>[0053]图3示出，围绕双极衬底堆叠的边缘施加有一薄膜。如图中所示，在端板25上，四个螺栓17端部上的螺栓头19互相隔开。端板25示出在堆叠的每一端。框20围绕衬底11。衬底框20之间设置有分隔器框34。通过热源26和压力28将一薄膜27施加至衬底框20和分隔器框34，以将薄膜27密封至衬底框20和分隔器框34的堆叠的边缘。图4示出双极电池29，包括电池极板堆叠10，其分隔器框34与衬底框20间隔散布设置。如图中所示，在端板25上，四个螺栓头19互相隔开。图中还显示，排气孔30钻入至电池单元中，集合管31适配为覆盖排气孔30并形成用于排气孔30的一公共顶部空间。图中还显示有一止回阀32，其设置在集合管31上，与该公共顶部空间(图中未示出)接触。图中还显示有两个端子支柱33，其为用于双极电池29的负极和正极端子。
[0054]图5示出分隔器14、模制的集成的框34和四个模制衬垫35。模制衬垫35围绕孔37，适配为形成横切通道16的一部分。框34设置为围绕具吸收特性的玻璃垫36。图6示出了位于端件25上的模制支柱38和模制头47。图7和图8所示为电池极板堆叠和分隔器板。图7示出电池极板堆叠和分隔器的部分分解图。如图所示，端板25具有一孔42和用于由螺栓和螺帽19构成的支柱17的多个孔39。与端件相邻的为具有框20的单极板43，框20带有一凸起的边缘。单极板43具有凸起的衬垫41，其环绕用于形成横切通道16的孔和该孔中的支柱19。与单极板43相邻的为分隔器14，其具有围绕其周缘的框34和包括中心部分的具吸收特性的玻璃垫36。图中显示了环绕用于形成横切通道的孔37的模制衬垫35。与分隔器14相邻的为双极板44，其具有围绕其周缘的具有凸起表面的框20、凸起的以形成横切通道16的模制衬垫41。衬垫41形成用于横切通道的孔40。图8示出电池极板堆叠和分隔器。如图所示为端板25、电池极板衬底框20、分隔器框34、支柱17、围绕支柱的螺帽19。端板25中的孔42具有位于其中的电池端子33。
[0055]图9所示为根据本发明的总成的另一实施例。如图所示为，在端板25上的支柱17和螺帽19、其中带有端子33的孔42、集合管31和阀门32，围绕电池周缘的是薄膜27。图10示出沿穿过横切通道的线A-A所示的平面的剖面图。如图所示为单极板43，其具有衬底11和阴极13，衬底11的端部具有框20。与单极板43上阴极13相邻的为分隔器14，其具有在每一端部上的框34。与第一个分隔器14相邻的为双极板44，其具有与第一个分隔器14相邻的阳极12。阳极12设置在衬底11上，且衬底11的相反表面上设置有阴极13，以及在本视图中设置在端部的是框20。在本视图中，如图所示设置有多个双极板44。在双极板44之间的是分隔器14。在本视图中，在该堆叠的相对的端部，为具有衬底11的单极板43，如图所示，其带有框20和面向相邻的分隔器14的阳极12。电池极板对与分隔器14构成电化学电池单元，分隔器14位于该电池单元中。图中还显示横切通道16，其中设置有密封15和支柱17，且支柱17的端部设置有螺帽19。图11示出图9总成的堆叠端部的沿线B-B的显示有排气孔的部分剖面图。图12示出图9的总成的剖面图，其沿平面C-C穿过排气孔45至电化学电池单元。如图所示为，用于每一电化学电池单元的排气孔45。
[0056]图13示出根据本发明的总成的另一实施例，其中该总成的端板25中具有一阀门32。阀门25与一集成通道46连通。集成的通道46与排气孔连通。图14示出图13的总成的沿平面E-E的剖面图，其具有往电化学电池单元的与排气孔45连通的集成的通道46。集成的通道46在堆叠的端部与阀门32连通。图15示出图13的总成的剖面图，其沿平面D-D穿过与排气孔45连通的集成的通道46至电化学电池单元。
[0057]说明性的实施例
[0058]提供下列示例以说明本发明，但并不打算限制其范围。所有的部件和百分数均以重量计，除非另有说明。
