集流体、极片、电极组件及电化学装置

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及集流体、极片、电极组件及电化学装置。

背景技术

锂离子电池由于具有电压高、比能量大、循环寿命长、倍率性能好等优点，自从1991年诞生以来，就得到快速的发展。而锂电池的循环寿命和倍率性能一直是人们最关注的性能，尤其是近年来，随着产品对寿命和倍率性能要求越来越高，该性能已不能满足人们的需求。除了材料、设计和配方外，锂电池的正负极电极和注液量的多少也是影响锂电池循环寿命和倍率性能的重要因素。

发明内容

针对现有技术中的不足，本申请提供了集流体、应用该集流体的电极组件和应用该电极的锂离子电池以及相关的电化学装置。应用本申请方法制备得到的锂离子电池能够解决目前电池制造过程中，电解液在循环过程中损失，造成不足，Li

本申请的第一方面提供了一种集流体，所述集流体包括三维多孔的箔材，在所述箔材的表面有三维立体金属毛刺，以及贯穿所述箔材的微米级通孔，所述三维立体金属毛刺位于部分所述微米级通孔的边缘。

本申请对微米级通孔的形状不做要求，比如其横截面可以为长方形、椭圆形或圆形。只要制备得到的微米级通孔的边缘存在三维立体金属毛刺即可。

作为优选方案，所述微米级通孔的孔径为0.5-1000μm，优选为50-400μm；

以微米级通孔的轴心计，所述微米级通孔之间的间距在1-1000μm，优选为50-500μm；

所述三维多孔箔材的孔隙率为1-60％，优选为5-30％。

将微米级通孔参数限定在上述限定范围内，三维立体金属毛刺能够很好的形成三维立体网络，从而提高极片的整体传导性能。

作为优选方案，所述微米级通孔垂直贯穿所述箔材；和/或

所述微米级通孔的轴心之间互相平行；和/或

所述微米级通孔在箔材上均匀分布。

微米级通孔垂直贯穿所述箔材时，Li

微米级通孔轴心之间互相平行且在箔材上均匀排列时，三维多孔箔材的抗拉强度分布均匀。

作为优选方案，所述三维立体金属毛刺的形貌特征为：金属毛刺呈三维立体结构，无规则形状，分布在微米级通孔的四周，在箔材的两面对称或不对称分布。

作为优选方案，所述三维立体金属毛刺的技术指标为：金属毛刺伸出箔材根部5-600μm，金属毛刺与箔材之间的垂直高度为5-250μm。

作为优选方案，所述三维立体金属毛刺存在于所述箔材的一侧表面或两侧表面上，优选存在于所述箔材的两侧表面。

作为优选方案，所述三维多孔箔材的厚度为3-30μm。

本申请的第二方面提供了上述的集流体的制备方法，将箔材经过激光或者机械打孔，箔材表面产生微米级通孔和三维立体金属毛刺；优选将箔材经过机械打孔。

相较于激光打孔，机械打孔的效果更佳。激光打孔会对箔材有烧蚀现象，从而影响毛刺的产生。机械打孔的方式可以为机械冲孔，使得箔材上的微米级通孔均匀排列，三维多孔箔材的抗拉强度分布均匀。

本申请的第三方面提供一种极片，所述极片包括所述的集流体和活性物质层，所述活性物质层附着在所集流体表面并填充所述微米级通孔，所述活性物质层的厚度较所述三维立体金属毛刺的高度高10-50％。

活性物质层的高度高于三维立体金属毛刺的高度是为了避免毛刺穿透隔膜。活性物质层的厚度较三维立体金属毛刺的高度高10-50％时，能够覆盖金属毛刺。

本申请的第四方面提供了一种电极组件，包括正极和负极，所述正极和/或负极包括上述的极片。

作为优选，当电极为正极时，所述箔材为铝箔；

当电极为负极时，所述箔材为铜箔。

本申请的第五方面提供了一种电化学装置，其包括上述的电极组件。

本申请的集流体包括三维多孔箔材，在箔材的表面有大量的微米级通孔(简称“微孔”)和三维立体金属毛刺，使得箔材的重量更轻。这些微孔不仅可以填充活性物质，增加其含量和电解液的浸润量，实现Li

