CN109755668A - 一种基于双极板的m型电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于双极板的M型电池，该M型电池通过折叠排布的方式将若干双极板堆叠进行组合连接，这种折叠排布的方式形成的M性电池不仅能够组合形成高电压的电池，并且还能提高电池后续连接布线的便捷性，并且还能有效地减小M型电池在堆叠方向上的尺寸，以实现M型电池体积的有效压缩，从而提高M型电池的集成小型化程度。

Description

一种基于双极板的M型电池

技术领域

本发明涉及电化学电池的技术领域，特别涉及一种基于双极板的M型电池。

背景技术

电化学电池，特别是铅酸蓄电池，广泛应用于汽车灯不同领域中其能够储存能量并将该能量以电能的形式输送给目标对象。铅酸蓄电池主要是在铅酸电极与稀硫酸等电解质之间发生电化学反应，从而产生传输电流。通常来说，单个双极板与电解液相组合就能够发生电化学反应并产生电流，理论上单个双极板就可用作电化学电池，但是由于单个双极板受制作工艺和电解液浸泡封装的影响，其并不能制成具有较大的面积尺寸，而基于双极板的电化学电池的工作电流和工作电压是与双极板的面积尺寸呈正相关的关系，即双极板的面积尺寸越大，对应的电化学电池的工作电流和工作电压也越大，因此基于单个双极板的电化学电池的工作电流和工作电压也会受到限制，其并不适用于需要较大工作电流和工作电压的场合中。

由于在实际应用场合中，电化学电池的供电对象通常都需要较大的供电电流和供电电压，显然基于单个双极板的电化学电池并不能满足供电对象对大供电电流和供电电压的需求。为了使基于双极板的电化学电池能够提供不同数值的供电电流和供电电压以满足供电对象的不同程度的需求，现有技术已经通过将若干个双极板集中组合到同一电池中，该若干个双极板中的不同双极板通过特定的堆叠方式进行连接，从而使得该若干个双极板能够同时发生电化学反应以形成较大的供电电流和供电电压。但是，目前针对若干双极板的组合方式依然存在组合堆叠结构复杂以及后续连接布线不便等诸多问题，这都严重制约基于双极板的电化学电池的充放电性能和工作安全性，以及不利于基于双极板的电化学电池的推广应用。

发明内容

在基于若干双极板组合形成的电池中，现有的针对若干个双极板的组合堆叠方式由于在连接端子上存在极易发生连接失效的缺陷，这对电池的正常工作带来制约性；另外，现有的若干个双极板的组合堆叠方式也会存在几何上电流密度分布不均匀的局限性，这使得在堆叠的若干双极板中，远离端子的区域相比于靠近端子的区域，电解液引起的腐蚀程度会更高，上述提及的情况都不利于提高基于若干个双极板组合堆叠形成的电池的充放电性能和延长电池芯的工作寿命，并且现有组合堆叠若干双极板形成的电池都存在体积过大的缺点，这都不利于电池进一步地实现集成小型化。

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于双极板的M型电池，该M型电池是基于若干个双极板相互堆叠形成多个不同的双极板堆叠，并再将该多个双极板堆叠以特定的周期性排布方式进行电连接从而组合集成为一电池；通过上述的堆叠组合方式，该M型电池能够保证其正极端和负极端之间间隔较大的距离，这不仅能够有效地避免电池发生内部短路的情况，并且还能改善电池后续连接布线的便捷性；此外，该M型电池采用折叠排布的方式来电连接多个双极板堆叠，这种折叠排布的方式能够有效地减小M型电池在堆叠方向上的尺寸，并最终实现M型电池体积的有效压缩，从而提高M型电池的集成小型化程度。

本发明提供一种基于双极板的M型电池，所述M型电池包括正单极端子板、负单极端子板和若干双极板，其特征在于：

所述若干双极板中的每一个均包括留空区域部分以及分别连接于所述留空区域部分两侧的正极区域部分和负极区域部分，每一个所述双极板呈弯折状以使所述正极区域部分和所述负极区域部分相互对置；

所述若干双极板沿着所述正极区域部分和所述负极区域部分的厚度方向依次堆叠设置，并且在任意相邻的两个双极板中，其中一个双极板的正极区域部分与另一个双极板的负极区域部分对置设置；

对于依次堆叠设置的若干双极板中首尾暴露的正极区域部分和负极区域部分，所述暴露的正极区域部分与所述负单极端子板相邻对置设置，所述暴露的负极区域部分与所述正单极端子板相邻对置设置。

