【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，涉及一种电极片以及二次电池。
技术介绍
1、以二次电池为代表性的电化学储能技术在便携式电子消费器件领域得到广泛应用，也在推动电动汽车的发展和可再生能源的存储和转化方面发挥重要作用。这不仅缓解了我国当前面临环境污染的压力，减少一次能源的使用，还能对间歇式新能源( 比如风能、太阳能等)进行合理调配，促进可再生能源在人类社会活动中发挥积极作用。随着人们对储能系统能量密度和功率密度要求的进一步提高，以及新领域对储能系统的技术要求，寻找新型材料、研究新型储能机制、构建新型器件结构成为全球电化学领域的热点。
2、从原理上来讲，典型的电化学体系包括电极材料和电解质。二次电池的能量储存和释放都是依靠离子和电子在电极上的反应进行，电极的电化学性质直接决定电容器或锂离子电池的电化学性能。因此，电极材料和电极结构的突破以及相应电化学机理的认识是电池取得重要突破的先决条件。
3、电极材料一般由活性物质、导电剂、粘结剂构成。三者均匀涂覆在导电集流体上形成电极材料。集流体将活性物质在充放电过程中产生的电流汇集，通过外电路传递到负载。近几年来，随着储能器件的新需求变化，对集流体也产生很多新的需求。
4、由于多孔金属材料孔隙率高、比表面积大，从而可以填充更多活性物质，增加了电池的容量，使电极的真实电流密度大大降低，是制作各种镍镉电池、镍氢电池、钒电池、镍锌电池、钠离子电池、锂离子电池等一次或二次电池、以及蓄电池、空气电池、燃料电池和太阳能电池电极的理想材料，为低内耗、长寿命、高比能的轻量电池研制提供可能。
5、锂离子电池负极在循环过程中易产生锂枝晶以及锂脱嵌时巨大的体积膨胀等问题，大量的研究者们已经提出了多种解决思路，其中构建三维多孔集流体作为嵌锂主体的方法成为了近年来研究的热点。通过三维多孔集流体提供的超大比表面积，能有效地降低充放电时的电流密度， 使得锂离子的沉积可以相对缓慢的进行，并且提供了更多的成核位点，由此缓解枝晶锂与死锂的形成以及脱嵌锂过程中的巨大的体积变化。
6、泡沫镍是一种典型的多孔金属，它作为有机泡沫塑料的电铸复制品，基本上保持了原有泡沫塑料的结构形貌。组成泡沫镍的骨架纵横交错，每一节点一般有 3-5根骨架交叉形成，这些金属骨架在去除有机泡沫基体后，会在骨架内形成细微中空腔体，该细微中空腔体是原先的有机泡沫塑料消失后所留下的空间，因此其骨架都是封闭的中空棱杆结构，骨架内部的细微中空腔体也是泡沫镍整体孔隙率的一部分，大约占据整个泡沫镍孔隙率的2%~20%。这些位于骨架内部的孔，其孔径太小，不仅难以在其内部填充活性物质，还会增大电池的电阻率，电池的制作过程中如果能把这部分微孔利用起来，则可以使电池的填充的电解液量或电极活性物质的量有所提高，从而提高电池的综合性能。
7、具有中空棱杆多孔金属，其骨架具有细微的中空腔体，该中空腔体的内壁也具有很大的表面积，但是由于被封闭在骨架内部，这一部分的表面积很难被利用上。假如有办法使这一部分的表面暴露出来，当该类多孔金属作为电池集流体时，电解液或电极活性物质可以与集流体之间有更大的接触面积，这样能大大提高电流的汇集能力，提高电池综合性能。
8、通过在有机多孔模板沉积金属然后经过烧结还原得到中空棱杆多孔金属的生产工艺，与其他制造多孔金属的工艺相比，具有可方便地大批量连续生产制造、成本更低、一致性更好的特点，是其他工艺制造的多孔金属无法比拟的，但是这种模板法制备的多孔金属的缺点是金属骨架是空心的，骨架内部的中空腔体占据了较多的空隙却又几乎无法利用，造成该类多孔金属的优势很难完全发挥出来，因此需要把封闭的中空棱杆结构打开，将其所占据的空隙及表面积利用起来，从而提升二次电池的性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种新型电极片以及二次电池的技术方案和相应产品，使用一种具有敞开式骨架的多孔金属作为二次电池的电极集流体。本专利技术采用的具有敞开式骨架的多孔金属，可以将多孔金属的大部分或全部中空骨架内的封闭空间打开，增大表面积、降低密度、提高有效孔隙率，使多孔金属的潜在性能进一步释放，从而提高电池的综合性能。所述有效孔隙率，是指能够发挥功能（填充电极活性材料、吸收电解液、作为离子通道等）的孔隙占全部孔隙的比例。本专利技术的目的通过以下技术方案实现。
2、一种电极片，包括活性物质和集流体；
3、所述活性物质形成于所述集流体的表面，或者集流的两侧，或者集流体的内部空隙；
4、所述集流体为具有敞开式骨架的多孔金属，所述多孔金属由金属骨架和孔隙构成，所述金属骨架是通过在有机高分子多孔材料表面沉积金属，然后去除有机高分子多孔材料得到，所述金属骨架全部为敞开式骨架或者为敞开式骨架和中空骨架的混合物；
5、所述敞开式骨架包括金属沉积层和有机高分子多孔材料被去除后所留下的空间，所述留下的空间被金属沉积层不完全包围，能与外部空间直接连通；所述中空骨架包括金属沉积层和有机高分子多孔材料被去除后所留下的空间，所述留下的空间被金属沉积层完全包围，不能与外部空间直接连通。
6、进一步的，所述活性物质为正极活性物质或负极活性物质。
7、进一步的，所述敞开式骨架占全部金属骨架的比例为20%~100%，优选80%-100%。
