CN114420966A - 集电组件和电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集电组件及电池，所述集电组件包括第一集电器和第二集电器，第一集电器适于与单极板相连，第一集电器上设有第一通孔，第一通孔与单极板上的气水通路连通，第二集电器与第一集电器在单极板的长度方向间隔布置，第二集电器与单极板相连，且第一集电器在其厚度方向上具有第一侧和第二侧，第一侧适于与单极板上的反应区相接触。本发明实施例的集电组件，可以同时提高集电器的耐蚀性和导电性，降低集电器制造成本。

Description

集电组件和电池

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种集电组件和一种电池。

背景技术

电化学电池堆中采用整件钛板或镀金铜板或不锈钢板充当集电器，用于给电化学电池堆供电。此种集电器具有良好的导电性能，其电阻率低、欧姆损耗小、发热量小、有助于提高电化学电池堆整体性能和效率。

发明内容

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

相关技术中公开了一种用于燃料电池的集电器部件，集电器部件包括第一导电板，其被构造来形成燃料电池的流体限制容积的壁，以及第二导电板，其与第一导电板电接触。然而，本申请的发明人研究发现，该相关技术中的集电部件，只能在侧面布置进出气孔，不能在端板正面布置进出气孔，结构设计受限。且无法在侧面布置大截面积的进出气孔，难以把堆体做大。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种集电组件，可以同时提高集电器的耐蚀性和导电性，降低集电器制造成本。

本发明实施例的集电组件，包括：第一集电器，所述第一集电器适于与单极板相连，所述第一集电器上设有第一通孔，所述第一通孔与所述单极板上的气水通路连通，所述第一集电器为耐腐蚀集电器；第二集电器，所述第二集电器与所述第一集电器在所述单极板的长度方向间隔布置，所述第二集电器与所述单极板相连，且所述第一集电器在其厚度方向上具有第一侧和第二侧，所述第一侧适于与所述单极板上的反应区相接触，所述第二集电器为导电集电器。

本发明实施例的集电组件，可以同时提高集电器的耐蚀性和导电性，降低集电器制造成本。

在一些实施例中，所述第一集电器的数量为多个，多个所述第一集电器在所述单极板的长度方向上间隔布置，且所述第二集电器在多个所述第一集电器之间。

在一些实施例中，所述第二集电器上设有第二通孔和第三通孔，所述第二通孔和所述第三通孔间隔布置，所述第二通孔用于穿设导线，所述第三通孔用于所述第二集电器与需要配置所述第二集电器的部件相连。

在一些实施例中，所述第一集电器上设有凹槽，所述凹槽环绕所述第一通孔布置。

在一些实施例中，所述集电组件还包括密封件，所述密封件设在所述凹槽内。

根据本发明实施例的电池，包括：电堆，所述电堆包括多个单极板，多个所述单极板在所述电堆的高度方向上堆叠布置以形成电堆；第一端板和第二端板，所述第一端板和第二端板在所述电堆的高度方向上间隔布置，且所述电堆设在所述第一端板和第二端板之间；第一集电组件和第二集电组件，所述第一集电组件和第二集电组件在所述电堆的高度方向上间隔布置，且所述第一集电组件与多个所述单极板中邻近所述第一端板的一个所述单极板相连，所述第二集电组件与多个所述单极板中邻近所述第二端板的一个所述单极板相连，所述第一集电组件和第二集电组件为上述任一项实施例所述的集电组件。

根据本发明实施例的电池，可以在提高集电器耐腐蚀性和导电性的前提下，降低电池的制造成本。

在一些实施例中，所述单极板上具有反应区，所述第一侧与所述反应区相接触。

在一些实施例中，所述反应区在所述单极板的长度方向上的尺寸为D1，所述反应区在所述单极板的宽度方向上的尺寸为D2，所述第二集电器在所述单极板的长度方向上的尺寸为D3，所述第二集电器在所述单极板的宽度方向上的尺寸为D4，且D1≤D3，D2≤D4。

在一些实施例中，所述单极板上设有第四通孔，相邻的所述单极板上的所述第四通孔连通以形成所述气水通路，所述第一通孔与所述气水通路连通，所述电池还包括接头，所述接头与所述第一端板或第二端板相连，且所述接头与所述气水通路连通。

在一些实施例中，所述电池还包括连接件，所述连接件依次穿过所述第一端板和第二端板以将所述电堆、第一集电组件、第二集电组件、第一端板和第二端板连接成整体。

附图说明

图1是本发明实施例的集电组件与单极板连接示意图。

图2是本发明实施例的集电组件中的第一集电器的结构示意图。

图3是本发明实施例的集电组件中的第二集电器的结构示意图。

图4是本发明实施例中电池的结构示意图。

图5是图4中所示的电池的主视图。

图6是本发明实施例中单极板的结构示意图。

附图标记：

集电组件100，第一集电组件1000，第二集电组件1001，电池200，

第一集电器1，第一通孔11，凹槽12，

第二集电器2，第二通孔21，第三通孔22，

电堆3，单极板31，第四通孔311，

第一端板4，第二端板5，接头6，连接件7，第一绝缘板8，第二绝缘板9。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1至图本发明实施例的集电组件，包括第一集电器1和第二集电器2。

