用于制造纤维电极的方法和机器技术

本发明专利技术涉及用于与纤维材料电极元件形成连接(例如电连接)的方法，其包括：使一定长度的纤维材料相对于压力注射级运动；以及通过一系列压力注射脉冲将凸耳材料压力浸渍到纤维材料的凸耳区域部分中，以围绕和/或穿透纤维材料的纤维并在凸耳区域中形成凸耳条带。纤维材料可以是碳纤维材料，凸耳材料可以是诸如Pb或Pb合金的金属。本发明专利技术还公开了用于与纤维材料电极元件形成电连接的设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造纤维电极的方法和机器
本专利技术涉及改进的方法和机器，用于与纤维材料(特别是通常用作电极材料的纤维材料，例如用于电池或电芯纤维电极)形成连接(特别是电连接)，本专利技术还涉及这样形成的材料，特别是如此形成的电极。
技术介绍
在包含纤维特别是一个或多个碳纤维电极的铅酸电池或电芯中，通常在导电纤维电极材料和与外部电路连接的连接器或凸耳(这里通常称为凸耳)之间需要非常低的电阻和在机械上耐用的连接。申请人的PCT国际专利申请公开了一种在导电纤维材料电极元件上形成凸耳的方法，其包括通常在模具中压力浸渍凸耳材料，以围绕和/或穿透纤维材料的纤维。为了实现多个电极的快速大批量制造，需要一些形式的连续凸耳形成工艺。
技术实现思路
在广义上，在一个方面，本专利技术包括一种用于与纤维材料电极元件形成连接的方法，其包括：使一定长度的纤维材料相对于压力注射级运动，或反之亦然；以及通过压力注射级，通过一系列压力注射脉冲将凸耳材料压力浸渍到纤维材料的凸耳区域部分中，以围绕和/或穿透纤维材料的纤维并在凸耳区域中形成凸耳条带。在另一方面，广义地说，本专利技术包括一种用于与导电纤维材料电极元件形成电连接的方法，其包括：使一定长度的纤维材料相对于压力注射级运动，或反之亦然；以及通过压力注射级，通过一系列压力注射脉冲将凸耳材料压力浸渍到纤维材料的凸耳区域部分中，以围绕和/或穿透纤维材料的纤维并在凸耳区域中形成电连接到纤维材料的凸耳条带。在另一方面，广义地说，本专利技术包括一种用于与导电纤维材料电极元件形成电连接的方法，其包括：使一定长度的导电纤维材料相对于压力注射级运动，或反之亦然；以及通过压力注射级，通过一系列压力注射脉冲将导电凸耳材料压力浸渍到纤维材料的凸耳区域部分中，以围绕和/或穿透纤维材料的纤维并在凸耳区域中形成电连接到纤维材料的凸耳条带。在至少一些实施例中，压力浸渍包括在模具(密封或不密封)中不包含纤维材料的凸耳区域部分的情况下进行压力浸渍。在另一方面，广义地说，本专利技术包括一种用于与纤维材料电极元件形成电连接的方法，其包括：使一定长度的纤维材料相对于压力注射级运动，或反之亦然；以及通过压力注射级，在模具中不包含纤维材料的凸耳区域部分的情况下将凸耳材料压力浸渍到纤维材料的凸耳区域部分中，以围绕和/或穿透纤维材料的纤维并在凸耳区域中形成电连接到纤维材料的凸耳条带。在另一方面，广义地说，本专利技术包括一种用于与纤维材料电极元件形成连接的方法，其包括：使一定长度的纤维材料相对于压力注射级运动，或反之亦然，该压力注射级向电极元件施加连续压力；以及通过压力注射级，将材料连续地浸渍到纤维材料的凸耳区域部分中，以围绕和/或穿透纤维材料的纤维并在凸耳区域中形成连接到纤维材料的凸耳条带。在另一方面，广义地说，本专利技术包括一种用于与纤维材料电极元件形成电连接的方法，其包括：使一定长度的纤维材料相对于压力注射级运动，或反之亦然，该压力注射级向电极元件施加连续压力；以及通过压力注射级，将凸耳材料连续地浸渍到纤维材料的凸耳区域部分中，以围绕和/或穿透纤维材料的纤维并在凸耳区域中形成电连接到纤维材料的凸耳条带。通常，该方法包括使纤维材料连续地或阶梯式地运动，并且在纤维材料和压力注射级之间的相对运动期间，通过压力注射级，通过一系列压力注射脉冲将凸耳材料压力浸渍到纤维材料的凸耳区域部分中，使得多个压力注射脉冲将凸耳材料注射到纤维材料的不同的相邻部分中，但是沿着凸耳区域形成连续的凸耳。本专利技术的方法可能需要一系列压力注射脉冲是受控制的一系列压力注射脉冲。