CN102165629A - 铅酸电池的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

双极性铅酸电池包含抗压隔板，其中电解质保持凝胶形式，并且其中准双极性电极在压力下保持为单元组。最优选地，阴极活性材料进一步包含抗压间隔结构，以及电池被设定为VR-BLAB，这里每一个单独的单元在充电循环过程中可独立地排放气体。

Description

铅酸电池的设备和方法
本申请要求于2008年8月14日提交的序号61/088911的此共同未决美国临时申请的优先权。
发明领域
本发明的领域是能量储存设备，更具体地是双极性铅酸电池(BLAB)和阀控式双极性铅酸电池(VR-BLAB)。
发明背景
双极性铅酸电池的一般概念已知数十年，Peter Kapitsa在19世纪30年代报道了由单个铅片制成的第一种可操作的电池。尽管其显然很简单，但双极薄膜电池提供了众多显著的优势。例如，由于内部路径长度相对短和由于电极面积相对大，内阻一般很低，导致最少热量生成的迅速充电和放电循环。正是这些和其他优势使双极性铅酸电池对汽车和机车的混合动力车辆和再生制动系统具有吸引力。此外，由于其双极性结构，降低了重量并简化了生产。
但是，到目前为止若干缺陷阻碍了双极性铅酸电池的广泛应用。除了其他方面，铅是相当差的构建材料，因为其在负载下蠕变(即，除非连接在更强支撑物——如钢上，否则铅片会在其自身的重量下塌落)，并且通常需要另外的材料来支撑铅，这导致重量增加。更进一步，铅的蠕变一般导致表面破裂和裂缝形成，其在大多数情况下会加速腐蚀(应力腐蚀)。
为了降低双极性电极的总重量，可利用不导电的载体材料，然后可将活性电极材料用于其，例如，如在EP 0 607 620中所述，这里用铅填充塑料蜂窝结构；或如在EP 0 848 442中所述，这里两条相对的电连接带被安排在不导电塑料板的任一侧。同样，如美国专利号5,126,218所教导，利用包含亚化学计量的二氧化钛材料的导电插头提供不导电的轻量载体，该载体具有连接载体两侧的导电通道，而美国专利号3,819,412教导了铅钳位电路的应用，用于相同的目标。或者，如GB 2 371 402所述，述及将导电材料直接并入另一个不导电的聚合物板，从而形成双极性电极。尽管这种电极结构有利地增大电势能量/重量比时，仍存在若干缺陷。
例如，铅的阳极腐蚀是常规铅酸电池的常见失效方式，为本领域普通技术人员所熟知。检查通常显示支撑栅极沿应力腐蚀裂缝的断裂。当铅栅极断裂时，活性材料一般从栅极离开，并堆积在单元(cell)底部的泥区(mud space)中，最终形成引起单元短路的桥。为了克服这样的问题，大工业铅电极(例如，如商业电合成中所用的铅电极)通常利用插入和焊接于铅片的钢板消除蠕变。这种电极有利地增加电化学设备在强硫酸下的寿命，并通常延迟甚至防止应力腐蚀。但是，这样的结构由于巨大的重量和空间要求一般不为双极性铅酸电池所期望的。
此外，促使双极性电极铅酸电池失效的主要因素之一是电解质通过双极性电极(双极(bipole))边缘周围的焊缝迁移，其一般由马兰戈尼效应驱动。该密封问题尤其在双极的阳极侧反复出现，其已被证明本质上不可能以可靠和持久的方式密封。在这样的失效情况下，电解质生成双极的阳极和阴极侧之间的导电桥，并且已做出大量尝试以更坚固地密封双极。但是，由于多种因素，尤其热膨胀、马兰戈尼效应和铅酸电池中的相对腐蚀性环境，这样的尝试没有产生满意的结果。更进一步地，阳极材料容易随时间推移而脱落，并堆积在电极下的空间中，最终导致短路和电池故障。
因此，仍有这样的未满足的需要：提供改善的电池结构和方法，以改善铅酸电池，尤其是双极性铅酸电池的寿命和循环特性。
发明概述
