LPCS形成的复合集电器及其方法技术

构思的铅酸电池包括单片铅/铅合金复合箔，该复合箔优选地通过包覆未受机械应力的铅箔和铅合金箔来形成。在这样的电池中，在复合箔的铅合金侧上布置轻质非导电栅，该轻质非导电栅最优选地通过含铅粘合剂预处理，所述粘合剂改进栅的保持并且改进阳极活性材料的保持以及密切的电接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】构思的铅酸电池包括单片铅/铅合金复合箔，该复合箔优选地通过包覆未受机械应力的铅箔和铅合金箔来形成。在这样的电池中，在复合箔的铅合金侧上布置轻质非导电栅，该轻质非导电栅最优选地通过含铅粘合剂预处理，所述粘合剂改进栅的保持并且改进阳极活性材料的保持以及密切的电接触。【专利说明】LPCS形成的复合集电器及其方法本申请要求于2011年5月13日提交的美国临时申请序列第61/485，984号的优先权。
本专利技术的领域为用于双极铅酸电池的双极组件的复合结构，并且特别为用于双极铅酸电池的集电器(current coI lector,集流器)。
技术介绍
尽管极其简单，然而双极膜电池却提供多个显著的优势。例如，由于内部路径长度较短并且由于电极面积相对较大，所以内部电阻通常非常低，使得在快速充电与放电循环时生成最少的热量。而且，由于其双极配置，电池重量降低，并且至少在概念上使生产简化。然而，一些缺点目前已阻碍了双极铅酸电池的广泛使用。此外，由于铅会在负荷下变形(creep)(即铅片会在其自身的重量下倒塌，除非附接至更强的支撑件，例如钢)，所以铅是相当差的建筑材料，并且通常需要额外的材料来支持铅，造成重量增大。此外，铅的变形通常导致表面开裂和裂缝形成，这在大部分情况下会加速腐蚀(应力腐蚀)。在铅酸电池制造技术中众所周知的是，由于形成在电解质中的PbS04/Pb0x(l〈x〈2)的绝缘层，纯铅在包含电解质的硫酸中具有相对高的耐腐蚀性。因此并且至少初步看来，由于PbS04/Pb0x层用作半渗透性隔膜并且阻止so42_和/或hso4_物质的输送，因而似乎理想的是在铅电池中形成具有由纯铅制成的集电器栅结构的阳极板。在大多数情况下，PbSO4/PbOx层具有大约4微米的厚度，并且区域在铅酸蓄电池单元的使用期内保持该值，并且由纯铅栅制成的电池在浮充电时在大多数情况下不经历腐蚀。在铅酸电池为双极铅酸电池的情况下，尤其理想的是具有耐用且耐腐蚀的衬底。因此，已考虑将纯铅用作这种衬底的主要材料，以利用？匕504外130!￡层的保护性能。从美国专利第3，806，696号已知的是，纯铅栅和纯铅板可焊接在一起以提供复合集电器结构，在该复合集电器结构中，所产生的焊接部具有较低的内部阻抗，并且相对厚以用于提高抗氧化性和耐腐蚀性。这种方法有利地降低了在栅/铅界面处的电阻。然而，由于在操作过程中形成的PbS04/Pb0x层还用作具有非常高的电阻的绝缘体(这进而导致电池的过早的容量损失)，因而纯铅的铅栅结构可惜不适于深循环应用。为了避免这些缺点，几乎所有的生产电池栅均由各种未焊接的铅合金制成(例如，在铅合金内包含至少0.7%Sn的Odyssey (奥德赛)铅酸电池)。 而且，从美国专利第6，620，551号已知的是，铅酸电池的集电器可由纯铅衬底以及额外的表面层构成，该表面层包括无Sb的铅合金成分(在最通常的情况下包括碱金属或碱土金属)。通过引证将本文中所讨论的这种以及所有其他非本征材料以其整体结合。在所包含的参考文献中的术语的定义或使用与在本文中所提供的术语的定义不一致或相反的情况下，适用本文中所提供的术语的定义而不适用参考文献中的术语的定义。尽管这种集电器可减少或者甚至完全避免形成PbS04/Pb0x层，然而仍然存在其他缺点。例如，制造这种复合结构将通常需要层压、电镀或焊接，这趋于需要高强度的劳动以及高生产成本。因此，即使已知用于衬底和/或集电器中的很多装置和方法，然而仍然需要提供改进的衬底和/或集电器，并且尤其用于双极铅酸电池。
技术实现思路