本专利技术的方法可以在不在模具中包含纤维材料的凸耳区域部分的情况下执行。纤维材料的长度可以随后跨越凸耳条带进行切割以形成多个单独的电极元件，每个单独的电极元件具有用于电极元件的外部连接的凸耳。在至少一些实施例中，连续凸耳的沿着材料平面的宽度在约1mm至约200mm的范围内，并且压力浸渍包括将凸耳材料从约0.1至约10mm2范围内的区域的孔口递送到纤维材料中。在至少一些实施例中：压力浸渍包括从与纤维材料的表面接触的孔口或者与纤维材料的表面间隔开不超过2mm的孔口将凸耳材料递送到纤维材料中，和/或每个压力注射脉冲的持续时间在约0.1至约2秒的范围内，和/或纤维材料和压力注射级之间的相对运动的速率在约0.01m/s至10m/s的范围内，和/或每个单独孔口递送的每个压力注射脉冲的体积<1cm3,和/或在注射的凸耳材料和纤维材料之间存在温差，例如，注射温度在约300℃至约500℃之间，纤维材料的温度低于300℃，和/或压力脉冲的频率至少为1Hz，和/或当通过一系列压力脉冲递送时，凸耳材料包括可以电连接和/或机械连接的连续的凸耳材料条带，和/或一系列压力脉冲可以以1个脉冲/0.1m至约200个脉冲/0.1m的范围内的速率递送。在至少一些实施例中，每个压力注射脉冲的压力在脉冲的末端处或朝向脉冲的末端比在每个脉冲的开始处或朝着每个脉冲的开始更高。在另一方面，广义地说，本专利技术包括一种纤维材料，其长度至少为1米，具有沿着纤维材料的长度的凸耳条带，该凸耳条带的宽度小于纤维材料的宽度，该纤维材料包括凸耳材料连续浸渍到纤维材料中，以围绕和/或穿透纤维材料的纤维并电连接到纤维材料的纤维。纤维材料可以具有至少10米的长度。凸耳条带可以形成在纤维材料的纵向边缘处或附近，并且包括超过纤维材料的边缘的凸耳延伸部。通常，纤维材料是诸如碳纤维材料的非金属材料，例如非织造(诸如流体缠结碳纤维材料、毡状碳纤维材料)、针织或织造碳纤维材料。该材料的平均纤维间间距小于约250微米，在一些实施例中小于约200微米、小于约100微米、小于约50微米、小于约20微米、或小于约10微米。在一些实施例中，浸渍材料浸渍纤维的至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约70％、至少约80％、或至少约90％、或至少约95％、或至少约98％、或至少约99％。在上述所有实施例中，纤维材料可以是非织造材料(例如毡材料)、织造材料(包括相交的经纱和纬纱)或针织材料。该材料可以是碳纤维材料，例如非织造、针织或织造的碳纤维织物，或者可以是玻璃纤维或硅基纤维材料。纤维(例如碳纤维)通常是多丝的，但也可以是单丝的。在一些实施例中，纤维材料的平均纤维间间距小于约250微米、或小于约200微米、小于约100微米、小于约50微米、小于约20微米或小于约10微米。纤维直径可以在约1微米至约30微米、约4微米至约20微米、或约5微米至约15微米的范围内。(未浸渍)材料中的空隙度例如可以为至少约50％、或至少约60％、或至少约70％、或至少80％、或至少约95％、或至少约98％、或至少约99％。在一些实施例中，浸渍凸耳材料是金属。在一个实施例中，金属是Pb或Pb合金(这里两者都被称为Pb)。在另一个实施例中，金属是Zn或Zn合金(这里两者都被称为Zn)。在另一个实施例中，金属是Cd或Cd合金(这里两者都被称为Cd)。在另一个实施例中，金属是Al或Al合金(这里两者均包括为Al)。作为另外一种选择，浸渍凸耳材料可以是聚合物材料，例如导电聚合物。在一些实施例中，纤维材料可以是已经通过电弧放电处理的碳纤维材料。碳纤维材料可以通过使碳纤维材料在反应室内运动通过在电极的一侧上包括多个相邻电极的电极之间的间隙中的电弧或者通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于与纤维材料电极元件形成连接的方法，其包括：使一定长度的纤维材料相对于压力注射级运动，或反之亦然；以及通过压力注射级，通过一系列压力注射脉冲将凸耳材料压力浸渍到纤维材料的凸耳区域部分中，以围绕和/或穿透纤维材料的纤维并在凸耳区域中形成凸耳条带。