CN106133992B - 密封的双极电池组件 - Google Patents

Abstract

本文描述了例如可以包括密封双极电池组件的设备和技术。例如，所述电池组件可以使用两种或更多的密封方式，比如用来提供液密组件。密封的电流收集器组件的设置可以通过例如将可压缩塑料密封配置到电流收集器的一侧或两侧。粘合密封可以用在所述电流收集器的边缘或周围。塑料密封组件可被用来稳固密封或者提供额外的泄漏防护层以阻止电解质在疏水性塑料密封下的可能渗透。带有可叠合壳体框架的电流收集器组件能够组装成具有刚性的壳体。所述壳体组件可以彼此相叠从而形成包括所述电池组件的双极池单元。

Description

密封的双极电池组件

优先权声明

本申请要求Moomaw等人于2013年12月30日提交、申请号为61/921,919、发明名称为“SEALED BIPOLAR BATTERY ASSEMBLY”的美国临时申请(律师案号3601.005PRV)的优先权；本申请要求(2)Mui等人于2013年12月30日提交、申请号为61/921,871、发明名称为“HYBRID BIPOLAR LEAD ACID BATTERY”的美国临时申请(律师案号3601.006PRV)的优先权；本申请要求(3)Moomaw等人于2014年9月2日提交、申请号为62/044,601、发明名称为“MECHANICALLY SEALED BIPOLAR BATTERY ASSEMBL”的美国临时申请(律师案号3601.005PV2)的优先权；本申请要求(4)Mui等人于2014年12月3日提交、申请号为62/087,024、发明名称为“BIPOLAR HYBRID ENERGY STORAGE DEVICE”的美国临时申请(律师案号3601.006PV2)的优先权。上述在先申请各自在此通过参考引用全部纳入本文。

背景技术

单极电池构型通常具有一种极性的电极，其中各个电极为正极或负极。更具体地说，在单级电池里，电池的排列通常是正电极后面跟着负电极再跟着另一个正电极等等。每个正的和负的电极都包括池单元。通常，在一个单级电池里，这些池单元是并联连接的。这在很大程度上增加了复杂性，原因在于实现全部并联连接所需要的接线。

发明内容

近几十年来，双极电池的已经成为重点研究与开发的课题，但商业上切实可行的构型依旧难以琢磨。双极电池的构型还面临着许多挑战，不过也有些优点。例如，双极构型能够提供较高的能量和功率密度，其原因至少部分在于电池内部结构简单，尤其是在电极之间以及池单元之间的相互连接上。双极电池构型可以具有通常是垂直经过活性材料的特别短的电流路径，例如包括由穿过和在池单元之间的串联提供的传导路径。相反，常用的单极电池构型采用较为迂回的并联连接。双极电池构型所采用的直接串联路径能够免除不必要的材料同时还可降低阻抗。这可以用于制备，相对于单级构型而言，重量较轻并且能够承载较大电流而没有明显损耗的双极电池。

在一种方式中，提供了一种双极电池板(可称为“双板(biplate)”或“双极(bipole)”)的构型，例如包括伸过活性材料的部分并且形成凸缘，用来配合另一个双板或电池组件的其他部分。纵向均匀性可以由电池外壳来维持。这类设置按照壳体横截面的形状可被称为“杯子”。所述凸缘可以是焊接或粘结或压合的。这些凸缘通常可以允许池单元受挤压时的位移，由于所述杯子具有垂直方向的一些自由度。所述凸缘通常也能防止电解质的泄漏。当然这种实施例通常依赖于使用金属双板来实现适当的形状和弹性。本发明人已经意识到，金属电流收集器会随时间受到腐蚀从而显著降低电池使用寿命等问题。

在另一种方式中，双极电池结构可以包括采用或制备由钽或其它疏水材料形成的无渗透电解质壁。该电解质壁可被设置为沿着与电流收集器一起的活性材料的周边，并可以向上弯曲而终止于电池外壳。所述向上弯曲可以防止电解质透过壳体边缘并渗漏到相邻的池单元。根据另一种类似的方式中，所述向上弯曲的结构可以与疏水材料制成的海绵层相结合从而提供进一步的保护以防止电解质渗出。这些方式仍然可能存在问题。例如，这些方式假定电池是保持在特定的方位。将电池侧放或者甚至颠倒放置将会导致这种密封失去作用。这就使得“密封”障结构的电池少了一个优点。

在另一种方式中，较好的密封可以通过采用由垫衬材料制作的壳体来实现。更具体地说，电流收集器可以被安放在具有双极电池壳体形状的多个耐酸垫片之间。所述垫片可以是柔韧的，能够允许电池承受的可变压力，同时也能够允许穿过其横截面的通气。在端盖处通过使用某些类型的弹性连接，所述柔韧的垫片可被压缩到合适的程度，使其能够作为电池边缘而变动用以维持一定的压力从而延长电池寿命。这种方式一般需要额外的刚性外罩进行保护。这种外罩可以特别地牢固用以提供抗冲击保护，但会导致对装置整体能量密度的损失。

垫片可以被用来密封双极电池，但在上述的实施例中，壳体本身是由刚性材料制成，而垫片通常是被挤压在框架之间形成密封。垫片可以包含不蚀材料例如橡胶或聚四氟乙烯(PTFE)。受压时，这种垫片有可能达到可靠的密封。然而，这样的压力可能导致某些双极材料产生破裂，从而使得电池难以在其整个使用期限内得到维持。通常需要采用细致的表面处理，否则在双极和垫片之间会形成微小孔隙。

与只使用垫片的实施例对比，可使用粘合剂。例如，液态粘合剂可以用来填充双极或壳体框架里的空隙，从而降低离子泄漏的机会。另外，粘合剂使得壳体能够具有几乎是任意的形状，从而增加了灵活性。粘合剂的施加装置能提供粘合剂的自动应用，从而能够提供高质量和稳定的密封。可惜的是，粘合剂往往成本过高。

许多粘合剂容易被酸性溶液侵蚀，同时由于长期暴露而逐步降解。这种降解作用会因装置的老化而可能导致密封失效。粘合剂通常是以液态使用，从而具有可流动性。具体来说，粘合剂在压力下通常会被从接缝挤出并流到周边。这可能导致密封部位外观难看，对此商品用户可能难以接受。

在另一种方式中，可以将金属线放置在双极组件里的壳体框架之间以及在双极和壳体之间。所述组件接着可以被挤压并放置在感应腔或线圈里。对所述线圈施加能量，能够产生磁场，进而使放置在组件里的金属线内部发热。这种热量会导致外壳周边的金属材料熔化，借此提供密封。类似“杯子”的外形可以用于围绕各个双极的壳体框架。然而，用来进行感应熔接的特殊设备可能是很昂贵的，并且用作感应熔接线的金属通常需要特别适应于电池化学以免发生污染。通常，感应熔接被用在其他不相关的场合，并且被证明能够形成非常可靠的连接。然而，用于感应焊接的特殊设备造价可能很高，同时感应焊接线的金属通常要求与电池化学相配以防污染。再者，所述焊接方式通常包括使用与框架的熔点相近的双极材料，否则就不可能实现所需的密封。

本发明人已经发现，除了其它内容外包括，将上述方式中的一个或多个方面结合起来可以形成一种密封工艺，往往能够简化电池组装工艺过程。例如，本发明人已经开发出包括能够用于提供密封双极电池的制备技术和结构配置。

本概述旨在对本专利申请的技术方案进行简要介绍，然而并不是用来对本发明提供完全的或是详尽的解释。下文中的详细描述被用来为本专利申请提供进一步的信息。

附图简要说明

在本文附图中，并不一定按比例绘制，相似标号可以用于不同视图描述类似的部件。带有不同字母后缀的相似标号可以代表类似部件的不同实例。所述附图，以举例但非限制的方式，提供对于本文所述各种具体实施方式的一般性描述。