应用本申请方法制备得到的锂离子电池，具有足够的可供电解液存储的空隙和微孔，可以存储更多的电解液，极片的粘结力也有所提高，从而提高锂离子电池的循环性能；在充放电过程中，Li

鉴于以上优点，本申请的三维多孔箔材的使用可以改善锂电池的循环、倍率等性能，从而获得一种循环寿命长、高倍率的锂离子电池。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本申请的三维多孔的箔材。

图2为三维多孔箔材电极的示意图。

其中，1为箔材，2为三维立体金属毛刺，3为微米级通孔，4为填充于所述微米级通孔内部的活性物质。

具体实施方式

除非另有说明，本申请中使用的术语具有本领域技术人员通常所理解的公知含义。除非另有说明，本申请中提到的各参数的数值可以用本领域常用的各种测量方法进行测量(例如，可以按照在本申请的实施例中给出的方法进行测试)。

术语“约”用以描述及说明小的变化。当与事件或情形结合使用时，所述术语可指代其中事件或情形精确发生的例子以及其中事件或情形极近似地发生的例子。举例来说，当结合数值使用时，术语可指代小于或等于所述数值的±10％的变化范围，例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％。另外，有时在本文中以范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解，此类范围格式是用于便利及简洁起见，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。

下面结合具体实施方式，进一步阐述本申请。应理解，这些具体实施方式仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。

一、箔材

本申请的三维多孔的箔材，在箔材的表面有大量的三维立体金属毛刺，以及大量的贯穿所述箔材的微米级通孔，所述三维立体金属毛刺位于部分所述微米级通孔的边缘。

根据本申请的一些实施方式，所述微米级通孔的孔径为0.5-1000μm，优选为50-400μm，以微米级通孔的轴心计，所述微米级通孔之间的间距在1-1000μm，优选为50-500μm。

根据本申请的一些实施方式，所述三维多孔箔材的孔隙率为1-60％，优选为5-30％。

根据本申请的一些实施方式，所述微米级通孔垂直贯穿所述箔材。

根据本申请的一些实施方式，所述微米级通孔的轴心之间互相平行。

根据本申请的一些实施方式，所述微米级通孔在箔材上均匀分布。

根据本申请的一些实施方式，所述三维立体金属毛刺的形貌特征为：金属毛刺呈三维立体结构，无规则形状，分布在微米级通孔的四周，在箔材的两面对称或不对称分布。

根据本申请的一些实施方式，所述三维立体金属毛刺的技术指标为：金属毛刺伸出箔材根部5-600μm，金属毛刺与箔材之间的垂直高度为5-250μm。

根据本申请的一些实施方式，所述三维立体金属毛刺存在于所述箔材的一侧表面或两侧表面上，优选存在于所述箔材的两侧表面。

本申请的三维多孔箔材的制备方法为：

将箔材经过激光或者机械打孔，箔材表面产生微米级通孔和三维立体金属毛刺；优选将箔材经过机械冲孔。

二、集流体

本申请的集流体包括上述箔材。

所述集流体可以选用锂离子电池常用的箔材，包括：铜箔、铝箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫铜、覆有导电金属的聚合物基底或其任意组合。

三、极片

本申请的极片包括上述集流体和活性物质层，所述活性物质层附着在所述集流体表面并填充所述微米级通孔，所述活性物质层的厚度较所述三维立体金属毛刺的高度高10-50％。

根据本申请的一些实施方式，所述极片为正极极片时，所述集流体为铝箔，所述铝箔的厚度为8-30μm。

正极活性物质层包括正极活性材料、导电剂和粘结剂，当然还可以包括对正极电化学性能有益的其他添加剂。

在一些实施方式中，所述正极活性材料可以是常用的正极活性材料，可以包括锂过渡金属氧化物，橄榄石结构的含锂磷酸盐及其各自的改性化合物中的一种或几种。锂过渡金属氧化物可以包括但不限于锂钴氧化物、锂锰氧化物、锂镍氧化物、锂镍钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物及其改性化合物中的一种或几种。橄榄石结构的含锂磷酸盐可以包括但不限于磷酸锰锂、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸铁锂、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的复合材料及其改性化合物中的一种或几种。

