本发明专利技术提供了一种夹丝结构电极、制备夹丝结构电极的装置和应用，所述夹丝结构电极包括至少2层层叠设置的网状集流体和设置在所述网状集流体内部和/或表面的电极活性材料。本发明专利技术的夹丝结构电极提高了导电性、电解液浸润性、剥离强度和面密度，进一步提升了电化学装置的能量密度。置的能量密度。置的能量密度。
【技术实现步骤摘要】
夹丝结构电极、制备夹丝结构电极的装置和应用
[0001]本专利技术属于电池
，涉及一种夹丝结构电极、制备夹丝结构电极的装置和应用。
技术介绍
[0002]锂离子电池被广泛应用于新能源汽车、消费电子产品、储能等各类移动或固定式能量储存场景，随着人们对锂离子电池能量密度要求的不断提高，电池的材料体系和电芯设计均面临着巨大的挑战。在特定材料体系下，若需电池能量密度进一步提高，需要提升极片的压实密度以及活性材料敷料面密度，然而，过大的极片厚度以及压实密度会导致电子传导、电解液中离子扩散等阻碍过大，导致极片不同位置活性材料脱嵌锂不均，影响容量发挥、循环性能甚至导致析锂等现象，引起一系列电池性能问题，这些问题制约着电池能量密度进一步提升。
[0003]现有技术中对提升电化学装置的能量密度的研究主要集中在优化材料体系方面，对电芯极片结构的优化与生产设备的研究仍较少，因此，优化电极结构、开发高效的生产设备对电化学装置的进一步发展有着重要意义。
技术实现思路
[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种夹丝结构电极、制备夹丝结构电极的装置和应用。本专利技术的夹丝结构电极包括至少2层层叠设置的网状集流体和设置在所述网状集流体内部和/或表面的电极活性材料，这种夹丝结构电极提高了电子和锂离子的传输性能、增强了电极的剥离强度、提高了电解液的浸润性、提高了电极的面密度，进一步提升了电化学装置的能量密度。
[0005]本专利技术中，网状集流体指集流体表面具有均匀分布的网孔，网孔形状可以是任意形状的多边形及圆形孔。
[0006]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种夹丝结构电极，所述夹丝结构电极包括至少2 层层叠设置的网状集流体和设置在所述网状集流体内部和/或表面的电极活性材料。
[0008]本专利技术中，所述网状集流体的层数为至少2层，例如可以是2层、3层、4 层、2层、3层、4层、6层、10层、15层、20层、25层、50层或100层等。
[0009]本专利技术的夹丝结构电极包括至少2层层叠设置的网状集流体和设置在所述网状集流体内部和/或表面的电极活性材料，网状集流体穿插在所述电极活性材料形成的活性层的内部，形成夹丝结构；这种夹丝结构电极提高了电子和锂离子的传输性能、增强了电极的剥离强度、提高了电解液的浸润性、提高了电极的面密度，进一步提升了电化学装置的能量密度，本专利技术的技术原理如下：
[0010]第一、至少两层的网状集流体既有常规集流体的作用，又能够多层之间相互协同作用，充当导电剂，分散在夹丝结构电极中，促进电子在层间的传输，提高电子电导率，减少
导电剂的用量，提升离子的扩散性能，以锂离子电池为例，其能够增强电池中锂离子的扩散均一性，有利于降低电池的内阻；第二、多层网状集流体能够充当电极的骨架，穿插在电极活性材料内部，可以与电极活性材料形成较强的粘结性，显著增强剥离强度，进一步降低粘结剂使用量的下限，提升锂离子传输界面动力学性能，降低电池的阻抗；第三、传统极片由于集流体限制，电解液仅可从集流体上方向下扩散或平行于集流体方向扩散，而无法穿过集流体，本专利技术提出的基于多层网状集流体的电极，电解液可从任意方向扩散，而不受到阻碍，大大增强了电解液扩散一致性，提升电解液浸润性、增强锂离子浓度一致性，增加保液率，进一步提升了电池性能；第四、本专利技术的多层网状集流体占用空间较小，且多层之间相互协同作用，有利于降低内阻、增强剥离强度和电解液浸润性、增加面密度，在电极的极片较厚的条件下仍能保持良好的电化学性能，提升电化学装置的设计上限，获得能量密度更高的电化学装置。
[0011]本专利技术中夹丝结构电极中的网状集流体不可以只设置一层，因为单层网状集流体采用本专利技术的涂覆设备无法满足高敷料面密度的要求，即使面密度较高，其电子传导能力也会较本专利技术建议的多层网状夹丝集流体差。
[0012]优选地，所述网状集流体的层数为2层至50层，合适的层数范围能够实现更好的电子传导性能以及电极结构支撑功能。