进一步，所述M型电池还包括若干硬性容器或者软性容器，所述若干硬性容器或者软性容器中的每一个用于同时容置不属于同一双极板但相邻对置设置的正极区域部分和负极区域部分、或者同时容置所述负单极端子板及其相邻对置设置的正极区域部分、或者同时容置所述正单极端子板及其相邻对置设置的负极区域部分；

进一步，所述若干双极板中的每一个均包括一栅网，所述栅网的第一部分区域涂覆有正极膏体以形成所述正极区域部分，所述栅网的第二部分区域涂覆有负极膏体以形成所述负极区域部分，所述正极区域部分与所述负极区域部分之间还间隔有由所述栅网的第三部分区域形成的所述留空区域部分；

进一步，所述正单极端子板包括栅网，所述栅网包括相邻的第一栅网区域和第二栅网区域，所述第一栅网区域涂覆有正极膏体以形成正极区域，所述第二栅网区域为一留空区域；

进一步，所述负单极端子板包括栅网，所述栅网包括相邻的第三栅网区域和第四栅网区域，所述第三栅网区域涂覆有负极膏体以形成负极区域，所述第四栅网区域为一留空区域；

进一步，所述正极膏体或者所述负极膏体的上表面和下表面均覆盖有隔膜纸；

进一步，对于所述若干硬性容器或者软性容器中的每一个，其内部容置的正极区域部分与负极区域部分之间、正单极端子板与负极区域部分之间、或者负单极端子板与正极区域部分之间均设有一隔膜；

进一步，对于所述若干硬性容器或者软性容器中的每一个，其内部容置的正极区域部分与硬性容器或者软性容器的侧壁之间、负极区域部分与硬性容器或者软性容器的侧壁之间、正极区域部分与负极区域部分之间、正单极端子板与硬性容器或者软性容器的侧壁之间、或者负单极端子板与硬性容器或者软性容器的侧壁之间均设有一隔膜；

进一步，所述隔膜为柔性隔膜，所述柔性隔膜能够在其厚度方向上发生形变；

进一步，所述若干硬性容器或者软性容器中的每一个由耐酸、不透酸和非导电材料制成。

相比于现有技术，本发明的基于双极板的M型电池以折叠排布的方式将若干双极板堆叠进行组合连接，这种折叠排布的方式形成的M性电池不仅能够保证电池的正极端和负极端之间间隔较大的距离，以防止电池发生内部短路的情况，并且还能提高电池后续连接布线的便捷性；更进一步地，该折叠排布的方式还可有效地减小M型电池在堆叠方向上的尺寸，以实现M型电池体积的有效压缩，从而提高M型电池的集成小型化程度。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种基于双极板的M型电池的结构示意图；

图2为本发明提供的一种基于双极板的M型电池中单个双极板的结构示意图；

图3为本发明提供的一种基于双极板的M型电池中正单极端子板和负单极端子板各自的结构示意图。

附图中的数字标记分别是：1：双极板、2：正单极端子板、3：负单极端子板、4：硬性容器或者软性容器、5：隔膜、6：正极膏体、7：负极膏体、8：隔膜纸、9：栅网。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1，为本发明实施例提供的一种基于双极板的M型电池的结构示意图。该M型电池包括正单极端子板、负单极端子板和若干个双极板。

其中，对于该若干个双极板，每一个双极板均包括留空区域部分以及分别连接于所述留空区域部分两侧的正极区域部分和负极区域部分，每一个所述双极板呈弯折状以使所述正极区域部分和所述负极区域部分相互对置；并且，该若干双极板沿着该正极区域部分和该负极区域部分的厚度方向依次堆叠设置，并且在任意相邻的两个双极板中，其中一个双极板的正极区域部分与另一个双极板的负极区域部分对置设置；此外，对于依次堆叠设置的若干双极板中首尾暴露的正极区域部分和负极区域部分，该暴露的正极区域部分与该负单极端子板相邻对置设置，该暴露的负极区域部分与该正单极端子板相邻对置设置。

