专利名称：具有改进的外壳的双极电化学电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及锂电化学发电机的领域，所述锂电化学发电机根据在至少一个电极中锂的嵌入(insertion)或脱嵌(deinsertion)的原理，或换言之锂的嵌入-脱嵌(intercalation-deintercalation)原理而运行。更具体地，涉及包括至少一个具有双极性功能的集电体(集电器，currentcollector)的锂电化学电池，也被称为双极电池:在这样的双极电池中，双极集电体(也被称为双极电极)在它的相反面上支撑具有异号的电极材料中的每一种，即具有通过该面中的一个支撑的阴极(正极)和通过该相反面中的另一个支撑的阳极(负极)。本发明的目的是生产一种新的电化学电池外壳,更具体地,一种双极电池的外壳，以及来代替已知的柔性或刚性类型的外壳。
背景技术：
常规锂离子电池的构造是一种可以适于用作单极的构造，因为它具有包括一个阳极、一个阴极和电解质的单独的电化学单电池(电化学电池，electrochemical cell)。单极构造几何形状的几种类型是已知的:-圆柱几何形状，如在专利申请US2006/0121348中所公开的，-棱形几何形状，如在专利US7348098、US 7338733中所公开的，-基于堆叠的几何形状，如在专利申请US2008/060189、US 2008/0057392、和专利US 7335448中所公开的。单极构造是通过卷绕体(卷绕，winding)得到的。卷绕体由在其上连续沉积正极(阳极)材料的集电体、夹入负极(阳极)材料(该材料自身沉积在另一个集电体上)之内的由聚合物或陶瓷材料制成的隔膜组成。这种单极构造的主要优点是它具有较大的材料的活性区域，但是电位差限于所使用的两种电极材料之间的电位差的单位值，这也是具有基于堆叠的几何形状的情况。为了增加单极Li离子电池的平均电位，同时保持可比的能量密度，已知的是生产具有串联的多个电化学单电池的电池。从而，电池的构造适于作为双极，因为它包括一个单电池的阴极和相邻单电池的阳极，其通过以极板(plate)的形式的同一个集电体来支持，该集电体本身适于作为双极电极。从而双极电池的构造是几个单极电池通过双极电极或集电体的串联连接，然而优点是，与通过外部连接器串联连接的单极性电池相比它具有较低的电阻。在这一点上，可以引用许多涉及这类双极电池的专利申请或专利，如US 7279248、US 7220516、US 7320846、US 7163765、WO 03/047021、WO 2006/061696、US 7097937 和 US2007/00115047。双极电池其次的优点是它们具有较低的质量、较低的电阻，而且它们不包括多余的体积。在设计双极电池方面的主要困难是隔室(compartment)的生产，隔室完全被通常处于液体形式的电解质彼此密封。实际上，不良的密封引起双极电池的故障。
此外，这通过与双极Li离子电池的领域相关的专利文献中的大部分涉及密封溶液以防止电解质从一个隔室泄漏至另一个(离子短路)的事实证实。在如上所述的这些专利申请或专利中，可以提及专利US 7220516，它描述了在隔室之间具有密封并具有粘合至双极集电体外周上的柔性粘性膜的方案。还可以提及专利US 7320846，它描述了包括在树脂中包住集电体和电解质的方案。还可以提及专利U S 716 3 76 5，它描述了具有设置在双极性集电体之间的、由聚酰胺/ P P制成的混合支柱(strut)的密封溶液，其中将聚酰胺以距离单电池一定的间隔直接粘结至集电体的外周上。对于这部分，专利US 7097937提出了双重密封方案(double sealing solution)，因为将由氟聚合物制成的内部屏障安装在双极集电体的外周上，并将由柔性体制成的外部框架安装在该屏障的外部，在双极性集电体上及其周围，可能具有安装在该集电体上的由柔性体制成的另外的环。