引。
[0133]在一些实施例中，传导性纤维材料可以是在升高的温度，例如在1000至4000°C的范围内，经过热处理的碳纤维。在一些实施例中，传导性纤维材料可以是已经通过电弧放电被处理的碳纤维材料。碳纤维材料可以通过把碳纤维材料移动到反应室内被电弧放电处理，或者通过包括材料一侧上多个相邻电极在内的电极之间间隙内的电弧，或者经过多个相邻的电极，使得电弧在每个电极与材料之间存在。
[0134]在一些实施例中，传导性纤维材料可以是毛毡或者其它非机织平面电极材料，通过在平面内分割较厚的材料而产生非常小的厚度，诸如像2.5_或者更小的厚度。S卩，材料可以在其平面内被切割一次或多次，以便把较厚的非机织材料分割成相似长度和宽度的多片，但是厚度减小为起始片。
[0135]在一些实施例中，传导性纤维材料可以是机织碳纤维材料，可以从已经被“拉断”的碳纤维丝束机织，即，大量连续碳纤维细丝的丝束(束)在制造好之后被拉伸，以便把单根连续的细丝折断成更短的细丝并且按长度在每个断口处分离每根细丝的末端，这样做的效果是减小碳纤维丝束的丝数。结果产生的减少丝数的丝束被扭曲以保持丝束完整性。例如，50，000连续细丝的丝束可以被拉断，以产生由600根较短的个别细丝组成的更长的丝束，然后它们被扭曲。在一些实施例中，传导性纤维材料可以是从已经被“丝束分割”的碳纤维丝束形成的碳纤维材料，即，从更高丝数的碳纤维束(“丝束”)分割成较小的丝束。在一些实施例中，传导性纤维材料可以是从碳纤维丝束形成的碳纤维材料，既从更高丝数的碳纤维束分割成较小的丝束，然后又被拉断，以便把个别连续的细丝折断成更短的细丝并且按长度在每个断口处分离细丝的末端，从而进一步减小碳纤维丝束的丝数。
[0136]实验
[0137]实例1-接线柱形成
[0138]在实验工作中，Pb接线柱一般而言是通过以上参考图5所描述的方法在碳纤维材料上形成的。
[0139]为了获得接线柱区域内部的扫描电子显微镜(SEM)图像，接线柱被浸入液态氮并且切割后形成(cleaved post format1n) ο图6Α和6Β是来自机织材料上的接线柱的一组SEM图像，其中铅以10巴的压力注入。图7Α和7Β是来自黏结材料上的接线柱的另一组SEM图像，其中铅同样以10巴的压力注入。类似地，图8Α和SB是来自机织材料上的接线柱的一组SEM图像，其中铅以10巴的压力注入，环氧树脂应用到接线柱的顶部。图6Β、7Β和8Β处于比图6Α、7Α和8Α更高的放大倍率。在6Α、6Β、7Α、7Β、8Α和8Β所有图中，浅灰色材料是铅，而长纤维是碳纤维。材料中最高的铅渗透是利用碳毡材料实现的，这在图7的SEM图像系列中示出-铅清楚地包围每根纤维，具有非常小的空穴存在。图7Α示出了接线柱的完整宽度或横截面，而图7Β示出了 Pb中碳纤维的特写(更高放大倍率)(孔在接线柱裂开过程中纤维被拉出的地方)。
[0140]在某些实施例中，为了减少电解液渗入接线柱中的空穴从而潜在地导致铅转变成铅硫酸并且因此损失传导性，环氧树脂应用到接线柱的顶部，以通过毛细作用进入接线柱并防止酸渗透。图8示出了具有极好的环氧树脂渗透和最小化空穴的接线柱区域。
[0141]实例2-接线柱形成
[0142]以下两个接线柱样本通过熔化的铅在毛毡主平面内的边缘浸渍附连到碳毡，这一般是通过以上参考图15所描述的方法。
[0143]第一个样本是对来自中国黑龙江的碳毡，其固体体积部分是7.2%、厚度为1.5mm并且纤维的平均直径是13.9 μπι并且如上所述进行了电弧处理。这种接线柱由彼此相邻的两个区域组成-第一个是在沿着毛毡边缘的腔体中的一条铅并且第二个是在其边缘围绕毛毡的碳纤维的铅矩阵。通过切掉第二个区域并且仔细地测量其维度和质量，连同确定被测毛毡区域的质量，可以计算矩阵内的空隙度部分(见下)。这个空隙度是22.5%。矩阵的电阻率也通过利用电阻表在矩阵的被测体积上进行电阻测量来确定。这个电阻率是0.32m0hm.mm,或者0.32/0.208 = 1.54，或者比在室温下纯铅的电阻率高54%。
