CN213042923U - 双极性电池的极板及包含该极板的双极性电池 - Google Patents
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Abstract
一种双极性电池的极板及包含该极板的双极性电池，在一个实施例中，该双极性电池的极板包括：多根金属丝，其沿第一方向延伸；多根非金属杆状体，其沿与第一方向不同的第二方向延伸，并与多根金属丝相交且固定连接在一起，从而形成集流体；边框，其由塑料材料制成，且设置于集流体的周围；以及分隔密封部，其设置在多根金属丝的中间部分，从而将集流体分隔为第一区段和第二区段，且其中，第一区段上设置有负极活性物，从而构成负极板；第二区段设置有正极活性物，从而构成正极板。这种极板不仅能直接实现不同电池单体之间正、负极的串联，因而省去了焊接等工艺，并且有利于节省生产成本。
Description
技术领域
本申请涉及一种电池，尤其涉及一种堆叠型电池以及该电池中的极板。
背景技术
当今电池已广泛地应用于各个领域，小到电子手表，大到电动汽车，都需要采用电池供电。尽管各种类型的电池大小差别很大，但内部结构非常相似。通常，电池包括壳体、设置于壳体内部的电极板(也称极片)、电解液、以及位于壳体外部的极耳、极耳胶等。根据极板在电池内部的布置方式的不同，可以将电池分为卷绕型电池和堆叠型电池两类，前者是极片以卷绕方式设置于电池壳体内部，而后者是极片以层叠/堆叠方式设置于电池壳体内部。
在堆叠型电池中，通常包括多个电池单体(也称电池单元)，每个电池单体内包括正极板、负极板及位于二者之间的隔膜。不同电池单体之间正、负极板依次串联，从而达到总电压。在单体内部，正极与正极并联，负极与负极并联，并联容量叠加构成电池总容量。极板是由集流体和位于其上活性物质构成的。例如，正极板是通过在集流体上涂敷正极活性物质而形成的，负极板是通过在集流体上涂敷负极活性物质而形成的。
对于堆叠型电池而言，根据电池的正、负极板是否共用集流体，可以将其分为单极性电池和双极性电池。在单极性电池中，正、负极板的集流体是分开的，也就是说，正、负极板的集流体是两个分离的部件。单极性电池中的一个电池单体的正、负极板与另一个电池单体的正、负极板是彼此隔离的，必须通过额外的焊接实际串联，工艺较复杂，可靠性差。而在双极性电池中，其正、负极板共用同一集流体，而共用同一集流体的正、负极板又分别位于不同的电池单体内。因此，其借助集流体来实现不同电池单体之间的串联，而不需要额外的焊接。与单极性电池相比，双极性电池实现串联更方便可靠。
然而，现有技术中，这种双极性电池，由于其结构上的限制(集流体通常为由金属制成的板状体，在板状集流体的正反两个面分别涂敷正负极活性物，从而分别构成正、负电极板，正、负电极板分别位于不同的电池单体内。板状集流体可以防止不同电池单体之间电解液的串通)，每一单体电池只能有一片正极板和一片负极板，因此不适宜做大容量电池，因而使用上非常受限制。
实用新型内容
本申请所要解决的技术问题之一是：克服上述现有技术中的不足，提供一种双极性电池的极板(包括双极板和正、负单极板)，这种极板不仅能直接实现不同电池单体之间正、负极的串联，因而省去了焊接等工艺，使得其非常适合于制作大容量电池，并且有利于节省生产成本。
本申请所要解决的另一技术问题是：提供一种包括上述双性极电池的极板的电池，其不仅可制作成大容量电池，而且电池内部各单体内的密封性好，因而能够有效地防止各单体之间发生窜液或窜气的现象，从而避免了电池单体之间自放电大而导致电池寿命缩短的问题。
下面具体说明本申请所采用的技术方案。在具体这些技术方案之前，先简要阐述一下本申请的发明构思：
本申请将现有技术中的双极性电池的极板的平板状的集流体替换为由金属丝和非金属杆(例如塑料)构成的板栅状的集流体，并在板栅状的集流体的两端分别设置正、负极活性物质从而形成正极板和负极板，正极板和负极板分别位于不同的电池单体内，从而可直接实现不同电池单体之间的串联。同时，每个电池单体内又有多个这样的极板层叠(通过隔膜隔开)。因而，可以大大扩充电池的容量。并且，这种集流体可通过对金属丝放置于模具内与非金属杆一起注塑成形，因而制造方便，适合于批量生产。
双极性电池的双极板
本申请的第一方面在于提供按照上述发明构思的各种形态的双极板。具体如下所述。
按照本申请所提供的双极性电池的极板，包括：多根金属丝，其沿第一方向延伸；多根非金属杆状体，其沿与所述第一方向不同的第二方向延伸，并与所述多根金属丝相交且固定连接在一起，从而形成集流体；边框，其由塑料材料制成，且设置于所述集流体的周围；以及分隔密封部，其设置在所述多根金属丝的中间部分，从而将所述集流体分隔为第一区段和第二区段。其中，所述第一区段上设置有负极活性物，从而构成负极板；所述第二区段设置有正极活性物，从而构成正极板。
可见，该双极板包括连续的金属丝，当将其安装于电池壳体内时，该双极板的正极板和负极板可分别位于不同的电池单体内，从而由金属丝直接实现两个电池单体的串联。
优选地，所述分隔密封部包括彼此间隔开的两道密封台。在将该双极板安装于电池壳体并盖上电池顶盖之后，所述两道密封台被挤压而形成两道密封墙。密封墙与电池壳体内的电池槽内壁密封连接，相邻两道密封墙之间形成注胶槽，注胶槽与位于电池顶盖和电池槽内壁之间的胶槽连通，从而可通过胶槽注入树脂胶。这种结构能够有效地实现相邻电池单体之间的密封，防止相邻电池单体之间发生窜液或窜气现象。在必要的情况下，甚至也可以形成三道或更多道密封台，从而更加有效地保证相邻电池单体之间完全的密封。
在上述实施例中，所述多根金属丝的两端超出所述边框，形成邻近所述第一区段的第一超出部分和邻近所述第二区段的第二超出部分，所述第一超出部分上设有第一端密封部，所述第二超出部分上设有第二端密封部。
作为本申请的一种实施方式，所述极板为第一双极板，在所述第一双极板中，其中所述第一端密封部仅包括一道密封台，所述第二端密封部包括彼此间隔开的两道密封台。
作为本申请的另一种实施方式，所述极板为第二双极板，在所述第二双极板中，所述第一端密封部包括彼此间隔开的两道密封台，所述第二端密封部仅包括一道密封台。
作为本申请的再一种实施方式，所述双极板为第三双极板，在所述第三双极板中，所述第一端密封部仅包括一道密封台，所述第二端密封部也仅包括一道密封台。
作为本申请的又一种实施方式，所述双极板为第四双极板，在所述第四双极板中，所述第一端密封部包括彼此间隔开的两道密封台，所述第二端密封部也包括彼此间隔开的两道密封台。这种双极板在其两端都能够有效地实现密封。
优选地，所述间隔开的两道密封台中的每一者沿所述第一方向的宽度为2～20mm，且二者之间的间隙为0.5～5mm；其中所述间隙可用于填充树脂胶，从而有效地实现密封。每道所述密封台沿第二方向延伸，且在其两端附近设有弹性通孔。弹性通孔能够提升密封台与电池槽之间的密封接触能力。
优选地，每道所述密封台由弹性材料制成，所述弹性材料为硅橡胶、三元乙丙橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶、氟橡胶，或EPE或EPP或EPVC或EVA或EPS或EPER或 EPU或EUF或EPF发泡材料，或发泡三元乙丙橡胶或发泡丁苯橡胶或发泡氯丁橡胶或发泡硅橡胶中的任一种。
优选地，在垂直于所述第一方向和第二方向的第三方向，所述密封台具有顶部和底部，所述顶部超出所述边框的顶部0.2～3mm，以容纳组装时的隔膜；所述底部低于所述边框的底部0.05～1mm，以容纳涂板纸。在组装时，密封台可压缩0.05～3mm，以形成密封墙。
在上述实施例中，所述金属丝、非金属杆状体(也称塑料横筋)的横截面可为圆形、棱形或方形。
作为一种实施方式，所述多根金属丝、所述多根非金属杆状体、所述边框及各所述密封台通过注塑形成为一体。
作为另一种实施方式，所述多根金属丝、所述多根非金属杆状体、所述边框通过注塑形成为一体，各所述密封台中的至少一者通过弹性套接而安装于所述多根金属丝上。即，密封台额外形成，然后套接于金属丝上。
