BR112019018287A2

BR112019018287A2 - BIPOLAR BATTERY AND PLATE

Info

Publication number: BR112019018287A2
Application number: BR112019018287-0A
Authority: BR
Inventors: K. FAIRCHILD Stephen; R. Dengler Kenneth Jr.
Original assignee: East Penn Manufacturing Co.
Priority date: 2017-03-03
Filing date: 2018-03-05
Publication date: 2020-03-31
Also published as: MX2019010425A; CA3054581A1; CN110546800A; JP2020510968A; WO2018161075A1; EP3590146A1; CA3054581C

Abstract

uma placa de bateria bipolar para uma bateria bipolar é divulgada. a placa de bateria bipolar tem uma armação, um substrato posicionado dentro da armação, uma primeira camada de chumbo posicionada em um lado do substrato, uma segunda camada de chumbo posicionada em outro lado do substrato, um material ativo positivo (pam) posicionado em uma superfície da primeira camada de chumbo e um material ativo negativo (nam) posicionado em uma superfície da segunda camada de chumbo. o substrato tem uma pluralidade de perfurações e uma pluralidade de separadores formados integralmente em superfícies laterais opostas do mesmo. a primeira e segunda camada de chumbo são conectadas eletricamente entre si através da pluralidade das perfurações.a bipolar battery plate for a bipolar battery is disclosed. the bipolar battery plate has a frame, a substrate positioned inside the frame, a first layer of lead positioned on one side of the substrate, a second layer of lead positioned on the other side of the substrate, a positive active material (pam) positioned in a surface of the first layer of lead and a negative active material (nam) positioned on a surface of the second layer of lead. the substrate has a plurality of perforations and a plurality of separators formed integrally on opposite side surfaces thereof. the first and second lead layers are electrically connected to each other through the plurality of perforations.

Description

BATERÍA bipolar e placaBipolar battery and plate

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS [0001] A aplicação reivindica a prioridade à continuação-emparte do número de pedido U.S. 15/449.238; depositado em 3 de março de 2017, que reivindica prioridade para o número de pedido U.S. 13/229.251; depositado em 9 de setembro de 2011, agora patente U.S. 9.634.319.CROSS REFERENCE TO RELATED ORDERS [0001] The application claims priority to continuation-part of U.S. order number 15 / 449,238; filed March 3, 2017, which claims priority for U.S. order number 13 / 229,251; filed September 9, 2011, now U.S. patent 9,634,319.

CAMPO DA INVENÇÃO [0002] A invenção refere-se a uma batería e, em particular, a uma batería bipolar com uma série de placas de batería bipolar.FIELD OF THE INVENTION [0002] The invention concerns a battery and, in particular, a bipolar battery with a series of bipolar battery plates.

FUNDAMENTOS [0003] Uma batería bipolar convencional inclui geralmente eletrodos que têm um substrato condutor metálico em que o material ativo positivo forma uma superfície e o material ativo negativo forma a superfície oposta. Os materiais ativos são retidos por vários meios no substrato condutor metálico, o qual é não condutor para íons eletrólitos. Os eletrodos são arranjados na relação empilhada paralela para prover uma batería multicelular com placas eletrolíticas e separadoras que proveem uma interface entre eletrodos adjacentes. Eletrodos monopolares convencionais, usados nas extremidades da pilha são conectados eletricamente com os terminais de saída. A maioria das baterias bipolares desenvolvidas até o momento usaram substratos metálicos. Especificamente, os sistemas de chumbo-ácido bipolar utilizaram chumbo e ligas de chumbo para esta finalidade. O uso de ligas de chumbo, como antimônio, dá força ao substrato, mas causa maior corrosão e gaseificação.FUNDAMENTALS [0003] A conventional bipolar battery generally includes electrodes that have a conductive metallic substrate in which the positive active material forms a surface and the negative active material forms the opposite surface. The active materials are retained by various means on the conductive metal substrate, which is non-conductive for electrolyte ions. The electrodes are arranged in a parallel stacked relationship to provide a multicellular battery with electrolytic and separating plates that provide an interface between adjacent electrodes. Conventional monopolar electrodes, used at the ends of the stack, are electrically connected to the output terminals. Most of the bipolar batteries developed to date have used metallic substrates. Specifically, bipolar lead-acid systems used lead and lead alloys for this purpose. The use of lead alloys, as antimony, gives strength to the substrate, but causes greater corrosion and gasification.

[0004] Em placas mais conhecidas para baterias bipolares, o material ativo positivo, geralmente na forma de uma pasta é aplicado ao substrato condutor metálico de um lado, enquanto o material ativo negativo é aplicado similarmente ao lado oposto. As placas podem ser contidas por uma armação que sela o eletrólito entre as placas para que ele não possa migrar através da placa.[0004] In better known plates for bipolar batteries, the positive active material, usually in the form of a paste, is applied to the metallic conductive substrate on one side, while the negative active material is applied similarly to the opposite side. The plates can be contained by a frame that seals the electrolyte between the plates so that it cannot migrate through the plate.

Petição 870190086230, de 02/09/2019, pág. 11/44Petition 870190086230, of 9/2/2019, p. 11/44

2/23 [0005] Na patente U.S. N^Q. 4.275.130, uma construção de bateria bipolar 20 é divulgada tendo uma pluralidade de biplacas condutoras 21. Cada placa bipolar 21 pode incluir uma película de substrato composto 34 incluindo um material de resina de fase contínua, que é não condutor para íons eletrólitos. A película de substrato composto 34 também inclui fibras condutoras uniformemente distribuídas, aleatoriamente dispersas 33 embutidas no material. A resina de atadura é uma resina orgânica sintética e pode ser termoendurecível ou termoplástica. A película de substrato composto 34 tem faces laterais opostas substancialmente planas 35 que incluem em suas superfícies exposição de porções das fibras de grafite incorporado 33. As fibras de grafite incorporadas não somente provem condutividade elétrica através da película de substrato 34, mas também transmitem ao material termoplástico um alto grau de rigidez, inflexibilidade, força e estabilidade. A película de substrato 34 pode ser feita de forma adequada, como por meio da mistura minuciosa do material termoplástico em forma de partícula com as fibras de grafite. A mistura é aquecida em um molde e, em seguida, pressão formada em uma película de substrato de tamanho e espessura selecionados. Depois que a película foi curada, as faces laterais substancialmente planas 35 podem prontamente ser tratadas ou processadas, como por exemplo lustrando, para eliminar buracos ou outras irregularidades nas faces laterais.2/23 [0005] In the US N ^Q patent. 4,275,130, a bipolar battery construction 20 is disclosed having a plurality of conductive biplates 21. Each bipolar plate 21 may include a composite substrate film 34 including a continuous phase resin material, which is non-conductive for electrolyte ions. The composite substrate film 34 also includes uniformly distributed, randomly dispersed conductive fibers 33 embedded in the material. The bandage resin is a synthetic organic resin and can be thermoset or thermoplastic. The composite substrate film 34 has substantially flat opposite side faces 35 which include on their surfaces exposure of portions of the embedded graphite fibers 33. The embedded graphite fibers not only provide electrical conductivity through the substrate film 34, but also transmit to the material thermoplastic a high degree of rigidity, inflexibility, strength and stability. The substrate film 34 can be made appropriately, such as by thoroughly mixing the particle-shaped thermoplastic material with the graphite fibers. The mixture is heated in a mold and then pressure formed on a substrate film of selected size and thickness. After the film has been cured, the substantially flat side faces 35 can readily be treated or processed, such as buffing, to eliminate holes or other irregularities in the side faces.

[0006] Como divulgado, as listras de chumbo são ligadas à película de substrato composto 34 por processos conhecidos de chapeamento. Na face do lado positivo 35, as áreas faciais entre as listras de chumbo 38 são cobertas por um revestimento da resina resistente à corrosão 36 apropriadamente uma resina de fluorocarbono tal como Teflon (politetrafluoroetileno) que protege contra à corrosão anódica das fibras grafitas adjacentes e polietileno do substrato 34. Na face do lado negativo 35, as áreas faciais entre as listras de chumbo 37 podem ser protegidas por um revestimento fino de resina impermeável a eletrólitos, como um[0006] As disclosed, the lead streaks are bonded to the composite substrate film 34 by known plating processes. On the face of the positive side 35, the facial areas between the lead stripes 38 are covered by a corrosion-resistant resin coating 36 suitably a fluorocarbon resin such as Teflon (polytetrafluoroethylene) that protects against anodic corrosion of the adjacent graphite fibers and polyethylene of the substrate 34. On the face of the negative side 35, the facial areas between the lead stripes 37 can be protected by a thin coating of electrolyte-impermeable resin, such as a

Petição 870190086230, de 02/09/2019, pág. 12/44Petition 870190086230, of 9/2/2019, p. 12/44

3/23 revestimento de polietileno 36a. Na fabricação da placa bipolar 21 e depois que a película de substrato composto 34 foi formada, uma película fina de Teflon pode ser ligada à superfície lateral positiva 35. Antes da ligação, são cortadas aberturas como janelas que correspondem em comprimento e largura às listras de chumbo. O chapeamento depois disso vai ligar o chumbo em listras 38 às superfícies de grafite condutoras expostas na face lateral do substrato 35. O mesmo processo de fabricação pode ser utilizado na face lateral negativa 35 para revestir as áreas não listradas com polietileno ou outro material semelhante. O chapeamento das listras negativas pode ser conseguido como com as listras positivas.3/23 polyethylene coating 36a. In the manufacture of the bipolar plate 21 and after the composite substrate film 34 has been formed, a thin Teflon film can be bonded to the positive side surface 35. Before bonding, openings such as windows corresponding in length and width to the lead. The plating thereafter will connect the streaked lead 38 to the conductive graphite surfaces exposed on the side face of the substrate 35. The same manufacturing process can be used on the negative side face 35 to coat the non-streaked areas with polyethylene or other similar material. Plating of the negative stripes can be achieved as with the positive stripes.

[0007] Uma placa separadora 23 serve para suportar o material ativo positivo 24 e o material ativo negativo 25 e pode ser feita de uma resina orgânica sintética adequada, preferencialmente de um material termoplástico como o polietileno microporoso.[0007] A separator plate 23 serves to support the positive active material 24 and the negative active material 25 and can be made of a suitable synthetic organic resin, preferably of a thermoplastic material such as microporous polyethylene.