[0144]图19是这个样本的SEM图像，示出了利用低温条件在脆性断裂过程中纤维被拉出的地方的孔，但是以别的方式示出了包围大部分纤维的铅。两个部分示出了铅的一些局部缺失，在那里同时绘出了纤维。
[0145]图21是以相同方式但是对来自德国SGL的碳毡产生的第二个接线柱样本的SEM图像，其固体体积部分是4.6%、厚度为2.5mm并且纤维的平均直径是9.1 ym并且也进行了电弧处理。这就像关于第一个样本那样被渗透，从而产生41%的更高空隙度部分和0.6ImOhm.mm的电阻率或者是纯铅的电阻率的几乎3倍。这种断裂面示出未接触铅的大面积的纤维。
[0146]两个样本的连接电阻都<50m0hm。
[0147]所使用的测量方法如下:
[0148]电阻率:其中碳毡被铅包围的连接器条利用截切机被切断，末端被电阻表的夹具保持住。夹具之间的长度I和观察到的横截面积A在表达式:电阻率=(电阻)(面积)/(长度)中用来计算电阻率。
[0149]空隙度:条被称重并且用质量除以面积，以得到整体质量面密度(mass arealdensity)。这同样对碳毡的样本进行，以获得碳面密度，并且把这从质量面密度中减去，以获得铅面密度。用铅面密度除以纯铅的密度和毛毡的厚度产生复合条中铅的体积部分。因此，通过从1.0 (总体积部分)减去铅的体积部分和碳的体积部分就获得空隙度。
[0150]电阻:8mm方形铝棒被用于碳毡上的触点，碳毡每一侧有一个，其标准接触力由电阻表的夹具提供。两对这种触点以不同的距离(10至80mm)隔开并且在这个范围上在不同的距离记录5个电阻。电阻对距离的接近线性的图提供了斜率(当乘以横截面积时，这产生毛毡的电阻率)和截距，这是触点/毛毡电阻的两倍。然后，一组触点在电极上使用，连接器在一端上，再次触点沿电极有不同放置，并且另一个仪表夹具在连接器的一端附连到铅片。电阻对距离的图再次给出线性图，截距等于一个触点/毛毡的电阻加上我们需要的电极连接器电阻之和。因此，后者是通过减去触点/毛毡电阻获得的。
[0151 ] 实例3 -具有包括接线柱的电极的Pb酸电池CCA性能
[0152]电极&电池构造:电极是从电弧处理过的碳纤维毛毡构造的，具体而言具有238g/m2的重量、2.93mm的厚度和大约5.8%的碳体积部分。在电弧处理之后，毛毡具有204g/m 2的具体重量、2.5mm的厚度和大约5.7%的碳体积部分。碳毡部分的形状是矩形并且之前已经具有沿一条边缘形成的Pb接线柱，其中接线柱的形成一般是根据以上参考图15所述的方法通过熔化的铅在毛毡的主平面内的边缘浸渍，使得接线柱的Pb材料从一侧到另一侧完全穿过碳毡材料的接线柱区。
[0153]以19.5g含铅氧化物准备浆料，具有大约5.1%的Pb成分、3.36g的稀硫酸、2.24g的Vanisperse A作为扩胀器和水溶液来实现准备好的楽料中0.10wt%的扩胀器，以及0.16g的硫酸钡。浆料在槽中利用54kHz频率的超声波混合2分钟。
[0154]电极利用浆料的均匀分布粘贴，也是经由超声波振动板在超声波振动下大约I分钟，直到大部分浆料渗入毛毡。浆料被应用到电极，使得其沿接线柱Pb和浸渍到碳毡的非接线柱Pb之间的边界的长度接触接线柱Pb (不仅在任一侧的表面而且在这个边界通过碳毡材料的厚度)。加载到碳毡中的总质量是18.15g，其中所实现的容量(低电流放电)是2.52Ah( S卩，理论容量的61% (68.2% ))。粘贴的电极有源区域(不包括接线柱)具有维度:60.6mm的长度、43.3mm的宽度以及2.52mm的厚度。因此，所实现的每体积铅加载(基于加载到电极上的质量的电极的粘贴密度)是大约2.62g/cm3。
[0155]然后，电极被安装到测试电池中，作为负极夹在两个(每一侧一个)传统的具有可比尺寸并经受形成充电的常规正板之间。
