CN114864864A - 夹丝结构电极、制备夹丝结构电极的装置和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种夹丝结构电极、制备夹丝结构电极的装置和应用，所述夹丝结构电极包括至少2层层叠设置的网状集流体和设置在所述网状集流体内部和/或表面的电极活性材料。本发明的夹丝结构电极提高了导电性、电解液浸润性、剥离强度和面密度，进一步提升了电化学装置的能量密度。

Description

夹丝结构电极、制备夹丝结构电极的装置和应用
技术领域
本发明属于电池技术领域，涉及一种夹丝结构电极、制备夹丝结构电极的装置和应用。
背景技术
锂离子电池被广泛应用于新能源汽车、消费电子产品、储能等各类移动或固定式能量储存场景，随着人们对锂离子电池能量密度要求的不断提高，电池的材料体系和电芯设计均面临着巨大的挑战。在特定材料体系下，若需电池能量密度进一步提高，需要提升极片的压实密度以及活性材料敷料面密度，然而，过大的极片厚度以及压实密度会导致电子传导、电解液中离子扩散等阻碍过大，导致极片不同位置活性材料脱嵌锂不均，影响容量发挥、循环性能甚至导致析锂等现象，引起一系列电池性能问题，这些问题制约着电池能量密度进一步提升。
现有技术中对提升电化学装置的能量密度的研究主要集中在优化材料体系方面，对电芯极片结构的优化与生产设备的研究仍较少，因此，优化电极结构、开发高效的生产设备对电化学装置的进一步发展有着重要意义。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种夹丝结构电极、制备夹丝结构电极的装置和应用。本发明的夹丝结构电极包括至少2层层叠设置的网状集流体和设置在所述网状集流体内部和/或表面的电极活性材料，这种夹丝结构电极提高了电子和锂离子的传输性能、增强了电极的剥离强度、提高了电解液的浸润性、提高了电极的面密度，进一步提升了电化学装置的能量密度。
本发明中，网状集流体指集流体表面具有均匀分布的网孔，网孔形状可以是任意形状的多边形及圆形孔。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种夹丝结构电极，所述夹丝结构电极包括至少2 层层叠设置的网状集流体和设置在所述网状集流体内部和/或表面的电极活性材料。
本发明中，所述网状集流体的层数为至少2层，例如可以是2层、3层、4 层、2层、3层、4层、6层、10层、15层、20层、25层、50层或100层等。
本发明的夹丝结构电极包括至少2层层叠设置的网状集流体和设置在所述网状集流体内部和/或表面的电极活性材料，网状集流体穿插在所述电极活性材料形成的活性层的内部，形成夹丝结构；这种夹丝结构电极提高了电子和锂离子的传输性能、增强了电极的剥离强度、提高了电解液的浸润性、提高了电极的面密度，进一步提升了电化学装置的能量密度，本发明的技术原理如下：
第一、至少两层的网状集流体既有常规集流体的作用，又能够多层之间相互协同作用，充当导电剂，分散在夹丝结构电极中，促进电子在层间的传输，提高电子电导率，减少导电剂的用量，提升离子的扩散性能，以锂离子电池为例，其能够增强电池中锂离子的扩散均一性，有利于降低电池的内阻；第二、多层网状集流体能够充当电极的骨架，穿插在电极活性材料内部，可以与电极活性材料形成较强的粘结性，显著增强剥离强度，进一步降低粘结剂使用量的下限，提升锂离子传输界面动力学性能，降低电池的阻抗；第三、传统极片由于集流体限制，电解液仅可从集流体上方向下扩散或平行于集流体方向扩散，而无法穿过集流体，本发明提出的基于多层网状集流体的电极，电解液可从任意方向扩散，而不受到阻碍，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，进一步提升了电池性能；第四、本发明的多层网状集流体占用空间较小，且多层之间相互协同作用，有利于降低内阻、增强剥离强度和电解液浸润性、增加面密度，在电极的极片较厚的条件下仍能保持良好的电化学性能，提升电化学装置的设计上限，获得能量密度更高的电化学装置。