继续参阅图1，该M型电池还优选包括若干硬性容器或者软性容器。该若干硬性容器或者软性容器中的每一个用于同时容置不属于同一双极板但相邻对置设置的正极区域部分和负极区域部分、或者同时容置该负单极端子板及其相邻对置设置的正极区域部分、或者同时容置该正单极端子板及其相邻对置设置的负极区域部分。优选地，该若干硬性容器或者软性容器中的每一个由耐酸、不透酸和非导电材料制成。通过在该M型电池中设置若干硬性容器或者软性容器，每一硬性容器或者软性容器能够包覆并容置相邻的在电学上呈正极性的区域部分和在电学上呈负极性的区域部分，这样能够保证该相邻的两个区域部分之间能够高效地进行电化学反应，从而提高该M型电池的充放电性能。此外，该硬性容器或者软性容器具有耐酸和不透酸特性，从而能够使同一硬性容器或者软性容器容置不同型号或尺寸的电极部分以及对其内部容置的电极部分提供良好的保护性。

优选地，对于该若干硬性容器或者软性容器中的每一个，其内部容置的正极区域部分与负极区域部分之间、正单极端子板与负极区域部分之间、或者负单极端子板与正极区域部分之间均设有一隔膜。其中，该隔膜为柔性隔膜，该柔性隔膜能够在其厚度方向上发生形变。该隔膜可用作相互叠置的不同部件之间的缓冲隔离层，即该隔膜能够避免相互叠置的不同部件直接接触而引起的磨损。

优选地，对于该若干硬性容器或者软性容器中的每一个，其内部容置的正极区域部分与硬性容器或者软性容器的侧壁之间、负极区域部分与硬性容器或者软性容器的侧壁之间、正单极端子板与硬性容器或者软性容器的侧壁之间、或者负单极端子板与硬性容器或者软性容器的侧壁之间均设有一隔膜。其中，该隔膜为柔性隔膜，该柔性隔膜能够在其厚度方向上发生形变。该隔膜可用作硬性容器或者软性容器与其内部容置的电极部件之间的缓冲隔离层，即该隔膜能够避免该电极部件与该硬性容器或者软性容器的侧壁直接接触而引起的磨损；此外，该隔膜的可压缩性还与该硬性容器或者软性容器相匹配，从而使得该硬性容器或者软性容器能够紧密地容置该电极部件。

参阅图2，为本发明实施例提供的一种基于双极板的M型电池中单个双极板的结构示意图。实际上，图2中的双极板为图1中对应的双极板进行弯折处理前的结构形态。从图2可见，该双极板结构均包括正极膏体、负极膏体、隔膜纸和栅网；其中，该栅网构成该双极板的基础结构，该正极膏体涂覆在该栅网的第一部分区域(对应于该正极区域部分)，该负极膏体涂覆在该栅网的第二部分区域(对应于该负极区域部分)，并且该第一部分区域与该第二部分区域之间该间隔有一第三部分区域(对应于该留空区域部分)，该第三部分区域能够将该第一部分区域和第二部分区域完全隔断，从而使得该第一部分区域上的正极膏体不能与该第二部分区域上的负极膏体直接接触，以避免双极板内部发生短路情况。优选地，该第一部分区域、第二部分区域和第三部分区域分别属于该栅网的不同栅网结构区域；优选地，该第三部分区域可位于该第一部分区域和该第二部分区域之间，以实现完全隔断该第一部分区域和第二部分区域。实际上，当如图2所示结构的双极板被制成后，只需要以该第三部分区域为弯折部，对该双极板进行相应的弯折处理就能够获得如图1所示结构的双极板。

进一步地，该正极膏体和该负极膏体分别位于在该第一部分区域和该第二部分区域各自对应的栅网结构中。优选地，该正极膏体和该负极膏体粘附于该第一部分区域和该第二部分区域各自对应的栅网结构内部；优选地，该正极膏体和该负极膏体还覆盖于该第一部分区域和该第二部分区域各自对应的栅网结构的上表面和下表面，这样能够防止该第一部分区域和第二部分区域中的栅网结构暴露于稀硫酸电解液环境中，从而导致该栅网结构受到稀硫酸电解液的腐蚀。优选地，该正极膏体1和该负极膏体2具有相同的厚度D1，且该厚度D1大于该栅网在截面方向上的厚度D2，这样才能保证该正极膏体1和该负极膏体2在附着于该栅网结构的同时，完全覆盖该第一部分区域5和该第二部分区域6对应栅网的上表面和下表面；优选地，该厚度D1和该厚度D2满足如下关系1.1*D2≤D1≤3*D2，通过对比实验，当该D1<1.1*D2时，该正极膏体或者该负极膏体均不能均匀平滑地全面覆盖对应栅网的上表面和下表面并且容易使得该栅网被稀硫酸电解液腐蚀，当D1>3*D2时，该正极膏体和该负极膏体的厚度会过厚而导致稀硫酸电解液无法与内部膏体进行电化学反应，从而降低该正极膏体和该负极膏体自身不同区域的化成均匀性。

