制造双极性电池及其双极板和单极板的方法技术

本申请提供一种制造双极性电池及其双极板和单极板的方法。其中一种制造双极性电池的双极板的方法包括如下步骤：预制多根金属丝；将多根金属丝设置于注塑模具中作为注塑嵌件；在注塑模具中进行注塑以形成集流体，形成的集流体包括多根金属丝、在塑料型腔中形成的多根横杆以及边框，集流体包括第一区段和第二区段，二者由分隔密封部分隔；注塑完成后，顶起集流体，并使其离开注塑模具中；以及在集流体的第一区段和第二区段上分别包裹或涂敷负极活性物和正极活性物，从而分别构成负极板及正极板。该方法不仅工艺简单、效率高、成本低、适合于大规模生产，而且按照该方法所制造出的双极板适于构成大容量电池。

【技术实现步骤摘要】
制造双极性电池及其双极板和单极板的方法
本申请涉及一种制造电池的方法，尤其涉及一种制造双极性电池及其双极板和单极板的方法。
技术介绍
当今社会，电池已广泛地应用于各个领域，小到电子手表，大到电动汽车，都需要采用电池供电。尽管各种类型的电池大小差别很大，但内部结构非常相似。通常，电池包括壳体、设置于壳体内部的电极板(也称极片)、电解液、以及位于壳体外部的极耳、极耳胶等。根据极板在电池内部的布置方式的不同，可以将电池分为卷绕型电池和堆叠型电池两类，前者是极片以卷绕方式设置于电池壳体内部，而后者是极片以层叠/堆叠方式设置于电池壳体内部。在堆叠型电池中，通常包括多个电池单体(也称电池单元)，每个电池单体内包括正极板、负极板及位于二者之间的隔膜。单格(即电池单体)内同极性极板并联，电池容量由极板的大小、并联数量等决定；相邻的电池单体之间正、负极串联，电池的总电压由串联的电池单体的数量决定。极板是由集流体和位于其上活性物质构成的。例如，正极板是通过在集流体上涂敷正极活性物质而形成的，负极板是通过在集流体上涂敷负极活性物质而形成的。对于堆叠型电池而言，根据电池的正、负极板是否共用集流体，可以将其分为单极性电池和双极性电池。在单极性电池中，正、负极板的集流体是分开的，也就是说，正、负极板的集流体是两个分离的部件。单极性电池中的一个电池单体的正、负极板与另一个电池单体的正、负极板是彼此隔离的，必须通过额外的焊接实现串联，工艺较复杂，可靠性差。而在双极性电池中，其正、负极板共用同一集流体，而共用同一集流体的正、负极板又分别位于不同的电池单体内。因此，其借助集流体来实现不同电池单体之间的串联，而不需要额外的焊接。与单极性电池相比，双极性电池实现串联更方便可靠。然而，现有技术中，制造双极性电池时通常采用金属板状体作为集流体，在这种金属板集流体的正反两个面分别涂敷正、负极活性物，从而分别构成正极板及负极板(其整体为双极板)。该双极板的正、负极被集流体隔开、位于两个相邻的电池单体内，集流体起到串联两个相邻电池单体的作用。按照这种方法制造出的双极性电池由于其结构上的限制(每一单体电池只能有一个正极板和一个负极板)，不适宜做成大容量电池。另外，该方法制造工艺也较为复杂，效率较低，不适合于进行大规模生产。
技术实现思路
本申请所要解决的技术问题之一是克服上述现有技术中的不足，提供至少一种制造双极性电池的双极板的方法，该方法不仅工艺简单、效率高、成本低、适合于大规模生产，而且按照该方法所制造出的双极板适于构成大容量电池。本申请所要解决的另一技术问题是，提供至少一种制造双极性电池的单极板(包括正单极板和负单极板)的方法，该方法与上述方法类似，因而同样工艺简单、效率高、成本低、适合于大规模生产，而且按照方法所制造出的单极板适于构成大容量电池。本申请所要解决的还一技术问题是，提供至少一种制造双极性电池的方法，该方法适于采用按照本申请的方法所制造出的双极板和单极板(即正单极板和负单极板)来制造双极性电池。按照该方法不仅可制造出大容量的电池，而且工艺较简单(不需要通过焊接来实现不同电池单体之间的串联)，并且所制造出的电池质量好、能有效防止泄液、窜液等现象的发生、使用寿命长。同时，本申请还提供按照上述方法制造出的双极性电池的双极板、单极板及双极性电池。下面具体说明本申请所采用的技术方案。在具体说明这些技术方案之前，先简要阐述一下本申请的专利技术构思：简言之，本申请是将现有技术中的双极性电池的平板状结构的集流体替换为由金属丝和塑料横筋及边框构成的板栅状结构的集流体，并通过注塑方式形成该板栅状结构的集流体。即，预制多根金属丝，并将多根金属丝平行地设置于模具内作为注塑嵌件，而模具内具有与金属丝不同方向(例如与金属丝垂直)的型腔以及位于周边的型腔，注塑时这些型腔中的塑料可形成非金属杆(即塑料横筋)(下面的技术方案中称为“横杆”)和边框。