所述实施例包括一种方法，其步骤包括通过将活性材料涂层设置于硅基材来形成电池电极，将所述电池电极组装为电池电极的层叠体，其中所述电池电极由隔件与其它的电池电极隔开，将所述层叠体设置于壳体之中，用电解质填充内部空间，以及将所述壳体密封以阻挡电解质从所述内部空间流溢。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】所述实施例包括一种方法，其步骤包括通过将活性材料涂层设置于硅基材来形成电池电极，将所述电池电极组装为电池电极的层叠体，其中所述电池电极由隔件与其它的电池电极隔开，将所述层叠体设置于壳体之中，用电解质填充内部空间，以及将所述壳体密封以阻挡电解质从所述内部空间流溢。【专利说明】 相关申请本专利申请，根据35U.S.C.第119(e)条的规定，要求专利技术名称为BATTERY ANDASSEMBLY METHOD于2011年5月11日提交的申请号为61/484，854的Borden的美国临时专利申请，以及专利技术名称为BATTERY AND ASSEMBLY METHOD于2011年8月18日提交的申请号为61/525，068的Borden的美国临时专利申请的优先权，上述在先申请各自在此通过引用全部纳入本文。
技术介绍
电池技术，比如对于电动车辆和可更新能源之用途，是目前研究与开发的热点领域。有关研发工作集中于一些工艺技术，其中锂离子电池和铅酸电池是最为成熟和成功的技术。即使对于这些产品来说，成本仍然是主要的问题。锂离子，由于其能量密度，是引人注目的，然而汽车制造商需要支付$1，000/kff.hr或更多来用于锂离子能源。成本还是较高，归因于用来提高安全性能的电子设备以及复杂的控制和冷却系统。该项成本是UnitedStates Advanced Battery Consortium(USABC)设定的 2020 年目标值 $150/kW.hr 的至少六倍。与之对比的是当今的铅酸电池(lead-acid batteries),其在用于可更新能源的储存时的成本大约为$150/kW*hr。然而，在许多情况下，铅酸电池在能量密度、循环寿命以及效率等方面受到制约，从而限制了其应用。
技术实现思路
后文描述的实施例可以通过提供带有设置在非常薄(例如，小于0.5毫米厚)的硅基材上的活性物质(例如，铅或其化合物)的一个或多个非常薄的平面的电池电极(例如，小于1.0毫米)所形成的铅酸电池，用以对目前的电池进行改进。所述实施例提供了一种改进的电池，其价格较为便宜并且与其他方法相比应用效果更佳。由于可靠性能和基础设备支持对于推广应用是重要的，实施例可以利用基于经过考验的诸如铅酸(lead-acid)的电池化学。多个这样的电极可以叠在一起并包装组合以提供一种与现有铅酸电池相比工作性能更佳的铅酸电池，例如通过避免会导致不反应铅材料的不平衡离子耗竭。所述这些电池的实施例以及它们的制造和使用方法都将在下文中进行描述。上述有关
技术实现思路
的概述旨在对本专利申请的主题内容进行简要介绍，然而并不是用来对
技术实现思路
提供完全的或是详尽的解释。下述的详细说明就是提供关于本专利申请的更进一步的信息。【专利附图】【附图说明】本文的附图，其并不一定按比例绘制，通过举例但不限制的方式，提供了对于本文中各种【具体实施方式】的一般性描述。图1A，根据一个实施例，为电池层示意图，示出在铅基材上的颗粒物聚集，其中箭头表示离子的流动。图1B，根据一个实施例，为图1A中所述层的简化示意图。图2A，根据一个实施例，显示具有低电流密度的孔。图2B，根据一个实施例，显示具有高电流密度的孔。图3，根据一个实施例，显示替代单层的带有较薄活性物质的三层。图4，根据一个实施例，显示层叠的或双极电池配置，包括交替层板和浸有电解液的隔件。图5，根据一个实施例，描述组装所述层叠电池的方法。电池层和隔件交替地层叠。所述层叠体被置于框架内。层叠体和框架之间的空隙用粘合剂填充。