專利名稱：雙極性蓄電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及鉛酸蓄電池，更具體地涉及雙極性鉛酸蓄電池
(bipolar lead acid battery)以及在雙極性鉛酸蓄電池中使用的雙極板。
背景技術：
鉛酸蓄電池是一種二次電化學裝置，它存儲能量并能夠以電的形式 提供該能量。鉛酸蓄電池是使用最廣泛的二次電池，其大量地應用在諸 如汽車等的應用場合中。鉛酸蓄電池可包括多個并聯(lián)或串聯(lián)的單元電池。
單元電池的基本結構包括正極、負極、以及作為電解液的稀硫酸。 正極和負極也被分別稱為正極板和負極板。在網(wǎng)柵上施加電池膏(paste) 以形成板，所述電池膏通常包括固定比例的氧化鉛、硫酸鉛、水以及某 些其它添加物。在充當正極板和負極板的網(wǎng)柵之間設置了電連接。
在常規(guī)的蓄電池設計中，在相鄰單元電池之間使用的單元電池之間 的單個電連接限制了單元電池到單元電池的電流。單元電池之間的單個 電連接致使蓄電池內部電阻較高，并且消極影響蓄電池的高功率放電性 能以及快速充電能力。另外，單元電池之間的單個電連接易于出現(xiàn)機械 故障，影響了蓄電池的耐用性以及操作安全性。
單元電池之間的單個常規(guī)連接的另一根本限制在于，電流密度在板 幾何形狀上是不均勻的。由于電流分布的不均勻，與網(wǎng)柵的遠離連接器 的部分相比，網(wǎng)柵的最靠近連接器的部分被腐蝕得更為嚴重。
雙極板結構有助于克服常規(guī)蓄電池在相鄰單元電池之間具有單元電 池之間的單個電連接的缺陷。雙極板(也稱biplate)由薄的導電片組成， 在該導電片平坦表面的一側施加負極活性材料，而在另一側施加正極材 料。雙極性蓄電池結構一般具有采用了一系列元件的"層疊體"，這些元 件包括負單極端板、間隔件、 一系列重復的雙極板和間隔件、以及正單
5極端板。經由單極端板實現(xiàn)了電氣端接。
由于雙極板厚度較小使得相鄰單元電池的正極活性材料與負極活性 材料之間的電通路非常短，因此通常情況下電阻非常小。
常規(guī)的雙極板使用鉛襯底，在該鉛襯底的一個表面上涂覆有正極電 池膏而在反面上涂覆有負極電池膏。這種雙極板結構的一個主要問題是 過早失效，這是由導致了單元電池之間短路的穿透鉛襯底的腐蝕所造成 的。另一個常見的、限制使用壽命的問題是電池膏材料在鉛襯底平坦表 面上的糟糕的粘著力，這導致最終在活性材料與網(wǎng)柵之間失去接觸。因 此，存在著對具有耐腐蝕襯底且結構耐用的雙極板的需求。
發(fā)明內容
本發(fā)明內容部分旨在以簡化的形式來介紹將在下面進一步詳細說明 的概念中的一些。本發(fā)明內容部分既不旨在確認所請求保護的主題的主 要特征，也不旨在用于確定所請求保護的主題的范圍。
在所述主題的一個實施方式中描述了一種鉛酸蓄電池的雙極板。該 雙極板包括具有第一預定尺寸的網(wǎng)柵、具有第二預定尺寸的分隔件、 正極電池膏、負極電池膏、正導電表面、以及負導電表面。所述網(wǎng)柵以 使得網(wǎng)柵大致覆蓋分隔件兩面的方式折疊在分隔件上。所述正導電表面 是通過在所述網(wǎng)柵的一面涂覆所述正極電池膏形成的，而所述負表面是 通過在所述網(wǎng)柵的另一面涂覆所述負極電池膏形成的。