在一些实施方式中，所述导电剂可以是常用的导电剂，包括但不限于：基于金属的材料、基于碳的材料、导电聚合物和它们的混合物。在一些实施例中，基于金属的材料选自金属粉、金属纤维、镍、铜、铝或银。在一些实施例中，基于碳的材料选自天然石墨、人造石墨、乙炔黑、科琴黑、碳黑、碳纤维或其任意组合。在一些实施例中，导电聚合物为聚亚苯基衍生物。

在一些实施方式中，所述粘结剂可以是常用的粘结剂，包括但不限于：聚乙烯醇、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、含亚乙基氧的聚合物、羧化的聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏1，1-二氟乙烯、聚氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸(酯)化的丁苯橡胶、环氧树脂或尼龙等。

根据本申请的一些实施方式，所述极片为负极极片时，所述集流体为铜箔，所述铜箔的厚度为3-15μm。

负极活性物质层包括负极活性材料、导电剂、增稠剂和粘结剂，当然还可以包括对负极电化学性能有益的其他添加剂。

在一些实施方式中，所述负极活性材料可以是常用的负极活性材料，包括但不限于：石墨，碳素材料，硅基材料，金属氧化物类，锡基材料。比如硅基复合材料包括但不限于硅碳复合材料，硅金属氧化物复合材料，硅合金复合材料，其中硅在复合材料中的质量含量为1～85wt.％。比如金属氧化物包括但不限于氧化铁，钛酸锂，氧化铜等，视为一切能够进行脱嵌锂，储锂的金属氧化物。

在一些实施方式中，所述导电剂可以是常用的导电剂，包括但不限于：基于碳的材料、基于金属的材料、导电聚合物和它们的混合物。在一些实施例中，基于碳的材料选自天然石墨、人造石墨、碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维或其任意组合。在一些实施例中，基于金属的材料选自金属粉、金属纤维、铜、镍、铝或银。在一些实施例中，导电聚合物为聚亚苯基衍生物。

在一些实施方式中，所述增稠剂可以是常用的增稠剂，包括但不限于羧甲基纤维素钠。

在一些实施方式中，所述粘结剂可以是常用的粘结剂，包括但不限于：聚乙烯醇、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏1，1-二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸(酯)化的丁苯橡胶、环氧树脂或尼龙等。

四、电极组件

本申请还提供了一种电极组件，包括正极和负极。

所述正极包括上述所述的正极极片。

所述负极包括上述所述的负极极片。

将正极极片和负极极片分别按照本领域的常规方法制备成正极和负极，在这里不再赘述。

五、锂离子电池

根据一个实施方式的锂离子电池，包括上述的正极、上述的负极和叠设于所述正极和负极之间的隔膜，以及电解液等。

在一些实施方式中，所述电解液包括锂盐和溶剂。

在一些实施方式中，所述锂盐包括但不限于：六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二氟磷酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂或二氟草酸硼酸锂。

在一些实施方式中，所述溶剂可选自碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、1,4-丁内酯、环丁砜、二甲砜、甲乙砜及二乙砜中的一种或几种。

可以使用现有技术中的常用方法进行锂离子电池的制备。比如将电池极片装配成电池的内芯，然后将所述电解液灌注于所述电池内芯中。

六、电化学装置

本申请还提供了一种电化学装置，所述电化学装置包括上述锂离子电池。

在一些实施方式中，所述电化学装置包括但不限于：电动车辆、混合动力电动车辆、插电式混合动力电动车辆、蓄电系统等。为了满足该电化学装置对锂离子电池的高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包或电池模块。

在一些实施方式中，所述电化学装置可以是平板电脑、手机、笔记本电脑等。该电化学装置通常要求轻薄化，可以采用锂离子电池作为电源。

实施例1-机械打孔

一、集流体

如图1所示，本实施例集流体为三维多孔箔材1，在箔材的表面有大量的三维立体金属毛刺2，以及大量的贯穿所述箔材1的微米级通孔3，所述三维立体金属毛刺2位于部分所述微米级通孔3的边缘。

