双极性电池基体、双极性极板及制造方法技术

一种双极性电池基体、双极性极板及制造方法。双极性电池基体包括作为基体主体的高分子材料和分布在基体主体的内部和/或表面的多个交织的导电纤维；其中部分导电纤维的长度大于或等于双极性电池基体的厚度，并且其中部分导电纤维的至少其中一端裸露于基体的相对的两侧中的其中一侧。其中多个导电纤维和所述基体的质量比范围为(1

【技术实现步骤摘要】
双极性电池基体、双极性极板及制造方法


[0001]本专利技术涉及双极性电池
，尤其是一种双极性电池基体、双极性极板及制造方法。

技术介绍

[0002]双极性电池作为一种新型结构的电池，通过将正负极活性物质材料涂覆在同一电极的两面，使得电流通过路径短、分布更加均匀，从而可以提升活性物质利用率。同时双极性电池结构取消了传统电池中的极耳、汇流排、偏极柱等结构，电池重量进一步得到减轻，可以提升40％以上的能量密度。再者，双极性电池的功率特性和循环特性优异。但是双极性电池技术目前还没有实现商业化，主要原因就是没有合适的材料制作电池基体。双极性电池的基体不同于传统单极性铅酸蓄电池的板栅。双极性基体既具有集流体的作用又能够承载铅膏，还能起到串联两个单体电池的作用。
[0003]双极性电池最早由KAPITA专利技术，他直接将铅箔作为双极性电池的基体。铅箔作为基体虽然导电性好、与活性物质结合良好，但铅的密度大，影响电池比能量。并且使用铅作为基体密封较为困难，因为双极性电池单体外壳仍需要使用塑料等绝缘材料，而塑料与铅基体的结合需要使用特殊的胶水，所以导致其密封特别是长期使用后的密封存在问题，因此早期的双极性电池大多因为漏液，特别是电池的单格之间的漏液导致电池失效，影响了双极性电池的推广使用。
[0004]后来的Ellis
[0005]K等利用TiO
x
导电陶瓷材料制备导电塑制备基体，TiO
x
导电性相对较好，耐氧化，但TiO
x
目前生产成本较高影响了其市场化应用，并且制备的导电塑料基体与正负活性物质之间的结合力较差，需要额外在其表面热压上一层铅箔，进一步增加了生产工艺难度，因此目前该技术还停留在实验室阶段，不能大规模生产。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种结合力好的双极性电池基体、双极性极板及制造方法。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供的一种双极性电池基体，包括作为基体主体的高分子材料和分布在基体主体的内部和/或表面的多个交织的导电纤维；其中部分导电纤维的长度大于或等于双极性电池基体的厚度，并且其中部分导电纤维的至少其中一端裸露于基体的相对的两侧中的其中一侧。其中多个导电纤维和所述基体主体的质量比范围为(1
‑
50)：(50
‑
99)。
[0008]通过将导电纤维设置在作为基体主体的高分子材料和分布在基体主体的内部和/或表面，而且多个导电纤维和所述基体主体的质量比范围为(1
‑
50)：(50
‑
99)，所以最终和铅膏接触的面为大部分为高分子材料，其余部分是裸露的导电纤维，因此此本申请中的双极性电池基体和铅膏之间的附着力都很优秀，经过测试从1米高处自由落体3次，铅膏仍旧牢固地附着于双极性电池基体的两侧。再者，本申请中其中部分导电纤维的至少其中一端
裸露于基体的相对的两侧中的其中一侧，并且多个导电纤维之间是互相交织的，以保证本申请中的双极性电池基体的相对的两侧之间的导电性。其次，将部分导电纤维的长度设置成大于或等于双极性电池基体的厚度，更进一步保证双极性电池基体的相对的两侧之间的导电性。除此以外，本申请中的基体主体材料单一，不需要添加任何助剂，工艺简单。
[0009]为了进一步的提高基体的相对的两侧和铅膏的附着力，可以在两侧的表面设置凹凸或格子以增加接触面积。
[0010]可选的，其中部分导电纤维的长度大于等于双极性电池基体的厚度的三倍。导电纤维较基体的厚度越长，双极性电池基体的导电性越好。可选的，其中部分导电纤维的长度大于等于双极性电池基体的厚度的四倍、五倍、六倍、七倍、十倍、十五倍等等。而其他的导电纤维的长度可以短于双极性电池基体的厚度，或者其他的导电纤维的长度也可以大于等于双极性电池基体的厚度的三倍、四倍、五倍、六倍、七倍、十倍、十五倍等等。
