单电池及电堆的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池电堆技术领域，具体而言，涉及一种单电池及电堆。


背景技术：

2.现有技术中的单电池在堆叠过程中，受装配工艺的限制，相邻两个单电池的其中一个的阴极板和另一个单电池中的阳极板之间会发生错位，且错位量可能会超过公差，需要停止堆叠，对错位位置的单电池进行调整，而一旦调整不及时，需要将燃料电池电堆进行拆解，重新堆叠单电池，严重影响生产节奏。


技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种单电池及电堆，以解决现有技术中单电池在堆叠过程中出现错位的问题。
4.为了解决上述问题，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种单电池，包括：阴极板；阳极板；膜电极，膜电极位于在阴极板和阳极板之间，膜电极的两侧分别和阴极板、阳极板连接；密封条和密封槽，密封条设置在阴极板上且密封槽设置在阳极板上，或，密封条设置在阳极板上且密封槽设置在阴极板上，密封条背离膜电极的一侧具有凸出的第一引导面，密封槽具有第二引导面，第二引导面沿朝向膜电极的方向凹陷；在相邻两个单电池堆叠的过程中，一个单电池的密封条的第一引导面与另一个单电池的密封槽的第二引导面限位配合。
5.进一步地，密封条包括密封底座和密封凸起，密封底座设置在阴极板和阳极板中的一个上，密封凸起凸出设置在密封底座上，密封底座外露的表面和密封凸起外露的表面形成第一引导面。
6.进一步地，在密封条的径向截面上，密封凸起具有第一弧形边，密封底座具有间隔设置的两个第二弧形边，第一弧形边的两端分别和两个第二弧形边连接。
7.进一步地，密封槽和密封条沿相同的路径延伸；在密封槽的径向截面上，第二引导面的边沿为弧形。
8.进一步地，在密封条的径向截面上，密封槽的开口宽度l1大于密封条的最大宽度l2。
9.进一步地，在密封条的径向截面上，单电池具有预设的对称线，对称线垂直于膜电极，其中，密封条被对称线划分为对称的两部分，密封槽被对称线划分为对称的两部分。
10.进一步地，密封条和密封槽均为环形结构。
11.进一步地，密封条位于阴极板，密封条沿阴极板的边部设置；密封槽位于阳极板，密封槽沿阳极板的边部设置。
12.进一步地，单电池还包括第一密封胶线和第二密封胶线，第一密封胶线设置在阴极板和膜电极之间，第二密封胶线设置在阳极板和膜电极之间；密封槽位于阳极板，第二密封胶线和密封槽对应设置。
13.根据本实用新型的另一方面，提供了一种电堆，电堆包括多个上述的单电池，多个单电池堆叠设置，在相邻两个单电池中，一个单电池的密封条与另一个单电池的密封槽限位配合。
14.应用本实用新型的技术方案，提供了一种单电池，包括：阴极板；阳极板；膜电极，膜电极位于在阴极板和阳极板之间，膜电极的两侧分别和阴极板、阳极板连接；密封条和密封槽，密封条设置在阴极板上且密封槽设置在阳极板上，或，密封条设置在阳极板上且密封槽设置在阴极板上，密封条背离膜电极的一侧具有凸出的第一引导面，密封槽具有第二引导面，第二引导面沿朝向膜电极的方向凹陷；在相邻两个单电池堆叠的过程中，一个单电池的密封条的第一引导面与另一个单电池的密封槽的第二引导面限位配合。采用该方案，在相邻两个单电池的堆叠过程中，其中一个单电池的密封条会进入另一个单电池的密封槽内，第一引导面和第二引导面配合，若单电池的堆叠发生偏移，第二引导面和第一引导面会起到相互引导的作用，驱使密封条向密封槽内的中部移动，进而驱使偏移的单电池向与另一个单电池对齐的方向移动，避免单电池在堆叠过程中发生错位的情况，保证单电池堆叠的可靠性；而且这样设置，相邻两个单电池之间通过密封条和密封槽的连接来保证两个单电池之间的密封，提高了电堆的整齐度的同时，有效避免了单电池组成的电堆的发生界面发生泄漏的情况，保证了单电池堆叠后的密封性。
附图说明
15.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
16.图1示出了本实用新型的实施例提供的单电池的剖视图；
17.图2示出了图1的单电池的局部放大图；
