【技术实现步骤摘要】
本申请属于电池领域，具体地，提供一种单极性极片及其制备方法、一种电芯及其制备方法，以及一种二次电池。
技术介绍
1、二次电池可以包括锂离子电池、钠离子电池等，其一般的核心组成包括正极、电解液、隔膜、负极，制备工艺包括组装、罐液、化成等。在组装时，一般按照正极、隔膜、负极、隔膜为最小重复单元的模式，进行卷绕或叠片形成电芯，将电芯置入外壳中，再灌入电解液，封装后充电激活。以锂离子电池为例，容量是由正极活性物质(即锂源)的量决定的。也就是说，在空间及总重量固定不变的条件下，正极活性物质越多，电池的能量密度越大。二次电池经历多年发展，至今全球都在不断努力提升电池能量密度以降低成本。目前量产的锂电池能量密度为350wh/kg，几乎达到了能量密度的极限。
2、传统提高锂电池能量密度的主要方法包括：1)选择高容量材料体系；2)设计高压电解液；3)优化正负极浆料配方，增加活性物质在电极中占比；4)采用更薄集流体以减少其占比；5)提高正负极的涂布量，增加活性物质在电极中占比；6)减少电解液量以提高电池比能量；7)优化电池结构，降低极耳、封装材料等在电池中的占比等。其中，方法5)最常见，也最易实施，通常只需将涂布机的间隙调大或者流量调大，即可提高正负极涂布的面密度。而正负极面密度提升意味着单层正负极涂覆量变大，构成同样体积的芯包正负极层数少，对应的集流体与隔膜层数少，随之正负极活性物质在总比例就提升，能量密度就此提高。但电极厚度提高之后，路径电子与离子在正负极活性物质层中的迁移与传质也变得更加困难。
3、由于有限的传质问题，
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述问题，本申请的目的在于提供一种单极性电极、电芯及其各自的制备方法和二次电池。所述单极性电极经堆叠制成的电芯沿厚度方向具有soc均匀性，能得到高倍率厚电极电池结构。
2、第一方面，本申请提供一种单极性电极，所述单极性电极为正极电极或负极电极。所述单级性电极包括复合集流体及位于所述复合集流体表面上的离子保液层；其中，所述复合集流体包括泡沫集流体及分布在所述泡沫集流体孔洞内的电极涂层，所述电极涂层含有电极活性物质，所述离子保液层含有陶瓷材料。
3、本申请的单极性电极以泡沫集流体为基材，并在其孔洞内形成有含电极活性物质的电极涂层；与采用不具有孔洞的实体集流体(如铝箔、铜箔)相比，本申请成功突破了导电膜层最多只能做到20～30μm的厚度限制，且电极涂层“填充”在孔洞中，使集流体和导电涂层几乎在同一厚度上，克服了路径电子与离子在正负极活性物质层中迁移的不均匀性。进一步地，在泡沫集流体的表面形成有包含陶瓷材料的离子保液层，使所述单级性极片作为基础单元堆叠形成厚电极时，确保离子在厚度方向传输的均匀性。因此，具有上述结构的本申请的单极性极片可实现电极厚度的可定制化，获得高倍率电池。
4、在本申请的一些实施方式中，所述离子保液层的厚度为1～10μm。
5、在本申请的一些实施方式中，所述离子保液层中，所述陶瓷材料选自氧化铝、勃姆石、钛酸钡和偏铝酸锂中的一种或多种。
6、在本申请的一些实施方式中，所述离子保液层还包括导电剂和粘结剂，所述陶瓷材料、导电剂和粘结剂的质量比为10∶(3～8)∶(2～6)。如此，可进一步提高后续电池的吸液性能。
7、在本申请的一些实施方式中，所述泡沫集流体的孔径为0.001～0.1mm。
8、在本申请的一些实施方式中，所述泡沫集流体的孔隙度为10％～95％。进一步地，所述泡沫集流体的孔隙度为50％～90％。
9、在本申请的一些实施方式中，所述泡沫集流体的厚度为0.05～0.3mm。
10、在本申请的一些实施方式中，所述电极涂层是通过以包含所述电极活性物质的电极浆料浸涂所述泡沫集流体并经干燥形成。通过浸涂方式可促使电极浆料充满整个孔洞，提高传质效果。
11、进一步地，所述电极浆料还含有导电剂、粘结剂和可选的分散剂。
12、在本申请的一些实施方式中，所述单极性电极为正极电极。相应地，所述泡沫集流体为正极集流体，电极活性物质为正极活性物质，电极涂层为正极涂层。
13、进一步地，所述泡沫集流体为泡沫铝。
14、进一步地，所述电极活性物质选自磷酸铁锂、磷酸锰铁锂和镍钴锰酸锂中的至少一种。
15、进一步地，所述电极涂层的面密度为200～420g/m2。
16、在本申请的一些实施方式中，所述单极性电极为负极电极。相应地，所述泡沫集流体为负极集流体，电极活性物质为负极活性物质，电极涂层为负极涂层。
