1.本发明涉及电池技术领域,尤其涉及一种单体电池、燃料电池及其制作方法。
背景技术:2.燃料电池电堆通常由端板、绝缘板、集流板、至少一个单体电池组成,他们之间通过压紧力被组装到一起。目前,普遍的单体电池包括阳极极板、膜电极和阴极极板、并由阳极极板、膜电极和阴极极板按顺序依次叠加设置而成。而由于现有的各单体电池的阳极极板、膜电极和阴极极板均包含两侧流道设计,其增加了双极板及膜电极的批量加工难度、单体电池之间的一致性较难保证,同时由于膜电极裸露在外,对装堆间清洁度要求较高。
技术实现要素:3.本发明为了解决上述问题,提出了一种单体电池、燃料电池及其制作方法。
4.在第一方面,本发明的单体电池包括分体成型的第一极板组件和第二极板组件。所述第一极板组件包括第一阳极板、第一阴极板和第一膜电极,且所述第一阳极板、第一阴极板和第一膜电极依次层叠设置。所述第二极板组件包括第二阳极板、第二阴极板和第二膜电极,且所述第二阳极板、第二阴极板和第二膜电极依次层叠设置。所述第一阳极板连接于所述第二阳极板,所述第一阴极板连接于所述第二阴极板,所述第一膜电极连接于所述第二膜电极。
5.进一步地,所述第一极板组件形成有开口,所述第二极板组件设置于所述开口中并连接于所述第一极板组件。
6.进一步地,所述开口为矩形开口,相应地所述第二极板组件为矩形结构。
7.进一步地,所述第一阳极板形成有阳极板过渡区,所述阳极板过渡区位于所述开口两侧。所述第一阴极板形成有阴极板过渡区,所述阴极板过渡区位于所述开口两侧。所述第一膜电极形成有膜电极流道区,所述膜电极流道区位于所述开口两侧。所述第二阳极板形成有阳极板流道区,所述第二阴极板形成有阴极板流道区。
8.进一步地,所述第一膜电极和所述第二膜电极均由第一碳纸层、ccm板、第二碳纸层层叠而成。
9.在第二方面,本发明的燃料电池包括层叠设置的端板、绝缘板和集流板,其中,所述燃料电池还包括上述所述的单体电池,所述单体电池设置于所述集流板下侧。
10.在第三方面,本发明的燃料电池的制作方法用于制作上述所述的燃料电池。其中,所述制作方法包括步骤:准备第一阳极板、第一阴极板和第一膜电极、并制作出第一极板组件;准备第二阳极板、第二阴极板和第二膜电极并制作出第二极板组件;将所述第二极板组件置于所述第一极板组件中,并连接第一膜电极和所述第二膜电极;采用激光焊接方式连接所述第一阳极板与所述第二阳极板、连接所述第一阴极板与所述第二阴极板,以形成单体电池;将多个单体电池依次进行堆叠;将端板、绝缘板和集流板进行堆叠;将堆叠在一起的多个单体电池置于堆叠在一起的端板、绝缘板和集流板的下方。
11.进一步地,准备第一阳极板、第一阴极板和第一膜电极、并制作出第一极板组件,包括步骤:准备第一阳极板、第一阴极板和第一膜电极、并将第一阳极板、第一阴极板和第一膜电极依次层叠设置;采用粘接方式连接所述第一阳极板、第一阴极板和第一膜电极以形成所述第一极板组件;对所述第一极板组件进行升温和加压处理,以使所述第一阳极板、第一阴极板和第一膜电极密封连接。
12.进一步地,准备第二阳极板、第二阴极板和第二膜电极并制作出第二极板组件,包括步骤:准备第二阳极板、第二阴极板和第二膜电极、并将第二阳极板、第二阴极板和第二膜电极依次层叠设置;采用粘接方式连接所述第二阳极板、第二阴极板和第二膜电极以形成所述第二极板组件;对所述第二极板组件进行升温和加压处理,以使所述第二阳极板、第二阴极板和第二膜电极密封连接。
13.进一步地,所述第一膜电极和所述第二膜电极采用热压工艺、红外线连接工艺或热辐射连接工艺连接。
14.本发明具有如下有益效果:在本发明的燃料电池中,由于各单体电池均是由第一极板组件和第二极板组件组装而成,而第一极板组件和第二极板组件基于各自分体成型,使得二者的结构简单、尺寸更易控制,便于批量生产,由此提高了单体电池的生产效率和单体电池之间的一致性;同时,多个单体电池依次堆叠后再与端板、绝缘板和集流板组装而形成燃料电池,由此大大节省了燃料电池的生产时间,提高了燃料电池的生产效率。此外,在燃料电池的组装过程中,第一膜电极和第二膜电极不会裸露在外,由此降低了对装堆现场的清洁度要求。
15.提供发明内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择,它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的重要特征或必要特征,也无意限制本公开的范围。
附图说明
16.通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述,本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显,其中,在本公开示例性实施例中,相同的参考标号通常代表相同部件。
17.图1示出了本发明的燃料电池的分解图,其中为了清楚起见,仅示出了一个单体电池。
18.图2示出了本发明的单体电池的分解图。
19.其中,附图标记说明如下:1、单体电池;11、第一极板组件;111、第一阳极板;112、第一阴极板;113、第一膜电极;12、第二极板组件;121、第二阳极板;122、第二阴极板;123、第二膜电极;2、端板;3、绝缘板;4、集流板;p、开口。
具体实施方式
20.下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的实施例,然而应该理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整,并且能够将本公开的范围完整地传达给
本领域的技术人员。
21.在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括,即“包括但不限于”。除非特别申明,术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
