双极性电池的极板及包含该极板的双极性电池制造技术

一种双极性电池的极板及包含该极板的双极性电池，在一个实施例中，该双极性电池的极板包括：多根金属丝，其沿第一方向延伸；多根非金属杆状体，其沿与第一方向不同的第二方向延伸，并与多根金属丝相交且固定连接在一起，从而形成集流体；边框，其由塑料材料制成，且设置于集流体的周围；以及分隔密封部，其设置在多根金属丝的中间部分，从而将集流体分隔为第一区段和第二区段，且其中，第一区段上设置有负极活性物，从而构成负极板；第二区段设置有正极活性物，从而构成正极板。这种极板不仅能直接实现不同电池单体之间正、负极的串联，因而省去了焊接等工艺，并且有利于节省生产成本。

【技术实现步骤摘要】
双极性电池的极板及包含该极板的双极性电池
本申请涉及一种电池，尤其涉及一种堆叠型电池以及该电池中的极板。
技术介绍
当今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。不同电池单体之间正、负极板依次串联，从而达到总电压。在单体内部，正极与正极并联，负极与负极并联，并联容量叠加构成电池总容量。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际串联，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，这种双极性电池，由于其结构上的限制(集流体通常为由金属制成的板状体，在板状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、负电极板，正、负电极板分别位于不同的电池单体内。板状集流体可以防止不同电池单体之间电解液的串通)，每一单体电池只能有一片正极板和一片负极板，因此不适宜做大容量电池，因而使用上非常受限制。
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，提供一种双极性电池的极板(包括双极板和正、负单极板)，这种极板不仅能直接实现不同电池单体之间正、负极的串联，因而省去了焊接等工艺，使得其非常适合于制作大容量电池，并且有利于节省生产成本。本申请所要解决的另一技术问题是：提供一种包括上述双性极电池的极板的电池，其不仅可制作成大容量电池，而且电池内部各单体内的密封性好，因而能够有效地防止各单体之间发生窜液或窜气的现象，从而避免了电池单体之间自放电大而导致电池寿命缩短的问题。下面具体说明本申请所采用的技术方案。在具体这些技术方案之前，先简要阐述一下本申请的专利技术构思：本申请将现有技术中的双极性电池的极板的平板状的集流体替换为由金属丝和非金属杆(例如塑料)构成的集流体结构的集流体，并在集流体结构的集流体的两端分别设置正、负极活性物质从而形成正极板和负极板，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，每个电池单体内又有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。并且，这种集流体可通过对金属丝放置于模具内与非金属杆一起注塑成形，因而制造方便，适合于批量生产。双极性电池的双极板本申请的第一方面在于提供按照上述专利技术构思的各种形态的双极板。具体如下所述。按照本申请所提供的双极性电池的极板，包括：多根金属丝，其沿第一方向延伸；多根非金属杆状体，其沿与所述第一方向不同的第二方向延伸，并与所述多根金属丝相交且固定连接在一起，从而形成集流体；边框，其由塑料材料制成，且设置于所述集流体的周围；以及分隔密封部，其设置在所述多根金属丝的中间部分，从而将所述集流体分隔为第一区段和第二区段。其中，所述第一区段上设置有负极活性物，从而构成负极板；所述第二区段设置有正极活性物，从而构成正极板。可见，该双极板包括连续的金属丝，当将其安装于电池壳体内时，该双极板的正极板和负极板可分别位于不同的电池单体内，从而由金属丝直接实现两个电池单体的串联。优选地，所述分隔密封部包括彼此间隔开的两道密封台。在将该双极板安装于电池壳体并盖上电池顶盖之后，所述两道密封台被挤压而形成两道密封墙。