本发明中夹丝结构电极中的网状集流体不可以只设置一层，因为单层网状集流体采用本发明的涂覆设备无法满足高敷料面密度的要求，即使面密度较高，其电子传导能力也会较本发明建议的多层网状夹丝集流体差。
优选地，所述网状集流体的层数为2层至50层，合适的层数范围能够实现更好的电子传导性能以及电极结构支撑功能。
优选地，所述网状集流体包括镍网、铝网或铜网中的任意一种或至少两种的组合，例如可以是镍网和铝网的组合，镍网和铜网的组合，铝网和铜网的组合，或镍网、铝网和铜网的组合等。
优选地，所述网状集流体的厚度为5μm至300μm，例如可以是5μm、10μm、 20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、100μm、150μm、200μm、 250μm或300μm等。
优选地，所述网状集流体的厚度为8μm至100μm，在此范围内，多层网状集流体之间配合效果更好，更有利于实现良好的导电性和电解液浸润性能，制备得到的夹丝结构电极的电化学性能更好。
作为本发明所述夹丝结构电极的优选技术方案，所述网状集流体的孔隙率为0％至98％，且不含0％，例如可以是0.01％、0.1％、1％、5％、10％、20％、 30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或98％等。
本发明中，孔隙率指网状集流体表面具有均匀分布的网孔，网孔的面积占网状集流体整体面积的比例，此处孔不限定形状，可以是任意多边形以及圆形。
优选地，所述网状集流体的孔隙率为40％至98％。
本发明中选取合适孔隙率的集流体有利于兼顾高能量密度、高电子传导性。
优选地，所述夹丝结构电极的厚度为80μm至3000μm，例如可以是80μm、 100μm、120μm、150μm、200μm、300μm、400μm、500μm、800μm、1000μm、 1500μm、2000μm、2500μm或3000μm等。
优选地，所述夹丝结构电极的厚度为80μm至1000μm。
本发明中，为了更好地满足极片的电化学性能需求，网状集流体的孔隙率应与夹丝结构电极的厚度相匹配；当夹丝结构电极较厚时，应适当地降低网状集流体的孔隙率，在保证电池的能量需求的同时降低阻抗；反之，当夹丝结构电极较薄时，应适当地提高网状集流体的孔隙率，提高电极中活性物质的含量，从而提升电极的能量密度，使夹丝结构电极兼具较高的能量密度和较小的阻抗。
第二方面，本发明提供了一种电化学装置，所述电化学装置中包括根据第一方面所述的夹丝结构电极。
本发明的电化学装置中对夹丝结构电极应用于正极和/或负极不做限定，可以是电化学装置中的正极为所述夹丝结构电极，可以是电化学装置中的负极为所述夹丝结构电极，也可以是电化学装置中的正极和负极均为所述夹丝结构电极。
本发明的电化学装置具有较低的内阻和较高的能量密度。
第三方面，本发明提供了一种电子设备，所述电子设备包括第二方面所述的电化学装置。
第四方面，本发明提供了一种用于制备第一方面所述的夹丝结构电极的装置，所述装置包括依次设置的放卷装置、涂布装置、烘干装置、辊压装置和收卷装置，所述放卷装置设置有至少两个，所述涂布装置和烘干装置之间设置有导向辊组。
本发明的制备夹丝结构电极的装置包括依次设置的多个放卷装置、涂布装置、烘干装置、辊压装置和收卷装置，多个网状集流体可以分别通过不同的放卷装置进入涂布装置中浸润浆料进行涂布，并经过导向辊组进入烘干装置和辊压装置进行后续的烘干和辊压，最后收卷。本发明的装置设置多个放卷装置，能够调控网状集流体的层数和夹丝结构电极的面密度，可以高效且连续地生产高面密度的电极，有利于实现高面密度、高能量密度的电极的产业化生产。