所述主題的另一實施方式描述了一種雙極板，該雙極板包括具有 第一預定尺寸的第一網(wǎng)柵、具有所述第一預定尺寸的第二網(wǎng)柵、具有第 二預定尺寸的分隔件、正極電池膏、負極電池膏、正導電表面、以及負 導電表面。所述第一網(wǎng)柵和所述第二網(wǎng)柵分別設置在所述分隔件的兩面， 并且所述第一網(wǎng)柵和所述第二網(wǎng)柵是以使得所述分隔件位于所述第一網(wǎng) 柵和所述第二網(wǎng)柵的邊緣之內的方式沿著所述第一網(wǎng)柵和所述第二網(wǎng)柵 的所述邊緣連接的。所述正導電表面是通過在所述第一網(wǎng)柵上涂覆所述 正極電池膏形成的，而所述負表面是通過在所述第二網(wǎng)柵上涂覆負極電 池膏形成的。在另一實施方式中描述了一種雙極板層疊組件。該雙極板層疊組件 包括正單極端板、負單極端板以及多個前述實施方式的雙極板。這些雙 極板以在相鄰雙極板之間設置間隔件的方式層疊。所述正單極端板和所 述負單極端板以在所述單極端板與下一雙極板之間設置間隔件的方式設 置在所述多個雙極板兩端。
在另一實施方式中描述了一種鉛酸蓄電池。該鉛酸蓄電池包括具 有正極端子和負極端子的蓄電池容器、以及前述實施方式的一個或更多 個雙極板組件。各個雙極板組件的所述正單極端板電連接到所述正極端 子，而各個雙極板組件的所述負單極端板電連接到所述負極端子。
圖1提供了網(wǎng)柵100的圖2A和圖2B提供了根據(jù)本發(fā)明一種實施方式在分隔件上折疊圖1
中的網(wǎng)柵的方法的圖2C示出了根據(jù)圖2A和圖2B中的折疊方法形成的雙極網(wǎng)柵； 圖3A提供了構建根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的雙極網(wǎng)柵的方法的圖； 圖3B示出了根據(jù)圖3A中的構建方法形成的雙極網(wǎng)柵； 圖4A提供了根據(jù)本發(fā)明一種實施方式在分隔件上折疊圖1中的網(wǎng)柵
的方法的圖4B示出了根據(jù)圖4A中的折疊方法形成的雙極網(wǎng)柵； 圖5A提供了根據(jù)本發(fā)明一種實施方式在分隔件上折疊圖1中的網(wǎng)柵 的方法的圖5B示出了根據(jù)圖5A中的折疊方法形成的雙極網(wǎng)柵； 圖6提供了通過對圖2C、圖3B、圖4B或圖5B中的雙極網(wǎng)柵進行
涂覆而形成的雙極板的圖7提供了包括圖6中的雙極板的雙極板層疊組件的圖8提供了包括圖7中的一個或更多個雙極板層疊組件的鉛酸蓄電
池的圖8A提供了包括圖7中的一個或更多個雙極板層疊組件的鉛酸蓄電池的俯視圖。
具體實施例方式
在本主題的一個實施方式中描述了一種雙極板，該雙極板包括具 有預定尺寸的網(wǎng)柵、具有第二預定尺寸的分隔件、正極電池膏、負極電 池膏、正導電表面、以及負導電表面。所述網(wǎng)柵以使得所述網(wǎng)柵大致覆 蓋所述分隔件兩面的方式折疊在所述分隔件上。所述正導電表面是通過 在所述網(wǎng)柵100的一面涂覆所述正極電池膏形成的，而所述負表面是通 過在所述網(wǎng)柵的另一面涂覆所述負極電池膏形成的。
在本主題的另一實施方式中描述了一種雙極板層疊組件，該雙極板 層疊組件包括正單極端板、負單極端板、多個間隔件以及多個雙極板。 所述雙極板包括具有第一預定尺寸的網(wǎng)柵、具有第二預定尺寸的分隔 件、正極電池膏、負極電池膏、正導電表面、以及負導電表面，其中， 所述網(wǎng)柵以使得所述網(wǎng)柵大致覆蓋所述分隔件兩面的方式折疊在所述分 隔件上。所述正導電表面是通過在所述網(wǎng)柵的一面涂覆所述正極電池膏 形成的，而所述負表面是通過在所述網(wǎng)柵的另一面涂覆所述負極電池膏 形成的。所述多個雙極板以在相鄰雙極板之間設置間隔件的方式層疊， 并且所述正單極端板和所述負單極端板以在所述單極端板與相鄰雙極板 之間設置間隔件的方式設置在所述多個雙極板兩端。
