CN215600510U - 一种极片结构、电池单体及用电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种极片结构，包括集流体层，集流体层用于汇集电流，活性物质层，活性物质层包括第一区域、第二区域，第一区域到集流体层的平均距离大于第二区域到集流体层的平均距离，第一区域内的平均孔隙率大于第二区域的平均孔隙率。通过在极片上设计到集流体距离远的第一区域，和相对到集流体距离较近的第二区域，设计第一区域的孔隙率大于第二区域的孔隙率，即不同层次的孔隙率存在远大近小的梯度变化，能够使得该种极片的浸润速率大于平均设置孔隙的极片结构。从而提高极片的浸润率。

Description

一种极片结构、电池单体及用电装置

技术领域

本实用新型涉及电池设计领域，尤其涉及一种新型的极片结构。

背景技术

目前，环境能源问题使社会进步面临严峻形势，低碳环保成为未来经济发展的一大主题。能量的储存和高效利用引起了各方面的重视，锂离子电池单元作为能量储存的最小单元而存在。节能减排是汽车产业可持续发展的关键，电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。对于电动车辆而言，电池技术又是关乎其发展的一项重要因素。电池是将多个电池单体有效连接的一种结构形式，通过将一定数量的电池单体进行串联/并联/串并混联来满足为用电设备供电的需求。在电池单体的性能指标中，极片的浸润率的提升能够提高从加电解液到化成的时间效率；该极片的应用缩短了离子在电解液与电极材料中的传输路径。能够提升电池的放电效能。

实用新型内容

本实用新型为了提升电池的浸润率，在于提供一种新的极片结构，解决现有电池浸润率不足、放电效能不足的问题。

本实用新型是这样实现的：一种极片结构，包括，

集流体层，集流体层用于汇集电流，活性物质层，活性物质层包括第一区域、第二区域，第一区域到集流体层的平均距离大于第二区域到集流体层的平均距离，第一区域内的平均孔隙率大于第二区域的平均孔隙率。

通过在极片上设计到集流体距离远的第一区域，和相对到集流体距离较近的第二区域，设计第一区域的孔隙率大于第二区域的孔隙率，即不同层次的孔隙率存在远大近小的梯度变化，能够使得该种极片的浸润速率大于平均设置孔隙的极片结构。从而达到了提高极片的浸润率的技术效果，进而提高从加电解液到化成的时间效率；该极片的应用缩短了离子在电解液与电极材料中的传输路径。能够提升电池的放电效能。同时，第二区域靠近集流体，而孔隙率较低，即活性物质密度较高，能量密度也较高。靠近集流体的区域能量密度更高能够进一步提升极片的电化学性能，提升电池的放电效率。

在本申请的一个方面，第二区域与集流体层相连接，第二区域的平均孔隙率为0。第二区域为最靠近集流体层的区域，将第二区域的孔隙率置0能够让第二区域的活性物质的密度达到最大，能量密度也达到最高，能够极大的提升极片的电化学性能和放电效率。

在本申请的另一方面，第一区域包括第一孔隙结构，第二区域包括第二孔隙结构，第一孔隙结构的孔径大于第二孔隙结构的孔径。孔隙率为孔洞体积比区域总体积，设计第一区域的孔隙率大于第二区域的孔隙率是通过设计孔隙结构的孔径大小不同获得的，孔径大小在极片制作时通过造孔颗粒大小就可以控制，上述方案调整孔径大小能够达便于制作的技术效果。

在本申请的另一方面，第一区域包括第一孔隙结构，第二区域包括第二孔隙结构，第一孔隙结构的孔隙排列密度大于第二孔隙结构的孔隙排列密度。孔隙率为孔洞体积比区域总体积，设计第一区域的孔隙率大于第二区域的孔隙率是通过设计孔隙结构的排列疏密不同获得的，这种方式可以在极片制作时选用相同的孔径的造孔颗粒，不需要采用多种孔径的材料，只需要调整活性物质原料中造孔颗粒添加的数量即可。

