[发明专利]组装电池的方法

说明书

技术领域

本发明涉及将双极电池的第一元件与双极电池的第二元件进行接合的方法。具体地，本发明涉及将用于双极电极的双极基板与用于支撑用在双极电池中的双极电极的框接合在一起的方法。本发明还涉及双极电池和用在所述方法中的基板。

背景技术

电池、特别是双极电池在本领域中是已知的。双极电池包括串联连接的多个双极基板或双极基板的组合件。双极基板组合件的一端是阳性单极。双极基板组合件的另一端是阴性单极。双极基板包括电极。在双极铅酸电池的情况中，除了每端的单极之外，每个电极具有覆盖有多孔铅的电极的一侧(所述侧为双极电极的负极侧)，以及覆盖有多孔二氧化铅的另一侧(阳极)。电极可由，例如Ebonex TM陶瓷形成。任选地，在施加膏状物之前将薄层金属施加到电极。在使用中，电流以均一的电流密度垂直于电极表面流经电极。

通常，双极基板在塑料框中被保持在一起。密封双极基板是在实验室中通过使用具有合适的厚度且由例如丁基、聚硅氧烷或热塑性弹性体橡胶片制成的垫圈来实现的。整个组合件通过适当长度的金属带和螺栓保持在一起。在市售电池中，通常基板被密封到具有用于每个基板的插槽的预成型塑料容器中。然后以常见方式电化成电池(参见例如国际专利申请第PCT／GB2006／001504号)。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种改进的制造或组装电池的方法。

本发明人已发现双极基板的组合件可通过将每个双极基板支撑到塑料框中而接合在一起。使用粘合剂将基板接合到塑料框。然后使用粘合剂将塑料框接合并且密封在一起。

然而，该方法具有许多局限性。首先，确保使用足够的粘合剂以在基板和框周围以及相邻框之间形成完全密封是至关重要的。当基板与框和／或多个框被压缩到一起时，一些粘合剂从接合处被挤压出来并挤到所形成的组合件的表面上。然后这种不雅观的粘合剂在进一步的清洗步骤中被去除，以形成框中的组装双极基板以及电池。这种方法的另一缺点在于粘合剂昂贵。

双极基板被以气密的方式密封到框是重要的。容纳双极基板的框被以气密的方式密封在一起也是重要的。将空气引入电池中可导致电气自放电。而且，密封电池以使酸性电解质可添加到双极电极之间也是重要的。

或者，可使用超声波焊接将基板接合到其各自的框并且将塑料框接合并密封在一起。通过这种方法，将待接合的两个片夹持在一起，并且使用超声波变幅器(ultrasonic horn)向工件局部施加范围为20kHz至70kHz的声振动。声振动使两个工件之间的界面熔化，从而产生接合。

然而，超声波焊接对小零件，特别是具有圆形横截面的小零件最有用，并且设计变幅器涉及确保两个部件均匀焊接的高超技术。因此，使用超声波焊接难以在基板与框之间产生有效密封。此外，这种方法昂贵且复杂。特别地，由于工件之一在两个零件之间的界面处通常需要专门设计的突起以引导声能并且确保发生充分熔化。

本发明的目的之一是提供一种可替代的和／或改进的方法，其用于将用于双极电池之双极电极的基板与用于支撑用在双极电池中的双极电极的框接合。本发明的另一目的是提供一种比已知方法更廉价和／或更有效的方法。本发明的另一目的是提供一种更可靠和／或一致的方法，其将用于双极电池的双极电极的基板与用于支撑用在双极电池中的双极电极的框密封在一起。本发明的另一目的是克服现有技术中的至少一些缺点。

在本发明的第一方面中，提供了一种将用于双极电池之双极电极的基板与用于支撑用在双极电池中的双极电极的框接合在一起的方法，所述方法包括：将热塑性材料注入基板中；以及在范围为50Hz至1kHz的频率下对基板和框进行振动焊接以至少部分熔化热塑性材料，使得其在基板周围形成连续或基本上连续的环，从而使基板与框接合在一起。

在本发明的另一方面中，提供了一种双极电池，其包括通过本文所限定方法接合在一起的用于双极电池的双极电极的基板和用于支撑用在双极电池中的双极电极的框。

在本发明的另一方面中，提供了一种用在上述方法中的用于双极电极的基板，其中所述基板包括热塑性材料。

振动焊接是摩擦焊接技术的一个实例。摩擦焊接可用于形成材料之间的结合。本文中所使用的振动焊接包括线性振动焊接、轨道摩擦焊接、旋转焊接、角摩擦焊接以及它们两种或更多种的混合。最优选地，本文使用的振动焊接是线性掁动焊接。