双极性电池的制作方法

1.本技术涉及蓄电池领域，具体说涉及一种双极性电池。


背景技术：

2.锂离子电池作为电动汽车理想的动力电源之一，随着新能源汽车市场的快速发展，其材料体系、结构设计及工艺技术也在快速地更新升级。为了满足电动汽车的动力输出，电池系统需要将几十个或者几百个单体电芯进行串并联组合，从而获得所需的高电压和高容量。单体电芯通过外部连接件串并联，不仅降低了电池系统的能量密度，也拉低了电池系统的功率密度。
3.双极性电池采用其中多个电池单元与串联连接该电池单元的双极板共同堆叠的设计。通过在电池内部实现串联，不仅提高了单体电芯的电压，同时减少了不必要的零部件，提升了电池系统的能量密度和功率密度。由于双极性电池内部相邻电池单元之间的离子互不流动，因此传统内部并联结构的锂电池的注液方式和化成排气方式并不适用于双极性电池。


技术实现要素：

4.本技术涉及的一个方面是提供一种双极性电池，其具有适用于其内部电池单元构造的电解质注入和排气构造。
5.本技术所涉及的双极性电池，包括第一端板；与所述第一端板对置的第二端板；多个电化学电池单元，所述多个电化学电池单元堆叠在所述第一端板和所述第二端板之间，所述多个电化学电池单元中的相邻两个电化学电池单元串联连接；以及在周向上围绕所述多个电化学电池单元布置的多个密封件，所述多个密封件中的至少一个密封件在所述周向上布置有注入和排放结构，所述注入和排放结构构造成允许电解质经由所述密封件流到所述电化学电池单元中或允许所述电化学电池单元中的气体经由所述密封件离开。
6.在双极性电池的一个实施例中，所述注入和排放结构包括设置于所述密封件上的开口和预设置在所述密封件上的流道，所述流道与所述开口流体连通。
7.在双极性电池的一个实施例中，所述流道的通向所述电化学电池单元的一端与所述双极性电池内的既有电解质流路连接。
8.在双极性电池的一个实施例中，所述流道的远离所述电化学电池单元的一端连接有接头。
9.在双极性电池的一个实施例中，所述接头包括与所述流道旋紧配合的密封盖。
10.在双极性电池的一个实施例中，所述密封件具有矩形结构，其中所述注入和排放结构设置在所述矩形结构的一个侧边上。
11.在双极性电池的一个实施例中，所述注入和排放结构有多个，分别设置在所述矩形结构的多个侧边上。
12.在双极性电池的一个实施例中，所述至少一个密封件设置于所述第一端板与所述
多个电化学电池单元中的一个电化学电池单元之间、相邻两个电化学电池单元之间、或所述多个电化学电池单元中的一个电化学电池单元与所述第二端板之间。
13.在双极性电池的一个实施例中，所述双极性电池为锂离子电池。
14.在双极性电池的一个实施例中，所述多个电化学电池单元中的相邻两个电化学电池单元之间设置有隔膜。
15.本技术通过在密封件处引入注入和排放结构，该结构用于电解质的注入和化成气体的排放，使用一个结构同时解决了电解质注入和化成气体排放两个问题。另外，注入和排放结构设置在密封件的周向上，适用于电池内部电池单元的堆叠结构。该注入和排放结构还可以与双极性电池内部的既有电解质流路连接，因此无需对双极性电池内部进行额外结构上的改动。本技术的注入和排放结构具有简单和易实施的优点，对电池单元的厚度没有要求，从而电池实现轻量化。
16.通过以下参考附图的详细说明，本技术的其他方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本技术的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，附图仅仅意图概念地说明此处描述的结构和流程，除非另外指出，不必要依比例绘制附图。
附图说明
17.结合附图参阅以下具体实施方式的详细说明，将更加充分地理解本技术，附图中同样的参考附图标记始终指代视图中同样的元件。其中：
18.图1为本技术涉及的第一端板或第二端板与一个电化学电池单元结合的组件图；
19.图2为待组合到电化学电池单元的隔膜的示意图；
20.图3为待组合到电化学电池单元的密封件的局部示意图；
21.图4为本技术涉及的密封件的一种实施例的示意图；
22.图5为多个电化学电池单元经组合的示意图；
23.图6为本技术涉及的接头的一种实施例的示意图。
具体实施方式
24.为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本技术要求保护的主题，下面结合附图详细描述本技术的具体实施方式。
25.图1-6示出了本技术涉及的双极性电池的各个组成部分的示意图，同时图1-5示意性地反映出双极性电池的组装过程中的几个中间状态。
26.图1为本技术涉及的第一端板或第二端板与一个电化学电池单元结合的组件图。图2为待组合到电化学电池单元的隔膜的示意图。图3为待组合到电化学电池单元的密封件的局部示意图。图4为本技术涉及的密封件的一种实施例的示意图。图5为多个电化学电池单元经组合的示意图。图6为本技术涉及的接头的一种实施例的示意图。