[0008] A construção da batería 20 inclui uma pluralidade de placas bipolares condutoras 21, bordas periféricas ou margens do mesmo sendo suportadas e transportadas em membros de invólucro de isolamento periférico 22. Intercaladas e dispostas entre as placas bipolares 21 estão uma pluralidade de placas separadoras 23. As placas separadoras carregam material ativo positivo 24 em um lado do mesmo e material ativo negativo 25 no lado oposto do mesmo. Os membros do invólucro 22, junto com as placas bipolares 21 e as placas separadoras 23, proveem câmaras 26 para conter o líquido eletrolítico. Em cada extremidade da construção de batería 20, placas bipolares padrão 21 interagem com placas coletoras atuais, em que 27 é a placa coletora negativa e 28 é a placa coletora positiva. Externamente dos coletores de extremidade 27 e 28 são providos membros de pressão 30 interconectados por hastes 31 que têm porções rosqueadas para unir as placas dos membros de pressão e aplicar compressão axial ao arranjo empilhado de placas bipolares e de placas separadoras.[0008] The construction of the battery 20 includes a plurality of conductive bipolar plates 21, peripheral edges or margins thereof being supported and transported in peripheral insulation housing members 22. Interspersed and disposed between the bipolar plates 21 are a plurality of separator plates 23. The separator plates carry positive active material 24 on one side of it and negative active material 25 on the opposite side of it. The members of the housing 22, together with the bipolar plates 21 and the separator plates 23, provide chambers 26 for containing the electrolytic liquid. At each end of the battery construction 20, standard bipolar plates 21 interact with current collecting plates, where 27 is the negative collecting plate and 28 is the positive collecting plate. Externally of the end collectors 27 and 28, pressure members 30 interconnected by rods 31 are provided, which have threaded portions to join the plates of the pressure members and apply axial compression to the stacked arrangement of bipolar plates and separator plates.

Petição 870190086230, de 02/09/2019, pág. 13/44Petition 870190086230, of 9/2/2019, p. 13/44

4/23 [0009] A placa bipolar 21 é de pouco peso, rígida, mas inclui linhas da junção entre as bordas de listra de chumbo e revestimentos protetores para resistir a corrosão e a deterioração estrutural do substrato. Além disso, um processo de chapeamento é exigido a fim de ligar as listras de chumbo 37, 38 ao substrato condutor que tem fibras de grafite. A condutividade é limitada pelo tipo de tamanho e quantidade de fibras de grafite no substrato. Adicionalmente, uma pluralidade de placas bipolares 21 e camadas são exigidas para sentar-se em membros de invólucro separados 22 e uma armação externa, todos os quais exigem etapas de processamento adicionais para mais partes. A construção de batería bipolar 20 é um projeto complicado que tem muitas camadas de materiais e substratos agregados em câmaras múltiplas 26 e em corpos 43 que são seguros juntos por uma armação externa complexa.4/23 [0009] The bipolar plate 21 is lightweight, rigid, but includes lines of the junction between the lead stripe edges and protective coatings to resist corrosion and structural deterioration of the substrate. In addition, a plating process is required in order to bond the lead strips 37, 38 to the conductive substrate that has graphite fibers. Conductivity is limited by the type of size and amount of graphite fibers in the substrate. In addition, a plurality of bipolar plates 21 and layers are required to sit on separate housing members 22 and an outer frame, all of which require additional processing steps for more parts. The construction of bipolar battery 20 is a complicated project that has many layers of materials and substrates aggregated in multiple chambers 26 and bodies 43 that are held together by a complex external frame.

RESUMO [0010] É um objetivo da presente invenção, dentre outros objetivos, prover uma batería bipolar com um projeto de placa bipolar simplificado, em que os materiais ativos são envoltos dentro de uma armação isolante com um substrato moldável com perfurações para melhorar condutividade entre os materiais ativos. Além disso, a batería bipolar é barata de produzir e não exige uma armação externa complexa para suportar as placas bipolares.ABSTRACT [0010] It is an objective of the present invention, among other objectives, to provide a bipolar battery with a simplified bipolar plate design, in which the active materials are wrapped within an insulating frame with a moldable substrate with perforations to improve conductivity between the active materials. In addition, the bipolar battery is inexpensive to produce and does not require a complex external frame to support the bipolar plates.

[0011] Cada placa de batería bipolar tem uma armação, um substrato posicionado dentro da armação, uma primeira camada de chumbo posicionada em um lado do substrato, uma segunda camada de chumbo posicionada em outro lado do substrato, um material ativo positivo (PAM) posicionado em uma superfície da primeira camada de chumbo e um material ativo negativo (NAM) posicionado em uma superfície da segunda camada de chumbo. O substrato tem uma pluralidade de perfurações e uma pluralidade de separadores formados integralmente em superfícies laterais opostas do mesmo. A primeira e segunda camada de chumbo são[0011] Each bipolar battery plate has a frame, a substrate positioned inside the frame, a first layer of lead positioned on one side of the substrate, a second layer of lead positioned on the other side of the substrate, a positive active material (PAM) positioned on a surface of the first layer of lead and a negative active material (NAM) positioned on a surface of the second layer of lead. The substrate has a plurality of perforations and a plurality of separators formed integrally on opposite side surfaces thereof. The first and second layers of lead are

Petição 870190086230, de 02/09/2019, pág. 14/44Petition 870190086230, of 9/2/2019, p. 14/44

5/23 conectadas eletricamente entre si através da pluralidade das perfurações.5/23 electrically connected to each other through the plurality of perforations.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [0012] A invenção é explicada em mais detalhes abaixo com referência aos números mostrados nos desenhos, que ilustram as modalidades exemplares da presente invenção em que:BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES [0012] The invention is explained in more detail below with reference to the numbers shown in the drawings, which illustrate the exemplary embodiments of the present invention in which:

[0013] Figura 1 é uma visão frontal de uma placa bipolar de acordo com a invenção;[0013] Figure 1 is a front view of a bipolar plate according to the invention;

[0014] Figura 2 é uma visão seccional da placa bipolar tomada ao longo da linha 2-2 da Figura 1;[0014] Figure 2 is a sectional view of the bipolar plate taken along line 2-2 of Figure 1;

[0015] Figura 3 é uma vista em perspectiva de uma batería bipolar de acordo com a invenção;[0015] Figure 3 is a perspective view of a bipolar battery according to the invention;

[0016] Figura 4 é uma visão de perspectiva explodida da batería bipolar da Figura 4;[0016] Figure 4 is an exploded perspective view of the bipolar battery in Figure 4;

[0017] Figura 5 é uma visão seccional parcial da batería bipolar de acordo com a invenção que tem um invólucro;[0017] Figure 5 is a partial sectional view of the bipolar battery according to the invention that has an enclosure;

[0018] Figura 6 é outra visão seccional parcial da batería bipolar de acordo com a invenção sem o invólucro;[0018] Figure 6 is another partial sectional view of the bipolar battery according to the invention without the housing;

[0019] Figura 7 é uma vista de perto da placa bipolar de acordo com a invenção que mostra uma perfuração em um substrato da placa bipolar; e [0020] Figura 8 é outra vista de perto da placa bipolar de acordo com a invenção, mostrando uma armação não condutora da placa bipolar; e [0021] Figura 9 é outra vista de perto da placa bipolar de acordo com a invenção, mostrando outra armação não condutora da placa bipolar.[0019] Figure 7 is a close view of the bipolar plate according to the invention showing a perforation in a substrate of the bipolar plate; and [0020] Figure 8 is another close view of the bipolar plate according to the invention, showing a non-conductive frame of the bipolar plate; and [0021] Figure 9 is another close view of the bipolar plate according to the invention, showing another non-conductive frame of the bipolar plate.

[0022] Figura 10 é uma vista em perspectiva da placa bipolar de acordo com uma modalidade adicional da invenção.[0022] Figure 10 is a perspective view of the bipolar plate according to an additional embodiment of the invention.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA(S) MODALIDADE(S) [0023] A invenção é explicada em maior detalhe abaixo com referência aos desenhos, em que numerais de referência semelhantes referem-se aos elementos semelhantes. Esta invenção pode, entretanto,DETAILED DESCRIPTION OF THE MODE (S) [0023] The invention is explained in more detail below with reference to the drawings, where similar reference numerals refer to similar elements. This invention can, however,

Petição 870190086230, de 02/09/2019, pág. 15/44Petition 870190086230, of 9/2/2019, p. 15/44

6/23 ser incorporada de muitas formas diferentes e não deve ser interpretada como sendo limitada às modalidades estabelecidas neste documento; em vez disso, estas modalidades são providas de modo que a descrição será minuciosa e completa e ainda transmitirá totalmente o conceito da invenção àqueles versados na técnica.6/23 be incorporated in many different ways and should not be interpreted as being limited to the modalities set out in this document; instead, these modalities are provided so that the description will be thorough and complete and still fully convey the concept of the invention to those skilled in the art.

[0024] Com relação às figuras 1-10, uma batería bipolar 100 de acordo com a invenção inclui uma pluralidade de placas bipolares 10, espaçadores 22 segurando um eletrólito 20 e secções de extremidade 30. Cada um destes componentes são empilhados juntos para completar uma batería bipolar 100 de acordo com a invenção, que é um projeto adaptável com número mínimo de partes desprovido de uma estrutura de suporte exterior complexa.[0024] With respect to figures 1-10, a bipolar battery 100 according to the invention includes a plurality of bipolar plates 10, spacers 22 holding an electrolyte 20 and end sections 30. Each of these components are stacked together to complete a bipolar battery 100 according to the invention, which is an adaptable design with a minimum number of parts without a complex external support structure.

[0025] Agora com referência às figuras 1 e 2, uma placa bipolar de acordo com a invenção é discutida. A placa bipolar 10 inclui uma armação 11, um substrato 12, uma pluralidade de perfurações 13 ao longo e estendendo-se através de uma superfície dianteira e traseira do substrato 12, folhas de chumbo 14, um primeiro material ativo 16 e um segundo material ativo 18.[0025] Now with reference to figures 1 and 2, a bipolar plate according to the invention is discussed. The bipolar plate 10 includes a frame 11, a substrate 12, a plurality of perforations 13 along and extending across a front and rear surface of the substrate 12, lead sheets 14, a first active material 16 and a second active material 18.

[0026] Em geral, o substrato 12, folhas de chumbo 14, primeiro material ativo, 16 e segundo material ativo são envoltos dentro do quadro 11, que fornece suporte e proteção para a placa bipolar 10. O substrato 12 é posicionado em um centro da armação 11, as folhas de chumbo 14 são posicionadas em ambos os lados do substrato, e os materiais ativos 16, 18 são então posicionados sobre as folhas de chumbo 14. A armação quadro é não condutora. Na modalidade mostrada, a armação 11 é um polímero isolante moldável, tal como polipropileno, acrilonitrila butadiene estireno (ABS), policarbonato, copolímeros ou misturas poliméricas. Porque a armação 11 é moldável, o número de configurações de forma e de tamanho é abundante, o que prove uma placa bipolar 10 de acordo com a invenção que pode ser customizada a usos diferentes.[0026] In general, substrate 12, lead sheets 14, first active material, 16 and second active material are wrapped within the frame 11, which provides support and protection for the bipolar plate 10. Substrate 12 is positioned in a center of the frame 11, the lead sheets 14 are positioned on both sides of the substrate, and the active materials 16, 18 are then positioned on the lead sheets 14. The frame frame is non-conductive. In the embodiment shown, frame 11 is a moldable insulating polymer, such as polypropylene, acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polycarbonate, copolymers or polymer mixtures. Because the frame 11 is moldable, the number of shape and size configurations is abundant, which provides a bipolar plate 10 according to the invention that can be customized for different uses.