优选地，所述导向辊组用于将至少两层涂布后的网状集流体层叠在一起。
本发明中导向辊组用于将至少两层涂布后的网状集流体层叠在一起，示例性地，导向辊组可以包括多个滚轮，多个滚轮引导多层网状集流体之间层叠，实现连续化的分离-合并涂布方式，多层网状集流体之间可以留有一定的间距，既可以防止网状集流体上涂布的浆料的流失，保证较高面密度，同时还不至于导致网状集流体占比过大后电极的面密度降低。
优选地，所述涂布装置内设置有超声装置，有利于使涂布的浆料快速的填充入网状集流体中。
优选地，所述烘干装置包括浮料去除装置和加热装置。
本发明中，至少两层涂布后的网状集流体层叠进入烘干装置时，烘干装置内的浮料去除装置不仅可以去除网状集流体表面粘有的多余浆料，还能够控制烘干前涂布有浆料的网状集流体的总厚度，随后涂布后的网状集流体进入加热装置内进行烘干，通过连续化的分离-合并涂布和后续的烘干、辊压工艺，将多层网状集流体生产为夹丝结构电极，电极的厚度可以控制在80μm至3000μm，生产效率较高。
示例性地，浮料去除装置可以是两个是间距可调，长度大于集流体长度且均与集流体平行的刮刀。
本发明中加热装置的温度可根据需求调整，示例性地，所述加热装置的温度为25℃至200℃，例如可以是25℃、30℃、35℃、40℃、50℃、60℃、70℃、 80℃、100℃、150℃或200℃等。
作为本发明所述装置的优选技术方案，所述辊压装置两侧设置有传送装置，所述传送装置的半径0.5m至5m，例如可以是0.5m、0.8m、1m、1.5m、2m、 2.5m、3m、4m、4.5m或5m等。
本发明传送装置的半径指传动装置边缘到轴心的距离。
本发明中传送装置具有较大的半径(≥0.5m)，其能够降低多层网状集流体的夹层间的弯曲应力。
本发明的装置在使用时，通过记录网状集流体的层数、烘干前极片的厚度以及浆料的固含量，可计算出夹丝结构电极的理论涂覆面密度，并通过调控浮料去除装置去除的浮料的厚度以及调控导向辊组所控制的多层网状集流体之间的间隙，实现对面密度的控制。
第五方面，本发明提供了一种采用第四方面所述的装置制备夹丝结构电极的方法，所述方法包括：
(1)将至少两层网状集流体分别通过放卷装置，浸入涂布装置内的电极活性材料浆液中，然后将至少两层涂布后的网状集流体通过导向辊组层叠进入烘干装置中，通过浮料去除装置刮去网状集流体表面粘有的多余浆料，并控制其厚度为80μm至3000μm，调节加热装置的温度为25℃至200℃，烘干；
(2)将步骤(1)烘干后的产品通过半径为0.5m至5m的传送装置进入辊压装置进行辊压，通过传送装置传出后进入收卷装置收卷，得到所述夹丝结构电极。
优选地，所述涂布装置内设置有超声装置。
优选地，至少两层涂布后的网状集流体通过导向辊组层叠进入烘干装置中时，至少两层涂布后的网状集流体之间以一定的间距层叠进入烘干装置，保持一定的间距的原因是既可以防止网状集流体上涂布的浆料的流失，保证较高面密度，同时还不至于导致网状集流体占比过大后电极的重量占比较高。
优选地，至少两层涂布后的网状集流体通过导向辊组层叠进入烘干装置中时，至少两层涂布后的网状集流体是以垂直于地平面的方向进入烘干装置，垂直于地平面进入的原因是防止浆料在烘干前通过网孔往垂直与集流体方向流动。
示例性地，至少两层涂布后的网状集流体是以垂直于地平面的方向进入烘干装置，垂直于地平面进入的方式为将烘干装置与地平面垂直设置。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的夹丝结构电极包括电极活性材料和穿插在其内部的至少两层网状集流体，这种夹丝结构电极提高了电子和锂离子的传输性能、增强了电极的剥离强度、提高了电解液的浸润性、提高了电极的面密度，进一步提升了电化学装置的能量密度。
