導(dǎo)電無紡布片10Α和下部導(dǎo)電無紡布10Β可包含多個導(dǎo)電纖維10W。多個導(dǎo)電纖維10W為電子的傳遞路徑，可使用為集電體。在此情況下，無紡布集電體100中可省略以往主要使用為集電體的金屬箔。但是，在一部分實(shí)施例中，在無紡布集電體100的表面上可結(jié)合有金屬箔。
[0043]多個導(dǎo)電纖維10W具有隨機(jī)相互纏繞的無紡布結(jié)構(gòu)。如部分放大圖Μ所示，多個導(dǎo)電纖維10W大體上呈彎曲的無規(guī)則的形態(tài)，且相互通過物理接觸或化學(xué)結(jié)合來電連接，從而形成一個導(dǎo)電網(wǎng)狀物。上述導(dǎo)電網(wǎng)狀物由于多個導(dǎo)電纖維10W彎曲或折彎，從而相互纏繞并接觸或結(jié)合而成，因而內(nèi)部具有氣孔，且機(jī)械方面牢固，由于纖維特性，可具有可撓性(flexibility)。通過上述氣孔，電解液容易浸濕，且可實(shí)現(xiàn)如用于電池化學(xué)反應(yīng)的鋰離子之類的陽離子的傳遞。
[0044]多個導(dǎo)電纖維10W為多個金屬絲、多個碳纖維、多個導(dǎo)電性聚合物纖維、涂敷有金屬層或?qū)щ娦跃酆衔飳拥亩鄠€聚合物纖維(例如，涂敷有金屬的聚烯烴纖維)或多個中空金屬纖維(例如，利用碳纖維或聚合物纖維來制備犧牲核心，并在上述犧牲核心上涂敷金屬層后，使上述犧牲核心氧化或燃燒來去除，從而殘留金屬層的多個纖維)，上述多個導(dǎo)電纖維10W優(yōu)選為多個金屬絲。
[0045]在一部分實(shí)施例中，為了減少多個導(dǎo)電纖維10W之間的接觸電阻，并提高結(jié)合力，在多個導(dǎo)電纖維10W上還可形成有金屬層或?qū)щ娦跃酆衔飳?。例如，在多個碳纖維或多個金屬絲上可涂敷有導(dǎo)電性聚合物層或金屬層。并且，在上述金屬層或?qū)щ娦跃酆衔飳雍投鄠€導(dǎo)電纖維10W的表面之間可形成有用于提高接合力的適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)界面層或緩沖層。
[0046]上述多個金屬絲可以為不銹鋼、鋁、鎳、鈦、銅、銀、金、鈷、鋅、上述的電活性物質(zhì)或包含如它們的合金的金屬的纖維體。例如，在正極的情況下，使用鋁絲，在負(fù)極的情況下，可使用銅或鎳絲。在另一實(shí)施例中，這種材料也可具有依次羅列上述多個金屬的層疊結(jié)構(gòu)，也可包含通過熱處理來部分氧化的層或插層化合物。并且，多個金屬絲由相互不同的種類的金屬形成，從而異種金屬絲可構(gòu)成各導(dǎo)電無紡布片10A、ΙΟΒο
[0047]上述多個金屬絲的厚度可以在1 μπι至200 μπι的范圍內(nèi)。若上述多個金屬絲的厚度小于1 μ m，則難以成形具有均勻的物性，例如，均勻的電阻的多個金屬絲，并難以涂敷電活性物質(zhì)。并且，若多個金屬絲的厚度大于200 μ m，則多個金屬絲的每體積表面積減少，從而難以提高根據(jù)表面積增加的電池性能，不僅減少能量密度，而且還降低浸漬于無紡布集電體內(nèi)部的電活性物質(zhì)的束縛效果，導(dǎo)致在反復(fù)進(jìn)行充放電的過程中，電活性物質(zhì)從導(dǎo)電絲脫落，從而有可能使電池的循環(huán)特性劣化。
[0048]在一部分實(shí)施例中，優(yōu)選地，金屬絲的厚度可以為2 μπι至20 μπι。若將其換算為每單位長度的表面積/體積比(例如，在具有圓形截面的情況下，4/直徑)，則相當(dāng)于4X105(l/m)至2X106(l/m)。一般，使用金屬箔的現(xiàn)有的集電體的厚度大致為20 μ m。相對于使用厚度為20 μπι的箔的以往的集電體，厚度為2 μπι至20 μπι的金屬絲具有增加約4倍至40倍的表面積。集電體的表面積是指分別與電活性物質(zhì)及電解質(zhì)液形成反應(yīng)界面的多個金屬絲10W的每電極體積導(dǎo)電網(wǎng)狀物的表面積，通過將其最大化，可得到能量密度飛躍提尚的電池。
[0049]在一部分實(shí)施例中，多個金屬絲的平均長度可以為5mm至1000mm范圍內(nèi)的長度，在此情況下，上述多個金屬絲的平均縱橫比在25至106范圍內(nèi)。根據(jù)需要，上述多個金屬絲以長度為5cm至8cm左右的方式片段化，從而可形成無紡布結(jié)構(gòu)。