注塑后这些横杆和边框与金属丝固定一起，构成板栅状的集流体。这种注塑成形的方式工艺简单，制造方便，适合于批量生产。需要说明的是，本申请的重点在于提供这种制造方法的构思，至于具体的模具结构，可由本领域技术人员根据实际需要进行设计，因此本申请中不详述。在形成板栅状的集流体之后，再在集流体的两端包裹或涂敷负极活性物和正极活性物，从而分别构成双极板的负极板和正极板；或者在该集流体上整体包裹或涂敷负极活性物或正极活性物，从而构成负单极板或正单极板。在制造电池的过程中，选用负单极板、正单极板及相应的双极板，并按照一定的规律将其堆叠(详见下述)，使得每一双极板的正极板和负极板分别位于不同的电池单体内，从而可直接实现不同电池单体之间的串联。同时，每个电池单体内又可包含多个这样的极板层叠(通过隔膜隔开)。因而，可以大大扩充电池的容量。制造双极性电池的的双极板的方法按照本申请提供的一种制造双极性电池的双极板的方法，包括如下步骤：(a)预制多根金属丝；(b)将所述多根金属丝大体上平行地、彼此隔开地设置，并使其一部分位于注塑模具中作为注塑嵌件，所述多根金属丝沿第一方向延伸，所述注塑模具中具有沿与所述第一方向不同的第二方向延伸的塑料型腔、以及位于周边的塑料型腔；(c)在注塑模具中进行注塑以形成集流体，形成的所述集流体包括所述多根金属丝的位于所述注塑模具中的部分、在所述塑料型腔中形成的多根横杆以及边框。所述多根横杆沿所述第二方向延伸，从而与所述多根金属丝相交且固定在一起；且其中沿所述第一方向，所述集流体包括第一区段和第二区段，二者由分隔密封部分隔；(d)注塑完成后，顶起所述集流体，并使其移动一个固定步长，从而将所述多根金属丝的下一部分牵引进入所述注塑模具中；(e)重复步骤(c)和(d)，从而制作多个连接在一起的所述集流体；(f)将多个连接在一起的所述集流体相分离；及(g)在每一所述集流体的所述第一区段和所述第二区段上分别包裹或涂敷负极活性物和正极活性物，从而分别构成负极板及正极板。在上述方法中，步骤(a)中所预制的金属丝的长度可以为最终双极板长度的几倍、几十倍、几百倍甚至几千倍，具体的长度可由本领域技术人员具体的需要来确定。这样金属丝的长度使得能够实现连续注塑，如步骤(d)所述。不言而喻，这种连续注塑能大大提高注塑作业的效率。之后在步骤(f)，再将这些依次相连的多个集流体通过切断而分离为多个单独的集流体。具体的切割工具及切割方式可采用现有技术(例如，采用可用于切割金属的切割机等)。在步骤(g)中，可采用现有技术中的方法在集流体上包裹或涂敷负极活性物和正极活性物，此处不赘述。按照本申请所提供的另一种制造双极性电池的双极板的方法，包括如下步骤：A.预制多根金属丝；B.将所述多根金属丝大体上平行地、彼此隔开地设置于注塑模具中作为注塑嵌件，所述多根金属丝沿第一方向延伸，所述注塑模具中具有沿与所述第一方向不同的第二方向延伸的塑料型腔、以及位于周边的塑料型腔；C.在注塑模具中进行注塑以形成集流体，形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造双极性电池的双极板的方法，其包括如下步骤：/n(a)预制多根金属丝(1)；/n(b)将所述多根金属丝(1)大体上平行地、彼此隔开地设置，并使其一部分位于注塑模具中作为注塑嵌件，所述多根金属丝(1)沿第一方向(X)延伸，所述注塑模具中具有沿与所述第一方向(X)不同的第二方向(Y)延伸的塑料型腔、以及位于周边的塑料型腔；/n(c)在注塑模具中进行注塑以形成集流体(3)，形成的所述集流体(3)包括所述多根金属丝(1)的位于所述注塑模具中的部分、在所述塑料型腔中形成的多根横杆(2)以及边框(4)，所述多根横杆(2)沿所述第二方向(Y)延伸，从而与所述多根金属丝(1)相交且固定在一起；且其中沿所述第一方向(X)，所述集流体(3)包括第一区段(31)和第二区段(32)，二者由分隔密封部(5)分隔；/n(d)注塑完成后，顶起所述集流体(3)，并使其移动一个固定步长，从而将所述多根金属丝(1)的下一部分牵引进入所述注塑模具中；/n(e)重复步骤(c)和(d)，从而制作多个连接在一起的所述集流体(3)；/n(f)将多个连接在一起的所述集流体(3)相分离；及/n(g)在每一所述集流体(3)的所述第一区段(31)和所述第二区段(32)上分别包裹或涂敷负极活性物(8)和正极活性物(6)，从而分别构成负极板及正极板。/n...