本发明涉及克服迄今已知的BLAB的多个缺陷的多种BLAB结构和方法。更具体地，本文提供的BLAB包含维持电解质于凝胶形式的抗压隔板(compression resistant separator)，其不仅使单元组(电池组，cell stack)坚固地挤压(由此消除阳极活性材料的脱落)，而且使BLAB的运行没有关于电解质迁移的问题(甚至其中双极没有任何密封防止溶剂迁移)。更进一步地，由于优选的BLAB中的电极被配置为准双极性电极，避免了其他与电极的针开孔缺陷相关的问题，并且能量-重量比大大增加。
在本发明主题的一个示例性方面，双极性铅酸电池包含被抗压隔板隔离的第一和第二双极性电极，该抗压隔板进一步包含凝胶形式的电解质。最优选地，隔板包含热解硅石和惰性填充材料，和/或使电解质胶化为足以使电池运行而不密封由双极性电极形成的单元的程度。在更进一步优选的方面，单元在双极性电极之间包含空隙体积(void space)，并且导热材料被置于空隙体积的至少部分中，从而有助于从电极组内散热。此外，一般优选将单向阀(例如，鸭嘴阀)连接于单元，从而使气体从单元排出。
而且，优选所考虑的双极性电池中的至少一个电极是准双极性电极。例如，适当的准双极性电极包含不导电的载体，该载体具有在载体中形成的开孔，其中导电材料被置于至少一些开孔中，并且其中薄铅片被层压至电极的两个表面。
因此，在本发明主题的另一个示例性方面，双极性铅酸电池包含具有不导电载体的准双极性电极，该载体具有在载体的第一和第二表面之间形成的多个开孔。导电材料被置于多个开孔中，并且第一和第二个铅片被分别连接至第一和第二表面。最优选地，阳极活性材料层被连接至第一个薄片，阴极活性材料层被连接至第二个薄片，其中阴极活性材料层可进一步包含抗压间隔结构。更进一步考虑在这样的电池中，将第一和第二抗压隔板分别连接至阳极活性材料层和阴极活性材料层，其中第一和第二抗压隔板包含凝胶形式的电解质。
尽管不限于本发明主题，一般优选不导电载体由合成聚合物和/或陶瓷材料制成，并且优选导电材料包含铅。类似地，一般优选隔离结构由合成聚合物和/或陶瓷制成。至于抗压隔板，一般优选隔板材料包含热解硅石和惰性填充材料。此外，在第二准双极性电极被连接于准双极性电极而形成单元的情况下，电池也可包含单向阀——以使气体从单元排出，和/或导热材料——该导热材料被置于单元中形成的空隙体积的至少部分中。
因此，从另一个角度而言，发明人考虑了减少电池中电解质迁移的方法，其中将包含凝胶形式电解质的抗压隔板置于第一双极性电极的阳极活性材料和第二双极性电极的阴极活性材料之间。然后使第一和第二双极性电极以及隔板排列形成电池的单元，并向第一和第二电极施用至少10kPa(最优选20kPa至150kPa之间)的机械压力。
如上，一般优选将双极性电极配置为准双极性电极，并特别优选如此：双极性电极包含具有第一和第二表面的载体，并且第一和第二铅片分别被连接至第一和第二表面。更进一步优选抗压隔板包含热解硅石和惰性填充材料，并优选阴极活性材料进一步包含抗压间隔结构。此外，单元可在第一和第二双极性电极之间具有空隙体积(void space)，该空隙体积优选被导热材料充填。此外，在需要的情况下，可将单向阀连接至单元，从而使气体从单元排出。
本发明的多个目标、特征、方面和优势由于本发明优选实施方式的以下详细描述而将变得更加明显。
附图简述
图1是根据本发明主题所述的一种示例性VR-BLAB的照片。
图2是根据本发明主题所述VR-BLAB的示意图。
图3A是根据本发明主题所述准双极性电极的不同视点的示意图。
图3B是根据本发明主题所述准双极性电极的细节的不同视点的示意图。
图4是显示根据本发明主题所述电池的脉冲性能的曲线图。
图5A-5C是图解BLAB和比较实例的充电/放电循环数据的表格。
发明详述
根据本发明，以这样的方式构建双极性铅酸电池，最优选阀控式BLAB：以简单和简明的方式解决迄今已知的双极渗漏、应力腐蚀和重量相对高的问题。
