CN100372154C

CN100372154C - 蓄电池双极电极

Info

Publication number: CN100372154C
Application number: CNB2006100391941A
Authority: CN
Inventors: 何茂彬
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2026-03-23
Also published as: CN1828981A

Abstract

蓄电池双极电极，其特征是以导电电极为中间层，阳极和阴极分别贴片在其两侧，在阳极的外侧设置对阳极外侧以面接触的形式形成支撑的板状多孔阳极基架，其上贯穿的孔形成阳极孔，阳极孔所在位置阳极浸没在阳极活性材料中；在阴极外侧设置对阴极外侧以面接触的形式形成支撑的板状多孔阴极基架，其上贯穿的孔形成阴极孔，阴极孔所在位置阴极浸没在阴极活性材料中，阳极孔和阴极孔交错排列，在其交错中有阳极基架和阴极基架的重叠部位，重叠部位基架形成活性材料与电极板之间的双面隔离。本发明重量轻、耐腐蚀、寿命长、制造简便并具有足够强度。

Description

蓄电池双极电极

技术领域：

本发明涉及电化学领域的双极电极，更具体地说是蓄电池双极电极。

背景技术：

已知的蓄电池双极电极，基本的结构是用较厚的金属材料作为电极，以保证足够的结构强度、耐腐蚀性和电池密封性。其缺点是电极重量大，无法获得高的电池容量。

有采用钛合金一类的轻质合金作为电极材料的设计，但由于成本高、资源有限而难以大规模应用。

U.S.A 4542082中提出改进双极电极，采用较轻的聚合物材料作为基架，采用较薄且有穿孔的金属材料作为电极，分别安排在基架的两个侧面；在基架的孔中，密封安装用导电耐腐蚀合金做成的导电元件，端部与相应的活性材料接触。

CN 1040708A专利指出了上述使用聚合物非导电材料作为基架，采用两片薄的金属材料作为电极，用导电销钉作为导电元件的双极电极所存在的缺点，并提出了使腐蚀变慢、减少漏电、延长电极寿命的方法。

在CN 1040708A专利中表明，此类结构的双极电极的缺点难以彻底解决，无法达到双极电极电池应该实现的低内阻、高容量、长寿命的优点，而且导电销钉的大量安装也将导致电池生产成本的增加，影响实用性。

发明内容：

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种以新结构来实现重量轻、耐腐蚀、寿命长、制造简便并具有足够强度的蓄电池双极电极。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

本发明的结构特点是：以导电电极为中间层，阳极和阴极分别贴片在其两侧，在阳极的外侧，设置对阳极外侧以面接触的形式形成支撑的板状多孔阳极基架，其上贯穿的孔形成阳极孔，阳极孔所在位置阳极浸没在阳极活性材料中；在所述阴极的外侧，设置对阴极外侧以面接触的形式形成支撑的板状多孔阴极基架，其上贯穿的孔形成阴极孔，阴极孔所在位置阴极浸没在阴极活性材料中，所述阳极孔和阴极孔交错排列，在其交错中有阳极基架和阴极基架的重叠部位，所述重叠部位的阳极基架使阳极与阳极活性材料相隔离，同时，重叠部位的阴极基架使阴极与阴极活性材料相隔离，形成活性材料与电极板之间的双面隔离。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明只需由一片薄的金属导电电极和耐腐蚀基架即可构成重量轻、耐腐蚀、寿命长、制造简便，并有足够强度的蓄电池双极电极。

2、本发明在阳极孔和阴极孔所在位置处，电极仅仅是单侧与活性材料相接触，电极被腐蚀的速度因而大大降低，同时，由于在电极孔所在位置的电极有一面受到基架耐腐蚀材料的保护，因此，在这一部位上，即使有局部电极被腐蚀穿孔，也不会破坏电池的密封性而导致漏液、漏电，蓄电池仍可正常工作。

4、根据本发明结构形式，当电极材料很薄时，细隙中电极腐蚀的速度由阳极基架与阴极基架之间重叠部分的电极宽度而不是电极厚度来决定。比如电极厚度为0.1mm，而重叠部分宽度为0.5mm，再假定双面腐蚀速度相同，则阳极孔8与阴极孔7之间的电极被腐蚀至穿孔的时间将是电极被单面腐蚀穿孔时间的2.5倍，可见电极使用寿命大大延长。

5、本发明中的金属导电电极为薄片状，多个蓄电池双极电极组成串联工作的电池组十分容易。

附图说明：

图1为本发明双极电极结构示意图。

图2为本发明蓄电池双极电极的平面图。

图3为本发明双极电极组成串联工作的电池组结构示意图。

图4为本发明单元电极相关尺寸示意图。

图中标号：1阴极基架、2阳极基架、3阴极、4阳极、5阴极活性材料、6阳极活性材料、7阴极孔、8阳极孔、9导电电极、10隔板、11阴极基架加强筋、12阳极基架加强筋、13加液孔、14排气孔、15阴极电极输出端子、16阳极电极输出端子、17单极阴极电极、18单极阳极电极、19拼接板。

