CN109888297A - 一种具有双极板堆叠的电池芯及其制成的电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有双极板堆叠的电池芯及其制成的电池，其中，该电池芯包括具有特殊堆叠方式的双极板堆叠，在该双极板堆叠中除了首尾两端的双极板外的其他双极板均具有一周期性的堆叠布置方式，该周期性的堆叠布置方式能够保证该电池芯的正单极端子和负单极端子与该双极板堆叠连接后，该正单极端子和负单极端子能够分别位于该双极板堆叠相对的两个侧端处，从而使得该电池芯的正极端和负极端分别位于该电池芯不同的两端部处。

Description

一种具有双极板堆叠的电池芯及其制成的电池

技术领域

本发明涉及电化学电池的技术领域，特别涉及一种具有双极板堆叠的电池芯及其制成的电池。

背景技术

电化学电池，特别是铅酸蓄电池，广泛应用于汽车等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成到同一电池芯中，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，目前针对若干个双极板的堆叠方式依然存在不同电池之间的连接方式对电池电流产生一定限制、以及该若干双极板在不同几何区域上对应电流密度不均匀的问题，这都严重影响基于双极板堆叠形成的电池芯的鲁棒性和电池芯的工作安全性。

发明内容

在基于若干个双极板组合形成的电池芯中，现有的针对若干个双极板的堆叠方式由于在单体间端子存在极易发生连接失效的缺陷，这导致该电池芯的电流形成也相应地存在一定限制；此外，现有的若干个双极板的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堆叠形成的电池芯的充放电性能和延长电池芯的工作寿命，并且目前并不存在能够有效地减小若干电池芯组成形成电池的体积的技术手段。

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种具有双极板堆叠的电池芯及其制成的电池，其中该电池芯包括正单极端子板、负单极端子板和双极堆叠，该双极板堆叠通过特有的堆叠方式将若干双极板依次进行堆叠，从而使得该正单极端子板和负单极端子板始终能够在同一几何平面上与该双极板堆叠进行叠置，这样能够保证该电池芯的正极端和负极端也位于同一几何平面上，这不仅能够有效地压缩双极板堆叠以及对应电池芯的体积，同时还能够提高电池芯后续进行电连接布置的便捷性；此外，通过该电池芯组成形成的电池能够保证其中的每个电池芯的正极端和负极端都分别位于同一侧，这样能够极大地降低该电池连接布线的难度。

本发明提供一种具有双极板堆叠的电池芯，所述电池芯包括一正单极端子板、一负单极端子板和一双极板堆叠，其特征在于，所述双极板堆叠包括若干双极板，每个所述双极板均包括相互间隔设置的一正极区域部分和一负极区域部分；所述双极板堆叠中除了首尾两端的双极板外的其他双极板均具有如下堆叠方式：双极板A的正极区域部分与双极板B的负极区域部分相互叠置，双极板A的负极区域部分与双极板C的正极区域部分相互叠置；所述双极板堆叠中首尾两端的两个双极板对应的未与其他双极板叠置连接的正极区域部分和负极区域部分分别与所述负单极端子板和所述正单极端子板叠置；

进一步，在所述双极板堆叠中，所述双极板B与所述双极板C均位于所述双极板A的同一表面侧；

进一步，每个所述双极板均包括一栅网，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留空区域；

进一步，所述正极区域部分和所述负极区域部分各自对应膏体的上表面和下表面均覆盖有隔膜纸；

进一步，相互叠置的不同双极板之间、叠置的双极板与正单极端子板之间、以及叠置的双极板与负单极端子板之间均设有隔膜；

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，所述第一栅网区域与所述首尾两端的两个双极板中对应的未与其他双极板叠置的负极区域部分相互叠置；

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，所述第三栅网区域与所述首尾两端的两个双极板中对应的未与其他双极板叠置的正极区域部分相互叠置。