在本主題的另一實施方式中描述了一種雙極板，該雙極板包括具 有第一預定尺寸的第一網(wǎng)柵、具有所述第一預定尺寸的第二網(wǎng)柵、具有 第二預定尺寸的分隔件、正極電池膏、負極電池膏、正導電表面、以及 負導電表面。所述第一網(wǎng)柵和所述第二網(wǎng)柵分別設置在所述分隔件的兩 面，并且所述第一網(wǎng)柵和所述第二網(wǎng)柵是以使得所述分隔件位于所述第 一網(wǎng)柵和所述第二網(wǎng)柵之內的方式沿著所述第一網(wǎng)柵和所述第二網(wǎng)柵的 邊緣連接的，并且所述正導電表面是通過在所述第一網(wǎng)柵上涂覆所述正 極電池膏形成的，而所述負表面是通過在所述第二網(wǎng)柵上涂覆所述負極 電池膏形成的。
在本主題的一種實施方式中，在前述實施方式的所述雙極板中，所述第一網(wǎng)柵和所述第二網(wǎng)柵是由不同材料制成的。
在本主題的另一實施方式中描述了一種雙極板層疊組件，該雙極板 層疊組件包括正單極端板、負單極端板、多個間隔件、以及多個雙極 板。每個雙極板都包括具有第一預定尺寸的第一網(wǎng)柵、具有所述第一 預定尺寸的第二網(wǎng)柵、具有第二預定尺寸的分隔件、正極電池膏、負極 電池膏、正導電表面、以及負導電表面。所述第一網(wǎng)柵和所述第二網(wǎng)柵 設置在所述分隔件的任意一面，并且所述第一網(wǎng)柵和所述第二網(wǎng)柵是以 使得所述分隔件位于在所述第一網(wǎng)柵和所述第二網(wǎng)柵的邊緣之內的方式 沿著所述第一網(wǎng)柵和所述第二網(wǎng)柵的所述邊緣連接的。所述正導電表面 是通過在所述第一網(wǎng)柵上涂覆所述正極電池膏形成的，而所述負表面是 通過在所述第二網(wǎng)柵上涂覆所述負極電池膏形成的。所述多個雙極板以 在相鄰雙極板之間設置間隔件的方式層疊，并且所述正單極端板和所述 負單極端板以在所述單極端板與相鄰雙極板之間設置間隔件的方式設置 在所述多個雙極板兩端。
在本主題的另一實施方式中，在前述實施方式的所述雙極板中，所 述網(wǎng)柵是絲網(wǎng)。
在本主題的一種實施方式中，在前述實施方式的所述雙極板中，所 述網(wǎng)柵由金屬材料合金制成。
在本主題的另一實施方式中描述了一種鉛酸蓄電池，該鉛酸蓄電池 包括前述實施方式的所述雙極板。
在本主題的一種實施方式中描述了一種鉛酸蓄電池，該鉛酸蓄電池 包括具有正極端子和負極端子的蓄電池容器、以及前述實施方式的一 個或更多個雙極板層疊組件。各個雙極板層疊組件的所述正單極端板電 連接到所述正極端子，而各個雙極板層疊組件的所述負單極端板電連接 到所述負極端子。
可以在任意數(shù)量的不同環(huán)境中、和/或以對本領域技術人員明顯的結 構來實現(xiàn)在這里所描述的雙極板、雙極板層疊組件以及鉛酸蓄電池的多 個方面。在此，結合以下多個示例性方法對蓄電池的不同實施方式進行 描述，這些示例性方法僅僅為示例，不對所描述的主題范圍加以限制。示例1
圖1提供了網(wǎng)柵100的圖。
網(wǎng)柵100是由金屬材料或合金制成的絲網(wǎng)。網(wǎng)柵100 —般由金屬鉛 或基于鉛的合金制成。網(wǎng)柵100是通過諸如直接澆鑄、沖壓、鍛造等常
規(guī)技術或通過機械加工制成的。
示例2
圖2A和圖2B提供了根據(jù)本發(fā)明一種實施方式在分隔件上折疊圖1 中的網(wǎng)柵的方法的圖。