Petição 870190086230, de 02/09/2019, pág. 16/44Petition 870190086230, of 9/2/2019, p. 16/44

7/23 [0027] Na modalidade mostrada, a armação 11 tem uma forma geralmente retangular, que provê suporte para um substrato 12 quando posicionado na armação 11. A armação 11 é um invólucro para a placa bipolar 10, assim como a batería bipolar 100. A superfície externa da armação 11 é a superfície externa da placa bipolar 10 e da batería bipolar 100. A superfície da armação 11 é geralmente plana, e, particularmente, ao longo das superfícies externas da armação 11. A armação 11 suporta a si mesma, bem como a placa bipolar 10 quando montada com os espaçadores 22 e seções terminais 30, especialmente quando a placa bipolar 10 senta-se na vertical contra uma superfície plana oposta.7/23 [0027] In the embodiment shown, the frame 11 has a generally rectangular shape, which provides support for a substrate 12 when positioned on the frame 11. The frame 11 is a housing for the bipolar plate 10, as well as the bipolar battery 100 The outer surface of the frame 11 is the outer surface of the bipolar plate 10 and the bipolar battery 100. The surface of the frame 11 is generally flat, and particularly along the outer surfaces of the frame 11. The frame 11 supports itself , as well as the bipolar plate 10 when mounted with the spacers 22 and end sections 30, especially when the bipolar plate 10 sits upright against an opposite flat surface.

[0028] A armação 11 inclui adicionalmente passagens de recebimento de substrato 11a e passagens de recebimento de material 11b, como mostrado na Figura 2. As passagens de recebimento de substrato 11a são ranhuras ou canais, enquanto as passagens de recebimento de material 11b são aberturas na armação 11 que recebem as folhas de chumbo 14 e materiais ativos 16, 18 em ambos os lados empilháveis da placa bipolar 10.[0028] Frame 11 additionally includes substrate receiving passages 11a and material receiving passages 11b, as shown in Figure 2. The substrate receiving passages 11a are grooves or channels, while material receiving passages 11b are openings in the frame 11 that receive the lead sheets 14 and active materials 16, 18 on both stackable sides of the bipolar plate 10.

[0029] As passagens de recebimento de substrato 11a são um sulco usado para receber e segurar o substrato 12, quando o substrato 12 é posicionado dentro da armação 11. Outras configurações de passagens de recebimento de substrato 11a são possíveis, incluindo entalhes, depressões, recessos ou qualquer mecanismo de proteção que segure o substrato 12 dentro da armação 11. Por exemplo, o substrato 12 podería ser segurado à armação 11 usando uma solda ou por adesivo ou por um prendedor. No entanto, na modalidade mostrada, o substrato 12 é segurado nas passagens de recebimento de substrato 11a durante a fabricação da placa bipolar 10.[0029] Substrate receiving passages 11a are a groove used to receive and hold substrate 12, when substrate 12 is positioned within frame 11. Other configurations of substrate receiving passages 11a are possible, including notches, depressions, recesses or any protective mechanism that holds substrate 12 within frame 11. For example, substrate 12 could be secured to frame 11 using a weld or by adhesive or by a fastener. However, in the embodiment shown, the substrate 12 is held in the substrate receiving passages 11a during the manufacture of the bipolar plate 10.

[0030] Cada passagem de recebimento de material 11b é posicionada em um centro substancial da armação 11 dividida uma da outra pelo substrato 12, quando o substrato 12 é posicionado dentro das[0030] Each material receiving passage 11b is positioned in a substantial center of the frame 11 divided from one another by substrate 12, when substrate 12 is positioned within the

Petição 870190086230, de 02/09/2019, pág. 17/44Petition 870190086230, of 9/2/2019, p. 17/44

8/23 passagens de recebimento de substrato 11a. Além disso, as folhas de chumbo 14 e materiais ativos 16, 18 são envoltos dentro de um plano de superfície externa da armação 11. Estes pares de cavidades são dimensionados para receber com segurança as folhas de chumbo 14 e materiais ativos 16,18 dentro da armação 11.8/23 substrate receiving passes 11a. In addition, lead sheets 14 and active materials 16, 18 are encased within an outer surface plane of the frame 11. These pairs of cavities are sized to securely receive lead sheets 14 and active materials 16,18 within the frame 11.

[0031] Na modalidade mostrada, o substrato 12 é uma peça separada de material isolante em relação à armação 11, com o substrato 12 é recebido e segurado dentro das passagens de recebimento de substrato 11a da armação 11. No entanto, a armação 11 e o substrato 12 podem ser formados em conjunto, como uma estrutura monolítica, geralmente do mesmo material. Durante a fabricação, a armação 11 e o substrato 12 são construídos como uma peça única do mesmo material. Isso pode ser realizado por meio de um processo como moldagem por injeção ou outros métodos conhecidos.[0031] In the embodiment shown, the substrate 12 is a separate piece of insulating material in relation to the frame 11, with the substrate 12 being received and secured within the substrate receiving passages 11a of the frame 11. However, the frame 11 and the substrate 12 can be formed together, as a monolithic structure, generally of the same material. During manufacture, frame 11 and substrate 12 are constructed as a single piece of the same material. This can be accomplished through a process such as injection molding or other known methods.

[0032] O substrato 12 na modalidade mostrada é um plástico isolante que é geralmente não condutor, ou seja, polipropileno, acrilonitrila butadiene estireno (ABS), policarbonato, copolímeros ou misturas de polímeros na modalidade mostrada. Como discutido brevemente acima, o substrato 12 pode ser preparado a partir do mesmo material que a armação 11, independentemente se a armação 11 e o substrato 12 estiverem preparados a partir de uma construção de peça única.[0032] Substrate 12 in the modality shown is an insulating plastic that is generally non-conductive, that is, polypropylene, acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polycarbonate, copolymers or mixtures of polymers in the modality shown. As briefly discussed above, substrate 12 can be prepared from the same material as frame 11, regardless of whether frame 11 and substrate 12 are prepared from a one-piece construction.

[0033] Em uma modalidade alternativa, como mostrado a Figura 7, o substrato 112 é geralmente não condutor, sendo preparado a partir de plástico isolante. Entretanto, as fibras e o material condutores são dispersados homogeneamente por todo o plástico isolante. Por exemplo, o substrato 112 pode ser preparado a partir de um plástico não corrosivo vendido pela Integral Technologies, Inc, sob o nome comercial Electriplast, que inclui áreas altamente condutoras eletricamente. O substrato 112, como mostrado na Figura 7, inclui um material à base de resina não condutora ou termoplástico 112a com um micron em pó de partículas[0033] In an alternative embodiment, as shown in Figure 7, substrate 112 is generally non-conductive, being prepared from insulating plastic. However, the conductive fibers and material are homogeneously dispersed throughout the insulating plastic. For example, substrate 112 can be prepared from a non-corrosive plastic sold by Integral Technologies, Inc, under the trade name Electriplast, which includes highly electrically conductive areas. Substrate 112, as shown in Figure 7, includes a non-conductive or thermoplastic resin based material 112a with a micron particle powder

Petição 870190086230, de 02/09/2019, pág. 18/44Petition 870190086230, of 9/2/2019, p. 18/44

9/23 condutoras e/ou em combinação de fibra(s) de micron 112b substancialmente homogeneizados dentro da resina ou termoplástico 112a. Como mostrado claramente na Figura 7, as partículas ou fibras condutoras 112b são homogeneizadas por todo o corpo da resina ou da termoplástica 112a. Neste exemplo, o diâmetro D das partículas condutoras das partículas ou fibras condutoras 112b no pó está entre cerca de 3 à 12 microns. As fibras condutoras das partículas ou fibras condutoras 112b têm um diâmetro entre cerca de 3 e 12 microns, tipicamente na faixa de 10 microns ou entre cerca de 8 e 12 microns, e um comprimento entre cerca de 2 e 14 milímetros. As fibras condutoras de micron das partículas ou das fibras condutoras 112b podem ser fibra de metal ou fibra chapeada de metal. Além disso, a fibra chapeada de metal pode ser formada por chapeamento de metal em uma fibra metálica ou por chapeamento de metal em uma fibra não metálica. As fibras metálicas exemplares incluem, mas não se limitam a, fibra de aço inoxidável, fibra de cobre, fibra de níquel, fibra de prata, fibra de alumínio, ou semelhantes, ou combinações das mesmas. Materiais de chapeamento de metal exemplares incluem, mas não estão limitados a, cobre, níquel, cobalto, prata, ouro, paládio, platina, rutênio e ródio, e ligas dos mesmos. Qualquer fibra chapável pode ser usada como o núcleo para uma fibra de não metal. As fibras não metálicas exemplares incluem, mas não se limitam a, carbono, grafite, poliéster, basalto, materiais feitos pelo homem e materiais naturais, e semelhantes. Além disso, os metais supercondutores, como titânio, níquel, nióbio e zircônio, e ligas de titânio, níquel, nióbio e zircônio também podem ser usados como fibras condutoras de micron e/ou como fibras de chapeamento de metal em fibras.9/23 conductive and / or in combination of micron fiber (s) 112b substantially homogenized within the resin or thermoplastic 112a. As shown clearly in Figure 7, conductive particles or fibers 112b are homogenized throughout the resin or thermoplastic body 112a. In this example, the diameter D of the conductive particles of the conductive particles or fibers 112b in the powder is between about 3 to 12 microns. The conductive fibers of the particles or conductive fibers 112b have a diameter between about 3 and 12 microns, typically in the range of 10 microns or between about 8 and 12 microns, and a length between about 2 and 14 millimeters. The micron conductive fibers of the particles or conductive fibers 112b can be metal fiber or metal plated fiber. In addition, the plated metal fiber can be formed by plating metal on a metal fiber or plating metal on a non-metallic fiber. Exemplary metal fibers include, but are not limited to, stainless steel fiber, copper fiber, nickel fiber, silver fiber, aluminum fiber, or the like, or combinations thereof. Exemplary metal plating materials include, but are not limited to, copper, nickel, cobalt, silver, gold, palladium, platinum, ruthenium and rhodium, and alloys thereof. Any pliable fiber can be used as the core for a non-metal fiber. Exemplary non-metallic fibers include, but are not limited to, carbon, graphite, polyester, basalt, man-made materials and natural materials, and the like. In addition, superconducting metals such as titanium, nickel, niobium and zirconium, and titanium, nickel, niobium and zirconium alloys can also be used as micron conducting fibers and / or as metal plating fibers in fibers.