密封墙与电池壳体内的电池槽内壁密封连接，相邻两道密封墙之间形成注胶槽，注胶槽与位于电池顶盖和电池槽内壁之间的胶槽连通，从而可通过胶槽注入树脂胶。这种结构能够有效地实现相邻电池单体之间的密封，防止相邻电池单体之间发生窜液或窜气现象。在必要的情况下，甚至也可以形成三道或更多道密封台，从而更加有效地保证相邻电池单体之间完全的密封。在上述实施例中，所述多根金属丝的两端超出所述边框，形成邻近所述第一区段的第一超出部分和邻近所述第二区段的第二超出部分，所述第一超出部分上设有第一端密封部，所述第二超出部分上设有第二端密封部。作为本申请的一种实施方式，所述极板为第一双极板，在所述第一双极板中，其中所述第一端密封部仅包括一道密封台，所述第二端密封部包括彼此间隔开的两道密封台。作为本申请的另一种实施方式，所述极板为第二双极板，在所述第二双极板中，所述第一端密封部包括彼此间隔开的两道密封台，所述第二端密封部仅包括一道密封台。作为本申请的再一种实施方式，所述双极板为第三双极板，在所述第三双极板中，所述第一端密封部仅包括一道密封台，所述第二端密封部也仅包括一道密封台。作为本申请的又一种实施方式，所述双极板为第四双极板，在所述第四双极板中，所述第一端密封部包括彼此间隔开的两道密封台，所述第二端密封部也包括彼此间隔开的两道密封台。这种双极板在其两端都能够有效地实现密封。优选地，所述间隔开的两道密封台中的每一者沿所述第一方向的宽度为2～20mm，且二者之间的间隙为0.5～5mm；其中所述间隙可用于填充树脂胶，从而有效地实现密封。每道所述密封台沿第二方向延伸，且在其两端附近设有弹性通孔。弹性通孔能够提升密封台与电池槽之间的密封接触能力。优选地，每道所述密封台由弹性材料制成，所述弹性材料为硅橡胶、三元乙丙橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶、氟橡胶，或EPE或EPP或EPVC或EVA或EPS或EPER或EPU或EUF或EPF发泡材料，或发泡三元乙丙橡胶或发泡丁苯橡胶或发泡氯丁橡胶或发泡硅橡胶中的任一种。优选地，在垂直于所述第一方向和第二方向的第三方向，所述密封台具有顶部和底部，所述顶部超出所述边框的顶部0.2～3mm，以容纳组装时的隔膜；所述底部低于所述边框的底部0.05～1mm，以容纳涂板纸。在组装时，密封台可压缩0.05～3mm，以形成密封墙。在上述实施例中，所述金属丝、非金属杆状体(也称塑料横筋)的横截面可为圆形、棱形或方形。作为一种实施方式，所述多根金属丝、所述多根非金属杆状体、所述边框及各所述密封台通过注塑形成为一体。作为另一种实施方式，所述多根金属丝、所述多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双极性电池的极板，包括：/n多根金属丝(1)，其沿第一方向(X)延伸；/n多根非金属杆状体(2)，其沿与所述第一方向(X)不同的第二方向(Y)延伸，并与所述多根金属丝(1)相交且固定连接在一起，从而形成集流体(3)；/n边框(4)，其由塑料材料制成，且设置于所述集流体(3)的周围；以及/n分隔密封部(5)，其设置在所述多根金属丝(1)的中间部分，从而将所述集流体(3)分隔为第一区段(31)和第二区段(32)，且/n其中，所述第一区段(31)上设置有负极活性物(8)，从而构成负极板；所述第二区段设置有正极活性物(6)，从而构成正极板。/n

【技术特征摘要】
20200103 CN 2020100066964;20200103 CN 2020200115671.一种双极性电池的极板，包括：
多根金属丝(1)，其沿第一方向(X)延伸；
多根非金属杆状体(2)，其沿与所述第一方向(X)不同的第二方向(Y)延伸，并与所述多根金属丝(1)相交且固定连接在一起，从而形成集流体(3)；
边框(4)，其由塑料材料制成，且设置于所述集流体(3)的周围；以及
分隔密封部(5)，其设置在所述多根金属丝(1)的中间部分，从而将所述集流体(3)分隔为第一区段(31)和第二区段(32)，且
其中，所述第一区段(31)上设置有负极活性物(8)，从而构成负极板；所述第二区段设置有正极活性物(6)，从而构成正极板。


