CN115911445A - 燃料电池及其电池密封件 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种燃料电池及其电池密封件，所述电池密封件包括：间隔设置的多个密封结构；连接结构，和所述多个密封结构一体成型；所述连接结构包括连接底板、凸柱部和加强筋部，所述连接底板设置于相邻的两个密封结构之间的间隙区域、以连接所述相邻的两个密封结构，所述凸柱部和所述加强筋部分别设置于所述连接底板上，所述凸柱部、所述加强筋部和所述密封结构两两间隔设置。

Description

燃料电池及其电池密封件

技术领域

本申请涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池及其电池密封件。

背景技术

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。对于采用单电池堆叠结构的燃料电池而言，同一单电池的阳极板和阴极板围合形成反应气体流场，而相邻单电池的阳极板和阴极板围合、并以密封件密封形成冷却液流场。在相关技术中，随着单电池尺寸的不断增加，密封件的尺寸迅速增加，使得燃料电池中冷却液流场的密封可靠性遭受较大考验，进而导致产品可靠性和性能的下降。

发明内容

本申请实施例提供一种燃料电池及其电池密封件，可以提高燃料电池中冷却液流场的密封可靠性，保证燃料电池具有较佳的产品可靠性和使用性能。

一方面，本申请实施例提供一种电池密封件，包括：间隔设置的多个密封结构；连接结构，和所述多个密封结构一体成型；所述连接结构包括连接底板、凸柱部和加强筋部，所述连接底板设置于相邻的两个密封结构之间的间隙区域、以连接所述相邻的两个密封结构，且所述连接底板被配置为和极板贴合连接，所述凸柱部和所述加强筋部分别设置于所述连接底板上，所述凸柱部、所述加强筋部和所述密封结构两两间隔设置。

在一些实施例中，在相邻的两个密封结构中，其中至少一个密封结构设有弧形转角部，所述弧形转角部和与其相邻的密封结构之间通过所述连接底板连接，所述连接底板上位于所述弧形转角部和所述密封结构之间的区域设有所述凸柱部和所述加强筋部。

在一些实施例中，所述凸柱部在所述连接底板上的正投影面积大小和其所对应的弧形转角部的夹角大小负相关。

在一些实施例中，所述连接底板沿其宽度方向的两端分别连接所述相邻的两个密封结构，所述连接底板具有沿其长度方向相对设置的两个自由端，每个自由端分别设有所述凸柱部和所述加强筋部，所述加强筋部设置于所述自由端的边缘处、且沿所述连接底板的宽度方向延伸，所述凸柱部设置于所述加强筋部远离所述边缘处的一侧。

在一些实施例中，所述多个密封结构包括：一冷却液密封结构，包括沿所述电池密封件的长度方向依次设置且依次连通的进液口密封部、液流区密封部和排液口密封部；两个氢气密封结构和两个氧化气体密封结构，分别和所述液流区密封部间隔设置，所述氢气密封结构和所述液流区密封部之间、所述氧化气体密封结构和所述液流区密封部之间分别设置所述连接结构。

在一些实施例中，其中一个氢气密封结构、所述进液口密封部和其中一个氧化气体密封结构沿所述电池密封件的宽度方向依次间隔设置于所述电池密封件上沿其长度方向的一端，而另一个氢气密封结构、所述排液口密封部和另一个氧化气体密封结构沿所述电池密封件的宽度方向依次间隔设置于所述电池密封件上沿其长度方向的另一端。