以下通过具体实施方式对本发明作进一步说明：

参见图1，以导电电极9为中间层，阳极4和阴极3分别贴片在其两侧；在阳极4的外侧，设置对阳极外侧以面接触的形式形成支撑的板状多孔阳极基架2，其上贯穿的孔形成阳极孔8，阳极孔8所在位置阳极浸没在阳极活性材料6中；在阴极3的外侧，设置对阴极外侧以面接触的形式形成支撑的板状多孔阴极基架1，其上贯穿的孔形成阴极孔7，阴极孔7所在位置阴极浸没在阴极活性材料5中；阳极孔8和阴极孔7交错排列，在其交错中有阳极基架和阴极基架的重叠部位，重叠部位的阳极基架使阳极4与阳极活性材料6相隔离，同时，重叠部位的阴极基架使阴极3与阴极活性材料5相隔离，形成活性材料与电极板之间的双面隔离。

参见图1、图3，具体实施中，一个双极电极中的导电电极9、阳极4、阴极3是可以独立制造的整体金属薄片，对于铅酸蓄电池的双极电极，其导电电极9、阳极4、阴极3均可使用纯铅材料制造，阴极基架1和阳极基架2为耐腐蚀的聚合物基架，基架上均匀分布贯穿的孔，这种形式的基架可以方便地大量制造。

在这一结构形式中，电极孔所在部位的阳极4及阴极3都仅有一面接触活性材料，因而腐蚀速度大大降低。同时，由于电极的另一面受到耐腐蚀聚合物基架的保护，因此，即使部分单元电极材料腐蚀穿孔，蓄电池仍可正常工作，不会破坏电池的密封性而导致漏液、漏电。

此外，在阳极孔8与阴极孔7之间，有一段阳极基架与阴极基架相交错的部位，在这一部位上，不论是阳极还是阳极，两面均被耐腐蚀聚合物基架所保护；当电极材料本身很薄时，细隙中电极腐蚀的速度由交错部分的电极宽度而不是电极厚度决定。假如电极厚度为0.1mm，而交错部分宽度为0.5mm，再假如双面腐蚀速度相同，则阳极孔8与阴极孔7之间极板因被腐蚀而穿孔的时间将是电极被单面腐蚀穿孔时间的2.5倍。由此可知，电极的使用寿命将大大延长。

图2所示，具体实施中，以阳极基架2为辅助基架，以阴极基架1为主基架，作为主基架的阴极基架1的两端，设置可在多个双极电极之间形成串接的嵌插式拼接板19，以各双极电极拼接板19之间的相互嵌插即可实现多个双极电极的串接。

为了保证蓄电池双极电极的强度，分别设置阳极基架加强筋12和阴极基架加强筋11，

具体实施中，各部分的电极厚度、电极孔的大小等尺寸都可以根据不同要求进行调整，据此设计长寿命双极电极，重量并不会大量增加。

根据本实施例所述，可以方便地大量制造双极电极，阳极孔8、阴极孔7的尺寸可以很小。以图4为例，假定电极板上以电极孔为中心的单元电极尺寸a×a为2.5×2.5mm，各电极孔尺寸b×b为2×2mm，阳极孔8与相邻的阴极孔7的中心距离为d为2.5mm，则活性材料距电极孔边缘的最大平面导电距离e为1.5mm，双面被保护的电极宽度c为0.5mm，电极板上每个单元电极平均作用面积为S1＝2×a×a＝2×2.5×2.5＝12.5mm²。当导电电极9、阳极4、阴极3的总厚度为0.1mm时，阳极孔8与四周相邻阴极孔7之间的导电截面积为S2＝(2+2+2+2)×0.1＝0.8mm²；在1C放电时，每个单元电极所流过的电流≤5mA，因此所致的蓄电池内部电压损失很小，体现了双极电极所构成的蓄电池的优越性。同样，由于单元电极密度高，每个单元电极均衡工作，活性材料的利用率高，蓄电池因此可以获得很高的容量。

图1所示的隔板10在组成串联工作的电池组时需要。

图2所示加液孔13和排气孔14在组成串联工作的电池组时需要。

图3所示，由一片单极阴极电极17、阴极电极输出端子15、一片单极阳极电极18、阳极电极输出端子16，以及五块双极电极，组成串联工作的12V铅酸蓄电池组。

Claims

1.蓄电池双极电极，其特征是以导电电极(9)为中间层，阳极(4)和阴极(3)分别贴片在其两侧，在阳极(4)的外侧，设置对阳极外侧以面接触的形式形成支撑的板状多孔阳极基架(2)，其上贯穿的孔形成阳极孔(8)，阳极孔(8)所在位置阳极浸没在阳极活性材料(6)中；在所述阴极(3)的外侧，设置对阴极外侧以面接触的形式形成支撑的板状多孔阴极基架(1)，其上贯穿的孔形成阴极孔(7)，阴极孔(7)所在位置阴极浸没在阴极活性材料(5)中，所述阳极孔(8)和阴极孔(7)交错排列，在其交错中有阳极基架和阴极基架的重叠部位，所述重叠部位的阳极基架使阳极(4)与阳极活性材料(6)相隔离，同时，重叠部位的阴极基架使阴极(3)与阴极活性材料(5)相隔离，形成活性材料与电极板之间的双面隔离。

2.根据权利要求1所述的蓄电池双极电极，其特征是在所述板状多孔阴极基架(1)的两端，设置可在多个双极电极之间形成串接的嵌插式拼接板(19)。