在本申请的另一方面，第一区域的截面为长方形，第二区域的截面为长方形。第一区域的截面为长方形，第二区域的截面为长方形，即不同的区域按照相同的厚度向外侧拓展，这种设置的好处在于制作简单，只需要逐层进行涂布即可，能够保证极片结构制作的效率。

在本申请的另一方面，第一区域的截面为拱形，第二区域的截面为拱形。第一区域的截面为长方形，第二区域的截面为长方形，即不同的区域做成弯曲的层次向外拓展，使得最外层与外部的接触面积最大，能够更进一步提升本方案的浸润率。

在本申请的另一方面，孔隙是电解液溶解造孔颗粒形成的。可以通过干法造孔，在活性物质中添加造孔颗粒，造孔颗粒可以是电解液锂盐，在电池封装后进行电解液注液，电解液将极片中的造孔颗粒溶解后形成孔隙。通过上述方案能够制得不同孔径大小的孔隙，满足带孔隙的电池极片的制作需求。

在本申请的另一方面，活性物质层还包括第三区域，第三区域到集流体层的平均距离大于第一区域到集流体层的平均距离，第三区域内的平均孔隙率大于第一区域的平均孔隙率。在第一区域的外围还可以包括第三区域，本方案还可以包括更多层次的活性物质，更多层次的活性物质层中的孔隙率只需要满足从原理集流体的方向向靠近集流体的方向依次减小即可。设置更多层次的不同孔隙率的活性物质层能够更进一步地提升极片的浸润效率。

集流体层，集流体层用于汇集电流，活性物质层，活性物质层包括第一区域、第二区域，第一区域到集流体层的平均距离大于第二区域到集流体层的平均距离，第一区域内的造孔颗粒的总体积大于第二区域内的造孔颗粒的总体积或，第一区域内含有造孔颗粒，第二区域内无造孔颗粒。

这种结构的极片是干法造孔的带有孔隙的电池的前体，在这种结构的极片中，活性物质层是固化的活性物质干料与造孔颗粒的组合，只需要将本方案中的极片注入电解液，溶解造孔颗粒就能够得到带有孔隙的电池极片。由于如前述，孔隙率由远集流体至近集流体逐次降低可以提升极片的浸润率，孔隙率与区域中的造孔颗粒体积正相关，因此在本例中，活性物质层的固化的活性物质干料与造孔颗粒的组合中造孔颗粒体积比值逐次减小即可。

无造孔颗粒的情况下体积为0，则第一区域内含有造孔颗粒，第二区域内无造孔颗粒的技术方案能够使得极片的浸润率提高。

有造孔颗粒的情况下，第一区域内的造孔颗粒的总体积大于第二区域内的造孔颗粒的总体积则可以保证浸润率提升，体积正比与区域内颗粒的密集程度和造孔颗粒的平均孔径，因此在其他变量相同的情况下，还可以设置第一区域内的造孔颗粒的粒径大于第二区域内的造孔颗粒的粒径，或第一区域内的造孔颗粒的排列密度大于第二区域内的造孔颗粒的排列密度，均能够达到提升浸润率的效果。

在本方案的另一些方面，第一区域的截面为长方形，第二区域的截面为长方形。第一区域的截面为长方形，第二区域的截面为长方形，即不同的区域按照相同的厚度向外侧拓展，这种设置的好处在于制作简单，只需要逐层进行涂布即可，能够保证极片结构制作的效率。

在本方案的另一些方面，第一区域的截面为拱形，第二区域的截面为拱形。第一区域的截面为长方形，第二区域的截面为长方形，即不同的区域做成弯曲的层次向外拓展，使得最外层与外部的接触面积最大，能够更进一步提升本方案的浸润率。

在本方案的另一方面，活性物质层还包括第三区域，第三区域到集流体层的平均距离大于第一区域到集流体层的平均距离，第三区域内的造孔颗粒的体积比大于第一区域的造孔颗粒的体积比。本方案还可以包括更多层次的活性物质，更多层次的活性物质层中的造孔颗粒体积比只需要满足从原理集流体的方向向靠近集流体的方向依次减小即可。设置更多层次的不同造孔颗粒体积比的活性物质层能够更进一步地提升极片的浸润效率。

