[发明专利]一种双极性电极片及其制备方法，以及双极性电池

说明书

本发明提供一种双极性电极片，该电极片正极部和负极部中至少正极部为超厚电极部，超厚电极部采用具有多孔基体的多孔电极层层叠组成，厚度比传统电极片更厚，可以增大电池的能量密度，降低电池的制造成本，并有利于电池单元之间的一致性控制。同时本发明还提供了双极性电极片的制备方法，多孔电极层层叠的方式可避免多层涂覆逐层烘干导致的电极层龟裂脱落问题。

技术领域

本发明涉及双极性电池领域，具体地涉及一种超厚双极性电极片。

背景技术

双极性电池由两个单极性电极片、若干个双极性电极片、隔离层和电解液组成。双极性电极片是指在双极性集流体两侧分别设置有正极材料层和负极材料层后具有两个极性的电极片，单极性单极片是指在单极性集流体一侧设置有正极材料层或负极材料层后具有单极性的电极片。由于双极性电池内部由双极板、正极材料层、隔离层、负极材料层和另一双极板构成的每个电池单元都具有独立的电化学结构，因而可以通过增加双极性电极片的数量来增加电池单元的个数，进而提高电池的总体电压，并且，双极性电池内部的电子流和离子流基本垂直于双极性集流体分布，因此电池单元之间电阻小，电极电流和电位分布均匀，电池充放电速度快，适用于电动汽车和电力储能等高功率高电压应用领域。

双极性电池在大倍率电流工作时，电池单元之间的一致性问题更为突出，这会严重影响电池的实际使用寿命，尤其是当电极材料层很薄时，电池单元之间的一致性控制会非常困难。若简单地采用厚涂覆工艺(如中国专利CN 104241696 A)或者多层涂覆逐层烘干的工艺(如中国专利CN 104600244 A)，又很容易造成厚电极层龟裂脱落的问题。

发明内容

针对以上存在的问题，电极层制备技术需要新突破，需要对电极材料层结构进行厚度方向的复合设计，以改善高功率输出下电池单元之间的一致性，进而提升电池的循环寿命和实际可用容量，满足电动汽车或电力储能高功率高电压的工况需求。本发明提供一种双极性电极片，该电极片正极部和负极部中至少正极部为超厚电极部，能够提高双极性电池的能量密度，降低电池的制造成本，并有利于电池单元之间的一致性控制。同时本发明还提供了双极性电极片的制备方法，多孔电极层层叠的方式可避免多层涂覆逐层烘干导致的电极层龟裂脱落问题。

本发明提供的技术方案如下：

根据本发明提供一种双极性电极片，该双极性电极片包括双极性集流体以及位于双极性集流体两侧的正极部和负极部，本发明中，双极性电极片的正极部一定为超厚正极部，其中超厚正极部是由一层或者多层多孔正极层层叠组成，相邻两层多孔正极层之间电子导电接触，多孔正极层是由多孔基体两侧表面和/或孔洞内设有正极材料得到的，其中，当超厚正极部是由多层多孔正极层层叠组成时，靠近双极性集流体一侧的多孔正极层为第一正极层，随着远离双极性集流体，多孔正极层为第二正极层、第三正极层、第四正极层……第n正极层、第n+1正极层，其中n≥1。

根据本发明，双极性电极片的负极部可以为常规负极片，也可以为超厚负极部，超厚负极部是由一层或多层多孔负极层层叠组成，相邻两层多孔负极层之间电子导电接触，多孔负极层是由多孔基体两侧表面和/或孔洞内设有负极材料得到的，其中，当超厚负极部是由多层多孔负极层层叠组成时，靠近双极性集流体一侧的多孔负极层为第一负极层，随着远离双极性集流体，多孔负极层为第二负极层、第三负极层、第四负极层……第n负极层、第n+1 负极层，其中n≥1。

在本发明中，多孔基体并不是原位生成的自支撑结构，而是能够具有一定抗拉强度的起支撑作用的有形的基体，其中多孔基体的抗拉强度不小于1MPa。

本发明中，为了便于统一描述，多孔正极层与多孔负极层统称为多孔电极层，超厚正极部与超厚负极部统称为超厚电极部，正极材料和负极材料统称为电极材料，第n正极层和第 n负极层统称为第n电极层。

优选地，本发明中多孔电极层的层叠形式为平面层叠。