CN110957462A - 一种双极性电极片及其制备方法，以及双极性电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种双极性电极片，该电极片正极部和负极部中至少正极部为超厚电极部，超厚电极部采用具有多孔基体的多孔电极层层叠组成，厚度比传统电极片更厚，可以增大电池的能量密度，降低电池的制造成本，并有利于电池单元之间的一致性控制。同时本发明还提供了双极性电极片的制备方法，多孔电极层层叠的方式可避免多层涂覆逐层烘干导致的电极层龟裂脱落问题。

Description

一种双极性电极片及其制备方法，以及双极性电池
技术领域
本发明涉及双极性电池领域，具体地涉及一种超厚双极性电极片。
背景技术
双极性电池由两个单极性电极片、若干个双极性电极片、隔离层和电解液组成。双极性电极片是指在双极性集流体两侧分别设置有正极材料层和负极材料层后具有两个极性的电极片，单极性单极片是指在单极性集流体一侧设置有正极材料层或负极材料层后具有单极性的电极片。由于双极性电池内部由双极板、正极材料层、隔离层、负极材料层和另一双极板构成的每个电池单元都具有独立的电化学结构，因而可以通过增加双极性电极片的数量来增加电池单元的个数，进而提高电池的总体电压，并且，双极性电池内部的电子流和离子流基本垂直于双极性集流体分布，因此电池单元之间电阻小，电极电流和电位分布均匀，电池充放电速度快，适用于电动汽车和电力储能等高功率高电压应用领域。
双极性电池在大倍率电流工作时，电池单元之间的一致性问题更为突出，这会严重影响电池的实际使用寿命，尤其是当电极材料层很薄时，电池单元之间的一致性控制会非常困难。若简单地采用厚涂覆工艺(如中国专利CN 104241696 A)或者多层涂覆逐层烘干的工艺(如中国专利CN 104600244 A)，又很容易造成厚电极层龟裂脱落的问题。
发明内容
针对以上存在的问题，电极层制备技术需要新突破，需要对电极材料层结构进行厚度方向的复合设计，以改善高功率输出下电池单元之间的一致性，进而提升电池的循环寿命和实际可用容量，满足电动汽车或电力储能高功率高电压的工况需求。本发明提供一种双极性电极片，该电极片正极部和负极部中至少正极部为超厚电极部，能够提高双极性电池的能量密度，降低电池的制造成本，并有利于电池单元之间的一致性控制。同时本发明还提供了双极性电极片的制备方法，多孔电极层层叠的方式可避免多层涂覆逐层烘干导致的电极层龟裂脱落问题。
本发明提供的技术方案如下：
根据本发明提供一种双极性电极片，该双极性电极片包括双极性集流体以及位于双极性集流体两侧的正极部和负极部，本发明中，双极性电极片的正极部一定为超厚正极部，其中超厚正极部是由一层或者多层多孔正极层层叠组成，相邻两层多孔正极层之间电子导电接触，多孔正极层是由多孔基体两侧表面和/或孔洞内设有正极材料得到的，其中，当超厚正极部是由多层多孔正极层层叠组成时，靠近双极性集流体一侧的多孔正极层为第一正极层，随着远离双极性集流体，多孔正极层为第二正极层、第三正极层、第四正极层、。。。。。第n正极层、第n+1正极层，其中n≥1。
根据本发明，双极性电极片的负极部可以为常规负极片，也可以为超厚负极部，超厚负极部是由一层或多层多孔负极层层叠组成，相邻两层多孔负极层之间电子导电接触，多孔负极层是由多孔基体两侧表面和/或孔洞内设有负极材料得到的，其中，当超厚负极部是由多层多孔负极层层叠组成时，靠近双极性集流体一侧的多孔负极层为第一负极层，随着远离双极性集流体，多孔负极层为第二负极层、第三负极层、第四负极层、。。。。。第n负极层、第n+1负极层，其中n≥1。
在本发明中，多孔基体并不是原位生成的自支撑结构，而是能够具有一定抗拉强度的起支撑作用的有形的基体，其中多孔基体的抗拉强度不小于1MPa。
本发明中，为了便于统一描述，多孔正极层与多孔负极层统称为多孔电极层，超厚正极部与超厚负极部统称为超厚电极部，正极材料和负极材料统称为电极材料，第n正极层和第n负极层统称为第n电极层。
优选地，本发明中多孔电极层的层叠形式为平面层叠。
根据本发明，多孔正极层的多孔基体两侧表面和/或孔洞内的正极材料为正极活性材料，多孔负极层的多孔基体两侧表面和/或孔洞内的负极材料为负极活性材料。