图1A和1B一般性地描述了单级电池的架构和双极电池的架构的实施例。

图2一般性地描述了包括双极电池板或“双板”实施例的剖面图。

图3一般性地描述了包括双板和可压缩塑料密封实施例的剖面图。

图4一般性地描述了包括带有收集器、塑料密封和粘合密封的单池双极电池实施例的剖面图。

图5一般性地描述了包括塑料壳体实施例的图示。

图6，一般性地描述了包括六池双极电池组件实施例的图示。

图7A和7B一般性地描述了图7A中包括组装的六池双极电池实施例图示，以及图7B中的分解图，显示出壳体框架如何叠在一起。

图8一般性地描述了包括诸如能够用于焊接工艺的凹缝接缝实施例的详细图示。

图9一般性地描述了包括电流收集器和围绕周边的金属框架实施例的图示。

图10一般性地描述了包括带有电流收集器和金属熔合密封的六池双极电池叠合体实施例的剖面图。

图11A和11B一般性地描述了包括金属化密封壳体框架实施例的图示。

图12一般性地描述了包括带有七个电流收集器组件的六池双极电池实施例的剖面图。

图13一般性地描述了包括采用熔合密封而不是金属熔合密封的六池双极电池实施例的剖面图。

图14一般性地描述了包括带有刀边接缝的电池叠合体实施例的剖面图。

图15一般性地描述了包括例如带有非对称“杯子”形状配置的各种塑料壳体框架实施例的图示。

图16一般性地描述了包括电流收集器和壳体框架组件实施例的剖面图。

图17一般性地描述了焊接构型的图示。

图18一般性地描述了热板焊接构型的侧视图。

具体实施方式

图1A和1B一般性地描述了单级电池构型102和双极电池构型202的实施例。在单级电池构型中，电流收集器通常包括施加到电流收集器的两面(例如相对的两面)的单一极性(例如正极或是负极)的活性材料，比如活性材料以膏状形式使用。例如，导电硅晶片可以用作电池板120A组件的基材，比如用于电流收集器。导电硅晶片104可以包括欧姆接触层，例如金属硅化物，以增强活性材料和导电硅晶片之间的传导性。这种硅化物可以包括金属组分比如镍、钴、钛、钽、钨、钼或它们的组合。在一种实施例中，还可以包括粘合层，例如一个或多个粘合层用来增强粘合力或者提供在电解质区114与电解质的相容性。还可以使用外罩122，能够(但不一定需要)使电解质区与其它板之间的其它电解质区域液性隔离。

正负极对可以构成例如包括具有第一极性活性材料的第一板120A和具有相反的第二极性活性材料的第二板120B，从而形成电解质114中的电化学池，例如图1A所示。在一种铅酸实例中，所述单池电压可为大约2.1V。若干池单元能如叠合体132A以并联连方式排列。单独的叠合体132A至132N可以按串联方式连接组装成电池组102，从而电压可以表示为Ns*Vcell，其中Ns代表叠合的数量而Vcell则代表池电压。

在图1A中，第一终端130A可以提供第一极性，而第二终端130B可以提供相反的第二极性。所述第一和第二终端可以分别连接到第一叠合体132A和最末叠合体132N，这些叠合体能够以串联的方式利用第一总线124A到第“N”总线124N连接起来。与图1A相对比，使用双极板构型的电池构型202可以提供更为简单的设计。正极和负极活性材料可以分别地施加，例如通过涂覆在所述电流收集器的相对两侧用以形成双极板。

图1B一般地描述了一个实施例，能够包括具有诸如双极板121A、121B和121C的一个或多个双极电池板的电池组202。所述双极板可以被夹在区域116A和116B中的电解质之间，例如，用以形成密封的池单元。在一个实施例中，区域116A中的电解质可以是采取一种或多种的液性隔离或密封，使得电解质不能绕过双极板121A达到相邻的区域比如电解质区域116B。如图1B所示，池单元能够以串联方式构型。所述池单元可以对齐排列形成叠合体131A。

在双极构型中，电流收集器(例如，硅晶片，例如作为所述双极板121A的一部分)可以在一个池单元的负极和相邻池单元的正极之间共用。第一总线124A可以连接到叠合体131A到叠合体131N的每个中的第一电极，而第二总线124B可以连接到叠合体131A到叠合体131N的每个中的相反电极。与图1A相对比，叠合体131A到叠合体131N各自可以通过所述导电硅晶片主体提供串联连接，如箭头所示。用这种方式，叠合体131A到叠合体131N外部的互联总线的总数相比于采用单极板的构型可以减少。

叠合体131A到叠合体131N中一个或多个的相互连接还可采用其它的构型方式。例如，双极叠合体131A到叠合体131N可以采用并联连接用于较低电压的场合，例如，用来组装较低电压的电池组。或者，具有多个池单元的单个双极叠合体可以形成较高电压的电池组。无论哪种情形，电池组的电压可以是(Np-1)*Vcell，其中Np代表每个叠合体中电流收集器的数量，而Vcell代表池单元的电压。

图2一般地描述了包括双极电池板121A(“双板”或“双极”)以及相应的双极电池结构实施例的剖面图。第一双极电池板121A可以包括导电硅晶片104作为电流收集器。所述双极电池板121A可以包括位于或接近所述导电硅晶片104的第一表面的一个或多个欧姆接触层106A和粘附层108A。活性材料112A可以包括第一极性，例如在制作过程中或之后由机械支撑110A来支持。第二欧姆接触层106B可被包括在所述导电硅晶体104的与第一表面相对的第二表面上。所述第二欧姆接触层106B可以包括和所述第一欧姆接触层106A相同的材料或者不同的材料，用以提供为了和电池组件其他部分连接的电极，提供抗蚀层，或者提供具有和所述导电硅晶片104的所述第一表面相似叠合方式的镜像构型。也可包括第二粘附层108B。还可包括第二活性材料112B，例如具有和所述第一活性材料112A相反的极性。第一电解质区域116A可以把电池板121A与相邻的电池板121C相隔离，而第二电解质区域116B可以把电池板121A与另一相邻的电池板121B相隔离。所述电解质区域116A和116B可以包括隔件，例如用来协助维持电池板间的特定的隔离。所述电解质区域116A和116B相互之间通常被液性隔离，从而穿过所述导电硅晶片104的主体发生串联的传导。包括液态隔离的密封外罩122的设备和技术在下文中描述。

在一个实施例中，能够用来支撑双极的壳体框架的结构可以采用或包含坚固的耐酸塑料比如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，或者一种或多种其它材料比如聚丙烯或聚氯乙烯(PVC)。壳体部分可以按大小和形状设计成相互交叠或容纳，从而形成“杯子”构型。例如，所述壳体可以包括配套形体(比如形成一个或多个空腔区域从而与由另一壳体凸出的对应形体相匹配或接合)，从而形成一种简单的可叠合构架。本发明人意识到，除了其他内容之外，这种杯子形状的好处是在受到冲击时支撑所述电池组件的应力能被至少部分地从电流收集器(例如一个脆弱或超薄电流收集器)移开，并转移至壳体材料(例如塑料)。通过这种方式，电流收集器可以做得更薄和/或重量上更轻。

在一个实施例中，壳体框架可被制成以它们中线对称的形状。例如，所述壳体的形状可以根据电流收集器，例如沿着电流收集器在中间腔体两侧的周边用以罩住电解质。然而，在这种构型中，所述电流收集器的边缘也许会暴露在电池外部的环境中。伸出的凸缘可以被用来形成电解质腔体的围墙，例如提供一个壳体体框架的凸缘和另一个之间的空隙，在底部以所述电流收集器的边缘为界。塑料元件可以被安装用来保护所述电流收集器，以免暴露于电池外部环境。

一种或多种密封可被设置或作为双板组件的一部分，例如可被设置或包含为壳体的一部分。在一个实施例中，可变形的耐酸密封，耐酸粘合剂，塑料壳体和焊接技术的组合可以被用来提供液密组件，例如用来减少或阻止池单元之间的泄漏。所述密封可以是沿着电流收集器的周边成形，例如尺寸做成比所述电流收集器稍大。所述密封可以具有特定的宽度，用以例如为在各种机械负载下特定变形提供足够的密封区域。所述密封的制备可以采用疏水性材料，例如聚四氟乙烯(PTFE)。所述疏水材料可以提供额外的防止或抑制泄漏的作用，至少部分是因为水性的电解质在接触到疏水性密封的表面时会趋于成团。所述密封可以是高度可变形的以适应电流收集器表面缺陷的情况。