[0034] As partículas e/ou fibras condutoras 112b são substancialmente homogeneizadas dentro da resina ou do termoplástico 112a. O substrato 112 inclui áreas controladas de superfícies condutoras no substrato 112, em que os materiais condutores das partículas ou fibras[0034] Conductive particles and / or fibers 112b are substantially homogenized within the resin or thermoplastic 112a. Substrate 112 includes controlled areas of conductive surfaces on substrate 112, where the conductive materials of the particles or fibers

Petição 870190086230, de 02/09/2019, pág. 19/44Petition 870190086230, of 9/2/2019, p. 19/44

10/23 condutoras 112b são expostos através da resina ou termoplástico 112a, que são condutivamente conectadas pelo processo de homogeneização. As superfícies condutoras do substrato 112 são controladas por umas técnicas de fabricação adicionais, tais como gravação ou jateamento abrasivo, em que a superfície é tornada áspera pelo produto químico ou pela propulsão de uma corrente de material abrasivo de encontro à superfície sob alta pressão. As partículas e/ou fibras condutoras 112b são expostas então e as áreas condutoras do substrato 112 são providas. O processo provê um substrato 112 com uma quantidade controlada de condutividade, incluindo o tamanho e área de condutividade.10/23 conductors 112b are exposed through resin or thermoplastic 112a, which are conductively connected by the homogenization process. The conductive surfaces of substrate 112 are controlled by additional manufacturing techniques, such as etching or abrasive blasting, in which the surface is roughened by the chemical or by propelling a stream of abrasive material against the surface under high pressure. The conductive particles and / or fibers 112b are then exposed and the conductive areas of the substrate 112 are provided. The process provides a substrate 112 with a controlled amount of conductivity, including the size and area of conductivity.

[0035] Também é possível que o substrato 112 inclua uma combinação de ambas as partículas, pós e/ou fibras condutores 112b, que são substancialmente homogeneizados juntos dentro de uma resina isolante ou termoplástica 112a durante um processo de moldagem. O material homogeneizado é moldado em uma forma poligonal, como um substrato 112, que acomoda vários projetos personalizados ou propriedades necessárias para a placa bipolar 10 de acordo com a invenção. O substrato 112 pode então ser moldado com a armação 11 em uma única técnica de fabricação. Isto permite que a placa bipolar 10 e a batería bipolar 100 sejam simplificadas, em que partes mínimas são usadas e etapas da produção são eliminadas. Além disso, as propriedades do substrato 112 e batería 100 podem ser focalizadas fornecendo e controlando áreas condutoras ao longo da superfície do substrato 112. Já que a armação 11 é isolante e o substrato 12, 112 é posicionada na passagem de recebimento de substrato 11a, a placa bipolar 10 pode atuar como uma armação da batería bipolar 100 quando montada.[0035] It is also possible for substrate 112 to include a combination of both conductive particles, powders and / or fibers 112b, which are substantially homogenized together within an insulating or thermoplastic resin 112a during a molding process. The homogenized material is molded into a polygonal shape, as a substrate 112, which accommodates various customized designs or properties required for the bipolar plate 10 according to the invention. Substrate 112 can then be molded with frame 11 in a single manufacturing technique. This allows the bipolar plate 10 and the bipolar battery 100 to be simplified, in which minimal parts are used and production steps are eliminated. In addition, the properties of substrate 112 and battery 100 can be focused on providing and controlling conductive areas along the surface of substrate 112. Since frame 11 is insulating and substrate 12, 112 is positioned in the substrate receiving passage 11a, the bipolar plate 10 can act as a frame for the bipolar battery 100 when mounted.

[0036] Durante a fabricação, o substrato 12 é ou inserido moldado na passagem de recebimento de substrato 11a, ou a armação 11 é mais moldado sobre o substrato 12. No entanto, se a armação 11 e o substrato 12 são moldáveis juntos, ou seja, inserir ou sobre moldar duas[0036] During manufacture, substrate 12 is either molded into the substrate receiving passage 11a, or frame 11 is more molded onto substrate 12. However, if frame 11 and substrate 12 are moldable together, or that is, insert or over-mold two

Petição 870190086230, de 02/09/2019, pág. 20/44Petition 870190086230, of 9/2/2019, p. 20/44

11/23 peças juntas ou moldagem por injeção de uma peça monolítica, as etapas de fabricação da placa bipolar 10 pode ser simplificadas, com menos partes. Além disso, este processo permite a habilidade de personalizar o tamanho e as formas da placa bipolar 10 e da batería bipolar 100 de acordo com a invenção.11/23 pieces together or injection molding of a monolithic piece, the manufacturing steps of the bipolar plate 10 can be simplified, with fewer parts. In addition, this process allows the ability to customize the size and shape of the bipolar plate 10 and the bipolar battery 100 according to the invention.

[0037] Agora, com referência às figuras 1 e 2, o substrato 12 e o substrato 112 mostrados nas figuras 4-8 incluem perfurações 13 ao longo da superfície do substrato 12, 112, e através do corpo estendendo-se através de uma superfície oposta. Na modalidade mostrada, as perfurações 13 são circulares, mas poderíam ser de outra forma. As perfurações 13 são posicionadas em um padrão de grade simétrica. As perfurações 13 são posicionadas em quatro quadrantes do substrato mostrado 12, 112. Ter um número de perfurações 13 posicionadas em um arranjo simétrico de grade provê conduções uniformes através do substrato 12, 112 quando as folhas de chumbo 14 são posicionadas nos lados opostos do substrato 12, 112.[0037] Now, with reference to figures 1 and 2, substrate 12 and substrate 112 shown in figures 4-8 include perforations 13 along the surface of substrate 12, 112, and through the body extending across a surface opposite. In the embodiment shown, the perforations 13 are circular, but could be otherwise. The perforations 13 are positioned in a symmetrical grid pattern. Perforations 13 are positioned in four quadrants of the shown substrate 12, 112. Having a number of perforations 13 positioned in a symmetrical grid arrangement provides uniform conductions across substrate 12, 112 when the lead sheets 14 are positioned on opposite sides of the substrate 12, 112.

[0038] Adicionalmente, o substrato 112 inclui partículas, pós e/ou fibras condutores 112b ao longo da superfície e através do corpo do substrato 112, como mostrado claramente na Figura 5-9. Em geral, existem áreas de superfície do substrato 112 que são isolantes, enquanto outras áreas são condutoras resultantes das partículas, pós, e/ou fibras condutores 112b. Como discutido acima, a quantidade de área condutora pode ser controlada através da fabricação do substrato 112. Por exemplo, as superfícies do substrato podem ser tornadas ásperas para expor áreas condutoras que podem ser personalizadas em tamanho e forma em relação a todo o lado da superfície exposta do substrato 12, ou a quantidade de partículas, pós e/ou fibras condutoras 112b pode ser controlada em relação à quantidade de resina isolante ou termoplástico 112a. Na modalidade mostrada nas figuras 5-9, toda a superfície externa do substrato 112 foi tornada áspera para expor partículas, pós e/ou fibras condutoras 12b. Assim, o substrato é condutor sobre os lados da superfície exposta do[0038] Additionally, substrate 112 includes particles, powders and / or conductive fibers 112b along the surface and through the body of substrate 112, as shown clearly in Figure 5-9. In general, there are surface areas of substrate 112 that are insulating, while other areas are conductive resulting from conductive particles, powders, and / or fibers 112b. As discussed above, the amount of conductive area can be controlled by making the substrate 112. For example, the surfaces of the substrate can be roughened to expose conductive areas that can be customized in size and shape in relation to the entire surface side. exposed from substrate 12, or the amount of particles, powders and / or conductive fibers 112b can be controlled in relation to the amount of insulating or thermoplastic resin 112a. In the embodiment shown in figures 5-9, the entire outer surface of substrate 112 has been roughened to expose conductive particles, powders and / or fibers 12b. Thus, the substrate is conductive on the sides of the exposed surface of the

Petição 870190086230, de 02/09/2019, pág. 21/44Petition 870190086230, of 9/2/2019, p. 21/44

12/23 substrato e as folhas de chumbo 14 são posicionadas sobre as partículas, pós, e/ou fibras condutoras 112b.12/23 substrate and lead sheets 14 are positioned on particles, powders, and / or conductive fibers 112b.

[0039] Agora, com referência às figuras 1,2, 7 e 8, as folhas de chumbo 14 serão discutidas, que são posicionadas dentro da passagem de recebimento de material 11b, em lados opostos do substrato 12, 112. As folhas de chumbo 14 são condutoras e se conectam entre si através das perfurações 13. Mais específico, as folhas de chumbo 14 são mecânica e eletricamente conectadas entre si na modalidade mostrada. O substrato 12, 112 é geralmente isolante ou inclui somente uma área ou condutibilidade limitada com base em partículas e/ou fibras condutoras 112b na resina isolante ou termoplástico 112a. Como resultado, as perfurações 13 são usadas para conectar as folhas de chumbo 14 umas com as outras na placa bipolar 10, notavelmente para uma placa bipolar 10 com substrato 12 preparados exclusivamente a partir de material isolante. As folhas da chumbo 14 são soldadas juntas, como mostrado na Figura 2, pela soldagem de resistência ou por outro processo conhecido da técnica. Por outro lado, uma placa bipolar 10 com um substrato 112, como mostrado a Figura 7, que inclui as partículas ou fibras condutoras 112b homogeneizadas na resina ou termoplástico 112a, também podem incluir perfurações 113, que permitem controle e eficiência adicionais na condutividade entre as folhas de chumbo 14 e materiais ativos 16, 18 na placa bipolar 10 de acordo com a invenção.[0039] Now, with reference to figures 1,2, 7 and 8, the lead sheets 14 will be discussed, which are positioned inside the receiving passage of material 11b, on opposite sides of the substrate 12, 112. The lead sheets 14 are conductive and connect to each other through perforations 13. More specifically, the lead sheets 14 are mechanically and electrically connected to each other in the modality shown. Substrate 12, 112 is generally insulating or includes only a limited area or conductivity based on conductive particles and / or fibers 112b in the insulating or thermoplastic resin 112a. As a result, perforations 13 are used to connect the lead sheets 14 with each other on the bipolar plate 10, notably for a bipolar plate 10 with substrate 12 prepared exclusively from insulating material. Lead 14 sheets are welded together, as shown in Figure 2, by resistance welding or by another process known in the art. On the other hand, a bipolar plate 10 with a substrate 112, as shown in Figure 7, which includes conductive particles or fibers 112b homogenized in the resin or thermoplastic 112a, can also include perforations 113, which allow additional control and efficiency in the conductivity between the lead sheets 14 and active materials 16, 18 on the bipolar plate 10 according to the invention.