[0050]在另一實(shí)施例中，形成導(dǎo)電網(wǎng)狀物的多個金屬絲的長度及厚度中的一種以上可相互不同。例如，可混合長絲和短絲來形成無紡布集電體。相對于長絲的短絲的長度比率可以在1%至50%范圍內(nèi)。長絲決定無紡布集電體的總導(dǎo)電率和機(jī)械強(qiáng)度，短絲提高活性物質(zhì)和長絲之間的電子傳遞路徑或多個長絲之間的電連接，從而可決定電池的內(nèi)部電阻。
[0051]上述多個金屬絲具有與其他材料相比相對更優(yōu)秀的耐熱性、可塑性及電導(dǎo)性的金屬所具有的優(yōu)點(diǎn)，并具有可進(jìn)行如無紡布加工之類的纖維制備工序的優(yōu)點(diǎn)。因此，若利用上述金屬絲，則實(shí)際在5mm以上的整個長度范圍內(nèi)，可直接維持這種材料的優(yōu)點(diǎn)，因而與列舉的上述多個碳纖維或多個導(dǎo)電性聚合物纖維、涂敷有導(dǎo)電材料的多個聚合物纖維之類的其他材料相比，混雜工序或熱工序的工序負(fù)擔(dān)少，且可得到制備工序窗口相對寬的優(yōu)點(diǎn)。
[0052]在一部分實(shí)施例中，多個導(dǎo)電纖維10W例如在多個金屬絲上可涂敷有導(dǎo)電材料。上述導(dǎo)電材料在形成無紡布之前或在后述的張力加強(qiáng)層的結(jié)合工序之前，預(yù)涂敷于多個導(dǎo)電纖維10W上或在之后的后續(xù)工序中，可利用適當(dāng)?shù)姆稚⑷軇﹣韺ι鲜鰧?dǎo)電材料進(jìn)行后涂敷。上述導(dǎo)電材料可以為碳黑、乙炔黑、科琴黑及超細(xì)石墨粒子之類的細(xì)碳(finecarbon)、納米金屬粒子糊劑、氧化銦錫(ITO，indium tin oxide)糊劑、碳納米管或比表面積大且電阻低的其他納米結(jié)構(gòu)體，本發(fā)明不局限于此。在利用無紡布集電體100的電極中，上述導(dǎo)電材料防止因電池充放電時導(dǎo)致的體積變化而從多個導(dǎo)電纖維10W脫落電活性物質(zhì)，或當(dāng)多個導(dǎo)電纖維10W之間的物理接觸變?nèi)鯐r有可能發(fā)生的內(nèi)部電阻的增加和電池的壽命劣化。
[0053]在一部分實(shí)施例中，為了將上述導(dǎo)電材料固定于多個導(dǎo)電纖維10W上，粘結(jié)劑(binder)可與上述導(dǎo)電材料一同預(yù)涂敷或后涂敷。上述粘結(jié)劑不僅將上述導(dǎo)電材料固定于多個導(dǎo)電纖維10W上，還固定多個導(dǎo)電纖維10W之間，或起到固定浸漬的電活性物質(zhì)的作用。例如，上述粘結(jié)劑可以為聚偏氟乙稀(PVdF，polyvinylidenefluoride)、苯乙稀丁二稀橡膠(SBR，styrenebutadiene rubber)、聚酰亞胺(polyimide)、聚氨酯類聚合物、聚酯類聚合物及乙稀-丙稀二稀共聚物(EPDM，ethylene-propylenediene copolymer)之類的高分子粘結(jié)劑(binder)。
[0054]參照圖lb，如放大圖M’所示，另一實(shí)施例的多個導(dǎo)電無紡布片10A、10B還可包含與多個導(dǎo)電纖維10W —同分散的、纖維化的多個線性粘結(jié)劑30W。多個線性粘結(jié)劑30W可包含對纖維化有利的高分子材料。例如，多個線性粘結(jié)劑30W可包含聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丙二醇酯(PPT)、尼龍、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚偏氟乙烯(PVDF)、它們的共聚物之類的衍生物或混合物。這種材料是例示性的，本發(fā)明不局限于此。線性粘結(jié)劑30W還可包含如高強(qiáng)度、高彈性、磁致伸縮纖維之類的其他適當(dāng)?shù)木哂袡C(jī)械性或耐熱性的功能性高分子材料。