所述微米级通孔的孔径为250μm，以微米级通孔的轴心计，所述微米级通孔之间的间距在500μm。

所述三维多孔箔材的孔隙率为20％。

所述微米级通孔垂直贯穿所述箔材。

所述三维立体金属毛刺的形貌特征为：金属毛刺呈三维立体结构，无规则形状，分布在微米级通孔的四周，在箔材的两面不对称分布。

所述三维立体金属毛刺的技术指标为：金属毛刺伸出箔材根部250μm-350μm，平均为300μm，金属毛刺与箔材之间的垂直高度范围在100μm-200μm，平均垂直高度为150μm。

本申请的三维多孔箔材的制备方法为：

将箔材通过带有打孔模具的工作台，模具上下对称，模具为圆棍形，经过辊压进行打孔。

二、极片

如图1和2所示，本实施例的极片包括上述箔材1和活性物质层4，所述活性物质4附着在所述箔材1表面并填充所述微米级通孔3，所述活性物质层的厚度较所述三维立体金属毛刺的高度高15％。所述极片包括正极极片和负极极片。

所述极片为正极极片时，所述箔材为铝箔，所述铝箔的厚度为15μm。

正极活性物质层包括正极活性材料、导电剂和粘结剂。

正极活性材料为：镍钴锰酸锂NCM523；

导电剂为：SP；

粘结剂为：PVDF。

所述正极片的制备步骤如下：将正极活性材料镍钴锰酸锂、导电剂SP和粘结剂PVDF，溶剂NMP混合均匀，然后经过涂布工艺涂敷到本申请的三维多孔铝箔上，滚压、分切制备得到正极片。

所述极片为负极极片时，所述箔材为铜箔，所述铜箔的厚度为10μm。

负极活性物质层包括负极活性材料、导电剂、增稠剂和粘结剂。

负极活性材料为：石墨；

导电剂为：SP和KS-6；

增稠剂为：CMC；

粘结剂为：SBR。

所述负极片的制备步骤如下：将负极活性材料天然石墨、导电剂SP和KS-6、增稠剂CMC、粘结剂SBR，溶剂水，混合均匀，然后经过涂布工艺涂敷到本申请的三维多孔铜箔上、滚压、分切制备得到负极片。

三、锂离子电池的制备

将正极片、负极片、隔膜经过卷绕制备成卷芯，与铝塑膜外包装后，经过烘烤、注液、化成、分容得到三维微孔锂离子电池。

实施例2-激光打孔

本实施例与实施例1的不同之处在于：

本实施例的三维多孔箔材的制备方法为：

将箔材通过激光打孔的工作台，激光按照设定好的路径进行打孔，激光打孔上下对称。

其余步骤和参数均与实施例1相同。

实施例3-三维立体箔材性能不同

一、集流体

如图1所示，本实施例集流体为三维多孔箔材1，在箔材的表面有大量的三维立体金属毛刺2，以及大量的贯穿所述箔材1的微米级通孔3，所述三维立体金属毛刺2位于部分所述微米级通孔3的边缘。

所述微米级通孔的孔径为300μm，以微米级通孔的轴心计，所述微米级通孔之间的间距在600μm。

所述三维多孔箔材的孔隙率为25％。

所述微米级通孔垂直贯穿所述箔材。

所述三维立体金属毛刺的形貌特征为：金属毛刺呈三维立体结构，无规则形状，分布在微米级通孔的四周，在箔材的两面对称分布。

所述三维立体金属毛刺的技术指标为：金属毛刺伸出箔材根部300μm-400μm，平均为350μm，金属毛刺与箔材之间的垂直高度范围在200μm-300μm，平均垂直高度为250μm。

本申请的三维多孔箔材的制备方法为：

将箔材通过带有打孔模具的工作台，模具上下对称，模具为方形，经过冲压进行打孔。

本实施例中，正极片、负极片以及锂离子电池的制备方法均与实施例1相同。

实施例4-三维立体箔材性能不同

一、集流体

如图1所示，本实施例集流体为三维多孔箔材1，在箔材的表面有大量的三维立体金属毛刺2，以及大量的贯穿所述箔材1的微米级通孔3，所述三维立体金属毛刺2位于部分所述微米级通孔3的边缘。