[0040] Em ambos os casos, as perfurações 13 podem variar em tamanho, forma ou padrão de grade, mas são grandes o suficiente para que a folha de chumbo 14 possa ser posicionada em e através das perfurações 13 e conectada a uma folha de chumbo adjacente 14. As perfurações 13 podem ser moldadas ou fresadas no substrato 12 durante a fabricação. Com referência às figuras 1,2 e 8, as folhas de chumbo 14 são mostradas, sendo posicionadas nas duas superfícies expostas do substrato 12, 112 respectivamente, e dimensões para caber dentro das passagens de[0040] In both cases, the perforations 13 may vary in size, shape or grid pattern, but are large enough that the lead sheet 14 can be positioned in and through the perforations 13 and connected to a lead sheet adjacent 14. Perforations 13 can be shaped or milled on substrate 12 during manufacture. Referring to figures 1,2 and 8, the lead sheets 14 are shown, being positioned on the two exposed surfaces of the substrate 12, 112 respectively, and dimensions to fit inside the passages.

Petição 870190086230, de 02/09/2019, pág. 22/44Petition 870190086230, of 9/2/2019, p. 22/44

13/23 recebimento de material 11b da armação 11. A folha de chumbo 14 é dimensionada para caber seguramente na passagem de recebimento de material 11b, de modo que a armação 11 reveste cada folha de chumbo 14 posicionada em ambos os lados do substrato 12, 112. As folhas de chumbo 14 são mecânica e eletricamente conectadas através das perfurações 13, como mostrado na Figura 7.13/23 receiving material 11b from the frame 11. The lead sheet 14 is sized to fit securely in the material receiving passage 11b, so that the frame 11 covers each lead sheet 14 positioned on both sides of the substrate 12, 112. Lead sheets 14 are mechanically and electrically connected through perforations 13, as shown in Figure 7.

[0041] Como mostrado na Figura 9, as folhas de chumbo 14 podem ser inseridas nas passagens de recebimento de substrato 11, juntamente com o substrato 12, 112 durante a fabricação e montagem. As folhas de chumbo 14 podem envolver dentro da armação durante a moldagem de inserção, sobre moldagem, ou técnica de fabricação semelhante, em que as folhas de chumbo 14 e substrato 12, 112 são fabricados dentro das passagens de recebimento de substrato 11a. As folhas de chumbo 14 são posicionadas em superfícies opostas do substrato 12, 112 e, em seguida, inseridas ou fabricadas dentro da armação 11. É possível aplicar as folhas de chumbo 14 pelo chapeamento conhecido, depósito de vapor ou métodos de pulverização de chama fria.[0041] As shown in Figure 9, the lead sheets 14 can be inserted into the substrate receiving passages 11, together with the substrate 12, 112 during manufacture and assembly. The lead sheets 14 can wrap within the frame during insertion molding, over molding, or similar manufacturing technique, where the lead sheets 14 and substrate 12, 112 are manufactured within the substrate receiving passages 11a. Lead sheets 14 are positioned on opposite surfaces of substrate 12, 112 and then inserted or fabricated within frame 11. Lead sheets 14 can be applied by known plating, vapor deposit or cold flame spray methods .

[0042] Também é possível que a folha de chumbo 14 seja uma pasta com chumbo, a qual é posicionada ao longo das superfícies dianteira e traseira do substrato 12, 112. A pasta é espalhada através de superfícies opostas (ou seja, superfícies dianteiras e traseiras) do substrato 12, 112 e dentro das perfurações 13. A pasta conecta ambos os lados do substrato 12, 112 através das perfurações 13. A pasta seria grossa o suficiente para prover conectividade entre as pastas de cada lado, mas não deve ser mais espessa do que a passagem de recebimento de material 11b, considerando que um material ativo 16, 18 também está posicionado dentro da passagem de recebimento de material 11b.[0042] It is also possible for the lead sheet 14 to be a leaded paste, which is positioned along the front and rear surfaces of the substrate 12, 112. The paste is spread across opposite surfaces (ie, front and back surfaces) substrate 12, 112 and inside the perforations 13. The paste connects both sides of the substrate 12, 112 through the perforations 13. The paste would be thick enough to provide connectivity between the pastes on each side, but it should not be more thicker than the material receiving passage 11b, whereas an active material 16, 18 is also positioned within the material receiving passage 11b.

[0043] Com referência às figuras 2 e 5-9, os materiais ativos 16, 18 são mostrados e posicionados em lados expostos das folhas de chumbo 14, voltados para longe do substrato 12, 112. A primeira camada de[0043] With reference to figures 2 and 5-9, the active materials 16, 18 are shown and positioned on exposed sides of the lead sheets 14, facing away from the substrate 12, 112. The first layer of

Petição 870190086230, de 02/09/2019, pág. 23/44Petition 870190086230, of 9/2/2019, p. 23/44

14/23 material ativo 16 é uma pasta de material ativo positivo (PAM) que é aplicada sobre uma folha de chumbo 14, enquanto um material ativo negativo (NAM) é aplicado sobre a outra folha de chumbo 14, que é o segundo material ativo 18. Na modalidade mostrada, a pasta de material ativo positivo (PAM) e o material ativo negativo (NAM) são pasta de chumbo ou óxido de chumbo misturado com ácido sulfúrico, água, fibra e carbono.14/23 active material 16 is a paste of positive active material (PAM) that is applied on one sheet of lead 14, while a negative active material (NAM) is applied on the other sheet of lead 14, which is the second active material 18. In the modality shown, the positive active material paste (PAM) and the negative active material paste (NAM) are lead paste or lead oxide mixed with sulfuric acid, water, fiber and carbon.

[0044] A espessura dos materiais ativos 16, 18 (ou seja, NAM e PAM) não deve estender-se fora da passagem de recebimento de material 11b da armação 11. Em vez disso, a espessura total T_m do substrato 12, 112, folhas de chumbo 14, e materiais ativos 16, 18 é menor do que a espessura T_f da armação 11.[0044] The thickness of the active materials 16, 18 (ie NAM and PAM) should not extend outside the material receiving passage 11b of the frame 11. Instead, the total thickness T _m of the substrate 12, 112 , lead sheets 14, and active materials 16, 18 is less than the thickness T _f of the frame 11.

[0045] A armação 11 envolve o substrato 12, 112, folhas de chumbo 14 e materiais ativos 16, 18. Como resultado, quando montada a batería bipolar 100 é montada em pilhas de placas bipolares 10, a armação 11 age como um suporte e superfície exterior para a batería bipolar 100. O número de etapas e partes de montagem pode ser minimizado. Além disso, a batería bipolar 100 e a placa bipolar 10 podem facilmente ser personalizadas para várias aplicações, uma vez que a armação 11 e o substrato 12 podem ser moldados às várias formas e tamanhos.[0045] The frame 11 involves the substrate 12, 112, lead sheets 14 and active materials 16, 18. As a result, when assembled the bipolar battery 100 is assembled in stacks of bipolar plates 10, the frame 11 acts as a support and outer surface for 100 bipolar battery. The number of steps and mounting parts can be minimized. In addition, the bipolar battery 100 and the bipolar plate 10 can be easily customized for various applications, since the frame 11 and the substrate 12 can be molded to various shapes and sizes.

[0046] Agora com referência às figuras 3 e 4, os espaçadores 22 são mostrados que empilham e selam com as placas bipolares 10 de acordo com a invenção, e usados para prender um eletrólito 20 para a batería bipolar 100.[0046] Now with reference to figures 3 and 4, the spacers 22 are shown that stack and seal with the bipolar plates 10 according to the invention, and used to attach an electrolyte 20 to the bipolar battery 100.

[0047] O espaçador 22 é mostrado entre empilhando placas bipolares adjacentes 10. O espaçador 22 é essencialmente um invólucro com dimensões semelhantes as da armação 11 e inclui um espaço de recebimento de eletrólitos 22a, como mostrado nas figuras 3-6. O espaço de recebimento de eletrólitos 22a é um furo através do espaço de recebimento de eletrólitos 22a, posicionado substancialmente no centro do[0047] Spacer 22 is shown between stacking adjacent bipolar plates 10. Spacer 22 is essentially a housing with dimensions similar to those of frame 11 and includes an electrolyte receiving space 22a, as shown in figures 3-6. The electrolyte receiving space 22a is a hole through the electrolyte receiving space 22a, positioned substantially in the center of the

Petição 870190086230, de 02/09/2019, pág. 24/44Petition 870190086230, of 9/2/2019, p. 24/44

15/23 espaçador 22 e mantem um eletrólito 20. Quando selado entre duas placas bipolares adjacentes 10, o espaçador 22 evita que o eletrólito 20 vaze e permite que o eletrólito 20 proveja condutividade entre as placas bipolares15/23 spacer 22 and holds an electrolyte 20. When sealed between two adjacent bipolar plates 10, spacer 22 prevents electrolyte 20 from leaking and allows electrolyte 20 to provide conductivity between the bipolar plates

10.10.

[0048] Como mostrado nas figuras 5 e 6, pelo menos um canal de recebimento de eletrólitos 22b é provido no espaçador 22, que é posicionado sobre uma superfície externa do espaçador 22 e direcionado para o espaço de recebimento de eletrólitos 22a. Um usuário pode prover o eletrólito 20 através do canal de recebimento de eletrólito 22b e no espaço de recebimento de eletrólito 22a, depois que o espaçador 22 é montado e selado com as placas bipolares adjacentes 10. Em geral, o canal de recebimento de eletrólitos 22b é uma abertura no espaçador 22 que se estende pelo espaçador 22 e no espaço de recebimento de eletrólitos 22a. Entretanto, outros mecanismos ou estruturas conhecidas da técnica podiam ser usados para permitir a entrada de eletrólito 20 no espaço de recebimento de eletrólito 22a. O canal de recebimento 22b pode ser plugado ou obstruído em alguma capacidade quando não utilizado ou usado para ventilar gás do espaço de recebimento de eletrólito 22a.[0048] As shown in figures 5 and 6, at least one electrolyte receiving channel 22b is provided in the spacer 22, which is positioned on an external surface of the spacer 22 and directed to the electrolyte receiving space 22a. A user can supply electrolyte 20 through the electrolyte receiving channel 22b and in the electrolyte receiving space 22a, after the spacer 22 is assembled and sealed with the adjacent bipolar plates 10. In general, the electrolyte receiving channel 22b it is an opening in the spacer 22 which extends through the spacer 22 and in the electrolyte receiving space 22a. However, other mechanisms or structures known in the art could be used to allow entry of electrolyte 20 into the electrolyte receiving space 22a. The receiving channel 22b can be plugged or blocked in some capacity when not used or used to vent gas from the electrolyte receiving space 22a.