[0059]示例1:
[0060]使用2个单极板(正和负)以及5个双极板的12V双极电池。该极板使用如本文所述的，标题为双极蓄电池组件，由ShafferII等人共同拥有的专利申请US2010/0183920所采用的方法制造。在本示例中，极板为197mmX173mm，并包括四个横切通道孔。使用用于负极活性物质和正极活性物质的标准的铅-酸活性物质来粘贴极板。通过在穿过横切通道的四个支柱上堆叠来组装电池。这保证了极板的对齐。在每一极板放置好之后，放下四个轴衬在定位支柱上。这些轴衬将建立分隔器的最终的被压缩的高度。然后，具吸收特性的玻璃垫分隔器以这样的方式堆叠，以使分隔器切入有孔洞以容纳轴衬。这进程对所有电池单元重复。使用穿过横切通道的临时螺栓对该总成进行压紧和固定。通过熔融粘合一 2_厚的ABS片至双极板的边缘上，对电池边缘进行密封。这重复于四个边的每一边。在边缘密封之后，临时约束的螺栓从横切通道移走。一 ABS支柱插入穿过横切通道，延伸越过端板。然后将该ABS支柱热恪接(heat-staked)至端板上以密封通道和保证电池携带压缩载荷。
[0061 ]在组装时排气孔穿过密封膜钻入每一电池单元，其集中地位于具吸收特性玻璃垫分隔器的厚度上。然后将一歧管粘合至电池总成的顶部，形成位于排气孔上方的公共的顶上空间。在歧管中制造一单端口。电池总成放置在一水槽中，且使用氦气通过歧管端口施加4psi的压力。观察没有泄漏或冒泡。
[0062]通过该端口抽真空至接近29英寸汞柱。将真空封闭，打开一填充阀门以同时使酸填充电池的所有电池单元。然后，使用标准的铅酸电池的建造程序形成电池。在建造之后，测试电池的开路电池电压、容量和电阻。在这个例子中，该电池具有12.95V的开路电压(OCV),按20小时放电率的18AH的容量，以及为20毫欧姆的电阻。
[0063]在一组实验中，安装一压力计至歧管的端口。将已充电的电池放置在一个水槽中，并在端子上施加一电压。电压在14V至16V间改变。对压力进行监测，由于在电极处产生的氧气和氢气，压力随外加电压增加。在16V时，所指示的压力为30psi。观察没有泄漏或冒泡。
[0064]示例2
[0065]第二个电池为类似示例I地建造。在这个例子中，横切通道填充有环氧树脂。一帽盖件模制在端板上的树脂端部，以帮助支撑压缩载荷。在组装之后，使用氦气以4psi对电池进行压力试验，同时浸在一水槽中。没有可见的泄漏。如之前一样，对电池填充酸并就此制成。该电池展现12.93V的0CV，按20小时放电率的17.8安时(AH)的容量，以及为24毫欧姆的电阻。
[0066]示例3
[0067]使用示例I中相似的方法建造一96V的电池。该电池由一正极的单极端部总成、一负极的单极端部总成和47个双极板建造而成。在本示例中，横切通道设有螺纹(tapped)，且一带螺纹的塑料支柱插入该通道中。该带螺纹的支柱延伸越过单极端板。与示例I类似，该带螺纹的支柱为由热粧制成，形成端部密封并固定压缩负载。在组装之后，该电池以4psi的氦进行压力试验；没有泄漏。如上述，将酸填充至电池中并制成电池。该电池展现103.5V的OCV，按20小时放电率的17安时的容量。
[0068]在此处使用的重量份数参照具体组分的100重量份。本发明公开了的示例性实施例。本领域普通技术人员识别本申请的教导范围内的修改。上述申请中提及的任何数值均包括以一个单位的增量从低值到高值的所有值，条件是在任何低值和任何高值之间有至少2个单位的分隔。所列举的最低值与最高值之间的数值的所有可能组合都被认为清楚记载在本申请中。除非另有说明，所有范围包括两个端点以及该端点之间的所有数字。当用于范围时“约”或“大约”适用于范围的两个端。因此，“约20至30”意指包括“约20至约30”，至少包括所明确的端点。描述组合的术语“主要包括”应当包括所认明的元素、成分、部件或步骤，以及不实质影响组合的基本和新颖特征的其他的元素、成分、部件或步骤。这里使用术语“包括”或“包含”来描述元素、成分、部件或步骤的组合也可以设想到本质上包括该元素、成分、部件或步骤的实施方式。多个元素、成分、部件或步骤可以由单个整体的元素、成分、部件或步骤提供。替代地，单个整体的元素、成分、部件或步骤可以被划分为单独的多个元素、成分、部件或步骤。用于描述元素、成分、部件或步骤的公开内容“一”或“一个”并不意于排除额外的元素、成分、部件或步骤。