最近，可以提及以申请人的名义的专利申请EP 2073300，其提出了一种解决方案，其中极板的尺寸相对于邻近于它们的极板是增加的，并且在互连的极板之间插入的密封装置横向偏移，以便在单电池的堆叠轴上，两个密封的位置彼此不成一直线。从而，可以将用以改进阻挡Li离子双极电池中液体电解质的隔室的相互密封的预先构想的方案总结如下:-以极板形式的双极电极的系统生产，该双极电极的任一侧涂以不同极性的材料；-在极板的外周上使用各种结合剂(bond)或树脂，用以隔室之间的密封，通过电池的整体密封(称为外壳)可以将其制成更大；-增加双极集电体极板形式，以产生对电解质的另外的屏障。在某些双极电池中，可以用离子型导体(传导性凝胶或聚合物)来取代广泛使用的液体电解质和隔膜，所述离子型导体称为“全固体”导体。然后可以除去隔室之间的密封，并且仅保留双极元件的整体密封(外壳)。在下面并且在本发明的背景下使用术语“双极元件”，用来指代由双极电极的组件形成的堆叠、具有该堆叠任一侧的它们的单极电极的电化学单电池、以及生产双极电池结构。取决于所寻找的应用的类型，目的是制造柔性的双极锂离子元件、或刚性的双极元件:于是外壳是柔性的、或刚性的，并且以某些方式构成外壳。目前柔性外壳是由多层材料制造的，其典型地由被聚合物覆盖的铝层的堆叠组成。在大多数情况下，覆盖铝的聚合物选自聚乙烯(PE)、丙烯或聚酰胺(PA)，或者，可以是以由聚酯-聚氨基甲酸酯组成的粘合层的形式。Showa Denko公司出售这类复合材料，用作电池的外壳。这类柔性外壳由Showa Denko公司提供的铝层的堆叠制造，例如，参考N。ADR-0N25/AL40/CPP40或N。ADR-0N25/AL40/CPP80。柔性外壳也可以由树脂组成，其将元件装入它的外周或在它的全部外表面上，以改进隔室彼此之间的密封，如在专利申请JP2000030746中所描述的。但是在这种情况下，所引用的任何柔性外壳的类型不能允许向双极元件施加压力。并且在双极元件的任一侧表面上施加的压力，必然是为了令人满意的操作，更具体地，当它包括超过两个电化学隔室时。从该观点来看，刚性外壳是令人满意的，因为它们允许在双极元件的任一侧表面上保持足够的压力，以便确保在这些隔室的每一个中的电极和隔膜之间令人满意的接触。然后所提及的是这类刚性外壳的基部功能，最终，仅向双极元件施加压力，因为事先将隔室中的每一个预先密封以防止空气和使用上述方案的液体电解质。这类刚性外壳的实例在专利US5，595，839中描述:该方案包括在由两个拧在一起的半壳(half-shell)形成的外壳中设置双极元件，以保持在该双极元件的活性部分中的每一个之间的最佳接触。该外壳是实验性的外壳，它不能用作工业化外壳，因为该外壳较重，对于电池而言，这意味着所得的较低的比能量。在专利US5，618，641中给出了另一个实例，其中，用于向Li离子双极元件施加压力的系统构成了装有弹簧的较重的刚性外壳。因此，目前使用的刚性外壳可能是较重的，并且由此生成的Li离子电池也具有较低的比能量。然后，本发明的目的是提出一种用于双极电化学电池(如Li离子双极电池)的新的外壳，以便构成没有现有技术的外壳的缺点的双极电池。
发明内容