在一些实施例中，所述连接底板延伸至所述相邻的两个密封结构中任意一者远离另一者的一侧。

在一些实施例中，所述电池密封件还包括外密封圈部，所述多个密封结构和所述连接结构分别设置于所述外密封圈部内。

在一些实施例中，所述外密封圈部的内侧设有多个连接子部，每个所述密封结构分别通过不同的连接子部连接至所述外密封圈部。

另一方面，本申请实施例提供一种燃料电池，包括极板和以上任一实施例提供的电池密封件，所述电池密封件一体成型地设置于所述极板上。

本申请实施例通过在相邻的两个密封结构之间设置连接结构，一方面通过连接底板将相邻的两个密封结构连接形成相互支持的整体结构、使相邻的两个密封结构之间获得连接加强作用力，另一方面由连接底板和极板贴合连接、增加极板和电池密封件之间的连接面积和连接强度，使得密封结构除直接和极板进行连接外、还可以通过连接底板和极板进行间接连接以及通过连接底板和另一个密封结构进行加强连接，第三方面通过凸柱部和加强筋部增加连接底板的结构强度和刚度、使得连接底板能够可靠地保持原有形状而不会发生变形失位，结合上述三方面措施从整体上增强整个电池密封件和极板之间的连接可靠性、电池密封件在具有较大尺寸时也不会发生脱落失效，从而提高电池密封件对冷却液流场的密封可靠性，保证燃料电池具有较佳的产品可靠性和使用性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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是本申请一些实施例提供的电池密封件的主视结构图；

图2是图1中电池密封件的A处放大结构图；

图3是本申请一些实施例提供的燃料电池的主视结构图。

主要元件符号说明：

1-电池密封件，1011-进液口密封部，1012-液流区密封部，1013-排液口密封部，1021-进氢口密封结构，1022-排氢口密封结构，1031-进氧口密封结构，1032-排氧口密封结构，20-连接结构，21-连接底板，211-对应区域，212-自由端，22-凸柱部，23-加强筋部，24-弧形转角部，30-外密封圈部，31-连接子部，2-极板，201-进液口，202-排液口，203-进氢口，204-排氢口，205-进氧口，206-排氧口。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，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”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申请和简化描述，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申请的限制。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一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

“A和/或B”，包括以下三种组合：仅A，仅B，及A和B的组合。

本申请中“适用于”或“被配置为”的使用意味着开放和包容性的语言，其不排除适用于或被配置为执行额外任务或步骤的设备。另外，“基于”的使用意味着开放和包容性，因为“基于”一个或多个所述条件或值的过程、步骤、计算或其他动作在实践中可以基于额外条件或超出所述的值。

在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

如图1～3所示，一方面，本申请实施例提供一种电池密封件1，该电池密封件1包括一体成型的多个密封结构和至少一个连接结构20，可以提高燃料电池中冷却液流场的密封可靠性，保证燃料电池具有较佳的产品可靠性和使用性能。

这里，多个密封结构间隔设置，其中任意两个密封结构之间保持密封隔离。在电池密封件1在相邻单电池的阳极板和阴极板之间进行密封时，每个密封结构分别对极板2上的不同区域进行密封，且任意两个密封结构所密封的区域之间保持流体隔离。换言之，任意一个密封结构所密封的区域中的流体不会流动至另一个密封结构所密封的区域，使得极板2上的不同区域通过密封结构形成不同的流体功能分区。

连接结构20和多个密封结构一体成型，连接结构20的数量可以根据实际需要确定，本申请实施例对此不作限定。这里，相邻的两个密封结构之间可以设置一个连接结构20，每个连接结构20包括连接底板21、凸柱部22和加强筋部23。连接底板21设置于相邻的两个密封结构之间的间隙区域、以连接相邻的两个密封结构，使得相邻的两个密封结构可以通过连接底板21形成相互连接支持的整体结构；同时，且连接底板21被配置为和极板2贴合连接，从而增加极板2和电池密封件1之间的连接面积和连接强度。凸柱部22和加强筋部23分别设置于连接底板21上，且凸柱部22、加强筋部23和密封结构两两间隔设置，由凸柱部22和加强筋部23增加连接底板21的结构强度和刚度，避免连接底板21发生变形失位及由此引起的连接底板21脱落。

在相关技术中，随着单电池尺寸的不断增加，密封件的尺寸迅速增加。某些注塑密封件的长宽尺寸可达数百毫米、而其厚度尺寸通常不会超过数百微米，在实际使用中容易从极板2上脱落、使密封件发生密封失效，进而导致产品可靠性和性能的下降，甚至出现冷却液泄漏的严重事故。