一种电池单体，包括电极组件、壳体，电极组件包括如上述的极片结构。电池单体通过采用上述结构，能够提升极片的浸润率的技术效果，进而提高从加电解液到化成的时间效率；该极片的应用缩短了离子在电解液与电极材料中的传输路径。能够提升电池的放电效能。

一种用电装置，包括电池，电池包括一个或多个上述的电池单体，采用上述结构的极片，能够提升电池的电化学性能和放电效能，进而提升用电装置的工作效率。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请一些实施例的车辆的结构示意图；

图2位本申请一些实施例的电池的分解结构示意图；

图3为本申请一些实施例的电池单体的分解结构示意图；

图4为本申请一些实施例的极片结构示意图；

图5为本申请一实施例所述的拱形区域的极片结构示意图；

图6为本申请一实施例所述的密度差异极片结构示意图；

图7为本申请一实施例所述的带造孔颗粒的极片结构示意图；

图8为本申请一实施例所述的造孔颗粒密度差异的极片结构示意图。

附图标记说明：

车辆1000；

电池100，控制器200，马达300；

箱体10，第一部分11，第二部分12；

电池单体20，端盖21，电极端子21a，壳体22，电芯组件23；

集流体层3，活性物质层4，第一区域41，第二区域42，第三区域43，造孔颗粒44。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，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、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”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申请实施例和简化描述，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申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

目前，从市场形势的发展来看，动力电池的应用越加广泛。动力电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着动力电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。

本申请人注意到，在现有技术中，有采用带孔隙的极片，用以提升极片的浸润效率，相对于没有带孔隙的极片，浸润时间可以缩短2h左右，提升了电池化成的效率，但现有技术的孔隙只能够均匀排布，如果想要进一步提升浸润率，只能够增大孔隙率，而孔隙率过高会导致电池的能量密度的损失，因而需要一种新的极片，能够在保证孔隙率的前提下进一步的提升浸润率，提升化成效率。

本申请实施例公开的电池单体可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电装置中。可以使用具备本申请公开的电池单体、电池等组成该用电装置的电源系统。

本申请实施例提供一种使用电池作为电源的用电装置，用电装置可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中，电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等，航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。

以下实施例为了方便说明，以本申请一实施例的一种用电装置为车辆1000为例进行说明。

请参照图1，图1为本申请一些实施例提供的车辆1000的结构示意图。车辆1000可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。车辆1000的内部设置有电池100，电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于车辆1000的供电，例如，电池100可以作为车辆1000的操作电源。车辆1000还可以包括控制器200和马达300，控制器200用来控制电池100为马达300供电，例如，用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。

在本申请一些实施例中，电池100不仅可以作为车辆1000的操作电源，还可以作为车辆1000的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。

请参照图2，图2为本申请一些实施例提供的电池100的爆炸图。电池100包括箱体10和电池单体20，电池单体20容纳于箱体10内。其中，箱体10用于为电池单体20提供容纳空间，箱体10可以采用多种结构。在一些实施例中，箱体10可以包括第一部分11和第二部分12，第一部分11与第二部分12相互盖合，第一部分11和第二部分12共同限定出用于容纳电池单体20的容纳空间。第二部分12可以为一端开口的空心结构，第一部分11可以为板状结构，第一部分11盖合于第二部分12的开口侧，以使第一部分11与第二部分12共同限定出容纳空间；第一部分11和第二部分12也可以是均为一侧开口的空心结构，第一部分11的开口侧盖合于第二部分12的开口侧。当然，第一部分11和第二部分12形成的箱体10可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。

在电池100中，电池单体20可以是多个，多个电池单体20之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体20中既有串联又有并联。多个电池单体20之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体20构成的整体容纳于箱体10内；当然，电池100也可以是多个电池单体20先串联或并联或混联组成电池模块形式，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体10内。电池100还可以包括其他结构，例如，该电池100还可以包括汇流部件，用于实现多个电池单体20之间的电连接。