在特别优选的方法和设备中，电池的隔板包含使电解质胶凝从而防止双极周围的渗漏的材料。最优选地，将这样的隔板配置为耐受压力，从而更进一步改善电池的运行参数。在需要的情况下，所考虑的电池也将包含准双极电极，其中(一般不导电的)轻量板形材料具有多个开口(window)。然后用铅填充该开口，并且在两个铅薄膜之间层压该板，从而得到可用作双极构造的基础的复合结构。
尽管不限于本发明主题，进一步特别优选阴极活性材料(NAM)被传导地连接至双极(bipole)，并且包含栅极或其他多开孔结构，以使该栅极或结构维持NAM与双极接触，而防止NAM被挤压。优选地，这样的栅极(例如，骨架结构)会有利地具有与满电状态NAM的厚度相同的高度。因此，可在两侧挤压双极至所需压力，而没有不利地影响电极的性能。然后利用导热材料，最优选利用粘性材料——从而形成散热途径——实现空隙体积的填充和双极的密封。此外，一般优选这种电池进一步包含单向阀，该单向阀使不同量的气体从电池的不同单元独立地排出。在这种情况下，特别优选单向阀是鸭嘴阀，并且排入共同的空间，然后通过一个或多个可控的阀将被排出的气体从该空间释放。
例如，图1是根据本发明主题所述的阀控式BLAB的照片，这里电池100具有将单元共同维持在一起的构架和端板。常用的排气阀160从构架突出，端子(terminal)101A和10IB被电连接至终端单极电极(图中不可见)。图2是另一个示例性电池200的更详细示意图，其包含多个双极性电极210。双极性电极210中的每一个被配置为准双极性电极(参见图3B)，并包含优选不导电载体212，在该载体各一侧通过铅片(未显示，参见图3A)连接阳极活性材料214和阴极活性材料216。通过包含胶化的电解质的抗压隔板220将邻近的双极性电极隔开，其中阳极活性材料214、阴极活性材料216和包含胶化的电解质的抗压隔板220形成电池单元(cell)230。该单元组装为单元组，单元组的外部阳极和阴极活性材料被分别电连接至单极端电极240A和240B。
优选将双极性电极的每一个与构架组装，以使电极与隔板组合在一起。在特别优选的方面，如此形成的单元会具有空隙体积，该空隙体积通常必须被密封，从而避免电解质从单元渗漏和电解质迁移。但是，由于电解质以凝胶形式保持在隔板中，渗漏被完全避免，并且电池可运行而不用密封单元。此外，由于隔板抗压，可向端电极施加显著的力，从而挤压单元组和避免阳极材料脱落。在需要的情况下，然后用导热材料260充填单元中的至少一些空隙体积，以促进热量由电池内部向外部的转移。此外，一般优选各个单元提供有单向阀252，以使气体(主要是H2)排入单元上部的共同空间，然后该气体可通过共同阀250被排放，从而将气体转移至电池外的区域。
图3A提供了双极性电极的更详细示意图，其中左图描述了电极的一侧，右图描述了电极的对侧，并且其中中间部分描述了部分分解的侧视图。在此，不导电的载体312位于中心。铅片312A和312B连接至载体312(一般是层压的)的两侧，阳极活性材料314和阴极活性材料316分别连接至铅片312A和312B。位于阴极活性材料中的是抗压间隔结构316′(一般被配置为栅极、不规则形状的网或其他结构)。然后将第一和第二抗压隔板320覆盖各自的活性材料。
图3B显示准双极的另一个详细视图，其中不导电的载体312具有连接板形载体各表面的开孔312’(虚线)。位于开孔中的是铅元件313(或其他导电材料)，从而提供表面之间的电流连接。最优选地，将铅片312A(和312B，未显示)层压至载体上，以使铅元件与相对表面上的铅片电连接。然后向该组件上应用阴性和阳极活性材料(未显示)。最典型地，铅片具有比阴极和/或阳极活性材料层的厚度更大的厚度。
因此，应当理解的是可制备双极(最优选准双极)铅酸电池，其中通过抗压隔板隔开第一和第二(准)双极性电极，在该隔板中电解质保持凝胶形式。最优选地，这种电池由此会包含准双极性电极，该准双极性电极由在载体的第一和第二表面之间具有多个开孔的不导电载体形成，并且其中导电材料位于开孔中。尽管不限于本发明主题，第一和第二铅片被分别连接至第一和第二表面，并且阳极活性材料层被连接至第一薄片，而阴极活性材料层被连接至第二薄片。更进一步一般优选阴极活性材料层也包含抗压间隔结构。典型地，所考虑的电池会具有分别连接至阳极活性材料层和阴极活性材料层的第一和第二抗压隔板，其中第一和第二抗压隔板包含凝胶形式的电解质。