(2)本发明的制备夹丝结构电极的装置包括依次设置的多个放卷装置、涂布装置、烘干装置、辊压装置和收卷装置，多个网状集流体可以分别通过不同的放卷装置进入涂布装置中浸润浆料进行涂布，并经过导向辊组层叠到一起进行后续的烘干、辊压和收卷。本发明的装置设置多个放卷装置，能够调控网状集流体的层数和夹丝结构电极的面密度，可以高效且连续地生产高面密度的电极，有利于实现高面密度、高能量密度的电极的产业化生产。
附图说明
图1是本发明一个具体实施方式中的夹丝结构电极的结构示意图。
图2是本发明一个具体实施方式中的夹丝结构电极的截面图。
图3是本发明一个具体实施方式中的制备夹丝结构电极的装置的结构示意图。
其中，1-网状集流体1；2-电极活性材料；3-放卷装置；4-涂布装置；5-导向辊组；6-烘干装置；7-传送装置；8-辊压装置；9-收卷装置。
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，本发明提供了一种夹丝结构电极，其结构示意图如图1所示，所述夹丝结构电极包括至少2层层叠设置的网状集流体1和设置在所述网状集流体1内部和/或表面的电极活性材料2。
本发明的夹丝结构电极包括至少2层层叠设置的网状集流体1和设置在所述网状集流体1内部和/或表面的电极活性材料2，其截面图如图2所示，电子(e) 可通过多层网状集流体1间上下传导，这种夹丝结构电极提高了电子和锂离子的传输性能，增强了电极的剥离强度、电解液可穿过网状集流体1向各方向扩散提高了电解液的浸润性、提高了电极的面密度，进一步提升了电化学装置的能量密度。
本发明中，对夹丝结构电极作为正极和/或负极使用不做限定。
在一个实施方式中，夹丝结构电极作为正极使用，所述电极活性材料2包括磷酸铁锂(LFP)、锰酸锂(LMO)、镍酸锂(LNO)、镍钴锰三元材料(NCM)、镍钴铝三元材料(NCA)或镍钴锰铝四元材料(NCMA)中的任意一种或至少两种的组合。
在一个实施方式中，夹丝结构电极作为负极使用，所述电极活性材料2包括石墨、硬碳、软碳、钛酸锂(LTO)、Si、SiOx或Sn中的任意一种或至少两种的组合。
进一步地，所述网状集流体1的层数为2层至50层。
进一步地，所述网状集流体1包括镍网、铝网或铜网中的任意一种或至少两种的组合。
进一步地，所述网状集流体1的厚度为5μm至300μm。
进一步地，所述网状集流体1的厚度为8μm至100μm。
进一步地，所述网状集流体1的孔隙率为0％至98％，且不含0％。
进一步地，所述网状集流体1的孔隙率为40％至98％。
进一步地，所述夹丝结构电极的厚度为80μm至3000μm。
进一步地，所述夹丝结构电极的厚度为80μm至150μm。
在一个具体实施方式中，本发明还提供了一种制备夹丝结构电极的装置，结构示意图如图3所示，所述装置包括依次设置的放卷装置3、涂布装置4、烘干装置6、辊压装置8和收卷装置9，所述放卷装置3设置有至少两个，所述涂布装置4和烘干装置6之间设置有导向辊组5。
本发明的制备夹丝结构电极的装置包括依次设置的多个放卷装置3、涂布装置4、烘干装置6、辊压装置8和收卷装置9，多个网状集流体1可以分别通过不同的放卷装置3进入涂布装置4中浸润浆料进行涂布，并经过导向辊组5层进入烘干装置6和辊压装置8进行后续的烘干和辊压，最后收卷。本发明的装置设置多个放卷装置3，能够调控网状集流体1的层数和夹丝结构电极的面密度，可以高效且连续地生产高面密度的电极，有利于实现高面密度、高能量密度的电极的产业化生产。
进一步地，所述导向辊组5用于将涂布后的网状集流体1层叠在一起。
进一步地，所述涂布装置4内设置有超声涂布装置。
进一步地，所述烘干装置6包括浮料去除装置和加热装置。
进一步地，所述辊压装置8两侧设置有传送装置7，所述传送装置7的半径为0.5m至5m。
在另一个具体实施方式中，提供了一种上述制备夹丝结构电极的装置的使用方法，所述使用方法包括：