其中，每个电池单体20可以为二次电池或一次电池；还可以是锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池，但不局限于此。电池单体20可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。

请参照图3，图3为本申请一些实施例提供的电池单体20的分解结构示意图。电池单体20是指组成电池的最小单元。如图3，电池单体20包括有端盖21、壳体22、电芯组件23以及其他的功能性部件。

端盖21是指盖合于壳体22的开口处以将电池单体20的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地，端盖21的形状可以与壳体22的形状相适应以配合壳体22。可选地，端盖21可以由具有一定硬度和强度的材质(如铝合金)制成，这样，端盖21在受挤压碰撞时就不易发生形变，使电池单体20能够具备更高的结构强度，安全性能也可以有所提高。端盖21上可以设置有如电极端子21a等的功能性部件。电极端子21a可以用于与电芯组件23电连接，以用于输出或输入电池单体20的电能。在一些实施例中，端盖21上还可以设置有用于在电池单体20的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的泄压机构。端盖21的材质也可以是多种的，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。在一些实施例中，在端盖21的内侧还可以设置有绝缘件，绝缘件可以用于隔离壳体22内的电连接部件与端盖21，以降低短路的风险。示例性的，绝缘件可以是塑料、橡胶等。

壳体22是用于配合端盖21以形成电池单体20的内部环境的组件，其中，形成的内部环境可以用于容纳电芯组件23、电解液以及其他部件。壳体22和端盖21可以是独立的部件，可以于壳体22上设置开口，通过在开口处使端盖21盖合开口以形成电池单体20的内部环境。不限地，也可以使端盖21和壳体22一体化，具体地，端盖21和壳体22可以在其他部件入壳前先形成一个共同的连接面，当需要封装壳体22的内部时，再使端盖21盖合壳体22。壳体22可以是多种形状和多种尺寸的，例如长方体形、圆柱体形、六棱柱形等。具体地，壳体22的形状可以根据电芯组件23的具体形状和尺寸大小来确定。壳体22的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。

电芯组件23是电池单体100中发生电化学反应的部件。壳体22内可以包含一个或更多个电芯组件23。电芯组件23主要由正极片和负极片卷绕或层叠放置形成，并且通常在正极片与负极片之间设有隔膜。正极片和负极片具有活性物质的部分构成电芯组件的主体部，正极片和负极片不具有活性物质的部分各自构成极耳(图中未示出)。正极极耳和负极极耳可以共同位于主体部的一端或是分别位于主体部的两端。在电池的充放电过程中，正极活性物质和负极活性物质与电解液发生反应，极耳连接电极端子以形成电流回路。

请参阅图4，为本实用新型一种极片结构的示意图，包括，

集流体层3，集流体层3用于汇集电流，活性物质层4，活性物质层4包括第一区域41、第二区域42，第一区域41到集流体层3的平均距离大于第二区域42到集流体层3的平均距离，第一区域41内的平均孔隙率大于第二区域42的平均孔隙率。

集流体层3，意为将电流收集起来并进行输送的部件，在电池单体中，集流体可以为金属，如铜箔、铝箔等等。

活性物质层4，在电池中为参与反应的化学物质，以阳极活性物质为例，则为在电化学反应中失电子的物质，在本申请的方案中，可以为镍钴锰酸锂(NCM)、磷酸铁锂(LFP)、镍钴铝锂(NCA)、钴酸锂(LCO)等材料。活性物质的孔隙40即活性物质层4中的空腔，在本方案中可以为电池注液之后电解质锂盐溶化，就会留下这种梯度的孔洞结构。

第一区域41和第二区域42在活性物质层4中并没有一般标准的分界线，本质的特征就是从第一区域41和第二区域42中取样，二者的孔隙率有明显的不同。一些参考例中，存在第一区域41的孔径中位数及孔径平均数，均与第二区域42的孔径中位数和孔径中位数差异在5％以上，可以认为二者分属不同的区域。又或是存在第一区域41的单位体积孔隙40数量，与第二区域42的单位体积孔隙40数量相差在5％以上，也可以认为二者分属不同的区域。