[0156]测试&结果:电池经受SAE_18°C CCA(冷起动电流)测试。特别地，汽车电池组应当能够在低温为引擎发动输送高电流，并且CCA测试测试电池组这么做的能力。测试电流在相对的电极区域分别是310mA/cm2。成功地通过310mA/cm2测试后，在接线柱右上方粘贴的电极在更高的电流进行进一步测试，最终实现了 390mA/cm2的等级。图21示出了 CCA性能测试的结果并且示出电极具有非常好的CCA性能。
[0157]以上描述了包括其优选形式的本发明，并且将对本领域技术人员显然的更改和修改要结合在如由附带权利要求定义的其范围内。
【主权项】
1.一种用于形成到导电纤维材料电极元件的电气连接的方法，其中所述电极元件具有小于大约100微米的平均纤维间间距，该方法包括把导电接线柱材料压力浸渍到纤维材料的接线柱区部分中，以便包围和/或渗透纤维材料的纤维并且形成到所述接线柱区中的纤维材料的电气连接并且为电极元件的外部连接提供接线柱。
2.如权利要求1所述的方法，包括加热接线柱材料并且当融化时把其压力浸渍到纤维材料中。
3.如权利要求2所述的方法，包括在模具中包围或封住纤维材料的至少接线柱区部分，把熔化的接线柱材料压力浸渍到模具中接线柱区中的纤维材料中，并且允许接线柱材料在纤维周围冷却和固化。
4.如权利要求3所述的方法，其中把熔化的接线柱材料压力浸渍到纤维材料中包括把熔化的接线柱材料压力浸渍到模具中。
5.如权利要求3所述的方法，包括通过在模具中的接线柱材料和纤维材料上闭合模具来把熔化的接线柱材料压力浸渍到纤维材料中。
6.如权利要求3至5中任何一项所述的方法，包括利用相对于纤维材料的闭合力把其间有纤维材料的模具部分带到一起，其中闭合力导致相对于纤维材料的压力在纤维材料是机织或编织纤维材料时小于大约240巴，或者在纤维材料是非机织纤维材料时小于大约40巴。
7.如权利要求3至5中任何一项所述的方法，包括利用相对于纤维材料的闭合力把其间有纤维材料的模具部分带到一起，其中闭合力导致相对于纤维材料的压力在纤维材料是机织或编织纤维材料时小于大约120巴，或者在纤维材料是非机织纤维材料时小于大约20巴。
8.如权利要求3至7中任何一项所述的方法，其中模具包括比模具的非边界或外围部分更热传导或者比模具的非边界或外围部分更凉的边界或外围部分。
9.如权利要求7或权利要求8中任何一项所述的方法，其中模具包括比模具的边界或外围部分更低热传导或者被加热至更高温度的非边界或外围部分。
10.如权利要求8或权利要求9中任何一项所述的方法，包括使熔化的接线柱材料朝模具的所述边界或外围部分流动。
11.如权利要求3至10中任何一项所述的方法，包括使熔化的接线柱材料沿纤维材料的边缘进入纤维材料。
12.如权利要求11所述的方法，包括使熔化的接线柱材料通过模具中的横向间隙进入纤维材料的边缘。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述横向间隙在闭合到一起时在两个相对的模具部分之间限定。
14.如权利要求12或权利要求13中任何一项所述的方法，其中所述横向间隙在熔化的接线柱材料的运动方向中在第一模具腔体之上在第一内部模具腔体和第二内部模具腔体之间限定，第二模具腔体布置成接纳纤维材料的至少接线柱区。
15.如权利要求12至14中任何一项所述的方法，其中模具沿在熔化的接线柱材料的运动方向中在所述横向间隙之上的横向开口打开，并且超出接线柱区的纤维材料在浸渍过程中延伸通过所述横向开口。
16.如权利要求3至15中任何一项所述的方法，其中通过纤维材料的主平面跨模具的维度小于纤维材料的该平面内模具的横向维度。
17.如权利要求16所述的方法，其中通过纤维材料的主平面跨模具的所述维度与纤维材料的厚度近似相同，以构成与纤维材料具有近似相同厚度的薄接线柱。
18.如权利要求1至17中任何一项所述的方法，包括压力浸渍纤维材料预定的时间和/