在粘合剂凝固之后，加入电解质(被隔件吸收)以及在顶部安上盖子。图6，根据一个实施例，描述使用可移动隔件来组装所述层叠的电池的方法。图7A，根据一个实施例，为带有渐收边缘的板状隔件的顶视图。图7B，根据一个实施例，为U形隔件的前视图。图7C，根据一个实施例，显示带有玻璃纤维隔件边衬的玻璃纤维隔件。图8，根据一个实施例，为电池组装流程图。图9，根据一个实施例，为具有活性物质涂层的电池层的剖面图，其显示出不同的层，从左到右为硅、镍硅化物、阻挡层和氧化铅。图10，根据一个实施例，为制备电池板块的流程图，包括硅化物接触层的形成和层面的添加用以防止所述层受到酸的腐蚀并增强活性物质的附着性能。图11A，根据一个实施例，显示颗粒物与基质的混合。图11B，根据一个实施例，显示颗粒物被去除后的基质。图11C，根据一个实施例，显示带有镀层的基质。图11D，根据一个实施例，显示基质被移除。图12，根据一个实施例，为形成多孔活性物质的流程图。图13，根据一个实施例，为带有由溶解的盐粒的孔隙的蜡基质的显微图。图14为常规铅酸电池中的重量分布图。 详细说明本文所述的实施例可以用来保持铅酸电池的较低成本以及市场接受度，并且改进操作性能以满足例如电动交通工具和可更新能源市场的需求。这些实施例可以利用铅酸电池在其接受度和成熟度以及基础构架方面的优势，提供适应于规避风险市场的解决方案。所述的许多实施例也可用于其他类型电池的制造或设计的简化。为了阐明本专利技术主题的贡献，在此对常规铅酸电池的特性作一番描述是有益的。常规的铅酸电池存在许多局限性。首先，为了充电和放电的高效率常规铅酸电池需要在低电流运行。这是因为反应产物，硫酸铅，会积累起来并阻挡电解液的扩散，使得活性物质材料(也称活性材料)深处于电池结构中(参见后述有关图2A-B的讨论)从而化学反应难以触及。这种效应被称为普克特定律(Peukert’ s Law)，其显示电池容量在充电或放电电流增加时如何降低。部分地由于这种现象，常规的铅酸电池需要经过很长的时间，例如数十个小时，进行充电或放电以达到较高效能。遗憾的是，大多数的可更新能源的储存装置和交通工具的应用都要求短得多的放电时间，例如，从2至6小时。其次，常规的铅酸电池在经过深度放电循环后的使用寿命会变短。活性物质，当从铅或氧化铅转化为硫酸铅的时候，会膨胀20-60%的体积。这种膨胀作用会产生应力并会引起膏状活性物质(也就是说，活性物质作为膏状物施用，这属于常规的工艺)的脱层。因为这样，常规的铅酸电池应该从40至60%的浅度放电进行操作。在一些应用场合，这就会增加所需电池的数量，在某些情况下会翻一倍。第三，高含铅量会导致低能量密度。铅，其对于硫磺酸电解液具有抵抗作用，在常规电池中被用作活性物质，也被用于终端或顶部铅，并且用来对于相互连接的层体提供厚的内部导体。铅电池的典型的比能量可以是40至45W.hr/kg,与之对照USABC的目标值为100W*hr/kg。图14显示了用于牵引的常规铅酸电池中的重量分布。本文所述的技术方案可以消除或大大减少负活性物质、正栅和负栅，以及顶部铅成分，去除常规铅酸电池中所需铅量的大约一半。本文所述的技术方案有潜力用来消除重量(在一些实施例中为一半左右)并能增加能量密度(在一些实施例中增加一倍)。第四，常规的铅酸电池可以是低电压、高电流器件。这些属性难以与用于车辆和可更新能量系统的较高电压系统相匹配。为了克服常规铅酸电池的局限性所作过的尝试遇到了障碍。高电流时的低效率对采用将活性物质以膏状物施用的常规方式所制造的电池有影响。这种成熟和低成本的方法继续被用于当今铅酸电池包括高端电池的设计。人们一直在努力提高循环寿命本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：彼特·古斯塔夫·波登，
申请(专利权)人：格雷腾能源有限公司，
类型：
国别省市：
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