为了实现这一点，本发明的目的是包括至少一个双极元件、和封装该双极元件的外壳的双极锂电化学电池，其特征在于，该外壳由包含基质和至少一种多孔增强物的复合材料组成，其中，所述基质包含至少一种浸溃一种或多种多孔增强物的硬化聚合物，其中一种或多种多孔增强物和一种或多种硬化的聚合物包住双极元件，并向后者的每一侧施加确定的压力，以便维持它的构成之间的确定的接触。从而，根据本发明，定义了双功能外壳，其包括至少两部分，SP:.至少一种多孔增强物，需要该多孔增强物以维持Li离子双极元件的部件之间的最佳接触，并且，当一种或多种聚合物经受压力时，该多孔增强物防止它/它们朝着外部蠕动，因此完成维持双极元件的构成的压力的功能，.至少一种浸溃多孔增强物的硬化聚合物，如单组分或双组分树脂，无论用加强元件填充与否，该硬化的聚合物提供密封。当基质(一种或多种硬化聚合物)和一种或多种多孔增强物完全包住Li离子双极元件时，压力将施加于其表面的每一侧上。然后一种或多种聚合物渗透增强物的裂缝。当树脂硬化时，压力施加于Li离子双极元件上，典型地，该Li离子双极元件通过压力机而得至IJ，通过所形成的复合物保持，并且可以将所嵌入的双极元件从压力机中除去。Li离子双极构造使得可以构想另一种类型外壳。实际上，在双极元件的隔室的每一个中已经将液体电解质捕获，并与外部隔离(将隔室密封，以阻隔气体并阻隔电解质)。于是对于双极元件而言，外壳的功能仅是维持Li离子双极元件的部件(电极、隔膜)之间的最佳接触压力。然而，如果必须加强密封，则可以在双极元件的整个外表面内加入双重套管(double sleeve)(树脂)。 根据本发明的增强物可以是织物，如塔夫绸(taffeta)、哔叽(serge)、缎(satin)等，或具有不同织物的另一种类型。它也可以是非织物(垫子(mat))。根据本发明的增强物可以由长纤维或短纤维组成。根据本发明的增强材料可以由金属氧化物和水合物或有机填料(用作热固性树脂的填料的纤维素类填料)、矿物填料(碳酸盐白垩、硅酸盐、滑石(其起热绝缘和水电阻的作用)、硅灰石(主要与聚酰胺类一起使用)、粘土和硅铝酸盐组成。
根据本发明的增强物可以包括玻璃纤维(切断的纤维、粉末、中空球、微球)、碳纤维(炭黑、碳纳米管、切断的碳纤维)、纤维素纤维、二氧化硅(或石英)纤维、芳香族聚酰胺纤维、硼纤维、高模量聚乙烯、或天然纤维(谷物、香蕉树、椰子树等)。根据本发明的增强物可以属于上述各族中的每一个，或者由上述各族的混合物组成。根据本发明的增强物优选是纤维基材料、或由织物组成，其能够容易设定复合物的厚度，即基质和增强物的总厚度。根据本发明的增强物可以是非传导性的(在上文给出的清单之中)并且全部包住双极元件。根据本发明的增强物还可以是非传导性的(在上文给出的清单之中)但是用金属瓷漆涂层覆盖。有利地，根据本发明的增强物是至少部分传导性的。然后应当注意的是，仅部分覆盖双极元件的上面和下面，以便防止在两个面之间的任何电短路。然后将非传导性的外周框架(例如由用树脂浸溃的非导电织物组成的)设置在双极元件的外周上。根据本发明增强物可以是相对较细网格的集电体栅格(Al或Cu)(优选〈1mm)，以便双极元件的表面不会由于网格而经受“波”现象。作为适合于本发明背景的一种或多种浸溃聚合物，可以构想以下各项:-热固性树脂(饱和或不饱和聚酯类、乙烯基酯类、环氧树脂、聚氨基甲酸酯类和聚脲类、聚酰亚胺类、双马来酰亚胺类等)；然后，由于由交联而提供的热稳定性、化学稳定性和尺寸恒定性，可以构想具有长纤维的增强物，-热塑性基质，包括聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰胺-酰亚胺、聚醚-酰亚胺基质；在使用除长纤维(无论是否是织物)之外的热塑性基质的情况下，为了改进的热性质和机械性质，以及令人满意的尺寸稳定性，则可以构想使用短纤维的另外的增强物。可以优选使用具有高玻璃转变温度Tg并且因此它们在环境温度下是刚性的环氧树脂、聚氨基甲酸酯、聚酰亚胺、丙烯酸或苯乙烯树脂。这些树脂具有抵抗可能发生在它们所围住的双极元件中的任何电解质泄漏的优点。也可以有利地使用单组分或双组分树脂或可以在UV辐照下进行光聚合的树脂，以便在环境温度下使它们发生硬化，从而不存在对于施加热的要求。可以使用未填充或填充的树脂。优选树脂是非传导性的，尽管导电树脂可以用于仅覆盖元件的活性表面(或活性表面的一部分)。