加强型双极电池组件制造技术

一种电池组件包括：a)多个电极板的一个或多个堆叠，所述多个电极板包括一个或多个双极板，所述一个或多个双极板具有在一个表面上具有阳极并且在相对表面上具有阴极的基板；b)隔膜和电解质，所述隔膜和电解质位于所述一个或多个堆叠的所述电极板的相邻对之间；c)一个或多个端子盖，所述一个或多个端子盖与所述多个电极板相邻地定位；以及d)一个或多个端子，所述一个或多个端子与一个或多个电流导体、集电器或两者接触，并且所述一个或多个端子被配置成将电流从所述电池组件传输到外部负载；并且其中所述一个或多个端子穿过所述一个或多个端子盖，使得所述一个或多个端子暴露在所述电池组件的外部。

Reinforced bipolar battery assembly

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】加强型双极电池组件
本公开大体上涉及双极电池组件并且具体地说涉及加强型双极电池组件。本公开尤其可以用于在双极电池组件的真空填充和操作期间加强所述组件。本公开还尤其可以用于加强双极电池组件以抵抗外部振动、撞击和拉动。
技术介绍
传统上，双极电池组件(诸如在美国公开No.US2009/0042099中教导的双极电池组件，所述美国公开通过引用并入本文中)包括在电极板的堆叠内的电解质，所述电解质位于隔离件与电极板之间。所述电解质允许电子和离子在电极板的阴极材料与阳极材料之间流动。为了提供不会从电极堆叠漏出或漏出到所述堆叠的通道中的电极，可以使用固体电解质来减少对所述电池组件内的单独密封构件的需要。虽然使用固体电解质可以有助于防止电解质泄漏，但是在真空下用液体电解质来填充电池组件可能是有利的。所述电池组件的电极板对可以形成电化学电池单元。通过封闭电池组件并且在真空下填充，可以能够将电解质抽取到单独的电化学电池单元中。在真空下，可以加快电解质填充速率以实现可被市场接受的填充速率；可以防止在电池组件的层之间形成气窝或气泡；并且电化学电池单元可以均匀地填充有电解质。美国专利No.4,861,686；No.5,470,679；No.5,682,671；EP专利No.0402265；和PCT公开No.WO1994/007272论述了在真空下填充电池组件的优点，以上专利出于所有目的通过引用整体并入本文中。出于所有目的通过引用整体并入的美国公开No.2014/0349147教导了一种用于在使用互锁部件来产生防泄漏密封件以防止液体电解质泄漏的同时用液体电解质填充电池组件的优秀的解决方案。不管上述情况如何，仍需要在无需使用复杂密封配置来防止电解质从电池组件漏出或在电池组件内泄漏时将液体电解质结合到电池组件中。为了对电池组件抽取真空，可以将电池组件放在真空室内以开始将电解质抽吸到电池的电池单元中。可选地或与真空室结合，可以使用电池组件中的单独开口来抽取真空并且用电解质填充所述组件。与具有用于抽取真空和填充电池组件的单独的口相关联的缺点包括针对单独的口的额外部件成本和制造成本以及在批量生产环境中在组装期间连接和密封多个口的增加的时间和难度。美国公开No.2014/0349147教导了如何克服对单独真空室的需要以及如何使用单个口作为真空驱气口和电解质填充口。不管上述情况如何，仍不断地需要在确保对每个电化学电池单元的充分和均匀的填充的同时用电解质快速地填充电池组件。大体上，电池组件包括端板，所述端板被设计成在双极电池组件的操作期间抵抗向外鼓出以在电池组件周围和电池组件内恰当地维持密封。所述向外鼓出是在操作期间在电池组件的内部经历的较高压力与外部压力(即，大气压力)之间的正压力差的结果。如美国公开No.2014/0349147中所教导，可以通过使用电池组件内的内部结构来避免重的端板的使用，所述内部结构会产生外部密封并防止任何液体或气体离开所述电池组件。可能有利的是避免体积大或重的端板以提供较轻量的电池组件，使得所述电池组件可以集成到会虑及总系统重量的许多系统中。在使用单个口来在电池组件内产生内部真空与填充所述电池组件时碰到的问题是在真空的产生期间在电池组件的内部产生内力。在使用单个口来在电池组件内产生内部真空与填充所述电池组件时，在电池组件的内部内会产生内力。这些内力是电池组件的内部内的极低压力归因于真空而产生的负压力差的结果。虽然具有一对端板和/或互锁电极板的电极板的堆叠足够刚性以耐受在电池组件的操作期间由正压力差造成的向外变形，但是典型的电极板和端板可能无法抵抗由内部真空导致的向内变形。向内变形可以被限定为电极板的向内弯曲或坍塌。大体上，在端板仅在外围的至少一部分周围附接到相邻电极板时，所述端板不会防止相邻电极板的向内变形。所述电极板的此向内变形可能会导致电池组件的内部体积在用电解质填充之前减小，从而导致电解质到电池单元中的不均匀和不充分的填充。