[发明专利]双极性电池基体、双极性极板及制造方法

说明书

一种双极性电池基体、双极性极板及制造方法。双极性电池基体包括作为基体主体的高分子材料和分布在基体主体的内部和/或表面的多个交织的导电纤维；其中部分导电纤维的长度大于或等于双极性电池基体的厚度，并且其中部分导电纤维的至少其中一端裸露于基体的相对的两侧中的其中一侧。其中多个导电纤维和所述基体的质量比范围为(1‑50)：(50‑99)。

技术领域

本发明涉及双极性电池技术领域，尤其是一种双极性电池基体、双极性极板及制造方法。

背景技术

双极性电池作为一种新型结构的电池，通过将正负极活性物质材料涂覆在同一电极的两面，使得电流通过路径短、分布更加均匀，从而可以提升活性物质利用率。同时双极性电池结构取消了传统电池中的极耳、汇流排、偏极柱等结构，电池重量进一步得到减轻，可以提升40％以上的能量密度。再者，双极性电池的功率特性和循环特性优异。但是双极性电池技术目前还没有实现商业化，主要原因就是没有合适的材料制作电池基体。双极性电池的基体不同于传统单极性铅酸蓄电池的板栅。双极性基体既具有集流体的作用又能够承载铅膏，还能起到串联两个单体电池的作用。

双极性电池最早由KAPITA发明，他直接将铅箔作为双极性电池的基体。铅箔作为基体虽然导电性好、与活性物质结合良好，但铅的密度大，影响电池比能量。并且使用铅作为基体密封较为困难，因为双极性电池单体外壳仍需要使用塑料等绝缘材料，而塑料与铅基体的结合需要使用特殊的胶水，所以导致其密封特别是长期使用后的密封存在问题，因此早期的双极性电池大多因为漏液，特别是电池的单格之间的漏液导致电池失效，影响了双极性电池的推广使用。

后来的Ellis

K等利用TiO_x导电陶瓷材料制备导电塑制备基体，TiO_x导电性相对较好，耐氧化，但TiO_x目前生产成本较高影响了其市场化应用，并且制备的导电塑料基体与正负活性物质之间的结合力较差，需要额外在其表面热压上一层铅箔，进一步增加了生产工艺难度，因此目前该技术还停留在实验室阶段，不能大规模生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种结合力好的双极性电池基体、双极性极板及制造方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种双极性电池基体，包括作为基体主体的高分子材料和分布在基体主体的内部和/或表面的多个交织的导电纤维；其中部分导电纤维的长度大于或等于双极性电池基体的厚度，并且其中部分导电纤维的至少其中一端裸露于基体的相对的两侧中的其中一侧。其中多个导电纤维和所述基体主体的质量比范围为(1-50)：(50-99)。

通过将导电纤维设置在作为基体主体的高分子材料和分布在基体主体的内部和/或表面，而且多个导电纤维和所述基体主体的质量比范围为(1-50)：(50-99)，所以最终和铅膏接触的面为大部分为高分子材料，其余部分是裸露的导电纤维，因此此本申请中的双极性电池基体和铅膏之间的附着力都很优秀，经过测试从1米高处自由落体3次，铅膏仍旧牢固地附着于双极性电池基体的两侧。再者，本申请中其中部分导电纤维的至少其中一端裸露于基体的相对的两侧中的其中一侧，并且多个导电纤维之间是互相交织的，以保证本申请中的双极性电池基体的相对的两侧之间的导电性。其次，将部分导电纤维的长度设置成大于或等于双极性电池基体的厚度，更进一步保证双极性电池基体的相对的两侧之间的导电性。除此以外，本申请中的基体主体材料单一，不需要添加任何助剂，工艺简单。

为了进一步的提高基体的相对的两侧和铅膏的附着力，可以在两侧的表面设置凹凸或格子以增加接触面积。

可选的，其中部分导电纤维的长度大于等于双极性电池基体的厚度的三倍。导电纤维较基体的厚度越长，双极性电池基体的导电性越好。可选的，其中部分导电纤维的长度大于等于双极性电池基体的厚度的四倍、五倍、六倍、七倍、十倍、十五倍等等。而其他的导电纤维的长度可以短于双极性电池基体的厚度，或者其他的导电纤维的长度也可以大于等于双极性电池基体的厚度的三倍、四倍、五倍、六倍、七倍、十倍、十五倍等等。