所述微米级通孔的孔径为200μm，以微米级通孔的轴心计，所述微米级通孔之间的间距在450μm。

所述三维多孔箔材的孔隙率为15％。

所述微米级通孔垂直贯穿所述箔材。

所述三维立体金属毛刺的形貌特征为：金属毛刺呈三维立体结构，无规则形状，分布在微米级通孔的四周，在箔材的两面不对称分布。

所述三维立体金属毛刺的技术指标为：金属毛刺伸出箔材根部200μm-300μm，平均为250μm，金属毛刺与箔材之间的垂直高度范围在150μm-250μm，平均垂直高度为200μm。

本申请的三维多孔箔材的制备方法为：

将箔材通过带有打孔模具的工作台，模具上下对称，模具为圆棍形，经过辊压进行打孔。

本实施例中，正极片、负极片以及锂离子电池的制备方法均与实施例1相同。

实施例5-不同电池体系三维立体箔材性能不同

一、集流体

如图1所示，本实施例集流体为三维多孔箔材1，在箔材的表面有大量的三维立体金属毛刺2，以及大量的贯穿所述箔材1的微米级通孔3，所述三维立体金属毛刺2位于部分所述微米级通孔3的边缘。

所述微米级通孔的孔径为300μm，以微米级通孔的轴心计，所述微米级通孔之间的间距在600μm。

所述三维多孔箔材的孔隙率为25％。

所述微米级通孔垂直贯穿所述箔材。

所述三维立体金属毛刺的形貌特征为：金属毛刺呈三维立体结构，无规则形状，分布在微米级通孔的四周，在箔材的两面不对称分布。

所述三维立体金属毛刺的技术指标为：金属毛刺伸出箔材根部300μm-400μm，平均为350μm，金属毛刺与箔材之间的垂直高度范围在250μm-350μm，平均垂直高度为300μm。

本申请的三维多孔箔材的制备方法为：

将箔材通过带有打孔模具的工作台，模具上下对称，模具为方形，经过冲压进行打孔。

二、极片

如图1和2所示，本实施例的极片包括上述箔材1和活性物质层4，所述活性物质4附着在所述箔材1表面并填充所述微米级通孔3，所述活性物质层的厚度较所述三维立体金属毛刺的高度高20％。所述极片包括正极极片和负极极片。

所述极片为正极极片时，所述箔材为铝箔，所述铝箔的厚度为15μm。

正极活性物质层包括正极活性材料、导电剂和粘结剂。

正极活性材料为：磷酸铁锂；

导电剂为：SP；

粘结剂为：PVDF。

所述正极片的制备步骤如下：将正极活性材料磷酸铁锂、导电剂SP和粘结剂PVDF，溶剂NMP混合均匀，然后经过涂布工艺涂敷到本申请的三维多孔铝箔上，滚压、分切制备得到正极片。

所述极片为负极极片时，所述箔材为铜箔，所述铜箔的厚度为10μm。

负极活性物质层包括负极活性材料、导电剂、增稠剂和粘结剂。

负极活性材料为：石墨；

导电剂为：SP和KS-6；

增稠剂为：CMC；

粘结剂为：SBR。

所述负极片的制备步骤如下：将负极活性材料天然石墨、导电剂SP和KS-6、增稠剂CMC、粘结剂SBR，溶剂水，混合均匀，然后经过涂布工艺涂敷到本申请的三维多孔铜箔上、滚压、分切制备得到负极片。

三、锂离子电池的制备

将正极片、负极片、隔膜经过卷绕制备成卷芯，与铝塑膜外包装后，经过烘烤、注液、化成、分容得到三维微孔锂离子电池。

实施例6-不同电池体系三维立体箔材性能不同

一、集流体

如图1所示，本实施例集流体为三维多孔箔材1，在箔材的表面有大量的三维立体金属毛刺2，以及大量的贯穿所述箔材1的微米级通孔3，所述三维立体金属毛刺2位于部分所述微米级通孔3的边缘。