另外，如US2014/0349147中所公开，电极板的堆叠可以围绕其边缘和/或沿着贯穿所述堆叠而形成的通道的长度通过干涉配合来密封。电极板的向内变形可能会导致干涉配合的破坏，因此破坏所述密封并导致电解质漏出到电池组件外和/或漏到一个或多个通道中，并且变形的电极板可能会裂开或否则永久地变形。来自环境的外力可能会损坏双极电池组件。电池组件可能具有不良的抗振性，从而导致对双极电池组件的一部分、一些或全部的单独电化学电池单元的损坏。一些电池组件在经历振动力时可能会经历电池组件内的一个或多个部件的移动，因此导致对电池单元的内部损坏。对电池组件的撞击(间接地或直接地)可能会具有不仅损坏所述组件的内部还会损坏外部的倾向。此损坏是撞击能从电池组件的外部转移到内部的结果。一些电池组件包括电流导体，所述电流导体位于一个或多个电池单元内并且将电流从电池的内部传递到电池的外部。这些电流导体可能会经历损坏。一些电流导体可能会被配置为从所述电化学电池单元中的一者或多者凸出的凸片。这些凸片可能在搬运电池组件期间易于被拉出，因此导致对电池单元和电流导体的损坏。另外，在操作期间在对电池组件的振动或撞击期间，连续经历振动可能会致使电流导体被拉出或相对于电化学电池单元移位。需要一种能够在内部真空下将液体电解质结合到电池组件中的电池组件，所述内部真空在所述液体电解质周围维持密封。需要一种具有用于在电池组件的内部抽真空以及用液体电解质均匀地填充所述电池组件的单个口的电池组件。需要一种能够抵抗由在操作期间产生的温度和压力导致的电极板的向外变形以及由内部真空的产生而导致的电极板的向内变形的较轻量的电池组件。需要一种轻重量的外部支撑结构。需要一种加强结构，所述加强结构能够抵抗振动、撞击和拉动以因此提供对外部机械力具有增大的稳定性的电池组件。需要一种能够吸收撞击力或使撞击力偏转的加强结构。另外，需要一种可以抵抗从电化学电池单元移位的电流导体。
技术实现思路
本公开涉及一种电池组件，所述电池组件包括：a)多个电极板的一个或多个堆叠，所述多个电极板包括一个或多个双极板，所述一个或多个双极板具有在一个表面上具有阳极并且在相对表面上具有阴极的基板；b)隔膜和电解质，所述隔膜和电解质位于所述一个或多个堆叠的所述电极板的相邻对之间；c)一个或多个端子盖，所述一个或多个端子盖与所述多个电极板大体上垂直地并且相邻地定位；以及d)一个或多个端子，所述一个或多个端子与一个或多个电流导体、集电器或两者接触，并且所述一个或多个端子被配置成将电流从所述电池组件传输到外部负载；并且其中所述一个或多个端子穿过所述一个或多个端子盖，使得所述一个或多个端子暴露在所述电池组件的外部。所述电池组件可以按任何组合包括以下特征中的一者或多者：所述端子盖可以包括一个或多个开口；一个或多个端子可以从所述电池组件的内部经由所述一个或多个开口到达所述电池组件的外部；所述端子盖的一个或多个开口可以通过一个或多个加强结构来加强；一个或多个加强结构包括一个或多个肋状物、边条、角板、垫板、纤维填料或其任何组合；一个或多个加强结构可以包括围绕所述端子盖的所述一个或多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池组件，所述电池组件包括：/na)多个电极板的一个或多个堆叠，所述多个电极板包括一个或多个双极板，所述一个或多个双极板具有在一个表面上具有阳极并且在相对表面上具有阴极的基板；/nb)隔膜和电解质，所述隔膜和电解质位于所述一个或多个堆叠的相邻对电极板的之间；/nc)一个或多个端子盖，所述一个或多个端子盖与所述多个电极板相邻地定位；以及/nd)一个或多个端子，所述一个或多个端子与一个或多个电流导体、集电器或两者接触，并且所述一个或多个端子被配置成将电流从所述电池组件传输到外部负载；并且/n其中所述一个或多个端子穿过所述一个或多个端子盖，使得所述一个或多个端子暴露在所述电池组件的外部。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170623 US 62/524,2051.一种电池组件，所述电池组件包括：
a)多个电极板的一个或多个堆叠，所述多个电极板包括一个或多个双极板，所述一个或多个双极板具有在一个表面上具有阳极并且在相对表面上具有阴极的基板；
b)隔膜和电解质，所述隔膜和电解质位于所述一个或多个堆叠的相邻对电极板的之间；
c)一个或多个端子盖，所述一个或多个端子盖与所述多个电极板相邻地定位；以及
d)一个或多个端子，所述一个或多个端子与一个或多个电流导体、集电器或两者接触，并且所述一个或多个端子被配置成将电流从所述电池组件传输到外部负载；并且
其中所述一个或多个端子穿过所述一个或多个端子盖，使得所述一个或多个端子暴露在所述电池组件的外部。