该正极膏体和该负极膏体均包括活性材料，该活性材料能够与该稀硫酸等电解液发生电化学反应，从而产生相应的电池电流和电压。优选地，该活性材料是由氧化铅、硫酸铅、硫酸、若干添加剂和水按照预定比例混合以及经过特定工艺制成的；可选地，在该活性材料对应的初始混合物中，氧化铅所占的重量比可为50％-85％，硫酸铅所占的重量比可为1％-15％，硫酸所占的重量比可为3％-8％，若干添加剂所占的重量比可为2％-5％，水所占的重量比可为10％-30％。优选地，在该初始混合物经过该特定工艺得到的最终活性材料中，该硫酸铅所占的重量比将上升至20％-40％；优选地，在该最终活性材料中，基本不存在任何游离态硫酸。通过对照实验可发现，当该硫酸铅在活性材料中对应的初始混合物所占的重量比大于15％时，对应的最终活性材料中游离态硫酸的含量将显著地上升，而当该硫酸铅在活性材料对应的初始混合物所占的重量比为1％-15％时，对应的活性材料中游离态硫酸的含量将可忽略不计，由于该最终活性材料中，游离态硫酸的含量高低会直接影响正极膏体或者负极膏体与稀硫酸等电解液之间的电化学反应效率，简而言之，该最终活性材料中游离态硫酸的含量越低，该正极膏体或者负极膏体与电解液之间的电化学反应效率越高，相反地，该最终活性材料中游离态硫酸的含量越高，该正极膏体或者负极膏体与电解液之间的电化学反应效率越低。可见，本发明实施例中，活性材料对应的初始混合物与最终活性材料中关于硫酸铅所占重量比的设置能够有效地提高电极膏体与电解液之间的电化学反应效率，从而改善铅酸蓄电池的充放电性能。

此外，在选择和确定双极板中正极膏体和负极膏体的材料时，需要将备选的材料根据材料的导电率、散热性、稳定性、可加工性、耐高温性、生产周期、防火透气性和生产成本等不同因素，通过实验得到关于这些因素的指标，并将这些指标数值化，从而得到一个对应的矩阵Y

在该矩阵Y中，b_st为第s个指标的第t种备选材料所对应的指标值，同样地，b_jn为第j个指标的第n种备选材料所对应的指标值为。为了提高不同指标值之间进行比较的可信度，需要对这些指标值进行标准化处理，该标准化处理对应的公式如下：

在该公式中，b^* _st为b_st为标准化处理后对应的值，为第s个指标的均值，σ_s为第s个指标的方差，对于每一个b_st都可通过相应的标准化处理得到相应的b^* _st，从而得到一个新矩阵Y^*。为了获得新矩阵Y^*中指标的相关性，需要计算出各个指标之间的协方差，并得到另一新矩阵C

其中，cov(b_j ^*，b_j ^*)为第b_j ^*个指标与第b_j ^*个指标之间的协方差，j为矩阵C的行数与列数，各个指标之间的协方差的值是用于表示各个指标之间的相关性大小。为了保证各个协方差所求得的主成分的各个指标之间是两两正交的，需要对协方差矩阵C进行奇异值分解，该奇异值分解的方法具体包括：

C＝U∑V^T

其中，C为协方差矩阵，所需求得的U为正交矩阵，∑为主对角线上元素为奇异值且其他元素为0的矩阵，V^T为矩阵V的转置矩阵，即右奇异向量，同时V也是一个正交矩阵，接着可利用下面公式计算矩阵V

(C^TC)V_i＝λ_iV_i

其中，λ_i为向量的特征值，C^T为协方差矩阵C的转置矩阵，i为特征值的数量，所需求得的V_i就是该特征值对应的右奇异向量，同时通过下面公式求解奇异向量的值

其中，所求解出来σ_i为所需的奇异向量的值，将所求解的奇异向量值中最大的一个值σ_max代入下面方程式，得到奇异值描述矩阵u

其中，V_max为σ_max所对应的最大的λ_i所求解出来的V_i，并且V_max向量中对应的值就是该备选材料的最终得分，从而选择具有最大最终得分的备选材料作为最终材料。

