新能源汽车的续航里程和使用寿命以及便捷性的要求不断提高,这需要锂离子电池具有更高的能量密度、功率密度和快充能力。为了获得高能量密度,通常使用厚电极,然而这会让锂离子传输受阻并增大电子运输距离,导致电池快充能力和高功率输电性能变差。针对这一瓶颈问题,本论文首先使用镀锂铜丝作为参比电极的三电极电池和传统扣式两电极电池测试了石墨薄电极和厚电极的电化学性能,分析了二者倍率性能和循环性能差异的原因,证实厚电极倍率性能差的两个原因是大电流下电极极化严重与高倍率充电时发生金属锂沉积。通过石墨厚电极在全电池和两电极半电池中循环性能的对比,证实金属锂片作为对电极的两电极半电池并不适用于测试石墨厚电极的循环性能。采用三电极电池进行测试能在一定程度上避免锂片极化增大的不利影响。本论文采用飞秒激光打孔工艺在厚度为89μm的石墨厚电极上构造平均孔径为亚十微米,孔间距为40μm的垂直取向微米孔阵列作为锂离子的快速传输通道,在活性物质质量损失率约5%的条件下,有效改善了锂离子在厚电极中的传输,减小了厚电极在高倍率充放电时产生的极化,显著提升了厚电极的倍率性能,在0.2C倍率下可逆比容量达到305 m Ah/g,相对于0.1C下的容量,容量保持率从47%提高至84.7%。本论文还采用电化学电位弛豫方法研究了石墨厚电极快充导致金属锂沉积的现象,用弛豫阶段时长反应金属锂沉积量的多少,通过对比不同电极电位弛豫时长,证实孔阵列能够减少石墨厚电极在快充时的金属锂沉积。