在电池组件制作中所使用的粘合剂可以包括结构粘合剂比如环氧树脂，例如能够耐受大部分的化学品。然而，很多能够采用的耐化学粘合剂取决于电池电解质的用途和组成。在一个实施例中，所述粘合剂可以用在可变形的塑料密封和双极之间，例如用来稳固可变形的密封并且提供即使电解质绕过密封时也不能穿过的隔墙。对于所述用途微米的粘合剂就足够了，从而通过减少制造过程的用量以降低成本。所述粘合剂可以达到本文实施例中所描述的更多的目的。例如，可变形的密封可以设置成对酸的屏障。由此粘合剂的腐蚀或侵蚀可以减少或尽量降低。

在另一种方式中，粘合剂的使用可被完全免除或减少，例如通过采用机械结合的方法。在这些实施例中基本的壳体形状不需要改动，相较于以上叙述的方式。例如，可以使用类似于前述实施例的薄的可变形密封。又例如，电池壳体可以形成为包括具有“刀口”框架特征，比如具有和电流收集器相同(或基本相同)的外围。

刀口密封可以用来提供气密密封，而且这样的密封构型甚至可以在高压力下维持密封性能。通常，刀口构型包括刚性刀刃和可被刀口压入(或者反过来)的可变形材料。锋的边缘和可变形部分之间的相互作用通常能在交界面产生应力集中以防止或抑制液体泄漏。在各种的实施例中，双极电池可以包括电流收集器，而所述电流收集器是刚性的，因此通常不可能将壳体挤压到电流收集器本身来形成密封。然而，可以使用薄的可变形密封，例如包括聚四氟乙烯(PTFE)或一种或多种其它的弹性材料。所述薄的可变形密封可以设置在电流收集器周边上与刀口接合。可变形的密封与电流收集器的接合可以通过采用比如熔合工艺或通过使用如环氧树脂的粘合剂。这种实施例的一种替代方式可以包括在电流收集器周边之上通过金属化形成锋利边缘，这也可以从背面与可变形的密封连接。

在另一实施例中，本发明人已经开发出技术和设备，能够包括使用金属化工艺和焊接接缝来帮助提供密封的电池组件。这种技术可以作为可变形密封和粘合剂的附加或替代手段。在一个实施例中，电流收集器的周边可被金属化(例如，在与面对活性材料的表面正交的一个或多个表面上，例如电流收集器的边缘)，并且塑料壳体和与电流收集器相配合的配合面也可以是金属化的。电流收集器可以与塑料壳体中的形体特征适配，例如在塑料壳体具有“杯子”形状的情形，电流收集器可以形成所述杯子的底部。两个部件(例如电流收集器和壳体)的金属化可以通过例如电镀或非电镀镀覆来完成。

塑料部件通常可以起初用镍镀覆，但也可以在表面上沉积不是镍的其他金属或在镍镀覆以后再沉积其他金属，这取决于污染问题或其他标准。所得到的金属化框架组件可以采用钎焊、烧结或熔焊工艺熔合在一起，例如，围绕在电流收集器的边缘。这样可以提供均匀的密封，但是所述密封也许会由于长时间暴露受到化学侵蚀而变弱。在钎焊接缝形成后，可以在接缝周围设置额外的屏障，例如包括塑料件，用以防止物理或化学损害。

在另一实施例中，本发明人已经开发出技术和设备，可以采用注射成型或塑料熔合操作，从而可以免除额外部件或密封。具体来说，电池的塑料壳体或外罩可以在电流收集器周围直接成型(例如模塑)。这可以通过采用各种技术。例如，电流收集器可被放置在注射成型模具里，而塑料壳体可以直接注入它的周围。壳体冷却后就会形成密封。

在另一个实施例中，所述电流收集器和塑料壳体可以分别单独制成然后接合在一起，例如运用超声焊接。举例来说，电流收集器可以被压靠紧塑料壳体框架并且稳固到位。框架的平行移动可能会导致无法形成良好的密封。所述被压组件可以放置在显微级平坦的金属表面(如砧台)之上。所述砧台可以确保密封在熔化时不发生偏离平面的变形。可采用一种端头，或超声头，可以被向下放置顶到双极的表面，其与框架交界。所述超声头可以和换能器连接同时被激化，比如使用大约20千赫兹(kHz)的低频超声波。这种聚集的超声能量对接缝的两个表面进行加热，并且将它们在毫秒内熔合。所述双板的交界面可以形成锥体。这可被称为“能量引导结构”并且允许所述双板，其具有比塑料框架较高的熔点，聚集来自超声头的能量。所构成的双极和壳体框架的组件可以成为电池组件的模块，而所述电池组件包括若干个叠加的所述模块。

焊接工艺可以，例如，在壳体、密封和双、板组装并且所述组件叠合之后进行，从而提供特定的电压。这种焊接工艺把所述壳体的接缝部位熔合在一起，以确保液体不会泄漏到环境中去。这种构型可以附加于或者替代为电池提供的外壳。熔化的塑料壳体可以为组件提供有效的结构保护而不需要单独的外壳。塑料壳体框架可以被配置为具有特定的形状，从而适应于组合的密封方式。焊接技术可以结合到本文的其他实施例中。

焊接工艺可以包括采用热板焊接技术用以提供电池组件。例如，塑料壳体可以利用夹具夹紧壳体的周边来进行固定。所述夹具可以用将壳体框架(例如接缝的每一侧)挤压到加热的压板直至表面熔化。然后所述加热的压板被迅速拉开，而所述夹具迫使这两个框架挤到一起。压力持续直到塑料冷却并且密封完全成形。通常，所述热板焊接工艺对于类似材料来说是迅速和可靠的。此外，接缝的外观品质可以根据不同的用途来进行定制，例如通过调节加热压板的温度，或者通过调整相配壳体框架的接合表面的构造。由于夹具对框架的稳固作用，就可能对包括带有活性材料的双极的壳体框架进行热板焊接操作。因此，热板焊接工艺可以安排在电池制造过程的后期，而且能够提供例如包括用来填注电解质的容纳元件的电池组件。

图3为一般描述实施例300的剖面图，其能够包括双板321和可压缩塑料密封361A和361B。密封361A或密封361B的边缘可以伸出双板321的边缘从而允许粘合剂303处于(例如通过沉积、配置或其他方式)双板321的边缘，用以稳固密封并且防止电解质穿过密封361A和361B时可能导致的泄漏。在一个实施例中，所述粘合剂303可以延展至密封361A和361B的整个宽度，由此在所述双板321和一个或多个的密封361A或361B之间形成粘合层。这种实施例可以适用于，例如，当双板321的表面特别粗糙而密封361A或361B不能够(或者不是特制地)填满所述双板321的表面特征的场合。在这种实施例中，所述粘合剂303可以提供主要的密封作用，同时密封361A或361B可以为双板321提供抗震动保护和不同的可压缩性能。

本发明人认识到，除了其他内容之外，将电流收集器双板夹在两个可高度压缩的塑料密封361A和361B之间可以为所述电流收集器提供一定程度的抗震动保护，然而当电流收集器被直接粘结在坚硬的塑料壳体上时就不可能提供这样的抗震动保护。这就可以将甚至脆弱的材料(例如硅晶片)用于双板，由此能够允许使用更薄的双板并且使电池更轻。

主要地，当电池老化并且塑料密封361A和361B上的压力发生变化的时候，在电流收集器双板321和密封361A和361B之间可能会产生空隙足以导致微量泄漏。在电流收集器双板321的边缘使用粘合剂303可以帮助保证不让电解质绕过双板321进而造成与相反极性的双板短路。类似的，粘合密封可以设置在塑料密封361A或361B以及塑料壳体框架之间用以确保所述两个部件始终保持紧密接触。双板和塑料密封的构造以及塑料密封和塑料壳体框架的界面的稳固性有助于可靠性的提高。