进一步地，多孔电极层的多孔基体两侧表面和/或孔洞内的电极材料还包括导电剂和粘接剂，也就是说，多孔电极层优选地为，电极活性材料、导电剂和粘接剂按照一定比例混合均匀组成电极浆料后，设于多孔基体的表面并填充于多孔基体的孔洞内，然后烘干得到。
其中，正极活性材料可以为磷酸铁锂，锂钴氧化物，锂镍氧化物，锂锰氧化物，锂镍钴锰氧化物，锂镍钴铝氧化物，锂钒氧化物，钒氧化物，锂锰基氧化物(锂锰铬氧化物，锂锰钴氧化物，锂锰镍氧化物，锂锰铜氧化物)，V[LiM]O4(M＝镍或钴)，多原子阴离子正极材料(VOPO4，NASICON，硅酸盐类，钛酸盐类，硫酸盐类，硼酸盐类，R-Li3Fe2(PO4)3、Li3FeV(PO4)3、TiNb(PO4)3、LiFeNb(PO4)3)，铁化合物、钼氧化物。
负极活性材料可以为碳基负极材料(石墨，中间相碳微球，石墨化碳纤维，无定型碳材料，软碳，硬炭，富勒烯，碳纳米管，炭钴复合物，炭锡复合物，碳硅复合物)，氮化物，硅及硅化物，锡基氧化物，硒化物，合金类负极材料(锡基合金，硅基合金，锑基合金，鍺基合金，铝基合金，铅基合金)，钛氧化物(钛酸锂，二氧化钛)，过渡族金属氧化物(钴氧化物、镍氧化物、铜氧化物、铁氧化物、铬氧化物、锰氧化物)、磷化物，金属锂。
超厚正极部的厚度为0.15～6mm，超厚负极部的厚度为0.1～4mm。超厚正极部或超厚负极部可以为一层多孔正极层或一层多孔负极层，优选地，超厚正极部或超厚负极部为多层多孔正极层或多层多孔负极层层叠组成。
根据本发明，当超厚电极部为一层多孔电极层时，多孔基体厚度为0.1～6mm。多孔基体为具有通孔结构的电子导电层缠结、粘接或者焊接在一起的多孔导电层；其中电子导电层为导电金属层，导电金属层为金属网或金属丝编织网等，网孔为圆形、方形、菱形、长方形或其他规则形状等；或者，导电金属层为具有通孔结构的泡沫金属网；当多孔基体用于正极部时，泡沫金属网的材料为不锈钢、铝或银等，当多孔基体用于负极部时，泡沫金属网的材料为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜等。
或者，多孔基体为碳纤维导电布或者金属丝与有机纤维丝混合的导电布缠结、缝纫热压或粘结在一起，当多孔基体用于正极部时，金属丝的材料为铝、合金铝、不锈钢或银等，当多孔基体用于负极部时，金属丝的材料为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜等；有机纤维丝包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯和聚四氟乙烯丝等中的一种或几种。
或者，多孔基体为大孔隙率的不导电无机非金属材料或多孔有机材料缠结、缝纫热压或粘结在一起，无机非金属材料包括玻璃纤维无纺布或陶瓷纤维纸，多孔有机材料包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯及聚四氟乙烯的编织材料或者无纺布等。
或者，多孔基体为表面涂覆导电涂层或镀有金属薄膜的金属导电层、导电布、无机非金属材料或者多孔有机材料缠结、缝纫热压、或粘结在一起，导电涂层为导电剂与粘结剂的混合物；或者导电涂层为导电剂、正极活性材料与粘结剂的混合物，其中，混合的方式为粘接、喷涂、蒸镀或机械压合等中的一种或几种，导电剂为碳黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳、金属导电颗粒和金属导电纤维等中的一种或几种，多孔基体用于正极部时，金属导电颗粒或者金属导电纤维的材料为铝、不锈钢或银等，当多孔基体用于负极部时，金属导电颗粒或者金属导电纤维的材料为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜等。
或者，多孔基体为上述任意两种或几种所组成的组合体。
此时，超厚正极部或超厚负极部可通过浸润、浇注、灌浆、喷涂或机械压入等的方式将电极浆料附着于超厚电极部的多孔基体的表面和/或填充于多孔基体的孔洞内，然后烘干。