第一集电器1适于与单极板31相连，第一集电器1上设有第一通孔11，第一通孔11与单极板31上的气水通路连通。

具体地，如图1和图2所示，第一通孔11沿上下方向贯通第一集电器1，第一通孔11的数量为多个，多个第一通孔11沿前后方向均匀间隔布置，第一通孔11的数量与单极板31上的气水通路的数量相同，且第一通孔11与气水通路一一对应。

第二集电器2与第一集电器1在单极板31的长度方向上(如图1中所示左右方向)间隔布置，第二集电器2与单极板31相连，且第一集电器1在其厚度方向上(如图1中所示上下方向)具有第一侧和第二侧，第一侧适于与单极板31上的反应区相接触。

具体地，如图1和图2所示，第一集电器1与第二集电器2在左右方向上间隔布置，第一集电器1上的第一通孔11与电堆3内的气水通路连通以保证电堆3的气液流通，第二集电器2的下侧面与单极板31上的反应区相接触以便为电堆3供电。

本发明实施例的集电组件，通过设置第一集电器1和第二集电器2，且第一集电器1与第二集电器2间隔布置，第一集电器1上的第一通孔11与电堆3内的气水通路连通以便电堆3内的气液流通，电堆3内的气液流体通过第一集电器1流通，且气液流通不会接触到第二集电器2，而第二集电器2用于向电堆3供电，从而将第一集电器1和第二集电器2的功能区分开，进而可以提高集电器的耐腐蚀性和导电性，并且由于设置两个集电器，相比于设置一个整体的集电器，可以降低集电器的材料成本，从而降低集电器制造成本。并且还可以根据集电器的使用情况便捷的更换损坏的集电器，提高电池200的使用寿命。

在一些实施例中，第一集电器1的数量为多个，多个第一集电器1在单极板31的长度方向上间隔布置，且第二集电器2在多个第一集电器1之间。

具体地，如图1所示，第二集电器2的数量为两个，两个第一集电器1在左右方向上间隔布置，两个第一集电器1的形成、结构和尺寸相同。第二集电器2位于两个第一集电器1之间，且第二集电器2的左端面与位于左侧的第一集电器1的右端面存在间隙，第二集电器2的右端面与位于右侧的第一集电器1的左端面存在间隙。

本发明实施例的集电组件，通过设置两个第一集电器1，可以提高电堆3内气液流体流动效率，从而提高电池200的整体性能，第二集电器2与两个第一集电器1之间均具有间隙，避免电堆3内的气液流体与第二集电器2发生接触，从而保证第二集电器2的导电性能，进而提高电池200的整体性能。

在一些实施例中，第二集电器2上设有第二通孔21和第三通孔22，第二通孔21和第三通孔22间隔布置，第二通孔21用于穿设导线，第三通孔22用于第二集电器2与需要配置第二集电器2的部件相连。

具体地，如图1和图3所示，第二通孔21的数量为多个，多个第二通孔21划分成两组，两组第二通孔21中第二通孔21的数量相同，且两组第二通孔21在前后方向上间隔布置，每组第二通孔21中的第二通孔21在左右方向上均匀间隔布置。

第三通孔22的数量为多个，多个第三通孔22划分成两组，两组第三通孔22中第三通孔22的数量相同，且两组第三通孔22在前后方向上间隔布置，每组第三通孔22中的第三通孔22在左右方向上均匀间隔布置。

本发明实施例的集电组件，通过设置多个第二通孔21，便于电池200的连线，通过设置多个第三通孔22，便于集电组件100与外部部件相连，提高集电组件100的装配效率和连接稳定性。

在一些实施例中，第一集电器1上设有凹槽12，凹槽12环绕第一通孔11布置。

具体地，如图1和图2所示，凹槽12为环形凹槽12，环形凹槽12环绕在第一通孔11的外部，且环形凹槽12与第一通孔11同心布置。

优选地，集电组件100还包括密封件，密封件设在凹槽12内。需要说明的是，密封件的尺寸和形状与凹槽12的尺寸和形状相适配，换言之，当密封件安装至凹槽12内后，密封件的外壁面与凹槽12的内壁面相贴合，密封件的上端面大体与第一集电器1的上端面平齐。例如，密封件可以为耐腐蚀性密封件，提高密封件的使用寿命，还可避免气水通路内的气液流体泄漏。