本文所用的术语“抗压隔板”指这样的隔板：可耐受电池组中至少30kPa的机械压力，而没有厚度损失或具有等于或小于10％的厚度损失。然而最典型地，优选的抗压隔板会耐受至少50kPa的压力，甚至更典型地会耐受电池组中至少100kPa的压力，而具有等于或小于10％，更优选等于或小于5％，最优选等于或小于3％的厚度损失。因此，优选的隔板会包含适于耐受此压力的陶瓷或聚合物材料。
此外，特别优选根据本发明主题所述的隔板在与电池活性材料接触的同时也具有保存电解质的能力。优选通过保持凝胶形式的电解质实现这样的能力，其中认为所有已知的胶凝剂适于本文的应用。例如，适当的胶凝剂可以是有机聚合物或无机材料。在本发明主题的一个特别优选的方面，电解质被固定在形成隔板的微孔凝胶中，从而防止双极的阳极和阴极侧之间的导电桥，由此使双极性电池能具有与常规铅酸电池相当或比常规铅酸电池更好的日程(calendar)和循环寿命。
在其他适当的隔板中，发明人已发现AJS(酸性胶凝隔板)(例如，购自Daramic，LLC)不仅能耐受压力，而且能抑制电解质迁移越过电极边界。这样的优势在BLAB领域中还未被认识到。事实上，发明人发现应用这种电解质固定可制成BLAB，该BLAB可连续运行(即，经过若干充电/放电循环)，而不用对BLAB单元进行任何密封。Daramic AJS是用6至8wt％干热解硅石充填的合成微孔材料。当AJS用1.28s.g.(比重)电解质饱和时，其硅石组分与后者反应生成凝胶。因此，认为电解质被凝胶的氢键或范德华力(Van-der-Waals)和/或被隔板中的孔固定，这样使得即使在空气中也没有泄露。凝胶电解质受限的机动性防止导电桥在双极的阳极和阴极侧之间出现。美国专利号6,124,059描述了进一步适当的材料，该专利在此引入作为参考。但是，在本发明主题可供选择的方面，要注意的是考虑空间稳定的材料(即，可在厚度损失小于10％，更优选小于5％下耐受100kPa的压力的材料)和胶化的电解质的全部组合适于本文的应用。
应当注意的是迄今已知的单极VRLA(阀控式铅酸)电池没有电解质桥分流活性材料的问题(因为不存在双极电极)，并且即使单极结构的隔板会泄露，电池也不会受到影响。相反，双极性电池具有显著的渗漏问题，其还未被迄今已知的技术可靠地解决。因此，利用AJS固定电解质提供独一无二的有效解决方案。从不同的角度来看，应当理解的是双极结构的AJS材料通过胶凝和微孔中的保持固定阴极电解质和阳极电解质。
特别应当理解的是AJS材料的进一步重要优势是其在压力下非常有限的空间屈服，该压力一般被施用于铅酸电池，尤其是VRLA的双极。不像通常在压缩下屈服的常用AGM(纤维吸收玻璃垫)隔板，AJS材料允许活性材料被压缩至期望的压力30至100kPa，甚至更高。
至于对隔板材料的压缩，应当注意的是在常规单极电池的制备过程中施用上述压力而对电池没有破坏几乎是不可能的，因为在大多数单极电池中，单极构建组与已插入的隔板被连接在一起。然后将板组推入塑料盒腔，以制备连续的单元。因此，为了将电极推入盒中，必须提供一定间隙，否则摩擦会擦去一些活性材料。由于盒空间上稳定，在循环过程中从而生成维持电极不脱落的任意压力。
在BLAB的情况下，可在组装后循环前对全部单元施用压力。将各电极加上其隔板在另一个上部组装，并压紧，可利用外部夹具设置保压压力(packing pressure)，以使组装过程和循环过程中没有脱落发生。特别应当理解的是，充电过程中当活性材料收缩(考虑到阳极中硫酸铅相对于二氧化铅和阴极中铅相对于硫酸铅占据的体积)时最可能脱落。因此，所考虑的BLAB电池隔板材料的特别且迄今未认识到的优势是：材料在压缩下不屈服和/或不由于由活性材料的厚度改变引起体积改变而滴下电解质。常规的胶化电解质未能提供这些优势。