本发明中，当超厚电极部为多层多孔电极层时，多孔基体的孔隙率为30％～90％，优选40％～70％；多孔基体的等效孔径范围为5～2000μm，优选为20μm～1000μm。多孔基体为具有通孔结构的电子导电层，可以为导电金属层，导电金属层为金属网或金属丝编织网，网孔可以为圆形、方形、菱形、长方形或多边形等；或者，导电金属层为具有通孔结构的泡沫金属网；或者，导电金属层为多孔金属板或多孔金属箔，导电金属层的材料用在正极可以为不锈钢、铝或银等，用在负极可以为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜等。
或者，多孔基体可以为碳纤维导电布、金属丝与有机纤维丝混合的导电布，金属丝的材料用在正极可以为铝、合金铝、不锈钢或银等，用在负极可以为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜等，有机纤维丝可以包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯及聚四氟乙烯丝等中的一种或几种。
或者，多孔基体可以为大孔隙率的不导电无机非金属材料或多孔有机材料，无机非金属材料包括玻璃纤维无纺布、陶瓷纤维纸；多孔有机材料包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯及聚四氟乙烯的编织材料或者无纺布。
或者，多孔基体可以为表面涂覆导电涂层或镀有金属薄膜的金属导电层、导电布、无机非金属材料或者多孔有机材料等，导电涂层为导电剂与粘结剂的混合物或者导电涂层为导电剂、正极活性材料与粘结剂的混合物，混合的方式为粘接、喷涂、蒸镀或机械压合等方式，导电剂为碳黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳、金属导电颗粒和金属导电纤维等中的一种或几种，金属导电颗粒或者金属导电纤维的材料用在正极可以为铝、不锈钢或银等，用在负极可以为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜等；粘结剂可以为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚腈、聚丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯腈、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠和改性聚烯烃等中的一种或几种。
或者，多孔基体为上述任意两种或几种所组成的组合体。
此时，多孔基体可通过浸润、涂布、喷涂、印刷、机械压制等方式将电极浆料附着于多孔基体的表面和/或填充于多孔基体的孔洞内并烘干后形成多孔电极层。
进一步地，当超厚电极部的多孔基体的孔洞较大使得电极浆料烘干后不能充满孔洞时，可通过浸润、浇注、灌浆、机械压入等方式将电极浆料再次填充满多孔基体的孔洞，以提高电池能量密度。
若干层多孔电极层层叠完成后可以通过机械压合或者热压的方式使得相邻两层多孔电极层之间固定且导电接触，或者在层叠时通过导电粘接的方式使得相邻两层多孔电极层之间固定且导电接触。
本发明中，当超厚正极部或超厚负极部为多层多孔正极层或多层多孔负极层层叠组成时，每层多孔电极层的厚度、多孔基体的孔隙率、多孔基体的等效孔径、多孔基体的材料或者内设的电极材料可以相同，也可以不同从而呈现梯度分布的情况。优选地，第n+1电极层的多孔基体的等效孔径大于第n电极层的多孔基体的等效孔径，也就是说，超厚电极部中每层多孔电极层的多孔基体的等效孔径随着远离双极性集流体而逐渐增大，这样可以使电解液更容易渗透到超厚电极层的靠近集流体侧，兼顾超厚电极的离子导电和电子导电性能，解决电极厚度与电极倍率性能的矛盾。
本发明中，超厚电极部采用具有多孔基体的多孔电极层层叠组成，厚度比传统电极片更厚，可以增大电池的能量密度，降低电池的制造成本，并有利于电池单元之间的一致性控制。
本发明还提供一种上述双极性电极片的制备方法，包括如下步骤：
(1)配备电极浆料：根据电池的能量密度要求，按照比例将电极活性材料、导电剂和粘接剂混合成均匀的电极浆料；
(2)制备超厚电极部：将步骤(1)配备的电极浆料附着于超厚电极部的多孔基体的表面和/或填充于多孔基体的孔洞内，然后烘干；