[0011]可选的，多个导电纤维的平均直径为0.02mm
‑
0.1mm，多个导电纤维的平均长度为1mm
‑
15mm。当大于15mm时，会影响注塑效果，太长了容易堵住注塑口。所有的导电纤维的长度可以是比较均一的，例如，所有的导电纤维的平均长度均为15mm左右，或14mm左右，或13mm左右、或12mm左右、或11mm左右、或10mm左右、或9mm左右、或8mm左右、或7mm左右、或6mm左右、或5mm左右、或4mm左右、或3mm左右、或2mm左右、或1mm左右。
[0012]所有的导电纤维的长度也可以有不同的梯度。梯度可以有三个，长度小于双极性电池基体的厚度的导线纤维占了所有导电纤维中最少的重量，小于5％，长度大于双极性电池基体的厚度且小于厚度的三倍的导电纤维占了所有导电纤维中的重量次之，5％
‑
40％，长度大于双极性电池基体的厚度的三倍的导电纤维占了所有导电纤维中的最多的重量，55％
‑
95％。例如长度在1mm以下的导电纤维占了所有导电纤维的质量的1％，长度在1mm
‑
3mm的导电纤维占了所有导电纤维的质量的40％，长度在3mm
‑
6mm的导电纤维占了所有导电纤维的质量的59％。每一个梯度内的所有导电纤维的长度可以均一分布也可以再成梯度分布。
[0013]于其他实施例中，梯度可以有两个，长度小于双极性电池基体的厚度的三倍导线纤维占了所有导电纤维中的重量，小于5％，长度大于双极性电池基体的厚度的三倍的导电纤维占了所有导电纤维中的重量，95％
‑
100％。在另一种可行的实施方式中，梯度还可以有四个、五个、六个或者十个、甚至十五个。比如，平均长度均为15mm左右，14mm左右，13mm左右、12mm左右、11mm左右、10mm左右、9mm左右、8mm左右、7mm左右、6mm左右、5mm左右、4mm左右、3mm左右、2mm左右、1mm左右的导电纤维均有分布。
[0014]可选的，导电纤维包括铅纤维、铅合金纤维、表面镀有铅的玻璃纤维、表面镀有铅的高分子纤维、表面镀有铅合金的玻璃纤维、表面镀有铅合金的高分子纤维的一种或多种。TiO
x
的导电性好，其电阻率甚至低于石墨，但电阻率仍有6.7*10
‑4Ωm，而铅的电阻率仅为2.07*10
‑5Ωm，导电性要高1个数量级。并且铅或铅合金与正负极活性物质间有较好的结合力，无需额外在导电塑料以覆一层铅箔来提高结合力。
[0015]可选的，多个导电纤维和基体主体的质量比范围为1：(1
‑
20)。例如1：1、1：2、1：3、1：4、1：5、1：6、1：7、1：8、1：9、1：10、1：11、1：12、1：13、1：14、1：15、1：16、1：17、1：18、1：19、1：20等等
[0016]可选的，高分子材料包括ABS、PP、PPO、PVC、PA、PC、PMMA、POM、PE、TPE及TPO中的任
一种或多种的组合。
[0017]本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双极性电池基体，其特征在于，包括：作为基体主体的高分子材料；分布在所述基体主体的内部和/或表面的多个交织的导电纤维；其中部分导电纤维的长度大于或等于所述双极性电池基体的厚度，并且其中部分导电纤维的至少其中一端裸露于所述基体的相对的两侧中的其中一侧；其中多个导电纤维和所述基体主体的质量比范围为(1
‑
50)：(50
‑
99)。2.如权利要求1所述的双极性电池基体，其特征在于，其中部分导电纤维的长度大于等于所述双极性电池基体的厚度三倍。3.如权利要求1所述的双极性电池基体，其特征在于，其中部分导电纤维的长度短于所述双极性电池基体的厚度。4.如权利要求1所述的双极性电池基体，其特征在于，所述多个导电纤维的平均直径为0.02mm
‑
0.1mm，所述多个导电纤维的平均长度为1mm
‑
15mm。5.如权利要求1所述的双极性电池基体，其特征在于，导电纤维包括铅纤维、铅合金纤维、表...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁平，苑景春，陈冬，张育红，党志敏，刘桃松，陈加成，段玉娟，
申请(专利权)人：浙江南都电源动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：