材料的一侧或两侧上包括导电附着到电极材料和接线柱的金属导线或带，以便在通过接线柱的碳纤维材料本身的微观通路之外还提供从碳纤维到金属接线柱的附加宏观电流收集通路。金属导线或带可以附着到例如纤维材料，例如，通过用不会在电池组电解液中溶解的线缝合或缝纫，或者将电池收集器保持在适当位置的其它惰性Pb酸电池组键合材料，诸如树脂、水泥或陶器混合。在制造过程中，金属导线或带可以被压到纤维材料中。作为替代，导线或带或类似的物体可以焊接或印刷到纤维材料上。金属导线或带(一个或多个)可以在纤维材料的一侧或两侧都以正弦形状布置，在电极一条边缘的接线柱和电极另一条隔开的边缘的接线柱之间或者朝着电极另一条隔开的边缘的接线柱持续地延伸，其中，在所述一条边缘处，导线或带通过嵌入在接线柱中而传导性地连接到接线柱。作为替代，导线或带可以沿电极的相对边缘或者电极周围的框架在金属接线柱之间延伸。作为替代，再次，导线或带的隔开长度可以在一条边缘处从接线柱向着或者朝着电极的另一条边缘延伸，或者作为替代，再次，所述的导线或带宏导体可以包括附连在纤维材料的一侧或两侧上的金属网。导线或带或网的末端可以在接线柱中终止或嵌入其中。重要的是，当电流收集器在电极的充当负电极的外表面上时，保护电流收集器不受来自正电极的阳极氧化的影响。优选地，导线或带沿电极的长度上下延伸，跨电极宽度具有等间距，而没有任何交叉点，以防止局部热点发生或者热量在特定区域积聚，从而跨电极有均衡的电流收集。优选地，导线或带或网或类似的宏观电流收集系统的体积小于电极体积的大约15% (不包括接线柱或围绕的金属框架或类似物体)。
[0110]通常，在电池组或电池构造过程中，微观电流收集器材料在压力下利用浆料浸渍，以优选的形式，浆料包括稀硫酸和Pb和PbO的Pb和PbO粒子的混合物。作为替代，浆料可以包括硫酸铅(PbSO4)粒子和稀硫酸。在一些实施例中，浸渍到电极中的浆料包括稀硫酸，按硫酸浆料重量，包括大于O %和大约5%之间，或者0.25%和大约3%之间，或者大约O %和大约2%之间，或者0.5%和2.5%之间。基于Pb的粒子可以包括碾磨过的或者化学形成的粒子，这种粒子可以具有10微米或者更小的平均尺寸，小到足以容易适合纤维之间的空间。浆料或活性材料可以填充碳纤维电极直到接线柱，使得活性材料在纤维进入接线柱的地方接触或者邻接接线柱并且直接电连接到接线柱，不仅在任何一侧纤维材料的表面，而且通过纤维材料的厚度，并且沿着接线柱材料与非接线柱材料之间边界的大部分或基本上整个长度，其中非接线柱材料在这个边界浸渍纤维材料，或者可以在没有到达接线柱的地方停止，使得在浆料与接线柱之间有小间隙，诸如像多达大约5_的间隙。在优选实施例中，接线柱的形成使得诸如Pb凸起的接线柱突起进入浸渍到碳纤维材料中的活性材料，如上所述。
[0111]如所述地，优选地，活性材料中Pb粒子的表面积与体积之比是接线柱区中接线柱材料的表面积与体积之比的至少大约3倍大，或者优选地大约5倍大，或者优选地大约10倍大，或者优选地大约20倍大。优选地，活性材料中Pb粒子的表面积与体积之比大于大约2m2/cm3或者大于大约Im 2/cm3，并且接线柱区中接线柱材料的表面积与体积之比小于大约
0.05m2/cm3。与已经注入纤维层的、在其进入时冷却的熔化接线柱材料关联的表面有可能类似于它将在周围冷却的纤维的表面积，或者更小。例如，对于Im2的表面积，碳毡可以具有等于大约每mm厚度20m2的纤维的圆柱形表面的面积，这等效于毛毡总体积的0.02m 2每cm 3。因此，在这个纤维网络周围流动的熔化的铅将形成(通过首先凝固到冷的纤维上)铅结构，具有直径大于纤维直径的分支，即，这种铅加载的毛毡的分支的直径可以从10微米增加至大约15至20微米，而表面积有可能为0.0lm2每cm 3 (对于更高的体积部分浸渍，这些分支将合并并且表面积将进一步减小)。这些表面积可以与用于铅酸电池中负电极的正常活性材料的表面积进行比较。含铅的活性块被分成承载电流的铅骨架(skeleton)(在充电和放电循环中不易有电化学变化)和易有变化并且事实上产生电池组的工作电流的更精细块。更精细的“能量活性材料”可以具有大约0.3微米直径的分支。骨架可以非常类似于由以上部分浸渍所形成的分支，具有可忽略的电化学攻击(electrochemical attack)。但是，精细的电化学活性材料的表面积可以是铅的每单位体积的表面积的(20)/(0.3) = 70倍，并且因此遭受几乎全部化学攻击。精细材料与粗糙骨架材料之间的划分在大部分负电极中是大约 50/50%。