(3)制备双极性电极片：将步骤(2)制备的超厚电极部按照极性紧密固定于双极性集流体的正极侧，或者固定于双极性集流体的正极侧和负极侧。
当步骤(2)中超厚电极部由一层多孔电极层组成时，可通过浸润、浇注、灌浆、喷涂或机械压入等的方式将电极浆料附着于超厚电极部的多孔基体的表面和/或填充于多孔基体的孔洞内，然后烘干。
当步骤(2)中超厚电极部由多层多孔电极层组成时，多层多孔基体可通过机械压合、热压粘合或粘结剂粘合等方式预先层叠后，再通过浸润、浇注、灌浆、压延涂布、浸渍涂布、丝网印刷涂布、喷涂或机械压入等方式将电极浆料附着于超厚电极部的多孔基体的表面和/或填充于多孔基体的孔洞内，然后烘干；或者，每层多孔基体分别通过浸润、压延涂布、浸渍涂布、丝网印刷涂布、喷涂、涂覆或者刷涂等方式将电极浆料附着于多孔基体的表面和/或填充于多孔基体的孔洞内，烘干后再层叠组成超厚电极部。相邻两层多孔电极层之间通过机械压合、热压、导电粘接或导电浆料统一浸润等方式粘接固定层叠。
步骤(2)中当超厚电极部的多孔基体的孔洞较大使得电极浆料烘干后不能充满孔洞时，可通过浸润、浇注、灌浆或机械压入等方式将电极浆料再次填充满多孔基体的孔洞；烘干温度40～150℃。
步骤(3)中，双极性集流体的表面通过机械打磨、激光刻蚀、等离子体处理、表面气相沉积或化学腐蚀等方式进行粗糙处理。超厚电极部与双极性集流体的表面通过机械压合、热压、导电粘接或涂覆粘结等方式紧密固定连接。
与现有技术中的逐层涂覆逐层烘干相比，本发明中采用具有多孔基体的多孔电极层一次烘干完成后逐层层叠组成超厚电极部，或者采用多层多孔基体预先层叠后统一设置电极材料的方式，工艺简单，可批量生产，同时可避免多次烘干导致涂层开裂、脱落的情况。
本发明还提供一种双极性电池，该双极性电池包括电解液、隔离层、单极性电极片、绝缘密封框和上述的双极性电极片，其中，绝缘密封框在双极性电极片和单极性电极片的边缘密封设置，防止电池单元之间的电解液串通泄露，若干个设有绝缘密封框的双极性电极片按照不同极性材料层相对放置的顺序串联层叠组成层叠结构，且每相邻两个双极性电极片之间设有电解液和至少一层隔离层，层叠结构的上下端面分别设有单极性电极片。
本发明的双极性电池采用内部串联双极性电极层叠构成，取消了并联极耳结构，电池内部电流由原来平行于电极的并联分布改为垂直于双极性电极的串联分布，即电流方向与电极面垂直，电流仅通过较薄的双极性集流体，在减少电流传输距离的同时增大了电流经过的面积，使电池中电流密度分布更加均匀，并且电子迁移通道缩短，降低了电池内阻，因此可以有效避免传统锂电池并联极耳结构方式导致的电池内部电流和温度分布不均匀的问题，适合大功率输出。
本发明的优势在于：
1)本发明双极性电极片的正极部为超厚电极部，厚度比传统电极片更厚，可以增大电池的能量密度，降低电池的制造成本，并有利于电池单元之间的一致性控制；
2)与现有技术中的逐层涂覆逐层烘干相比，本发明中采用具有多孔基体的多孔电极层一次烘干完成后逐层层叠组成超厚电极部，或者采用多层多孔基体预先层叠后统一设置电极材料的方式，可以避免多次涂覆烘干导致涂层开裂脱落的问题。
附图说明
图1为本发明多孔基体的多种实施方式的示意图；
图2为本发明超厚正极部的截面示意图，其中，图2(a)-(d)分别示出了多种超厚正极部的实施方式；
图3为本发明双极性电极片的截面示意图，其中，图3(a)-(b)分别示出了双极性电极片的两种实施方式；
图4为本发明双极性电池的截面示意图。
附图标记列表
1——多孔基体
2——多孔正极层
201——正极材料
3——超厚正极部
301——第一正极层
302——第二正极层
303——第三正极层
4——负极部
5——双极性集流体
6——双极性电极片
7——单极性集流体
8——隔离层
9——绝缘密封框
10——电池壳
11——双极性电池
具体实施方式
下面将结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。
图1(a)为本发明中多孔基体1的立体示意图。通过实施例1～4，结合附图1(b)～图1(e)，将分别说明本发明多孔基体的多种实施例。
实施例1
本实施例提供一种多孔基体1，多孔基体采用铝网，网孔为正方形，如图1(b)所示，该实施例中多孔基体的孔隙率为30％，等效孔径为1000μm。
