电极及其制作方法、电化学装置与流程

本申请涉及锂电池，具体涉及一种电极及其制作方法、电化学装置。

背景技术：

1、电池的快充性能和快放性能决定了其应用的广泛性和便捷性。但电池在工作时，由于快充阶段和快放阶段的热效应、电化学极化、欧姆极化等，制约了电池的性能发挥。电池中电流分布并不均匀，产热能力和散热能力的分布并不匹配，局部过热问题也高度影响了电池的充放性能以及循环寿命。

2、因此，迫切需要研发一种新的电极结构，能够满足快充性能或快放性能的同时，兼顾散热。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种电极及其制作方法、电化学装置，解决如何满足快充性能或快放性能的同时，兼顾散热的问题。

2、为实现本申请的目的，本申请提供了如下的技术方案：

3、第一方面，本申请提供一种电极，包括：集流体；活性层，与所述集流体连接；其中，所述活性层包括导电层和混合在所述导电层中的多个pn结，所述pn结包括p型硅和与所述p型硅连接的n型硅，所述p型硅指向所述n型硅的方向为第一方向，多个所述pn结中，预定数量的所述pn结的第一方向的分量与所述集流体的法向重合。

4、一种实施方式中，第一预定数量的所述pn结的第一方向的分量与所述集流体的法向的方向相反，和/或，第二预定数量的所述pn结的第一方向的分量与所述集流体的法向的方向相同。

5、一种实施方式中，在所述集流体的法向上的正投影中，多个所述pn结的投影面积占所述活性层的总投影面积的比例小于等于50％。

6、一种实施方式中，在所述集流体的法向上的正投影中，多个所述pn结的投影面积占总投影面积的比例小于等于25％。

7、一种实施方式中，所述电极在所述集流体的法向上的电阻与法向反向的电阻之比小于等于2：1并大于等于1.05：1。

8、一种实施方式中，所述电极在所述集流体的法向上的电阻与法向反向的电阻之比于大等于1：2并小于等于1：1.05。

9、一种实施方式中，所述活性层平铺在所述集流体上，或者，所述活性层包围在所述集流体的四周。

10、一种实施方式中，所述导电层包括高温区和非高温区，在所述高温区中含有的所述pn结的数量大于在所述非高温区的pn结的数量。

11、第二方面，本申请还提供一种电化学装置，包括第一方面各种实施方式中任一项所述的电极。

12、第三方面，本申请还提供一种电极的制作方法，包括：提供集流体；制作活性层，将所述活性层与所述集流体连接；其中，所述活性层包括导电层和混合在所述导电层中的多个pn结，所述pn结包括p型硅和与所述p型硅连接的n型硅，所述p型硅指向所述n型硅的方向为第一方向；在制作所述活性层时，使预定数量的所述pn结的第一方向的分量与所述集流体的法向重合。

13、一种实施方式中，在制作所述活性层时，使预定数量的所述pn结的第一方向的分量与所述集流体的法向重合，包括：在所述导电层中混合多个所述pn结，多个所述pn结的所述第一方向为随机方向；在电场或磁场环境中，将预定数量的所述pn结的所述第一方向由随机方向调整为第一方向的分量与所述集流体的法向重合。

14、通过设置活性层包括导电层和混合在导电层中的多个pn结，并设置预定数量的pn结的第一方向的分量与集流体的法向重合，从而可根据pn结的单向导电性的特性，调控电极的充放电性能和散热性能，可在满足快充性能或快放性能的同时，能够满足散热需求，解决了目前的电极存在的充放电性能和散热性能难以兼顾，存在局部过热的问题。

技术特征：

1.一种电极，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，第一预定数量的所述pn结的第一方向的分量与所述集流体的法向的方向相反，和/或，第二预定数量的所述pn结的第一方向的分量与所述集流体的法向的方向相同。

3.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，在所述集流体的法向上的正投影中，多个所述pn结的投影面积占所述活性层的总投影面积的比例小于等于50％。

4.根据权利要求3所述的电极，其特征在于，在所述集流体的法向上的正投影中，多个所述pn结的投影面积占总投影面积的比例小于等于25％。

5.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述电极在所述集流体的法向上的电阻与法向反向的电阻之比大于等于1.05：1并小于等于2：1。

6.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述电极在所述集流体的法向上的电阻与法向反向的电阻之比于大等于1：2并小于等于1：1.05。

7.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述活性层平铺在所述集流体上，或者，所述活性层包围在所述集流体的四周。

8.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述导电层包括高温区和非高温区，在所述高温区中含有的所述pn结的数量大于在所述非高温区的pn结的数量。

9.一种电化学装置，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的电极。

10.一种电极的制作方法，其特征在于，包括：

11.如权利要求10所述的电极的制作方法，其特征在于，在制作所述活性层时，使预定数量的所述pn结的第一方向的分量与所述集流体的法向重合，包括：

技术总结
一种电极及其制作方法、电化学装置，该电极包括集流体和活性层，活性层与集流体连接；其中，活性层包括导电层和混合在导电层中的多个PN结，PN结包括P型硅与P型硅连接的N型硅，P型硅指向N型硅的方向为第一方向，多个PN结中，预定数量的PN结的第一方向的分量与集流体的法向重合。通过设置活性层包括导电层和混合在导电层中的多个PN结，并设置预定数量的PN结的第一方向的分量与集流体的法向重合，从而可根据PN结的单向导电性的特性，调控电极的充放电性能和散热性能，可在满足快充性能或快放性能的同时，能够满足散热需求，解决了目前的电极存在的充放电性能和散热性能难以兼顾，存在局部过热的问题。

技术研发人员：方自力,阳海林,余林涛,张宁月
受保护的技术使用者：比亚迪股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17