在上述材料的确定过程中，由于选择大量指标作为选择标准并对材料进行多方面的考虑，这使得最终选择的结果具有科学性和有效性。

此外，在该每一个双极板的正极区域和负极区域中对应正极膏体和负极膏体的上表面和下表面均覆盖有隔膜纸。该隔膜纸能够包覆该正极膏体和该负极膏体各自的上表面和下表面，从而防止该正极膏体和该负极膏体完全暴露于稀硫酸等电解液环境中。由于该铅酸蓄电池在工作过程中，双极板是需要完全浸没在稀硫酸等电解液中，随之该电解液会与该正极膏体和负极膏体发生电化学反应，若该正极膏体和该负极膏体完全暴露于电解液环境中，随着该电化学反应的发生，该正极膏体和该负极膏体会发生结构上的松脱，并有可能从该栅网上脱落，这会极大的影响该电化学反应的效率。若该正极膏体或者负极膏体从栅网上脱落，则会导致栅网结构暴露于稀硫酸等电解液环境中，而稀硫酸等电解液对栅网具有较强的腐蚀性，随着电化学反应时间的推移，该栅网结构会很容易地被稀硫酸等电解液腐蚀，并最终导致双极板工作实效。因此，在该正极膏体和负极膏体的上表面和下表面均覆盖隔膜纸，能够有效地维持正极膏体和负极膏体自身固化结构的完整性，从而避免该正极膏体和负极膏体的固化结构被破坏和发生松脱现象，这都能够有效地延长双极板在稀硫酸等电解液环境中的工作寿命。优选地，该隔膜纸可采用非导电材料，这样能够避免该双极板内部发生短路现象，从而维持双极板的正常工作状态。优选地，该隔膜纸的厚度可为0.1mm-2mm，上述隔膜纸的厚度设置能够在保证隔膜纸具有良好机械强度的同时，还能够有效地提高该隔膜纸对该膏体的覆盖保护性。

参阅图3，为本发明实施例提供的一种基于双极板的M型电池中正单极端子板和负单极端子板各自的结构示意图。

从图3可见，针对该正单极端子板，其包括一栅网作为基础结构，该栅网包括相邻的第一栅网区域和第二栅网区域，该第一栅网区域涂覆有正极膏体以形成正极区域，该第二栅网区域为一留空区域；针对该负单极端子板，其同样包括一栅网作为基础结构，该栅网包括相邻的第三栅网区域和第四栅网区域，该第三栅网区域涂覆有负极膏体以形成负极区域，该第四栅网区域为一留空区域。实际上，对于该正单极端子板或者该负单极端子板，该两者都包括栅网、正极膏体或负极膏体、隔膜纸，并且该正单极端子板与该双极板的正极区域部分、该负单极端子板与该双极板的负极区域部分在层叠结构、材料选择和尺寸参数等方面均可相同，这能够保证该正单极端子板和负单极端子板与该双极板均具有相同的电化学反应特性，从而改善电池芯中不同部分区域的电流均匀性。前述已经详细介绍该双极板的结构情况，该正单极端子板和负单极端子板的结构情况均可根据该双极板的结构情况进行设置。故这就不再累述该正单极端子板和负单极端子板的结构情况。

此外通过对照实验可发现，该栅网的形状和尺寸等结构参数会影响该双极板、正单极端子板或者负单极端子板的电化学反应特性，进而影响该电池芯的充放电性能和工作寿命等。具体来说，该栅网可为但不限于具有交错设置的丝网结构，该丝网结构与现有技术的平面状基板结构相比，该丝网结构与电极膏体之间的接触面积明显大于该平面状基板结构与电极膏体之间的接触面积，而接触面积的显著增大会使得在相同尺寸的情况下，该丝网结构与该电极膏体之间的粘附性也会明显优于该平面状基板结构与该电极膏体之间的粘附性。

