一种粘合式电极及其层叠电池组制造技术

本发明专利技术提供了一种粘合式电极及其层叠电池组；粘合式电极包括偶极对和电池组引极；偶极对由两种不同极性的无极耳板状电极通过导电胶以板面粘合而成；电池组引极由导电胶粘合板状集电体的板面一侧而成；导电胶以胶粘剂为基体添加良导电性填料，固化后不渗透电解质；板状电极优选混合胶和微粉状活性物质粘结加工而成；混合胶含吸液材料或呈可渗透电解质的多孔性结构；若干粘合式电极沿板面平展倍容组合成极群；层叠电池组由若干偶极对/极群在座架内正、负极板面相对间隙层叠安装，形成分立槽格；电池组引极在两侧槽格设置；槽格内填充电解质；层叠电池组容易满足高电压、大容量的设计需求。设计需求。设计需求。

【技术实现步骤摘要】
一种粘合式电极及其层叠电池组


[0001]本专利技术涉及蓄电池极板和电池组的设计领域，具体涉及一种粘合式电极及其层叠电池组。

技术介绍

[0002]蓄电池是指可反复充放电使用的二次电池，市场常见的蓄电池通常设计为内部同极性极板电连接的低电压模块产品，设计为高电压模块产品需要在内部串联，增加了体积且故障率较高，行业更需求一种高电压、大容量的模块产品。
[0003]近几十年来，电池行业的电极和结构设计技术持续创新，例如铅蓄电池已广泛应用例如AGM隔膜、单向排气压力阀、水平连接极群的电池、覆铅玻璃纤维丝网涂布铅膏的电极、卷绕式电池等等，这些结构设计的共同特点是尽量提升集电体的集电能力，缩短极群的集流通道，力图提高大电流充放电效率。
[0004]双极性电池结构是近年电池行业出现的一匹黑马，其技术构想是基于双极性极板之间连接无需连桥的巧妙设计，内串联电池组不再需要跨桥，例如在2012年10月17日授权公告的一份中国专利技术专利中(专利号ZL200910089193.1)，提及一种单极向极板的主要技术特征是在板状集电体单侧面固定电活性物质，集电体的另一侧为集电面，正板和负板的集电面相对电连接构成反极向偶极对。
[0005]用双极性极板安装电池组的技术效果为行业所公知，可利用层叠原理应用于高电压电池组，工业难点在于双极性极板的制造，例如上述采用单极向极板构成反极向偶极对会大大增加电极材料成本，且安装蓄电池组的体积和重量都比常规产品大；因此，电池行业一直在寻求一种更佳的双极性极板制造方法。
[0006]本专利技术主要是基于导电胶在传统电池行业的推广应用，近年粘合胶技术的进步为制造双极性极板提供了新的设计思路，较之采用单极向极板构成反极向偶极对的方法可取得更好的工业效果，节省电极材料和成本；应用本专利技术容易制造双极性极板，解决储能市场应用特高电压、巨大容量的储电库需求。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于：克服现有双极性极板结构设计和工艺的不足之处，应用导电胶和混合胶制造一种结构更简单、工艺容易实现的粘合式电极，从而运用这种粘合式电极以及双极性极板原理堆叠式地制造高电压蓄电池组。
[0008]为实现上述技术目标，本专利技术提供了一种粘合式电极，该粘合式电极包括偶极对和电池组引极；所述的偶极对由两种不同极性的板状电极通过导电胶以板面粘合的方法固连而成，以预制或后续充电工艺使导电胶夹层两侧的板状电极分别为正极、负极；所述的电池组引极由板状电极通过导电胶粘合板状集电体的板面一侧而成；所述的板状电极无极耳，板面形状不限；所述导电胶以胶粘剂为基体添加良导电性填料而成，固化后不渗透电解质。所述粘合式电极是层叠电池组的主要组件。
[0009]上述技术方案所述的导电胶是导电型胶粘剂的简称，是一种能有效胶接各种材料又具有导电性能的填充型胶粘剂，通常以胶粘剂为基体，依靠添加导电性填料使胶液具有导电作用，普通导电性填料通常使用的是银粉，不同胶粘剂的导电性能尤其是与不同材料的结合力有较大区别；所述板状电极的特点是无极耳，板面形状包括但不限于矩形、多边形、圆形，其导电通道是通过导电胶和板状集电体；所述的偶极对，技术涵义是夹层导电胶两侧的板状电极无机械接触。
[0010]上述技术方案中，所述的板状电极由混合胶与微粉状的电活性物质均匀混合、粘结加工而成；所述混合胶以胶粘剂为基体添加填料而成，含吸液材料或固化后呈可渗透电解质的多孔性结构。所述混合胶中添加的填料包括导电性填料或/和非导电性填料；所述的电活性物质包括铅、锌、镍、锰、硫、锂等金属及其合金，不限于所列的金属及其合金，也包括所有可产生相对电位差的金属、合金以及可形成稳定结构的化合物；例如，应用铅粉状材料可制成铅电极，应用锌粉状材料可制成锌电极，应用镍粉状材料可制成镍电极，等等。