和相关技术相比，本申请实施例提供的电池密封件1通过在相邻的两个密封结构之间设置连接结构20，一方面通过连接底板21将相邻的两个密封结构连接形成相互支持的整体结构、使相邻的两个密封结构之间获得连接加强作用力，另一方面由连接底板21和极板2贴合连接、增加极板2和电池密封件1之间的连接面积和连接强度，使得密封结构除直接和极板2进行连接外、还可以通过连接底板21和极板2进行间接连接以及通过连接底板21和另一个密封结构进行加强连接，第三方面通过凸柱部22和加强筋部23增加连接底板21的结构强度和刚度、使得连接底板21能够可靠地保持原有形状而不会发生变形失位，结合上述三方面措施从整体上增强整个电池密封件1和极板2之间的连接可靠性、电池密封件1在具有较大尺寸时也不会发生脱落失效，从而提高电池密封件1对冷却液流场的密封可靠性，保证燃料电池具有较佳的产品可靠性和使用性能。

在一些实施例中，在相邻的两个密封结构中，其中至少一个密封结构可以5设有弧形转角部24，弧形转角部24和与其相邻的密封结构之间可以通过连接底板21连接。在一些示例中，在相邻的两个密封结构中，其中一个密封结构上可以设有弧形转角部24，则该弧形转角部24可以通过连接底板21和上述相邻的两个密封结构中的另一个密封结构进行连接。在另一些示例中，在相邻的两个密

封结构中，每个密封结构上均可以设有弧形转角部24，则其中一个密封结构上0的弧形转角部24可以通过连接底板21和其中另一个密封结构上的弧形转角部24进行连接。一方面，通过将密封结构的转角处设置为弧形转角，可以使得转角处的材料分布均匀、结构平滑过渡，降低转角处的应力集中和材料相互挤压，进而降低密封结构在转角处的变形风险；另一方面，利用连接底板21直接将弧

形转角部24和与其相邻的密封结构进行连接，可以使得弧形转角部24除受到来5自其所在的密封结构的支撑作用外、还能通过连接底板21受到来自与其相邻的密封结构的支撑作用，增加电池密封件1的整体强度和刚度，进而提高电池密封件1和极板2之间的密封连接可靠性，进一步降低变形脱落风险。

这里，连接底板21上可以具有对应区域211，该对应区域211位于弧形转角部24和密封结构之间，且该对应区域211上可以设有凸柱部22和加强筋部23。通0过在上述对应区域211设置凸柱部22和加强筋部23，可以直接增强连接底板21相对薄弱区域的结构强度、弧形转角部24和与其相邻的密封结构之间的结构强度，进而提高电池密封件1和极板2之间的密封连接可靠性，进一步降低变形脱落风险。当然地，连接底板21上除上述对应区域211外的其他区域也可以设置凸柱部22和加强筋部23，本申请实施例对此不作限定。

5在一些示例中，凸柱部22在连接底板21上的正投影面积大小可以和其所对应的弧形转角部24的夹角大小负相关。这里，弧形转角部24的夹角是指密封结构上相交形成该弧形转角部24的两个密封边之间的夹角。示例性的，在弧形转角部24的夹角较大时，凸柱部22在连接底板21上的正投影面积可以较小，使得凸柱部22的外轮廓尺寸较小；反之，在弧形转角部24的夹角较小时，凸柱部22在连接底板21上的正投影面积可以较大，使得凸柱部22的外轮廓尺寸较大。又示例性的，其中至少一个密封结构可以具有沿连接底板21的长度方向相对设置的两个弧形转角部24，其中一个弧形转角部24的夹角较小而为锐角、另一个弧形转角部24的夹角较大而为钝角，位于具有锐角夹角的弧形转角部24附近的凸柱部22的正投影面积和外轮廓尺寸较大，而位于具有钝角夹角的弧形转角部24附近的凸柱部22的正投影面积和外轮廓尺寸较大。

在弧形转角部24的夹角较小时，密封结构在弧形转角部24的材料分布相对不够均匀而相对集中，使弧形转角部24存在相对较大的集中应力和相对显著的材料挤压变形风险；此时，可以增加凸柱部22的正投影面积和外轮廓尺寸，增强凸柱部22对于连接底板21上对应区域211的结构增强效果，相应提高连接底板21对弧形转角部24的支撑作用、以及与该弧形转角部24相邻的密封结构通过连接底板21对该弧形转角部24施加的支撑作用，至少部分抵消弧形转角部24存在的集中应力，从而降低弧形转角部24的挤压变形脱落风险。而在弧形转角部24的夹角较大时，密封结构在弧形转角部24的材料分布相对比较均匀而不甚集中，使弧形转角部24的集中应力和材料挤压变形风险较小；此时，可以减小凸柱部22的正投影面积和外轮廓尺寸，避免连接底板21上朝向极板2的一侧表面出现缩痕，相应增加连接底板21和极板2之间的连接可靠性，且能减少材料成本和注塑成型难度。