[0013]优选地，所述网状集流体包括镍网、铝网或铜网中的任意一种或至少两种的组合，例如可以是镍网和铝网的组合，镍网和铜网的组合，铝网和铜网的组合，或镍网、铝网和铜网的组合等。
[0014]优选地，所述网状集流体的厚度为5μm至300μm，例如可以是5μm、10μm、 20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、100μm、150μm、200μm、 250μm或300μm等。
[0015]优选地，所述网状集流体的厚度为8μm至100μm，在此范围内，多层网状集流体之间配合效果更好，更有利于实现良好的导电性和电解液浸润性能，制备得到的夹丝结构电极的电化学性能更好。
[0016]作为本专利技术所述夹丝结构电极的优选技术方案，所述网状集流体的孔隙率为0％至98％，且不含0％，例如可以是0.01％、0.1％、1％、5％、10％、20％、 30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或98％等。
[0017]本专利技术中，孔隙率指网状集流体表面具有均匀分布的网孔，网孔的面积占网状集流体整体面积的比例，此处孔不限定形状，可以是任意多边形以及圆形。
[0018]优选地，所述网状集流体的孔隙率为40％至98％。
[0019]本专利技术中选取合适孔隙率的集流体有利于兼顾高能量密度、高电子传导性。
[0020]优选地，所述夹丝结构电极的厚度为80μm至3000μm，例如可以是80μm、 100μm、120μm、150μm、200μm、300μm、400μm、500μm、800μm、1000μm、 1500μm、2000μm、2500μm或3000μm等。
[0021]优选地，所述夹丝结构电极的厚度为80μm至1000μm。
[0022]本专利技术中，为了更好地满足极片的电化学性能需求，网状集流体的孔隙率应与夹丝结构电极的厚度相匹配；当夹丝结构电极较厚时，应适当地降低网状集流体的孔隙率，在保证电池的能量需求的同时降低阻抗；反之，当夹丝结构电极较薄时，应适当地提高网状集流体的孔隙率，提高电极中活性物质的含量，从而提升电极的能量密度，使夹丝结构电极兼
具较高的能量密度和较小的阻抗。
[0023]第二方面，本专利技术提供了一种电化学装置，所述电化学装置中包括根据第一方面所述的夹丝结构电极。
[0024]本专利技术的电化学装置中对夹丝结构电极应用于正极和/或负极不做限定，可以是电化学装置中的正极为所述夹丝结构电极，可以是电化学装置中的负极为所述夹丝结构电极，也可以是电化学装置中的正极和负极均为所述夹丝结构电极。
[0025]本专利技术的电化学装置具有较低的内阻和较高的能量密度。
[0026]第三方面，本专利技术提供了一种电子设备，所述电子设备包括第二方面所述的电化学装置。
[0027]第四方面，本专利技术提供了一种用于制备第一方面所述的夹丝结构电极的装置，所述装置包括依次设置的放本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种夹丝结构电极，其特征在于，所述夹丝结构电极包括至少2层层叠设置的网状集流体和设置在所述网状集流体内部和/或表面的电极活性材料。2.根据权利要求1所述的夹丝结构电极，其特征在于，所述夹丝结构电极满足以下条件(a)至(h)中的至少一个：(a)所述网状集流体的层数为2层至50层；(b)所述网状集流体包括镍网、铝网或铜网中的任意一种或至少两种的组合；(c)所述网状集流体的厚度为5μm至300μm；(d)所述网状集流体的厚度为8μm至100μm；(e)所述网状集流体的孔隙率为0％至98％，且不含0％；(f)所述网状集流体的孔隙率为40％至98％；(g)所述夹丝结构电极的厚度为80μm至3000μm；(h)所述夹丝结构电极的厚度为80μm至1000μm。3.一种电化学装置，其特征在于，所述电化学装置中包括根据权利要求1或2所述的夹丝结构电极。4.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求3所述的电化学装置。5.一种用于制备权利要求1至3任一项所述的夹丝结构电极的装置，其特征在于，所述装置包括依次设置的放卷装置、涂布装置、烘干装置、辊压装置和收卷装...
【专利技术属性】
技术研发人员：张云龙，车佩佩，张艺伟，
申请(专利权)人：远景睿泰动力技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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