一种双极性电极片及其制备方法，以及双极性电池
专利汇可以提供一种双极性电极片及其制备方法，以及双极性电池专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 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。，下面是一种双极性电极片及其制备方法，以及双极性电池专利的具体信息内容。
1.一种双极性电极片，其特征在于，所述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，所述正极部为超厚正极部，所述超厚正极部是由一层或多层多孔正极层层叠组成，相邻两层所述多孔正极层之间电子导电接触，所述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，当所述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，随着远离所述双极性集流体，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；
或者，所述正极部为超厚正极部，且所述负极部为超厚负极部，所述超厚负极部是由一层或多层多孔负极层层叠组成，相邻两层所述多孔负极层之间电子导电接触，所述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，当所述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，随着远离所述双极性集流体，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。
2.根据权利要求1所述的双极性电极片，其中，所述超厚正极部的厚度为0.15～6mm，所述超厚负极部的厚度为0.1～4mm。
3.根据权利要求1所述的双极性电极片，其中，当所述超厚正极部为一层多孔正极层或者所述超厚负极部为一层多孔负极层时，所述多孔基体为具有通孔结构的电子导电层缠结、粘接或者焊接在一起的多孔导电层；所述电子导电层为导电金属层，所述导电金属层为金属网或金属丝编织网，网孔为圆形、方形、菱形、长方形或其他规则形状；或者，所述导电金属层为具有通孔结构的泡沫金属网；当多孔基体用于正极部时，所述泡沫金属网的材料为不锈钢、铝或银，当多孔基体用于负极部时，所述泡沫金属网的材料为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜；
或者，所述多孔基体为碳纤维导电布或者金属丝与有机纤维丝混合的导电布缠结、缝纫、热压或粘结在一起，当多孔基体用于正极部时，所述金属丝的材料为铝、合金铝、不锈钢或银，当多孔基体用于负极部时，所述金属丝的材料为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜；所述有机纤维丝包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯和聚四氟乙烯丝中的一种或几种；
或者，所述多孔基体为大孔隙率的不导电无机非金属材料或多孔有机材料缠结、缝纫热压或粘结在一起，所述无机非金属材料包括玻璃纤维无纺布或陶瓷纤维纸，所述多孔有机材料包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯及聚四氟乙烯的编织材料或者无纺布；
或者，所述多孔基体为表面涂覆导电涂层或镀有金属薄膜的金属导电层、导电布、无机非金属材料或者多孔有机材料缠结、缝纫热压、或粘结在一起，所述导电涂层为导电剂与粘结剂的混合物；或者所述导电涂层为导电剂、正极活性材料与粘结剂的混合物，其中，混合的方式为粘接、喷涂、蒸镀或机械压合中的一种或几种，所述导电剂为碳黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳、金属导电颗粒和金属导电纤维中的一种或几种，多孔基体用于正极部时，所述金属导电颗粒或者金属导电纤维的材料为铝、不锈钢或银，当多孔基体用于负极部时，所述金属导电颗粒或者金属导电纤维的材料为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜；
或者，所述多孔基体为上述任意两种或几种所组成的组合体；
所述多孔基体厚度为0.1～6mm。
4.根据权利要求1所述的双极性电极片，其中，所述第n+1正极层的多孔基体的等效孔径大于等于所述第n正极层的多孔基体的等效孔径，所述第n+1负极层的多孔基体的等效孔径大于等于所述第n负极层的多孔基体的等效孔径。
5.根据权利要求1所述的双极性电极片，其中，当所述超厚正极部为多层多孔正极层或者所述超厚负极部为多层多孔负极层时，所述超厚正极部中每层所述多孔正极层的厚度、孔隙率、多孔基体的材料或者正极活性材料相同或不同；所述超厚负极部中每层所述多孔负极层的厚度、孔隙率、多孔基体的材料或者负极活性材料相同或不同。
6.根据权利要求1所述的双极性电极片，其中，当所述超厚正极部为多层多孔正极层或者所述超厚负极部为多层多孔负极层时，所述多孔基体为具有通孔结构的电子导电层，所述电子导电层为导电金属层：所述导电金属层为金属网或金属丝编织网，网孔为圆形、方形、菱形、长方形或其他规则形状；或者，所述导电金属层为具有通孔结构的泡沫金属网；或者，所述导电金属层为多孔金属板或多孔金属箔；当多孔基体用于正极部时，所述导电金属层的材料为不锈钢、铝或银，当多孔基体用于负极部时，所述导电金属层的材料为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜；
或者，所述多孔基体为碳纤维导电布或者金属丝与有机纤维丝混合的导电布，当多孔基体用于正极部时，所述金属丝的材料为铝、合金铝、不锈钢或银，当多孔基体用于负极部时，所述金属丝的材料为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜；所述有机纤维丝包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯和聚四氟乙烯丝中的一种或几种；