[0055]在制備方面，隨機(jī)混合多個線性粘結(jié)劑30W和多個導(dǎo)電纖維10W后，可通過混雜等的工序來得到無紡布結(jié)構(gòu)，或通過纖維混紡工序來得到它們的結(jié)合結(jié)構(gòu)。在多個導(dǎo)電纖維10W和多個線性粘結(jié)劑30W之間的氣孔內(nèi)，將后述的電活性物質(zhì)以干燥的粉末形態(tài)浸漬于無紡布集電體100內(nèi)，而不是楽料的形態(tài)，通過加熱及壓接無紡布集電體的無溶劑干式粉體浸漬法可制備電極。在此情況下，由于不使用用于制備漿料的水或有機(jī)溶劑等的有害液態(tài)材料，因而對環(huán)境的負(fù)荷少，與以漿料形態(tài)浸漬電活性物質(zhì)的方法不同，在不需要用于去除上述溶劑的另外干燥工序的方面上，可實(shí)現(xiàn)工序的簡化、生產(chǎn)率的提高和設(shè)備的簡化。并且，在上述溶劑殘留在電極內(nèi)的情況下，有可能劣化電活性物質(zhì)，因而利用上述無溶劑干式粉體的混合工序可提高電池的壽命。
[0056]多個電活性物質(zhì)(未圖示)以漿料或粉末形態(tài)通過上述氣孔浸漬于無紡布集電體100內(nèi)，或涂敷于多個導(dǎo)電纖維10W上。在另一實(shí)施例中，用電活性物質(zhì)制備多個導(dǎo)電纖維10W，來可起到多個導(dǎo)電纖維10W本身作為電活性物質(zhì)的功能。選擇性地，電活性物質(zhì)預(yù)涂敷于上述多個導(dǎo)電纖維上，或通過由電活性物質(zhì)形成的多個導(dǎo)電纖維的氣孔，還可浸漬電活性物質(zhì)。
[0057]例如，在正極的情況下，上述電活性物質(zhì)可以為1^附02、1^(:002、1^11102、1^?6?04及LiV205之類的物質(zhì)，這種物質(zhì)只是用于例示，本發(fā)明不局限于此。例如，正極用電活性物質(zhì)可選自包含鋰、鎳、鈷、鉻、鎂、鍶、釩、鑭、鈰、鐵、鎘、鉛、鈦、鉬或錳的雙組分系統(tǒng)以上的氧化物(oxide)、磷酸鹽(phosphate)、硫化物(sulf ide)、氟化物(fluoride)或它們的組合。例如，上述正極用電活性物質(zhì)可以為1^[祖、111、(:0]02之類的三組分系統(tǒng)以上的化合物。
[0058]在負(fù)極的情況下，上述電活性物質(zhì)可包含碳材料(作為軟化碳或硬化碳的低結(jié)晶碳/天然石墨(natural graphite)、漂浮石墨(Kish graphite)、熱解碳(pyrolytic carbon)、液晶瀝青基碳纖維(mesophase pitch based carbon fiber)、碳微球(meso-carbon microbeads)、中間相瀝青(Mesophase pitches)、石油或煤類焦炭(petroleum or coaltar pitch derived cokes)之類的高溫塑性的高結(jié)晶碳/科琴黑(Ketjen Black) /乙炔黑/金屬鋰/硅(Si)或硅氧化物之類的硅類化合物/錫(Sn)、其的合金或Sn02之類的Sn類化合物/鉍(Bi)或其的化合物/鉛(Pb)或其的化合物/銻(Sb)及其的化合物/鋅(Zn)及其的化合物/鐵(Fe)及其的化合物/鎘(Cd)及其的化合物/鋁(A1)或其的化合物，本發(fā)明不局限于此。例如，上述電活性物質(zhì)還可包含可進(jìn)行鋰的吸藏(interc alat1n)/釋放(deintercalat1n)或合金化(alloying)/ 去合金化(dealloying)的其他金屬、準(zhǔn)金屬、非金屬或它們的氧化物、氮化物、氟化物之類的化合物。并且，上述電活性物質(zhì)還可包含適合NaS電池的鈉或其他氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、磷化物、砸化物及碲化物中的至少一種。
[0059]在一部分實(shí)施例中，為了粒子形態(tài)的電活性物質(zhì)之間的束縛，可添加聚偏氟乙烯(PVdF，polyvinylidenefluoride)、苯乙稀丁二稀橡膠(SBR，styrenebutadiene rubber)、聚酰亞胺(polyimide)、聚氨酯類聚合物、聚酯類聚合物及乙烯-丙烯二烯共聚物(EPDM，ethylene-prop ylenediene copolymer)之類的高分子粘結(jié)劑(binder)。并且，與上述粘結(jié)劑一同，還可添加碳黑、乙炔黑、科琴黑及超細(xì)石墨粒子之類的細(xì)碳(fine carbon)、納