一种单电池模块制造技术

本发明专利技术公开了一种单电池模块

【技术实现步骤摘要】
一种单电池模块、基于该单电池模块的大型燃料电池电堆及其集成方法


[0001]本专利技术属于超过
500kW
的大功率燃料电池电堆集成技术，尤其涉及一种单电池模块
、
基于该单电池模块的大型燃料电池电堆及其集成方法
。

技术介绍

[0002]单电池是电堆的基本单元，包含一组双极板总成和一组膜电极，以及所需要的密封圈，或称为三合一组件
。
单电池的设计是为了减少叠堆过程中部件的数量，便于叠堆过程中的品质控制和单电池之间性能的一致性
。
单电池可作为生产过程中的半成品和重要的组件之一
。
单电池工艺是目前流行的集成工艺，但适用于
100
千瓦以下的小功率电堆
。
[0003]但随着市场对电堆功率提升的要求，特别是对于超大功率的电堆，例如一千组以上的
500
千瓦电堆，以单电池组件为基本叠堆单元的工艺就显得过于繁琐，并且因人员疲惫容易引入致命的品质缺陷
。
此外来自原材料的品质缺陷只有在电堆完成后的活化过程中才会显现，而在叠堆之前和叠堆过程中都无法判断
。
一旦在活化或测试过程中发现单电池之间的性能差异较大，并开始影响电堆的性能，则必须更换问题单电池
。
更换过程要求将电堆的单电池小心搬移，放置到线边库
。
因为单电池的数量众多，整个拆换过程容易引入新的失效因素，所以一次拆堆并没有把握解决所有的品质问题，而且重复拆堆和装堆/>(
多达5次
)
会引起电堆性能的衰减
。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是提供一种单电池模块，采用该单电池模块，减少了堆叠过程中基本单元的数量，提高了叠堆工艺的可靠性，避免了大型燃料电池电堆以单电池装堆之后拆堆的副作用，且单电池模块具有结构独立性，通过每个单电池模块的追溯码便于生产
、
存储和拆堆的过程控制
。
[0005]技术方案：本专利技术的单电池模块，该模块由若干组单电池叠加而成，且所述若干组单电池之间通过中空嵌件连接固定；
[0006]所述中空嵌件包括外套筒及与该外套筒相配合的内套筒，所述外套筒及内套筒的端面各有一个筒盖，以分别固定单电池模块最上和最下的极板，所述内套筒内设有连接外套筒和内套筒的张紧构件，所述外套筒及内套筒的筒盖上分别设有与该张紧构件相配合的锚固件
。
[0007]进一步说，该单电池模块上远离活性区域和密封区域处开设有插孔，所述中空嵌件设于该插孔内，且中空嵌件的筒盖厚度小于单电池极板的厚度
。
[0008]进一步说，该单电池模块中空嵌件的上下筒盖之间以公母对接方式相互配合
。
[0009]进一步说，该单电池模块中空嵌件的外套筒紧贴插孔以使得若干组单电池相互对齐，且外套筒和内套筒的长度短于预压缩后单电池模块的高度
。
[0010]进一步说，该单电池模块的锚固件为销或锚，其设于筒盖上，所述张紧构件为弹簧
或松紧带
。
[0011]进一步说，该单电池模块的外套筒及内套筒的筒盖上设有用于安置锚固件的槽口
。
[0012]进一步说，该单电池模块的上下极板端面以凹凸对接方式相配合，以实现若干个单电池模块之间的对接
。
[0013]本专利技术的大型燃料电池电堆，该电堆包括若干组上述的单电池模块，以及位于该单电池模块上下设置的阴极尾板
、
阴极安装板
、
阳极安装板和阳极尾板
。
[0014]本专利技术集成上述大型燃料电池电堆的方法，包括如下步骤：
[0015](1)
将若干组单电池依次叠加并采用中空嵌件进行连接固定，以形成单电池模块；
[0016](2)
在该单电池模块的上下设置阴极尾板
、
阴极安装板
、
阳极安装板及阳极尾板，以形成短堆；
[0017](3)
将短堆进行预压，并对该短堆进行预活化和性能检测；将单电池一致性性能达标的单电池模块备用；将问题单电池检出剔除，重新成堆进行预活化和性能检测，直到所有单电池模块性能达到预设要求；
[0018](4)
将达到预设要求的若干组单电池模块依次叠加后，在其上下设置阴极尾板
、
阴极安装板
、