实施例2
本实施例提供一种多孔基体，多孔基体采用镍网，网孔为长方形，如图1(c)所示，该实施例中多孔基体的孔隙率为90％，等效孔径为500μm。
实施例3
本实施例提供一种多孔基体，多孔基体采用无纺布，网孔为圆形通孔，如图1(d)所示，该实施例中多孔基体的孔隙率为70％，等效孔径为1200μm。
实施例4
本实施例提供一种多孔基体，多孔基体采用钛网，网孔为菱形，如图1(e)所示，该实施例中多孔基体的孔隙率为40％，等效孔径为2000μm。
图2为本发明超厚正极部2的截面示意图。通过实施例4～8，结合附图2(a)～图2(d)，将分别详细说明本发明超厚正极部的多种实施例情况。
本发明中，超厚正极部3的厚度为0.15～6mm，是由一层或者多层多孔正极层2层叠组成，多孔正极层2是由多孔基体1两侧表面和/或孔洞内设有正极材料201得到的，其中，靠近双极性集流体一侧的多孔正极层为第一正极层，随着远离双极性集流体，多孔正极层为第二正极层、第三正极层、第四正极层、。。。。。第n正极层、第n+1正极层，其中n≥1。
当超厚正极部3为多层多孔正极层层叠组成时，每层多孔电极层的厚度、多孔基体的孔隙率、多孔基体的等效孔径、多孔基体的材料或者内设的电极材料可以相同，也可以不同从而呈现梯度分布的情况。
实施例5
本实施例提供一种超厚正极部3，该超厚正极部是由5层多孔电极层平面层叠组成的，其中每层多孔电极层2的厚度、多孔基体的孔隙率、多孔基体的等效孔径、多孔基体的材料以及内设的电极材料均相同。
本实施例中，超厚正极部3的厚度为6mm，每层多孔基体的孔隙率为80％，等效孔径为800μm，多孔基体选用不锈钢网。
实施例6
本实施例提供一种超厚正极部3，该超厚正极部是由3层多孔电极层平面层叠组成的，与双极性集流体紧密接触的一层为第一正极层301，随着远离双极性集流体，依次为第二正极层302、第三正极层303。
在本实施例中，每层多孔电极层的厚度和内设的电极材料相同，但每层电极层的多孔基体的孔隙率、多孔基体的等效孔径、多孔基体的材料不相同。
超厚正极部的厚度为3mm，内设的电极材料为磷酸铁锂与导电剂、粘接剂的混合物，其中第一正极层301的多孔基体选用铝网，孔隙率90％，等效孔径5μm；第二正极层302的多孔基体选用合金铝网，孔隙率75％，等效孔径120μm；第三正极层303的多孔基体选用无纺布，孔隙率50％，等效孔径2000μm。
实施例7
本实施例提供一种超厚正极部3，该超厚正极部是由3层多孔电极层平面层叠组成的，与双极性集流体紧密接触的一层为第一正极层301，随着远离双极性集流体，依次为第二正极层302、第三正极层303。
在本实施例中，每层多孔基体的等效孔径、多孔基体的材料和内设的电极材料相同，但每层电极层的多孔基体厚度、孔隙率不相同。
超厚正极部的厚度为5mm，内设的电极材料为磷酸锰锂与导电剂、粘接剂的混合物，多孔基体选用泡沫铝网。其中第一正极层301的多孔基体厚度为1.2mm，孔隙率85％，等效孔径50μm；第二正极层302的多孔基体厚度为1.8mm，孔隙率45％，等效孔径500μm；第三正极层303的多孔基体厚度为2mm，孔隙率85％，等效孔径1500μm。
实施例8
本实施例提供一种超厚正极部3，该超厚正极部是由3层多孔电极层平面层叠组成的，与双极性集流体紧密接触的一层为第一正极层301，随着远离双极性集流体，依次为第二正极层302、第三正极层303。
在本实施例中，每层多孔基体的厚度、多孔基体的材料和孔隙率相同，但每层电极层内设的电极材料、等效孔径不相同。
超厚正极部的厚度为1mm，多孔基体选用表面涂有导电涂层的多孔尼龙布，孔隙率为55％。其中第一正极层301的等效孔径为200μm，内设的正极材料为钴酸锂与导电剂和粘接剂的混合物，第二正极层302的等效孔径为700μm，内设的正极材料为磷酸铁锂与导电剂和粘接剂的混合物；第三正极层303的等效孔径1000μm，内设的正极材料为锰酸锂与导电剂和粘接剂的混合物。
图3所示为本发明双极性电极片的结构截面示意图。其中图3(a)中，正极部为超厚正极部3，负极部4为超厚负极部，图3(b)中，正极部为超厚正极部3，负极部4为普通常规负极片。