图4为一般描述实施例400的剖面图，能够包括为单池双极电池组件，其包括电流收集器421A和421B，塑料密封461A、461B、461C和461D，以及粘合密封463A和463B。在图4所示的实施例中，连接到各个电流收集器421A和421B表面上的分别是电池的活性材料412A和412B。在一个实施例中，这些活性材料412A和412B被一些惰性隔件414隔开。所述隔件404可以提供进一步的抗震动保护，并且在电池被放置在不同方位时通常可以防止活性材料412A和412B的短路。电流收集器421A和421B，塑料密封461A、461B、461C和461D，以及粘合密封463A和463B可以被设置在塑料壳体框架464之内。在一个实施例中，壳体框架464包括ABS塑料。电池组件的顶部和底部可以由两个端盖422A和422B为界，形状可以和塑料壳体框架464相配。端盖422A和422B，连同壳体框架464，可以熔合在一起从而提供密封的组件。

例如，可以采用热板焊接或其他焊接技术。这种焊接可以包括图4所示的焊接接缝411A和411B。对于更大电压电池，可以叠加额外的池单元，比如叠加在基础壳体框架464之上，然后叠合组件可以被端盖422A或422B罩住，如图6所示。接着整个电池可以被挤压，并且类似于密封463A和463B的粘合密封可被固化。

图5一般性描述了实施例500的视图，该实施例可以包括塑料壳体框架464。所述壳体框架464是可叠合的，例如可以和其他类似形状的壳体框架或一个或多个端盖配合。叠合的壳体框架和相应的双板可以被用来提供密封的电池组件。例如，壳体框架464可以配有通气道468使得能够为包括氢或氧重组的电池安装通气孔。对于完全密封的装置，通风道468可以被盖住或略去。在图5所示的实施例中，壳体框架464包括接缝411，以便于实现塑料焊接工序。在图5中，接缝411包括凹陷的接缝。

图6为一般描述实施例600的示意图，能够包括含六池双极电池组件。在图6所示的实施例中，包括了七个电流收集器组件621A、621B、621C、621D、621E、621F和621G，具有与图2或3相关的实施例中所说明和描述的双板类似的构型。还可以包括其他数量的电流收集器，以提供特定的输出端电压。

图6显示了六种壳体框架664A、664B、664C、664D、664E和664F。框架664A到664F的叠合体分别被端盖622A和622B所覆盖。如同本文所描述的另一个实施例，电流收集器包括表面活性材料至少在一侧，例如在电流收集器621A和621G的位置的一侧，以及在其它的电流收集器621B到621F的位置的两侧。例如，中间五个收集器组件从621B到621F可以包括位于所述五个电流收集器两侧的具有相反极性的活性物质，用以在叠合时提供双极电池构型。如图3所示，密封可被用在621A到621G的各个收集器组件中。在图6中，塑料壳体框架664A到664F的每个都可以，在其边缘或沿着周边，被熔合到壳体框架664A到664F的下一个壳体框架。例如，每环可以包括焊接接缝611，用来抑制或防止电解质泄漏到组件周边的环境中。

在另一种涉及制造技术的实施例中，每种壳体框架664A到664F都能够和相应的电流收集器组件单独制造。电池组件可以后续完成，只要例如包括对电流收集器组件施加压力有助于合适的密封固化。

图7A和7B为一般描述实施例的一个示意图，包括图7A所示的六池双极电池组件700A以及图7B所示700B的分解图。图7B显示所述壳体框架能够如何叠合在一起。组件700B可以包括刚性塑料壳体框架764A、764B、764C、764D、764E和764F。所述壳体框架可以组装在一起，例如采用分离密封和焊接密封的组合，如本文其他地方所显示和描述的。壳体框架764A到764F的组合，连同焊接密封和分离密封，可以形成一种液密结构用以防止电流收集器和活性材料712受到震动和冲击同时维持各个池单元上一致性的压力。

提供电池组件700A的组装过程可以包括在电流收集器的每一边采用可压缩塑料密封形成电池叠合体。如上所述，所述密封可以包括PTEE，但也可以使用其他疏水性或耐化学物品的密封。所述密封通常被稳固于电流收集器，例如通过在电流收集器周边使用粘合密封。所述塑料密封可以延伸出电流收集器的边缘，如图3所示。这样可以形成一种通道，可以注入粘合剂，例如环氧树脂。所述粘合密封可以有效地把壳体框架叠合体(例如框架764A到764F)和端盖接合在一起。当然，也可以在周边使用焊接密封，以提供防止泄漏的额外保护。

图8为一般描述实施例800的详细示意图，可以包括凹缝411A和411B，例如可以用于焊接工艺从而提供图4或图6所示或本文其它相关实施例所述的电池组件。可以使用不同的接缝构型，然而使用凹缝411A和411B可以提供具有装饰性的美观的焊接连接，同时还可保持针对带有电流收集器双板821A和821B的电池组件的强度和密封的质量。一个或多个的凹缝411A或411B可以被捕获阱809A和809B所包围，其可以用来提供能够容纳在熔化或压缩例如组装过程中产生的流动物质。

如上所述，各种技术和结构配置可以用来为双极电池组件提供水密密封，而不需要使用粘合剂或垫片，如果存在涉及成本或退化的问题的话。本文中所述的各种实施例可以包括：如图10所示的金属化表面密封，如图13所示的熔化收缩密封，如图15或图16所示的刀口密封，或者如图17所示的超声焊接密封。所述密封技术的硬性要求可以有助于在电池的整个使用期限内确保电流收集器和活性材料受到一致的压力，例如可以提高循环寿命。

如上所述，电池的各个池单元可以依次组装。端盖可以形成基底，其他池单元可以叠合在端盖上直到电池组件达到特定的串联电压为止。接着电池组件被挤压，直到所有的壳体框架彼此紧密接触。焊接密封，比如利用焊接接缝，可以在电池组合过程中围绕周边施用。

图9为一般描述实施例900的示意图，可以包括电流收集器921，例如其周边带有金属化框架941。例如，所述金属化框架941可以向外延伸比如到电流收集器921的边缘，并且向内至活性材料层的边缘。

图10为一般描述实施例1000的剖面图，可以包括组装的六池双极电池叠合体，其包括电流收集器(例如具有活性材料层1012A和1012B的双板1004，以及金属化熔融密封1041A和1041)。在图10中，诸如壳体框架1064的塑料壳体框架可以叠合，塑料端盖1022A和1022B可以用来例如提供密封的双极电池组件。

相邻双板的活性材料层可以被惰性隔件1014隔离。例如，惰性隔件1014可提供抗震动保护，同时当电池以不同方位放置时可防止活性材料发生短路。各个电流收集器和金属化密封组件可以被熔合在“杯子”壳体的底部，如所示的壳体框架1064的组合以及双板1004。所述壳体框架1064可以是环状，并且可以包括ABS塑料。所述电池的顶部和底部可以覆盖有端盖1022A和1022B，其造型适于与塑料壳体框架的配合。

图11A和11B为一般描述实施例中1100A和1100B的示意图，可以包括金属密封壳体框架。如前文有关图10的实施例中所述，金属密封壳体框架1164可以是塑料的。例如，每个壳体框架1164可带有通气道1168，使得能够为包括氢或氧重组的电池安装通气孔。对于完全密封的装置，通风道1168可以被盖住或略去。在图11A和11B所示的实施例中，壳体框架1164以中线对称，具有两面成镜像的“杯子”构型。这种“杯子”可以是从框架1164延伸出表面1113所形成。所述延伸的表面1113可以至少部分地金属化以便于和电流收集器双板的粘合。为了保护电流收集器，凸缘1123可以围绕周边延伸出去。