[0112]电化学接线柱形成
[0113]参考图17，在本发明的电化学接线柱形成方法的实施例中，如对Pb酸电池组或电池电极所应用的，碳或传导性纤维材料元件(诸如电极元件)具有应用到其的浆料，这种浆料包括基于铅的粒子-在图17中，粘贴的元件61在步骤17-1指示。浆料可以在压力下和/或利用诸如超声波振动的振动浸渍到纤维材料中，以便在纤维之间完全浸渍浆料。最理想地是，随后可以进行固化过程，其中例如湿度和/或温度受控制。
[0114]浆料可以包括Pb硫酸粒子、PbO粒子、Pb粒子或者Pb硫酸粒子、PbO粒子和/或Pb粒子的混合物。在优选实施例中，这种浆料基本上是活性材料浆料中铅的唯一来源。粒子可以包括碾磨过的或者化学形成的粒子并且至少粒子的主要部分并且优选地至少80%可以具有10微米或更小的平均尺寸或直径。浆料可以可选地还包含其它添加剂，诸如炭黑、硫酸钡和磺酸盐。
[0115]材料的纤维表面可以进行表面处理，以通过处理增强基于Pb的粒子的附着，以便把氧化物粒子或含氧化学基团附着到纤维。电弧处理过的碳纤维构造的阳极氧化也可以把它转化成亲水材料。通过偶极-偶极吸引力，这可以帮助活性粒子通过材料的均匀分布和Pb (涂覆氧化物基团)到碳的初始吸引。
[0116]如在图17的步骤17-2所指示的，包括例如金属条的或者以任何其它合适形式的一个或多个金属或传导性连接器62机械附着到粘贴的碳纤维元件1，例如，沿着碳纤维元件的至少一条边缘或者作为替代跨碳纤维元件延伸。因此，粘贴的材料的面积63被连接器62占用。条可以被例如卷缩(crimped)到材料边缘或者以别的方式机械固定到材料，利用例如压缩、加热(诸如通过感应式或电阻式加热)，如在步骤17-3所指示的。作为替代或者附加地，金属条(一个或多个)可以在形成碳纤维元件I的两层或更多层碳纤维材料的每一层之间提供。再次作为替代，金属纤维可以结合在碳纤维元件I的边缘中，例如，通过在边缘或者边缘附近机织到碳纤维材料中。
[0117]如在步骤17-4所指示的，具有连接器62 ( 一个或多个)的粘贴的碳纤维元件I浸入电池64中的稀硫酸中，以覆盖连接器的顶部，并且连接作为与另一个正极性的电极相对的负电极。电流经过连接器62( —个或多个)和材料1，以便通过把区域63中的浆料电化学地转化成Pb网来电连接纤维与连接器(一个或多个)。这在碳纤维之间形成Pb并且克服了当前可用的方法中Pb与碳纤维之间的表面张力问题。作为替代，在一些实施例中，浆料包括稀硫酸，或者例如通过把稀硫酸喷涂到碳纤维元件材料上而不是浸入来与稀硫酸接触。经过连接器(一个或多个)和碳纤维元件材料以及之间被稀硫酸打湿的浆料的电流使得浆料中基于Pb的粒子被首先只在连接器下面并且逐步密切地在区域63中的电极材料纤维之间转化为铅，以便连接或电连接那里的纤维与连接器。通常，这个步骤可以在电池或电池组构造之前或之后在最初电极形成开始时执行(第一个充电和放电循环，在此期间，活性粒子链路形成)。因此，在区域63中发生的相同传导-形成过程传播到电极的剩余部分。在形成过程中充电电流周期性脉动会是有利的。
[0118]在上述实施例中，连接器62是金属条，诸如机械附着到碳纤维元件的Pb条。在替代实施例中，每个连接器62被机械紧固设备代替，例如，具有与连接器62相同期望几何形状的含铅表面的夹具。然后，在形成过程中提供与区域63的临时接触之后，这些相对的紧固设备可以被除去。