[0049] O eletrólito 20 pode ser uma variedade de substâncias, incluindo o ácido. No entanto, a substância deve ser uma substância que inclui íons livres que tornam essa substância eletricamente condutora. O eletrólito 20 pode ser uma solução, um material fundido, e/ou um sólido, o que ajuda a criar um circuito de batería através dos ions do eletrólito. Na batería bipolar 100 de acordo com a invenção, os materiais ativos 16, 118 proveem uma reação que converta a energia química à energia elétrica, e o eletrólito 20 permite que a energia elétrica flua da placa bipolar 10 a uma outra placa bipolar 10, bem como aos eletrodos 36 da batería 100.[0049] Electrolyte 20 can be a variety of substances, including acid. However, the substance must be a substance that includes free ions that make that substance electrically conductive. The electrolyte 20 can be a solution, a molten material, and / or a solid, which helps to create a battery circuit through the ions of the electrolyte. In the bipolar battery 100 according to the invention, the active materials 16, 118 provide a reaction that converts chemical energy to electrical energy, and electrolyte 20 allows electrical energy to flow from bipolar plate 10 to another bipolar plate 10, as well as the electrodes 36 of the battery 100.

[0050] Na modalidade mostrada, o eletrólito 20 é um ácido que é mantido em uma esteira de vidro absorvido (AGM) 21, como mostrado nas figuras 4 e 5. O eletrólito 20 é mantido na esteira de vidro 21 por meio[0050] In the modality shown, electrolyte 20 is an acid that is kept on an absorbed glass mat (AGM) 21, as shown in figures 4 and 5. Electrolyte 20 is kept on glass mat 21 by means of

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16/23 de ação capilar. As fibras de vidro muito finas são tecidas na esteira de vidro 21 para aumentar a área de superfície o bastante para prender o suficiente de eletrólito 20 nas células para toda sua vida. As fibras que incluem a esteira de vidro das fibras de vidro finas 21 não absorvem nem são afetadas pelo eletrólito ácido 20 que residem dentro. A dimensão da esteira de vidro pode ser variada no tamanho. Entretanto, na modalidade mostrada, a esteira de vidro 21 cabe dentro do espaço de recebimento de eletrólito 22a, mas tem uma espessura maior do que aquele o espaçador16/23 capillary action. The very thin glass fibers are woven into the glass mat 21 to increase the surface area enough to hold enough electrolyte 20 in the cells for their entire life. The fibers including the glass mat of the thin glass fibers 21 do not absorb or are affected by the acidic electrolyte 20 residing within. The size of the glass mat can be varied in size. However, in the modality shown, the glass mat 21 fits within the electrolyte receiving space 22a, but has a greater thickness than that of the spacer

22. Adicionalmente, o espaço de recebimento de eletrólito 22a, na modalidade mostrada, inclui adicionalmente o espaço para uma porção do eletrólito 20, e mais especificamente a esteira de vidro 21. Como resultado, o projeto da batería bipolar 100, de acordo com a invenção, permite o espaçador 22 que prende a esteira de vidro 21 a empilhar uniformemente com as placas bipolar adjacentes 10, em que os materiais ativos 16, 18 sentam-se na esteira de vidro 21 que contem o eletrólito 20.22. Additionally, the electrolyte receiving space 22a, in the modality shown, additionally includes the space for a portion of the electrolyte 20, and more specifically the glass mat 21. As a result, the design of the bipolar battery 100, according to invention, allows the spacer 22 that holds the glass mat 21 to stack evenly with the adjacent bipolar plates 10, in which the active materials 16, 18 sit on the glass mat 21 containing the electrolyte 20.

[0051] Também é possível que a esteira de vidro 21 seja removida, e um eletrólito 20, como um eletrólito em gel, esteja livre para fluir entre os materiais ativos adjacentes 16, 18 entre as placas bipolares empilhadas adjacentes 10 em ambos os lados do espaçador 22.[0051] It is also possible for the glass mat 21 to be removed, and an electrolyte 20, such as a gel electrolyte, to be free to flow between adjacent active materials 16, 18 between adjacent stacked bipolar plates 10 on both sides of the spacer 22.

[0052] Também é possível, em outras modalidades, que o espaçador 22 seja uma extensão da armação 11. Geralmente, a armação 11 inclui uma passagem de recebimento de material mais profunda 11b a fim envolver as folhas de chumbo 14 e os materiais ativos 16, 18, bem como o eletrólito 20. Além disso, se a armação 11 pode ser dimensionada de modo que as passagens de recebimento de material 11b de placas bipolares empilháveis 10 podem também segurar uma esteira de fibra de vidro 21 entre si, envolvendo um invólucro das folhas de chumbo 14, materiais ativos 16, 18, esteira de vidro 21, e eletrólito 20 dentro das placas bipolares empilhadas e seladas 10. A armação 11 pode incluir o canal de recebimento de eletrólito 22b que se estende através da armação e dentro[0052] It is also possible, in other embodiments, that the spacer 22 is an extension of the frame 11. Generally, the frame 11 includes a deeper material receiving passage 11b in order to wrap the lead sheets 14 and the active materials 16 , 18, as well as the electrolyte 20. Furthermore, if the frame 11 can be dimensioned so that the material receiving passages 11b of stackable bipolar plates 10 can also hold a fiberglass mat 21 between them, surrounding a wrapper lead sheets 14, active materials 16, 18, glass mat 21, and electrolyte 20 within the stacked and sealed bipolar plates 10. Frame 11 may include electrolyte receiving channel 22b that extends through the frame and within

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17/23 da passagem de recebimento de material 11b. Nesta modalidade, as placas bipolares 10 podem ser empilhadas umas sobre as outras e seladas.17/23 of the material receiving pass 11b. In this embodiment, the bipolar plates 10 can be stacked on top of each other and sealed.

[0053] Agora com referência às figuras 4-6, as seções terminais 30 da batería bipolar 100 serão discutidas, que tampam as extremidades da batería bipolar 100. As seções terminais 30 empilham em lados opostos das placas bipolares empilhadas 10, o número de placas bipolares 10 empilhadas ao lado umas das outras depende do potencial elétrico exigido de um projeto e uma forma específicos da batería.[0053] Now with reference to figures 4-6, the terminal sections 30 of the bipolar battery 100 will be discussed, which cover the ends of the bipolar battery 100. The terminal sections 30 stack on opposite sides of the stacked bipolar plates 10, the number of plates bipolar 10 stacked next to each other depends on the electrical potential required for a specific design and shape of the battery.

[0054] Cada seção terminal 30 inclui uma camada adicional de material ativo 32, uma placa terminal 34, um eletrodo 36 e uma placa de extremidade 38. As placas de extremidade 38 são posicionadas em extremidades opostas das placas bipolares empilhadas 10, com o material ativo 32, a placa terminal 34 e o eletrodo 36 posicionados dentro da placa de extremidade 38.[0054] Each end section 30 includes an additional layer of active material 32, an end plate 34, an electrode 36 and an end plate 38. End plates 38 are positioned at opposite ends of stacked bipolar plates 10, with the material active 32, end plate 34 and electrode 36 positioned within end plate 38.

[0055] O material ativo 32 é provido para aumentar o fluxo elétrico através da batería bipolar 100, de uma seção terminal 30 à outra seção terminal 30. O material ativo 32 é feito de material que interage com um material ativo adjacente 16, 18 de uma placa bipolar adjacente 10. Desde que um espaçador 22 e eletrólito 20, como descrito acima, é posicionado em cada lado empilhável das placas bipolares 10, um espaçador 22 é posicionado entre a seção terminal 30 e uma placa bipolar exterior 10. Como resultado, os íons podem fluir livremente através do eletrólito 20 e para o material ativo 32 da seção de terminais 30.[0055] Active material 32 is provided to increase electrical flow through bipolar battery 100, from one terminal section 30 to another terminal section 30. Active material 32 is made of material that interacts with an adjacent active material 16, 18 of an adjacent bipolar plate 10. Since a spacer 22 and electrolyte 20, as described above, is positioned on each stackable side of the bipolar plates 10, a spacer 22 is positioned between the end section 30 and an outer bipolar plate 10. As a result, ions can flow freely through electrolyte 20 and into the active material 32 of terminal section 30.

[0056] Como mostrado nas figuras 5-6, a placa terminal 34 é provida e envolta dentro da seção terminal 30. A placa terminal 34 é condutora e geralmente um metal. A placa terminal 34 atribui a um eletrodo 36, que quer um ânodo ou um cátodos da batería bipolar 100. O ânodo é definido como o eletrodo 36 em que os elétrons saem da célula e a oxidação ocorre, e o cátodos como o eletrodo 36 em que os elétrons entram na célula e a redução ocorre. Cada eletrodo 36 pode transformar-se[0056] As shown in figures 5-6, the end plate 34 is provided and wrapped within the end section 30. The end plate 34 is conductive and generally a metal. The end plate 34 attaches to an electrode 36, which wants either an anode or a cathode from the bipolar battery 100. The anode is defined as the electrode 36 in which electrons leave the cell and oxidation occurs, and the cathodes as electrode 36 in that electrons enter the cell and the reduction occurs. Each electrode 36 can be transformed

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18/23 em ânodo ou em cátodo dependendo da direção da corrente através da célula. É possível que tanto a placa terminal 34 e o eletrodo 36 sejam formados como uma peça.18/23 in anode or cathode depending on the direction of the current through the cell. It is possible that both end plate 34 and electrode 36 are formed as one piece.

[0057] Como mostrado nas figuras 4-6, a placa de extremidade 38 é não condutora e provê o suporte estrutural às extremidades da batería bipolar 100 de acordo com a invenção. A placa de extremidade 38 inclui uma passagem de recebimento de terminal 38a, que é um recesso em que a placa terminal 34, o eletrodo 36, e o material ativo 32 são posicionados. Adicionalmente, como a passagem de recebimento de material 11b, o terminal que recebe a passagem 38a prove bastante afastamento para que uma quantidade de eletrólito 20 seja envolta com a seção terminal 30 e especificamente dentro das passagens de recebimento de material 11b juntamente com o material ativo 32, placa terminal 34 e eletrodo 36. Na modalidade mostrada nas figuras 5 e 6, a passagem de recebimento do terminal 38a provê espaço suficiente para receber e envolver uma porção da esteira de vidro 21, também.[0057] As shown in figures 4-6, the end plate 38 is non-conductive and provides structural support to the ends of the bipolar battery 100 according to the invention. End plate 38 includes a terminal receiving passage 38a, which is a recess in which end plate 34, electrode 36, and active material 32 are positioned. Additionally, as the material receiving passage 11b, the terminal receiving the passage 38a provides enough clearance for an amount of electrolyte 20 to be wrapped with the terminal section 30 and specifically within the material receiving passages 11b together with the active material 32, end plate 34 and electrode 36. In the embodiment shown in figures 5 and 6, the receiving passage of terminal 38a provides sufficient space to receive and enclose a portion of the glass mat 21, too.