图11A和图11B所示的实施例中，壳体框架1164的内部可以包括空心通道，例如只是略小于电流收集器的尺寸。这可以允许更大体积的活性材料。所述电流收集器可以熔合到壳体框架1164的顶部和底部，例如沿着外围周边。在组装的熔合结构内形成的中间通道可以填充活性材料和隔件例，如图3所示。这种形状特别适合于金属化密封，但是许多其他密封方式可以被采用。在金属化密封的实施例中，金属件熔合之后，如图12中所示的套环可以安装在密封外部的周围，以防止或抑制环境侵蚀。这种套环还可以通过与电流收集器的周边接触用来吸收电池所产生的热量。这种构型有助于免除影响双极电池使用周期的因素：池单元内部的热量积聚。

图12为一般描述实施例1200的剖面图，可以包括六池的双极电池，其包括七个电流收集器组件1221A、1221B、1221C、1221D、1221E、1221F和1221G。每个1221A到1221G的电流收集器组件可以至少在电流收集器的一个表面上包含活性材料，如本文提到的其他有关的实施例。中间的1221B到1221F的五个组件可以包括电流收集器相对表面的相反极性的活性材料，用来提供双极电池组件。除了在图9到图11中提到的各个电流收集器组件内的金属化密封以外，各个塑料壳体部件可以通过诸如接缝1211的接缝和相邻的塑料壳体相熔合，例如可以使用热板焊接工艺来成型。例如，图10中所示的暴露的熔合密封可以利用外包框架1264A、1264B、1264C、1264D和1264E来保护，从而保护钎焊或者诸如金属化熔融密封的其它结合接缝。

如上述图9至图11的实施例中所述，一个实施例可包括在塑料壳体框架上使用金属涂层，例如通过钎焊、熔焊或熔合到电流收集器。诸如ABS的塑料可以在铬酸槽中进行处理以使塑料表面得到电性活化，然后所述激活的表面可以暴露(例如浸没)在无电镀槽中。通过一次或多次搅动、增加热量或自发反应，金属沉积在表面上。镍因其高度活性可以作为基底层。对于镍污染的担心可以通过在镍层上再电镀上较为惰性(比如反应性较低)的金属来加以避免。例如，在铅酸电池中，可以在镍上放些铅金属用来消除对腐蚀的担忧。

通常，所使用的金属要选择能抵御电池组件内的电解质，否则密封可能会过早失效。所述工序可以在电流收集器以及电池壳体上实施。一旦所述两个部件都被涂覆上需要的金属，它们就可以通过钎焊、熔焊、熔合或其他接合工艺沿着周边粘合起来。由于这些接合的化学性质，就可以提供牢固的密封。

图13为一般描述实施例1300的剖面图，可以包括带有熔合密封的六池，其中所述熔合密封为例如密封1366但不是金属化熔融密封。图13的实施例所示构型可以与其他实施例类似，然而图13一般描述了一种较不对称的壳体框架1364的配置，可以使用熔合类型的密封。例如，将电流收集器(比如双板1304)放置在壳体框架1364的顶部或底部的附近，可以有助于配置通气装置。该设备的端盖1322具有与其它实施例的类似结构功能。所述熔合密封1366可以完全依照电流收集器1304边缘的形状，以避免影响密封。

取决于所述电流收集器1304的材料(例如，包括在电流收集器组件相对的表面上具有相反极性的活性材料1312A和1312B)，有可能放弃采用本文其他实施例所描述的金属化密封，而使用一种简单的熔化操作把电池部件熔合在一起。在一个实施例中，壳体框架1364可被直接模塑成形到电流收集器1304上。例如，所述壳体框架1364可被安置在注塑模具里。塑料壳体框架1364然后可以被注入到所述电流收集器1304的周围。两者可稍被熔化从而形成完全熔合的组件，其不会被液体突破。

类似的，在另一个实施例中，预先制成的壳体框架1364可以被熔合到现有的电流收集器1304上，例如使用点焊或其他工序。这样可以提供一种密封构型，其具有较低的重量和良好的耐腐蚀性能。但是，如果所述电流收集器的熔点显著高于壳体框架，这种技术可以包括在电流收集器上涂覆一层较低熔点的涂层。

如果金属化密封不是需要的，或者要求配合的部件对于熔化操作来说太不相同，根据另一个实施例可以包括使用刀口密封。这种刀口构型可以主要是机械的，例如包括把尖锐的边缘压入可变形配合表面。在配合界面形成的应力集中具有高能量，因此能使液体驱离。在双极电池里，这种类型的密封可以小规模实现。图14为一般描述实施例的剖面图，可以包括电池叠合体，其包括刀口接缝，例如可以包括接缝1417。壳体框架1464能够被成形在一个或多个表面上提供刀口，并且所述壳体框架1464被压入可变形塑料密封，例如密封1461B。所述密封1461B(或其他密封例如密封1461A)可以和电流收集器1421相连接，通过例如粘合、压合、熔化，或者通过形成类似刀口作为电流收集器基板的表面特征。一种或多种密封1461A或1461B可以包含疏水性的PTEE，或者一种或多种其他的塑料和橡胶材料。

双极电池构型的提供可以通过例如使用被惰性隔件1414隔离的活性材料1412A和1412B，类似于本文描述的其他实施例。将密封边缘放置在所述活性材料附近有助于确保电解质始终与电池活性材料而不是裸露的电流收集器相接触。

无论何种密封方式，不同形状可用于壳体框架，与其他实施方式相比，以便于帮助增强对电流收集器的机械保护，同时也能降低整体质量。另一种框架环构型可以包括非对称“杯子”构型，如图5和图15所示。图15为一般描述实施例1500的示意图，可以包括不同形状的塑料壳体框架1564，例如结合非对称“杯子”构型。刀口边缘1517可以形成在所述“杯子”的内表面，例如可以放设置为直接与电流收集器接触。所述壳体的底面可以从主框架延伸，并且在尺寸上可以和电流收集器相匹配。顶面可以包括裁切构造，其能和邻近框架(例如，叠合体中的相邻框架)底部的延伸表面相配合。具体的，所述裁切构造可以包括和电流收集器相同的周边。如此形成了一种易于叠合的排列方式，其中电流收集器可以被放置在由所述裁切构造形成的架子上。这种形状的好处是在于所述电流收集器的稳固性。“杯子”形状可以提供强度，并且能减少电流收集器承载的机械负荷，尤其是与对称杯子构型相比较而言。因此，所述非对称实施例可以用于更薄和更轻的电流收集器。

电池组件的所述端盖也可以具有修改的“杯子”构型特征，从而能够与壳体框架1564配合。这种端盖可以容纳电池端子和对接触头，而且所述端盖不需提供电池叠合体的主要结构，因此可以减轻重量。

图16为一般描述实施例1600的剖视图，能够包括电流收集器1621，例如可以包括能量导块1618，用于声学(例如超声)焊接操作。根据各种实施例，所述电流收集器和壳体框架不需要(通常也不会)是相同的材料。高通量的密封技术可以包括使用超声焊接，例如用来焊接两种不相同的材料。

在图16所示的实施例中，壳体框架1664还可以包括一个或多个能量导块1619A,1619B和1619C，用来帮助聚集来自超声头的能量。例如，气密接缝可以通过使用例如与能量导块1619A到1619C基本上正交(例如垂直)的能量导块1618来形成。以这种方式，液密的密封可以在电流收集器1621和壳体框架1664之间的界面形成。

图17为一般描述焊接构型1700的示意图。超声头1700(也可称为“喇叭”)可以通过换能器用低振幅波进行激发。这种能量可以导致超声头1700每秒振动数千次。所述换能器可以被耦合到超声头1700来提供低振幅波，从而超声头在大约20kHz振动，并且这种振动被耦合从尖端到被接合的表面。调整来自换能器的频率可以改变超声头1770振动的速率。较高的频率通常导致更快的运动，这使接合表面升温更迅速。不过，过高的频率能导致部件断裂甚至烧坏。因此，超声头1700会被调整到合适的特定频率。

当超声头1700将电流收集器1721压向壳体框架1764，能量导块1718和1719可被迅速带到各自的熔化温度。从而来自超声头1700的压力可以把壳体框架1764和电流收集器接合起来形成密封。

