接上文《探究實現續航1000km的技術概念是什么樣子（上）》，聊一下EMBATT里面的提到的雙極性電極bipolar electrode。雙極性電極的概念由來已久，在鋰離子電池上的應用也很久了，單是一直沒有被大規模應用。

下圖對比了傳統鋰離子電池(a圖)和雙極性鋰電池(b圖，這里是以金屬鋰和全固態為例)。a圖中，每個電池單元unit cell包括了正極(一般涂覆在Al基材)、負極(一般涂覆在Cu基材)；b圖中，每個電池單元unit cell同樣包括了正極、負極，但是正極、負極活性材料共用一個基材：當兩個電池單元串聯起來時，雙極性電極的一側在當前單元電池作為負極，另一側在相鄰單元電池中是作為正極。

雙極性電極的研究早在二、三十年以前就已經出現。例如在20實際九十年代，美國雅迪尼(Yardney)技術公司就對雙極鋰離子電池展開了研究。雙極性電池設計可以將單元電池cell-stack中相鄰cell之間的電阻最小化，使得每個雙極性cell種的正負極活性涂層表面上的電流和電勢達到更加均勻的分布，因此，采用雙極性cell構成的電池具有更高的功率特性。下圖Fig1是一個典型的由多個雙極性電池單元構成的雙極性鋰離子電池截面圖，Fig2是提取出來的其中一個雙極性電池單元。其中，12a、12b，…，12n是電池單元；14a、14b，…，14n是電池單元的正極側；16a、16b，…，16n是電池單元的負極側；18a、18b，…，18n隔膜；20b、20c，…，20n是集流體(例如，Fig2中的14a和16b共用一個集流體)，集流體可采用雙金屬基材，例如，Cu-Al雙金屬，負極活性物質涂敷在Cu側，正極活性物質涂敷在Al側；24是負極活性物質，26是正極活性物質；28a、28b，…，28n是絕緣性連接固定結構，每個雙極性電極通過該連接結構固定起來。在Fig1和Fig2中，一共有n-1個雙極性電極(集流體兩側分別有正極、負極活性物質)，最上層20a只有負極一側，另一側跟負極極柱29相連，最下層20n+1只有正極一側，另一側跟正極極柱29相連。

下圖Fig3是雙極性電極的堆疊stack，可以稱之為電堆40。其中，32是隔膜；34是集流體；36是雙極性電極，兩側分別是正負極活性物質。基本結構與上面的示例是一樣的。

下圖是含有三個雙極性電極的CR2032鈕扣電池。正極是LFP，負極是金屬鋰，采用準固態聚合物電解質和不銹鋼集流體。從電壓曲線可以看到，只要改變雙極性電極的unit數量，就能改變電池的電壓，這里給的分別是1unit、2units、3units的電壓曲線。例如，很容易通過5個雙極性的unit實現一個12V的鋰離子電池，下圖右側是日本東芝公司的一個12V雙極性電池的部分截面圖，從表1的參數中可以看到，這里正極材料是LiMn0.85Fe0.1Mg0.05PO4，負極材料是LTO，集流體是Al，固態電解質電解質是Li7La3Zr2O12(LLZ)和PAN。從封裝方式來看，疊片式軟包裝是比較適合雙極性電池的一種方式。

從上面的結構和數據來看，采用雙極性電極結構，很容易就可以實現電池的高壓，這比通過將多個電池串聯起來實現高電壓的方法要更加高效：減少了電池的無效配裝空間、降低了連接電阻。相比較如今在開發高電壓正極材料上的緩慢進展，雙極性電極不失為一種可能

的更加快捷的方式來實現電池高電壓輸出。當然，正如在前面(一)所說的那樣，真正的實際應用還需要解決很多生產制造上的問題。