阳极安装板和阳极尾板并对进行加压，以达到大型燃料电池电堆的整堆预设装堆压力，完成电堆封装即可
。
[0019]进一步说，本专利技术的集成方法中所采用的短堆预压的压力为整堆预设装堆压力的
25
‑
95
％
。
[0020]有益效果：与现有技术相比，本专利技术的显著优点为：该单电池模块作为单元模块应用于大型燃料电池电堆，一方面能够大幅减少叠堆的部件数量，提高叠堆工艺的可靠性；另一方面，单电池模块在装堆之前进行预活化，进而能够及时在模块阶段发现单电池的品质问题并予以置换，确保了每个模块之间单电池性能的一致性，从而提高了大型燃料电池电堆的一次成功率，避免了问题单电池装堆后拆堆的副作用，并且单电池模块具有结构独立性，通过每个模块的追溯码便于生产
、
储存和拆堆的过程控制
。
[0021]此外，本专利技术单电池模块通过采用中空嵌件进行连接固定，确保了单电池之间的对齐，且采用该结构的中空嵌件能够有效避免锚固件对短堆的压缩干扰，进一步提高了采用该单电池模块以堆叠形成大型燃料电池电堆的可靠性和成功率
。
附图说明
[0022]图1为本专利技术单电池模块的结构示意图；
[0023]图2为本专利技术所采用的中空嵌件的主视图；
[0024]图3为本专利技术所采用的中空嵌件的剖视图；
[0025]图4为本专利技术所形成短堆的结构示意图；
[0026]图5为本专利技术以
50
组单电池集成单电池模组的工艺流程图
。
具体实施方式
[0027]下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步详细说明
。
[0028]本专利技术大型燃料电池电堆包括若干组单电池模块，位于该若干组单电池模块上下
设置的阴极尾板
、
阴极安装板
、
单电池模块
、
阳极安装板及阳极尾板
。
[0029]其中，如图1所示，本专利技术的单电池模块由若干组单电池1叠加而成，且若干单电池1之间通过中空嵌件2连接固定，中空嵌件2位于该单电池模块远离活性区域和密封区域处所设置的插孔内，通过该中空嵌件2的设置以将若干单电池1固定于一个模块中
。
[0030]如图2和图3所示，中空嵌件2包括紧贴插孔设置以使得若干组单电池相互对齐的外套筒3，与该外套筒3相配合设置的内套筒4以及将该外套筒3和内套筒4相连接的张紧构件6，该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种单电池模块，其特征在于：该模块由若干组单电池
(1)
叠加而成，且所述若干组单电池
(1)
之间通过中空嵌件
(2)
连接固定；所述中空嵌件
(2)
包括外套筒
(3)
及与该外套筒
(3)
相配合的内套筒
(4)
，所述外套筒
(3)
及内套筒
(4)
的端面各有一个筒盖
(5)
，以分别固定单电池模块最上和最下的极板，所述内套筒
(4)
内设有连接外套筒
(3)
和内套筒
(4)
的张紧构件
(6)
，所述外套筒
(3)
及内套筒
(4)
的筒盖
(5)
上分别设有与该张紧构件
(6)
相配合的锚固件
(7)。2.
根据权利要求1所述的单电池模块，其特征在于：所述单电池模块上远离活性区域和密封区域处开设有插孔，所述中空嵌件
(2)
设于该插孔内，且中空嵌件
(2)
的筒盖
(5)
厚度小于单电池极板的厚度
。3.
根据权利要求1所述的单电池模块，其特征在于：所述中空嵌件
(2)
的上下筒盖
(5)
之间以公母对接方式相互配合
。4.
根据权利要求2所述的单电池模块，其特征在于：所述中空嵌件
(2)
的外套筒
(3)
紧贴插孔以使得若干组单电池
(1)
相互对齐，且外套筒
(3)
和内套筒
(4)
的长度短于预压缩后单电池模块的高度
。5.
根据权利要求1所述的单电池模块，其特征在于：所述锚固件
(7)
为销或锚，其设于筒盖
(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈婷，陈真，
申请(专利权)人：江苏耀扬新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：