当阳极活性材料(PAM，一般由氧化铅和基本硫酸铅的组合制成)需要这样的压缩以减缓其脱落时，降低其多孔性和厚度对阴极活性材料(NAM)是不利的。为了避免与NAM压缩相关的问题中至少一些，发明人现已引入骨架结构，将其连接NAM，并且其与阴极电极表面接触。
在本发明主题的特别优选方面，骨架结构包括由厚度等于NAM厚度的玻璃纤维网制成的栅极(grid)。然后将阴性铅膏(paste)充入网腔，其表面恰好朝向隔板(没有栅极线的过度涂浆(over-pasting))。这样的设计使NAM能避免由AJS施加的挤压。尽管与NAM具有良好的接触面，AJS被阻止在后者上施加力量。当然，应当注意的是，多种可供选择的骨架结构同样适合，包括穿孔板和其他多孔的和结构上稳定的材料(一般不导电)。最优选地，骨架结构由在硫酸中稳定并具有所需机械性质(热塑性材料，如ABS、PP极品PC)的材料制成。骨架材料一般会在100％充电状态下具有与NAM相同的厚度，从而在骨架材料的空隙体积中包含的隔板NAM之间起支持物作用。
因此，从不同的角度来看，要注意的是发明人也考虑通过在第一双极性电极的阳极活性材料和第二双极性电极的阴极活性材料之间安置抗压隔板，减少甚至完全消除双极性铅酸电池中电解质的迁移的方法，该抗压隔板包含凝胶形式的电解质。一旦将第一和第二双极性电极和隔板组装或排列形成电池单元，向第一和第二双极性电极施用至少10kPa的机械压力，从而形成BLAB组件。在多数情况下，施用较高的压力(例如，20kPa至150kPa之间，甚至更高)，以得到更长的寿命和减缓阳极活性材料脱落。
进一步应当注意的是，在压力为10kPa或大于10kPa的情况下，可保护阴极活性材料不被不理想的压缩。最一般地，通过包含抗压间隔结构实现这样的保护，以使阴极活性材料位于间隔结构的空隙体积中。具有多种构造和材料适于这样的间隔结构，并且认为其全部适于本文的应用。但是，特别优选间隔结构被配置为栅极，并由抗酸性聚合物材料制成。至于间隔结构的抗压性，一般优选间隔结构可在厚度损失小于10％，更优选小于5％下耐受至少100kPa的压力(同上)。
进一步考虑在根据本发明主题所述的电池中，可应用所有的已知双极电极。但是，一般优选将双极电极配置为准双极。这种构造有利地克服迄今已知的双极性电池由于双极中针孔形成引起的性能衰减。在一个优选的实施方式中，两个常规铅片在基材的各一侧被层压至不导电的基材(例如，由薄塑料材料制成)。然后通过如图3B示意的塑料载体中的穿孔将铅片相互电连接。例如，穿孔可被配置为位于基材中心的正方形样式的槽。然后用与基材厚度相同的纯铅嵌入物填充该槽。在需要的情况下，可将50/50铅/锡焊料薄层涂布在铅嵌入物两侧，并且可在基材两侧施用电池型环氧树脂(或其他粘合剂)薄层。将两个薄铅片(例如，厚度0.07mm)置于基材的各侧，并将整个夹层结构置于压力加热压板之间。在120℃、1000至3000kPa的压缩下，铅片被坚固地焊接至嵌入物，从而被层压至基材。特别应当注意的是，这种准双极结构对阳性铅片的针孔不敏感，从而使薄纯铅片可用，否则该薄纯铅片将不可能涂至导电栅极上。
值得注意的是，这种准双极具有相当均匀的电流和相当低的欧姆(Ohmic)电阻。此外，也具有在阳极侧应用纯铅片的优势，因为纯铅具有最佳的抗阳极腐蚀抗性。而且，对电池组的压缩由于铅表面上形成的高密度、无裂缝的二氧化铅保护层确实相当地减轻阳极侧上的腐蚀活性。在进一步的优势中，由于塑料基材与环氧树脂的相容性，非常容易将准双极组装成电池组。
更进一步应当理解的是，由于电解质从AJS的渗漏允许干的密封表面，现可用导热材料填充双极周围的空间。例如，适当的材料包括工业上可利用的粘合材料，如环氧树脂、硅或丙烯酸材料，然后其被初步用于生成散热途径，而非周边密封。在-30℃至+70℃之间用作粘合剂的多种其他温度稳定物质也适于用作填充物。该填充材料提供良好的接触性，从而为电池内部组件产生的热量提供良好的传导途径。