本发明还提供一种的电池，所述电池包括多个电池芯、一正极端子和一负极端子，其特征在于：所述多个电池芯沿着其厚度方向相互叠置，在相互叠置的所述多个电池芯中，相邻叠置的两个电池芯之间均设有隔膜；所述多个电池芯正单极端子板均与所述正极端子电连接，所述多个电池芯的负单极端子板均与所述负极端子电连接；

进一步，所述电池还包括一对压缩元件，所述一对压缩元件用于夹持固定相互叠置的所述多个电池芯。

相比于现有技术，本发明的具有双极板堆叠的电池芯包括具有特殊堆叠方式的双极板堆叠，在该双极板堆叠中除了首尾两端的双极板外的其他双极板均具有一周期性的堆叠布置方式，该周期性的堆叠布置方式能够保证该电池芯的正单极端子和负单极端子与该双极板堆叠连接后，该正单极端子和负单极端子能够分别位于该双极板堆叠相对的两个侧端处，即使得该电池芯的正极端和负极端分别位于该电池芯不同的两端部处，这使得该电池芯及其组成的电池能够具有较高连接布线便捷性，并且还能提高电池芯及其组成的电池的供电性能。

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具有双极板堆叠的电池芯的结构示意图；

图2为本发明提供的一种具有双极板堆叠的电池芯中单个双极板的结构示意图；

图3为本发明提供的一种具有双极板堆叠的电池芯中正单极端子板和负单极端子板各自的结构示意图；

图4为本发明提供的一种电池的结构示意图；

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：隔膜、5：正极膏体、6：负极膏体、7：隔膜纸、8：栅网、9：压缩元件、10：电池芯堆叠、11：正极端子、12：负极端子。

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具有双极板堆叠的电池芯的结构示意图。该电池芯包括正单极端子板、负单极端子板和双极板堆叠，其中该正单极端子板和该负单极端子板分别与该双极板堆叠的两个端部进行堆叠布置以共同组成该电池芯。该双极板堆叠是由若干双极板以特定的周期性堆叠方式组合形成的，其中该若干双极板中的每一个双极板均具有相同的极板结构，该每一个双极板的极板结构如图2所示。

从图2可见，该每一个双极板均包括正极膏体、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，该负极膏体涂覆在该栅网的第二部分区域，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，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。

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、若干种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％，若干种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具有双极板堆叠的电池芯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。

继续参阅图1，该双极板堆叠的周期性堆叠方式具体可为，在该双极板堆叠中除了首尾两端的双极板外的其他双极板均具有以下堆叠方式，即双极板A的正极区域部分与双极板B的负极区域部分相互叠置，同时双极板A的负极区域部分与双极板C的正极区域部分相互叠置；可见，对于该双极板堆叠中非首尾两端的任一双极板的正极区域部分和负极区域部分分别与另外两个双极板的负极区域部分和正极区域部分相互叠置；优选地，在该双极板堆叠中，该双极板B与该双极板C均位于该双极板A的同一表面侧。优选地，在该双极板堆叠内，相互叠置的不同双极板之间、叠置的双极板与正单极端子板之间、以及叠置的双极板与负单极端子板之间可均设有隔膜。可见，具有上述堆叠结构的双极板堆叠能够保证该双极板堆叠始终以两个双极板在厚度方向上相互叠置的方式进行堆叠，这不仅能够最大限度地减小双极板堆叠在厚度方向上的尺寸，并且还能够保证该双极板堆叠在其相对的两个端部进行后续的布线连接以提高接线布局的便捷性。

进一步，在该双极板堆叠中首尾两端的两个双极板对应的位于其他双极板叠置连接的正极区域部分和负极区域部分会分别与该负单极端子板和正单极端子板相互叠置，从而最终组成电池芯内部完整的组合极板。整体而言，该电池芯内部的组合极板通过上述堆叠结构能够保证该组合极板在厚度方向上始终只相互叠置两个双极板，并且本领域技术人员还可根据实际需要对该组合极板进行长度方向的延伸扩展，即通过改变该双极板堆叠中双极板的数量来实现该延伸扩展操作，藉此调整该组合极板的充放电性能；此外，该组合极板的堆叠方式还能保证电池芯的正极端和负极端始终位于该电池芯相对的两个不同端部，以降低该正极端和负极端处于同一端部引起的后续接线布局难度，从而极大地提高该电池芯的使用便捷性。