图4所示为本发明双极性电池的截面示意图。双极性电池11包括上述具有超厚正极部3的双极性电极片、单极性电极片7、隔离层8、绝缘密封框9和电池壳10，其中，绝缘密封框9在双极性电极片和单极性电极片7的边缘密封设置，若干个设有绝缘密封框9的双极性电极片按照不同极性材料层相对放置的顺序串联层叠组成层叠机构，且每相邻两个双极性电极片之间设有至少一层隔离层8，层叠结构的上下端面分别设有单极性电极片7并置于电池壳10内绝缘密封。
实施例9
本实施例提供一种本发明双极性电极片的制备方法，包括以下步骤：
(1)配备电极浆料：将磷酸铁锂、导电剂和粘接剂按照85:7:8的比例混合成均匀的正极浆料；
(2)制备多孔正极层：将多孔铝网作为多孔基体通过浸润的方式置于步骤(1)配备的正极浆料中，使得多孔铝网的表面和孔洞内都有电极浆料，然后置于120℃下烘干；
(3)制备超厚电极部：将步骤(2)制备的多孔正极层层叠并通过机械压和的方式使得相邻两层多孔正极层之间电子导电接触，层叠层数为10层；
(4)制备双极性电极片：将步骤(3)制备的超厚正极部通过导电粘接固定在双极性集流体的正极侧，负极侧设有传统的常规负极片。
本发明具体实施例并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (19)

1.一种双极性电极片，其特征在于，所述双极性电极片包括双极性集流体以及位于双极性集流体两侧的正极部和负极部，所述正极部为超厚正极部，所述超厚正极部是由一层或多层多孔正极层层叠组成，相邻两层所述多孔正极层之间电子导电接触，所述多孔正极层是由多孔基体两侧表面和/或孔洞内设有正极材料得到的，其中，当所述超厚正极部是由多层多孔正极层层叠组成时，靠近双极性集流体一侧的多孔正极层为第一正极层，随着远离所述双极性集流体，多孔正极层为第二正极层、第三正极层、第四正极层。。。。。第n正极层、第n+1正极层，其中n≥1；
或者，所述正极部为超厚正极部，且所述负极部为超厚负极部，所述超厚负极部是由一层或多层多孔负极层层叠组成，相邻两层所述多孔负极层之间电子导电接触，所述多孔负极层是由多孔基体两侧表面和/或孔洞内设有负极材料得到的，其中，当所述超厚负极部是由多层多孔负极层层叠组成时，靠近双极性集流体一侧的多孔负极层为第一负极层，随着远离所述双极性集流体，多孔负极层为第二负极层、第三负极层、第四负极层。。。。。第n负极层、第n+1负极层，其中n≥1。
2.根据权利要求1所述的双极性电极片，其中，所述超厚正极部的厚度为0.15～6mm，所述超厚负极部的厚度为0.1～4mm。
3.根据权利要求1所述的双极性电极片，其中，当所述超厚正极部为一层多孔正极层或者所述超厚负极部为一层多孔负极层时，所述多孔基体为具有通孔结构的电子导电层缠结、粘接或者焊接在一起的多孔导电层；所述电子导电层为导电金属层，所述导电金属层为金属网或金属丝编织网，网孔为圆形、方形、菱形、长方形或其他规则形状；或者，所述导电金属层为具有通孔结构的泡沫金属网；当多孔基体用于正极部时，所述泡沫金属网的材料为不锈钢、铝或银，当多孔基体用于负极部时，所述泡沫金属网的材料为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜；
或者，所述多孔基体为碳纤维导电布或者金属丝与有机纤维丝混合的导电布缠结、缝纫、热压或粘结在一起，当多孔基体用于正极部时，所述金属丝的材料为铝、合金铝、不锈钢或银，当多孔基体用于负极部时，所述金属丝的材料为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜；所述有机纤维丝包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯和聚四氟乙烯丝中的一种或几种；
或者，所述多孔基体为大孔隙率的不导电无机非金属材料或多孔有机材料缠结、缝纫热压或粘结在一起，所述无机非金属材料包括玻璃纤维无纺布或陶瓷纤维纸，所述多孔有机材料包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯及聚四氟乙烯的编织材料或者无纺布；