在上述实施例中，所述多根金属丝彼此之间以第一预定间距相间隔，所述多根非金属杆状体彼此之间以第二预定间距相间隔，所述第一预定间距可为2-20mm，所述第二预定间距可为2-30mm。所述第一方向与所述第二方向可以彼此垂直，也可以成一定角度。
在上述实施方式中，所述金属丝穿过所述非金属杆状体(例如，由塑料制成的横筋)，该非金属杆状体厚度大于金属丝沿第三方向上的尺寸0.05～2mm、低于边框0.01～2mm，从而将金属丝固定。
在上述实施例中，所述多根非金属杆状体和所述边框可由ABS、PP、PVC、PE、PS、PBT、PTFE、PET和RPET中的任一种材料制成。
双极性电池的正、负单极板
本申请的第二方面在于提供按照上述发明构思的正、负单极板的各种形态。具体如下所述。
按照本申请所提供的一种双极性电池的极板(正单极板)，其包括：多根金属丝，其沿第一方向延伸；及多根非金属杆状体，其沿与所述第一方向不同的第二方向延伸，并与所述多根金属丝相交且固定连接在一起，从而形成集流体；及边框，其由弹性材料制成，且设置于所述集流体的周围；正极活性物，其设置于所述集流体上；其中，所述多根金属丝的两端超出所述边框，形成第一超出部分和第二超出部分，所述第一超出部分上设有第一端密封部，所述第二超出部分上设有第二端密封部。并且其中，所述第一端密封部包括间隔开的两道密封台，所述第二端密封部包括一道密封台；所述多根金属丝从所述第一端密封部伸出，用于传导电流。即，第一端形成电池引出端，以连接至汇流排。
按照本申请所提供的另一种双极性电池的极板(负单极板)，包括：多根金属丝，其沿第一方向延伸；多根非金属杆状体，其沿与所述第一方向不同的第二方向延伸，并与所述多根金属丝相交且固定连接在一起，从而形成集流体；边框，其由弹性材料制成，且设置于所述集流体的周围；以及负极活性物，其设置于所述集流体上；其中，所述多根金属丝的两端超出所述边框，形成邻近第一超出部分和第二超出部分，所述第一超出部分上设有第一端密封部，所述第二超出部分上设有第二端密封部。并且其中，所述第一端密封部包括一道密封台，所述第二端密封部包括间隔开的两道密封台；所述多根金属丝从所述第二端密封部伸出，用于传导电流。即，第二端形成电池引出端，以连接至汇流排。
在上述实施例中，正单极板、负单极板的金属丝超出第一端密封部或第二端密封部，所超出的部分(即露出的金属丝)长度为3～10mm，用于铸焊至汇流排。
在上述实施例中，所述间隔开的两道密封台中的每一者沿所述第一方向的宽度为2～ 10mm，且二者之间的间隙为0.5～5mm；其中所述间隙可用于填充树脂胶，从而有效地实现密封。
在上述实施例中，每道所述密封台沿第二方向延伸，且在其两端附近设有弹性通孔。
在上述实施例中，每道所述密封台由弹性材料制成，所述弹性材料为硅橡胶、三元乙丙橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶、氟橡胶，或EPE或EPP或EPVC或EVA或 EPS或EPER或EPU或EUF或EPF发泡材料，或发泡三元乙丙橡胶或发泡丁苯橡胶或发泡氯丁橡胶或发泡硅橡胶中的任一种。
在上述实施例中，在垂直于所述第一方向和第二方向的第三方向，所述密封台具有顶部和底部，所述顶部超出所述边框的顶部0.2～3mm，以容纳组装时的隔膜，所述底部低于所述边框的底部0.05～1mm，以容纳涂板纸。在组装时，密封台可压缩0.05～3mm，以形成密封墙。
在上述实施例中，所述多根非金属杆状体和所述边框可由ABS、PP、PVC、PE、PS、PBT、PTFE、PET和RPET中的任一种材料制成。
与上述双极板类似，在正、负单极板的结构中，所述金属丝、非金属杆状体(也称塑料横筋)的横截面可为圆形、棱形或方形。
作为一种实施方式，所述多根金属丝、所述多根非金属杆状体、所述边框及各所述密封台通过注塑形成为一体。
作为另一种实施方式，所述多根金属丝、所述多根非金属杆状体、所述边框通过注塑形成为一体，各所述密封台中的至少一者通过弹性套接而安装于所述多根金属丝上。即，密封台额外形成，然后套接于金属丝上。
在上述实施例中，所述多根金属丝彼此之间以第一预定间距相间隔，所述多根非金属杆状体彼此之间以第二预定间距相间隔，所述第一方向与所述第二方向可以彼此垂直，也可以成一定角度。所述第一预定间距可为2-20mm，所述第二预定间距可为2-30mm。
在上述实施方式中，所述金属丝穿过所述非金属杆状体(例如，由塑料制成的横筋)，该非金属杆状体厚度大于金属丝沿第三方向上的尺寸0.05～2mm、低于边框0.01～2mm，从而将金属丝固定。
包括上述双极板及正、负单极板的电池
本申请的第三方面在于提供包括上述任意一种双极板和正、负单极板的电池。
按照本申请所提供的一种双极性电池，其包括两个电池单体。具体而言，该电池包括：壳体，其中形成有通槽，以用于容纳两个电池单体；正单极板；双极板，其包括正极板与负极板，所述负极板与正单极板包含于第一电池单体中；以及负单极板，其与所述双极板的正极板包含于第二电池单体。其中，所述正单极板和负单极板分别为本申请所提供的如上所述的正单极板和负单极板；所述双极板为如上所述的第四双极板。
需要说明的是，此处仅描述了每一个电池单体内的一个单元(包括正极、负极及位于二者之间的隔膜)的极板构成。在实际的电池产品中，每一个电池单体内有很多个这样的电池单元。也即，该电池包括多个正单极板、多个负单极板、多个第四双极板。在第一电池单体内，有多个正单极板、多个第四双极板的负极板及位于二者之间的隔膜；在第二电池单体内，有多个所述第四双极板的正极板、多个负单极板和位于二者之间的隔膜。正因为如此，该电池适宜于做成大容量电池，同时该电池的体积以及横向尺寸较小。
按照本申请所提供的另一种双极性电池，其包括三个电池单体。具体而言，该电池包括：壳体，其中形成有通槽，以用于容纳三个电池单体；正单极板；第一双极板，其包括正极板与负极板；第二双极板，其包括正极板与负极板；以及负单极板。其中，所述正单极板和负单极板分别为本申请所提供的如上所述的正单极板和负单极板；所述第一双极板和所述第二双极板分别为本申请所提供的如上所述的所述第一双极板和所述第二双极板。其中：所述正单极板与所述第二双极板的负极板包含于第一电池单体中；所述第二双极板的正极板与所述第一双极板的负极板包含于第二电池单体中；所述第一双极板的正极板与所述负单极板包含于第三电池单体中。
同样，此处仅描述了每一个电池单体内的一个单元(包括正极、负极及位于二者之间的隔膜)的极板构成。在实际的电池产品中，每一个电池单体内有很多个这样的电池单元。也即，该电池包括多个正单极板、多个负单极板、多个第一双极板及多个第二双极板。在第一电池单体内，有多个正单极板、多个第二双极板的负极板及位于二者之间的隔膜；在第二电池单体内，有多个第二双极板的正极板、第一双极板的负极板及位于二者之间的隔膜；在第三电池单体内，有多个所述第一双极板的正极板、负单极板和位于二者之间的隔膜。正因为如此，该电池适宜于做成大容量电池。
按照本申请所提供的再一种双极性电池，包括四个电池单体。具体而言，该电池包括：壳体，其中形成有通槽，以用于容纳四个电池单体；正单极板；第一双极板，其包括正极板与负极板；第二双极板，其包括正极板与负极板；第三双极板，其包括正极板与负极板；以及负单极板。其中，所述正单极板和负单极板分别为本申请所提供的如上所述的正单极板和负单极板；所述第一双极板、所述第二双极板、所述第三双极板分别为本申请所提供的如上所述的所述第一双极板、所述第二双极板、所述第三双极板。并且，其中所述正单极板与所述第二双极板的负极板包含于第一电池单体中；所述第二双极板的正极板与所述第三双极板的负极板包含于第二电池单体中；所述第三双极板的正极板与所述第一双极板的负极板包含于第三电池单体中；所述第一双极板的正极板与所述负单极板包含于第四电池单体中。
同样，此处仅描述了每一个电池单体内的一个单元(包括正极、负极及位于二者之间的隔膜)的极板构成。在实际的电池产品，每一个电池单体内有很多个这样的电池单元。也即，该电池包括多个正单极板、多个负单极板、多个第一双极板、多个第二双极板及多个第三双极板。在第一电池单体内，有多个正单极板、多个第二双极板的负极板及位于二者之间的隔膜；在第二电池单体内，有多个第二双极板的正极板、第三双极板的负极板及位于二者之间的隔膜；在第三电池单体内，有多个所述第三双极板的正极板、多个第一双极板的负极板及位于二者之间的隔膜；在第四电池单体内，有多个所述第一双极板的正极板、多个负单极板及位于二者之间的隔膜。