在图4所示的实施例中，我们以截面为方形的层状结构为示例，第一区域41远离集流体，第二区域42靠近集流体。吸液测试方法为：极片干燥处理后裁切为适当大小并固定于样品台上；打开显微镜并调整镜头倍数20～30倍，调节样品台高度及镜头与样品台之间的角度至样品台清晰；准备一个内径为200um的毛细管并用砂纸打磨至端口齐整备用；毛细管吸取电解液，控制电解液高度h＝3mm，将毛细管夹在支架的夹子上，进一步调整画面清晰，下降毛细管，使其与极片接触，毛细管液面下降的同时用秒表计时；当液面下降完毕后，读取吸液时间t，记录数据；根据公式计算极片的平均吸液速率。下表展示采用不同第一区域41和第二区域42的孔隙率的实验例：

	对比例	实验例1	实验例2	实验例3
					极片厚度(mm)	0.5	0.51	0.52	0.52
浸润率(ug/s)	1.2837	1.3764	1.3791	1.3901

注：在实验例1中，第一区域41的孔隙率为40％，第二区域42的孔隙率为30％，第一区域41和第二区域42的厚度相同；在实验例2中，第一区域41占极片总厚度的1/3，孔隙率39％，第二区域42占极片总厚度的2/3，孔隙率为33％；在实验例3中，第一区域41占极片总厚度的2/3，孔隙率37％，第二区域42占极片总厚度的1/3，孔隙率为31％；对比例孔隙率为35％。浸润率为每10cm×10cm面积上电解液的浸润速率。

表中实验结果可以看出，在外侧设置高孔隙率，内侧设置低孔隙率的方案能够显著提升浸润率。本方案通过在极片上设计到集流体距离远的第一区域41，和相对到集流体距离较近的第二区域42，设计第一区域41的孔隙率大于第二区域42的孔隙率，即不同层次的孔隙率存在远大近小的梯度变化，能够使得该种极片的浸润速率大于总孔隙率相同，但在片上平均设置孔隙40的极片结构。从而达到了提高极片的浸润率的技术效果，进而提高从加电解液到化成的时间效率；该极片的应用缩短了离子在电解液与电极材料中的传输路径。能够提升电池的放电效能。同时，第二区域42靠近集流体，而孔隙率较低，即活性物质密度较高，能量密度也较高。靠近集流体的区域能量密度更高能够进一步提升极片的电化学性能，提升电池的放电效率。

在本申请的一些实施例中，如图5所示，第二区域42与集流体层3相连接，第二区域42的平均孔隙率为0。极端地考虑，最靠近集流体层3的活性物质区域孔隙率最低，向外逐次增加，那么最靠近集流体层3的活性物质区域可以设置为无空隙。同样能够使得该种极片的浸润速率大于总孔隙率相同，但在片上平均设置孔隙40的极片结构。这样第二区域42为最靠近集流体层3的区域，将第二区域42的孔隙率置0能够让第二区域42的活性物质的密度达到最大，能量密度也达到最高，能够极大的提升极片的电化学性能和放电效率。

在本申请的一些实施例中，如图4所示，第一区域41包括第一孔隙40结构，第二区域42包括第二孔隙40结构，第一孔隙40结构的孔径大于第二孔隙40结构的孔径。从图中可以看到，第一区域41和第二区域42的孔的排列密度相同，而孔径分了大小，近集流体端的第二区域42的孔径小于远集流体端的第一区域41的孔径。孔隙率为孔洞体积比区域总体积，设计第一区域41的孔隙率大于第二区域42的孔隙率是通过设计孔隙40结构的孔径大小不同获得的，孔径大小在极片制作时通过造孔颗粒44大小就可以控制，上述方案调整孔径大小能够达便于制作的技术效果。