优选一种或多种多孔增强物由至少两部分组成，其中的一部分在双极元件的每一个面上。根据一个变体，形成电池的充电端子的极柱(电极，极点，poles)由极耳(片，tab)组成，该极耳从电池内部朝着外部延伸，从一种或多种硬化聚合物中伸出。根据另一个变体，形成电池的充电端子的极柱由至少两个接触点组成，其中的一个安装在电池的一面上，并且其中相反极性的另一个安装在电池的另一面上。根据该变体，极柱由至少四个接触点组成，其中电池的每个面包括至少两个极柱，一个负的和一个正的，在每个角具有极柱，并且一个面的两个极柱面对另一个面的两个极柱中的每一个，并且其中在给出的角的两个极柱的极性相同。
优选实施方式由具有一种或多种由碳纤维制成的多孔增强物的复合材料、和作为硬化聚合物的环氧树脂组成。本发明的另一个目的是一种用于生产包括双极元件的锂双极电化学电池外壳的方法，根据该方法完成以下步骤:a/在模具中，在由至少一种聚合物或一种或者多种单体浸溃的至少一种多孔增强物的两部分之间安装包括双极元件的子组件，b/在模具中，向该子组件的两个浸溃过的增强部分的每一侧施加确定的压力，直至一种或多种聚合物硬化。对于步骤a/，在将它们安装暴露于所述双极元件周围之后，可以构想两个多孔增强部分的浸溃。可替换地，可以构想由至少一种聚合物或一种或多种单体进行预浸溃的多孔增强部分(也通过术语“预浸料(Pr印reg)”指代)。为了完成根据本发明的方法的步骤b/，为了在双极元件的组件之间的最佳接触，使用压力机施加必要的压力。在具有不同数目隔室的双极元件上进行的内电阻测量已经揭示了待施加的压力取决于堆叠的隔室的数目。例如，在包括数目在I至13之间的堆叠隔室的、具有700mAh容量的双极元件的情况下，可以得知待施加的压力从0.05MPa至0.5MPa变化。步骤b/优选在环境温度下完成。根据本发明的增强物当经受可以高达0.5MPa的压力时，优选能维持充分的多孔性，典型地约40%，以便在施加压力期间能够由树脂令人满意地浸溃增强物。最后，本发明涉及组件(装配，assembly)，通常由术语“电池组”指代，由根据本发明的多个双极电池制成。组件可以在于，通过上文限定的电池的堆叠(叠层，堆叠体)，而进行具有平坦的接触端子的电子串联电池的连接，其中，两个相邻电池之间的相反极性的接触点相接触。另一个组件可以在于，通过上文限定的电池的行，而进行具有平坦的接触端子的电并联电池的连接，其中，相同极性的接触点通过电连接片彼此连接。另一个组件可以在于，通过上文限定的电池的堆叠，而进行具有平坦的接触端子的电池的电并联电池的连接，其中，两个相邻电池之间的相同极性的接触点相接触。有利地，所给出的组件的所有电池具有相同的单位功率，典型地为15Wh的数量级。
通过阅读作为图解而给出的详细说明可以推论本发明的其他优点和特征，并且不是限制性地，参考分别表示如下的下列图:-图1是根据现有技术没有其外壳的锂双极电池的示意性的纵向剖视图，-图2A是示出了根据本发明的没有其外壳的双极元件的正视图，-图2B是示出了根据现有技术的包括具有柔性外壳的锂离子双极电池的正视图，-图2C是示出了根据现有技术的包括具有刚性外壳的双极元件的锂离子双极电池的正视图，
-图3A至图3D是示出了制造根据本发明的具有其外壳的锂离子双极电池的不同步骤的示意性分解透视图，-图3E是根据步骤3A至步骤3D的方法得到的根据本发明的具有外壳的锂离子双极电池的透视图，-图4A和图4B分别是根据本发明的变体的具有外壳和极柱的锂离子双极电池的完成透视图和分解透视图；-图5A和图5B分别是根据本发明的另一个变体的具有外壳和极柱的锂离子双极电池的完成的透视图和分解透视图；-图6A和图6B分别是根据图5A和图5B的多个电池的串联组件的完成透视图和分解透视图；-图7是根据图5A和图5B的多个电池的并联组件的分解透视图；-图8是根据本发明的变体的具有外壳和极柱的锂离子双极电池的完成透视图；-图9A和图9B分别是根据图8的多个电池的并联组件的完成透视图和分解透视具体实施例方式为了清楚，术语“传导性的(导电的)”和“非传导性的(非导电的)”根据导电性来使用。