一种单电池、单电池成型工艺及电池模组制造技术

本发明专利技术属于电池技术领域，涉及一种单电池、单电池成型工艺及电池模组，单电池包括依序叠置的第一极板、膜电极和第二极板；膜电极的边框、所述第一极板和所述第二极板上对应设置有多组流道进出口；第一极板和膜电极之间设置有第一密封槽，第二极板和膜电极之间设置有第二密封槽，第一密封槽和第二密封槽的延伸轨迹绕行于流道进出口，第一极板上开设有与第一密封槽连通的第一注胶孔，第二极板上开设有与第二密封槽连通的极板排气孔，膜电极上开设有电极注胶孔和电极排气孔。本申请通过在单电池中设置第一极板进胶、第二极板排气的路径实现单电池的单侧一体注胶连接，能够提高单电池一体注胶均匀性和同步性，防止形成气穴，提高密封连接效果。封连接效果。封连接效果。

【技术实现步骤摘要】
一种单电池、单电池成型工艺及电池模组


[0001]本专利技术涉及电池
，具体涉及一种单电池、单电池成型工艺及电池模组。

技术介绍

[0002]燃料电池是将燃料与氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转换成电能的发电装置，氢燃料电池包括阳极板、阴极板、膜电极等零部件以及通过密封元件为氢气、氧气、冷却剂提供特定区域进行电化学反应实现发电功能，车用燃料电池通常需要上百个电池串联以提供足够的电压和功率，因此需要燃料电池堆通过双极板总成和膜电极总成交替堆叠压装而成，在交替堆叠过程中，极板与极板之间、极板与膜电极之间各自被划分成独立的区域，用于作为供不同气体或液体流动的通道，为了防止各个通道之间的气体或液体互窜，必须在极板与极板之间、以及极板与膜电极之间设置用于密封的结构。
[0003]现有的单电池结构中，设置于极板与极板之间、以及极板与膜电极之间的密封结构可以是独立的密封圈，通过极板和膜电极压装时产生的压紧力定位，也有通过在极板或膜电极的安装框架上开设凹槽或者定位结构，将密封圈固定的方式，此密封方式由于密封圈的尺寸控制精度和安装精度有限，容易出现密封不良，气体互窜的问题，例如公开号CN216084951U的中国专利公开的一种燃料电池的密封结构，包括双极板、膜电极组件以及设置在两者之间的密封圈，在双极板的密封槽内和/或膜电极组件的边框上设置多个槽孔，在槽孔内注胶，使其与所述的双极板的密封槽内和/或膜电极组件的边框上、下或两侧的二个密封圈一体化连接，此结构中的密封圈实质上仍为独立部件，仅通过对槽孔注胶并将多个密封圈相连接，虽能一定程度减少密封圈偏移，但对于密封性能的提升有限。
[0004]而随着工艺流程的进步，开始出现直接对极板与极板之间、以及极板与膜电极之间注胶以形成密封结构的单电池结构，其好处是密封结构通过注胶成型后可以同时作为极板与极板、或极板与膜电极的连接结构，简化了传统结构中压装连接的制造工艺，相比传统的压装的密封圈具有更好的密封性能，例如公开号为CN214176078U的中国专利公开了一种非焊接式金属板单电池的密封结构，包括由阳极板、膜电极和阴极板叠设在一起形成的单电池，空气主通道通过空侧进气涵道，穿过阴极板空侧凸台与阴极流场连通，氢气主通道通过氢侧进气涵道，穿过阳极板氢侧凸台与阳极流场连通；阳极板空侧凸台通过第一通道与阳极板水侧凸台连通，阳、阴极板水侧凸台之间的膜电极边框上开设有第一连通孔，阴极板水侧凸台通过第二通道与阴极板氢侧凸台连通，阳极板空侧凸台、第一通道、阳极板水侧凸台、阴极板水侧凸台、第二通道和阴极板氢侧凸台内通过一体注胶形成密封圈，此结构中一体注胶形成密封圈能够提高单电池密封效果，但未具体考虑注胶工艺本身对单电池性能造成的影响，因此上述结构仍存在缺点，一方面，膜电极通常为软质材料，膜电极位于两块极板之间，若两侧注入的胶料产生压力不均衡，会对膜电极产生挤压，容易造成膜电极变形，而现有的注胶方式未考虑如何平衡注胶时膜电极两侧的受压情况，另一方面，没有考虑排气路径的设计，注胶时容易残留空气形成气穴，影响注胶后的密封连接效果。
[0005]综上所述，在现有的单电池结构中，至少存在如下缺陷：现有单电池采用一体化注
胶方式密封连接时，注胶过程中无法确保各层能同时均匀填充，致使膜电极两侧受压水平不一致，容易产生变形，同时，注胶时容易残留空气形成气穴，影响注胶后的密封连接效果。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种膜电极及单电池，以解决现有单电池采用一体化注胶方式密封连接时，注胶过程中无法确保各层能同时均匀填充，致使膜电极两侧受压水平不一致，容易产生变形，同时，注胶时容易残留空气形成气穴，影响注胶后的密封连接效果的问题。
[0007]为了实现上述目的及相关目的，第一方面，本申请提供一种单电池，包括：
[0008]膜电极，所述膜电极包括边框和膜组件，所述边框中部设置有反应区，所述膜组件设置在所述反应区内；
[0009]极板组件，包括第一极板和第二极板，所述第一极板、所述膜电极和所述第二极板依序叠置；
[0010]所述边框、所述第一极板和所述第二极板上对应设置有多组流道进出口；
