[發明專利]對置雙極性電池

無效

• 申請號: 200910046689.0
• 申請日: 2009-02-26
• 公開（公告）號: CN101499525A
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發明（設計）人: 楊林;羌嘉曦;陳自強;敖國強;秦俊
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01M4/02
• 分類號: H01M4/02;H01M10/04;H01M6/48
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種電池技術領域的雙極性電池，特別是一種對置雙極性電池。

背景技術

常用電池單體電壓一般較低，如，鋰離子單體電池電壓為3.6V，鉛酸單體電池電壓為2.0V，鎳氫單體電池和鎳鎘單體電池電壓為1.2V。為滿足實際使用中對電池系統功率和能量的要求，使用時需要串聯多個單體電池成組使用。

單體電池均有單獨的密封外殼，除正負極片、隔膜、電解液外，方型單體電池內部均有單獨的正負極極耳、正負極集流體、正負極防轉裝置，惰性物質比例大，正負極片均須與極耳焊接，極耳均須與集流體焊接，導電路徑長，存在單體電池內部的連接電阻大、零件數量多、成本增加、重量體積大、可靠性差的缺陷，使單體電池的功能密度、能量密度大大低于理論密度，充放電效率低；由于正負極片電流密度分布不均勻，導致極片橫向和縱向溫度不均勻；正負極片導電寬度遠小于極片寬度，使極片與導電體連接處電流密度過大，導致電池極化增大，充電效率下降，電池內部發熱，使活性物質氧化加劇，容易導致局部高溫，嚴重時熔化隔膜引起短路故障、縮短電池壽命，從而限制了電池的大電流充放電能力。

單體電池成組的方法采用外部連接片的方式，該方法需要大量的連接件，且連接內阻較大。例如，一個12V方型鎳氫電池組，除10只鎳氫單體電池外，還需絕緣通風散熱板、連接片、極柱螺母、極柱平墊圈、極柱彈簧墊圈、夾板、拉條等共86件外部零件，外部連接接觸點20個。即使是單體電池電壓較高的鋰離子電池，一個12V的鋰離子電池組，除4只單體電池外，也還需要36件外部零件，外部連接接觸點8個。因此，這種成組方式，存在電池組連接零件數量大、連接電阻大、成本增加、體積重量大等缺陷，使電池組的功能密度、能量密度相對單體電池有所降低、成本增加、可靠性降低、充放電效率降低。由于成組時各連接點緊固力差異、連接件制造差異等，將導致各單體電池等效內阻的不一致，進而導致單體電池的不一致性趨勢增加，影響電池組的性能和壽命。

鉛酸電池組采用了內部穿壁焊接的方法。采用該方法，一方面要求單體電池的導電體熔點低，另一方面電池組體積仍然較大。對鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰離子電池等大多綠色電池系統，由于單體電池導電體熔點高，如果采用內部穿壁焊接的方法，焊接產生的熱量可將內部隔膜、絕緣膠等融化，導致電池內部短路，所以內部穿壁焊接的方法不適合導電體熔點高的電池成組。

經對現有技術文獻的檢索發現，中國專利公開號為CN101192684，專利名稱為：雙極性電池及其制造方法，該專利自述為“在此示教被構造成使引入的氣泡最少化的雙極性電池及該電池的制造方法。一個雙極性電池包括電解質層，該電解質層包括具有滲透性以使電解質可以滲透其中的隔板，在該雙極性電極中，在集電極的一側形成陰極而在集電極的另一側形成陽極。通過相互堆疊電解質層形成層疊體。層疊體的電解質層具有重疊的隔板層”。其不足之處在于：屬“三明治”結構式，各單體電池間的密封困難；雙極板一側為正極、另一側為負極，各單體電池僅能由一片正極片和一片負極片構成，不便于在大容量單體電池中應用；雙極板兩側的正負極片均只有一側發生完全電化學反應，另一側的活性物質沒有被完全利用，電化學反應不充分，導致電極的容量偏低；除模塊兩端的正負單極性極片，中間均為雙極性電極，中間的正負極片均需要增加一片導電金屬基片，相對于常規的單極片來說，雙極板的功率密度和能量密度降低。

發明內容

本發明的目的是克服目前電池和電池組的缺陷，提供一種對置雙極性電池，其結構簡單緊奏、重量輕、體積小、零件數量少、制造成本低、電池內阻小，可大幅度提高電池組的功率密度、能量密度，提高電池的大電流充放電能力和能量效率，提高電池的可靠性并延長電池使用壽命，提高電阻組的高溫環境適應性和抗振動能力。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明所涉及的對置雙極板，包括對置雙極板導電體、正極片、負極片、雙極片導電段。其中，對置雙極板導電體，采用正極片導電體或負極片導電體之一所需的材料為基礎導電材料形成對置雙極板的導電基片，導電基片的一端為對應的極片導電體，在導電基片的另一端采用電鍍或其他方法包裹與基礎導電材料不同的極片導電體所需材料層形成另一極片的導電體。在對置雙極板導電體的正極片導電體外包裹正極材料形成正極片，在負極片導電體外包裹負極材料形成負極片，雙極片導電段是正極片和負極片之間未包裹正負材料的裸露部分。正極片與負極片位于同一對置雙極板導電體的兩端。