优选地，该栅网的丝网结构还可具有不同形状，而不同形状的丝网结构会直接影响对应的双极板自身的内部电阻情况；优选地，该丝网结构可具有由经线和纬线交错形成的结构；优选地，该经线和纬线相互交错形成规则或者不规则的网状结构，其中，该规则的丝网结构具有均匀分布的矩形或者方形丝网开口，该不规则的丝网结构具有形状或者尺寸分布不一致的丝网开口，如不规则的多边形丝网开口。经过研究发现，具有不规则形状的丝网结构相比于具有规则形状的丝网结构具有更低的内部电阻值，这有利于整体降低双极板自身的内阻值，而双极板自身的内阻值越低，其对应的铅酸蓄电池则具有更优的充放电性能并且该电化学反应的电能转换效率也更高；具体而言，在栅网具有相同面积尺寸的前提下，具有不规则丝网结构的栅网相比于具有规则丝网结构的栅网，其内部电阻值能够有效地降低30％-40％，这对于提高双极板的电学性能有显著的作用。

优选地，为了使电极膏体能够牢固地附着于栅网上，还可以在该丝网结构上设置若干随机分布的倒刺结构。该倒刺结构可分布于该栅网中相互交错的经线和纬线上。该倒刺结构的存在能够增大该栅网表面的粗糙度和表面面积，这使得当电极膏体能够涂覆于栅网表面上时，该电极膏体能够最大限度地与丝网结构进行粘附结合，最终改善电极膏体与丝网结构之间的粘附性。优选地，该栅网的材质可为金属铅、铅基合金、碳纤维和碳纤维复合金属材料中的任意一种；该栅网可采用纺织、铸造、冲压、锻造、冲孔、拉网或者轧制的工艺制造形成。

为了进一步提高电池的供电性能，本发明还提供一种复合M型电池，该复合M型电池包括若干个M型电池，其中该若干个M型电池并排安放；优选地，在该复合M型电池形成过程中，若干个M型电池之间，其对应的正极与附件的连接方式按照实际需求以串联或者并联的方式进行连接，并且以最末端的正单极端子板和负单极端子板分别作为该复合M型电池的正极和负极。

优选地，该复合M型电池还可包括压缩元件，该压缩元件用于夹持并固定相互连接的若干M型电池，以保证相互连接的若干M型电池在结构上具有整体性。由于该若干M型电池只是相互连接在一起以组合成复合电池，该若干M型电池之间并没有设置相应的固定方式来保持M型电池相互连接的稳固性，通过该压缩元件能够同时夹持该若干M型电池，以防止该若干M型电池由于外界作用而脱离原有的连接结构。此外，相邻的若干M型电池之间还可设有隔板，当该压缩元件在夹持固定若干M型电池时，还能够进一步地压缩减小该若干M型电池的连接体积。

优选地，该压缩元件包括第一子压缩配件和第二子压缩配件，其中，该第一子压缩配件被折叠呈U型，该第二子压缩配件具有与该第一子压缩配件相匹配的形状，该第一子压缩配件和该第二子压缩配件相互结合并呈口字型结构，当复合M型电池制作完成后，该第一子压缩配件和该第二子压缩配件相互组合并将该复合M型电池夹持在该口字型结构的中空部分中，从而实现对该复合M型电池的夹持固定。

另外，每个电池性均可等效为一个内阻可忽略的电容，根据电容的放电原理可得到如下放电电压公式：

在上述公式中，U(t)为经过放电时间t后电容两端的电压，E为电容放电前对应的初始电压，e为自然底数，R为电容供电对象的等效电阻，C为电容对应的电容值。

由于电池芯的供电对象通常都需要较大的供电电流和供电电压，故单个电池芯并不能满足上述供电要求，而当相互堆叠的电池芯数量过多时，其供电电压又会过大以及对供电对象产生损坏，因此根据上述放电电压公式，可逐步增加电池芯的堆叠数量，使供电对象两端的电压能够一直稳定在使其正常工作的电压范围内，同时也延长了该堆叠的电池芯的使用寿命，其具体过程如下：

首先，确定初始堆叠接入的电池芯的数量，并且其要满足如下条件式：

U_min≤nE≤U_max

在上述条件式中，U_min为能使供电对象正常工作的最小电压，U_max为能使供电对象正常工作的最大电压(即不损坏供电对象的最大电压)，n为初始堆叠接入的电池芯的数量，E为每个电池芯放电前对应的初始电压。

通过上述条件还确定初始堆叠接入的电池芯的数量后，将其接入供电对象中，接着使该n个电池芯开始放电，利用电压表测量供电对象两端的电压，当满足时，再接入增加一个电池芯，同时将当前的放电时间t记为t₀，并更新电池芯的放电电压公式：