根据现有技术的Li离子双极电池已经在图1中示出，如在专利申请W003/047021中所示出的，它没有外壳。该电池在其上部包括传导性的铝衬底13 (正端子集电体)和由正的锂插入材料(如Li1.04Mhl96O4)制成的活性层14，并且在其下部包括传导性的铝衬底21 (负端子集电体)和由负的锂嵌入材料(如Li4Ti5O12)制成的活性层20。在该电池内部，在以极板形式的传导性铝衬底17的任一侧具有双极电极10的双极元件I (也被称为双极集电体)包括正活性层18和负活性层16。底部电极20和上部电极14通过两个隔膜15、19与双极电极I隔开,其中电解质以液体或凝胶形式存在。对在两个相邻设置的电化学单电池14、15、16和18、19、20之间的电池的电解质的密封是通过密封件22提供的，密封件22是通过在所有的电极和极板17的外周沉积树脂或粘合剂而生产的。根据本发明，具有至少两个隔室的双极元件1，是嵌入的，因此由具有密封件22的元件14、15、16、17、18、19、20组成，如在图2A中较好示出的。在图2B中示出了根据现有技术的具有柔性外壳2的锂离子电池。在这里极柱3+、3-由在外壳2外部横平面中延伸的片组成。在图2C中示出了根据现有技术的具有刚性外壳2的锂离子电池。在这里极柱3+、3-由在外壳2的前面和背面上的金属接触点组成。当它们已经被密封或焊接时，根据现有技术的柔性或刚性Li离子双极电池的外壳，首先使得液体电解质分离，并防止环境空气与所有气体的交换，其次，使得完成双极元件的各部件之间的最佳接触(图2C)。然而，刚性外壳可能较重。
在图3E中，示出了根据本发明的具有提供24V电压的双极元件I的双极电池，该双极电池由数量为13个的单位隔室组成，阴极和阳极材料分别是LiFeP04/Li4Ti5012。双极元件I封装在由包含环氧树脂5和碳纤维织物4的复合材料组成的刚性外壳中。为了生产具有刚性外壳的该电池I，执行以下步骤:步骤1:双极元件I的厚度单独是3mm。所使用的碳纤维织物4的每个部分4a、4b的厚度的数量级为1mm，典型地小于5mm。双向碳纤维织物4的两个部分4a、4b设置在双极元件I的整个表面上，双极元件I已经将其外周预先密封在树脂22内:从而多孔增强物4的两个部分4a、4b延伸超出极性元件I的表面至少等于2mm的外周宽度(图3A)。步骤2:将模具M (对其尺寸进行选择以使它们为所期望得到的组件的最终尺寸的数量级)设置在压力机的板上(图3B)。然后将双极元件I (用碳纤维织物4将其覆盖)放置在模具中(图3C)。在模具的底部，沉积树脂5。将相同的树脂5沉积在织物4的顶部(部分4a)上。树脂5优选是环氧树脂。双极元件还可以包在预浸树脂纤维的单独织物4中，其作用是，于是不需要在上述模具中在暴露的织物的部分4a之上沉积树脂。步骤3:向该子组件施加数量级为0.5MPa的压力。维持压力直至树脂5硬化(图3D)。最后，当树脂5已经硬化时，将具有由复合材料4、5制成的刚性外壳(双极元件I封装在其中)的双极元件I从压力机中移除。以此方式1、4、5得到的Li离子双极电池的树脂的外部厚度等于碳纤维织物4的厚度(图3E)。在图3E中示出的根据本发明的电池没有正极或负极，即末端集电体。下面详细描述具有其极柱的电池的不同变体实施方式。根据一个变体，首先可以生产根据本发明的电池，具有从内部沿着同一侧延伸的以两个极耳(tab) 3+,3-的形式的极柱。首先生产具有极耳3+、3_的双极元件1，极耳3+、3-从双极元件的内部朝着外部的方向沿着同一侧延伸。