在本申请的其他一些实施例中，如图6所示，第一区域41包括第一孔隙结构，第二区域42包括第二孔隙结构，第一孔隙结构的孔隙40排列密度大于第二孔隙结构的孔隙40排列密度。从图中可以看到，第一区域41和第二区域42的孔径相同，而孔的排列密度不同，近集流体端的第二区域42的孔的排列密度小于远集流体端的第一区域41的孔的排列密度。孔隙率为孔洞体积比区域总体积，设计第一区域41的孔隙率大于第二区域42的孔隙率是通过设计孔隙40结构的排列疏密不同获得的，这种方式可以在极片制作时选用相同的孔径的造孔颗粒44，不需要采用多种孔径的材料，只需要调整活性物质原料中造孔颗粒44添加的数量即可。

在本申请的一些实施例中，如图4所示，第一区域41的截面为长方形，第二区域42的截面为长方形。第一区域41的截面为长方形，第二区域42的截面为长方形，即不同的区域按照相同的厚度向外侧拓展，这种设置的好处在于制作简单，只需要逐层进行均匀涂布即可，能够保证极片结构制作的效率。如在某些实施例中，极片的制作方法为，将造孔颗粒44与电极粉料(活性物质)混合后喷涂于集流体上，形成第二区域42，形成极片的整个过程中不使用液体溶剂，过冷压棍，冷压辊的压力始终相同，再将另一孔隙率的造孔颗粒44与电极粉料(活性物质)混合后喷涂于第二区域42上，形成第一区域41，再过冷压辊，冷压辊的压力与前述第二区域42相同。这样可以做成截面方形且等厚的两种孔隙率区域。这种设置涂布简单，制作效率高。

在本申请的一些实施例中，请参考图5第一区域41的截面可以为拱形，第二区域42的截面也为拱形。第一区域41的截面为拱形，第二区域42的截面为拱形，即不同的区域做成弯曲的层次向外拓展，使得最外层与外部的接触面积最大，能够更进一步提升本方案的浸润率。在这种方式下，相对与前述实施例，本例中的极片制作可以通过调整涂布机，形成水平方向上不同位置的厚度不同的涂布方式，使得截面形成拱形、蛋形、梯形或其他形状的第二区域42，过冷压辊的压力也根据实际情况对应调整，在外侧的第一区域41的设置方式也类似。这种设置工艺略为复杂，其好处在于最外层的表面积最大，提升浸润率的效果也更好。

在本申请的一些实施例中，孔隙40是电解液溶解造孔颗粒44形成的。可以通过干法造孔，在活性物质中添加造孔颗粒44，造孔颗粒44可以是电解液锂盐，电解液锂盐的具体成分可以参考现有技术，如如六氟磷酸锂，高氯酸锂，四氟硼酸锂，三氟甲基磺酸锂，双氟磺酞亚胺锂，或在室温下为固体的醇类，酯类的一种或多种混合物。造孔颗粒44的形状为球形或类球形，粒径分布为20um～100um。在电池封装后进行电解液注液，电解液将极片中的造孔颗粒44溶解后形成孔隙40。通过上述方案能够制得不同孔径大小的孔隙40，满足带孔隙40的电池极片的制作需求。

在本申请的一些实施例中，如图4以及图5所示，活性物质层4还包括第三区域43，第三区域43到集流体层3的平均距离大于第一区域41到集流体层3的平均距离，第三区域43内的平均孔隙率大于第一区域41的平均孔隙率。在第一区域41的外围还可以包括第三区域43，举一反三地，本方案还可以包括更多层次的活性物质，如第四区域、第五区域，都可以是本方案的实施方式，更多层次的活性物质层4中的孔隙率只需要满足从远离集流体的方向向靠近集流体的方向依次减小即可。原理参照上述实验得以阐明。因此通过设置更多层次的不同孔隙率的活性物质层4能够更进一步地提升极片的浸润效率。