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。

继续参阅图1，在相互叠置的不同双极板之间、叠置的双极板与正单极端子板之间、以及叠置的双极板与负单极端子板之间优选均设有隔膜；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，并且该隔膜的可压缩性还能使得在对电池芯进行封装过程中提高封装操作的可塑性和便捷性，以进一步减小电池芯的体积和实现电池芯的集成小型化。

此外，在双极板电池中，随着双极板叠置面积的增大，单位电解液与双极板的接触面积将减小，从而影响相应的反应效率，该反应效率随着双极板的叠置面积的增大会具有如下公式的变化规律

其中，S为双极板的叠置面积，c为电解液的浓度，U_max为单位面积双极板能够产生的额定理想电压，y为在该叠置面积下双极板所产生的电压，并且随着双极板叠置面积的增大，所需要的单位生产成本会变高，其单位生产增量价格为

P_s＝(1+c)^s*p

其中，P_s为单位生产增量价格，c为电解液的浓度，p为原材料价格，则对应的总价格P为

但是，若双极板的叠置面积过小，则反而需要过多的双极板才能满足达到额定电压的要求，这导致在连接时，电池中会产生较大的电流限制，使得单位面积双极板产生的电压减小，则随着双极板的增加，每块双极板能产生的电压E如下

其中，E为多块双极板堆叠是每块双极板产生的电压，n为堆叠的双极板的数量，e为自然底数。由于随着双极板的增加，电流密度的不均匀导致电池工作出现安全性问题的可能性变大，所以电池组中对于双极板的堆叠数量不能超过安全数量，在考虑这些情况的前提下，单位面积双极板所能产生的最大理想状态电压可用下面方程式表达

max E/S

其中，N为电池组所能承受的双极板的最大数量，P_E为电池组生产所能承受的最大成本值，E_min为电池组所需的最小电压，通过求解最优值，可得到在综合考虑各种情况下的单位叠置面积双极板下所能产生的最大电压值对应所需的双极板叠置数量n、以及每块双极板所对应的叠置面积S。可见，电池组并不单纯通过增加双极板的叠置数量来增大电池组的电压，而是通过寻找在同时满足生产成本、安全性和所需电压等不同要求下的单位面积双极板的具有最优效率时对应的双极板叠置数量和叠置面积，从而使得双极板堆叠形成的电池具有最高效率。

参阅图4，为本发明实施例提供的一种电池的结构示意图。该电池包括若干电池芯、正极端子和负极端子，该若干电池芯沿着其厚度方向相互叠置在一起，并且在相互叠置的若干电池芯中，其中每个电池芯中对应的正极端子和负极端子可均位于电池芯的上层或者下层的同一方向上以便于后续进行若干电池芯的堆叠，相邻叠置的两个电池芯之间均可设有隔膜，该隔膜优选为柔性隔膜，并且该柔性隔膜能够在其厚度方向上发生形变，该隔膜与电池芯内部不同极板部件之间设置的隔膜具有相同的作用。此外，由于每一个电池芯的正极端(对应于正单极端子板)和负极端(对应于负单极端子板)分别位于该电池芯的两个不同端部，故在该相互叠置的若干电池芯中的所有电池芯各自的正极端均处于同一侧部，并且所有电池芯各自的负极端均处于另外的同一侧部，该若干电池芯的正电极端子板均与该正极端子电连接，该若干电池芯的负电极端子板均与该负极端子电连接。通过上述若干电池芯的堆叠方式和电连接方式，每个电池芯均具有一致的正极端和负极端分布格局，这为后续电池的电连接布线带来较大的便捷性，并且该电池还能够在电池芯的叠置方向上进行压缩，从而极大地提高电池的小型化程度。

