；
2、正极片的制备
将形成正极活性物质层的原料搅拌均匀，制成正极浆料；将正极浆料涂覆在铝箔的正反两个表面，经烘干后，采用毛化辊进行第一辊压处理得到表面具有凹槽的正极活性物质层；在铝箔的预设极耳位置焊接正极极耳后，得到正极片，其中形成正极活性物质层的原料质量组分为钴酸锂：导电炭黑：粘接剂＝96:2.5:1.5；
其中，第一辊压处理的条件为：压力为0.2Mpa，温度为25℃，毛化辊的滚动速度为20m/min；凹槽的深度h＝20μm；两个相邻凹槽的中心点间距为100μm；正极活性物质层的厚度H＝35μm。
3、负极片的制备
将形成负极活性物质层的原料搅拌均匀，制成负极浆料；将负极浆料涂覆在铜箔的正反两个表面，经烘干后，采用毛化辊进行第二辊压处理得到表面具有凹槽的负极活性物质层，在铜箔的预设极耳位置焊接负极极耳后，得到负极片，其中形成负极活性物质层的原料质量组分为石墨：导电炭黑：粘接剂＝95:1:4；
其中，第二辊压处理的条件为：压力为0.2Mpa，温度为25℃，毛化辊的滚动速度为20m/min；凹槽的深度h＝20μm；两个相邻凹槽的中心点间距为100μm；正极活性物质层的厚度H＝40μm。
4、锂离子电池的制备
将上述正极片、隔离膜、负极片按顺序叠放后卷绕成裸电芯，使用铝塑膜封装裸电芯，从封口向其中注入电解液后对封口进行密封，然后经化成等工序后，制得锂离子电池。
对比例1
1、正极片的制备
将形成正极活性物质层的原料搅拌均匀，制成正极浆料；将正极浆料涂覆在铝箔的正反两个表面，经烘干后，采用毛化辊进行第一辊压处理得到表面具有凹槽的正极活性物质层；在铝箔的预设极耳位置焊接正极极耳后，得到正极片，其中形成正极活性物质层的原料质量组分为钴酸锂：导电炭黑：粘接剂＝96:2.5:1.5；
其中，第一辊压处理的条件为：压力为0.2Mpa，温度为25℃，毛化辊的滚动速度为20m/min；正极活性物质层的厚度H＝35μm。
2、负极片的制备
将形成负极活性物质层的原料搅拌均匀，制成负极浆料；将负极浆料涂覆在铜箔的正反两个表面，经烘干后，采用毛化辊进行第二辊压处理得到表面具有凹槽的负极活性物质层，在铜箔的预设极耳位置焊接负极极耳后，得到负极片，其中形成负极活性物质层的原料质量组分为石墨：导电炭黑：粘接剂＝95:1:4；
其中，第二辊压处理的条件为：压力为0.2Mpa，温度为25℃，毛化辊的滚动速度为20m/min；正极活性物质层的厚度H＝40μm。
3、锂离子电池的制备
将上述正极片、隔离膜、负极片按顺序叠放后卷绕成裸电芯，使用铝塑膜封装裸电芯，从封口向其中注入电解液后对封口进行密封，然后经化成等工序后，制得锂离子电池。
采用本领域常规性能测试方法对实施例和对比例的电池进行性能测试，测试过程简述如下：
1、室温下锂离子电池内阻
通过电压内阻测试仪，采用电化学交流阻抗测试法(EIS)测定锂离子电池的内阻，参数如下：测试信号的频率的最高频率为5KHz-50KHz，最低频率为100mHz，起始频率与最高频率保持一致，将电池从高频率往低频率扫描，测试模式为电位(POTENTIOATAT)模式(OFF)，振幅(AMPLITUDE)为5Mv。通过测定不同频率w下的扰动信号X和响应信号Y的比值，得到不同频率下阻抗的实部、虚部、模值和相位角，然后将这些量绘制成曲线，就得到电化学阻抗谱奈奎斯特图(Nyquist plot)。
实施例1-2和对比例1的电池的电化学阻抗谱奈奎斯特图如图6所示，图6中的每个点代表不同的频率下阻抗矢量的值与相角，左侧的频率高，成为高频区，右侧的频率低，成为低频区。
2、倍率充电测试
采用电池充放电测试仪，在25℃下，将锂离子电池以0.2C放电至下限电压；静置10min后，分别以充电倍率为：0.2C、0.5C、1C、1.5C、2C、3C)，截止电流0.025C；静置10min后，以0.2C放电至下限电压；静置10min。恒流阶段充电容量分别记为：Cc1，Cc2，Cc3，Cc4，Cc5，Cc6，总充电容量分别记为C1，C2，C3，C4，C5，C6，分别计入各充电倍率下的恒流充入比，恒流充入比(％)＝Cc/C×100。实施例1-2和对比例1的电池的充电倍率-恒流充入比的关系如图5所示。
3、循环寿命测试
将电池以1C(标称容量)恒流充电到电压为4.4V，然后以4.4V恒压充电至电流0.05C，搁置10min后，以1C恒流放电至截至电压2.8V，以上为一次充放电循环。
将锂离子电池按照上述步骤分别在25℃下进行500次充放电循环；再在45℃下进行500次充放电循环，记录初始容量Q0，当循环达到所需的次数时，以前一次的放电容量作为电池的容量Q2，计算容量保持率(％)，其中计算公式如下：
容量保持率(％)＝Q2/Q0×100％。
实施例1-2和对比例1的电池的循环次数-容量保持率关系如图4所示。
根据图4、图5、图6可知，相对于对比例1，实施例1-2的锂离子电池的常温倍率性能以及容量保持性能均有显著提高，具有更好的倍率性能、循环性能和较低的内阻值。极片的凹槽设计，可以降低极片形成的电池的内阻值，大大提升电池的充放电倍率性能。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例以及试验验证。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种极片，其特征在于，包括集流体、以及设置在所述集流体的至少一个表面的活性物质层；所述活性物质层背离所述集流体的表面设有多个不穿透所述活性物质层的凹槽，所述凹槽沿所述活性物质层的延伸方向排布。
2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述凹槽的深度为5μm～100μm。
3.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述凹槽平行于活性物质层厚度方向的截面的最大长度为5μm～100μm。
4.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，两个相邻的凹槽之间的距离为5μm～1000μm。
5.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述凹槽平行于活性物质层厚度方向的截面的形状包括多边形和/或具有开口的非完整圆形。
6.根据权利要求5所述的极片，其特征在于，
所述具有开口的非完整圆形包括半圆形；和/或，
所述多边形包括四边形，所述四边形包括梯形、长方形、正方形中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，两个相邻凹槽的中心点间距为10μm～1100μm。
8.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述凹槽的凹陷方向均相同，两个相邻的凹槽之间通过凸起部连接。
9.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述极片为正极片或负极片。
10.一种电化学装置，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的极片。
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