然后如上所述参考步骤I至3完成根据本发明的具有外壳的电池的生产，具有以非导电织物或垫子的框架的形式的两个增强部分4a、4b，并将树脂5倾注到后者上(图4B)。对金属极耳3+、3_的长度进行自然选择，使得它们从电池的侧面的硬化树脂5中伸出(图4A)。根据另一个变体，可以生产根据本发明的电池，具有以两个接触点3+、3_形式的极柱，每一个在外壳的一个面上(图5A)。然后如上所述参考步骤I至3完成具有外壳的电池的生产，具有以导电织物或垫子的框架的形式的两个增强部分4a、4b，以非导电织物或垫子的框架的形式的两个另外的增强部分6a、6b，并将树脂5倾注到这些织物或垫子上(图4B)。传导性的增强框架4a、4b大致具有双极元件I的功能部分的表面尺寸，即在其外周没有执行密封件22的部分。另外的增强框架6a、6b (其是非传导性的)对于它们的部分而言，适于框架4a、4b的外周。从而刚性连接至传导性的增强框架4a、4b的金属板7+、7_的部分形成接触点3+、3_。可以构想，在倾注树脂5之前，或之后，当其硬化时，将金属板的这些部分刚性连接至框架4a、4b。在后一种情况下，应当注意当倾注树脂5时留出框架部分4a、4b。如在图6A中所示出的，根据图5A，高电压的组件8 (通常通过术语“电池组”指代)可以在没有任何另外电连接的情况下，通过将几个电池串联连接而生产。为了完成这一点，如在图6B中所示出的，将根据图5A的多个电池堆叠，以使得两个相邻电池之间的相反极性的接触点3+、3_相接触。为了清楚，因为该图6B是分解透视图，对于所有电池而言，只能看到具有相同极性的接触点3_。从而，通过堆叠十个具有单位功率等于15Wh的同样的双极元件的电池，可以得到能够供给240V电压的组件或电池组8。如在图7中所示出的，通过将根据图5A的几个电池并联设置，可以生产具有最少的另外电连接的高能组件或电池组8’。为了完成这一点，根据图5A将多个电池并排地放置，首先使两个相邻电池的正接触点相接触，其次使负接触点相接触。电连接的数目是最小的，因为只在该电池行的两侧加入两个连接片9+、9_，从而，其中这些连接片9+、9_形成电池组8的末端集电体。从而，通过形成十个具有单位功率等于15Wh的同样的双极元件的电池的行，组件或电池组8可以得到150Wh的总电力。从而，本发明的发明人认为根据图7的这种组件8完全适于安装在称为微型混合动力车(micro-hybrid)的电动车中。在图8中，已经示出了具有四个极柱的电池，其中的两个是负的，3_，并且其中的两个是正的，3+，其中所有都是以连接到双极元件I上的金属极耳的形式，并向电池的各面折叠。更精确地，在一个角上，每个极耳3向电池的一个面折叠。在一个给定的角中，相同极性的两个极耳分别向一个面上折回。换言之，电池的每个面包括四个极柱，它们中的两个是负的，3_，并且它们中的两个是正的，3+，在每个角具有极柱，并且一个面上的四个极柱与另一个面上的四个极柱中的每一个是相反的，其中给定角的两个极柱的极性相同。如在图9A中所示出的，在没有任何另外电连接的情况下，通过将根据图8的几个电池并联设置，可以生产高能组件或电池组8’’。为了完成这一点，使根据图8的多个电池堆叠，以使得两个相邻电池之间的所有相反极性的接触点3+、3_相接触，如在图9B中所示出的。从而，通过形成十个具有单位功率等于15Wh的同样的双极元件的电池的叠层，可以得到具有150Wh总功率的组件或电池组8。从而，根据图9B的组件8，’是根据图7的组件8’的替代图，以组成150Wh的电池组。与图7的组件相比，图9A和图9B的组件的主要优点是它的紧凑性。应当指出，对于每个面具有少至两个接触点是可能的，但是如在图9B中示出的，通过在双极电池的各角中的每一个设置一个，可以改进所得到的组件的导电性或电压缩。
权利要求