27.结合图1和图5，本技术涉及的双极性电池包括第一端板1、第二端板（未示出）、位于第一端板1和第二端板之间的电化学电池构造。其中第一端板1和第二端板两者对置，并且极性相反，即一个端板为正极端板，而另一个端板为负极端板。电化学电池构造采用堆叠结构，包括多个电化学电池单元2以端面对端面的形式排列。根据蓄电池的选择电压和每个
单独的电化学电池单元的单独电压，电化学电池构造可以包括任何数量的电化学电池单元。每一个电化学电池单元2内包括隔开的阳极和阴极。其中一个电化学电池单元的阳极面对下一个电化学电池单元的阴极。该相邻两个电化学电池单元之间还设有被称为双极（隔）板的部件，上一个电化学电池单元的阳极通过双极板与下一个电化学电池单元的阴极连接，由此相邻两个电化学电池单元串联连接。
28.围绕电化学电池单元2在其周向上设置有多个密封件，以使得相邻电化学电池单元电化学隔离。密封件在其周向上设置有注入和排放结构5，以允许电解质可以经由密封件流入各个电化学电池单元中，或者允许经化成产生的电化学电池单元内的气体经由密封件离开。注入和排放结构在双极性电池成为成品后被密封。
29.在密封件的周向上设置有注入和排放结构，可以同时解决电解液的注入和成化气体排放两个问题。并且这种结构特别适用于堆叠结构的电化学电池构造，流体是从电化学电池构造的一侧进入其中或离开，因此对电化学电池单元没有厚度要求。
30.具体地，参见图3-4，注入和排放结构5包括设置在密封件4上的开口51和预设置在密封件4上的流道52，流道52和开口51流体连通。开口51沿周向取向。流道52可以从电化学电池构造外部延伸直到通过开口51至电化学电池构造的内部，同时流道的延伸路线可根据具体设计来安排，由此限定电解质的供给路线。但无论是何种供给路线，电解质都是从周向进入到电化学电池构造中，成化气体的排放亦是如此，从周向离开电化学电池构造，这与传统的电解质注入结构或成化气体排放结构设置在电化学电池构造端面上的设计是不同的。另外，本技术的注入和排放结构由于设计简单，所用到的零部件少，且不占用电池构造在轴向上的空间，因此可以实现电池的轻量化。
31.回到图5，图5示出了堆叠的多个电化学电池单元2具有相应数量的注入和排放结构5，即每一个电化学电池结构具有一个注入和排放结构，并且多个注入和排放结构之间是独立的。当然，可以想到的是，多个注入和排放结构可以有共用的部分，例如但不限于，将多个注入和排放结构中的各个流道作为支路，并且与一歧管连接。还可以想到的是，例如但不限于，每个注入和排放结构上设置节流件以控制流量。
32.另外，流道52通向电化学电池单元的一端可以与电化学电池单元内既有的电解质流路连接，因此本技术可以无需对现有的双极性电池的内部结构进行额外的改动。同时，流道52远离电化学电池单元的一端可以连接接头6。图6示出了接头的一种实施例的示意图。接头6包括与流道52旋紧配合的密封盖61。当实施注入操作或排放操作时，将密封盖61旋开。操作完毕后，将密封盖61拧上旋紧。此设计方便了注入和排放操作。在双极性电池成为成品前，可以视情况保留或去掉接头，并且对注入和排放结构进行密封。
33.在本技术的一个实施例中，第一端板1、第二端板、各个电化学电池单元2以及其密封件4都具有矩形结构。每一个注入和排放结构5均设置在密封件的矩形结构的一个侧边上，如图5所示的，这些注入和排放结构5统一布置在矩形结构的同一侧边上。当然可以想到的是，根据具体设计，注入和排放结构布置在矩形结构的不同侧边上；或对于每一个密封件的任意一个侧边，注入和排放结构可以有多个，并且布置在同一侧边上；或对于每一个密封件，注入和排放结构可以布置在密封件的两个、三个甚至四个侧边上。当然，第一端板、第二端板、电化学电池单元和密封件的结构可以不限于矩形结构，由此注入和排放结构的数量也不限于一一对应于电化学电池单元。相似地，这些注入和排放结构设置在密封件的周向
上。
34.密封件可以设置于第一端板与多个电化学电池单元中的一个电化学电池单元之间、相邻两个电化学电池单元之间、或多个电化学电池单元中的一个电化学电池单元与第二端板之间。密封件也可以是密封各个电化学电池单元以与其他电化学电池单元电化学隔离的密封件。基于双极性电池中不同的电化学电池构造设计，在本技术构思下，密封件用于密封双极性电池的至少一部分，并且通过该密封件的流道可以与电池内部的管路连通。
35.以双极性锂电池为例，本技术通过如图1-5所示的顺序进行制造。首先，如图1所示，在第一端板1或第二端板上与一个电化学电池单元2进行结合；第二，如图2所示，在该电化学电池单元2不与第一端板或第二端板结合的端面上结合隔膜3，该隔膜3可以是涂胶隔膜；第三，如图3所示，在电化学电池单元2和隔膜3上结合密封件4，如图中示出的矩形的密封胶条，图4示出了预设置有流道52的密封件4，该流道52与密封件4一起结合到电化学电池单元2和隔膜3上；第四，如图5所示，以与上述相似的步骤在第一个上述电化学电池单元的基础上堆叠第二个、第三个、第四个等多个电化学电池单元。这些密封件上延伸出的流道可连接有接头，注入电解质或抽吸电池构造内腔的气体时旋开接头的密封盖即可，使用后旋紧。
36.虽然已详细地示出并描述了本技术的具体实施例以说明本技术的原理，但应理解的是，本技术可以其它方式实施而不脱离这样的原理。