或者，所述多孔基体为表面涂覆导电涂层或镀有金属薄膜的金属导电层、导电布、无机非金属材料或者多孔有机材料缠结、缝纫热压、或粘结在一起，所述导电涂层为导电剂与粘结剂的混合物；或者所述导电涂层为导电剂、正极活性材料与粘结剂的混合物，其中，混合的方式为粘接、喷涂、蒸镀或机械压合中的一种或几种，所述导电剂为碳黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳、金属导电颗粒和金属导电纤维中的一种或几种，多孔基体用于正极部时，所述金属导电颗粒或者金属导电纤维的材料为铝、不锈钢或银，当多孔基体用于负极部时，所述金属导电颗粒或者金属导电纤维的材料为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜；
或者，所述多孔基体为上述任意两种或几种所组成的组合体；
所述多孔基体厚度为0.1～6mm。
4.根据权利要求1所述的双极性电极片，其中，所述第n+1正极层的多孔基体的等效孔径大于等于所述第n正极层的多孔基体的等效孔径，所述第n+1负极层的多孔基体的等效孔径大于等于所述第n负极层的多孔基体的等效孔径。
5.根据权利要求1所述的双极性电极片，其中，当所述超厚正极部为多层多孔正极层或者所述超厚负极部为多层多孔负极层时，所述超厚正极部中每层所述多孔正极层的厚度、孔隙率、多孔基体的材料或者正极活性材料相同或不同；所述超厚负极部中每层所述多孔负极层的厚度、孔隙率、多孔基体的材料或者负极活性材料相同或不同。
6.根据权利要求1所述的双极性电极片，其中，当所述超厚正极部为多层多孔正极层或者所述超厚负极部为多层多孔负极层时，所述多孔基体为具有通孔结构的电子导电层，所述电子导电层为导电金属层：所述导电金属层为金属网或金属丝编织网，网孔为圆形、方形、菱形、长方形或其他规则形状；或者，所述导电金属层为具有通孔结构的泡沫金属网；或者，所述导电金属层为多孔金属板或多孔金属箔；当多孔基体用于正极部时，所述导电金属层的材料为不锈钢、铝或银，当多孔基体用于负极部时，所述导电金属层的材料为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜；
或者，所述多孔基体为碳纤维导电布或者金属丝与有机纤维丝混合的导电布，当多孔基体用于正极部时，所述金属丝的材料为铝、合金铝、不锈钢或银，当多孔基体用于负极部时，所述金属丝的材料为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜；所述有机纤维丝包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯和聚四氟乙烯丝中的一种或几种；
或者，所述多孔基体为大孔隙率的不导电无机非金属材料或多孔有机材料，所述无机非金属材料包括玻璃纤维无纺布或陶瓷纤维纸，所述多孔有机材料包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯及聚四氟乙烯的编织材料或者无纺布；
或者，所述多孔基体为表面涂覆导电涂层或镀有金属薄膜的金属导电层、导电布、无机非金属材料或者多孔有机材料，所述导电涂层为导电剂与粘结剂的混合物；或者所述导电涂层为导电剂、正极活性材料与粘结剂的混合物，其中，混合的方式为粘接、喷涂、蒸镀或机械压合中的一种或几种，所述导电剂为碳黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳、金属导电颗粒和金属导电纤维中的一种或几种，多孔基体用于正极部时，所述金属导电颗粒或者金属导电纤维的材料为铝、不锈钢或银，当多孔基体用于负极部时，所述金属导电颗粒或者金属导电纤维的材料为不锈钢、镍、钛、锡、铜、镀锡铜或镀镍铜；
或者，所述多孔基体为上述任意两种或几种所组成的组合体。
7.根据权利要求1所述的双极性电极片，其中，所述多孔基体的孔隙率30％～90％，等效孔径范围为5～2000μm。
8.根据权利要求1所述的双极性电极片，其中，所述正极材料为正极活性材料，或者所述正极材料为正极活性材料、导电剂和粘接剂的混合物；所述负极材料为负极活性材料，或者所述负极材料为负极活性材料、导电剂和粘接剂的混合物。