1.一种双极锂电化学电池(A)，包括至少一个双极元件(I)、和封装所述双极元件的外壳(4、5)，其特征在于，所述外壳由包含基质和至少一种多孔增强物的复合材料组成，其中，所述基质包括至少一种浸溃所述一种或多种多孔增强物的硬化聚合物(5)，其中所述一种或多种多孔增强物(4)和所述一种或多种硬化聚合物(5)包住所述双极元件，并向所述双极元件的任一侧施加确定的压力，以便维持它的组成之间确定的接触。
2.根据权利要求1所述的锂双极电化学电池(A)，其中，所述一种或多种多孔增强物是一种或多种织物和/或一种或多种垫子。
3.根据权利要求1或2所述的锂双极电化学电池(A)，其中，所述一种或多种多孔增强物(4)由至少两个部分(4a、4b)组成，一个部分在所述双极元件(I)的每个面上。
4.根据前述权利要求中的一项所述的锂双极电化学电池(A)，其中，形成所述电池的充电端子的极柱(3+、3_)由极耳构成，所述极耳从所述电池的内部朝向外部延伸，从所述一种或多种硬化聚合物中伸出。
5.根据权利要求1至3中的一项所述的锂双极电化学电池(A)，其中，形成所述电池的充电端子的极柱(3+、3_)由至少两个接触点构成，一个接触点安装在所述电池的一个面上，并且相反极性的另一个接触点安装在所述电池的另一个面上。
6.根据权利要求5所述的锂双极电化学电池(A)，其中，所述极柱由至少四个接触点构成，其中所述电池的每个面包括至少两个极柱，一个负的(3-)和一个正的(3+)，在每个角具有极柱，并且一个面的两个极柱面对另一个面的两个极柱中的每一个，并且其中给定角的两个极柱的极性相同。
7.根据权利要求2至6中的一项所述的锂双极电化学电池(A)，其中，所述一种或多种多孔增强物由碳纤维制成，并且所述硬化聚合物是环氧树脂。
8.一种用于生产包括双极兀件的锂双极电化学电池(A)的外壳的方法,根据所述方法完成以下步骤: a/在模具M中，在由至少一种聚合物(5)或者一种或多种单体浸溃的至少一种多孔增强物的两个部分(4a、4b)之间安装包括双极元件(I)的子组件， b/在所述模具中，向所述子组件的两个浸溃过的增强物部分的任一侧施加确定的压力P，直至所述一种或多种聚合物硬化。
9.根据权利要求8所述的方法，据此，在将两个多孔增强部分(4a、4b)安装暴露于所述双极元件周围之后通过对它们进行浸溃来完成步骤a/。
10.根据权利要求8所述的方法，据此，通过多孔增强部分来完成步骤a/，所述多孔增强部分已经通过至少一种聚合物或者一种或多种单体预浸溃。
11.根据权利要求8至10中的一项所述的方法，据此，在环境温度下完成步骤b/。
12.根据权利要求8至11中的一项所述的方法，据此，通过在0.05MPa至0.5MPa之间的压力P来完成步骤b/。
13.一种包括根据权利要求5所述的电池的堆叠的组件(8)，其中，在两个相邻电池之间的相反极性的接触点(3+、3_)相接触。
14.一种包括根据权利要求5所述的电池的行的组件(8’)，其中，相同极性的接触点(3+,3-)通过电连接片(9+ 、9_)彼此连接。
15.一种包括根据权利要求6所述的电池的堆叠的组件(8’’)，其中，在两个相邻电池之间的相同极性的接触点(3+、3_)相接触。
16.根据权利要求13 至15中的一项所述的组件，其中，所有所述电池具有相同的单位功率。
全文摘要
本发明涉及一种用于包括双极元件的锂双极电化学电池(A)的新型外壳。根据本发明，该外壳由包含基质和至少一种多孔增强物的复合材料组成，其中，该基质包括至少一种浸渍有一种或多种多孔增强物的硬化聚合物。所述一种或多种多孔增强物(4)和一种或多种硬化聚合物(5)包住双极元件(1)，并在双极元件的任一侧上保持预定的压力，以便维持它的组成之间预定的接触。
文档编号H01M2/30GK103081160SQ201180041219
公开日2013年5月1日 申请日期2011年8月23日 优先权日2010年8月24日
发明者玛丽安娜·沙米, 利昂内尔·皮卡尔 申请人:法国原子能及替代能源委员会