在一些实施例中，连接底板21沿其宽度方向的两端可以分别连接相邻的两个密封结构，且连接底板21具有沿其长度方向相对设置的两个自由端212。这里，每个自由端212可以分别设有凸柱部22和加强筋部23，加强筋部23设置于自由端212的边缘处、且沿连接底板21的宽度方向延伸，而凸柱部22设置于加强筋部23远离边缘处的一侧。

在一些实施例中，多个密封结构可以包括一冷却液密封结构、两个氢气密封结构和两个氧化气体密封结构。该冷却液密封结构可以包括进液口密封部1011、液流区密封部1012和排液口密封部1013，进液口密封部1011、液流区密封部1012和排液口密封部1013沿电池密封件1的长度方向依次设置且依次连通。进液口密封部1011被配置为密封包围极板2的进液口201，液流区密封部1012被配置为密封包围极板2上的冷却液流动区即液流区，排液口密封部1013被配置为密封包围极板2的排液口202；这样，由冷却液歧管供给的冷却液可以依次流经进液口201、位于进液侧的导流结构、液流区、位于排液侧的导流结构和排液口202，以定向流动实现对极板2的有效冷却、例如对位于冷却液流场两侧的阳极板和阴极板进行冷却。

两个氢气密封结构可以包括一进氢口密封结构1021和一排氢口密封结构1022，进氢口密封结构1021被配置为密封包围极板2的进氢口203，而排氢口密封结构1022被配置为密封包围极板2的排氢口204，以提供例如氢气等燃料气体；两个氧化气体密封结构可以包括一进氧口密封结构1031和一排氧口密封结构1032，进氧口密封结构1031被配置为密封包围极板2的进氧口205，而排氧口密封结构1032被配置为密封包围极板2的排氧口206，以提供例如空气、氧气等含氧的氧化气体。

这里，两个氢气密封结构分别和液流区密封部1012间隔设置，且两个氧化气体密封结构分别和液流区密封部1012间隔设置，而每个氢气密封结构和液流区密封部1012之间、每个氧化气体密封结构和液流区密封部1012之间可以分别设置连接结构20。这样，单体面积相对较大的液流区密封部1012除可以得到和其连通的进液口密封部1011、排液口密封部1013的结构支持外，还可以通过各个连接结构20得到位于其周侧的两个氢气密封结构、两个氧化气体密封结构的结构支持，增加电池密封件1的结构整体性，进而从整体上增加液流区密封部1012的结构可靠性及其和极板2之间的密封连接可靠性。

在一些示例中，其中一个氢气密封结构、进液口密封部1011和其中一个氧化气体密封结构可以沿电池密封件1的宽度方向依次间隔设置于电池密封件1上沿其长度方向的一端，而另一个氢气密封结构、排液口密封部1013和另一个氧化气体密封结构可以沿电池密封件1的宽度方向依次间隔设置于电池密封件1上沿其长度方向的另一端。这样，进氢口密封结构1021和排氢口密封结构1022分别设置于电池密封件1上沿其长度方向的相对两端，而进氧口密封结构1031和排氧口密封结构1032也分别设置于电池密封件1上沿其长度方向的相对两端，以在同一单电池的阳极板和阴极板之间形成空间充足的反应气体流场。

在一些实施例中，连接底板21还可以延伸至相邻的两个密封结构中任意一者远离另一者的一侧。换言之，在相邻的两个密封结构中，其中一个密封结构上靠近另一个密封结构的一侧密封边形成于连接底板21上，且连接底板21进一步延伸至该侧密封边远离上述另一个密封结构的一侧，进一步增加相邻的两个密封结构的连接强度和可靠性。