【技术特征摘要】
20200103 CN 2020100066964;20200103 CN 2020200115671.一种制造双极性电池的双极板的方法，其包括如下步骤：
(a)预制多根金属丝(1)；
(b)将所述多根金属丝(1)大体上平行地、彼此隔开地设置，并使其一部分位于注塑模具中作为注塑嵌件，所述多根金属丝(1)沿第一方向(X)延伸，所述注塑模具中具有沿与所述第一方向(X)不同的第二方向(Y)延伸的塑料型腔、以及位于周边的塑料型腔；
(c)在注塑模具中进行注塑以形成集流体(3)，形成的所述集流体(3)包括所述多根金属丝(1)的位于所述注塑模具中的部分、在所述塑料型腔中形成的多根横杆(2)以及边框(4)，所述多根横杆(2)沿所述第二方向(Y)延伸，从而与所述多根金属丝(1)相交且固定在一起；且其中沿所述第一方向(X)，所述集流体(3)包括第一区段(31)和第二区段(32)，二者由分隔密封部(5)分隔；
(d)注塑完成后，顶起所述集流体(3)，并使其移动一个固定步长，从而将所述多根金属丝(1)的下一部分牵引进入所述注塑模具中；
(e)重复步骤(c)和(d)，从而制作多个连接在一起的所述集流体(3)；
(f)将多个连接在一起的所述集流体(3)相分离；及
(g)在每一所述集流体(3)的所述第一区段(31)和所述第二区段(32)上分别包裹或涂敷负极活性物(8)和正极活性物(6)，从而分别构成负极板及正极板。


2.一种制造双极性电池的双极板的方法，其包括如下步骤：
A.预制多根金属丝(1)；
B.将所述多根金属丝(1)大体上平行地、彼此隔开地设置于注塑模具中作为注塑嵌件，所述多根金属丝(1)沿第一方向(X)延伸，所述注塑模具中具有沿与所述第一方向(X)不同的第二方向(Y)延伸的塑料型腔、以及位于周边的塑料型腔；
C.在注塑模具中进行注塑以形成集流体(3)，形成的所述集流体(3)包括所述多根金属丝(1)、在所述塑料型腔中形成的多根横杆(2)以及边框(4)，所述多根横杆(2)沿第二方向(Y)延伸，从而与所述多根金属丝(1)相交且固定在一起；且其中沿所述第一方向(X)，所述集流体(3)包括第一区段(31)和第二区段(32)，二者由分隔密封部(5)分隔；
D.注塑完成后，顶起所述集流体(3)，并使其离开所述注塑模具；以及
E.在所述集流体(3)的所述第一区段(31)和所述第二区段(32)上分别包裹或涂敷负极活性物(8)和正极活性物(6)，从而分别构成负极板及正极板。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述分隔密封部(5)包括彼此间隔开的两道密封台(51、52)。


4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述集流体(3)的所述多根金属丝(1)的两端超出所述边框(4)，形成邻近所述第一区段(31)的第一超出部分(101)和邻近所述第二区段(32)的第二超出部分(102)，所述第一超出部分(101)上设有第一端密封部(5')，所述第二超出部分(102)上设有第二端密封部(5”)。


5.根据权利要求4所述的方法，其中所制造的所述双极板为第一双极板(11)，在所述第一双极板(11)中，所述第一端密封部(5')仅包括一道密封台(51')，所述第二端密封部(5”)包括彼此间隔开的两道密封台(51”、52”)。


6.根据权利要求4所述的方法，其中所制造的所述双极板为第二双极板(12)，在所述第二双极板(12)中，所述第一端密封部(5')包括彼此间隔开的两道密封台(51'、52')，所述第二端密封部(5”)仅包括一道密封台(51”)。