本发明实施例的集电组件，通过设置凹槽12和密封件，可以提高集电器与单极板31之间的密封性，避免气水通路内的腐蚀性气液流体泄漏，从而提高集电组件100和电池200的使用寿命。

在一些实施例中，第一集电器1为耐腐蚀集电器，第二集电器2为导电集电器。

例如，第一集电器1可以由钛或者其他耐蚀性的材料制成，第二集电器2可以由铜或者其他导电性的材料。

本发明实施例的集电组件，第一集电器1由耐腐蚀性材料制成，第二集电器2由导电性材料制成，相比于在表面镀金的集电器，降低了制造成本，并且增加了可供选择的制备集电器的材料种类，可以针对不同的电池200选择不同类型的材料制备集电器，还可以降低电池200和集电器对环境的污染。

在一些实施例中，集电组件100还包括第一管(未示出)，第一管穿设在第一通孔11内，且第一管的一端可伸入气水通路内，从而更有效的隔绝电堆3内的气液流体，避免气液流体与第一集电器1发生接触，提高第一集电器1的使用寿命和电池200的使用寿命。

下面参照图1至图3描述本发明实施例的集电组件的运行原理。

将第一集电器1与单极板31相连，且第一通孔11的一端与单极板31内的气水通路连通，第一通孔11的另一端与外界连通以便电堆3内的气液流通通过第一通孔11流通，将第二集电器2与单极板31相连，第二集电器2的下端面或下端面与单极板31上反应区相接触以便向电堆3供电。

根据本发明实施例的电池200，包括电堆3、第一端板4、第二端板5、第一集电组件1000和第二集电组件1001。

电堆3包括多个单极板31，多个单极板31在电堆3的高度方向上(如图4中所示上下方向)堆叠布置以形成电堆3。

具体地，如图4所示，多个单极板31在上下方向上堆叠布置，且多个单极板31的尺寸和形状相同。

第一端板4和第二端板5在电堆3的高度方向上间隔布置，且电堆3设在第一端板4和第二端板5之间。

具体地，如图4所示，第一端板4位于第二端板5的上方，第一端板4的形状和尺寸与第二端板5的形状和尺寸相同。

第一集电组件1000和第二集电组件1001在电堆3的高度方向上间隔布置，且第一集电组件1000与多个单极板31中邻近第一端板4的一个单极板31相连，第二集电组件1001与多个单极板31中邻近第二端板5的一个单极板31相连，第一集电组件1000和第二集电组件1001为上述任一项实施例的集电组件。

具体地，如图4所示，第一集电组件1000与最上方的一个单极板31相连，第二集电组件1001与最下方的一个单极板31相连，即第一集电组件1000中的第二集电器2与最上方的一个单极板31相连，且第一集电组件1000中的第一集电器1与最上方的一个单极板31相连，第二集电组件1001中的第二集电器2与最下方的一个单极板31相连，且第二集电组件1001中的第一集电器1与最下方的一个单极板31相连。

优选地，第一端板4与第一集电组件1000之间设有第一绝缘板8，第二端板5与第二集电组件1001之间同样设有第二绝缘板9，即第一端板4的下端面与第一集电组件1000之间设有第一绝缘板8，第二端板5的上端面与第二集电组件1001之间设有第二绝缘板9。

第一绝缘板8的上端面与第一端板4的下端面相接触，第一绝缘板8的下端面与第一集电组件1000中的第一集电器1和第二集电器2的上端面相接触，第二绝缘板9的下端面与第二端板5的上端面相接触，第二绝缘板9的上端面与第二集电组件1001中的第一集电器1和第二集电器2的下端面相接触。

根据本发明实施例的电池200，由于采用了上述实施例的集电组件，可以在提高集电器耐腐蚀性和导电性的前提下，降低电池200的制造成本。

在一些实施例中，单极板31上具有反应区，第一侧与反应区相接触。

具体地，如图6和图1所示，反应区在单极板31上端面上的投影大体为矩形，第二集电器2覆盖在反应区的正上方，且第二集电器2与反应区相接触，从而可以稳定地向电堆3供电。

在一些实施例中，反应区在单极板31的长度方向上的尺寸为D1，反应区在单极板31的宽度方向上的尺寸为D2，第二集电器2在单极板31的长度方向上的尺寸为D3，第二集电器2在单极板31的宽度方向上的尺寸为D4，且D1≤D3，D2≤D4。

具体地，如图1和图6所示，反应区在左右方向上的尺寸小于单极板31在左右方向上的尺寸，反应器在前后方向上的尺寸小于单极板31在前后方向上的尺寸，第二集电器2在左右方向上的尺寸小于单极板31在左右方向上的尺寸，第二集电器2在前后方向上的尺寸大于单极板31在前后方向上的尺寸。