还有本发明主题的另一个方面，要注意的是在具有薄单元的常规双极VRLA(阀控式铅酸)电池中，为各单元提供释压阀(PRV)通常非常困难，并且成本高昂，因为据认为其对于氧重组循环是必须的。最近通过这种如Exide“Optima”的VRLA电池成功地证明，单个PRV可操作顺序连接并组装至共同构架中的多个单元。Optima电池具有六个单极设计的线绕式2伏单元，其被组装至共同的机体中，该机体具有导向PRV的排放通道。但是，发明人考虑也可将这样的构造扩展至可包含至少24个单元(或更可能多至100或更多个单元)的双极构造。
在实施多个单元可控排放的努力中，发明人已利用薄壁小直径塑料管，而各单元接收单个管。各管的小部分向上突出，终结于电池盖中成型的约5×4mm横截面的纵向通道。通道的长度取决于电池组单元的数量。然后该共同通道被连接至单独的PRV。尽管该设计证明产生作用，如下引入进一步的改善。各管的顶部2至4mm在加热压板的压力下扁塌，形成相互接触的两个平壁，从而形成鸭嘴阀。如此改造的管能通过下述对各单元表现单向释放特性：使过量的气体从单元(一个或多个)排入通道，而不允许气体从通道进入其他单元。这种简单却有效的排气管改造在高压双极性电池的充电过程中显著改善单元的电压平衡。薄壁塑料管末端的扁平段通过下述表现单向气体释放特性：使过量的气体从单元逸出，而不允许气体进入其他单元。
实施例：
与图1所示类似，以活性面积94×94mm构建VR-BLAB。每板干PAM为3.3g，厚度0.12mm，以及每板干NAM为3.2g，厚度0.11mm。酸是比重1.28的硫酸。隔板是形成凝胶的、厚度0.2mm的AJS。工作电解质是比重1.280g/cc(20℃)的硫酸，并且电池具有单独的释压阀。组压是100kPa。基材材料Pb-Sn合金具有0.5mm的厚度，构架材料是聚碳酸酯，以及端板由5mm铝板制成。图4显示来自起动电机上快速放电测试的示例性结果，电流和电压如图所示。从图中可易得出，在预期电压下，电池在非常短的时间内提供显著电流。
为了检测循环效力，利用两个根据本发明主题的VR-BLAB和用作比较的商业可利用VRLA进行两种不同的循环程序，其中利用温和形式(moderate profile)和侵进形式(aggressive profile)进行循环，(a)如下进行温和循环程序：两阶段充电，第1阶段于恒定电流0.8A，截止电压14.4V，以及第2阶段于恒定电压14.4V，直到电容等于1.57Ah。充电后为10min的休止期。以截止电压10.5V于1A放电1.5h，并且循环在2.1Ah(C/3的70％额定电容)时停止。(b)如下进行侵进循环程序：两阶段充电，第1阶段于恒定电流0.9A，截止电压14.7V，以及第2阶段于恒定电压14.7V，截止时间4.5h，然后10min的休止期。放电于1.7A，直到截止电压为10.5V，并且循环在2.45Ah(C/2的70％额定电容)时停止。图5A-5C的表格中显示两种根据本发明主题所述的BLAB的结果，其中189-1A(图5A)和189-1B(图5B)的结果是本文所述BLAB的结果，而189-3(图5C)的结果显示商业可利用的12V、4Ah电池(McMaster Carr Batterues)。易从图中可见，在测试循环期间，VR-BLAB具有相当的性能和持续的能量特性。
但是，应当注意的是根据本发明主题所述的电池具有显著提高的能量密度。最典型地，所考虑的电池会达到至少35Wh/kg的能量密度，更典型地会达到至少38Wh/kg，最典型地会达到至少40Wh/kg。相反，当前的单块(monoblock)技术会使能量密度在最佳情况下为35Wh/kg。