本方案的另一些实施例中，请参阅图7还包括一种极片结构，包括，集流体层3，集流体层3用于汇集电流，活性物质层4，活性物质层4包括第一区域41、第二区域42，第一区域41到集流体层3的平均距离大于第二区域42到集流体层3的平均距离，第一区域41内的造孔颗粒44的体积比大于第二区域42内的造孔颗粒44的体积比或，第一区域41内含有造孔颗粒44，第二区域42内无造孔颗粒44。在第一区域41外层，还可以设置多个区域结构，包括第三区域43，第三区域43的造孔颗粒44的体积比大于第一区域41。

这种结构的极片是干法造孔的带有孔隙40的电池的前体，在这种结构的极片中，活性物质层4是固化的活性物质干料与造孔颗粒44的组合，第一区域41中同时存在的是活性物质以及造孔颗粒44而非孔隙40。只需要将本实施方式中的极片注入电解液，溶解造孔颗粒44就能够得到带有孔隙40的电池极片。由于如前述，孔隙率由远集流体至近集流体逐次降低可以提升极片的浸润率，孔隙率与区域中的造孔颗粒44体积正相关，因此在本例中，活性物质层4的固化的活性物质干料与造孔颗粒44的组合中造孔颗粒44体积比值逐次减小即可。

本方案的一些实施例中，无造孔颗粒44的情况下体积为0，则第一区域41内含有造孔颗粒44，第二区域42内无造孔颗粒44。这种技术方案能够使得相对于均匀设置的等孔隙率的极片，本方案的浸润率能得到较大的提高。这样第二区域42为最靠近集流体层3的区域，将第二区域42的孔隙率置0能够让第二区域42的活性物质的密度达到最大，能量密度也达到最高，能够极大的提升极片的电化学性能和放电效率。

有造孔颗粒44的情况下，第一区域41内的造孔颗粒44的总体积大于第二区域42内的造孔颗粒44的总体积则可以保证浸润率提升，体积正比与区域内颗粒的密集程度和造孔颗粒44的平均孔径，因此在其他变量相同的情况下，还可以设置第一区域41内的造孔颗粒44的粒径大于第二区域42内的造孔颗粒44的粒径，孔径大小在极片制作时通过造孔颗粒44大小就可以控制，上述方案调整孔径大小能够达便于制作的技术效果。又如图8所示的实施例中，可以设置第一区域41内的造孔颗粒44的排列密度大于第二区域42内的造孔颗粒44的排列密度，均能够达到提升浸润率的效果。从图8中可以看到，还可以设计第一区域41的孔隙率大于第二区域42的孔隙率是通过设计造孔颗粒44结构的排列疏密不同获得的，这种方式可以在极片制作时选用相同的孔径的造孔颗粒44，不需要采用多种孔径的材料，只需要调整活性物质原料中造孔颗粒44添加的数量即可。

在本方案的另一些实施例中，如图7所示，第一区域41的截面为长方形，第二区域42的截面为长方形。第一区域41的截面为长方形，第二区域42的截面为长方形，即不同的区域按照相同的厚度向外侧拓展，这种设置的好处在于制作简单，只需要逐层进行涂布即可，能够保证极片结构制作的效率。这种设置的好处在于制作简单，只需要逐层进行均匀涂布即可，能够保证极片结构制作的效率。如在某些实施例中，极片的制作方法为，将造孔颗粒44与电极粉料(活性物质)混合后喷涂于集流体上，形成第二区域42，形成极片的整个过程中不使用液体溶剂。这种设置涂布简单，制作效率高。

在本方案的另一些实施例中，第一区域41的截面为拱形，第二区域42的截面为拱形。第一区域41的截面为长方形，第二区域42的截面为长方形，即不同的区域做成弯曲的层次向外拓展，使得最外层与外部的接触面积最大，能够更进一步提升本方案的浸润率。这种设置工艺略为复杂，其好处在于最外层的表面积最大，提升浸润率的效果也更好。

