[发明专利]双极电池和板

说明书

公开了一种用于双极电池的双极电池板。双极电池板具有框架、位于框架内的基板、位于基板一侧上的第一铅层、位于基板另一侧上的第二铅层、位于第一铅层的表面上的正极活性材料(PAM)、以及位于第二铅层的表面上的负极活性材料(NAM)。基板具有多个穿孔、以及在其相对的侧表面上整体形成的多个支座。第一铅层和第二铅层通过多个穿孔彼此电连接。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年3月3日提交的美国部分继续申请号为15/449,238的优先权；该美国部分继续申请要求了于2011年9月11日提交的、现在为美国专利9,634,319的美国申请号为13/229,251的优先权。

技术领域

本发明涉及一种电池，并且更具体地涉及一种具有一系列双极电池板的双极电池。

背景技术

常规的双极电池通常包括具有金属导电基板的电极，在金属导电基板上正极活性材料形成一个表面，而负极活性材料形成相对的表面。活性材料通过各种方式保持在对电解质离子来说不导电的金属导电基板上。电极以平行堆叠的关系布置，以提供具有电解质和隔板的多单元电池，隔板在相邻电极之间提供界面。在该堆叠件的端部处使用的常规单极电极与输出端子电连接。迄今为止开发的大多数双极电池都使用金属基板。具体而言，双极铅酸系统已为此目的使用了铅和铅合金。铅合金比如锑的使用可提高基板的强度，但会增加腐蚀和放气。

在大多数已知的用于双极电池的板中，通常为糊剂形式的正极活性材料被施加到金属导电基板的一侧上，而负极活性材料类似地被施加到相对的侧。板可以由框架容纳，该框架密封板之间的电解质，使得电解质不能迁移通过板。

在美国专利No.4,275,130中，公开了一种具有多个导电双极板(biplate)21的双极电池构造20。每个双极板21可以包括复合基板片34，该复合基板片34包括对电解质离子来说不导电的连续相树脂材料。复合基板片34还包括嵌入材料中的均匀分布的、随机分散的导电纤维33。粘合剂树脂是合成有机树脂，并且可以是热固性或热塑性的。复合基板片34具有实质上平坦的相对的侧面35，该相对的侧面35在其表面处包括使嵌入的石墨纤维33的部分暴露。嵌入的石墨纤维不仅提供穿过基板片34的导电性，而且赋予热塑性材料高度的刚性、刚度、强度和稳定性。可以以任何合适的方式——例如通过将颗粒形式的热塑性材料与石墨纤维充分地混合——来制造基板片34。将混合物在模具中加热，然后压力成型为选定大小和厚度的基板片。在片固化之后，可以例如通过抛光容易地处理或加工实质上平坦的侧面35，以消除侧面上的小孔或其他不整齐。

如所公开的，通过已知的镀覆工艺将铅带(lead stripe)结合到复合基板片34。在正极侧面35上，铅带38之间的正面区域被抗腐蚀树脂36的涂层适当地覆盖，该抗腐蚀树脂36是诸如聚四氟乙烯(聚四氟乙烯)之类的碳氟树脂，该碳氟树脂可防止相邻石墨纤维和基板34的聚乙烯受到阳极腐蚀。在负极侧面35上，可以通过对于诸如聚乙烯涂层36a之类的电解质来说不可渗透的薄树脂涂层来保护铅带37之间的正面区域。在双极板21的制造中，并且在已经形成复合基板片34之后，可以将薄的聚四氟乙烯片结合到正极侧面35。在结合之前，在长度和宽度上对应于铅带的窗口状开口被切掉。此后进行镀覆将铅带38与基板侧面35上暴露的导电石墨表面结合。可以在负极侧面35上使用相同的制造工艺，以用聚乙烯或其他类似材料涂覆非带状区域。负极带的镀覆可以与正极带一样实现。

隔板23用于支撑正极活性材料24和负极活性材料25，并且可以由合适的合成有机树脂制成，优选由热塑性材料(例如，微孔聚乙烯)制成。