因此，已公开改善的双极性铅酸电池的具体实施方式和应用。然而，对于本领域技术人员应当显而易见的是，除已述改造外更多改造是可能的，而脱离本文发明的构思。因此除了在所附权利要求的精神中外，本发明主题不受到限制。此外，在说明书和权利要求书的解释中，应当以符合上下文的最宽的可能方式解释所有术语。特别是，术语“包含”和“包括”应当被解释为以非唯一方式指元件、组件或步骤，表明引用的元件、组件或步骤可存在或可被利用或可与其他未明确引用的元件、组件或步骤结合。

Claims (20)

1.减少双极性铅酸电池中电解质迁移的方法，包括：
将包含凝胶形式电解质的抗压隔板置于第一双极性电极的阳极活性材料和第二双极性电极的阴极活性材料之间；和
排列第一和第二双极性电极及隔板，形成电池单元，并向第一和第二双极性电极施用至少10kPa的机械压力。
2.权利要求1所述的方法，其中所述双极性电极被设定为准双极性电极。
3.权利要求2所述的方法，其中所述双极性电极包含具有第一和第二表面的载体，并且将第一和第二铅片分别连接至所述第一和第二表面。
4.权利要求1所述的方法，其中所述抗压隔板包含热解硅石和惰性填充材料。
5.权利要求4所述的方法，其中所述阴极活性材料进一步包含抗压间隔结构。
6.权利要求5所述的方法，其中所述压力在20kPa至150kPa之间。
7.权利要求1所述的方法，其中所述单元在所述第一和第二双极性电极之间包含空隙体积，并向所述空隙体积的部分充填导热材料。
8.权利要求7所述的方法，进一步包括步骤：将单向阀连接至所述单元，从而使气体从所述单元排出。
9.双极性铅酸电池，包含被抗压隔板隔离的第一和第二双极性电极，所述抗压隔板包含凝胶形式的电解质。
10.权利要求9所述的双极性电池，其中所述抗压隔板包含热解硅石和惰性填充材料。
11.权利要求9所述的双极性电池，其中所述第一电极的阴极活性材料和所述第二电极的阳极活性材料以及所述抗压隔板形成单元，并且其中所述电解质被胶化至足以使所述电池运行而不密封所述单元的程度。
12.权利要求11所述的双极性电池，其中所述单元在所述第一和第二双极性电极之间包含空隙体积，并且导热材料被置于所述空隙体积的至少部分中。
13.权利要求12所述的双极性电池，进一步包含连接至所述单元的单向阀，从而使气体从所述单元排出。
14.权利要求9所述的双极性电池，其中所述电极中至少一个是准双极性电极。
15.权利要求14所述的双极性电池，其中所述准双极性电极包含不导电的载体，所述载体具有在所述载体的第一和第二表面之间形成的多个开孔和置于所述多个开孔中的导电材料，其中所述准双极性电极进一步包含被分别连接至所述第一和第二表面的第一和第二铅片。
16.双极性铅酸电池，包含：
包含不导电载体的准双极性电极，所述不导电载体具有在所述载体的第一和第二表面之间形成的多个开孔和置于所述多个开孔中的导电材料；
被分别连接至所述第一和第二表面的第一和第二铅片；
被连接至所述第一薄片的阳极活性材料层、被连接至所述第二薄片的阴极活性材料，其中所述阴极活性材料层进一步包含抗压间隔结构；以及
被分别连接至所述阳极活性材料层和所述阴极活性材料层的第一和第二抗压隔板，其中所述第一和第二抗压隔板包含凝胶形式的电解质。
17.权利要求16所述的双极性电池，其中所述不导电的载体由包含合成聚合物和陶瓷中至少一种的材料制成，并且其中所述导电材料包含铅。
18.权利要求16所述的双极性电池，其中所述抗压间隔结构包含合成聚合物和陶瓷中至少一种。
19.权利要求16所述的双极性电池，其中所述第一和第二抗压隔板包含热解硅石和惰性填充材料。
20.权利要求16所述的双极性电池，进一步包含被连接至准双极性电极的第二准双极性电极，从而形成单元，并且进一步包含下述至少一种：(a)被连接至所述单元的单向阀，从而使气体从所述单元排出，和(b)所述单元中空隙体积的至少部分中的导热材料。
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