本专利技术涉及具有单片铅/铅合金复合箔的双极铅酸电池，该复合箔优选地通过对不受机械应力的铅箔和铅合金箔进行包覆或者通过低压冷喷涂沉积来形成。栅最优选地为轻质非导电栅或通过低压冷喷涂沉积(LPCS)由铅合金形成的栅。在其他优选的方面，阳极活性材料和/或栅通过含铅粘合剂(例如由与水和羧甲基纤维素混合的红铅Pb304粉末制成)接合至复合箔，以改进阳极活性材料的接触以及栅与复合箔的粘附。在本专利技术主题的一个优选的方面，提供一种用于双极铅酸电池的双极组件，该双极组件包括单片铅/铅合金复合箔，该单片铅/铅合金复合箔具有第一表面和第二表面以及介于第一表面与第二表面之间的铅/铅合金熔合界面。在最通常的情况下，第一表面由铅形成，并且第二表面由铅合金形成。在特别优选的方面，在第二表面上设置非导电栅，或者使用铅合金由第二表面形成栅。在一些优选的方面，铅/铅合金复合箔为铅合金包覆的铅箔，并且最优选地，铅/铅合金复合箔具有的厚度等于或小于0.2mm。在这些方面，特别优选的是聚合物栅用作非导电栅。在其他构思的方面，第二表面为栅状低压冷喷涂沉积层，在其他优选的方面，该沉积层在第一表面和/或第二表面中包含Ti4O7微粒。无论复合箔的构造如何，通常都优选的是单片铅/铅合金复合箔通过加强型密封剂接合至聚合物框架。在其他优选的方面，一种制造用于双极铅酸电池的双极组件的方法包括构建单片铅/铅合金复合箔的步骤，该单片铅/铅合金复合箔具有第一表面和第二表面以及介于第一表面与第二表面之间的铅/铅合金熔合界面。在优选的方法中，第一表面由铅形成，并且第二表面由铅合金形成。在另一个步骤中，通过以下方式使栅接合至铅/铅合金复合箔:在第二表面上布置非导电栅，或者通过由铅合金形成栅以至少部分地形成第二表面。在特别优选的方法中，提供铅作为具有第一厚度的铅箔，并且提供铅合金作为具有第二厚度的铅合金箔，其中，第一厚度和/或第二厚度通过除了对其进行的轧制以外的工序(最优选地为铸造)来实现。在这些方法中，构建的步骤通过使用铅合金箔包覆铅箔来实现，和/或非导电栅接合至第二表面，其中，栅中的开口装有涂浆装置。可替换地，构建的步骤也可通过低压冷喷涂沉积铅和/或铅合金来实现。在这些方法中，铅和/或铅合金进一步包含Ti4O7微粒。无论使用何种方式构建复合箔，均优选的是单片铅/铅合金复合箔使用加强型密封剂安装到聚合物框架中(通常不需要额外的材料用于结构支撑)。因此，并且从另一个角度来看，构思的双极铅酸电池包括阳极端板和阴极端板以及设置在阳极端板与阴极端板之间的多个双极板(优选地通过激光焊接在一起)。在最通常的情况下，双极板中的至少一个包括框架，单片铅/铅合金复合箔通过加强型密封剂(优选地包括硅粉和/或硅烷)密封地安装到该框架内，其中，单片铅/铅合金复合箔具有第一表面、第二表面、以及介于第一表面与第二表面之间的铅/铅合金熔合界面。在第二表面上设置阳极活性材料，而在第一表面上设置阴极活性材料。在最通常的情况下，第一表面由铅形成，并且第二表面由铅合金形成，在第二表面上设置非导电栅，或者使用铅合金由第二表面形成栅；在铅/铅合金复合箔为铅合金包覆的铅箔时，通常优选的是复合箔具有的厚度等于或小于0.2_(并且通常优选的是在使用复合箔时无需框架内的其他结构支撑件)。在最通常的情况下，这些装置包括聚合物栅作为非导电栅。可替换地，第二表面可为栅状低压冷喷涂沉积层(可选地包含Ti4O7微粒，这种颗粒也可存在于第一表面中)。通过优选实施方式的以下详细描述以及附图，本专利技术主题的各个目标、特征、方面以及优点将变得更加显而易见，在附图中相似的数字表示相似的元件。【专利附图】【附图说明】图1为根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于双极铅酸电池的双极组件，包括：单片铅/铅合金复合箔，具有第一表面和第二表面、以及介于所述第一表面与所述第二表面之间的铅/铅合金熔合界面；其中所述第一表面由铅形成，并且其中所述第二表面由铅合金形成；以及设置在所述第二表面上的非导电栅，或者使用铅合金由所述第二表面形成的栅。

【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：弗兰克·勒夫，
申请(专利权)人：宾东制造公司，
类型：发明
国别省市：美国;US