优选地，该电池还可包括压缩元件，该压缩元件用于夹持并固定相互叠置的若干电池芯，以保证相互叠置的若干电池芯在结构上具有整体性。由于该若干电池芯只是相互叠置在一起以组合成电池，该若干电池芯之间并没有设置相应的固定方式来保持电池芯相互叠置的稳固性，通过该压缩元件能够同时夹持该若干电池芯，以防止该若干电池芯由于外界作用而脱离原有的叠置结构。此外，由于该若干电池芯之间的隔膜具有可形变的特性，该压缩元件在夹持固定若干电池芯的同时，还能够进一步地压缩减小该若干电池芯的堆叠体积。

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，当电池芯制作完成后，该第一子压缩配件和该第二子压缩配件相互组合并将该电池芯夹持在该口字型结构的中空部分中，从而实现对该电池芯的夹持固定。

另外，每个电池性均可等效为一个电容，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，该具有双极板堆叠的电池芯包括具有特殊堆叠方式的双极板堆叠，在该双极板堆叠中除了首尾两端的双极板外的其他双极板均具有一周期性的堆叠布置方式，该周期性的堆叠布置方式能够保证该电池芯的正单极端子和负单极端子与该双极板堆叠连接后，该正单极端子和负单极端子能够分别位于该双极板堆叠相对的两个侧端处，即使得该电池芯的正极端和负极端分别位于该电池芯不同的两端部处，这使得该电池芯及其组成的电池能够具有较高连接布线便捷性，并且还能提高电池芯及其组成的电池的供电性能。

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)

1.一种具有双极板堆叠的电池芯，所述电池芯包括一正单极端子板、一负单极端子板和一双极板堆叠，其特征在于，所述双极板堆叠包括若干双极板，每个所述双极板均包括相互间隔设置的一正极区域部分和一负极区域部分；所述双极板堆叠中除了首尾两端的双极板外的其他双极板均具有如下堆叠方式：双极板A的正极区域部分与双极板B的负极区域部分相互叠置，双极板A的负极区域部分与双极板C的正极区域部分相互叠置；所述双极板堆叠中首尾两端的两个双极板对应的未与其他双极板叠置连接的正极区域部分和负极区域部分分别与所述负单极端子板和所述正单极端子板叠置。

2.如权利要求1所述的具有双极板堆叠的电池芯，其特征在于：在所述双极板堆叠中，所述双极板B与所述双极板C均位于所述双极板A的同一表面侧。

3.如权利要求1所述的具有双极板堆叠的电池芯，其特征在于：每个所述双极板均包括一栅网，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留空区域。

4.如权利要求3所述的具有双极板堆叠的电池芯，其特征在于：所述正极区域部分和所述负极区域部分各自对应膏体的上表面和下表面均覆盖有隔膜纸。

5.如权利要求1所述的具有双极板堆叠的电池芯，其特征在于：相互叠置的不同双极板之间、叠置的双极板与正单极端子板之间、以及叠置的双极板与负单极端子板之间均设有隔膜。

6.如权利要求5所述的具有双极板堆叠的电池芯，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。

7.如权利要求1所述的具有双极板堆叠的电池芯，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，所述第一栅网区域与所述首尾两端的两个双极板中对应的未与其他双极板叠置的负极区域部分相互叠置。

8.如权利要求1所述的具有双极板堆叠的电池芯，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，所述第三栅网区域与所述首尾两端的两个双极板中对应的未与其他双极板叠置的正极区域部分相互叠置。

9.一种电池，所述电池包括多个权利要求1-8中任一项所述的电池芯、一正极端子和一负极端子，其特征在于：所述多个电池芯沿着其厚度方向相互叠置，在相互叠置的所述多个电池芯中，相邻叠置的两个电池芯之间均设有隔膜；所述多个电池芯正单极端子板均与所述正极端子电连接，所述多个电池芯的负单极端子板均与所述负极端子电连接。

10.如权利要求9所述的电池，其特征在于：所述电池还包括一对压缩元件，所述一对压缩元件用于夹持固定相互叠置的所述多个电池芯。