双极电池密封和导热肋构造制造技术

一种例如用于双极铅酸电池的集电器组件，可以包括导电硅基板和结合到所述导电硅基板的框架。所述基板可以被处理或修饰，例如包括一个或更多薄膜，其使所述导电硅基板的表面在存在铅酸电解质化学作用的情况下具有导电性且电化学稳定。所述框架和导电硅基板之间的界面可被气密地密封。在一种实施例中，所述框架可以具有边缘密封环的结构。在一种实施例中，壳体组件可以包括结合到所述基板的隔件以及外壳部段和导热肋，所述隔件使所述导热肋与导电硅基板电性隔离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双极电池密封和导热肋构造优先权要求本专利申请要求下列各项的优先权：(1)专利技术名称为“BATTERYSEALUSINGWAFERBONDING”于2015年7月15日提交的(律师案号3601.019PRV)申请号为62/192,760的美国临时专利申请；(2)专利技术名称为“BIPOLARBATTERYHAVINGTHERMALLYCONDUCTIVERIB”于2015年9月25日提交的(律师案号3601.020PRV)申请号为62/232,764的Moomaw等人的美国临时专利申请；以及(3)专利技术名称为“SILICONCURRENTCOLLECTORFORBIPOLARBATTERY”于2016年2月25日提交的(律师案号3601.019PV2)申请号为62/299,877的Moomaw等人的美国临时专利申请；上述在先申请各自在此通过引用全部纳入本文。
技术介绍
双极电池与单极架构电池相比可以提供简单的构造和操作性能优势，例如制造双极电池非常适合于许多现代能耗用途。双极电池通常包括串联连接的电池单元。例如，每个电池通常包括两个电极，正的活性物质，负的活性物质，电解质储存器以及壳体或包装。术语“双极的(bipolar)”通常是指被称为“双极(bipole)”或“双板(biplate)”的集电器组件安装在电池内使得正的活性材料置于双极的一个表面上而负的活性材料则置于相对的表面上的一种配置方式。电流可以通过双极基板的横截面从第一表面上的一种活性材料层均匀地流到相对表面上的另一层。电流路径通常包括经过电解质储存器并进入另一个双极活性材料组件或端电极的路线。许多串联连接的双极决定了电池的总电压。串联连接的双极性叠层的端部通常各自包括单极，诸如在第一端的一个正性端电极和在叠层的相对端的一个负性端电极。这种端电极单极的面向外部的表面可以为电池端子提供电性连接。
技术实现思路
在一个实施例中，集电器组件，例如用于双极铅酸电池，可以包括导电硅基板和结合到所述导电硅基板的框架。所述导电硅基板可以包括一个或更多薄膜，这些薄膜在铅酸电解质化学品的存在下使得导电硅基板的表面导电并且电化学稳定。所述框架和导电硅基板之间的界面被气密密封。在一个实施例中，壳体部分和导热肋可以被包括作为集电器组件的一部分，所述导热肋结合到壳体部分和框架。所述框架可以形成使导热肋与导电硅基板电分离的隔件。上述
技术实现思路
旨在对本专利申请的内容进行简要介绍。然而并不是用来对
技术实现思路
提供排他的或是穷尽的解释。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。附图简要说明在附图中，其不一定是按比例绘制，相同的标号可以用来在不同图例中标示相同的组件。带有不同后缀字母的相同标号可以用来标示相同组件的不同实施例。一般来说附图是通过举例而非限制性的方式描述本文所述的各种实施方式。图1一般性描述了包括双极电池构造的实施例。图2一般性描述了包括双极电池板，例如可以包括作为双极电池组件的一部分，的实施例的剖视图。图3A和图3B一般性描述了具有支撑框架的双极电池集电器(例如“双板”)组件的至少一部分的视图，包括图3A中的透视图和图3B中的剖视图。图4A和图4B一般性描述了具有支撑框架的双极电池集电器(例如“双板”)组件的至少一部分的视图，包括图4A中的透视图和图4B中的剖视图，其中所述支撑框架具有延伸超出所述双极集电器的环。图5一般性描述了可以包括制作双极电池集电器组件的技术，例如方法。图6A和图6B一般性描述了可以包括制作双极电池集电器组件的技术(例如方法)的视图，包括图6A中的平面图以及图6B中的剖视图。图7A、图7B、图7C和图7D一般性描述了用于导电硅基板的各种金属硅化物材料层(例如用作双极电池集电器组件的一部分)的扫射x射线衍射(XRD)光谱图。图8A，图8B、图8C和图8D一般性描述了用于导电硅基板的各种金属硅化物材料层(例如用作双极电池集电器组件的一部分)的循环伏安光谱图。图9一般性描述了可以布置在集电器组件(例如用于双极电池中)的一部分或整体周围的导热肋的透视图。图10一般性描述了例如可以包括导热肋的壳体构造的剖视图。图11一般性描述了例如可以包括如本文关于其它实施例所示和所述的壳体构造的双极电池组件的透视图。图12一般性描述了电池组件的例如在终端区域附近一部分的顶视图。图13一般性描述了例如与图9的实施例相比具有增加的向外表面积的导热肋的另一实施例立体图。图14一般性描述了可以包括制作双极电池集电器组件的技术，例如方法。具体实施方式尽管相对简单和成本低，但常用的铅酸电池技术会有几方面的缺点。