22.下面参照附图,详细说明本发明的燃料电池、单体电池及其制作方法。
23.参照图1,本发明的燃料电池包括端板2、绝缘板3、集流板4和至少一个单体电池1,端板2、绝缘板3和集流板4层叠设置,所述至少一个单体电池1堆叠排列并设置于集流板4下侧。
24.参照图2,单体电池1包括分体成型的第一极板组件11和第二极板组件12。其中,第一极板组件11包括第一阳极板111、第一阴极板112和第一膜电极113,且第一阳极板111、第一阴极板112和第一膜电极113依次层叠设置。第二极板组件12包括第二阳极板121、第二阴极板122和第二膜电极123,且第二阳极板121、第二阴极板122和第二膜电极123依次层叠设置。
25.第一极板组件11的第一阳极板111连接于第二阳极板121,第一阴极板112连接于第二阴极板122,第一膜电极113连接于第二膜电极123。
26.在本发明的燃料电池中,由于各单体电池1均是由第一极板组件11和第二极板组件12组装而成,而第一极板组件11和第二极板组件12基于各自分体成型,使得二者的结构简单、尺寸更易控制,便于批量生产,由此提高了单体电池1的生产效率和单体电池1之间的一致性;同时,多个单体电池1依次堆叠后再与端板、绝缘板和集流板组装而形成燃料电池,由此大大节省了燃料电池的生产时间,提高了燃料电池的生产效率。此外,在燃料电池的组装过程中,第一膜电极113和第二膜电极123不会裸露在外,由此降低了对装堆现场的清洁度要求。
27.参照图2,第一极板组件11形成有开口p,第二极板组件12设置于开口p中并连接于第一极板组件11。第一极板组件11和第二极板组件12与此设置,不会额外增加单体电池1的整体厚度,便于保证燃料电池的能量密度。
28.具体地,开口p为矩形开口,此时第一极板组件11的第一阳极板111、第一阴极板112和第一膜电极113均为带有矩形开口的结构。相应地,第二极板组件12整体为矩形结构。
29.第一极板组件11的第一阳极板111形成有阳极板过渡区,阳极板过渡区位于开口p两侧;第一阴极板112形成有阴极板过渡区,阴极板过渡区位于开口p两侧。第二极板组件12的第二阳极板121形成有阳极板流道区,所述阳极板流道区位于开口p内;第二阴极板122形成有阴极板流道区,所述阴极板流道区位于开口p内。第一膜电极113形成有膜电极流道区,膜电极流道区位于开口p两侧。
30.换句话说,单体电池1的阳极板流道区和阳极板过渡区分散设置在第二阳极板121和第一阳极板111上,阴极板流道区和阴极板过渡区分散设置在第二阴极板212和第一阴极板112上,而膜电极流道区集中设置在第一膜电极113上,从而使得第一极板组件11和第二极板组件12的结构都相对较为简单,便于第一极板组件11和第二极板组件12分别批量生产,由此进一步提高了单体电池1的生产效率。具体地,第一膜电极113和第二膜电极123均
由第一碳纸层、ccm板、第二碳纸层层叠而成。
31.本发明的燃料电池的制作方法包括步骤s1
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s7。具体地,s1、准备第一阳极板111、第一阴极板112和第一膜电极113、并制作出第一极板组件11;s2、准备第二阳极板121、第二阴极板122和第二膜电极123并制作出第二极板组件12;s3、将所述第二极板组件12置于所述第一极板组件11中,并连接第一膜电极113和所述第二膜电极123;s4、采用激光焊接方式连接所述第一阳极板111与所述第二阳极板121、连接所述第一阴极板112与所述第二阴极板122,由此形成单体电池1;s5、将多个单体电池1依次进行堆叠;s6、将端板、绝缘板和集流板进行堆叠;s7、将堆叠在一起的多个单体电池1置于堆叠在一起的端板、绝缘板和集流板的下方。
32.在本发明的燃料电池的制作方法中,在各单体电池1制作完成后,将多个单体电池1依次堆叠、然后再与端板、绝缘板和集流板组装而形成燃料电池,由此大大节省了燃料电池的生产时间,提高了燃料电池的生产效率。此外,在燃料电池的组装过程中,各单体电池1的第一膜电极113和第二膜电极123不会裸露在外,由此降低了对装堆现场的清洁度要求。
33.在步骤s1中,具体包括步骤:s11、准备第一阳极板111、第一阴极板112和第一膜电极113、并将第一阳极板111、第一阴极板112和第一膜电极113依次层叠设置;s12、采用粘接方式连接所述第一阳极板111、第一阴极板112和第一膜电极113以形成所述第一极板组件11;s13、对所述第一极板组件11进行升温和加压处理,以使所述第一阳极板111、第一阴极板112和第一膜电极113密封连接。
34.在步骤s2中,具体包括步骤:s21、准备第二阳极板121、第二阴极板122和第二膜电极123、并将第二阳极板121、第二阴极板122和第二膜电极123依次层叠设置;s22、采用粘接方式连接所述第二阳极板121、第二阴极板122和第二膜电极123以形成所述第二极板组件12;s23、对所述第二极板组件12进行升温和加压处理,以使所述第二阳极板121、第二阴极板122和第二膜电极123密封连接。
35.在步骤s3中,第一膜电极113和第二膜电极123采用热压工艺、红外线连接工艺或热辐射连接工艺进行连接。
36.以上已经描述了本公开的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择,旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进,或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。