[發明專利]一種燃料電池金屬單電池包塑結構

在審

• 申請號: 202310767895.0
• 申請日: 2023-06-27
• 公開（公告）號: CN116565226A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 曹震;趙樹釗;梁鵬
• 申請（專利權）人: 上海氫晨新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M8/0273;H01M8/2465
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

本發明涉及一種燃料電池金屬單電池包塑結構，包括陰極板(1)，陽極板(2)，MEA(3)，在陰極板(1)或陽極板(2)邊緣設有包塑結構(4)。與現有技術相比，本發明具有有效降低了單電池短路風險，防止電堆殼體內產生金屬或橡膠碎屑，防止相鄰單電池裝配錯位等優點。

技術領域

本發明涉及燃料電池電堆單電池結構設計領域，尤其是涉及一種燃料電池金屬單電池包塑結構。

背景技術

氫燃料電池電堆是一種高效清潔的發電設備，電堆由數百節電池單元堆疊而成，由單電池組成的堆芯裝配在保護殼內，堆芯靠兩端端板固定。在燃料電池結構中，單電池為最小的結構單元，單電池由陰極板、陽極板與MEA組成，由于金屬單電池間隙小，陰極板與陽極板存在短路導通的風險，影響燃料電池電堆絕緣，傳統電堆由于單電池尺寸小，厚度薄，在陰陽極板上難以加工防錯位結構，導致電堆在裝配時堆疊方向直線度差，在燃料電池電堆使用過程中容易受沖擊振動而塌腰。

專利CN202220305925.7公開了一種用于燃料電池裝配的自定位組裝結構，包括兩塊極板和夾于兩塊極板之間的膜電極組件，每塊極板包塑有外邊框來連接陽極板和陰極板，外邊框上形成第一凸起結構和第一凹形結構；膜電極組件的外邊框上設有相配合的凹凸結構或空缺，使得電堆裝配過程中極板與膜電極組件、極板與極板之間形成定位關系。該技術通過相配合的凸起結構和凹形結構可有效提高電堆在裝配過程中定位精度及可靠性，同時防止使用過程中極板間相互滑動，避免密封失效。該專利保護的是雙極板加膜電極結構形式的包塑，與單電池unit?cell結構的電堆存在結構性差異，故無法在單電池結構中保證單電池之間的相對位置關系。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種的燃料電池金屬單電池包塑結構，解決燃料電池電堆堆芯短路問題和電池堆芯塌腰及裝配定位問題。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種燃料電池金屬單電池包塑結構，包括陰極板，陽極板，MEA，所述的陰極板或陽極板邊緣設有包塑結構。

進一步地，所述的包塑結構為包裹在陰極板或陽極板邊緣的塑料邊框，延長了極板的爬電距離，有效的降低了單電池上陰陽極板邊緣短接的風險，在包塑結構上設有多個限位結構，該限位結構包括限位凸起及其背后的限位凹孔。

進一步地，構成單電池的某一極板邊緣包裹包塑結構，對應的另一極板無包塑結構，且與包塑結構的限位結構對應處設有缺口。

進一步地，相鄰單電池之間通過限位結構限位堆疊裝配，位于下方的單電池的限位凸起插入上方單電池的限位凹孔內，防止電池橫向錯位。

進一步地，所述的包塑結構設有嵌接結構，被包裹的陰極板或陽極板上設有與嵌接結構對應的通孔。

進一步地，所述的包塑結構注塑成型，將陰極板或陽極板邊緣覆蓋，包塑區域高度低于單電池總厚度，且注塑材料填充陰極板或陽極板的通孔，冷卻后與單極板形成一體。

進一步地，所述的嵌接結構的形狀包括圓形、三角形、梯形、橢圓形或不規則形狀，該結構有效防止了塑料部分脫出，使整體結構的可靠性得到了提升。

進一步地，所述的包塑結構的材質為PE，PP或PS滿足高絕緣性，低收縮率的材料。

進一步地，所述的陰極板，陽極板分別粘接或焊接在MEA兩側，形成單電池。

進一步地，設有包塑結構的極板外輪廓大于無包塑結構的極板外輪廓，防止單電池銳利的極板邊緣，剪切拉桿或防塌腰板，防止電堆殼體內產生金屬或橡膠碎屑。

本發明在燃料電池金屬單電池一側的單極板設計了包塑結構，氫氣氧氣在膜電極兩側發生反應產生電流，兩側陰極板、陽極板為膜電極提供傳輸氣體的流場，陰陽極板為導體可將氫氣與氧氣反應產生的電能進行傳導，延長了極板的爬電距離，有效的降低了單電池上陰陽極板邊緣短接的風險；通過極板上的限位結構，進行裝配，防止相鄰單電池錯位。