[發(fā)明專利]復合集電器及形成其的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080032885.3
• 申請日: 2010-05-18
• 公開（公告）號: CN102714296A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設計）人: F·萊夫;L·拉比諾維奇
• 申請（專利權）人: AIC布萊博公司
• 主分類號: H01M2/38
• 分類號: H01M2/38
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民;陸惠中

本申請要求我們同時待審的美國臨時申請的優(yōu)先權，其序列號為61/179609，提交日為2009年5月19日。

發(fā)明領域

本發(fā)明的領域為集電器，尤其當其涉及雙極性鉛酸蓄電池(BLAB)中的集電器時。

發(fā)明背景

在鉛酸蓄電池制造領域中，眾所周知因為在電解質(zhì)中形成的PbSO4/PbOx(1＜x＜2)絕緣層，純鉛在含有電解質(zhì)的硫酸中具有相對高的耐腐蝕性。由于PbSO₄/PbO_x層充當半滲透膜并阻斷SO₄^2-和/或HSO₄^-種類的運輸，因此，在鉛蓄電池中形成具有由純鉛制成的柵板(grid)結構的正極板至少初看起來是理想的。在大多數(shù)情況下，PbSO4/PbOx層的厚度約為4微米并傾向于在鉛酸蓄電池的整個壽命中保持該值，而且，用純鉛柵板制造的電池在浮動充電時在大多數(shù)情況下不遭受腐蝕。

在鉛酸蓄電池為雙極性鉛酸蓄電池的情況下，尤其期望具有持久和耐腐蝕的基底。因此，純鉛已被認為是用于這種基底的主要材料，以利用PbSO4/PbOx層的保護特性。由美國專利號3,806,696可知，純鉛柵板和純鉛板可以焊接在一起，提供復合集電器結構，在該結構中，所得焊接點具有低的內(nèi)阻抗并且相對厚以提高抗氧化性和耐腐蝕性。這種方法有益地降低柵板/鉛界面處的電阻。然而，不幸地是，由純鉛形成的鉛柵板結構不適于深循環(huán)應用，因為在操作過程中形成的PbSO₄/PbO_x層還充當具有非常高電阻的絕緣體，這反過來導致電池的早期容量損失。為了避免此缺點，幾乎所有的成品蓄電池柵板均由各種非焊接的鉛合金(例如，奧德賽(Odyssey)鉛酸蓄電池，其在鉛合金中含有至少0.7％的Sn)制成。

由美國專利號6,620,551還可知，鉛酸蓄電池的集電器可以由純鉛基底和另外的表面層形成，所述表面層包括不含Sn的鉛合金組合物(最典型地，包括堿金屬或堿土金屬)。本文所討論的這種和所有其它非本征材料通過以其整體引用而被并入。當并入的參考文獻中定義或術語的使用與本文所提供的該術語的定義不一致或相反時，以本文所提供的該術語的定義為準，而不以所述參考文獻中該術語的定義為準。雖然這樣的集電器會減少或者甚至完全避免PbSO₄/PbO_x層的形成，但其它優(yōu)勢不再保留。例如，制作這樣的復合結構通常將要求層壓，這在延長的時間內(nèi)往往是不穩(wěn)定的。此外，添加的堿金屬或堿土金屬的量通常相對高，因而常常干擾合金的材料特性。

因此，即使本領域中已知多種集電器，但仍需要提供改進的集電器，尤其是針對BLAB改進的集電器。

發(fā)明概述

本發(fā)明涉及用于雙極性蓄電池，尤其是雙極性鉛酸蓄電池的裝置和方法，所述雙極性鉛酸蓄電池具有實質(zhì)改進的性能和功率-重量比，其中，整體式集電器結合提高的抗氧化性和導電性的優(yōu)勢。

在本發(fā)明主題的一個方面，考慮用于雙極性鉛酸蓄電池的雙極式組件(bipoleassembly)，其中，該組件包括整體式復合集電器，所述集電器包含由第一金屬組合物和電鑄柵板結構形成的導電基底。最優(yōu)選，電鑄柵板結構被導電連接到基底的第一面，并由第二金屬組合物形成。

在尤其優(yōu)選的方面，第一金屬組合物是純鉛，第二金屬組合物是鉛合金(例如，熔合有堿土金屬、堿金屬和/或錫)。考慮的組件還將優(yōu)選包括非導電性柵板，其在基底的第二面上與基底相連，所述第二面與第一面相對；和負極活性材料(NAM)，其連接非導電性柵板和基底的第二面。正極活性材料(PAM)通常連接電鑄柵板結構和基底的第一面。當蓄電池被配置為深循環(huán)蓄電池時，通常優(yōu)選電鑄或鑄塑柵板結構具有表面積S_柵板，PAM具有重量W_PAM，并且W_PAM與S_柵板的比在0.65-1.1g/cm²之間，更優(yōu)選在0.8-1.0g/cm²之間。雖然不限于本發(fā)明主題，但也考慮基底可以被配置為復合基底，其中，非導電性聚合物載體連接到與第一面相對的基底上，其中，聚合物載體具有多個開口，所述開口允許在基底和位于載體相對面上的另外的導電材料之間形成導電路徑。

因此，并且從不同的角度來看，考慮雙極性鉛酸蓄電池包括上述雙極式組件，最典型地，被配置為閥控鉛酸蓄電池。進一步尤其優(yōu)選地是，這樣的蓄電池被配置為深循環(huán)蓄電池。