或者，所述多孔基体为大孔隙率的不导电无机非金属材料或多孔有机材料，所述无机非金属材料包括玻璃纤维无纺布或陶瓷纤维纸，所述多孔有机材料包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯及聚四氟乙烯的编织材料或者无纺布；
或者，所述多孔基体为表面涂覆导电涂层或镀有金属薄膜的金属导电层、导电布、无机非金属材料或者多孔有机材料，所述导电涂层为导电剂与粘结剂的混合物；或者所述导电涂层为导电剂、正极活性材料与粘结剂的混合物，其中，混合的方式为粘接、喷涂、蒸镀或机械压合中的一种或几种，所述导电剂为碳黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳、金属导电颗粒和金属导电纤维中的一种或几种，多孔基体用于正极部时，所述金属导电颗粒或者金属导电纤维的材料为铝、不锈钢或银，当多孔基体用于负极部时，所述金属导电颗粒或者金属导电纤维的材料为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜；
或者，所述多孔基体为上述任意两种或几种所组成的组合体。
7.根据权利要求1所述的双极性电极片，其中，所述多孔基体的孔隙率30％～90％，等效孔径范围为5～2000μm。
8.根据权利要求1所述的双极性电极片，其中，所述正极材料为正极活性材料，或者所述正极材料为正极活性材料、导电剂和粘接剂的混合物；所述负极材料为负极活性材料，或者所述负极材料为负极活性材料、导电剂和粘接剂的混合物。
9.根据权利要求1所述的双极性电极片，其中，所述正极活性材料为磷酸铁锂、锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物、锂钒氧化物、钒氧化物、锂锰基氧化物、多原子阴离子正极材料、铁化合物和钼氧化物中的一种或几种；
所述负极活性材料为碳基负极材料、氮化物、硅及硅化物、锡基氧化物、硒化物、合金类负极材料、钛氧化物、过渡族金属氧化物、磷化物或金属锂；所述碳基负极材料包括石墨、中间相碳微球、石墨化碳纤维、无定型碳材料、软碳、硬碳、富勒烯、碳纳米管、碳钴复合物、碳锡复合物和碳硅复合物中的一种或几种；所述合金类负极材料包括锡基合金、硅基合金、锑基合金、鍺基合金、铝基合金、铅基合金中的一种或几种；所述过渡族金属氧化物包括钴氧化物、镍氧化物、铜氧化物、铁氧化物、铬氧化物和锰氧化物中的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的双极性电极片，其中，所述双极性集流体材料为铝、铁、不锈钢、镍、铜、铬、碳、铜铝合金、锂铝合金和导电聚合物中的一种或几种。
11.一种如权利要求1-10中任一项所述双极性电极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)配备电极浆料：根据电池的能量密度要求，按照比例将电极活性材料、导电剂和粘接剂混合成均匀的电极浆料；
(2)制备超厚电极部：将步骤(1)配备的电极浆料附着于超厚电极部的多孔基体的表面和/或填充于多孔基体的孔洞内，然后烘干；
(3)制备双极性电极片：将步骤(2)制备的超厚电极部按照极性紧密固定于双极性集流体的正极侧，或者固定于双极性集流体的正极侧和负极侧。
12.根据权利要求11所述的双极性电极片的制备方法，其中，当所述步骤(2)中超厚电极部由一层多孔电极层组成时，可通过浸润、浇注、灌浆、压延涂布、浸渍涂布、丝网印刷涂布、喷涂或机械压入的方式将电极浆料附着于超厚电极部的多孔基体的表面和/或填充于多孔基体的孔洞内，然后烘干。
13.根据权利要求11所述的双极性电极片的制备方法，其中，当所述步骤(2)中超厚电极部由多层多孔电极层组成时，多层所述多孔基体可预先层叠后，再通过浸润、浇注、灌浆、压延涂布、浸渍涂布、丝网印刷涂布、喷涂或机械压入的方式将电极浆料附着于超厚电极部的多孔基体的表面和/或填充于多孔基体的孔洞内，然后烘干；
或者，每层所述多孔基体分别通过浸润、喷涂、涂覆或者刷涂的方式将电极浆料附着于多孔基体的表面和/或填充于多孔基体的孔洞内，烘干后再层叠组成超厚电极部。
14.根据权利要求11-13任一项所述的双极性电极片的制备方法，其中，所述步骤(2)当所述超厚电极部的多孔基体的孔洞较大使得所述电极浆料烘干后不能充满孔洞时，可通过浸润、浇注、灌浆或机械压入的方式将电极浆料再次填充满所述多孔基体的孔洞；所述烘干温度40～150℃。
15.根据权利要求13所述的双极性电极片的制备方法，其中，多层所述多孔基体预先层叠的方式为机械压合、热压粘合和粘结剂粘合中的一种。
16.根据权利要求13所述的双极性电极片的制备方法，其中，相邻两层多孔电极层之间通过机械压合、热压、导电粘接或导电浆料统一浸润的方式粘接固定层叠组成超厚电极部。
17.根据权利要求11所述的双极性电极片的制备方法，其中，所述步骤(3)中，所述双极性集流体的表面通过机械打磨、激光刻蚀、等离子体处理、表面气相沉积或化学腐蚀的方式进行粗糙处理。
18.根据权利要求11所述的双极性电极片的制备方法，其中，所述步骤(3)中所述超厚电极部与所述双极性集流体的表面通过机械压合、热压、导电粘接、涂覆粘结的方式紧密固定连接。
19.一种双极性电池，其特征在于，所述双极性电池包括电解液、隔离层、单极性电极片、绝缘密封框和如权利要求1至10中任一项所述的双极性电极片，其中，所述绝缘密封框在所述双极性电极片和单极性电极片的边缘密封设置，防止电池单元之间的电解液串通泄露，若干个设有所述绝缘密封框的双极性电极片按照不同极性材料层相对放置的顺序串联层叠组成层叠结构，且每相邻两个双极性电极片之间设有电解液和至少一层所述隔离层，所述层叠结构的上下端面分别设有单极性电极片。
一种双极性电极片及其制备方法，以及双极性电池
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