圖2A示出了設置在網(wǎng)柵100上的分隔件200。分隔件200是由非導 電材料制成的平坦片材，其尺寸大致是網(wǎng)柵100尺寸的一半。網(wǎng)柵100 和分隔件200的形狀和尺寸是這樣選擇的，g卩，當網(wǎng)柵100在分隔件200 上折疊起來時，網(wǎng)柵100覆蓋了分隔件200的絕大部分。在本示例中， 尺寸較小的分隔件200如此設置在尺寸較大的網(wǎng)柵100上，g卩，分隔件 的兩條對角線202和204是分別大致沿著網(wǎng)柵的豎直中線和水平中線的。 分隔件200的底面與網(wǎng)柵100相接觸。
圖2B提供了網(wǎng)柵100在分隔件200上折疊的圖。將網(wǎng)柵100的延伸 超出分隔件200的側面向內折疊，從而沿兩條對角線202和204覆蓋分 隔件200的頂面。
圖2C示出了根據(jù)圖2A和圖2B的方法形成的雙極網(wǎng)柵205。
示例3
圖3A提供了構建根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的雙極網(wǎng)柵的方法的圖。
如圖3A所示，第一網(wǎng)柵100具有第一預定尺寸，第二網(wǎng)柵100具有 所述第一預定尺寸，而分隔件200具有第二預定尺寸。第一網(wǎng)柵100和 第二網(wǎng)柵100分別設置在分隔件200的兩面，并且第一網(wǎng)柵100和第二 網(wǎng)柵100是以使得分隔件200位于第一網(wǎng)柵100和第二網(wǎng)柵100的邊緣 300之內的方式沿著第一網(wǎng)柵和第二網(wǎng)柵的邊緣300連接的。
圖3B示出了由圖3A中的構建方法形成的沿邊緣300連接起來的雙 極網(wǎng)柵205。
示例4
10圖4A提供了根據(jù)本發(fā)明一種實施方式在分隔件上折疊圖1中的網(wǎng)柵
100的方法的圖。網(wǎng)柵100具有邊緣300。
如圖4A所示，網(wǎng)柵100的長度是分隔件200的長度的大約兩倍，而 網(wǎng)柵100與分隔件200具有大致相同的寬度。網(wǎng)柵100沿著其長度方向 上的中心線206分別折疊在位于其間的分隔件200的兩面上。
圖4B示出了根據(jù)圖4A中的折疊方法形成的雙極網(wǎng)柵205。該圖示 出了，網(wǎng)柵100是以使得分隔件200位于網(wǎng)柵IOO之內的方式沿著三個 邊緣300連接的。
示例5
圖5A提供了根據(jù)本發(fā)明一種實施方式在分隔件上折疊圖1中的網(wǎng)柵 的方法的圖。
如圖5A所示，網(wǎng)柵100的長度是分隔件200的長度的大約兩倍，而 分隔件200與具有邊緣300的網(wǎng)柵100具有大致相同的寬度。分隔件200 是這樣設置在網(wǎng)柵100上的，即，分隔件200的中心線與網(wǎng)柵100的中 心線大致相互重合。分隔件200的底面與網(wǎng)柵100相接觸。將網(wǎng)柵100 在兩側延伸超出分隔件的部分向內折疊從而大致覆蓋分隔件200的頂面。
圖5B示出了根據(jù)圖5A中的折疊方法形成的雙極網(wǎng)柵205。折疊后 的網(wǎng)柵100是以使得分隔件200位于網(wǎng)柵100之內的方式沿兩個邊緣300 連接的。
示例6
圖6提供了雙極板600的圖，該雙極板600包括圖2C、圖3B、圖 4B或圖5B中的雙極網(wǎng)柵。
雙極板600包括網(wǎng)柵100、分隔件200、正極電池膏、負極電池膏、 正導電表面605、以及負導電表面610，其中，所述網(wǎng)柵100以使得所述 網(wǎng)柵100大致覆蓋所述分隔件200兩面的方式折疊在所述分隔件200上。 所述正導電表面605是通過在所述網(wǎng)柵100的一面上涂覆所述正極電池 膏形成的，而所述負表面610是通過在所述網(wǎng)柵100的另一面上涂覆所 述負極電池膏形成的。