本发明实施例的电池200，当D1≤D3且D2≤D4时，第二集电器2完全覆盖单极板31上的反应区，从而保证第二集电器2稳定的向单极板31供电。

在一些实施例中，单极板31上设有第四通孔311，相邻的单极板31上的第四通孔311连通以形成气水通路，第一通孔11与气水通路连通，电池200还包括接头6，接头6与第一端板4或第二端板5相连，且接头6与气水通路连。

具体地，如图6所示，第四通孔311的数量为多个，多个第四通孔311划分为两组，两组第四通孔311在左右方向上间隔布置，两组第四通孔311中包括多个第四通孔311，且每组第四通孔311中的第四通孔311在前后方向上均匀间隔布置，第四通孔311与第一通孔11连通。上下相邻的两个单极板31上的第四通孔311连通形成气水通路，当第四通孔311的数量为多个时，相邻的两个单极板31上的第四通孔311一一对应且相互连通形成多条彼此独立的气水通路。

如图1所示，接头6的数量为多个，多个接头6与多条气水通路一一对应，接头6可以与第一端板4相连，或者接头6与第二端板5相连，或者第一端板4和第二端板5上均设有接头6。

本发明实施例的电池200，相邻的两个单极板31上的第四通孔311一一对应且相互连通形成多条彼此独立的气水通路，可以提高电堆3的气液流通效率，从而提高电堆3的性能，通过设置接头6，便于气水通路与外界连通，提高电池200的装配效率。

在一些实施例中，电池200还包括连接件7，连接件7依次穿过第一端板4和第二端板5以将电堆3、第一集电组件1000、第二集电组件1001、第一端板4和第二端板5连接成整体。

具体地，如图4所示，连接件7的数量为多个，多个连接件7在左右方向和前后方向上间隔布置，至少部分连接件7依次穿过第一端板4、第一绝缘板8、第一集电组件1000中的第二集电器2、第二集电组件1001中的第二集电器2、第二绝缘板9和第二端板5以将电池200连接成一个整体，从而提高了电池200的稳定性和结构强度。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种集电组件，其特征在于，包括：

第一集电器，所述第一集电器适于与单极板相连，所述第一集电器上设有第一通孔，所述第一通孔与所述单极板上的气水通路连通，所述第一集电器为耐腐蚀集电器；

第二集电器，所述第二集电器与所述第一集电器在所述单极板的长度方向间隔布置，所述第二集电器与所述单极板相连，且所述第一集电器在其厚度方向上具有第一侧和第二侧，所述第一侧适于与所述单极板上的反应区相接触，所述第二集电器为导电集电器。

2.根据权利要求1所述的集电组件，其特征在于，所述第一集电器的数量为多个，多个所述第一集电器在所述单极板的长度方向上间隔布置，且所述第二集电器在多个所述第一集电器之间。

3.根据权利要求1所述的集电组件，其特征在于，所述第二集电器上设有第二通孔和第三通孔，所述第二通孔和所述第三通孔间隔布置，所述第二通孔用于穿设导线，所述第三通孔用于所述第二集电器与需要配置所述第二集电器的部件相连。

4.根据权利要求1所述的集电组件，其特征在于，所述第一集电器上设有凹槽，所述凹槽环绕所述第一通孔布置。

5.根据权利要求4所述的集电组件，其特征在于，还包括密封件，所述密封件设在所述凹槽内。

6.一种电池，其特征在于，包括：

电堆，所述电堆包括多个单极板，多个所述单极板在所述电堆的高度方向上堆叠布置以形成电堆；

第一端板和第二端板，所述第一端板和第二端板在所述电堆的高度方向上间隔布置，且所述电堆设在所述第一端板和第二端板之间；

第一集电组件和第二集电组件，所述第一集电组件和第二集电组件在所述电堆的高度方向上间隔布置，且所述第一集电组件与多个所述单极板中邻近所述第一端板的一个所述单极板相连，所述第二集电组件与多个所述单极板中邻近所述第二端板的一个所述单极板相连，所述第一集电组件和第二集电组件为如权利要求1-5中任一项所述的集电组件。

7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述单极板上具有反应区，所述第一侧与所述反应区相接触。

8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述反应区在所述单极板的长度方向上的尺寸为D1，所述反应区在所述单极板的宽度方向上的尺寸为D2，所述第二集电器在所述单极板的长度方向上的尺寸为D3，所述第二集电器在所述单极板的宽度方向上的尺寸为D4，且D1≤D3，D2≤D4。

9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述单极板上设有第四通孔，相邻的所述单极板上的所述第四通孔连通以形成所述气水通路，所述第一通孔与所述气水通路连通，

所述电池还包括接头，所述接头与所述第一端板或第二端板相连，且所述接头与所述气水通路连通。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的电池，其特征在于，还包括连接件，所述连接件依次穿过所述第一端板和第二端板以将所述电堆、第一集电组件、第二集电组件、第一端板和第二端板连接成整体。

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