在一个实施例中，在焊接过程中，所述超声头1700可以用在双极电流收集器1721的表面上。所述超声头1700可以施加压力将双极电流收集器1721压入壳体框架1764。所述壳体框架可以被其下的砧座支撑。所述换能器可以被开启从而所述超声头1700开始进行微振动。这种快速运动能够汇集能量通过双极电流收集器1770上的能量导块1718往下到壳体框架1764上的能量导块1719。

由于所述界面的接触面积很小，温度迅速上升。根据一个实施例，所述超声头1700可以被配置成沿着双极电流收集器1721的整个周边移动，例如在几秒内完成旋转。

这种运动可以使局部区域迅速达到熔解温度，并且接着当超声头1700移开后该区域能够迅速冷却。这允许不相同材料的熔合并且产生优良的气密密封。能量导块应该均匀安置在将要焊接区域的整个周边，但是焊接前的初始接触面可以最小。能量导块1718和1719的椎体形状有利于限制初始接触面积，同时也在焊接过程中或之后为火花流动留下通道。

当高熔点材料和低熔点材料一起熔合时，通常较高熔点的部件可以放置在直接和超声头1700相接触的位置，这是因为与超声头1700相接触的组件的部位通常达到最高温度，因该部位受到振动的全部影响。

如果相配表面的熔点存在很大的差异，能量导块可只是放置在顶端部件之上，而让底部相配表面平坦(根据图17中所示的方位)。平坦表面通常具有大的表面积，因此通常需要更多能量来熔化。使用两个能量导块(例如在待熔合接缝的各个表面上有能量导块，如图17所示)可以有助于防止或抑制多余的火花冲进活性材料的腔隙，当然，其他变化也是可能的。

图18为一般描述实施例1800的侧视图，可以包括热板焊接构型。各个壳体框架1864A和1864B在被组装时，可以被叠合到相邻框架的顶部并被熔合到相邻框架。在一种方式中，可以使用热板焊接技术。这种接合可以把电池组件在其使用寿命内约束在一起，同时防止电解质泄漏到环境中。在热板焊接中，所述接合可以包括将壳体框架1864A和1864B物理熔化并熔合在一起。

根据图18所示的实施例，壳体框架1864A和1864B可以和热板1821相接触，以使壳体框架1864A和1864B的表面在沿着周边的特定熔合区域进行熔合。壳体框架1864A和1864B可以利用比如夹具1831A和1832B牢牢稳定到位。所述夹具可以带有定位特征来帮助确保部件与压板1821在压板1821特定的区域接触。然后在加热产生焊接之后例如当热板1821移开以后，所述夹具1831A和1832B可以用来把接缝压在一起。

往前参照图8，图8描述了第一方式例包括凹缝411A和411B，当然还可以使用各种对接和凸缘接缝。凹缝的一个优点是存在捕获阱809A和809B来容纳在焊接过程中产生的任何多余材料。这种捕获阱可以提高焊接接缝的外观造型，并且可以为物质流动提供空间，因此可以减少或抑制气泡形成的可能性，并产生气密密封。热板焊接是一种快速的过程，能快速完成大面积焊接，例如使用图18中的构型。

例如，两个要结合在一起的部件，在本实施例中为壳体框架1864A和1864B，可以分别连接到夹具1832A和1832B，以使所述夹具把壳体框架1864A和1864B牢牢固定到位。这些夹具1832A和1832B便可以使壳体框架1864A和1864B接触到加热压板1821，其表面可以特定设置成和壳体框架1864A和1864B上的接缝相配。通常不需要将壳体框架1864A和1864B的整个表面加热。而是，只有实际上要被焊接在一起的包含或靠近接缝的特定熔化区域被设置为与加热压板1821相接触。通过这种方式可以提供气密接缝，同时保持电池壳体组件的外形美观。壳体框架1864A和1864B可以被维持与加热压板1821相接触，直到接缝表面开始熔化。加热压板1821然后可以从壳体框架1864A和1864B迅速(比如垂直地)拉开。所述夹具1832A和1832B接着可以用来迫使熔化的接缝表面在一起。快速冷却使壳体框架1864A和1864B熔合在一起从而提供气密密封。

在凹缝里(例如图8所示)，在相对的表面上的塑料的突出部位可以设置为与加热压板1821相接触。根据一个实施例，这些表面可以延展至在焊接前它们最终长度的大约125％。多余材料然后可以被迫进入接缝里的捕获阱，从而提高焊接的强度。非凹陷接缝例如凸缘接缝通常也包括帮助焊接适当形成的多余材料，但是多余的火花可能被迫达到部件的外部，从而导致不太美观的接合部位。加热压板1821的温度可以调整来控制火花的分布，但是熔合接缝表面的温度通常具有特定的最低温度。热板焊接通常适合类似材料的接合。

注释和实施例

实施例1可以包括或运用技术主题(例如装置、方法、执行动作的手段或设备可读介质，其包括在设备执行时能导致设备完成动作的指令)，例如可以包括或运用双极电池组件，其包括：第一可叠的壳体框架；第一刚性电流收集器，包括至少一个表面，其上具有第一活性材料传导类型；第二刚性电流收集器，包括至少一个表面，其上具有第二活性材料传导类型，所述第二活性材料传导类型对应于与所述第一活性材料传导类型相反的电池电极；第一电解质区域，其至少部分地由所述可叠的壳体构架以及第一和第二刚性电流收集器所限定；以及可压缩塑料密封、粘合密封、金属化密封、熔合密封、刀口密封或焊接密封的至少一种，用来为所述第一电解质区域提供液密屏围。

实施例2可以包括或可以任选地结合实施例1中的技术主题，从而可以任选地包括至少所述第一和第二刚性电流收集器之一，其包括双极电池板，其具有在第一表面上的第一活性材料类型以及在与所述第一表面相对的表面上的第二活性材料类型。

实施例3可以包括或者可以任选地结合实施例1或2的任何一个或任意组合的技术主题，从而可以任选地包括刚性电流收集器，其包括硅晶片基体。

实施例4可以包括或者可以任选地结合实施例1至3中任何一个或任意组合的技术主题，从而可以任选地包括第二可叠合壳体框架和第三刚性电流收集器；

其中所述双极电池组件包括由所述第一、第二和第三刚性电流收集器所限定的池单元的串联配置，所述串联配置至少部分地是由所述可叠合壳体框架的物理叠加而限定的；以及

其中所述第二和第三刚性电流收集器连同所述第二可叠合壳体框架限定了第二电解质区域，所述第二电解质区域与所述第一电解质区域之间至少部分地利用所述可压缩塑料密封、所述粘合密封、所述金属化密封、所述熔合密封、刀口密封和所述焊接密封的至少一种进行流体性隔离，从而为所述第一电解质区域提供液密屏围。

实施例5可以包括或者可以任选地结合实施例1至4中任何一个或任意组合的技术主题，从而可以任选地包括可叠合壳体框架沿着其周边被熔合在一起。

实施例6可以包括或者可以任选地结合实施例1至5中任何一个或任意组合的技术主题，从而可以任选地包括可压缩塑料密封，其依据所述电流收集器的周边成形，而且利用沿所述电流收集器边缘施用的粘合剂被稳固于所述电流收集器，为所述第一电解质区域内的电解质提供屏障。

实施例7可以包括或者可以任选地结合实施例1至6中任何一个或任意组合的技术主题，从而可以任选地包括可压缩塑料密封和粘合密封，用来为所述第一电解质区域提供液密屏围；其中所述可压缩塑料密封以及相应的粘合密封包括特别的与密封的双极电池组件的电池化学相容的材料。

实施例8可以包括或者可以任选地结合实施例1至7中任何一个或任意组合的技术主题，从而可以任选地包括金属化密封，用来为所述第一电解质区域提供液密屏围；其中所述金属化密封包括基本不会因密封的双极电池组件的电池化学腐蚀的材料。