按照本申请所提供的还一种双极性电池，包括N个电池单体，所述N>4。具体而言，该电池包括：壳体，其中形成有通槽，以用于容纳N个电池单体，所述N>4；正单极板；第一双极板，其包括正极板与负极板；第二双极板，其包括正极板与负极板；N-3个第三双极板，每一第三双极板包括正极板与负极板；以及负单极板。其中，所述正单极板和负单极板分别为本申请所提供的如上所述的正单极板和负单极板；所述第一双极板、所述第二双极板、所述第三双极板分别为本申请所提供的如上所述的所述第一双极板、所述第二双极板、所述第三双极板。其中：所述正单极板与所述第二双极板的负极板包含于第一电池单体中；所述第二双极板的正极板与第一个所述第三双极板的负极板包含于第二电池单体中；第一个所述第三双极板的正极板与第二个第三双极板的负极板包含于第三电池单体中，按照这种方式布置……；第N-2个所述第三双极板的正极板与所述第一双极板的负极板包含于第N-1个电池单体中；所述第一双极板的正极板与所述负单极板包含于第N个电池单体中。
也就是说，对于包含四个以上电池单体的电池，其顺数第一、第二单体与四个单体电池的第一、第二单体的极板类型完全一样，倒数第一、第二单体也与四个单体电池的倒数第一、第二单体极板类型完全一样，介于顺数第一第二单体与倒数第一第二单体之间的单体，所用极板均为第三双极板。
同样，此处仅描述了每一个电池单体内的一个单元(包括正极、负极及位于二者之间的隔膜)的极板构成。在实际的电池产品，每一个电池单体内有很多个这样的电池单元。也即，该电池包括多个正单极板、多个负单极板、多个第一双极板、多个第二双极板及多个第三双极板。在第一电池单体内，有多个正单极板、多个第二双极板的负极板及位于二者之间的隔膜；在第二电池单体内，有多个第二双极板的正极板、第三双极板的负极板及位于二者之间的隔膜；在第三电池单体中，包含多数个第一个所述第三双极板的正极板、多数个第二个第三双极板的负极板及位于二者之间的隔膜……；在第N-1个电池单体中，包含多数个第N-2 个所述第三双极板的正极板、所述第一双极板的负极板及位于二者之间的隔膜；在第N个电池单体内，有多个所述第一双极板的正极板、多个负单极板及位于二者之间的隔膜。
上述几种电池的壳体的结构是类似的。下述仅描述其共同的结构。当然，电池壳体、电池顶盖的尺寸及细微结构肯定会因电池单体数量的不同而不同。因这并非本申请的重点，因此不详述。
按照本申请所提供的上述各电池中，所述壳体的横截面大体为U形，其包括相对平行的两侧壁和连接二者的底壁，所述两侧壁和底壁限定出所述通槽，并在顶部形成开口。
在上述各实施方式中，所述电池还包括电池顶盖，所述电池顶盖通过弹性卡接方式固定于所述壳体的开口中。
作为本申请的一种实施方式，其中所述壳体的两侧壁靠近顶部位置处具有两平行的凹槽，所述电池顶盖的两侧形成有可插入所述凹槽的凸榫，从而借助所述凸榫与所述凹槽的配合将所述电池顶盖固定于所述开口中并实现自锁。具体而言，在安装所述电池顶盖时，通过施加外力，使电池顶盖将极板和隔膜一起压下，到设定位置时，释放外力，隔膜和极板的密封台反弹，电池顶盖的凸榫进入壳体的凹槽内并实现自锁，从而保证极板始终处于压力状态下。电池槽与电池盖锁紧后，形成U型槽，U型槽与注胶槽贯通，灌胶后形成立体胶墙，每一个单体都形成独立的密闭空间，有效地阻止了正极活性物、负极活性物因充放电膨胀而引起的接触短路。
作为本申请的另一种实施方式，其中所述壳体的两侧壁靠近顶部位置处具有两平行的凹槽，所述电池另包括可插入所述凹槽的两楔形条，所述电池顶盖的两侧具有所述两楔形条配合的凹部，从而借助所述楔形条与所述凹部的配合将所述电池顶盖固定于所述开口中并实现自锁。这种结构的电池顶盖的安装方式与上述实施方式相似，因而以类似方式实现自锁。具体而言，在安装所述电池顶盖时，通过施加外力，使电池顶盖将极板和隔膜一起压下，到设定位置时，释放外力，隔膜和极板的密封台反弹，电池顶盖的倒扣进入电池槽的楔形块并自锁，从而保证极板始终处于压力状态下。与上述实施方式相比，这种方式更便于加工。
在上述实施方式中，各所述密封台在所述电池顶盖的压力作用下发生弹性变形，从而形成各单体电池的密封墙，相邻两道密封墙之间形成注胶槽，以用于注入树脂胶，从而实现良好的密封效果。
按照本申请所提供的双极性电池的极板，相对于现有技术具有如下优越的技术效果：
(1)由于采用了由多根金属丝和多根非金属杆状体构成的板栅状的集流体，并且在集流体的两个区域分别形成正极板和负极板，正极板和负极板分别设置于不同的电池单体内，因而通过金属丝本身直接实现了相邻电池单体之间的电连接，省去了焊接等工艺，使得加工更方便，同时也使得其非常适合批量生产。
(2)由于在正、负极板之间形成有分隔密封部，因而能够实现相邻电池单体之间的密封，防止不同电池单体之间窜液、窜气现象的发生，有利于延长电池的使用寿命。
(3)这种采用板栅状的集流体的极板的电池在结构可以在每个电池单体内有很多的堆叠，因而适合于制作大容量电池。
按照本申请所提供的包括上述双性极电池的极板的电池，具有可靠性高、品质稳定，可制作成大容量电池，且适合批量生产等优点。尤其是，由于电池槽与电池盖锁紧后，形成U 型槽，U型槽与注胶槽贯通，灌胶后形成立体胶墙，每一个单体都形成独立的密闭空间。因此电池内部各单体内的密封性好，因而能够有效地防止各单体之间发生窜液或窜气的现象，从而避免了电池单体之间放电很大而导致电池寿命缩短的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的具体实施方式及其优越的技术效果，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
图1A为按照本申请所提供的一种双极性电池的极板的集流体的俯视示意图；
图1B为沿图1A中的A-A处的剖视图，其示出了该集流体的横截面结构；
图2A为按照本申请所提供的双极性电池的一种极板(第一双极板：负极板端(左侧)设有一道密封台，正极板端(右侧)设有两道密封台)的俯视图，该双极板是在图1A、1B所示出的集流体的基础上形成的；
图2B为沿图2A中的A-A处的剖视图，其示出了第一双极板的横截面的结构；
图3A为按照本申请所提供的双极性电池的另一种极板(第二双极板：负极板端(左侧) 设有两道密封台，正极板端(右侧)设有一道密封台)的俯视图；
图3B为沿图3A中的A-A处的剖视图，其示出了第二双极板的横截面的结构；
图4A为按照本申请所提供的双极性电池的再一种极板(第三双极板：负极板端(左侧) 和正极板端(右侧)均设有一道密封台)的俯视图；
图4B为沿图4A中的A-A处的剖视图，其示出了第三双极板的横截面的结构；
图5A为按照本申请所提供的双极性电池的还一种极板(第四双极板：负极板端(左侧) 和正极板端(右侧)均设有两道密封台)的俯视图；
图5B为沿图5A中的A-A处的剖视图，其示出了第四双极板的横截面的结构；
图6A为按照本申请所提供的双极性电池的正单极板的俯视图；
图6B为沿图6A中的A-A处的剖视图，其示出了该正单极板的横截面的结构；
图7A为按照本申请所提供的双极性电池的负单极板的俯视图；
图7B为沿图7A中的A-A处的剖视图，其示出了该负单极板的横截面的结构；
图8为按照本申请所提供的电池的一种实施例的立体示意图；
图9为图8所示的电池的俯视图，示出了该电池的顶部的结构；
图10为沿图9中的A-A处的剖视放大图，示出电池整体的纵向的内部结构；
图11为沿图10中的B-B处的剖视放大图，示出电池的一个单体的内部结构；
图12A为图8所示的实施例(四个电池单体)中各电池单体的主视示意图，其示出了正、负单极板与三个双极板的连接关系；
图12B为图8所示的实施例(四个电池单体)中各电池单体的俯视示意图；
图13A、13B类似于图12A、12B，其分别为三个电池单体的实施例中各电池单体的主视、俯视示意图；以及