[0058] Com referência às figuras 3 a 8, a montagem da batería bipolar 100 de acordo com a invenção será discutida adicionalmente.[0058] With reference to figures 3 to 8, the assembly of the bipolar battery 100 according to the invention will be discussed further.

[0059] A placa bipolar 10 é fabricada e montada com o substrato 12, 112 segurado com a armação 11.0 substrato 12, 112 inclui perfurações 13 e/ou partículas ou fibras condutoras 112b e é geralmente moldado com a armação 11, seja como um componente único ou separado. Uma vez que o substrato 12, 112 é posicionado dentro da armação 11, as folhas de chumbo 14 são posicionadas com as passagens de recebimento de material 11b da armação 11 em ambas as superfícies expostas do substrato 12, 112. As folhas de chumbo 14 são conectadas mecanicamente juntas através das perfurações 13 e conectadas eletricamente através das partículas ou fibras condutoras 112b providas no substrato 12, 112. Um primeiro material ativo 16 é então posicionado nas passagens de recebimento de material 11b em um lado do substrato 12, enquanto o[0059] The bipolar plate 10 is manufactured and assembled with substrate 12, 112 secured with frame 11.0 substrate 12, 112 includes perforations 13 and / or conductive particles or fibers 112b and is generally molded with frame 11, either as a component single or separate. Once the substrate 12, 112 is positioned inside the frame 11, the lead sheets 14 are positioned with the material receiving passages 11b from the frame 11 on both exposed surfaces of the substrate 12, 112. The lead sheets 14 are mechanically connected together through the perforations 13 and electrically connected through the conductive particles or fibers 112b provided in the substrate 12, 112. A first active material 16 is then positioned in the material receiving passages 11b on one side of the substrate 12, while the

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19/23 segundo material ativo 18 é posicionado em outro lado do substrato dentro das passagens de recebimento de material 11b. Como resultado, a armação 11 envolve o substrato 12, folhas de chumbo 14 e materiais ativos 16, 18 dentro dos limites de superfície da placa bipolar 10.19/23 second active material 18 is positioned on the other side of the substrate within the material receiving passages 11b. As a result, the frame 11 surrounds the substrate 12, lead sheets 14 and active materials 16, 18 within the surface limits of the bipolar plate 10.

[0060] As placas bipolares 10 são empilhadas então umas ao lado das outras com espaçadores 22 providos entre cada placa bipolar empilhada. O eletrólito 20 é provido no espaço de recebimento de eletrólito 22a, que é dimensionado similar à passagem de recebimento de material 11b da armação 11. Uma esteira de fibra de vidro 21 pode ser provida no espaço de recebimento de eletrólito 22a, também, e um eletrólito 20 é provido dentro da esteira de fibra de vidro 21 através do canal de recebimento de eletrólito 22b. Os espaçadores 22 e as placas bipolares 10 empilham uniformemente um ao lado do outro e são selados subsequentemente. Uma vez que os espaçadores 22 e as placas bipolares empilhadas 10 incluem superfícies externas não condutoras, os espaçadores 22 e armações 11 das placas bipolares 10 criam um escudo externo para a batería bipolar 100. As armações 11 das placas bipolares 10 e espaçadores 22 podem ser seguros uns aos outros por qualquer método conhecido da técnica de tal forma que as superfícies tocantes dos espaçadores 22 e a armação 11 são seguros uns aos outros e selados. Por exemplo, um adesivo pode ser usado para conectar e selar as superfícies juntas. Adicionalmente, uma vez que as seções terminais 30 são montadas, podem ser posicionadas nas placas bipolares empilhadas 10 e nos espaçadores 22, e então seladas na mesma maneira.[0060] The bipolar plates 10 are then stacked next to each other with spacers 22 provided between each stacked bipolar plate. The electrolyte 20 is provided in the electrolyte receiving space 22a, which is sized similar to the material receiving passage 11b of the frame 11. A fiberglass mat 21 can be provided in the electrolyte receiving space 22a, too, and a electrolyte 20 is provided within the fiberglass mat 21 through the electrolyte receiving channel 22b. Spacers 22 and bipolar plates 10 stack evenly next to each other and are subsequently sealed. Since the spacers 22 and stacked bipolar plates 10 include external non-conductive surfaces, the spacers 22 and frames 11 of the bipolar plates 10 create an external shield for the bipolar battery 100. The frames 11 of the bipolar plates 10 and spacers 22 can be secured to each other by any method known in the art such that the touching surfaces of the spacers 22 and the frame 11 are secured to each other and sealed. For example, an adhesive can be used to connect and seal the surfaces together. In addition, once the end sections 30 are assembled, they can be positioned on stacked bipolar plates 10 and spacers 22, and then sealed in the same way.

[0061] Também é possível, que as placas de extremidade 38, o espaçador 22 e a armação 11 incluem mecanismos de proteção (não mostrados), tal como a técnica de junção ou prendedor, para conectar as peças da batería bipolar 100 juntas. Em seguida, um selante pode ser aplicado para prover uma selagem em torno da batería bipolar 100 e, mais especificamente, uma selagem em torno das placas de extremidade de[0061] It is also possible that the end plates 38, the spacer 22 and the frame 11 include protection mechanisms (not shown), such as the joining technique or fastener, to connect the parts of the bipolar battery 100 together. Then, a sealant can be applied to provide a seal around the bipolar battery 100 and, more specifically, a seal around the end plates of

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20/23 conexão 38, espaçadores 22, e armação 11.20/23 connection 38, spacers 22, and frame 11.

[0062] Também é possível que as placas bipolares 10 sejam empilhadas e seguras próximas umas das outras sem um espaçador 22. Entretanto, a passagem de recebimento de material 11b deve ser grande o bastante para manter e envolver as folhas de chumbo 14, materiais ativos 16, 18 e um eletrólito 20, incluindo uma esteira de fibra de vidro 21, quando as placas bipolares empilhadas 10 são seladas juntas. Além disso, a armação 11 deve incluir pelo menos um canal de recebimento de eletrólito 22b posicionado em uma extensão da armação 11, de modo que o eletrólito 20 possa ser provido na passagem de recebimento de material 11b da armação 11, ou deve permitir a ventilação do eletrólito 20.[0062] It is also possible for the bipolar plates 10 to be stacked and secured next to each other without a spacer 22. However, the receiving passage of material 11b must be large enough to hold and wrap the lead sheets 14, active materials 16, 18 and an electrolyte 20, including a fiberglass mat 21, when the stacked bipolar plates 10 are sealed together. In addition, the frame 11 must include at least one electrolyte receiving channel 22b positioned in an extension of the frame 11, so that the electrolyte 20 can be provided in the material receiving passage 11b of the frame 11, or it must allow ventilation of the electrolyte 20.

[0063] O número de placas bipolares 10 usados na batería bipolar 100 é uma questão de escolha do projeto, dependente do tamanho da batería 100 e do potencial elétrico exigido. Na modalidade mostrada, há pelo menos três placas bipolares 10 empilhadas uma ao lado da outra. Em extremidades opostas das placas bipolares empilhadas 10 e eletrólito 20 estão seções terminais 30, que incluem uma camada de material ativo 32, uma placa terminal 34 e eletrodo 36, bem como uma placa de extremidade 38. Na modalidade mostrada, as superfícies externas do espaçador 22 e a armação 11 são substancialmente niveladas umas com as outras quando empilhadas e seladas. Este projeto provê uma superfície de suporte externa lisa. No entanto, é possível que possam existir irregularidades na superfície. Por exemplo, o espaçador 22 pode ser maior do que a armação 11; Entretanto, o espaço de recebimento de eletrólito 22a não pode ser maior do que a armação 11. Adicionalmente, a passagem de recebimento de material 11b não pode ser maior do que o espaçador 22. Em ambos os casos, pode ser difícil selar o espaçador 22 e as placas bipolares 10, e o eletrólito 20 podería vazar da batería bipolar 100 após a montagem e o eletrólito 20 é posicionado entre as placas bipolares adjacentes 10.[0063] The number of bipolar plates 10 used in the bipolar battery 100 is a matter of design choice, depending on the size of the battery 100 and the required electrical potential. In the embodiment shown, there are at least three bipolar plates 10 stacked next to each other. At opposite ends of the stacked bipolar plates 10 and electrolyte 20 are end sections 30, which include a layer of active material 32, an end plate 34 and electrode 36, as well as an end plate 38. In the embodiment shown, the outer surfaces of the spacer 22 and the frame 11 are substantially flush with each other when stacked and sealed. This design provides a smooth external support surface. However, it is possible that there may be irregularities on the surface. For example, spacer 22 may be larger than frame 11; However, the electrolyte receiving space 22a cannot be larger than the frame 11. Additionally, the material receiving passage 11b cannot be larger than the spacer 22. In both cases, it can be difficult to seal the spacer 22 and bipolar plates 10, and electrolyte 20 could leak from bipolar battery 100 after assembly and electrolyte 20 is positioned between adjacent bipolar plates 10.

[0064] Além disso, quando a placa de extremidade 38 é[0064] Furthermore, when the end plate 38 is

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21/23 empilhada ao lado de um espaçador adjacente 22 e/ou armação 11 de uma placa bipolar adjacente 10, as superfícies externas da placa de extremidade 38, o espaçador 22 e a armação 11 devem ser substancialmente niveladas. No entanto, é possível que possam existir irregularidades na superfície. Por exemplo, a placa de extremidade 38 pode ser um pouco maior do que o espaçador 22, que pode ser maior do que a armação 11. No entanto, a passagem de recebimento de terminal 38a não deve ser maior do que o canal de recebimento 22b ou a armação 11. Adicionalmente, a passagem de recebimento de terminal 38a não deve ser maior do que a passagem de recebimento de material 11b ou a armação, ou a placa de extremidade 38 não deve ser menor do que o então espaçador 22. Em ambos os casos, o eletrólito 20 pode vazar da batería bipolar 100 após a montagem e o eletrólito 20 é provido entre placas bipolares empilhadas 10. Em geral, a armação 11 suporta a placa bipolar 10, envolvendo o substrato 12, folhas de chumbo 14, e materiais ativos 16, 18, bem como eletrólitos. Quando empilhadas, as placas bipolares 10, com espaçadores adjacentes 20 e seções terminais empilhadas 30 proveem uma superfície de suporte externa para a batería bipolar 100. Esta construção provê uma batería bipolar 100 que tem um projetado simplificado, tendo menos etapas da fabricação e menos partes do que exigido no estado da técnica. Uma vez que a armação 10, o espaçador 22 e a placa de extremidade 38 são plástico isolante e moldável, a batería bipolar 100 pode ser personalizada para acomodar exigências de forma e de tamanho dependentes do potencial elétrico e do uso.21/23 stacked next to an adjacent spacer 22 and / or frame 11 of an adjacent bipolar plate 10, the outer surfaces of the end plate 38, the spacer 22 and the frame 11 must be substantially level. However, it is possible that there may be irregularities on the surface. For example, end plate 38 may be slightly larger than spacer 22, which may be larger than frame 11. However, terminal receiving passage 38a should not be larger than receiving channel 22b or frame 11. Additionally, the terminal receiving passage 38a must not be larger than the material receiving passage 11b or the frame, or the end plate 38 must not be smaller than the then spacer 22. In both in all cases, electrolyte 20 may leak from bipolar battery 100 after assembly and electrolyte 20 is provided between stacked bipolar plates 10. In general, frame 11 supports bipolar plate 10, involving substrate 12, lead sheets 14, and active materials 16, 18, as well as electrolytes. When stacked, the bipolar plates 10, with adjacent spacers 20 and stacked end sections 30 provide an external support surface for the bipolar battery 100. This construction provides a bipolar battery 100 that has a simplified design, having fewer manufacturing steps and fewer parts than required in the state of the art. Since frame 10, spacer 22 and end plate 38 are insulating and moldable plastic, bipolar battery 100 can be customized to accommodate shape and size requirements depending on electrical potential and usage.