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.11 NZ 702951;2015.05.15 NZ 7081851.一种用于与纤维材料电极元件形成连接的方法，其包括：使一定长度的纤维材料相对于压力注射级运动，或反之亦然；以及通过压力注射级，通过一系列压力注射脉冲将凸耳材料压力浸渍到纤维材料的凸耳区域部分中，以围绕和/或穿透纤维材料的纤维并在凸耳区域中形成凸耳条带。2.一种用于与导电纤维材料电极元件形成电连接的方法，其包括：使一定长度的导电纤维材料相对于压力注射级运动，或反之亦然；以及通过压力注射级，通过一系列压力注射脉冲将导电凸耳材料压力浸渍到纤维材料的凸耳区域部分中，以围绕和/或穿透纤维材料的纤维并在凸耳区域中形成电连接到纤维材料的凸耳条带。3.一种用于与纤维材料电极元件形成电连接的方法，其包括：使一定长度的纤维材料相对于压力注射级运动，或反之亦然；以及通过压力注射级，在模具中没有包含纤维材料的凸耳区域部分的情况下，将凸耳材料压力浸渍到纤维材料的凸耳区域部分中，以围绕和/或穿透纤维材料的纤维并在凸耳区域中形成电连接到纤维材料的凸耳条带。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其包括通过在散热器传送器上输送纤维材料，使纤维材料相对于压力注射级运动，或反之亦然。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其包括使纤维材料连续地或阶梯式地运动，并且在纤维材料和压力注射级之间的相对运动期间，通过压力注射级，通过一系列压力注射脉冲将凸耳材料压力浸渍到纤维材料的凸耳区域部分中，使得多个压力注射脉冲将凸耳材料注射到纤维材料的不同的相邻部分中，但是沿着凸耳区域形成连续的凸耳条带。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其包括控制纤维材料运动的速度、在每个注射器脉冲下注射的熔融凸耳材料的体积、注射器脉冲的持续时间和频率、以及至少熔融凸耳材料的温度，使得从每个新的注射器脉冲浸渍到纤维材料中的熔融凸耳材料在熔融时与在先前的注射器脉冲下注射的纤维材料中的凸耳材料融合以形成连续的凸耳条带。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其包括随后横跨凸耳条带切割所述一定长度的纤维材料，以形成多个单独的电极元件，每个电极元件具有用于所述电极元件的外部连接的凸耳。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中纤维材料具有小于约200微米的平均纤维间间距。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其包括形成超过纤维材料的边缘的凸耳延伸部。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中纤维材料是碳纤维材料。11.根据权利要求10所述的方法，其中金属是Pb或Pb合金、Zn或Zn合金、Cd或Cd合金、或者Al或Al合金。12.一种纤维材料，其具有沿着纤维材料的长度的凸耳条带，该凸耳条带的宽度小于纤维材料的宽度，通过根据权利要求1至20中任一项所述的方法形成。13.一种纤维材料，其长度至少为150mm，具有沿着纤维材料的长度的凸耳条带，该凸耳条带的宽度小于纤维材料的宽度，该纤维材料包括凸耳材料连续浸渍到纤维材料中，以围绕和/或穿透纤维材料的纤维并电连接到纤维材料的纤维。14.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·阿巴拉哈姆森，S·克里斯蒂，H·奥特，E·S·赫弗尔，Y·S·王，
申请(专利权)人：阿克爱科蒂夫有限公司，
类型：发明
国别省市：新西兰,NZ