例如，常用的铅酸电池可以提供低能量密度，部分原因在于铅合金栅格通常无助于储能容量。而且，铅酸蓄电池的循环性能在高电流率或深度放电的条件下通常很差。铅酸蓄电池还可能具有较差的部分充电性能以及较高的自放电率。这样的性能特征可以至少部分地归结于常用的铅酸电池的结构配置，还可能与所使用的材料有关。由于在涂浆板的不同位置处产生的电化学电流流过栅格至电流连接头，例如与电流密度的不均匀分布有关或由之加重，因此在铅酸电池集电器栅格内可能形成欧姆降。当电池以高电流速率充电和放电时或者当电池处于深度放电状态时，这种效果会较为显著。这种不均匀的电流密度分布通常会加速某些失效机理，包括，通常是指由于涂浆中硫酸盐晶体形成而导致的不可逆容量损失的“硫酸盐化作用(sulfation)”以及导致较为致密的电解质沉积到电池壳底部的“层化作用(stratification)”。集电器栅格通常包括有意引入铅合金的元素，例如用以改善机械性能而不影响电化学特性。然而，许多微量元素可以与铅合金栅格形成化合物或促进电池运行过程的副反应。由于副反应与充放电的电化学反应相竞争，在电池运行过程中会出现效率低、自放电和部分电荷不足等“症状”。常规铅酸电池通常按照“单极”配置来构造。在单极构造中，电池通常采用平行电性排列以增加电池容量，主电流在平行于单极板表面的方向上产生。然而，如上所述，常用的铅酸技术具有与其单极构造以及集电器栅格中常用的材料有关的几个缺点。相比之下，“双极”结构可以包括不同的机械构型并且可以使用不同的材料组合，从而提供与单极结构相比更佳的性能。在双极构造中，电池通常被电性串联排列以产生特定的电池电压，并且电流通常垂直于双极板的表面(例如从双极板的一个表面到相反的表面)流动。双极电池的构建可以包括各种步骤。例如，双极集电器可以由基板材料制作。正极和负的活性材料可以置于双极集电器的相对侧面上以提供双极板。双极板可以被压缩和堆叠，例如包括或设置有隔件以提供彼此密封的电池隔室。这样的电池隔室可以填充电解质，并且由此形成电池叠合体以激活阴极和阳极材料。在双极构造中，集电器基板本身可以提供电池间电性连接。例如，双极集电器的一个表面可以为一个电池室提供阳极，而下一个电池室的阴极可以由双极集电器的另一侧提供。双极铅酸的技术设计和材料应用可以减少常用铅酸技术的各种缺点。例如，当电流流过集电器时，电流密度分布通常可以与集电器的尺寸和形状无关。因此，与单极构造相比，在高速率放电和深度放电操作期间这样的电流密度被减小。用于双极集电器的材料不限于如集电极栅格那样的铅合金，因此可以设定用于双极集电器的基板材料以同时满足机械和电化学要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于双极铅酸电池的集电器组件，包括导电硅基板和结合到所述导电硅基板的框架，所述导电硅基板包括一个或更多薄膜，其使所述导电硅基板的表面在存在铅酸电解质化学作用的情况下具有导电性且电化学稳定；其中所述框架和所述导电硅基板之间的界面被气密地密封。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.15 US 62/192,760;2015.09.25 US 62/232,764;1.一种用于双极铅酸电池的集电器组件，包括导电硅基板和结合到所述导电硅基板的框架，所述导电硅基板包括一个或更多薄膜，其使所述导电硅基板的表面在存在铅酸电解质化学作用的情况下具有导电性且电化学稳定；其中所述框架和所述导电硅基板之间的界面被气密地密封。2.根据权利要求1所述的集电器组件，包括壳体部段和导热肋，所述导热肋结合到所述壳体部段和所述框架，其中所述框架形成隔件，其将所述导热肋与导电硅基板电性隔离。3.根据权利要求1所述的集电器组件，其中所述框架包括支撑框架。4.根据权利要求3所述的集电器组件，其中所述支撑框架结合到双极电池壳体的壳体部段。5.根据权利要求1所述的集电器组件，其中所述框架包括围绕所述导电硅基板的表面整个周边延伸的边缘密封件。6.根据权利要求1所述的集电器组件，其中所述框架在所述导电基板上限定边缘排除区域。7.根据权利要求6所述的集电器组件，其中通过所述边缘密封件所述一个或更多薄膜的沉积在所述边缘排除区域被抑制。8.根据权利要求1所述的集电器组件，其中所述一个或更多薄膜中的薄膜包括在所述导电硅基板的至少一个表面上形成的金属硅化物。9.根据权利要求8所述的集电器组件，其中所述金属包括钛(Ti)，铬(Cr)，铁(Fe)，钴(Co)，镍(Ni)，铜(Cu)，锆(Zr)，铌(Nb)，钼(Mo)，钯(Pd)，钽(Ta)，钨(W)，或铂(Pt)。10.根据权利要求8所述的集电器组件，其中在所述金属硅化物上沉积有附加的膜以促进活性材料的粘着。11.根据权利要求10所述的集电器组件，其中所述附加的膜包括铅金属(Pb)或铅锡合金(PbSn)。12.根据权利要求1所述的集电器组件，其中所述框架由晶片粘合剂结合到晶片。13.根据权利要求1所述的集电器组件，...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·杰森·穆恩莫，科林·国·良·梅，埃斯特班·M·伊诺霍萨，
申请(专利权)人：格雷腾能源有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US