[0065] Em outra modalidade, como mostrado na Figura 5, um invólucro protetor 200 é provido adicionalmente, que envolve a batería bipolar 100 de acordo com a invenção. O invólucro 200 incluiría o corpo 202, uma tampa 204 e um espaço de recebimento de eletrodo 206, a fim de que o eletrodo 36 se estenda para fora do invólucro 200. Ao contrário de uma estrutura externa da batería bipolar 100, o invólucro 20 pode ser usado[0065] In another embodiment, as shown in Figure 5, a protective casing 200 is additionally provided, which involves the bipolar battery 100 according to the invention. Housing 200 would include body 202, a cap 204 and an electrode receiving space 206, so that electrode 36 extends out of housing 200. Unlike an external structure of bipolar battery 100, housing 20 can to be used

Petição 870190086230, de 02/09/2019, pág. 31/44Petition 870190086230, of 9/2/2019, p. 31/44

22/23 para abrigar a batería bipolar 100 e para prover maior proteção.22/23 to house the 100 bipolar battery and to provide greater protection.

[0066] Em outra modalidade, como mostrado na Figura 10, a placa bipolar 10 das modalidades acima pode incluir adicionalmente uma pluralidade de separadores 40 posicionados em cada lado do substrato 12, 112. Os separadores 40 são formados integralmente em cada lado do substrato 12, 112, e são espaçados para além das perfurações 13. Na modalidade mostrada na Figura 10, as folhas de chumbo 14 posicionadas no substrato 12, 112, possuem furos 41 correspondentes aos separadores 40, de tal forma que as folhas de chumbo 14 acomodam os separadores 40 e estão posicionadas nas superfícies do substrato 12, 112.[0066] In another embodiment, as shown in Figure 10, the bipolar plate 10 of the above embodiments can additionally include a plurality of spacers 40 positioned on each side of the substrate 12, 112. The spacers 40 are integrally formed on each side of the substrate 12 , 112, and are spaced beyond the perforations 13. In the embodiment shown in Figure 10, the lead sheets 14 positioned on the substrate 12, 112, have holes 41 corresponding to the separators 40, in such a way that the lead sheets 14 accommodate the separators 40 and are positioned on the substrate surfaces 12, 112.

[0067] Quando as placas bipolar 10 com separadores 40 são montadas em uma batería bipolar, as armações 11 e separadores 40 de uma placa bipolar 10 são unidos respectivamente às armações 11 e aos separadores 40 de uma outra placa bipolar 10, provendo o afastamento uniforme e estrutural a integridade entre as placas 10 do conjunto da batería bipolar. A armação 11 de uma placa bipolar 10 podem ser anexada a armação 11 de uma outra placa bipolar 10 por qualquer tipo de soldagem plástica conhecida por aqueles com competência comum na técnica que inclui a soldagem ultrassônica, soldagem química, soldagem solvente, soldagem à rotação ou soldagem à quente. A armação 11 pode alternativamente ser anexado a outra armação 11 por qualquer tipo de conexão mecânica conhecida àqueles com competência comum na técnica que inclui um gancho e uma trava ou uma conexão de esfera e soquete. Os separadores 40 de uma placa bipolar 10 podem ser anexados aos separadores 40 de uma outra placa bipolar 10 por qualquer tipo de soldagem plástica conhecida por aqueles com competência comum na técnica que inclui a soldagem ultrassônica, soldagem química, soldagem solvente, soldagem à rotação ou soldagem à quente. Os separadores 40 podem alternativamente ser anexados a outros separadores 40 por qualquer tipo de conexão mecânica conhecida àqueles com competência[0067] When the bipolar plates 10 with separators 40 are mounted on a bipolar battery, the frames 11 and separators 40 of a bipolar plate 10 are joined respectively to the frames 11 and the separators 40 of another bipolar plate 10, providing uniform spacing structural is the integrity between the plates 10 of the set of the bipolar battery. The frame 11 of a bipolar plate 10 can be attached to the frame 11 of another bipolar plate 10 by any type of plastic welding known to those of ordinary skill in the art including ultrasonic welding, chemical welding, solvent welding, rotation welding or hot welding. The frame 11 can alternatively be attached to another frame 11 by any type of mechanical connection known to those of ordinary skill in the art including a hook and a latch or a ball and socket connection. The separators 40 of a bipolar plate 10 can be attached to the separators 40 of another bipolar plate 10 by any type of plastic welding known to those of ordinary skill in the art including ultrasonic welding, chemical welding, solvent welding, rotation welding or hot welding. The separators 40 can alternatively be attached to other separators 40 by any type of mechanical connection known to those with competence

Petição 870190086230, de 02/09/2019, pág. 32/44Petition 870190086230, of 9/2/2019, p. 32/44

23/23 comum na técnica que inclui um gancho e uma trava ou uma conexão de esfera e soquete.23/23 common in the art that includes a hook and a latch or a ball and socket connection.

[0068] O texto acima ilustra algumas das possibilidades para a prática da invenção. Muitas outras modalidades são possíveis dentro do escopo e espírito da invenção. Portanto, pretende-se que a descrição acima seja considerada como ilustrativa ao invés de limitante, e que o escopo da invenção seja dado pelas reivindicações em anexo juntamente com sua faixa completa de equivalentes.[0068] The above text illustrates some of the possibilities for practicing the invention. Many other modalities are possible within the scope and spirit of the invention. Therefore, it is intended that the above description is considered to be illustrative rather than limiting, and that the scope of the invention is given by the appended claims together with its full range of equivalents.

Claims

1. Bipolar battery plate for a bipolar battery, characterized by the fact that it comprises:

a frame;

a substrate positioned within the frame and having a plurality of perforations, and a plurality of separators formed integrally on opposite side surfaces thereof;

a first layer of lead positioned on one side of the substrate;

a second layer of lead positioned on the other side of the substrate, the first and second layers of lead electrically connected to each other through the plurality of perforations;

a positive active material (PAM) positioned on a surface of the first layer of lead; and a negative active material (NAM) positioned on a surface of the second layer of lead.

2. Bipolar battery plate, according to claim 1, characterized by the fact that the first layer of lead and the second layer of lead have holes that correspond to the plurality of separators that align with the separators when the first and second layers of lead are positioned on each side of the substrate.

3. Bipolar battery plate, according to claim 1, characterized by the fact that the frame is a moldable insulating polymer.

4. Bipolar battery plate, according to claim 1, characterized by the fact that the frame is an external wall of the bipolar battery that provides structural support for the bipolar battery.

5. Bipolar battery plate, according to claim 1, characterized by the fact that the substrate is prepared from the same material as the frame in a one-piece construction.

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6. Bipolar battery plate, according to claim 1, characterized by the fact that the substrate is a non-conductive insulating plastic that has conductive particles that are homogeneously dispersed throughout the insulating plastic.

7. Bipolar battery plate according to claim 6, characterized by the fact that the substrate includes conductive surfaces where the substrate surfaces are roughened by a chemical or by abrasion and the conductive particles are exposed outside the insulating plastic .

8. Bipolar battery plate, according to claim 1, characterized by the fact that the perforations are positioned along and extending through the substrate.

9. Bipolar battery plate according to claim 8, characterized by the fact that the lead layers are lead sheets that are conductive through the perforations.

10. Bipolar battery plate, according to claim 9, characterized by the fact that the lead sheets are mechanically and electrically connected between them through the perforations.

11. Bipolar battery plate, according to claim 10, characterized by the fact that the lead sheets are welded together by resistance welding.

12. Bipolar battery plate according to claim 1, characterized by the fact that the first and second layers of lead are a lead paste that is positioned along the front and rear surfaces of the substrate.

13. Bipolar battery plate according to claim 12, characterized by the fact that the first layer of lead is spread across the front surface of the substrate and within at least one of the perforations so that this first layer of lead connects to the second layer of lead on the opposite side.

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14. Bipolar battery plate, according to claim 1, characterized by the fact that the positive active material is a paste applied on the first layer of lead and the negative active material is a paste spread on the second layer of lead.

15. Bipolar battery, characterized by the fact that it comprises a plurality of plates positioned next to each other, each plate having a frame;

a substrate positioned within the frame having a plurality of perforations, and a plurality of separators formed integrally on opposite side surfaces thereof;

a first layer of lead positioned on one side of the substrate;

a second layer of lead positioned on the other side of the substrate, the first and second layer of lead electrically connected to each other through the plurality of perforations;

a positive active material (PAM) positioned on a surface of the first layer of lead;

a negative active material (NAM) positioned on a surface of the second lead layer;

a pair of terminal sections positioned at opposite ends of the stacked plurality of bipolar plates; and an electrolyte positioned between each of the pluralities of bipolar plates and the pair of terminal sections.

16. Bipolar battery plate according to claim 15, characterized by the fact that the first layer of lead and the second layer of lead have holes that correspond to the plurality of separators that align with the separators when the first and second layers of lead are positioned on each side of the substrate.

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17. Bipolar battery plate, according to claim 15, characterized by the fact that the frames in the plurality of plates are attached together.

18. Bipolar battery plate according to claim 15, characterized by the fact that the plurality of separators on one plate is attached to the plurality of separators on another plate.

19. Bipolar battery plate according to claim 18, characterized in that the separators of one plate are attached to the separators of another plate by ultrasonic welding, chemical welding, solvent welding, rotation welding or by hot soldering.

20. Bipolar battery plate, according to claim 18, characterized by the fact that the separators of one plate are attached to the separators of another plate by a hook and latch or ball and socket connection.