示例7圖7提供了包括圖6中的雙極板的雙極板層疊組件700的圖。
雙極板層疊組件700包括正單極端板705、負單極端板710、前述 示例的多個雙極板600以及多個間隔件715。雙極板600以在相鄰雙極板 600之間設置間隔件715的方式層疊。正單極端板705和負單極端板710 以在所述單極端板與下一雙極板600之間設置間隔件715的方式設置在 所述多個雙極板600兩端?？蛇x地，可以提供一對壓緊元件720及725， 用以壓緊雙極板層疊組件700。
示例8
圖8提供了鉛酸蓄電池800的圖，該鉛酸蓄電池800包括圖7中的 一個或更多個雙極板層疊組件。
該圖示出了包括容器805的鉛酸蓄電池800，該容器805具有正極 端子810和負極端子815以及前述實施方式的一個或更多個雙極板層疊 組件700。雙極板層疊組件700是這樣設置的，g卩，位于鉛酸蓄電池800 中的雙極板層疊組件700的正單極端板705電連接到正極端子810。同樣 地，負單極端板710電連接到負極端子815。
圖8A提供了包括一個或更多個雙極板層疊組件700的鉛酸蓄電池 800的俯視圖。
該圖示出了具有兩個雙極板層疊組件700的鉛酸蓄電池800。這兩 個雙極板層疊組件700是通過容器間壁820間隔開的，該容器間壁820 由與容器805相同的材料或由任意其它耐酸、防酸滲透且非導電的材料 制成。
盡管已經特別參照以上實施方式示出并說明了本發(fā)明，但本領域的 技術人員應理解的是，可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對形 式以及細節(jié)做出各種改變。
1權利要求
1、一種雙極板(600)，該雙極板包括具有第一預定尺寸的網(wǎng)柵(100)；具有第二預定尺寸的分隔件(200)；正極電池膏；負極電池膏；正導電表面(605)；以及負導電表面(610)，其中，所述網(wǎng)柵(100)以使得所述網(wǎng)柵(100)基本覆蓋所述分隔件(200)兩面的方式折疊在所述分隔件(200)上；所述正導電表面(605)是通過在所述網(wǎng)柵(100)的一面上涂覆所述正極電池膏而形成的；而所述負表面(610)是通過在所述網(wǎng)柵(100)的另一面上涂覆所述負極電池膏而形成的。
2、 一種雙極板層疊組件(700)，該雙極板層疊組件包括 正單極端板(705);負單極端板(710);多個雙極板(600)，這些雙極板(600)均包括具有第一預定尺寸的網(wǎng)柵(100);具有第二預定尺寸的分隔件(200);正極電池膏；負極電池膏；正導電表面；以及負導電表面，其中，所述網(wǎng)柵(100)以使得所述網(wǎng)柵(100)基本覆蓋所述分 隔件(200)兩面的方式折疊在所述分隔件(200)上；所述正導電表面 是通過在所述網(wǎng)柵(100)的一面上涂覆所述正極電池膏而形成的；而所 述負表面是通過在所述網(wǎng)柵(100)的另一面上涂覆所述負極電池膏而形 成的；以及多個間隔件(715)，其中，所述多個雙極板(600)以在相鄰雙極板(600)之間設置間 隔件(715)的方式層疊，并且所述正單極端板(705)和所述負單極端 板(710)以在所述單極端板與相鄰雙極板(600)之間設置間隔件(715) 的方式設置在所述多個雙極板(600)兩端。