7.根据权利要求4所述的方法，其中所制造的所述双极板为第三双极板(13)，在所述第三双极板(13)中，所述第一端密封部(5')仅包括一道密封台(51')，所述第二端密封部(5”)也仅包括一道密封台(51”)。


8.根据权利要求4所述的方法，其中所制造的所述双极板为第四双极板(14)，在所述第四双极板(14)中，其中所述第一端密封部(5')包括彼此间隔开的两道密封台(51'、52')，所述第二端密封部(5”)也包括彼此间隔开的两道密封台(51”、52”)。


9.一种制造双极性电池的单极板的方法，其包括如下步骤：
(a)预制多根金属丝(1)；
(b)将所述多根金属丝(1)大体上平行地、彼此隔开地设置，并使其一部分位于注塑模具中作为注塑嵌件，所述多根金属丝(1)沿第一方向(X)延伸，所述注塑模具中具有沿与所述第一方向(X)不同的第二方向(Y)延伸的塑料型腔、以及位于周边的塑料型腔；
(c)在注塑模具中进行注塑以形成集流体(3)，形成的所述集流体(3)包括所述多根金属丝(1)的位于所述注塑模具中的部分、在所述塑料型腔中形成的多根横杆(2)以及边框(4)，所述多根横杆(2)沿所述第二方向(Y)延伸，从而与所述多根金属丝(1)相交且固定在一起；
(d)注塑完成后，顶起所述集流体(3)，并使其移动一个固定步长，从而将所述多根金属丝(1)的下一部分牵引进入所述注塑模具中；
(e)重复步骤(c)和(d)，从而制作多个连接在一起的所述集流体(3)；
(f)将多个连接在一起的所述集流体(3)相分离；及
(g)在每一所述集流体(3)上包裹或涂敷负极活性物(8)或正极活性物(6)，从而构成负单极板(9)或正单极板(7)；
其中，在每个形成的所述集流体(3)上，所述多根金属丝(1)的两端超出所述边框(4)，形成第一超出部分和第二超出部分，所述第一超出部分上形成有第一端密封部(5')，所述第二超出部分上形成有第二端密封部(5”)；且
其中，所述第一端密封部(5')和所述第二端密封部(5”)中的一者包括一道密封台，另一者间隔开的两道密封台；所述多根金属丝(1)从包含两道密封台的所述第一端密封部(5')或第二端密封部(5”)伸出，用于传导电流。


10.一种制造双极性电池的单极板的方法，其包括如下步骤：
A.预制多根金属丝(1)；
B.将所述多根金属丝(1)大体上平行地、彼此隔开地设置于注塑模具中作为注塑嵌件，所述多根金属丝(1)沿第一方向(X)延伸，所述注塑模具中具有沿与所述第一方向(X)不同的第二方向(Y)延伸的塑料型腔、以及位于周边的塑料型腔；
C.在注塑模具中进行注塑以形成集流体(3)，形成的所述集流体(3)包括所述多根金属丝(1)、在所述塑料型腔中形成的多根横杆(2)以及边框(4)，所述多根横杆(2)沿第二方向(Y)延伸，从而与所述多根金属丝(1)相交且固定在一起；
D.注塑完成后，顶起所述集流体(3)，并使其离开所述注塑模具；以及
E.在所述集流体(3)上分别包裹或涂敷负极活性物(8)或正极活性物(6)，从而构成负单极板(9)或正单极板(7)，
其中，所述多根金属丝(1)的两端超出所述边框(4)，形成第一超出部分和第二超出部分，所述第一超出部分上形成有第一端密封部(5')，所述第二超出部分上形成有第二端密封部(5”)；且
其中，所述第一端密封部(5')和所述第二端密封部(5”)中的一者包括一道密封台，另一者包括间隔开的两道密封台；所述多根金属丝(1)从包含两道密封台的所述第一端密封部(5')或第二端密封部(5”)伸出，用于传导电流。


11.根据权利要求3-10中任意一项所述的方法，其中：所述间隔开的两道密封台中的每一者沿所述第一方向(X)的宽度为2～20mm，且二者之间的间隙为0.5～5mm；其中所述间隙用于填充树脂胶。


12.根据权利要求3-10中任意一项所述的方法，其中：每道所述密封台沿第二方向(Y)延伸，且在其两端附近成形有弹性通孔(53)。

<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭晓锋，张才勇，
申请(专利权)人：易德维新能源科技宿迁有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32