18.图3示出了图1的单电池在堆叠过程中的引导示意图；
19.图4示出了图1的单电池的整体结构示意图。
20.其中，上述附图包括以下附图标记：
21.10、阴极板；20、阳极板；30、膜电极；40、密封条；41、第一引导面；42、密封底座；43、密封凸起；50、密封槽；51、第二引导面；60、对称线；71、第一密封胶线；72、第二密封胶线。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.如图1至图4所示，本实用新型的实施例提供了一种单电池，包括：阴极板10；阳极板20；膜电极30，膜电极30位于在阴极板10和阳极板20之间，膜电极30的两侧分别和阴极板10、阳极板20连接；密封条40和密封槽50，密封条40设置在阴极板10上且密封槽50设置在阳极板20上，或，密封条40设置在阳极板20上且密封槽50设置在阴极板10上，密封条40背离膜
电极30的一侧具有凸出的第一引导面41，密封槽50具有第二引导面51，第二引导面51沿朝向膜电极30的方向凹陷；在相邻两个单电池堆叠的过程中，一个单电池的密封条40的第一引导面41与另一个单电池的密封槽50的第二引导面51限位配合。
24.在本实施例中，在相邻两个单电池的堆叠过程中，其中一个单电池的密封条40会进入另一个单电池的密封槽50内，第一引导面41和第二引导面51配合，若单电池的堆叠发生偏移，第二引导面51和第一引导面41会起到相互引导的作用，驱使密封条40向密封槽50内的中部移动，进而驱使偏移的单电池向与另一个单电池对齐的方向移动，避免单电池在堆叠过程中发生错位的情况，保证单电池堆叠的可靠性；而且这样设置，相邻两个单电池之间通过密封条40和密封槽50的连接来保证两个单电池之间的密封，提高了电堆的整齐度的同时，有效避免了单电池组成的电堆的发生界面发生泄漏的情况，保证了单电池堆叠后的密封性。
25.具体地，本实施例中的单电池是膜电极30位于阴极板10和阳极板20之间，与现有技术中将膜电极30设置在组合后的阴阳极板一侧情况相比，本实施例中的单电池结构能够独立使用，而且堆叠效率也更高，提高了生产效率。具体地，单电池通过多次硫化注塑工艺成型。
26.具体地，同一个单电池上的密封条40和密封槽50对应设置。单电池为片状结构，在平行于单电池的投影面上，密封条40和密封槽50重合。
27.如图2所示，密封条40包括密封底座42和密封凸起43，密封底座42设置在阴极板10和阳极板20中的一个上，密封凸起43凸出设置在密封底座42上，密封底座42外露的表面和密封凸起43外露的表面形成第一引导面41。
28.在本实施例中，第一引导面41由密封底座42和密封凸起43两部分外露的表面组成，密封条40和密封槽50之间的相互引导也可以理解为，密封槽50和密封底座42相互引导的同时，密封槽50也和密封凸起43相互引导，保证了引导过程的可靠性。
29.进一步地，在密封条40的径向截面上，密封凸起43具有第一弧形边，密封底座42具有间隔设置的两个第二弧形边，第一弧形边的两端分别和两个第二弧形边连接。这样设置，通过密封凸起43的第一弧形边和密封底座42上的第二弧形边来提高密封条40和密封槽50之间的引导能力。具体地，密封条40的截面为凸字型形状，第一弧形边形成凸字型形状的凸起部分，两个第二弧形边形成凸字型形状的底座部分。
30.具体地，图2中示出的位置即为密封条40和密封槽50在径向截面的位置，密封条40的径向是指垂直于密封条40长度的方向，密封槽50的径向是指垂直于密封槽50长度的方向。
31.具体地，如图2和图3所示，密封凸起43上的第一弧形边在沿密封凸起43的长度方向上延伸形成第一弧形面，密封底座42上的两个第二弧形边在沿密封底座42的长度方向上延伸形成两个第二弧形面，在相邻两个单电池在堆叠过程中，第一弧形面和第二引导面51贴合、两个第二弧形面的其中一个和第二引导面51贴合。第一弧形面和两个第二弧形面组成第一引导面41。
32.进一步地，密封槽50和密封条40沿相同的路径延伸；在密封槽50的径向截面上，第二引导面51的边沿为弧形。这样设置，保证密封槽50能够容纳密封条40并实现密封条40和密封槽50之间的相互引导，保证引导的可靠性。