图14A、14B类似于图12A、12B，其分别为两个电池单体的实施例中各电池单体的主视、俯视示意图。
附图标记说明：
1-金属丝，2-非金属杆状体，3-集流体，31-集流体的第一区段31，32-集流体的第二区段，4-边框，5-分隔密封部，51、52-密封台；5′-第一端密封部；5”-第二端密封部；51′、52′、 51”、52”-密封台，6-正极活性物，7-正单极板，8-负极活性物，9-负单极板，11-第一双极板，12-第二双极板，13-第三双极板，14-第四双极板；111、121、131-正极板；112、122、132-负极板；
10-壳体，10’-通槽(电池槽)，15-隔膜，17-汇流排，20-电池顶盖，30-电池端盖22-泄气阀，23-胶槽，24-注液孔，25-注胶槽，26-楔形条，27-倒扣，28-间隔肋，29-盖片， 40-极性色标，31-电解液堵头，53-弹性通孔，A-第1单体，B-第2单体，C-第3单体，D-第4 单体；100-正极端子，200-负极端子。
具体实施方式
下面结合附图具体描述本申请的实施例。通过参考附图来阅读关于下面具体实施例的描述，就更容易理解本申请的各个方面。需要说明的是，这些实施例仅仅是示例性的，其仅用于解释、说明本申请的技术方案，而并非对本申请的限制。本领域技术人员在这些实施例的基础上，可以作出各种变型和变换，所有以等同方式变换获得的技术方案均属于本申请的保护范围。
总体而言，本申请的发明包括三个方面的内容：(1)双极性电池的双极板；(2)双极性电池的正、负单极板；以及(3)包含上述(1)双极性电池的双极板及(2)双极性电池的正、负单极板的电池。下面从三个方面具体说明本申请的实施例。
(1)双极性电池的双极板
如前所述，本申请的发明构思是：将现有技术中的双极性电池的平板状的集流体替换为由金属丝和非金属杆(例如塑料)构成的板栅状的复合集流体，在该复合集流体的两端通过包裹或涂敷正、负极活性物而分别形成正极板和负极板，而二者之间设有分隔密封部(既不涂正极活性物，也不涂负极活性物，并且设有弹性筋条形成密封部)，从而使正极板和负极板可分别位于不同的电池单体内，这样直接实现不同电池单体之间的串联。同时，每个电池单体内又有多个这样的正、负极板的层叠(通过隔膜隔开)。因而，可以大大扩充电池的容量。并且，这种集流体可通过注塑成形，因而制造方便，适合于批量生产。
具体而言，按照本申请所提供的双极性电池的双极板，包括如图1A、1B所示的板栅装的复合集流体及设置于该集流体上的正、负极活性物(参见图5A、5B)。
参见图1A、1B、5A、5B，上述双极性电池的双极板包括：多根金属丝1，其沿第一方向X(例如水平方向)延伸；多根非金属杆状体2，其沿与所述第一方向X不同的第二方向Y(例如垂直方向)延伸，并与所述多根金属丝1相交且固定连接在一起，从而形成集流体3；边框 4，其由塑料材料制成，且设置于所述集流体3的周围；以及分隔密封部5，其设置在所述多根金属丝1的中间部分，从而将所述集流体3分隔为第一区段31(图1A中的右侧)和第二区段 32(图1A中的右侧)。
如图5A、5B中所示，所述第一区段31上设置(例如包裹或涂敷，下同)有负极活性物8，从而构成负极板；所述第二区段32设置有正极活性物6，从而构成正极板。因此，该双极板包括左侧负极板、右侧正极板、及位于二者之间的分隔密封部5。虽然该左侧负极板、右侧正极板共用同一片集流体，但组装时，正极板、负极板分属两个相邻的电池单体，中间未涂活性物的金属丝1，则实现这两个单体的串联(即电连接)，承载两个单体之间的电子传导，无需额外的焊接。而现有技术中，单体的串联需要将上一单体焊接成一体的正极引出端与下一单体焊接成一体的负极引出端进行焊接，工序复杂，可靠性低。
如图1A、1B中所示，所述多根金属丝1彼此之间以第一预定间距d1相间隔，所述多根非金属杆状体2彼此之间以第二预定间距d2相间隔，所述第一方向X与所述第二方向Y大致彼此垂直。即，金属丝1和非金属杆状体2彼此垂直。所述第一预定间距d1可为2-20mm，所述第二预定间距d2可为2-30mm。这种结构及尺寸范围内的集流体便于生产。
在上述实施例中，如图1A、1B、5A、5B中所示，所述分隔密封部5包括彼此间隔开的两道密封台51、52。在将该双极板安装于电池壳体并盖上电池顶盖之后，所述两道密封台被挤压而形成两道密封墙。密封墙与电池壳体内的电池槽内壁密封连接，相邻两道密封墙之间形成注胶槽25，注胶槽25与位于电池顶盖和电池槽内壁之间的胶槽23(即，电池槽与电池顶盖锁紧后形成的U型槽)连通，从而可通过胶槽23注入树脂胶。灌胶后形成立体胶墙(即密封墙)，每一个单体都形成独立的密闭空间。这种结构能够有效地实现相邻电池单体之间的密封，防止相邻电池单体之间发生窜液或窜气现象。在必要的情况下，甚至也可以形成三道或更多道密封台，从而更加有效地保证相邻电池单体之间完全的密封。
如图1A、1B中所示，所述多根金属丝1的两端超出所述边框4，形成邻近所述第一区段 31的第一超出部分101和邻近所述第二区段32的第二超出部分102，所述第一超出部分101上设有第一端密封部5′(即，负极端密封部)，所述第二超出部分102上设有第二端密封部5”(即，正极端密封部)。即，双极板的两端都设有密封部，以实现其所在的两个电池单体的外侧与相邻的电池单体或电池边缘之间的密封。而分隔密封部5是实现该双极板所在的两个电池单体之间的密封。
根据第一端密封部5′和第二端密封部5”所包含的密封台数量的不同，本申请共提供四种双极板，具体如下所述。
参见图2A、2B，其示出了本申请提供的第一双极板11，在第一双极板11中，第一端密封部5′仅包括一道密封台51′，第二端密封部5”包括彼此间隔开的两道密封台51”、52′。
参见图3A、3B，其示出了本申请提供的第二双极板12，在第二双极板12中，第一端密封部5′包括彼此间隔开的两道密封台51′、52′，第二端密封部5”仅包括一道密封台51”。
参见图4A、4B，其示出了本申请提供的第三双极板13，在第二双极板13中，第一端密封部5′仅包括一道密封台51′，所述第二端密封部5”也仅包括一道密封台51”。
参见图5A、5B，其示出了本申请提供的第四双极板14，在第四双极板14中，第一端密封部5′包括彼此间隔开的两道密封台51′、52′，第二端密封部5”也包括彼此间隔开的两道密封台51”、52”。即，正极板端和负极板端均设有两道密封台。该结构能够有效实现该双极板所在的电池单体与相邻的电池单体或电池边缘之间的密封，并达到良好的密封效果。第二双极板14适用于作为仅包括两个单体的电池的极板。
在上述各实施例中，所述间隔开的两道密封台中的每一者沿所述第一方向X的宽度为 2～10mm，且二者之间的间隙为0.5～5mm；其中所述间隙用于填充树脂胶，从而更好地实现密封。
在上述实施例中，如图1A、2A、3A、4A、5A所示，每道所述密封台沿第二方向Y延伸，且在其两端附近设有弹性通孔53，弹性通孔53能提升密封台5与电池槽10′之间的密封接触能力。
在上述各实施例中，每道所述密封台由弹性材料制成，所述弹性材料为硅橡胶、三元乙丙橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶、氟橡胶，或EPE或EPP或EPVC或EVA或EPS 或EPER或EPU或EUF或EPF发泡材料，或发泡三元乙丙橡胶或发泡丁苯橡胶或发泡氯丁橡胶或发泡硅橡胶中的任一种。
如图1B、2B、3B、4B、5B所示，在垂直于所述第一方向X和第二方向Y的第三方向 Z，所述密封台具有顶部和底部，所述顶部超出所述边框4的顶部0.5～3mm，以容纳组装时的隔膜；所述底部低于所述边框的底部0.05～1mm，以容纳涂板纸。在组装时，密封台可压缩0.05～3mm，以形成密封墙。
在上述实施例中，所述金属丝、非金属杆状体(也称塑料横筋)的横截面可为圆形、棱形或方形。所述金属丝穿过所述非金属杆状体(例如，由塑料制成的横筋)，该非金属杆状体厚度大于金属丝沿第三方向上的尺寸0.05～2mm、低于边框0.01～2mm，从而将金属丝固定。
作为一种实施方式，所述多根金属丝1、所述多根非金属杆状体2、所述边框4及各所述密封台通过注塑形成为一体。具体而言，既可以一次注塑成形，也可以是两次注塑成形。
