用于电池的电极板制造技术

用于电池的电极板包括以板栅形式的多个电极，其中所述板栅限定多个空间。设置在所述空间中的糊具有顶表面和底表面。所述糊在所述空间中变窄，限定小于所述电极上板的厚度的在所述糊的顶表面和所述糊的底表面之间的距离。在所述糊的顶表面和/或底表面上盖印多孔织物的保持层。电解质设置成与所述电极电连通。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及铅酸电池、用于铅酸电池的板的结构以及其制造方法的领域。
技术介绍
常规地，铅酸电池包括正极板和负极板，所述正极板和负极板浸渍在电解质中并且密封以制成电池。所述板各自由基本上两种要素构成。这两种板要素包括板栅(格栅， grid)，例如图1中所示的板栅，其为导电材料例如铅。该板栅包括电极。通过将该板栅嵌入作为在稠度方面粘土状的材料并且导电的糊中而完成该板。该正极活性材料(PAM)或负极活性材料(NAM)填充板栅线或电极之间的空间。在填充有糊时，这些空间称作芯块 (pellet)。将电极板栅埋在所述糊中还在电极的顶部和底部两者之上建立薄的糊层。当此后固化和浸渍在电解质中时，所述糊产生在电极和电解质之间的电活性通道。接近于所述电极，所述糊的该电活性是高的，并且随着离电极的距离增加而明显降低。在常规的现有技术板结构中，距离电极最远的芯块中央的电活性明显低于紧邻所述电极的固化糊。图加描绘了典型的正极板现有技术结构。其显示图1中所示的板栅的横截面。电极12嵌入糊14中，形成板。然后将所述板装配在电池中，使得其被电解质16包围。如在图2b中最佳看见的，该结构在电极12和电解质16之间产生高电活性区域，该区域以18表示。然而，该现有技术结构还产生低电活性区域20。所述低电活性区域20使电池重量增加而未使功率或容量增加，并且就此而言是实际上浪费的空间。然而，该结构具有两个优点。首先，其容易制造。其次，其坚固到足以抵抗在装配期间的破裂和在电池使用的反复循环期间的开裂。因此，为了结构强度、简单和制造方便， 性能受损。
技术实现思路
本专利技术为电极板设备和制造方法，其保持电极和电解质之间电活性糊足够小的厚度以通过消除处于各芯块中央的空间中效率较低的活性材料糊的区域而保持高的电活性。 本专利技术对当前普遍的制造技术进行补充，用于较高性能的结构的较低成本的实施。在本专利技术的一个方面中，用于电池的板包括配置为板栅的多个电极。所述板栅限定多个空间。在所述空间的每一个内设置糊，并且所述糊可在包括所述板栅的电极的顶表面上方和在包括所述板栅的电极的底表面的下方延伸。使所述糊在基本上处于所述多个空间的每一个的中央的位置窝陷(dimple)或凹进(indent)，使得所述糊在所述空间内较窄和在所述板栅的电极处较厚。在所述糊的顶表面中弓I入保持层且可在所述糊的的底表面中引入第二保持层。在本专利技术的一个方面中，所述保持层可由玻璃纤维或者聚烯烃例如聚乙烯、聚丙烯或聚酯构成。在本专利技术的另一方面中，所述电极包括插入在例如由铅构成的电极板栅和所述电活性糊层之间的碳泡沫层。在这样的实施方式中，所述碳泡沫可在固化、构造且排列为负极板的板中引入和可在固化、构造且排列为正极板的板中单独地插入。在本专利技术的另一方面中，仅在正极板中弓丨入该具有保持层的变窄的结构。本专利技术的另一方面是制造以上结构的方法。根据本专利技术的方法，根据已知技术对电极板栅进行涂浆。之后，使新涂浆的电极板栅在辊之间前进，所述辊的至少一个构造为使在板栅的电极之间的空间凹进。有利地，所述保持层可通过如下固定至所述经涂浆的板的顶表面和/或底表面随着所述涂浆的板在辊之间前进，在所述涂浆的板和所述辊的一个或两个之间插入玻璃纤维或聚烯烃材料层。之后可根据已知技术实施与保持层装配在一起的如此涂浆的板的固化。因此，本专利技术的正极板的结构为“用垫料填塞的(quilted) ”，使得凹进处、变窄处或孔基本上建立在各芯块的中央，以便变窄的空间或孔可填充有电解质，从而实现性能的有利提高。所述保持层有利地对整体结构进行增强。由下文中提供的详细描述，本专利技术适用性的进一步领域将变得明晰。应理解，所述详细描述和具体实施例虽然表明本专利技术的优选实施方式，但是其仅用于说明目的并且不意图限制本专利技术的范围。附图说明由所述详细描述和附图，本专利技术将变得被更充分地理解，其中图1是电极板栅的图。图2A是现有技术电极板的横截面。图2B是现有技术电极板的横截面。图3是描绘了电解质的本专利技术的电极板的横截面。图4是显示保持层的本专利技术的横截面。图5是实施本专利技术方法的装配设备的横截面。具体实施例方式优选实施方式的以下描述在本质上仅是示例性的并且绝不意图限制本专利技术、其应用或用途。图3是本专利技术的正极板的结构的横截面。其中显示电极112。它们完全被活性材料糊114包围并且嵌入在活性材料糊114中。然而，板栅之间的区域120具有变窄厚度的活性材料糊或者根本不具有活性材料糊，从而包括孔124。图3描绘正极板在装配到电池中之后的结构。因此，可看到液体电解质116包围板结构。已经制造具有变窄的芯块中央或孔120的板，在装配时，电解质进入这些空间。明显的是，已经消除了在现有技术结构中成为低电活性区域(图2B中的20)的空间。