所述微米级通孔的孔径为300μm，以微米级通孔的轴心计，所述微米级通孔之间的间距在600μm。

所述三维多孔箔材的孔隙率为25％。

所述微米级通孔垂直贯穿所述箔材。

所述三维立体金属毛刺的形貌特征为：金属毛刺呈三维立体结构，无规则形状，分布在微米级通孔的四周，在箔材的两面不对称分布。

所述三维立体金属毛刺的技术指标为：金属毛刺伸出箔材根部300μm-400μm，平均为350μm，金属毛刺与箔材之间的垂直高度范围在250μm-350μm，平均垂直高度为300μm。

本申请的三维多孔箔材的制备方法为：

将箔材通过带有打孔模具的工作台，模具上下对称，模具为圆棍形，经过冲压进行打孔。

二、极片

如图1和2所示，本实施例的极片包括上述箔材1和活性物质层4，所述活性物质4附着在所述箔材1表面并填充所述微米级通孔3，所述活性物质层的厚度较所述三维立体金属毛刺的高度高25％。所述极片包括正极极片和负极极片。

所述极片为正极极片时，所述箔材为铝箔，所述铝箔的厚度为15μm。

正极活性物质层包括正极活性材料、导电剂和粘结剂。

正极活性材料为：镍钴锰酸锂NCM523。

导电剂为：SP；

粘结剂为：PVDF。

所述正极片的制备步骤如下：将正极活性材料镍钴锰酸锂、导电剂SP和粘结剂PVDF，溶剂NMP混合均匀，然后经过涂布工艺涂敷到本申请的三维多孔铝箔上，滚压、分切制备得到正极片。

所述极片为负极极片时，所述箔材为铜箔，所述铜箔的厚度为10μm。

负极活性物质层包括负极活性材料、导电剂、增稠剂和粘结剂。

负极活性材料为：硅碳石墨混合负极；

导电剂为：SP和KS-6；

增稠剂为：CMC；

粘结剂为：SBR。

所述负极片的制备步骤如下：将负极活性材料硅碳石墨混合负极、导电剂SP和KS-6、增稠剂CMC、粘结剂SBR，溶剂水，混合均匀，然后经过涂布工艺涂敷到本申请的三维多孔铜箔上、滚压、分切制备得到负极片。

三、锂离子电池的制备

将正极片、负极片、隔膜经过卷绕制备成卷芯，与铝塑膜外包装后，经过烘烤、注液、化成、分容得到三维微孔锂离子电池。

实施例7-不同电池体系三维立体箔材性能不同

一、集流体

如图1所示，本实施例集流体为三维多孔箔材1，在箔材的表面有大量的三维立体金属毛刺2，以及大量的贯穿所述箔材1的微米级通孔3，所述三维立体金属毛刺2位于部分所述微米级通孔3的边缘。

所述微米级通孔的孔径为300μm，以微米级通孔的轴心计，所述微米级通孔之间的间距在600μm。

所述三维多孔箔材的孔隙率为25％。

所述微米级通孔垂直贯穿所述箔材。

所述三维立体金属毛刺的形貌特征为：金属毛刺呈三维立体结构，无规则形状，分布在微米级通孔的四周，在箔材的两面不对称分布。

所述三维立体金属毛刺的技术指标为：金属毛刺伸出箔材根部300μm-400μm，平均为350μm，金属毛刺与箔材之间的垂直高度范围在250μm-350μm，平均垂直高度为300μm。

本申请的三维多孔箔材的制备方法为：

将箔材通过带有打孔模具的工作台，模具上下对称，模具为圆棍形，经过辊压进行打孔。

二、极片

如图1和2所示，本申请的极片包括上述箔材1和活性物质层4，所述活性物质4附着在所述箔材1表面并填充所述微米级通孔3，所述活性物质层的厚度较所述三维立体金属毛刺的高度高20％。所述极片包括正极极片和负极极片。

所述极片为正极极片时，所述箔材为铝箔，所述铝箔的厚度为15μm。

正极活性物质层包括正极活性材料、导电剂和粘结剂。

正极活性材料为：钴酸锂；

导电剂为：SP；

粘结剂为：PVDF。

所述正极片的制备步骤如下：将正极活性材料钴酸锂、导电剂SP和粘结剂PVDF，溶剂NMP混合均匀，然后经过涂布工艺涂敷到本申请的三维多孔铝箔上，滚压、分切制备得到正极片。