3、 一種雙極板(600)，該雙極板包括 具有第一預定尺寸的第一網(wǎng)柵(100); 具有所述第一預定尺寸的第二網(wǎng)柵(100);具有第二預定尺寸的分隔件(200);正極電池膏；負極電池膏；正導電表面(605);以及 負導電表面(610)，其中，所述第一網(wǎng)柵(100)和所述第二網(wǎng)柵(100)分別設置在所 述分隔件(200)的兩面，并且所述第一網(wǎng)柵(100)和所述第二網(wǎng)柵(100) 是以使得所述分隔件(200)位于所述第一網(wǎng)柵(100)和所述第二網(wǎng)柵 (100)之內的方式沿著所述第一網(wǎng)柵(100)和所述第二網(wǎng)柵(100)的 邊緣(300)連接的，并且所述正導電表面(605)是通過在所述第一網(wǎng) 柵(100)上涂覆所述正極電池膏而形成的，而所述負表面(610)是通 過在所述第二網(wǎng)柵(100)上涂覆所述負極電池膏而形成的。
4、 根據(jù)權利要求3所述的雙極板，其中，所述第一網(wǎng)柵(100)和 所述第二網(wǎng)柵(100)由彼此不同材料制成。
5、 一種雙極板層疊組件(700)，該雙極板層疊組件包括 正單極端板(705);負單極端板(710);多個雙極板(600)，每個雙極板(600)均包括具有第一預定尺寸的第一網(wǎng)柵(100); 具有所述第一預定尺寸的第二網(wǎng)柵(100); 具有第二預定尺寸的分隔件(200);正極電池膏；負極電池膏；正導電表面(605);以及 負導電表面(610)，其中，所述第一網(wǎng)柵(100)和所述第二網(wǎng)柵(100)分別設置在 所述分隔件(200)的兩面，并且所述第一網(wǎng)柵(100)和所述第二網(wǎng)柵(100)是以使得所述分隔件(200)位于所述第一網(wǎng)柵(100)和所述第 二網(wǎng)柵(100)的邊緣(300)之內的方式沿著所述第一網(wǎng)柵和所述第二 網(wǎng)柵的所述邊緣(300)連接的，并且所述正導電表面(605)是通過在 所述第一網(wǎng)柵(100)上涂覆所述正極電池膏而形成的，而所述負表面(610)是通過在所述第二網(wǎng)柵(100)上涂覆所述負極電池膏而形成的； 以及多個間隔件(715)，其中，所述多個雙極板(600)以在相鄰雙極板(600)之間設置間 隔件(715)的方式層疊，并且所述正單極端板(705)和所述負單極端 板(710)以在所述單極端板與相鄰雙極板(600)之間設置間隔件(715) 的方式設置在所述多個雙極板(600)兩端。
6、 根據(jù)權利要求l、 3或4所述的雙極板(600)，其中，所述網(wǎng)柵 (100)是絲網(wǎng)。
7、 根據(jù)權利要求l、 3或4所述的雙極板(600)，其中，所述網(wǎng)柵 (100)由金屬材料合金制成。
8、 一種鉛酸蓄電池(800)，該鉛酸蓄電池包括根據(jù)權利要求l、 3、 4、 6或7所述的雙極板。
9、 一種鉛酸蓄電池(800)，該鉛酸蓄電池包括蓄電池容器(805)，其包括正極端子(810)和負極端子(815);以及 根據(jù)權利要求2或5之一所述的一個或更多個雙極板層疊組件(700)，其中，各個雙極板層疊組件(700)的正單極端板(705)電連 接到所述正極端子(810)，而各個雙極板層疊組件(700)的負單極端板(710)電連接到所述負極端子(815)。
全文摘要
本發(fā)明對一種鉛酸蓄電池的雙極板以及包括該雙極板的雙極板層疊組件進行了說明。另一方面，本主題對一種包括所述雙極板層疊組件的鉛酸蓄電池進行了說明。
文檔編號H01M2/18GK101558512SQ200780046412
公開日2009年10月14日 申請日期2007年11月7日 優(yōu)先權日2006年11月15日
發(fā)明者阿喬伊·達塔 申請人:光功率科技有限公司