在一些实施例中，电池密封件1还可以包括外密封圈部30，多个密封结构和连接结构20分别设置于外密封圈部30内。外密封圈部30可以在外周侧进行二次密封，进一步增强相邻单电池之间的密封性能。

在一些示例中，外密封圈部30的内侧可以设有多个连接子部31，每个密封结构分别通过不同的连接子部31连接至外密封圈部30。这样，可以使得各个密封结构分别通过不同的连接子部31和外密封圈部30形成一整体结构，增强电池密封件1的结构稳定性和密封性能。示例性的，多个密封结构和连接结构20和外密封圈部30可以一体注塑成型于极板2上。示例性的，在电池密封件1进行注塑成型时，连接子部31可以作为浇口，以增加浇口数量而改善电池密封件1的成型质量。

另一方面，本申请实施例提供一种燃料电池，该燃料电池包括极板2和以上任一实施例提供的电池密封件1，电池密封件1一体成型地设置于极板2上。燃料电池的类型可以根据实际需要确定，可以采用诸如氢燃料电池等类型，本申请实施例对此不作限定。

以上对本申请实施例所提供的燃料电池及其电池密封件进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种电池密封件，其特征在于，包括：

间隔设置的多个密封结构；

连接结构，和所述多个密封结构一体成型；所述连接结构包括连接底板、凸柱部和加强筋部，所述连接底板设置于相邻的两个密封结构之间的间隙区域、以连接所述相邻的两个密封结构，且所述连接底板被配置为和极板贴合连接，所述凸柱部和所述加强筋部分别设置于所述连接底板上，所述凸柱部、所述加强筋部和所述密封结构两两间隔设置。

2.根据权利要求1所述的电池密封件，其特征在于，在相邻的两个密封结构中，其中至少一个密封结构设有弧形转角部，所述弧形转角部和与其相邻的密封结构之间通过所述连接底板连接，所述连接底板上位于所述弧形转角部和所述密封结构之间的区域设有所述凸柱部和所述加强筋部。

3.根据权利要求2所述的电池密封件，其特征在于，所述凸柱部在所述连接底板上的正投影面积大小和其所对应的弧形转角部的夹角大小负相关。

4.根据权利要求1所述的电池密封件，其特征在于，所述连接底板沿其宽度方向的两端分别连接所述相邻的两个密封结构，所述连接底板具有沿其长度方向相对设置的两个自由端，每个自由端分别设有所述凸柱部和所述加强筋部，所述加强筋部设置于所述自由端的边缘处、且沿所述连接底板的宽度方向延伸，所述凸柱部设置于所述加强筋部远离所述边缘处的一侧。

5.根据权利要求1所述的电池密封件，其特征在于，所述多个密封结构包括：

冷却液密封结构，包括沿所述电池密封件的长度方向依次设置且依次连通的进液口密封部、液流区密封部和排液口密封部；

两个氢气密封结构和两个氧化气体密封结构，分别和所述液流区密封部间隔设置，所述氢气密封结构和所述液流区密封部之间、所述氧化气体密封结构和所述液流区密封部之间分别设置所述连接结构。

6.根据权利要求5所述的电池密封件，其特征在于，其中一个氢气密封结构、所述进液口密封部和其中一个氧化气体密封结构沿所述电池密封件的宽度方向依次间隔设置于所述电池密封件上沿其长度方向的一端，而另一个氢气密封结构、所述排液口密封部和另一个氧化气体密封结构沿所述电池密封件的宽度方向依次间隔设置于所述电池密封件上沿其长度方向的另一端。

7.根据权利要求1所述的电池密封件，其特征在于，所述连接底板延伸至所述相邻的两个密封结构中任意一者远离另一者的一侧。

8.根据权利要求1所述的电池密封件，其特征在于，所述电池密封件还包括外密封圈部，所述多个密封结构和所述连接结构分别设置于所述外密封圈部内。

9.根据权利要求8所述的电池密封件，其特征在于，所述外密封圈部的内侧设有多个连接子部，每个所述密封结构分别通过不同的连接子部连接至所述外密封圈部。

10.一种燃料电池，其特征在于，包括极板和权利要求1-9中任一项所述的电池密封件，所述电池密封件一体成型地设置于所述极板上。

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