当满足U(t)＝1.5*U_min时，再接入增加一个电池芯，同时将当前的放电时间t记为t₁，并更新电池芯的放电电压公式：

如此类推，按照上述方式依次接入增加电池芯，直到供电对象完成工作或者全部电池芯均被接入为止。通过上述电池芯的接入方式，不仅能够对需要较大供电电流和供电电压的供电对象进行安全高效的供电，并且还能够提高堆叠形成的电池芯的使用寿命。

从上述实施例可以看出，该基于双极板的M型电池通过折叠排布的方式将若干双极板堆叠进行组合连接，这种折叠排布的方式形成的M性电池不仅能够保证电池的正极端和负极端之间间隔较大的距离，以防止电池发生内部短路的情况，并且还能提高电池后续连接布线的便捷性；此外，该折叠排布的方式还可有效地减小M型电池在堆叠方向上的尺寸，以实现M型电池体积的有效压缩，从而提高M型电池的集成小型化程度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于双极板的M型电池，所述M型电池包括正单极端子板、负单极端子板和若干双极板，其特征在于：

所述若干双极板中的每一个均包括留空区域部分以及分别连接于所述留空区域部分两侧的正极区域部分和负极区域部分，每一个所述双极板呈弯折状以使所述正极区域部分和所述负极区域部分相互对置；

所述若干双极板沿着所述正极区域部分和所述负极区域部分的厚度方向依次堆叠设置，并且在任意相邻的两个双极板中，其中一个双极板的正极区域部分与另一个双极板的负极区域部分对置设置；

对于依次堆叠设置的若干双极板中首尾暴露的正极区域部分和负极区域部分，所述暴露的正极区域部分与所述负单极端子板相邻对置设置，所述暴露的负极区域部分与所述正单极端子板相邻对置设置。

2.如权利要求1所述的基于双极板的M型电池，其特征在于：所述M型电池还包括若干硬性容器或者软性容器，所述若干硬性容器或者软性容器中的每一个用于同时容置不属于同一双极板但相邻对置设置的正极区域部分和负极区域部分、或者同时容置所述负单极端子板及其相邻对置设置的正极区域部分、或者同时容置所述正单极端子板及其相邻对置设置的负极区域部分。

3.如权利要求1所述的基于双极板的M型电池，其特征在于：所述若干双极板中的每一个均包括一栅网，所述栅网的第一部分区域涂覆有正极膏体以形成所述正极区域部分，所述栅网的第二部分区域涂覆有负极膏体以形成所述负极区域部分，所述正极区域部分与所述负极区域部分之间还间隔有由所述栅网的第三部分区域形成的所述留空区域部分。

4.如权利要求1所述的基于双极板的M型电池，其特征在于：所述正单极端子板包括栅网，所述栅网包括相邻的第一栅网区域和第二栅网区域，所述第一栅网区域涂覆有正极膏体以形成正极区域，所述第二栅网区域为一留空区域。

5.如权利要求1所述的基于双极板的M型电池，其特征在于：所述负单极端子板包括栅网，所述栅网包括相邻的第三栅网区域和第四栅网区域，所述第三栅网区域涂覆有负极膏体以形成负极区域，所述第四栅网区域为一留空区域。

6.如权利要求3-5中任一项所述的基于双极板的M型电池，其特征在于：所述正极膏体或者所述负极膏体的上表面和下表面均覆盖有隔膜纸。

7.如权利要求2所述的基于双极板的M型电池，其特征在于：对于所述若干硬性容器或者软性容器中的每一个，其内部容置的正极区域部分与负极区域部分之间、正单极端子板与负极区域部分之间、或者负单极端子板与正极区域部分之间均设有一隔膜。

8.如权利要求2所述的基于双极板的M型电池，其特征在于：对于所述若干硬性容器或者软性容器中的每一个，其内部容置的正极区域部分与硬性容器或者软性容器的侧壁之间、负极区域部分与硬性容器或者软性容器的侧壁之间、正极区域部分与负极区域部分之间、正单极端子板与硬性容器或者软性容器的侧壁之间、或者负单极端子板与硬性容器或者软性容器的侧壁之间均设有一隔膜。

9.如权利要求7或8所述的基于双极板的M型电池，其特征在于：所述隔膜为柔性隔膜，所述柔性隔膜能够在其厚度方向上发生形变。

10.如权利要求2所述的基于双极板的M型电池，其特征在于：所述若干硬性容器或者软性容器中的每一个由耐酸、不透酸和非导电材料制成。