[0011]上述技术方案中，所述板状电极的加工包括选择性加入栅网状集电体以及结合涂膏、挤压工艺。板状电极的粘结成型与混合胶的选型相关，加入栅网状集电体可使定型结构更稳定；涂膏方法是把活性物质固化在栅网状集电体的主流工艺。
[0012]优选的，所述构成偶极对的板状电极设置有导电材料制成的边框或筋条。所述的导电材料包括适用金属及其合金，也包括覆适用金属的塑料、碳纤维；导电边框或筋条是板状电极的集电体，在电极倍容量以及电池组引极设计有其用途；所述的边框不限于导电材料制成，也包括绝缘硬质材料，可延伸、变形设计为座架的槽格隔离板，作为安装电池组时可方便地采用插件方式形成密封槽格。
[0013]上述技术方案中，所述的电极沿板面平展的上、下、左、右倍容组合成极群；所述的倍容组合包括导电胶夹层粘合固连为一体或/和同性性的板状电极之间电固连。单片电极加工受定型强度和工艺设备制约，容量有限，该倍容组合技术方案可使板状电极的容量倍增，可构成大容量的双极性偶极群和电池组引极。
[0014]基于以上所述的粘合式电极、极群，本专利技术进一步提供了一种层叠电池组，该层叠电池组包括座架、电解质和若干以上所述的粘合式电极、极群，其结构特征在于若干偶极对/极群在座架内以正、负极板面间隙相对的方式层叠安装，包括设置座架内嵌合位、附加隔离板在座架内形成分立槽格；电池组引极在座架两侧的槽格内与所述偶极对/极群的板状电极的板面间隙相对，作为层叠电池组的两极端子或与两极端子电固连；任一槽格内以间隙相对的板状电极的极性相反；槽格内填充电解质。所述的座架由强度满足设计要求的电绝缘成形材料制成，例如ABS，可一体化设计也可分体组合，通常包括槽格的密封盖；座架内的嵌合位指内壁对应偶极对/极群的嵌合槽或筋条，若干偶极对/极群的边框包括附加隔离板作为形成座架内槽格的隔离件；座架内形成槽格的接口间隙加密封材料密封，例如加环氧树脂或热熔材料密封；所述的电池组引极包括正极和负极，正极引极是板状集电体仅粘合正极性板状电极的引极，负极引极是板状集电体仅粘合负极性板状电极的引极；所述的电解质根据电极活性物质的类型而选择。
[0015]上述层叠电池组的技术方案中，所述槽格对应的座架上部设置有单向排气式安全阀。单向排气式安全阀是水系蓄电池的常规设计，其联通槽格的内部空间，排气方向由里向外，可杜绝蓄电池使用的安全隐患。
[0016]上述层叠电池组的技术方案中，所述槽格内正、负板状电极/极群以板面相对的间隙部位，设置有电解质吸附材料。所述的吸附材料是一种多孔性常规材料，行业内通常使用AGM隔膜，具有吸附电解质的功能，使槽格内的上、下部保持电解质均匀分布；设置吸附材料可同时防止槽格内所间隙相对的偶极对/极群的机械接触，杜绝所间隙相对的偶极对/极群存在微短路的隐患；电解质吸附材料的设置是一种设计选择，可设置一层或多层，也可以选择不填充吸附材料。
[0017]优选的，所述层叠电池组的座架固定在可移动的集装箱内。所述的固定是层叠电池组和集装箱不再分离，可整体移动，这对于大型层叠电池组的物流运输尤为重要；所述的集装箱不限于常规结构的六面中空体，可根据具体用途加装散热装置，例如设置换气窗或/和导热式散热装置，使层叠电池组的散热效果更好。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粘合式电极，包括偶极对和电池组引极，其特征在于，所述的偶极对由两种不同极性的板状电极通过导电胶(1)以板面粘合的方法固连而成，以预制或后续充电工艺使导电胶(1)夹层两侧的板状电极分别为正极(2a)、负极(2b)；所述的电池组引极(9)由板状电极通过导电胶(1)粘合板状集电体(8)的板面一侧而成；所述的板状电极无极耳，板面形状不限；所述导电胶(1)以胶粘剂为基体添加良导电性填料而成，固化后不渗透电解质。2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述的板状电极由混合胶与微粉状的电活性物质均匀混合、粘结加工而成；所述混合胶以胶粘剂为基体添加填料而成，含吸液材料或固化后呈可渗透电解质的多孔性结构。3.根据权利要求2所述的电极，其特征在于，所述板状电极的粘结加工包括选择性加入栅网状集电体(3)以及结合涂膏、挤压工艺。4.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述构成偶极对的板状电极设置有导电材料制成的边框(4)或筋条。5.根据权利要求1～4任一项所述的电极，其特征在于：所述的电极沿板面平展的上、下、左、右倍容组合成极群；所述的倍容组...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶亚欧，
申请(专利权)人：苏州用名科技有限公司，
类型：发明
国别省市：