在本方案的另一些实施例中，这里请看图7活性物质层4还包括第三区域43，第三区域43到集流体层3的平均距离大于第一区域41到集流体层3的平均距离，第三区域43内的造孔颗粒44的体积比大于第一区域41的造孔颗粒44的体积比。本方案还可以包括更多层次的活性物质，更多层次的活性物质层4中的造孔颗粒44体积比只需要满足从原理集流体的方向向靠近集流体的方向依次减小即可。设置更多层次的不同造孔颗粒44体积比的活性物质层4能够更进一步地提升极片的浸润效率。

在一些综合的实施例中，如图4所示，本方案还包括一种极片结构，包括集流体层3，活性物质层4，活性物质层4中设置有若干区域，依次从及集流体层3向外设置，第二区域42、第一区域41、第三区域43等，第一区域41内的平均孔隙率大于第二区域42的平均孔隙率，第三区域43内的平均孔隙率大于第一区域41的平均孔隙率。第二区域42、第一区域41、第三区域43可以是方形的截面即等厚的层状结构，也可以是梯形、拱形、蛋形结构，图中为长方形的层状结构。上述方案使得新型的极片结构能够相对于等孔隙率且孔隙40均匀分布的极片有着更高的浸润率。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (14)

1.一种极片结构，其特征在于，包括，

集流体层，所述集流体层用于汇集电流，

活性物质层，所述活性物质层包括第一区域、第二区域，所述第一区域到所述集流体层的平均距离大于所述第二区域到所述集流体层的平均距离，所述第一区域内的平均孔隙率大于所述第二区域的平均孔隙率。

2.根据权利要求1所述的极片结构，其特征在于，所述第二区域与集流体层相连接，所述第二区域的平均孔隙率为0。

3.根据权利要求1所述的极片结构，其特征在于，所述第一区域包括第一孔隙结构，所述第二区域包括第二孔隙结构，所述第一孔隙结构的孔径大于所述第二孔隙结构的孔径。

4.根据权利要求1所述的极片结构，其特征在于，所述第一区域包括第一孔隙结构，所述第二区域包括第二孔隙结构，所述第一孔隙结构的孔隙排列密度大于第二孔隙结构的孔隙排列密度。

5.根据权利要求1-4任一项所述的极片结构，其特征在于，所述第一区域的截面为长方形，所述第二区域的截面为长方形。

6.根据权利要求1-4任一项所述的极片结构，其特征在于，所述第一区域的截面为拱形，所述第二区域的截面为拱形。

7.根据权利要求1-4任一项所述的极片结构，其特征在于，所述孔隙是电解液溶解造孔颗粒形成的。

8.根据权利要求1-7任一项所述的极片结构，其特征在于，所述活性物质层还包括第三区域，所述第三区域到所述集流体层的平均距离大于所述第一区域到所述集流体层的平均距离，所述第三区域内的平均孔隙率大于所述第一区域的平均孔隙率。

9.一种极片结构，其特征在于，包括，

集流体层，所述集流体层用于汇集电流，

活性物质层，所述活性物质层包括第一区域、第二区域，所述第一区域到所述集流体层的平均距离大于所述第二区域到所述集流体层的平均距离，

所述第一区域内的造孔颗粒的体积比大于第二区域内的造孔颗粒的体积比，或，

所述第一区域内含有造孔颗粒，所述第二区域内无造孔颗粒。

10.根据权利要求9所述的极片结构，其特征在于，所述第一区域的截面为长方形，所述第二区域的截面为长方形。

11.根据权利要求9所述的极片结构，其特征在于，所述第一区域的截面为拱形，所述第二区域的截面为拱形。

12.根据权利要求9-11任一项所述的极片结构，其特征在于，所述活性物质层还包括第三区域，所述第三区域到所述集流体层的平均距离大于所述第一区域到所述集流体层的平均距离，所述第三区域内的造孔颗粒的体积比大于所述第一区域的造孔颗粒的体积比。

13.一种电池单体，包括电极组件、壳体，其特征在于，所述电极组件包括如权利要求1-12任一项所述的极片结构。

14.一种用电装置，其特征在于，包括电池，所述电池包括一个或多个如权利要求13所述的电池单体。

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