作为另一种实施方式，所述多根金属丝1、所述多根非金属杆状体2、所述边框4通过注塑形成为一体，各所述密封台中的至少一者通过弹性套接而安装于所述多根金属丝1上。
2、双极性电池的正、负单极板
按照本申请所提供的双极性电池的正、负单极板的结构类似于上述双极板。与之不同的是，形成正、负单极板的金属丝上只设置于一种活性物，仅两端设有密封部，而中没有分隔密封部。
具体而言，参见图1A、1B、6A、6B，本申请所提供的双极性电池的正单极板，包括：多根金属丝1，其沿第一方向X(例如水平方向)延伸；多根非金属杆状体2，其沿与所述第一方向X不同的第二方向Y(例如垂直方向)延伸，并与所述多根金属丝1相交且固定连接在一起，从而形成集流体3；边框4，其由弹性材料制成，且设置于所述集流体3的周围；以及正极活性物6，其设置于所述集流体3上。其中，所述多根金属丝1的两端超出所述边框4，形成第一超出部分和第二超出部分，所述第一超出部分上设有第一端密封部5′，所述第二超出部分12上设有第二端密封部5”；且其中，第一端密封部5′(图6A、6B中的左端) 包括间隔开的两道密封台51′、52′，第二端密封部5”包括一道密封台。如图中所示，多根金属丝1从所述第一端密封部5′(图中的左端)伸出，用于传导电流。
参见图1A、1B、7A、7B，本申请所提供的双极性电池的负单极板，包括：多根金属丝1，其沿第一方向X延伸；多根非金属杆状体2，其沿与所述第一方向X不同的第二方向Y延伸，并与所述多根金属丝1相交且固定连接在一起，从而形成集流体3；边框4，其由弹性材料制成，且设置于所述集流体3的周围；以及负极活性物8，其设置于所述集流体3)上；其中，所述多根金属丝1的两端超出所述边框4，形成邻近第一超出部分和第二超出部分，所述第一超出部分上设有第一端密封部5′，第二超出部分上设有第二端密封部5”；且其中，第一端密封部5′(图7A、7B中的左端)包括一道密封台，第二端密封部5”(图7A、7B中的右端)包括间隔开的两道密封台51”、52”；多根金属丝1从所述第二端密封部5”(图7A、7B中的右端) 伸出，用于传导电流。
当然，也可以是所述第一端密封部5′和第二端密封部5”中的两者均包括间隔开的两道密封台(即类似于图2A、2B所示的结构，未图示)，例如对于只有一个单体的电池，可以采用这种正、负单极板。
正、负单极板的其他结构及材料与上述双极板相同。例如，多根金属丝彼此之间以第一预定间距相间隔，多根非金属杆状体彼此之间以第二预定间距相间隔，所述第一方向与所述第二方向大致彼此垂直。所述第一预定间距可为2-20mm，所述第二预定间距可为2-30mm。间隔开的两道密封台中的每一者沿所述第一方向X的宽度为2～10mm，且二者之间的间隙为 0.2～5mm；其中所述间隙用于填充树脂胶。每道所述密封台沿第二方向Y延伸，且在其两端附近设有弹性通孔53。在垂直于所述第一方向X和第二方向Y的第三方向Z，所述密封台具有顶部和底部，所述顶部超出所述边框4的顶部0.5～3mm，所述底部低于所述边框4的底部 0.05～1mm。这些结构特征所带来的技术效果与其在双极板中所产生的技术效果是相同或类似的。
同样，多根金属丝1、多根非金属杆状体2、边框4及各密封台可通过注塑形成为一体，或者多根金属丝1、多根非金属杆状体2、边框4通过注塑形成为一体，各所述密封台中的至少一者通过弹性套接而安装于所述多根金属丝1上。
3、包含上述双极板及正、负单极板的电池
参见图8，其示出了按照本申请所提供的电池的立体示意图。如图中所示，该电池包括壳体10、位于壳体10顶部的电池顶盖20、位于壳体10两端的电池端盖30、及位于壳体10中的电极板、隔离膜、电解液等。其中，电极板为如上所述的本申请所提供的如前所述的正单极板7、负单极板9以及第一双极板11、第二双极板12、第三双极板13和第四双极板14中的一者或多者。
参见图9，壳体10中形成有通槽(也称电池槽)10′，以用于容纳多个电池单体(由电极板、隔离膜构成)。其中，图8、9中所示的电池是包括四个电池单体。相应地，壳体的通槽10′内可形成三组间隔肋，从而将通槽10′分隔为四个隔段(每个隔段内可容纳一个电池单体)，每一个隔段内设置一个电池单体。电池槽10′的两端分别设有汇流排17(参见图10)，汇流排17的一端，分别电连接正单极板7、负单极板9露出的金属丝1，汇流排17的另一端分别电连接正极端子100、负极端子200(参见图10)。
如图11中所示，壳体10的横截面大体为U形，其包括相对平行的两侧壁103、104和连接二者的底壁105，两侧壁103、104和底壁105限定出通槽10′，并在顶部形成开口。电池顶盖20 大体为平板状结构，其通过弹性卡接方式固定于壳体10的开口中(详见下述)。两电池端盖 30分别固定于壳体10的两个端部。
参见图9-11，按照本申请所提供的电池中，其分别设有所述正极端子100、负极端子200。电池顶盖20上对应每个电池单体，每个单体各设一个泄气阀22，泄气阀22上部设有盖片29，电池顶盖19的Y方向两侧与电池槽10′的内壁之间设有胶槽23。电池槽10′底部对应每个电池单体，分别设有多个电解液注液孔24。电池槽10′的一侧设有一个电解液堵头31。电池槽10′的底部内侧及电池单体的顶部，分别设有一层隔膜15。每个电池单体的两端，分别由多个上、下叠压的密封台5形成两端的密封墙，密封墙与通槽10′内壁密封连接，相邻两道密封墙51之间形成注胶槽25，注胶槽25与位于电池顶盖20和电池槽10′内壁之间的胶槽23连通，从而可通过胶槽23注入树脂胶。这种结构能够有效地实现相邻电池单体之间的密封，防止相邻电池单体之间发生窜液或窜气现象。
如前所述，电池顶盖200通过弹性卡接方式固定于壳体10的开口104中。具体而言，参见图11，作为一种弹性卡接方式，壳体10的两侧壁102、103靠近顶部位置处具有两平行的凹槽 1031、1041，电池另包括可插入凹槽1031、1041的两楔形条26，电池顶盖200的两侧具有所述两楔形条26配合的倒扣27，从而借助所述楔形条26与倒扣27的配合将电池顶盖200固定于所述开口104中并实现自锁。
本领域技术人员了解，也可以采用其他方式来实现弹性卡接，例如，在电池顶盖200的两侧形成有可插入所述凹槽1031、1041的凸榫，从而借助凸榫与所述凹槽1031、1041的配合将所述电池顶盖200固定于所述开口104中并实现自锁。
在上述各实施例中，各所述密封台在电池顶盖200的压力作用下发生弹性变形，从而形成各单体电池的密封墙，相邻两道密封墙之间形成注胶槽25。如上所述，注胶槽25与位于电池顶盖和电池槽内壁之间的胶槽23连通，从而可通过胶槽注入树脂胶，从而有效地实现相邻电池单体之间的密封，防止相邻电池单体之间发生窜液或窜气现象。
在图8-11所示的实施例中，该电池具有四个电池单体A、B、C、D。这四个电池单体又是由正单极板7、第一双极板11、第二双极板12、第三双极板13、负单极板9及其之间的隔膜而构成。其中，第一双极板11包括正极板111与负极板112；第二双极板12包括正极板121与负极板122；第三双极板13包括正极板131与负极板132。
其中，参见图12A、12B，第二双极板12的负极板122与正单极板7包含于第一电池单体A 中；第二双极板12的正极板121与所述第三双极板13的负极板132包含于第二电池单体B中；第三双极板13的正极板131与所述第一双极板11的负极板112包含于第三电池单体C中；负单极板9与第一双极板11的正极板111包含于第四电池单体D中。为清楚起见，图12A、12B仅示出了一个正单极板7、一个第一双极板11、一个第二双极板12、一个第三双极板13、负单极板9，以说明它们之间的位置关系。
实际上，如图10中所示，按照本申请所提供的电池，每一个电池单体内可包含多个上述极板。即，该电池可包括多个正单极板7、多个负单极板9、多个第一双极板11、多个第二双极板12及多个第三双极板13。在第一电池单体A内，有多个正单极板7、多个第二双极板12的负极板122及位于二者之间的隔膜；在第二电池单体B内，有多个第二双极板12的正极板121、第三双极板13的负极板132及位于二者之间的隔膜；在第三电池单体C内，有多个所述第三双极板13的正极板131、多个第一双极板11的负极板112及位于二者之间的隔膜；在第四电池单体D内，有多个第一双极板11的正极板111、多个负单极板9及位于二者之间的隔膜。这样的结构有助于扩大电池的容量，因此该池适于做成大容量的电池。