2.如权利要求1所述的电池组件，其中所述端子盖包括一个或多个开口；并且
其中一个或多个端子经由所述一个或多个开口中的至少一些开口从所述电池组件的内部到达所述电池组件的外部。


3.如权利要求2所述的电池组件，其中所述端子盖的一个或多个开口是通过一个或多个加强结构来加强。


4.如权利要求3所述的电池组件，其中所述一个或多个加强结构包括一个或多个肋状物、边条、角板、垫板、纤维填料或其任何组合。


5.如权利要求3或4所述的电池组件，其中所述一个或多个加强结构包括围绕所述端子盖的一个或多个开口的多个角板和/或肋状物。


6.如权利要求2至5中任一项所述的电池组件，其中所述一个或多个开口包括一个或多个凸起表面、凸块、插入物或其任何组合，所述一个或多个凸起表面、凸块、插入物或其任何组合至少部分地环绕所述一个或多个开口并且从所述一个或多个端子盖的面向外的表面向外凸出。


7.如权利要求6所述的电池组件，其中一个或多个加强结构定位在所述一个或多个凸起表面、凸块、插入物或其任何组合周围并且提供对所述一个或多个凸起表面、凸块、插入物或其任何组合的加强，并且连接到所述面向外的表面和所述一个或多个凸起表面、凸块、插入物或其任何组合。


8.如前述权利要求中任一项所述的电池组件，其中所述一个或多个端子盖附接到所述电池组件的一个或多个电极板、膜片、一个或多个端板、外壳或其任何组合的一个或多个外围边缘或者是所述一个或多个外围边缘的部分。


9.如权利要求8所述的电池组件，其中所述端子盖是使用一种或多种粘合材料、焊接、胶带、热熔、机械紧固件、围绕所述电极板的堆叠的至少外围进行的摩擦配合或其任何组合来附接。


10.如权利要求2至9中任一项所述的电池组件，其中所述一个或多个开口包括多个紧固件开口，并且其中多个紧固件穿过所述紧固件开口以将所述一个或多个端子盖固定到所述电池组件、电极板堆叠、隔膜、一个或多个膜片、外盖或其任何组合。


11.如前述权利要求中任一项所述的电池组件，其中所述一个或多个端子盖包括一个或多个密封件，所述一个或多个密封件定位在所述一个或多个端子盖中的每一者的内周界周围、定位在内盖的一个或多个开口内或以上两种情况。


12.如前述权利要求中任一项所述的电池组件，其中所述一个或多个端子包括一个或多个机械紧固件、柱、凹穴或其组合；并且
其中所述一个或多个端子包含一种或多种导电材料。


13.如权利要求12所述的电池组件，其中所述一个或多个端子包括一个或多个柱；并且
其中所述一个或多个柱包括一个或多个SAE柱、JIS柱、L端子或其组合。


14.如前述权利要求中任一项所述的电池组件，其中所述一个或多个端子穿过一个或多个汇流条或与所述一个或多个汇流条接触，所述一个或多个汇流条包含一种或多种导电材料；并且
所述一个或多个汇流条位于所述一个或多个端子盖与所述多个电极板的一个或多个堆叠、所述隔膜、膜片、外壳或其任何组合之间。


15.如权利要求14所述的电池组件，其中所述一个或多个汇流条附着到所述一个或多个端子盖、所述膜片、所述外壳、所述多个电极板的一个或多个堆叠、所述隔膜或其任何组合。


16.如权利要求14或15所述的电池组件，其中所述一个或多个汇流条是模制到所述一个或多个端子盖中。


17.如权利要求14至16中任一项所述的电池组件，其中所述一个或多个汇流条与阳极、阴极、电流导体、集电器、电流导管、连接垫或其任何组合接触，与阳极、阴极、电流导体、集电器、电流导管、连接垫或其任何组合电连通，附着到...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·O·谢弗二世，D·霍布迪，B·R·斯图尔达文特，J·L·阿德金斯，A·V·卡德纳，
申请(专利权)人：高级电池概念有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US