包括导电磷酸盐玻璃部件的电池制造技术

用于储能装置的电极板包括至少部分地由导电磷酸盐玻璃制成的集流 体。化学活性材料可设置在所述集流体上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
该申请主要涉及用于储能装置部件的材料，且更具体而言，涉及用于 铅酸电池的磷酸盐玻璃部件。
技术介绍
存在各种类型的电池。这些电池类型的许多通过利用由某些电化学反 应提供的电势差存储和释放电能。在铅酸电池中，例如各单元包括一堆交 替的正极和负极板。这些板各自包括集流体和设置在所述集流体上的化学 活性材料。在化学活性糊中发生电化学反应，其产生使电池能够运行的电 子。集流体收集由电化学反应产生的电子并且将这些电子作为电流输送至 与电池关联的导电元件网络。最后，该导电元件网络将电流输送到电池外 并且使电池能够做有用功。该导电元件网络可包括例如汇流条、端子引线、单元连接物(cell connector)、导电粘结剂、和任何其它可设置在电池内的载 流、导电部件。通常，电池中的许多导电部件由可为重的或对腐蚀和其它性能限制过 程敏感的材料制成。在铅酸电池中，例如，许多导电部件由铅制成。然而， 由铅制造的所有部件经历两个主要问题。首先，由于铅在某些电池环境中(例 如，在铅酸电池中)的固有的不稳定性，铅部件对腐蚀^:感。该腐蚀可降低 电池的载流能力，并且因此不利地影响电池性能。其次，铅为重的材料。 因此，由铅制成的各部件可使电池增加显著量的重量。所增加的重量可不 利地影响电池的重量功率和能量密度。在除铅酸之外的电池中使用的各种 导电材料中存在类似的缺点。因此，需要储能装置(例如，电池)，其包括由具有改善的性能特性的材 料制成的导电部件。在铅酸电池中，例如，需要比铅轻且对存在于铅酸电 池中的苛刻的酸性环境更有耐受性的导电材料。本公开体系和方法涉及克服上述问题的 一个或多个。专利
技术实现思路
根据一个方面，本公开内容涉及用于储能装置的电极板。所述电极板 可包括至少部分地由导电磷酸盐玻璃制造的集流体。化学活性材料可设置 在所述集流体上。根据另一方面，本公开内容涉及储能装置。所述储能装置可包括外壳 和设置在所述外壳内的至少 一个单元。所述至少 一个单元可包括一个或者 多个正极板和一个或者多个负极板。所述储能装置的至少一个部件由包括 导电磷酸盐玻璃的材料制成。根据又一方面，本公开内容包括铅酸电池。所述铅酸电池可包括外壳 和设置在所述外壳内的至少一个单元。所述至少一个单元可包括至少一个 正极板和至少 一个负极板。电解质溶液可设置在正极板和负极板之间的容 积内。所述至少一个正极板或者所述至少一个负极板可进一步包括由包括 导电磷酸盐玻璃的材料制成的集流体。化学活性材料可设置在所述集流体 上。附图说明图1提供根据所公开的示例性实施方式的储能装置的图示说明。图2提供根据所公开的示例性实施方式的集流体的图示说明。具体实施例方式图l提供根据所公开的示例性实施方式的储能装置IO的图示说明。储 能装置IO可包括各种类型的电池。例如，在一个实施方式中，储能装置10 可包括铅酸电池。然而，可使用其它电池化学，例如基于如下的那些镍、 锂、钠-硫、锌、金属氢化物或者任何其它合适的可用于提供电化学电势的 化学或材料。如图1中所示，储能装置IO可包括外壳12、端子14(仅示出一个)、和 单元16。各单元16可包括一个或者多个正极板18和一个或者多个负极板 19。在铅酸电池中，例如正极板18和负极板19可以交替方式堆叠。在各 单元16中，可提供汇流条20以将正极板18连接在一起。可包括类似的汇 流条(未示出)以将负极板19连接在一起。通过板绝缘体23与负极板19分开。单元隔板22和板绝缘体23两者均可 由使两个邻近电导体在一起短路的风险最小化的电绝缘材料制成。