【主权项】
1.一种制品，包括: a)—个或多个电池极板堆叠，其包括一个或多个双极板，该双极板包括衬底，所述衬底的一个表面上具有一阳极而在其相反的表面上具有一阴极，所述电池极板堆叠还包括在一个表面上沉积有阴极的单极板和在一个表面上沉积有阳极的单极板，其中该双极板设置为，使该极板的沉积有阴极的表面，面向另一极板的沉积有阳极的表面，以及该单极板位于每一电池极板堆置的两端； b)位于每一极板之间的分隔器和液体电解质； c)薄片形式的分隔器，其周缘粘附至一框架，其中该框架适配为与电池极板的衬底薄片的周缘相邻，其中所述分隔器的框架为模制至所述分隔器。2.根据权利要求1所述的制品，其中所述电池极板的衬底围绕其周缘具有凸起的表面，其适配为与粘附至所述分隔器的框架相邻。3.根据权利要求1所述的制品，其中所述单极板和双极板的衬底包括由热塑性聚合物制成的薄片。4.根据权利要求1所述的制品，其中所述双极板包括聚合物衬底，其具有多个穿过该衬底的开口，每一开口与衬底的两面连通，其中该开口中的一个或多个填充有导电材料，所述导电材料与衬底的两面均有接触。5.根据权利要求1所述的制品，其中所述衬底包括一个或多个热固性聚合物，且围绕该热固性聚合物的周缘附接有一个或多个热塑性聚合物。6.根据权利要求1所述的制品，其中该框架可包含一凸起边缘，其适配为匹配围绕电池极板衬底周缘设置的凸起边缘，其中电池极板衬底和分隔器的框架的其中一个或两者中的凸起边缘可匹配为形成用于电池堆叠的公共边缘。7.根据权利要求1所述的制品，其中分隔器具有集成至该分隔器中的衬垫，其中该衬垫用于限定穿过堆叠的横切通道。8.根据权利要求1所述的制品，其中排气孔制成在围绕所述分隔器的框架中，其中所述排气孔与电化学电池单元连通。9.根据权利要求8所述的制品，其中所述分隔器的所述框架具有适于对齐的排气孔和衬垫，以形成集成的排气通道。10.根据权利要求9所述的制品，其中所述集成的排气通道与分隔器框架中的排气孔相连通。
【专利摘要】本发明涉及双极电池总成，包括：一个或多个电池极板堆叠，其包括一个或多个双极板；位于每一极板之间的分隔器和液体电解质；还包括：一个或多个电池极板堆叠，其具有多个通道；和一个或多个围绕所述通道周缘的密封，和/或位于所述通道的一个或多个中的支柱，其每一端部具有一覆叠部分，该覆叠部分覆盖通道和单极板外部的密封表面，该覆叠部分还施加压力至单极板的密封表面上，其中该压力足以抵抗电化学电池单元装配和操作期间由所述电池极板堆叠所产生的压力；热塑性聚合物的薄膜，其设置为围绕极板堆叠边缘的整个周缘；其中分隔器为薄片形式，其周缘粘附至一框架；以及一集成的阀门和与该阀门连通的集成的通道。
【IPC分类】H01M2/12, H01M10/28, H01M2/10, H01M6/48, H01M10/04, H01M10/14, H01M10/18
【公开号】CN105489798
【申请号】CN201510765375
【发明人】E·O·谢弗二世, D·霍布迪
【申请人】高级电池概念有限责任公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2012年4月16日
【公告号】CN103959507A, CN104538568A, CN105489797A, EP2771924A1, EP2866276A1, US20140349147, US20150140376, WO2013062623A1