[发明专利]一种双极性电池堆

说明书

本发明提供了一种双极性电池堆，在该双极性电池堆的各个电池单元中设有绝缘密封框和隔离支撑框，隔离支撑框位于绝缘密封框的内侧。隔离支撑框可以密封连接于电池单元中的正极材料层与负极材料层之间，或者密封连接于电池单元中的双极性集流体或端面集流体上，从而在每个电池单元内的正极材料层与负极材料层之间支撑出隔离腔。通过位于正极材料层与负极材料层之间的隔离腔可以避免由于电池堆外部压力导致的正极材料层与负极材料层的接触短路以及电极材料层脱落失效，在隔离腔内存储的电解液还可以确保电芯保持富液状态。而且，通过隔离支撑框的框体边缘与电极材料层/集流体的密封连接还提供了额外的密封保障。

技术领域

本发明涉及电池领域，具体地涉及一种双极性电池堆。

背景技术

双极性电池由两个单极性电极片(端面电极片)、若干个双极性电极片(中间电极片)、隔离层和电解液组成。双极性电极片是指在双极性集流体两侧分别设置有正极材料层和负极材料层后具有两个极性的电极片，单极性电极片是指在单极性集流体一侧设置有正极材料层或负极材料层后具有单极性的电极片。由于双极性电池内部由双极性集流体、正极材料层、隔离层、负极材料层和另一双极性集流体构成的每个电池单元都具有独立的电化学结构，因而可以通过增加双极性电极片的数量来增加电池单元的个数，进而提高电池的总体电压，并且，双极性电池内部的电子流和离子流基本垂直于双极性集流体分布，因此电池单元之间电阻小，电极电流和电位分布均匀，电池充放电速度快，适用于电动汽车和电力储能等高功率高电压应用领域。

但是在使用过程中，双极性电池堆需要在上下端面施加一定压力，从而进一步减小电池内阻、保证电池倍率性能。在双极性电池堆上下端面施加的压力会使得电极材料层与隔离层均承受较大压紧力，易导致电极材料层失效或者隔离层损坏，从而导致电池性能降低或正负极之间短路。因此，需要对电池内部结构进行改进，避免电极材料层和隔离层直接承受较大外力。另外，由于双极性电池堆是由若干个电池单元串联而成，每个单元都是一个单独的电化学电池，因此在双极性电池堆使用过程中必须保证各个电池单元相互独立，避免因电解液连通而造成液接短路，而如何确保各个电池单元的密封也是双极性电池一直有待解决的难题。

发明内容

针对以上存在的问题，本发明提供一种双极性电池堆，在该双极性电池堆的各个电池单元中设有绝缘密封框和隔离支撑框，隔离支撑框位于绝缘密封框的内侧。隔离支撑框可以密封连接于电池单元中的正极材料层和负极材料层上，或者，隔离支撑框可以密封连接于电池单元中的双极性集流体或端面集流体上，从而在每个电池单元内的正极材料层与负极材料层之间通过隔离支撑框支撑出隔离腔，并且除了绝缘密封框的密封作用之外隔离支撑框为电池单元提供了进一步的密封。通过位于正极材料层与负极材料层之间的隔离腔可以避免由于电池堆外部压力导致的正极材料层与负极材料层的接触短路以及电极材料层脱落失效，在隔离腔内存储的电解液还可以确保电芯保持富液状态。而且，通过隔离支撑框的矩形或U型的框体与电极材料层/集流体的密封连接还提供了额外的密封保障。另外，还可以在电池单元中设置储液腔，使得能够在电池正常充放电期间对各个电池单元及时补充电解液，从而在电池单元中电解液消耗的情况下无需从外部补充电解液，而是可以直接从储液腔补充电解液。

本发明提供的技术方案如下：