[0119]从电极的边缘或者从其大部分沿着纤维材料，所需的酸性电解液扩散到区域63中。
[0120]在电化学转换之后，在步骤17-5具有结果接线柱的碳纤维元件接受进一步的处理步骤，以除去区域63中的任何孔隙，以防止或最小化或减少进入63中Pb网中的孔的电解液(因为随后电池的放电将使得PbSO4形成，从而减小或消除63的传导特性)。孔隙的去除或减少可以通过例如以下来实现:
[0121].压缩和/或加热区域63，例如，通过感应式或电阻式加热，
[0122].区域63被进一步浸入密封剂溶液，使得孔被不溶于电解液的聚合物填充，这种密封剂溶液包括例如树脂，及
[0123].通过来自Pb离子的强溶液的Pb的电极位置填充63中一些剩余的孔。
[0124]为了解释Pb的电沉积，在图18中说明替代实施例。一个连接器62被机械紧固设备代替，包括内部按长度的导管67，并且还供以硫酸并且还具有布置成在区域63中浆料材料已经应用并且期望连接的一侧上物理接触碳纤维元件I的含铅表面66。该设备可以紧固到碳纤维元件的边缘或者跨碳纤维元件延伸，只要期望的粘贴区域63被夹具的含铅表面66占用就可以。合适的正电极安装在进入和离开67的(循环)电解液流中，以完成电池，并且电流可以在区域63中的纤维间空间中生成Pb，如之前关于连接器62所执行的。
[0125]如图18中所示的含铅表面66可以只由含铅周界组成(即，以别的方式打开)或者可以是多孔的含铅材料，使得经过导管67的电解液可以渗透到碳纤维和浆料。
[0126]在上述形成过程之后，铅盐溶液(例如，PbNO3)随后可以经过连接器62中的导管67，使得位于导管前面的铅孔隙被铅填充。计量的溶液量可以被注入导管中。然后，施加在正和负电极之间的电压被调节，以实现合适的电平，使得铅被均匀地沉积在接线柱区的孔隙中。铅盐溶液的注入和电化学沉积过程重复，直到孔隙基本上被铅填充。相继的注入将更小并更难实现，直到没有注入或沉积可以实现。塌陷过程(collapse procedure)或树脂注入也可以在这个时候被用来除去任何小的可接近的剩余孔隙。这也可以作为以上浸入步骤D的备选方案来执行，但是作为后续步骤更可行。
[0127]在用于形成N1-Cd电池组或电池的碳纤维电极的实施例中，接线柱可以由Cd形成并且浆料包括Cd，诸如CdOH粒子。
[0128]概述
[0129]在通常是铅酸电池组的电池组中，一个或多个正电极、一个或多个负电极或者这二者可以形成为具有根据本发明方法(一个或多个)的接线柱。优选地，电流收集器材料及其纤维是柔性的，这将帮助适应在电池组循环过程中附着到电流收集器材料的活性材料的体积变化，并且微观纤维也可以强化活性材料，这二者都有助于减少在使用中活性材料从电极的断开(“脱落”)。
[0130]在优选实施例中，电极纤维固有地是传导性的，而不需涂覆诸如金属的更传导性的材料来增加传导性，并且可以是碳纤维，在一些实施例中，碳纤维可以被处理，以增加传导性。在其它实施例中，电极纤维可以是不太传导性的材料，其纤维涂覆传导性或更传导性的涂层。在一些实施例中，电流收集器材料的纤维可以涂覆Pb或基于Pb的材料。例如，一个或多个负电极可以涂覆Pb，并且正电极(一个或多个)可以涂覆Pb，然后在其上涂覆PbO20
[0131]电流收集器材料可以是机织材料、编织材料或者非机织材料，诸如毛毡。材料可以包括在材料的主平面内延伸的细丝，每条细丝由多根纤维组成，可选地连接跨细丝横向延伸的线，以机械连接细丝。材料的平均深度可以是至少0.2毫米或者至少I毫米。至少大部分纤维具有小于大约15微米的平均纤维直径，更优选地是小于或等于大约6至大约7微米。
[0132]材料的纤维表面可以是通过处理被处理的表面，以增强基于Pb的粒子的附着，以便把氧化物粒子或含氧化学基团附着到纤维。电弧处理过的碳纤维构造的阳极氧化也可以把它转化成亲水材料。通过偶极偶极吸引力，这可以帮助活性粒子通过材料的均匀分布和Pb (涂覆氧化物基团)到碳的初始吸