孔120留下的空间现在被电解质116填充，意味着电解质现在处于促进与电极的高的离子交换、以及电极之间的高的电活性的距离内。电解质到各电极的侧面、以及在各电极的顶部和底部上。因此，高电活性区域的表面积扩大。糊的高电活性部分的体积的扩大、以及电极被电解质包围使得在各电极周围始终保持高活性距离，导致电池中更大的电活性和更高的性能。图4描绘包括保持层的本专利技术的电极板。如前所述，电极112被糊114包围。使电极112之间的芯块或空间相对于在电极处测量的板的厚度变窄。这些变窄处可包括糊的窝陷或窄部分122。或者，所述变窄处可包括通孔124。电极与糊的组合可简单地包括直接被活性材料糊114包围的电极112。或者，所述电极可邻近地与碳泡沫118结合并且之后嵌入到糊114中。本专利技术进一步包括顶部保持层130和/或底部保持层132。所述保持层为多孔材料，例如纺织物。在其中所述变窄处为通孔124的实施方式中，顶部保持层130和底部保持层132可在通孔124中彼此接触。所述保持层可由各种材料制成。它们可薄至千分之二英寸厚或2密耳，例如采用聚乙烯膜。在这样的薄的材料中的孔隙率可低至40%，而不损失本专利技术结构的有利效果。 相反，保持层的厚度可更大，例如大到约1毫米，这例如可为使用纺织材料的情况。在所述保持层由较厚材料构成的情况下，较高的孔隙率是有利的。例如，基本上为约1毫米厚的保持层有利地具有基本上约85%或更高的孔隙率。在具有较厚例如约1毫米厚的保持层的实施方式中，本专利技术将涵盖由这样的具有较厚保持层的板构造和排列的电池，该电池将省略在板之间的隔板。所述保持层可由如下构成玻璃纤维；或者包括聚乙烯、聚丙烯的聚烯烃或聚酯的类别中选择的物质。这些保持材料的存在有利地对整体板组件进行增强，使得其可构造和排列在电池中而不破裂。所述保持材料还对在电解质材料(典型地，酸例如硫酸)中的溶解具有耐受性。因此，在电池的安装之后，保持材料130和132进一步使所述板组件坚韧， 使得电池经过多个充电和放电循环仍然是耐用的。在所描绘的实施方式中，相对于所述电极在所述保持层之外基本上不存在电活性糊。本专利技术的方法包括产生变窄处或孔120，和添加保持层130、132。如当前普遍的制造技术已建立进行的那样，这在将电极板栅112包裹在活性材料糊114中的第一步骤中实现的。在本专利技术的制造技术中，下一步骤是在各电极112之间、优选基本上在芯块的中央产生窝陷、变窄处或孔。这在所描绘的实施方式中使用具有凸起部(boss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】2009.02.24 US 12/391,8811.用于电池的电极板，包括配置为板栅的多个电极，所述板栅具有厚度； 设置在所述板栅的所述电极之间的多个空间； 设置在所述空间中的糊，所述糊具有顶表面和底表面；在所述空间中的所述糊的变窄处，所述变窄处限定所述顶表面和所述底表面之间的距离，所述距离小于所述厚度；附着至所述顶表面或所述底表面的至少一个上的保持层，在所述保持层与所述电极相反的一侧上基本上没有所述糊；由此在装配时，电解质可进入由所述变窄处限定的在所述电极之间的区域。2.权利要求1的板，进一步包括所述板为正极板。3.权利要求1的板，进一步包括所述保持层为多孔的。4.权利要求3的板，进一步包括所述保持层的孔隙率基本上为约60%或更高。5.权利要求1的板，其中所述保持层具有约千分之二英寸 约千分之十英寸的厚度。6.权利要求1的板，其中所述保持层具有最高达约1毫米的厚度。7.权利要求1的板，其中所述保持层具有千分之十(千分之十一)英寸或更小的厚度和40%或更大的孔隙率。8.权利要求1的板，其中所述保持层具有最高达约1毫米的厚度和85%或更大的孔隙率。9.权利要求1的板，进一步包括所述保持层为纺织的。10.权利要求1的板，进一步包括所述保持层由选自玻璃纤维、聚乙烯、聚酯和聚丙烯的材料构成。11.权利要求1的板，进一步包括所述保持层附着在对应于所述电极的基本上全部的区域中。12.权利要求1的板，进一步包括所述保持层保持与在所述变窄处内的所述糊的所述顶表面或所述底表面之一接触。13.权利要求1的板，进一步包括所述变窄处为通孔。14.前一权利要求的板，其中顶部保持层和底部保持层在所述通孔中彼此接触。15.权利要求1的板，进一步包括所述电极引入碳泡沫。16.权利要求1的板，进一步包括所述电极为碳泡沫。17.权利要求1的板，进一步包括所述厚度包括所述电极上方的糊层。18.电池，包括 至少一个正极板； 至少一个负极板；所述板浸渍在电解质中； 进一步包括所述板的至少一个包括 配置为板栅的多个电极，所述板栅具有厚度； 设置在所述板栅的所述电极之间的多个空间； 设置在所述空间中的糊，所述糊具有顶表面和底表面；在所述空间中的所述糊的变窄处，所述变窄处限定所述顶表面和所述底表面之间的距离，所述距离小于所述厚度；附着至所述顶表面或所述底表面的至少一个上的保持层，在所述保持层与所述电极相反的一侧上基本上没有所述糊；所述电解质在由所述变窄处限定的在所述电极之间的区域中。19...

【专利技术属性】
技术研发人员：KC凯利，M阿尔卡蒂布，
申请(专利权)人：萤火虫能源公司，
类型：发明
国别省市：