(1)将至少两层网状集流体1分别通过放卷装置3，浸入涂布装置4内的电极活性材料2浆液中，所述涂布装置4内设置有超声装置，然后通过导向辊组5以一定间距层叠进人烘干装置6中，通过浮料去除装置刮去网状集流体1 表面粘有的多余浆料，并控制其厚度为80μm至3000μm，调节加热装置的温度为25℃至200℃，烘干；
(2)将步骤(2)烘干后的产品通过半径为0.5m至5m的传送装置7进入辊压装置8进行辊压，通过传送装置7传出后进入收卷装置9收卷，得到所述夹丝结构电极。
实施例1
本实施例提供了一种用于正极的夹丝结构电极的制备方法，基于一个具体实施方式提供的制备夹丝结构电极的装置，结构示意图如图3所示，所述制备方法包括：
(1)将3层网状集流体1分别通过放卷装置3，浸入涂布装置4内的电极活性材料2浆液(活性材料为NCM三元材料)中，网状集流体1为铝网，厚度为20μm，孔隙率为80％，传送的速率为20m/min，所述涂布装置4内设置有超声装置，然后通过导向辊组5以一定间距层叠进入烘干装置6中，通过浮料去除装置刮去网状集流体1表面粘有的多余浆料，调节加热装置的温度为100℃，烘干；
(2)将步骤(1)烘干后的产品通过半径为0.5m的传送装置7进入辊压装置8进行辊压，通过传送装置7传出后进入收卷装置9收卷，得到厚度为150μm 的夹丝结构电极。
本实施例还提供了一种用于负极的夹丝结构电极的制备方法，基于一个具体实施方式提供的制备夹丝结构电极的装置，结构示意图如图3所示，所述制备方法包括：
(1)将2层网状集流体1分别通过放卷装置3，浸入涂布装置4内的电极活性材料2浆液(活性材料为石墨/SiOx混合体)中，网状集流体1为铜网，厚度为20μm，孔隙率为80％，传送的速率为20m/min，所述涂布装置4内设置有超声装置，然后通过导向辊组5以一定间距层叠进入烘干装置6中，通过浮料去除装置刮去网状集流体1表面粘有的多余浆料，调节加热装置的温度为80℃，烘干；
(2)将步骤(1)烘干后的产品通过半径为0.5m的传送装置7进入辊压装置8进行辊压，通过传送装置7传出后进入收卷装置9收卷，得到厚度为100μm 的夹丝结构电极。
实施例2
本实施例提供了一种用于正极的夹丝结构电极的制备方法，基于一个具体实施方式提供的制备夹丝结构电极的装置，结构示意图如图3所示，所述制备方法包括：
(1)将5层网状集流体1分别通过放卷装置3，浸入涂布装置4内的电极活性材料2浆液(活性材料为NCM三元材料)中，网状集流体1为铝网，厚度为40μm，孔隙率为90％，传送的速率为10m/min，所述涂布装置4内设置有超声装置，然后通过导向辊组5以一定间距层叠进入烘干装置6中，通过浮料去除装置刮去网状集流体1表面粘有的多余浆料，调节加热装置的温度为110℃，烘干；
(2)将步骤(1)烘干后的产品通过半径为1.0m的传送装置7进入辊压装置8进行辊压，通过传送装置7传出后进入收卷装置9收卷，得到厚度为400μm 的夹丝结构电极。
本实施例还提供了一种用于负极的夹丝结构电极的制备方法，基于一个具体实施方式提供的制备夹丝结构电极的装置，结构示意图如图3所示，所述制备方法包括：
(1)将5层网状集流体1分别通过放卷装置3，浸入涂布装置4内的电极活性材料2浆液(活性材料为石墨)中，网状集流体1为铜网，厚度为40μm，孔隙率为90％，传送的速率为10m/min，所述涂布装置4内设置有超声装置，然后通过导向辊组5以一定间距层叠进入烘干装置6中，通过浮料去除装置刮去网状集流体1表面粘有的多余浆料，调节加热装置的温度为90℃，烘干；
(2)将步骤(1)烘干后的产品通过半径为1.0m的传送装置7进入辊压装置8进行辊压，通过传送装置7传出后进入收卷装置9收卷，得到厚度为300μm 的夹丝结构电极。
实施例3
本实施例提供了一种用于正极的夹丝结构电极的制备方法，基于一个具体实施方式提供的制备夹丝结构电极的装置，结构示意图如图3所示，所述制备方法包括：