17、进一步地，所述泡沫集流体为泡沫铜。
18、进一步地，所述电极活性物质选自石墨、硬碳和钛酸锂中的至少一种。
19、进一步地，所述电极涂层的面密度为100～220g/m2。
20、在本申请的一些实施方式中，所述单极性电极分为极耳区和布料区，其中，所述极耳区具有极耳，所述布料区具有所述电极涂层和离子保液层。
21、第二方面，本申请提供一种所述单极性电极的方法，该方法包括：将含有电极活性物质的电极浆料施用在泡沫集流体上，以使泡沫集流体的孔洞内填充有所述电极浆料，以形成电极涂层；在形成电极涂层的集流体的表面上施用含所述陶瓷材料的陶瓷浆料，以形成离子保液层。
22、在本申请的一些实施方式中，该方法包括如下工艺流程：
23、采用浸涂涂布机将泡沫集流体送至电极浆料中进行浸涂，浸涂有电极浆料的集流体输送至烘箱进行干燥、辊压，得到复合集流体；
24、采用微凹辊涂布机将陶瓷浆料涂布在复合集流体的表面，经干燥，形成离子保液层。
25、在本申请的一些实施方式中，所述方法还包括：在施用所述电极浆料之前，采用胶纸将所述泡沫集流体的一端覆盖，以将泡沫集流体分为被胶纸覆盖的极耳预留区及待布料区；在形成所述离子保液层之后，除去所述胶纸，对所述极耳预留区进行模切，以形成间隔排布的极耳。
26、第三方面，本申请提供一种电芯，包括正极组、负极组和隔膜，所述正极组和负极组相对设置，且分别包括多个层叠设置的单级性极片，相邻的单极性极片之间以离子保液层间隔；所述正极组和所述负极组的外周分别包绕有所述隔膜；其中，所述单级性极片为本申请第一方面所述的单级性极片。
27、本申请的电芯是以单级性极片为基础单元组装形成。具体地，该电芯具有简易的夹层结构，通过将本申请的正极电极反复堆叠成为设定厚度的正极组，以及将本申请本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种单极性电极，为正极电极或负极电极，其特征在于，所述单级性电极包括复合集流体及位于所述复合集流体表面上的离子保液层；其中，
2.根据权利要求1所述的单极性电极，其特征在于，所述离子保液层满足以下条件中的至少一个：
3.根据权利要求1或2所述的单极性电极，其特征在于，所述泡沫集流体满足以下条件中的至少一个：
4.根据权利要求1-3任一项所述的单极性电极，其特征在于，所述电极涂层是通过以包含所述电极活性物质的电极浆料浸涂所述泡沫集流体并经干燥形成；
5.根据权利要求1-4任一项所述的单极性电极，其特征在于，所述单极性电极为正极电极，所述正极电极满足以下条件中的至少一个：
6.根据权利要求1-5任一项所述的单极性电极，其特征在于，所述单极性电极分为极耳区和布料区，其中，所述极耳区为极耳，所述布料区具有所述电极涂层和离子保液层。
7.一种制备权利要求1-6任一项所述单极性电极的方法，其特征在于，该方法包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法包括如下流程：
9.一种电芯，其
10.根据权利要求9所述的电芯，其特征在于，所述正极组中的正极电极的个数为n1，1＜n1＜272；
11.一种权利要求9或10所述电芯的制备方法，其特征在于，包括：
12.一种二次电池，其特征在于，包括：权利要求9或10所述的电芯。
...【技术特征摘要】
1.一种单极性电极，为正极电极或负极电极，其特征在于，所述单级性电极包括复合集流体及位于所述复合集流体表面上的离子保液层；其中，
2.根据权利要求1所述的单极性电极，其特征在于，所述离子保液层满足以下条件中的至少一个：
3.根据权利要求1或2所述的单极性电极，其特征在于，所述泡沫集流体满足以下条件中的至少一个：
4.根据权利要求1-3任一项所述的单极性电极，其特征在于，所述电极涂层是通过以包含所述电极活性物质的电极浆料浸涂所述泡沫集流体并经干燥形成；
5.根据权利要求1-4任一项所述的单极性电极，其特征在于，所述单极性电极为正极电极，所述正极电极满足以下条件中的至少一个：
6.根据权利要求1-5任一项所述的单极性电极，其特征在于，所述单极性电极分为极耳区和布料区，其中，...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭卓，杨天，陈昶，陈莺，钟志良，安富强，
申请(专利权)人：福建龙净储能电池有限公司，
类型：发明
国别省市：
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