2.根据权利要求1所述的双极性电池的极板，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)。


3.根据权利要求2所述的双极性电池的极板，其中，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″)。


4.根据权利要求3所述的双极性电池的极板，其中所述极板为第一双极板(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″)。


5.根据权利要求3所述的双极性电池的极板，其中所述极板为第二双极板(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″)。


6.根据权利要求3所述的双极性电池的极板，其中所述极板为第三双极板(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″)。


7.根据权利要求3所述的双极性电池的极板，其中所述极板为第四双极板(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″)。


8.一种双极性电池的极板(7)，包括：
多根金属丝(1)，其沿第一方向(X)延伸；
多根非金属杆状体(2)，其沿与所述第一方向(X)不同的第二方向(Y)延伸，并与所述多根金属丝(1)相交且固定连接在一起，从而形成集流体(3)；
边框(4)，其由弹性材料制成，且设置于所述集流体(3)的周围；以及
正极活性物(6)，其设置于所述集流体(3)上；
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设有第一端密封部(5′)，所述第二超出部分(12)上设有第二端密封部(5″)；且
其中，所述第一端密封部(5′)包括间隔开的两道密封台(51′、52′)，所述第二端密封部(5″)包括一道密封台；所述多根金属丝(1)从所述第一端密封部(5′)伸出，用于传导电流。


9.一种双极性电池的极板(9)，包括：
多根金属丝(1)，其沿第一方向(X)延伸；
多根非金属杆状体(2)，其沿与所述第一方向(X)不同的第二方向(Y)延伸，并与所述多根金属丝(1)相交且固定连接在一起，从而形成集流体(3)；
边框(4)，其由弹性材料制成，且设置于所述集流体(3)的周围；以及
负极活性物(8)，其设置于所述集流体(3)上；
其中，所述多根金属丝(1)的两端超出所述边框(4)，形成邻近第一超出部分和第二超出部分，所述第一超出部分上设有第一端密封部(5′)，所述第二超出部分上设有第二端密封部(5″)；且
其中，所述第一端密封部(5′)包括一道密封台，所述第二端密封部(5″)包括间隔开的两道密封台(51″、52″)；所述多根金属丝(1)从所述第二端密封部(5″)伸出，用于传导电流。


10.根据权利要求2-9中任意一项所述的双极性电池的极板，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。


11.根据权利要求1-9中任意一项所述的双极性电池的极板，其中，每道所述密封台沿第二方向(Y)延伸，且在其两端附近设有弹性通孔(53)。


12.根据权利要求1-9中任意一项所述的双极性电池的极板，其中，每道所述密封台由弹性材料制成，所述弹性材料为硅橡胶、三元乙丙橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶、氟橡胶，或EPE或EPP或EPVC或EVA或EPS或EPER或EPU或EUF或EPF发泡材料，或发泡三元乙丙橡胶或发泡丁苯橡胶或发泡氯丁橡胶或发泡硅橡胶中的任一种。


13.根据权利要求1-9中任意一项所述的双极性电池的极板，其中，在垂直于所述第一方向(X)和第二方向(Y)的第三方向(Z)，所述密封台具有顶部和底部，所述顶部超出所述边框(4)的顶部0.2～3mm，所述底部低于所述边框(4)的底部0.05～1mm。


14.根据权利要求1-9中任意一项所述的双极性电池的极板，其中，所述多根金属丝(1)、所述多根非金属杆状体(2)、所述边框(4)及各所述密封台通过注塑形成为一体。


15.根据权利要求1-9中任意一项所述的双极性电池的极板，其中，所述多根金属丝(1)、所述多根非金属杆状体(2)、所述边框(4)通过注塑形成为一体，各所述密封台中的至少一者通过弹性套接而安装于所述多根金属丝(1)上。<...

【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