[0011]所述第一极板和所述膜电极之间设置有第一密封槽，所述第二极板和所述膜电极之间设置有第二密封槽，所述第一密封槽和所述第二密封槽的延伸轨迹绕行于一个或多个所述流道进出口，所述第一极板上开设有与所述第一密封槽连通的第一注胶孔，所述第二极板上开设有与所述第二密封槽连通的极板排气孔，所述膜电极上开设有电极注胶孔和电极排气孔，所述电极注胶孔连通所述第一密封槽和所述第二密封槽，所述电极排气孔连通所述第一密封槽和所述第二密封槽，所述第一注胶孔设置位置与所述电极注胶孔的设置位置对应；
[0012]所述单电池通过所述第一注胶孔注胶，在所述第一密封槽内形成第一密封圈，在所述第二密封槽内形成第二密封圈，且所述第一密封圈和所述第二密封圈连接为一体。
[0013]进一步地，所述第二极板上开设有用于第二密封槽与外部连通的第二注胶孔，所述单电池注胶时，通过所述第二注胶孔在所述第二极板背离所述膜电极的一侧形成第三密封圈，所述第三密封圈与所述第一密封圈和所述第二密封圈连接为一体，通过一次单侧注胶工艺，即可在第一密封槽、第二密封槽和第二极板外侧形成一体的三层密封结构，单电池堆叠时，第二极板外侧的密封结构作为单电池与单电池之间的密封结构，能够取代现有的独立密封圈，能够有效减少单电池模组结构中的零件数量，减少单电池模组结构的密封装配工序和密封工艺成本，同时三层密封结构能够减少密封结构的错位，提高单电池密封质量。
[0014]进一步地，所述第一注胶孔与所述电极注胶孔的孔径相同，在注胶过程中有利于确保第一密封槽和第二密封槽内液体胶料的流动速度一致，避免因胶体填满第一密封槽和第二密封槽时长差异过大导致排气不及时，同时有利于确保第一密封槽和第二密封槽内注胶压力一致，避免膜电极在注胶过程中受压变形。
[0015]进一步地，所述第二注胶孔的孔径小于所述电极注胶孔的孔径，确保液体胶料在第二极板外侧沿第二密封槽的延伸路径将所有第二注胶孔覆盖之前，第一密封槽和第二密封槽内的气体能够经由电极排气孔和极板排气孔全部排尽，有利于进一步避免在注胶过程中形成气穴。
[0016]进一步地，所述第一注胶孔在所述第一极板上设置有多个，所述电极注胶孔设置有多个，提高注胶效率，同时有利于确保第一密封槽和第二密封槽内液体胶料的整体流动趋势的一致性。
[0017]进一步地，相邻两个所述电极注胶孔之间设置有至少一个所述电极排气孔，有利于提高排气效果，防止在两个注胶位置同时注胶的过程中，两个注胶位置之间的气体排出不及时形成气穴。
[0018]进一步地，沿所述第一密封槽的延伸方向，所述电极排气孔与其相邻两个所述电极注胶孔之间间距相等，有利于进一步提高排气效果，确保两个电极注胶孔之间的气体能在该段第一密封槽注满液体胶料时同时排尽，防止在两个注胶位置同时注胶的过程中，两个注胶位置之间的气体排出不及时形成气穴。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单电池，其特征在于，包括：膜电极，所述膜电极包括边框和膜组件，所述边框中部设置有反应区，所述膜组件设置在所述反应区内；极板组件，包括第一极板和第二极板，所述第一极板、所述膜电极和所述第二极板依序叠置；所述边框、所述第一极板和所述第二极板上对应设置有多组流道进出口；所述第一极板和所述膜电极之间设置有第一密封槽，所述第二极板和所述膜电极之间设置有第二密封槽，所述第一密封槽和所述第二密封槽的延伸轨迹绕行于一个或多个所述流道进出口，所述第一极板上开设有与所述第一密封槽连通的第一注胶孔，所述第二极板上开设有与所述第二密封槽连通的极板排气孔，所述膜电极上开设有电极注胶孔和电极排气孔，所述电极注胶孔连通所述第一密封槽和所述第二密封槽，所述电极排气孔连通所述第一密封槽和所述第二密封槽，所述第一注胶孔设置位置与所述电极注胶孔的设置位置对应；所述单电池通过所述第一注胶孔注胶，在所述第一密封槽内形成第一密封圈，在所述第二密封槽内形成第二密封圈，且所述第一密封圈和所述第二密封圈连接为一体。2.根据权利要求1所述的单电池，其特征在于：所述第二极板上开设有用于第二密封槽与外部连通的第二注胶孔，所述单电池注胶时，通过所述第二注胶孔在所述第二极板背离所述膜电极的一侧形成第三密封圈，所述第三密封圈与所述第一密封圈和所述第二密封圈连接为一体。3.根据权利要求2所述的单电池，其特征在于：所述第一注胶孔与所述电极注胶孔的孔径相同。4.根据权利要求3所述的单电池，其特征在于：所述第二注胶孔的孔径小于所述电极注胶孔的孔径。5.根据权利要求4所述的单电池，其特征在于：所述第一注胶孔在所述第一极板上设置有多个，所述电极注胶孔设置有多个。6.根据权利要求5所述的单电池，其特征在于：相邻两个所述电极注胶孔之间设置有至少一个所述电极排气孔。7.根据权利要求6所述的单电池，其特征在于：沿所述第一密封槽的延伸方向，所述电极排气孔与其相邻两个所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨磊，张建权，樊敏，陈金锐，
申请(专利权)人：深蓝汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：