实施例9可以包括或者可以任选地结合实施例1至8中任何一个或任意组合的技术主题，从而可以任选地包括金属化密封，用来为所述第一电解质区域提供液密屏围，所述金属化密封以所述电流收集器和所述活性材料的周边为界。

实施例10可以包括或者可以任选地结合实施例1至9中任何一个或任意组合的技术主题，从而可以任选地包括熔合密封，用来为所述第一电解质区域提供液密屏围，所述熔合密封包括具有电流收集器部分和可叠合壳体框架部分的熔化区域，所述熔化区域使得所述密封电池组件中相邻的池单元相互隔离，并且与所述密封电池组件周围的环境相隔离。

实施例11可以包括或者可以任选地结合实施例1至10中任何一个或任意组合的技术主题，从而可以任选地包括刀口密封，用来为所述第一电解质区域提供液密屏围，所述刀口密封包括所述电流收集器部分和可压缩塑料密封。

实施例12可以包括或者可以任选地结合实施例1至11中任何一个或任意组合的技术主题，从而可以任选地包括利用超声焊接与所述可叠合壳体框架熔合的第一和第二电流收集器。

实施例13可以包括或者可以任选地结合实施例1至12中任何一个或任意组合的技术主题，从而可以任选地包括壳体框架，其至少对一个轴在横截面上是对称的。

实施例14可以包括或者可以任选地结合实施例1至12中任何一个或任意组合的技术主题，从而可以任选地包括壳体框架构型，其配置为至少对一个轴在横截面上是不对称的，用来定义不对称的杯子构型。

实施例15可以包括或者可以任选地结合实施例1至14中任何一个或任意组合的技术主题，从而可以任选地包括壳体框架，其配置为沿着所述电流收集器之一的外周边并且包括从至少一个表面伸出的凸缘。

实施例16可以包括或者可以任选地结合实施例1至15中任何一个或任意组合的技术主题，可以包括技术主题(例如装置、方法、执行动作的手段或设备可读介质，其包括在设备执行时能导致设备完成动作的指令)，从而可以任选地包括一种双极电池组件，包括：第一可叠的壳体框架；第一硅晶片电流收集器，包括至少一个表面，其上具有第一活性材料传导类型；第二硅晶片电流收集器，包括至少一个表面，其上具有第二活性材料传导类型，所述第二活性材料传导类型对应于与所述第一活性材料传导类型相反的电池电极；第一电解质区域，其至少部分地由所述可叠的壳体构架以及第一和第二刚性电流搜集器所限定；以及可压缩塑料密封、粘合密封、金属化密封、熔合密封、刀口密封或焊接密封的至少一种，用来为所述第一电解质区域提供液密屏围。在所述实施例16中，至少所述第一和第二刚性电流收集器之一包括双极电池板，其具有在第一表面上的第一活性材料类型以及具有在与所述第一表面相对的表面上的第二活性材料类型。

实施例17可以包括或者可以任选地结合实施例1至16中任何一个或任意组合的技术主题，可以包括技术主题(例如装置、方法、执行动作的手段或设备可读介质，其包括在设备执行时能导致设备完成动作的指令)，从而可以任选地包括形成双极电池板和壳体组件，所述壳体组件包括与第一刚性电流收集器连接的第一可叠合壳体框架，所述第一刚性电流收集器包括至少一个其上具有第一活性材料传导类型的表面；形成可压缩塑料密封、粘合密封、金属化密封、熔合密封、刀口密封或焊接密封的至少一种，用来为所述第一电解质区域提供液密屏围，此时所述第一可叠合壳体框架和所述第一刚性电流收集器与第二可叠合壳体框架和所述第二刚性电流收集器相叠合；所述电解质区域至少部分地由所述第一刚性电流收集器、所述第二刚性电流收集器和所述第一可叠合壳体框架所限定。

实施例18可以包括或者可以任选地结合实施例17中的技术主题，从而可以任选地包括形成电池组件，其包括第二可叠合壳体框架和第三刚性电流收集器，所述形成步骤包括物理上叠合所述第一和第二可叠合壳体框架以提供由所述第一、第二和第三刚性电流收集器所限定的池单元的串联排列。在所述实施例18中，所述第二和第三刚性电流收集器连同所述第二可叠合壳体框架限定第二电解质区域，所述第二电解质区域与所述第一电解质区域利用粘合密封、金属化密封、熔合密封、刀口密封或焊接密封的至少一种方式流体性隔离，用来为所述第一电解质区域提供液密屏围。

实施例19可以包括或者可以任选地结合实施例18中的技术主题，从而可以任选地包括将所述第一和第二可叠合壳体框架沿着外周边熔合。

实施例20可以包括或者可以任选地结合实施例17至19中任何一个或任意组合的技术主题，从而可以任选地包括可压缩塑料密封，其依据所述电流收集器的周边成形，而且利用沿所述电流收集器边缘施用的粘合剂被稳固于所述电流收集器，为所述第一电解质区域内的电解质提供屏障。

实施例21可以包括或者可以任选地结合实施例17至20中任何一个或任意组合的技术主题，从而可以任选地包括形成可压缩塑料密封和粘合密封，用来为所述第一电解质区域提供液密屏围；其中所述可压缩塑料密封以及相应的粘合密封包括特别的与密封的双极电池组件的电池化学相容的材料。

实施例22可以包括或者可以任选地结合实施例17至21中任何一个或任意组合的技术主题，从而可以任选地包括形成金属化密封，用来为所述第一电解质区域提供液密屏围；其中所述金属化密封包括基本不会因密封的双极电池组件的电池化学腐蚀的材料。

实施例23可以包括或者可以任选地结合实施例17至22中任何一个或任意组合的技术主题，从而可以任选地包括形成金属化密封，用来为所述第一电解质区域提供液密屏围，所述金属化密封以所述电流收集器和所述活性材料的周边为界。

实施例24可以包括或者可以任选地结合实施例17至23中任何一个或任意组合的技术主题，从而可以任选地包括形成熔合密封，用来为所述第一电解质区域提供液密屏围，所述熔合密封包括具有电流收集器部分和可叠合壳体框架部分的熔化区域，所述熔化区域在所述第一可叠合壳体框架和另一壳体框架相叠时使得所述密封电池组件中相邻的池单元相互隔离，并且与所述密封电池组件周围的环境相隔离。

实施例25可以包括或者可以任选地结合实施例17至24中任何一个或任意组合的技术主题，从而可以任选地包括形成刀口密封，用来为所述第一电解质区域提供液密屏围，所述刀口密封包括所述电流收集器部分和可压缩塑料密封。

实施例26可以包括或者可以任选地结合实施例17至25中任何一个或任意组合的技术主题，从而可以任选地利用超声焊接将所述第一和第二电流收集器与所述可叠合壳体框架熔合。

实施例27可以包括或者可以任选地结合实施例17至26中任何一个或任意组合的技术主题，从而可以任选地包括形成焊接密封，用来为所述第一电解质区域提供液密屏围。

实施例28可以包括或者可以任选地结合实施例17至27中任何一个或任意组合的技术主题，从而可以任选地包括焊接密封，其中采用热板焊接热板焊接。

实施例29可以包括或者可以任选地结合实施例17至28中任何一个或任意组合的技术主题，从而可以任选地包括形成可叠合壳体框架，其中包括模塑可叠合壳体框架。

实施例30可以包括或者可以任选地结合实施例17至29中任何一个或任意组合的技术主题，从而可以任选地包括形成可叠合壳体框架，其中包括在所述第一刚性电流收集器周围注射模塑所述可叠合壳体框架。

这些非限制性实施例各自可以单独运用，或者可以与一个或多个其它的实施例以各种部同的排列或组合方式进行结合。

上述详细说明包括对于附图的参考，其中所述附图也成为详细说明的一部分。所述附图以图解的方式显示本发明得以实施的特定的实施方式。这些实施方式在此也可称为“实施例”。这些实施例可以包括被显示或描述了的以外的要素。然而，本发明人还考虑了只具有被显示或描述的要素的实施例。此外，本发明人还考虑了这样的实施例，其利用了被显示或描述的要素的任何组合或排列(或它们的一个或多个方面)，无论是针对具体的实施例(或它们的一个或多个方面)还是针对本文显示或描述了的一些实施例(或它们的一个或多个方面)。