参见图13A、13B，其示出包括三个电池单体的电池的实施例的主视、俯视示意图。如图中所示，该电池包括三个电池单体A、B、C。这三个电池单体A、B、C由正单极板7、第一双极板11、第二双极板12、负单极板9及其之间的隔膜而构成。其中，第一双极板11包括正极板111与负极板112；第二双极板12包括正极板121与负极板122。如图中所示，正单极板 7与第二双极板12的负极板122包含于第一电池单体A中；第二双极板12的正极板121与所述第一双极板11的负极板112包含于第二电池单体B中；负单极板9与第一双极板11的正极板111包含于第三电池单体C中。同样，为清楚起见，图13A、13B仅示出了一个正单极板7、一个第一双极板11、一个第二双极板12、一个负单极板9，以说明它们之间的位置关系。
在实际上的电池产品中，每一个电池单体内可包含多个上述极板。即，该电池可包括多个正单极板7、多个负单极板9、多个第一双极板11及多个第二双极板12。在第一电池单体A 内，有多个正单极板7、多个第二双极板的负极板122及位于二者之间的隔膜；在第二电池单体B内，有多个第二双极板12的正极板121、第一双极板11的负极板112及位于二者之间的隔膜；在第三电池单体C内，有多个第一双极板11的正极板111、多个负单极板9及位于二者之间的隔膜。这样的结构有助于扩大电池的容量，同时不至于使电池的体积过大。
再参见图14A、14B，其分别示出了包括两个电池单体的电池的实施例的主视、俯视示意图。如图中所示，该电池包括两个电池单体A、B，这两个电池单体A、B又由正单极板7、第四双极板11、负单极板9及其之间的隔膜而构成。其中，第四双极板14包括正极板141与负极板142。如图中所示，第四双极板14的负极板142与正单极板7包含于第一电池单体A中；负单极板9与第四双极板14的正极板141包含于第二电池单体B中。同样，为清楚起见，图14A、14B仅示出了一个正单极板7、一个第四双极板14、一个负单极板9，以说明它们之间的位置关系。
在实际上的电池产品中，每一个电池单体内可包含多个上述极板。即，该电池可包括多个正单极板7、多个负单极板9、以及多个第四双极板14。在第一电池单体A内，有多个正单极板7、多个第四双极板14的负极板142及位于二者之间的隔膜；在第二电池单体B内，有多个第四双极板14的正极板141、多个负单极板9及位于二者之间的隔膜。这种结构的电池能够不过多增加电池的体积的情况下，扩大电池的容量。
本领域技术人员可以理解，上述具有两个、三个、四个电池单体的实施例仅为了说明本申请的技术方案，而不是为了限制本申请的保护范围。本领域技术人员根据本申请所提供的发明构思，可以设计包含任何数量的电池单体的电池的技术方案。例如，电池单体可包括：
第一单体A，在第一单体A中，设有多个正单极板7与多个第二双极板12的负极板122，上、下正、负极交错叠置、并用隔膜15隔开正、负极；
第二单体B，在第二单体B中，设有多个第二双极板12的正极板121与第一组多个第三双极板13的负极板132，上、下正、负极交错叠置、并用隔膜15隔开正、负极，(每个单体中一组第三双极板13由多个第三双极板13构成)；
第三单体C，在在第三单体C中，设有第一组多个第三双极板13的正极板131与第二组第三双极板13的负极板132，上、下正、负极交错叠置、并用隔膜15隔开正、负极；
……；
第N-1单体，在第N-1单体中，设有第N-2组多个第三双极板13的正极板131与多个第一双极板11的负极板112，上、下正、负极交错叠置、并用隔膜15隔开正、负极；
第N单体，在第N单体中，设有多个第一双极板11的正极板111与多个负单极板9，上、下正、负极交错叠置、并用隔膜15隔开正、负极。
换言之，对于包含四个以上电池单体的电池，与四个单体结构相似。例如包含五个单体的电池，第一、第二单体及第四、第五单体，所使用极板与上述四个单体的极板完全相同，只是第三个单体使用的双极板均为第三双极板3；同样，对于六个单体电池，第一、第二单体及第五、第六单体，所使用的极板与上述四个单体的电池完全相同，只是第三、第四单体使用的双极板均为第三双极板13。也就是说，对于包含四个以上电池单体的电池，顺数第一、第二单体与四个单体电池的第一、第二单体的极板类型完全一样，倒数第一、第二单体也与四个单体的倒数第一、第二单体极板类型完全一样，介于顺数第一第二单体与倒数第一第二单体之间的单体，所用极板均为第三双极板13。
根据上述说明，本领域技术人员能够利用本申请所提供的正、负单极板及双极板能够生产出包括任何数量的单体的电池。
本文中用到的材料及英文缩写说明如下：
注塑用的材料包括，工程塑料ABS(是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三种单体的三元共聚物)、PP(又叫聚丙烯，属于塑料的一种)、PVC(即聚氯乙烯)、PE(就是聚乙烯，一种热塑性树脂)、PS(又叫聚苯乙烯，是一种热塑性塑料)、PBT(是指聚对苯二甲酸丁二醇酯为主体的一类塑料)、PTFE(中文为聚四氟乙烯，被称“塑料王”)、PET(叫聚对苯二甲酸乙二醇酯，俗称涤纶树脂)、RPET(意为回收的聚对苯二甲酸乙二醇酯)。
注塑用的橡胶包括：硅橡胶、三元乙丙橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶或氟橡胶等。注塑发泡材料包括：EPE(是指发泡聚乙烯,也就是常说的珍珠棉)、EPP(又称聚丙烯发泡树脂)、EPVC(即E-PVC泡棉)、EVA(是乙烯-醋酸乙烯共聚物及其制成的橡塑发泡材料)、EPS(聚苯乙烯泡沫Expanded Polystyrene，是一种轻型高分子聚合物)、EPU(是一种海棉)、EPER(是一种塑料)、EUF(是一种塑料)、EPF(是一种塑料)及发泡三元乙丙橡胶、发泡丁苯橡胶、发泡氯丁橡胶、发泡硅橡胶等。
上文中概述本申请的若干实施例和细节方面的特征。本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围的前提下，还可作出各种不同变化、替代和改变，所有这些等效构造均属于本申请的保护范围。
Claims (51)
1.一种双极性电池的极板，其特征在于，所述极板包括：
多根金属丝(1)，其沿第一方向(X)延伸；
多根非金属杆状体(2)，其沿与所述第一方向(X)不同的第二方向(Y)延伸，并与所述多根金属丝(1)相交且固定连接在一起，从而形成集流体(3)；
边框(4)，其由塑料材料制成，且设置于所述集流体(3)的周围；以及
分隔密封部(5)，其设置在所述多根金属丝(1)的中间部分，从而将所述集流体(3)分隔为第一区段(31)和第二区段(32)，且
其中，所述第一区段(31)上设置有负极活性物(8)，从而构成负极板；所述第二区段设置有正极活性物(6)，从而构成正极板。
2.根据权利要求1所述的双极性电池的极板，其特征在于：所述分隔密封部(5)包括彼此间隔开的两道密封台(51、52)。
3.根据权利要求2所述的双极性电池的极板，其特征在于：所述多根金属丝(1)的两端超出所述边框(4)，形成邻近所述第一区段(31)的第一超出部分(101)和邻近所述第二区段(32)的第二超出部分(102)，所述第一超出部分(101)上设有第一端密封部(5')，所述第二超出部分(102)上设有第二端密封部(5”)。
4.根据权利要求3所述的双极性电池的极板，其特征在于：所述极板为第一双极板(11)，在所述第一双极板(11)中，所述第一端密封部(5')仅包括一道密封台(51')，所述第二端密封部(5”)包括彼此间隔开的两道密封台(51”、52”)。