9.根据权利要求1所述的双极性电极片，其中，所述正极活性材料为磷酸铁锂、锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物、锂钒氧化物、钒氧化物、锂锰基氧化物、多原子阴离子正极材料、铁化合物和钼氧化物中的一种或几种；
所述负极活性材料为碳基负极材料、氮化物、硅及硅化物、锡基氧化物、硒化物、合金类负极材料、钛氧化物、过渡族金属氧化物、磷化物或金属锂；所述碳基负极材料包括石墨、中间相碳微球、石墨化碳纤维、无定型碳材料、软碳、硬碳、富勒烯、碳纳米管、碳钴复合物、碳锡复合物和碳硅复合物中的一种或几种；所述合金类负极材料包括锡基合金、硅基合金、锑基合金、鍺基合金、铝基合金、铅基合金中的一种或几种；所述过渡族金属氧化物包括钴氧化物、镍氧化物、铜氧化物、铁氧化物、铬氧化物和锰氧化物中的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的双极性电极片，其中，所述双极性集流体材料为铝、铁、不锈钢、镍、铜、铬、碳、铜铝合金、锂铝合金和导电聚合物中的一种或几种。
11.一种如权利要求1-10中任一项所述双极性电极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)配备电极浆料：根据电池的能量密度要求，按照比例将电极活性材料、导电剂和粘接剂混合成均匀的电极浆料；
(2)制备超厚电极部：将步骤(1)配备的电极浆料附着于超厚电极部的多孔基体的表面和/或填充于多孔基体的孔洞内，然后烘干；
(3)制备双极性电极片：将步骤(2)制备的超厚电极部按照极性紧密固定于双极性集流体的正极侧，或者固定于双极性集流体的正极侧和负极侧。
12.根据权利要求11所述的双极性电极片的制备方法，其中，当所述步骤(2)中超厚电极部由一层多孔电极层组成时，可通过浸润、浇注、灌浆、压延涂布、浸渍涂布、丝网印刷涂布、喷涂或机械压入的方式将电极浆料附着于超厚电极部的多孔基体的表面和/或填充于多孔基体的孔洞内，然后烘干。
13.根据权利要求11所述的双极性电极片的制备方法，其中，当所述步骤(2)中超厚电极部由多层多孔电极层组成时，多层所述多孔基体可预先层叠后，再通过浸润、浇注、灌浆、压延涂布、浸渍涂布、丝网印刷涂布、喷涂或机械压入的方式将电极浆料附着于超厚电极部的多孔基体的表面和/或填充于多孔基体的孔洞内，然后烘干；
或者，每层所述多孔基体分别通过浸润、喷涂、涂覆或者刷涂的方式将电极浆料附着于多孔基体的表面和/或填充于多孔基体的孔洞内，烘干后再层叠组成超厚电极部。
14.根据权利要求11-13任一项所述的双极性电极片的制备方法，其中，所述步骤(2)当所述超厚电极部的多孔基体的孔洞较大使得所述电极浆料烘干后不能充满孔洞时，可通过浸润、浇注、灌浆或机械压入的方式将电极浆料再次填充满所述多孔基体的孔洞；所述烘干温度40～150℃。
15.根据权利要求13所述的双极性电极片的制备方法，其中，多层所述多孔基体预先层叠的方式为机械压合、热压粘合和粘结剂粘合中的一种。
16.根据权利要求13所述的双极性电极片的制备方法，其中，相邻两层多孔电极层之间通过机械压合、热压、导电粘接或导电浆料统一浸润的方式粘接固定层叠组成超厚电极部。
17.根据权利要求11所述的双极性电极片的制备方法，其中，所述步骤(3)中，所述双极性集流体的表面通过机械打磨、激光刻蚀、等离子体处理、表面气相沉积或化学腐蚀的方式进行粗糙处理。
18.根据权利要求11所述的双极性电极片的制备方法，其中，所述步骤(3)中所述超厚电极部与所述双极性集流体的表面通过机械压合、热压、导电粘接、涂覆粘结的方式紧密固定连接。
19.一种双极性电池，其特征在于，所述双极性电池包括电解液、隔离层、单极性电极片、绝缘密封框和如权利要求1至10中任一项所述的双极性电极片，其中，所述绝缘密封框在所述双极性电极片和单极性电极片的边缘密封设置，防止电池单元之间的电解液串通泄露，若干个设有所述绝缘密封框的双极性电极片按照不同极性材料层相对放置的顺序串联层叠组成层叠结构，且每相邻两个双极性电极片之间设有电解液和至少一层所述隔离层，所述层叠结构的上下端面分别设有单极性电极片。
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