33.具体地，第二引导面51的边沿为弧形，也可以理解为密封槽50的截面为球形凹槽状，如图3所示，第二引导面51的边沿为半圆形或半椭圆形，第一引导面41也为弧形面，具体地，第一引导面41由密封底座42和密封凸起43两部分外露的表面组成。在相邻两个单电池的堆叠过程中，密封条40和密封槽50匹配，在正常状态下，密封条40只受到相邻单电池的向下的作用力，并且该重力仅对密封条40起到压缩作用；在偏移情况下，密封条40既受到相邻单电池的向下的作用力，也受到与其贴合的密封槽50的向心力，密封条40的第一引导面41沿着密封槽50的第二引导面51滑动，使偏移的单电池向正常状态的位置移动，保证电堆的一致性。
34.在本实施例中，在密封条40的径向截面上，密封槽50的开口宽度l1大于密封条40的最大宽度l2。这样设置，确保密封条40能够被密封槽50包覆，具体地，是为了保证密封条40的密封底座42能够设置在密封槽50内，以保证第一引导面41和第二引导面51之间的引导作用，保证单电池堆叠的可靠性。
35.具体地，在密封条40的径向截面上，单电池具有预设的对称线60，对称线60垂直于膜电极30，其中，密封条40被对称线60划分为对称的两部分，密封槽50被对称线60划分为对称的两部分。这样设置，便于密封条40和密封槽50的加工。同时，在密封条40的径向截面上，不论偏移的单电池向左偏移还是向右偏移，均能通过密封条40和密封槽50来进行调整，提高了单电池堆叠的可靠性。
36.进一步地，密封条40和密封槽50均为环形结构。这样设置，避免了密封条40和密封槽50只设置在对应双极板两侧时，密封条40和密封槽50之间发生相对滑动，进而使相邻两单电池在密封条40和密封槽50的径向方向上发生偏离的情况，保证密封条40和密封槽50能够更加准确和可靠的对相邻两单电池的相对位置进行引导。
37.如图4所示，密封条40位于阴极板10，密封条40沿阴极板10的边部设置；密封槽50位于阳极板20，密封槽50沿阳极板20的边部设置。这样设置，保证相邻两单电池的密封条40和密封槽50配合后所形成的反应界面最大化，保证了单电池的性能。具体地，沿边部设置可以理解为，设置在阴极板10或阳极板20靠近边沿的平面上。
38.具体地，本实施例中的单电池设置一组密封条40和密封槽50，可以根据实际情况设置多组密封条40和密封槽50以提高相邻单电池连接的可靠性。
39.如图2所示，单电池还包括第一密封胶线71和第二密封胶线72，第一密封胶线71设置在阴极板10和膜电极30之间，第二密封胶线72设置在阳极板20和膜电极30之间；密封槽50位于阳极板20，第二密封胶线72和密封槽50对应设置。
40.这样设置，通过第一密封胶线71和第二密封胶线72实现阴极板10、膜电极30和阳极板20三者之间的连接和密封，可以避免反应气体泄露，密封胶线不受压缩或受到很小的压缩，延长了密封寿命。同时采用密封胶线密封，避免了现有技术中需要通过其余零部件来辅助装配及密封的情况，减少了单电池的零部件数量，提高了装配速率。
41.具体地，第一密封胶线71和第二密封胶线72均为环状结构，第一密封胶线71对应第二密封胶线72设置。第一密封胶线71和第二密封胶线72也围绕双极板的边部设置，保证内部密封的反应界面最大化，保证单电池的性能。具体地，第一密封胶线71和第二密封胶线72采用热熔胶。
42.根据本实用新型提供的另一实施例，提供了一种电堆，电堆包括多个上述的单电
池，多个单电池堆叠设置，在相邻两个单电池中，一个单电池的密封条40与另一个单电池的密封槽50限位配合。
43.在本实施例中，电堆内的相邻两个单电池在堆叠过程中，其中一个单电池的密封条40会进入另一个单电池的密封槽50内，第一引导面41和第二引导面51贴合，若电堆的堆叠发生偏移，第二引导面51和第一引导面41会起到相互引导的作用，驱使密封条40向密封槽50对齐设置，进而驱使偏移的单电池向与另一个单电池对齐的方向移动，避免单电池在堆叠电堆的过程中发生错位的情况，保证电堆的可靠性。
44.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。