5.根据权利要求3所述的双极性电池的极板，其特征在于：所述极板为第二双极板(12)，在所述第二双极板(12)中，所述第一端密封部(5')包括彼此间隔开的两道密封台(51'、52')，所述第二端密封部(5”)仅包括一道密封台(51”)。
6.根据权利要求3所述的双极性电池的极板，其特征在于：所述极板为第三双极板(13)，在所述第三双极板(13)中，所述第一端密封部(5')仅包括一道密封台(51')，所述第二端密封部(5”)也仅包括一道密封台(51”)。
7.根据权利要求3所述的双极性电池的极板，其特征在于：所述极板为第四双极板(14)，在所述第四双极板(14)中，其中所述第一端密封部(5')包括彼此间隔开的两道密封台(51'、52')，所述第二端密封部(5”)也包括彼此间隔开的两道密封台(51”、52”)。
8.根据权利要求2-7中任意一项所述的双极性电池的极板，其特征在于：所述间隔开的两道密封台中的每一者沿所述第一方向(X)的宽度为2～20mm，且二者之间的间隙为0.5～5mm；其中所述间隙用于填充树脂胶。
9.根据权利要求2-7中任意一项所述的双极性电池的极板，其特征在于：每道所述密封台沿第二方向(Y)延伸，且在其两端附近设有弹性通孔(53)。
10.根据权利要求2-7中任意一项所述的双极性电池的极板，其特征在于：每道所述密封台由弹性材料制成，所述弹性材料为硅橡胶、三元乙丙橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶、氟橡胶，或EPE或EPP或EPVC或EVA或EPS或EPER或EPU或EUF或EPF发泡材料，或发泡三元乙丙橡胶或发泡丁苯橡胶或发泡氯丁橡胶或发泡硅橡胶中的任一种。
11.根据权利要求2-7中任意一项所述的双极性电池的极板，其特征在于：在垂直于所述第一方向(X)和第二方向(Y)的第三方向(Z)，所述密封台具有顶部和底部，所述顶部超出所述边框(4)的顶部0.2～3mm，所述底部低于所述边框(4)的底部0.05～1mm。
12.根据权利要求2-7中任意一项所述的双极性电池的极板，其特征在于：所述多根金属丝(1)、所述多根非金属杆状体(2)、所述边框(4)及各所述密封台通过注塑形成为一体。
13.根据权利要求2-7中任意一项所述的双极性电池的极板，其特征在于：所述多根金属丝(1)、所述多根非金属杆状体(2)、所述边框(4)通过注塑形成为一体，各所述密封台中的至少一者通过弹性套接而安装于所述多根金属丝(1)上。
14.根据权利要求1-7中任意一项所述的双极性电池的极板，其特征在于：所述多根金属丝(1)彼此之间以第一预定间距相间隔，所述多根非金属杆状体(2)彼此之间以第二预定间距相间隔，所述第一方向(X)与所述第二方向(Y)大致彼此垂直；所述第一预定间距(d1)为2-20mm，所述第二预定间距(d2)为2-30mm。
15.一种双极性电池的极板，其特征在于，所述极板包括：
多根金属丝(1)，其沿第一方向(X)延伸；
多根非金属杆状体(2)，其沿与所述第一方向(X)不同的第二方向(Y)延伸，并与所述多根金属丝(1)相交且固定连接在一起，从而形成集流体(3)；
边框(4)，其由弹性材料制成，且设置于所述集流体(3)的周围；以及
正极活性物(6)，其设置于所述集流体(3)上；
其中，所述多根金属丝(1)的两端超出所述边框(4)，形成第一超出部分和第二超出部分，所述第一超出部分上设有第一端密封部(5')，所述第二超出部分上设有第二端密封部(5”)；且
其中，所述第一端密封部(5')包括间隔开的两道密封台(51'、52')，所述第二端密封部(5”)包括一道密封台；所述多根金属丝(1)从所述第一端密封部(5')伸出，用于传导电流。
16.根据权利要求15所述的双极性电池的极板，其特征在于：所述间隔开的两道密封台中的每一者沿所述第一方向(X)的宽度为2～20mm，且二者之间的间隙为0.5～5mm；其中所述间隙用于填充树脂胶。
17.根据权利要求15所述的双极性电池的极板，其特征在于：每道所述密封台沿第二方向(Y)延伸，且在其两端附近设有弹性通孔(53)。
18.根据权利要求15所述的双极性电池的极板，其特征在于：每道所述密封台由弹性材料制成，所述弹性材料为硅橡胶、三元乙丙橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶、氟橡胶，或EPE或EPP或EPVC或EVA或EPS或EPER或EPU或EUF或EPF发泡材料，或发泡三元乙丙橡胶或发泡丁苯橡胶或发泡氯丁橡胶或发泡硅橡胶中的任一种。
19.根据权利要求15所述的双极性电池的极板，其特征在于：在垂直于所述第一方向(X) 和第二方向(Y)的第三方向(Z)，所述密封台具有顶部和底部，所述顶部超出所述边框(4)的顶部0.2～3mm，所述底部低于所述边框(4)的底部0.05～1mm。
20.根据权利要求15所述的双极性电池的极板，其特征在于：所述多根金属丝(1)、所述多根非金属杆状体(2)、所述边框(4)及各所述密封台通过注塑形成为一体。
21.根据权利要求15所述的双极性电池的极板，其特征在于：所述多根金属丝(1)、所述多根非金属杆状体(2)、所述边框(4)通过注塑形成为一体，各所述密封台中的至少一者通过弹性套接而安装于所述多根金属丝(1)上。
22.根据权利要求15所述的双极性电池的极板，其特征在于：所述多根金属丝(1)彼此之间以第一预定间距相间隔，所述多根非金属杆状体(2)彼此之间以第二预定间距相间隔，所述第一方向(X)与所述第二方向(Y)大致彼此垂直；所述第一预定间距(d1)为2-20mm，所述第二预定间距(d2)为2-30mm。
23.一种双极性电池的极板，其特征在于，所述极板包括：
多根金属丝(1)，其沿第一方向(X)延伸；
多根非金属杆状体(2)，其沿与所述第一方向(X)不同的第二方向(Y)延伸，并与所述多根金属丝(1)相交且固定连接在一起，从而形成集流体(3)；
边框(4)，其由弹性材料制成，且设置于所述集流体(3)的周围；以及
负极活性物(8)，其设置于所述集流体(3)上；
其中，所述多根金属丝(1)的两端超出所述边框(4)，形成邻近第一超出部分和第二超出部分，所述第一超出部分上设有第一端密封部(5')，所述第二超出部分上设有第二端密封部(5”)；且
其中，所述第一端密封部(5')包括一道密封台，所述第二端密封部(5”)包括间隔开的两道密封台(51”、52”)；所述多根金属丝(1)从所述第二端密封部(5”)伸出，用于传导电流。
24.根据权利要求23所述的双极性电池的极板，其特征在于：所述间隔开的两道密封台中的每一者沿所述第一方向(X)的宽度为2～20mm，且二者之间的间隙为0.5～5mm；其中所述间隙用于填充树脂胶。
25.根据权利要求23所述的双极性电池的极板，其特征在于：每道所述密封台沿第二方向(Y)延伸，且在其两端附近设有弹性通孔(53)。
26.根据权利要求23所述的双极性电池的极板，其特征在于：每道所述密封台由弹性材料制成，所述弹性材料为硅橡胶、三元乙丙橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶、氟橡胶，或EPE或EPP或EPVC或EVA或EPS或EPER或EPU或EUF或EPF发泡材料，或发泡三元乙丙橡胶或发泡丁苯橡胶或发泡氯丁橡胶或发泡硅橡胶中的任一种。
27.根据权利要求23所述的双极性电池的极板，其特征在于：在垂直于所述第一方向(X)和第二方向(Y)的第三方向(Z)，所述密封台具有顶部和底部，所述顶部超出所述边框(4)的顶部0.2～3mm，所述底部低于所述边框(4)的底部0.05～1mm。
28.根据权利要求23所述的双极性电池的极板，其特征在于：所述多根金属丝(1)、所述多根非金属杆状体(2)、所述边框(4)及各所述密封台通过注塑形成为一体。
29.根据权利要求23所述的双极性电池的极板，其特征在于：所述多根金属丝(1)、所述多根非金属杆状体(2)、所述边框(4)通过注塑形成为一体，各所述密封台中的至少一者通过弹性套接而安装于所述多根金属丝(1)上。