然而， 在储能装置10中，为了使电解质和/或通过电化学反应产生的离子能够自由 流动，单元隔板22和板绝缘体23可由多孔材料或者对于离子传输为传导性的材料制成。取决于储能装置10的化学，各单元16将具有特征电化学电势。例如， 在用在汽车和其它应用中的铅酸电池中，各单元可具有约2伏的电势。单 元16可串联连接以提供电池的总电势。如图1中所示，可提供电连接物24 以使一个单元16的正极汇流条20与邻近单元的负极汇流条连接。这样， 例如可将6个铅酸单元串联连接在一起以提供约12伏的所需总电势。取决 于使用的电池化学的类型和所需总电势，替换的电构造可为可能的。一旦已使用单元16的合适构造提供所需的总电势，则该电势可使用端 子引线26输送至外壳12上的端子14。这些端子引线26可电连接至存在于 储能装置10中的任何合适的导电部件。例如，如图1中所示，端子引线26 可连接至正极汇流条20以及另一单元16的负极汇流条。在储能装置10中， 各端子引线26可在外壳12上的端子14与相应的正极汇流条20或者负极 汇流条(或者其它合适的导电部件)之间建立电连接。储能装置10可包括至少部分地填充正极板18和负极板19之间容积的 含水或者固体电解质材料。在铅酸电池中，例如，电解质材料可包括硫酸 和水的水溶液。基于镍的电池可包括包含与水混合的碱如氢氧化钾的碱性 电解质溶液。应注意，可使用其它酸和其它石咸以形成所公开电池的电解质 溶液。电极板18和19可各自包括集流体和设置在该集流体上的活性材料。 如上所述，集流体的作用是收集和转移通过电化学反应产生的电子，所述 电化学反应至少在一些电池化学中在放电和充电过程期间发生在化学活性 材料中。化学活性材料的组成可取决于储能装置10的化学。在铅酸电池中，例 如，活性材料可包括铅的氧化物或者盐。作为额外的实例，镍镉(NiCd)电池 的阳极板(即，正极板)可包括氢氧化镉(Cd(OH)2)活性材料；镍金属氢化物电 池可包括镧镍(LaNis)活性材料；镍锌(NiZn)电池可包括氢氧化锌(Zn(OH)2) 活性材料；和镍铁(NiFe)电池可包括氢氧化铁(Fe(OH)2)活性材料。在所有于镍的电池中，阴极(即，负极)板上的化学活性材料可为氢氧化镍。在储能装置10中的各种部件可由导电磷酸盐玻璃制成，来代替使用在 储能装置10的电部件中的传统材料。该磷酸盐玻璃可包括具有化学通式AB(P04)的磷酸盐粘合剂材料，其中A为选自Al、 Fe、和其氧化物之一的 第一金属性材料，和B为选自Cr、 Mo、 Cu、 V、 Mn、和其氧化物之一的 第二金属性材料。为了使磷酸盐玻璃导电，所述磷酸盐玻璃粘合剂材料可 负载(例如，掺杂)有导电材料。可使用各种金属和其它导电材料作为掺杂剂。在某些实施方式中，所 述掺杂剂可包括银。例如，可将具有约5微米或者更小尺寸的银颗粒以约8 体积％ ~约70体积％的量分散在磷酸盐玻璃粘合剂材料中。随着负载到所 述粘合剂材料中的银的量增加，所述银掺杂的磷酸盐玻璃材料的电阻率值 可降低。例如，即使在约8体积。/。Ag的相对低负载下，导电磷酸盐玻璃也 可具有约6Q-cm的电阻率值。在约17体积y。Ag及更高的负载量下，电阻 率可为O.lQ-cm或者更小。或者，所述掺杂剂可包括碳。在某些示例性实施方式中，碳颗粒可以 约5重量％ ~约50重量％的量分散在所述粘合剂材料中。在优选的范围内， 碳颗粒可以约11重量％ ~约40重量％的量包括在所述粘合剂材料中。导电磷酸盐玻璃材料可由将碳添加到磷酸盐玻璃粘合剂中而产生。在 具有相对低碳负载(例如，约11重量％或更多)的某些实施方式中，导电磷 酸盐玻璃的电阻率可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：马修·J·马鲁恩，柯蒂斯·C·凯利，
申请(专利权)人：萤火虫能源公司，
类型：发明
国别省市：