(1)将10层网状集流体1分别通过放卷装置3，浸入涂布装置4内的电极活性材料2浆液(活性材料为NCM三元材料)中，网状集流体1为铝网，厚度为70μm，孔隙率为70％，传送的速率为5m/min，所述涂布装置4内设置有超声装置，然后通过导向辊组5以一定间距层叠进入烘干装置6中，通过浮料去除装置刮去网状集流体1表面粘有的多余浆料，调节加热装置的温度为100℃，烘干；
(2)将步骤(1)烘干后的产品通过半径为2.0m的传送装置7进入辊压装置8进行辊压，通过传送装置7传出后进入收卷装置9收卷，得到厚度为1200μm 的夹丝结构电极。
本实施例还提供了一种用于负极的夹丝结构电极的制备方法，基于一个具体实施方式提供的制备夹丝结构电极的装置，结构示意图如图3所示，所述制备方法包括：
(1)将8层网状集流体1分别通过放卷装置3，浸入涂布装置4内的电极活性材料2浆液(活性材料为SiOx)中，网状集流体1为铜网，厚度为70μm，孔隙率为70％，传送的速率为5m/min，所述涂布装置4内设置有超声装置，然后通过导向辊组5以一定间距层叠进入烘干装置6中，通过浮料去除装置刮去网状集流体1表面粘有的多余浆料，调节加热装置的温度为60℃，烘干；
(2)将步骤(1)烘干后的产品通过半径为2.0m的传送装置7进入辊压装置8进行辊压，通过传送装置7传出后进入收卷装置9收卷，得到厚度为800μm 的夹丝结构电极。
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：采用盛弘电器股份电气有限公司电池性能测试系统(设备型号：BTS05/10C8D-HP)，对本发明实施例和对比例中的电化学装置进行能量密度测试和循环性能的测试，其中：
能量密度测试：25℃，0.5C充电至4.25V，恒压至0.05C；0.2C放电至2.5V。
循环测试：25℃，0.5C充电至4.25V，恒压至0.05C；0.5C放电至2.5V。
实施例1至9和对比例1至2中的正极极片和负极极片面密度，以及采用实施例1至9和对比例1至2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5。
表1
Figure RE-GDA0003673742010000151
实施例4至9和对比例1至2是在实施例1步骤的基础上进行参数变更，具体变更的参数及测试结果如表2至5所示。
表2
Figure RE-GDA0003673742010000161
通过表2中实施例1和实施例4至5的对比可知，本发明网状集流体1的厚度会影响制备得到的夹丝结构电极的电化学性能；当网状集流体1的厚度偏高时，内阻和循环并没有显著改善，但能量密度牺牲过大；当网状集流体1的厚度偏薄时，内阻与循环均变差，因此，实施例4至5的能量密度或循环性能略差于实施例1。
表3
Figure RE-GDA0003673742010000162
通过表3中实施例1和实施例6至7的对比可知，本发明网状集流体1的孔隙率会影响制备得到的夹丝结构电极的电化学性能；当网状集流体1的孔隙率偏高时，由于孔隙率太大，该方法无法制备成极片，无法完成电芯制备；当网状集流体1的孔隙率偏低时，电池阻抗和循环无明显改善，但电池能量密度牺牲较大，因此，实施例6至7的加工性功能与能量密度性能略差于实施例1。
表4
Figure RE-GDA0003673742010000171
通过表4中实施例1和实施例8至9的对比，可知本发明夹丝结构电极的厚度会影响其电化学性能，夹丝结构电极含有的网状集流体1不变，当夹丝结构电极偏厚时，电池阻抗显著增加，循环衰减显著变差；当夹丝结构电极偏薄时，电池能量密度牺牲较大，因此，实施例1的方案较优，兼顾电池能量密度与循环性能。
表5
Figure RE-GDA0003673742010000172