如果出现本文与通过参引而并入的任何文件之间不一致的情形，以本文中的用法为准。

在本文中，词语“a”或“an”，如专利文献中所常见，被用来表示包括一个或多于一个，独立于“至少一个”或“一个或多个”的其它用法。在本文中，术语“或(or)”是用来指非排他性的关系，例如“A或B”包括“A但不是B”、“B但不是A”以及“A和B”，除非另有说明。在本文中，词语“包括(including)”和“在其中(in which)”作为通俗英语分别等同于词语“包括(comprising)”和“其中(wherein)”。另外，在后述的权利要求书中，词语“包括(including)”和“包括(comprising)”是开放的，也就是说，对于系统、装置、物品、组成、配方或方法，在权利要求中列于这些词语之后以外的要素仍被视为落在该权利要求的范围。此外，在后述的权利要求书中，“第一”、“第二”和“第三”等词语仅仅是用来作为标注，并不是用来对它们的客体进行排序限定。

本文所描述的方法实施例可以至少部分是机器或计算机执行的。有些实施例可以包括计算机可读介质或机器可读介质，具有编码的指令，其操作可以采用实现上述实施例所述方法的一种电子装置。这些方法的执行可以包括代码，例如微代码、汇编语言代码，高级语言代码等等。所述代码可以包括用于执行各种方法的计算机可读指令。所述代码可形成计算机程序产品的部分。另外，在一些实施例中，所述代码可以被有形地存储于一种或多种易失性的、非暂时性的或非易失性的有形的计算机可读介质，例如在执行过程中或在其他的时间。所述有形的计算机可读介质的实例可以包括，但不限于，硬盘、可移动磁盘、可移动光盘(例如，高密度磁盘及数字视频磁盘)、磁带、存储卡或记忆棒，随机存取存储器(RAMs)，只读存储器(ROMs)等等。

以上的描述是用来进行说明，而不是限制性的。例如，所述实施例(或它们的一个或更多方面)可以相互组合使用。其它实施方式也可能被采用，例如在本领域普通技术人员阅读所述说明内容之后。说明书摘要是用来，根据37C.F.R.§1.72(b)的规定，使读者能够快速地了解本文所公开的技术内容的特征。应当理解，说明书摘要并不是用来对所述权利要求书的范围或含义进行解释或限制。另外，在所述详细说明中，不同的特征可以组合在一起对本说明书内容进行整理和阐述。这不应当被解释为未被要求但已经公开的特征对于任何权利要求来说是必要的。相反，本发明的主题可以基于少于本文针对某一特定的具体实施方式所公开的全部特征。因此，后述的权利要求书在此纳入到详细说明之中作为实施例或具体实施方式，每项权利要求本身作为单独的实施例，而且可以设想这些具体实施方式能够以各种组合或排列方式进行彼此组合。本发明的范围的确定应当参考所附的权利要求书，以及这些权利要求具有的全部等同范围。

Claims (15)

1.一种双极电池组件，包括：

第一可叠合壳体框架；

第一刚性电流收集器，其包括传导材料，所述第一刚性电流收集器包括至少一个表面，其上具有第一活性材料传导类型；

第二刚性电流收集器，其包括传导材料，所述第二刚性电流收集器包括至少一个表面，其上具有第二活性材料传导类型，所述第二活性材料传导类型对应于与所述第一活性材料传导类型相反的电池电极；

第一电解质区域，其至少部分地由所述可叠合壳体框架以及第一和第二刚性电流收集器所限定；以及

第一密封，其位于沿着所述第一刚性电流收集器的表面的、所述第一活性材料附近的周边，以及第二密封，其位于沿着所述第二刚性电流收集器的表面的、所述第二活性材料附近的周边，所述第一和第二密封用来为所述第一电解质区域提供液密屏围。

2.权利要求1所述的双极电池组件，其中所述刚性电流收集器包括硅晶片基体。

3.权利要求1所述的双极电池组件，包括第二可叠合壳体框架和第三刚性电流收集器；

其中所述双极电池组件包括由所述第一、第二和第三刚性电流收集器所限定的池单元的串联配置，所述串联配置至少部分地是由所述可叠合壳体框架的物理叠加而限定的；以及

其中所述第二和第三刚性电流收集器连同所述第二可叠合壳体框架限定了第二电解质区域，所述第二电解质区域与所述第一电解质区域之间至少部分地利用所述第一密封和第二密封的至少一种进行流体性隔离。

4.权利要求1所述的双极电池组件，其中所述可叠合壳体框架沿着其周边被熔合在一起。

5.权利要求1所述的双极电池组件，其中所述第一和第二密封包括可压缩塑料密封，其依据所述电流收集器的周边成形，而且利用沿所述电流收集器边缘施用的粘合剂被稳固于所述电流收集器，为所述第一电解质区域内的电解质提供屏障。

6.权利要求1所述的双极电池组件，其中所述第一和第二密封包括可压缩塑料密封和粘合密封，用来为所述第一电解质区域提供液密屏围；

其中所述可压缩塑料密封以及相应的粘合密封包括与密封的双极电池组件的电池化学相容的材料。

7.权利要求1所述的双极电池组件，其中所述第一和第二密封包括金属化密封，用来为所述第一电解质区域提供液密屏围，所述金属化密封以所述电流收集器和所述活性材料的周边为界。

8.权利要求1所述的双极电池组件，其中所述第一和第二密封包括熔合密封，用来为所述第一电解质区域提供液密屏围，所述熔合密封包括具有电流收集器部分和可叠合壳体框架部分的熔化区域，所述熔化区域使得所述密封电池组件中相邻的池单元相互隔离，并且与所述密封电池组件周围的环境相隔离。

9.权利要求1所述的双极电池组件，其中所述第一和第二密封包括刀口密封，用来为所述第一电解质区域提供液密屏围，所述刀口密封包括所述电流收集器部分和可压缩塑料密封。

10.权利要求1所述的双极电池组件，其中所述第一和第二电流收集器利用超声焊接与所述可叠合壳体框架熔合。

11.权利要求1所述的双极电池组件，其中所述壳体框架配被置为至少对一个轴在横截面上是不对称的，用来定义不对称的杯子构型。

12.权利要求1所述的双极电池组件，其中所述壳体框架被配置为沿着所述电流收集器之一的外周边并且包括从至少一个表面伸出的凸缘。

13.一种方法，包括：

形成双极电池板和壳体组件，所述壳体组件包括与第一刚性电流收集器连接的第一可叠合壳体框架，所述第一刚性电流收集器包括传导材料并且包括至少一个其上具有第一活性材料传导类型的表面；包括：

形成第一密封，其位于沿着所述第一刚性电流收集器的表面的、所述第一活性材料附近的周边，所述第一密封用来为第一电解质区域提供液密屏围，此时所述第一可叠合壳体框架和所述第一刚性电流收集器与第二可叠合壳体框架和包括传导材料的第二刚性电流收集器相叠合；

其中，所述电解质区域是至少部分地由所述第一刚性电流收集器、所述第二刚性电流收集器和所述第一可叠合壳体框架所限定。

14.权利要求13所述的方法，包括形成电池组件，其包括第二可叠合壳体框架和第三刚性电流收集器，所述形成步骤包括物理上叠合所述第一和第二可叠合壳体框架以提供由所述第一、第二和第三刚性电流收集器所限定的池单元的串联排列；

其中所述第二和第三刚性电流收集器连同所述第二可叠合壳体框架限定第二电解质区域，所述第二电解质区域与所述第一电解质区域利用粘合密封、金属化密封、熔合密封、刀口密封或焊接密封的至少一种方式流体性隔离，用来为所述第一电解质区域提供液密屏围。

15.权利要求14所述的方法，包括将所述第一和第二可叠合壳体框架沿着外周边熔合。