8、本专利技术所述的敞开式骨架占全部金属骨架的比例，可以通过以下方法测得：取一块多孔金属，将其灌封于树脂中（例如环氧树脂），然后将测试面打磨抛光，测试面可以选择与定向沉积金属方向平行的四个面中的任意一个，测试面打磨抛光后，在测试面上选取一个宽度等于多孔金属厚度、长度等于两倍多孔金属厚度的测试区域，计算测试区域内敞开式骨架的数量，以及全部金属骨架的数量，假如有敞开式骨架或中空骨架的一部分被划进测试区域内，则将其视为1个敞开式骨架或中空骨架进行累计。
9、敞开式骨架占全部金属骨架的比例=测试区域内敞开式骨架的总数量÷测试区域内全部金属骨架的总数量×100%。
10、在一些具体实施方案中，所述多孔金属为二维多孔金属，其金属骨架为连续固体，呈多边形二维排列；相应地，孔隙呈柱状、分隔地存在于金属骨架之间。
11、在一些具体实施方案中，所述多孔金属为三维多孔金属，其金属骨架为连续固体，呈三维网状结构，金属骨架之间的孔隙相互连通。
12、在一些具体实施方案中，所述孔隙的平均孔径为0.05～5mm。
13、在一些具体实施方案中，所述金属骨架的金属层厚度为1～1000μm。
14、在一些具体实施方案中，所述多孔金属的厚度为0.005～65mm。
15、在一些具体实施方案中，所述金属沉积层是由两种不同尺寸晶粒构成的双模态金属沉积层或者是由多种不同尺寸晶粒构成的多模态金属沉积层。
16、在一些具体实施方案中，所述金属沉积层是由铁、镍、铜、铁、铝、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电极片，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述活性物质为正极活性物质或负极活性物质。
3.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述敞开式骨架占全部金属骨架的比例为20%~100%，优选80%-100%。
4.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述孔隙的平均孔径为0.05～5mm。
5.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述金属骨架的金属层厚度为1～1000μm。
6.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述多孔金属的厚度为0.005～65mm。
7.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述金属沉积层是由两种不同尺寸晶粒构成的双模态金属沉积层或者是由多种不同尺寸晶粒构成的多模态金属沉积层。
8.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述金属沉积层是由铁、镍、铜、铁、铝、铬、镉、锗、锡、铅、锌、金、银、钛、钴、钒、铌、铪、钽、铋、钼、钨、锰、铂、钯、钌、铑、铱、锇中的任意一种形成的单金属材料，或者是由上述金属中的两种以上形成的多层金属材料或者合
9.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述多孔金属为三维多孔金属。
10.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述多孔金属为二维多孔金属。
11.一种二次电池，包括阳极片、阴极片、间隔于阳极片和阴极片之间的隔膜、电解液，其特征在于，所述阳极片和/或所述阴极片使用根据权利要求1-10任一项所述的电极片。
12.根据权利要求11所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池为锂离子二次电池、钠离子二次电池、锌离子二次电池、镍离子二次电池或镍锌电池。
...【技术特征摘要】
1.一种电极片，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述活性物质为正极活性物质或负极活性物质。
3.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述敞开式骨架占全部金属骨架的比例为20%~100%，优选80%-100%。
4.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述孔隙的平均孔径为0.05～5mm。
5.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述金属骨架的金属层厚度为1～1000μm。
6.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述多孔金属的厚度为0.005～65mm。
7.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述金属沉积层是由两种不同尺寸晶粒构成的双模态金属沉积层或者是由多种不同尺寸晶粒构成的多模态金属沉积层。
8.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：李青深，黎炳均，蒙坤江，
申请(专利权)人：梧州三和新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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