所述极片为负极极片时，所述箔材为铜箔，所述铜箔的厚度为10μm。

负极活性物质层包括负极活性材料、导电剂、增稠剂和粘结剂。

负极活性材料为：石墨；

导电剂为：SP和KS-6；

增稠剂为：CMC；

粘结剂为：SBR。

所述负极片的制备步骤如下：将负极活性材料天然石墨、导电剂SP和KS-6、增稠剂CMC、粘结剂SBR，溶剂水，混合均匀，然后经过涂布工艺涂敷到本申请的三维多孔铜箔上、滚压、分切制备得到负极片。

四、锂离子电池的制备

将正极片、负极片、隔膜经过卷绕制备成卷芯，与铝塑膜外包装后，经过烘烤、注液、化成、分容得到三维微孔锂离子电池。

对比例1

本对比例1与实施例1的区别在于：集流体使用无微孔、无三维立体金属毛刺的箔材。其余均与实施例1相同。

对比例2

本对比例2与实施例1的区别在于：集流体使用有微孔、无三维立体金属毛刺的箔材。其余参数包括微孔的具体参数均与实施例1相同。

有微孔、无三维立体金属毛刺的箔材的制备方法为：将箔材通过带有打孔模具的工作台，模具上下对称，经过冲压进行打孔。

应用实施例

1、电池内阻测试

采用四探针法测试样品的中心区域的方块电阻：使用RTS-9型双电测四探针测试仪，测试环境为：常温23±2℃，0.1MPa，相对湿度≤65％。测试时，将待测样品进行表面清洁，然后水平置于测试台上，将四探针放下，使探针与待测样品表面有良好接触，然后调节自动测试模式标定样品的电流量程，在合适的电流量程下进行方块电阻的测量，并采集相同样品的8至10个数据点作为数据测量准确性和误差分析。最后取平均值记录为样品的方块电阻值。

2、循环容量保持率测试

在25℃恒温箱静置1小时，将锂离子电池以0.5C的倍率恒流充电至4.2V，再恒压充电至电流小于等于0.05C，静置30min，然后再以1C的倍率恒流放电至2.5V。静置30min，记录首次循环的放电容量。将锂离子电池按照上述方法进行1000次充放电循环，分别记录第500次循环和第1000次循环的放电容量。

500圈循环容量保持率＝(第500圈循环的放电容量/首次循环的放电容量)×100％。

1000圈循环容量保持率＝(第1000圈循环的放电容量/首次循环的放电容量)×100％。

3、倍率性能测试

在25℃恒温箱静置1小时，将锂离子电池以0.5C的倍率恒流充电至4.2V，再恒压充电至电流小于等于0.05C，静置30min。再以0.5C倍率恒流放电至2.5V，静置30min。测试得到锂离子电池0.5C倍率放电容量。

在25℃恒温箱静置1小时，将锂离子电池以0.5C的倍率恒流充电至4.2V，再恒压充电至电流小于等于0.05C，静置30min。再以3C倍率恒流放电至2.5V，静置30min。测试得到锂离子电池3C倍率放电容量。

在25℃下，将锂离子电池以0.5C的倍率恒流充电至4.2V，再恒压充电至电流小于等于0.05C，静置30min。再以5C倍率恒流放电至2.5V，静置30min。测试得到锂离子电池5C倍率放电容量。

3C的放电百分比＝(3C放电容量/0.5C放电容量)×100％

5C的放电百分比＝(5C放电容量/0.5C放电容量)×100％。

4、测试结果见表1。

表1

由表1可以看出：

1、对比例2比对比例1的性能好，但是比实施例1的性能稍差。

2、机械打孔比激光打孔的性能好，实施例1优于实施例2。

3、孔隙率高的箔材性能，优于孔隙率低的箔材；实施例3优于实施例1，实施例1优于实施例2。

4、三维多孔箔材的性能整体优于不打孔的箔材。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。