Figure RE-GDA0003673742010000181
通过表5中实施例1和对比例1至2的对比可知，本发明将合适层数的网状集流体1层叠使用更有利于提升制备得到的夹丝结构电极的电化学性能；当网状集流体1的只有一层时，极片面密度无法做到较高水平，电池能量密度提升不明显；当不使用网状集流体1，使用常规的集流体铜箔而不使用网状集流体 1铜网时，电池阻抗显著增加，循环显著变差，因此，对比例1至2的能量密度与循环性能差于实施例1。
综上实施例1至9可知，本发明的夹丝结构电极包括至少2层层叠设置的网状集流体1和设置在所述网状集流体1内部和/或表面的电极活性材料2，这种夹丝结构电极提高了电子和锂离子的传输性能、增强了电极的剥离强度、提高了电解液的浸润性、提高了电极的面密度，进一步提升了电化学装置的能量密度。
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)

1.一种夹丝结构电极，其特征在于，所述夹丝结构电极包括至少2层层叠设置的网状集流体和设置在所述网状集流体内部和/或表面的电极活性材料。
2.根据权利要求1所述的夹丝结构电极，其特征在于，所述夹丝结构电极满足以下条件(a)至(h)中的至少一个：
(a)所述网状集流体的层数为2层至50层；
(b)所述网状集流体包括镍网、铝网或铜网中的任意一种或至少两种的组合；
(c)所述网状集流体的厚度为5μm至300μm；
(d)所述网状集流体的厚度为8μm至100μm；
(e)所述网状集流体的孔隙率为0％至98％，且不含0％；
(f)所述网状集流体的孔隙率为40％至98％；
(g)所述夹丝结构电极的厚度为80μm至3000μm；
(h)所述夹丝结构电极的厚度为80μm至1000μm。
3.一种电化学装置，其特征在于，所述电化学装置中包括根据权利要求1或2所述的夹丝结构电极。
4.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求3所述的电化学装置。
5.一种用于制备权利要求1至3任一项所述的夹丝结构电极的装置，其特征在于，所述装置包括依次设置的放卷装置、涂布装置、烘干装置、辊压装置和收卷装置，所述放卷装置设置有至少两个，所述涂布装置和烘干装置之间设置有导向辊组。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述导向辊组用于将至少两层涂布后的网状集流体层叠在一起。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述涂布装置内设置有超声装置。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述烘干装置包括浮料去除装置和加热装置。
9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述辊压装置两侧设置有传送装置，所述传送装置的半径为0.5m至5m。
10.一种采用权利要求5至9任一项所述的装置制备夹丝结构电极的方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)将至少两层网状集流体分别通过放卷装置，浸入涂布装置内的电极活性材料浆液中，然后将至少两层涂布后的网状集流体通过导向辊组层叠进入烘干装置中，通过浮料去除装置刮去网状集流体表面粘有的多余浆料，并控制其厚度为80μm至3000μm，调节加热装置的温度为25℃至200℃，烘干；
(2)将步骤(1)烘干后的产品通过半径为0.5m至5m的传送装置进入辊压装置进行辊压，通过传送装置传出后进入收卷装置收卷，得到所述夹丝结构电极。
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