30.根据权利要求23所述的双极性电池的极板，其特征在于：所述多根金属丝(1)彼此之间以第一预定间距相间隔，所述多根非金属杆状体(2)彼此之间以第二预定间距相间隔，所述第一方向(X)与所述第二方向(Y)大致彼此垂直；所述第一预定间距(d1)为2-20mm，所述第二预定间距(d2)为2-30mm。
31.一种双极性电池，其特征在于，包括如权利要求1-30中任意一项所述的双极性电池的极板。
32.一种双极性电池，其特征在于，所述电池包括：
壳体(10)，其中形成有通槽(10')，以用于容纳两个电池单体；
正单极板(7)；
第四双极板(14)，其包括正极板与负极板，所述负极板与所述正单极板(7)包含于第一电池单体(A)中；以及
负单极板(9)，其与所述第四双极板(14)的正极板包含于第二电池单体(B)中；
其中，所述正单极板(7)为如权利要求8所述的双极性电池的极板(7)，所述负单极板(9)为如权利要求9所述的双极性电池的极板(9)，所述第四双极板(14)为如所权利要求7所述的双极性电池的极板。
33.根据权利要求32所述的双极性电池，其特征在于：所述壳体(10)的横截面大体为U形，其包括相对平行的两侧壁(103、104)和连接二者的底壁(105)，所述两侧壁(103、104)和底壁(105)限定出所述通槽(10')，并在顶部形成开口。
34.根据权利要求33所述的双极性电池，其特征在于，所述电池还包括电池顶盖(20)，所述电池顶盖(20)通过弹性卡接方式固定于所述壳体(10)的所述开口中。
35.根据权利要求34所述的双极性电池，其特征在于：所述壳体(10)的两侧壁(103、104)靠近顶部位置处具有两平行的凹槽(1031、1041)，所述电池另包括可插入所述凹槽(1031、1041)的两楔形条(26)，所述电池顶盖(20)的两侧具有所述两楔形条(26)配合的倒扣(27)，从而借助所述楔形条(26)与所述倒扣(27)的配合将所述电池顶盖(20)固定于所述开口中并实现自锁。
36.根据权利要求34所述的双极性电池，其特征在于：各所述密封台在所述电池顶盖(20)的压力作用下发生弹性变形，从而形成各单体电池的密封墙，相邻两道密封墙之间形成注胶槽(25)。
37.一种双极性电池，其特征在于，所述电池包括：
壳体(10)，其中形成有通槽(10')，以用于容纳三个电池单体；
正单极板(7)；
第一双极板(11)，其包括正极板与负极板；
第二双极板(12)，其包括正极板与负极板；以及
负单极板(9)；
其中，所述正单极板(7)为如权利要求8所述的双极性电池的极板(7)，所述负单极板(9)为如权利要求9所述的双极性电池的极板(9)，所述第一双极板(11)为如所权利要求4所述的双极性电池的极板，所述第二双极板(12)如所权利要求5所述的双极性电池的极板；且
其中：所述正单极板(7)与所述第二双极板(12)的负极板包含于第一电池单体(A)中；所述第二双极板(12)的正极板与所述第一双极板(11)的负极板包含于第二电池单体(B)中；所述第一双极板(11)的正极板与所述负单极板(9)包含于第三电池单体(C)中。
38.根据权利要求37所述的双极性电池，其特征在于：所述壳体(10)的横截面大体为U形，其包括相对平行的两侧壁(103、104)和连接二者的底壁(105)，所述两侧壁(103、104)和底壁(105)限定出所述通槽(10')，并在顶部形成开口。
39.根据权利要求38所述的双极性电池，其特征在于：所述电池还包括电池顶盖(20)，所述电池顶盖(20)通过弹性卡接方式固定于所述壳体(10)的所述开口中。
40.根据权利要求39所述的双极性电池，其特征在于：所述壳体(10)的两侧壁(103、104)靠近顶部位置处具有两平行的凹槽(1031、1041)，所述电池另包括可插入所述凹槽(1031、1041)的两楔形条(26)，所述电池顶盖(20)的两侧具有所述两楔形条(26)配合的倒扣(27)，从而借助所述楔形条(26)与所述倒扣(27)的配合将所述电池顶盖(20)固定于所述开口中并实现自锁。
41.根据权利要求39所述的双极性电池，其特征在于：各所述密封台在所述电池顶盖(20)的压力作用下发生弹性变形，从而形成各单体电池的密封墙，相邻两道密封墙之间形成注胶槽(25)。
42.一种双极性电池，其特征在于，所述电池包括：
壳体(10)，其中形成有通槽(10')，以用于容纳四个电池单体；
正单极板(7)；
第一双极板(11)，其包括正极板与负极板；
第二双极板(12)，其包括正极板与负极板；
第三双极板(13)，其包括正极板与负极板；以及
负单极板(9)；
其中，所述正单极板(7)为如权利要求8所述的双极性电池的极板(7)，所述负单极板(9)为如权利要求9所述的双极性电池的极板(9)，所述第一双极板(11)、第二双极板(12)和第三双极板(13)分别为如权利要求4、5、6所述的双极性电池的极板；且
其中：所述正单极板(7)与所述第二双极板(12)的负极板包含于第一电池单体(A)中；所述第二双极板(12)的正极板与所述第三双极板(13)的负极板包含于第二电池单体(B)中；所述第三双极板(13)的正极板与所述第一双极板(11)的负极板包含于第三电池单体(C)中；所述第一双极板(11)的正极板与所述负单极板(9)包含于第四电池单体(D)中。
43.根据权利要求42所述的双极性电池，其特征在于：所述壳体(10)的横截面大体为U形，其包括相对平行的两侧壁(103、104)和连接二者的底壁(105)，所述两侧壁(103、104)和底壁(105)限定出所述通槽(10')，并在顶部形成开口。
44.根据权利要求43所述的双极性电池，其特征在于：所述电池还包括电池顶盖(20)，所述电池顶盖(20)通过弹性卡接方式固定于所述壳体(10)的所述开口中。
45.根据权利要求44所述的双极性电池，其特征在于：所述壳体(10)的两侧壁(103、104)靠近顶部位置处具有两平行的凹槽(1031、1041)，所述电池另包括可插入所述凹槽(1031、1041)的两楔形条(26)，所述电池顶盖(20)的两侧具有所述两楔形条(26)配合的倒扣(27)，从而借助所述楔形条(26)与所述倒扣(27)的配合将所述电池顶盖(20)固定于所述开口中并实现自锁。
46.根据权利要求44所述的双极性电池，其特征在于：各所述密封台在所述电池顶盖(20)的压力作用下发生弹性变形，从而形成各单体电池的密封墙，相邻两道密封墙之间形成注胶槽(25)。
47.一种双极性电池，其特征在于，所述电池包括：
壳体(10)，其中形成有通槽(10')，以用于容纳N个电池单体，所述N>4；
正单极板(7)；
第一双极板(11)，其包括正极板与负极板；
第二双极板(12)，其包括正极板与负极板；
多个第三双极板(13)，每一第三双极板(13)包括正极板与负极板；以及
负单极板(9)；
其中，所述正单极板(7)为如权利要求8所述的双极性电池的极板(7)，所述负单极板(9)为如权利要求9所述的双极性电池的极板(9)，所述第一双极板(11)、第二双极板(12)和第三双极板(13)分别为如权利要求4、5、6所述的双极性电池的极板；且
其中：所述正单极板(7)与所述第二双极板(12)的负极板包含于第一电池单体(A)中；所述第二双极板(12)的正极板与第一个所述第三双极板(13)的负极板包含于第二电池单体(B)中；第一个所述第三双极板(13)的正极板与第二个第三双极板(13)的负极板包含于第三电池单体(C)中，按照这种方式布置……；第N-2个所述第三双极板(13)的正极板与所述第一双极板(11)的负极板包含于第N-1个电池单体中；所述第一双极板(11)的正极板与所述负单极板(9)包含于第N个电池单体中。
48.根据权利要求47所述的双极性电池，其特征在于：所述壳体(10)的横截面大体为U形，其包括相对平行的两侧壁(103、104)和连接二者的底壁(105)，所述两侧壁(103、104)和底壁(105)限定出所述通槽(10')，并在顶部形成开口。
49.根据权利要求48所述的双极性电池，其特征在于：所述电池还包括电池顶盖(20)，所述电池顶盖(20)通过弹性卡接方式固定于所述壳体(10)的所述开口中。
50.根据权利要求49所述的双极性电池，其特征在于：所述壳体(10)的两侧壁(103、104)靠近顶部位置处具有两平行的凹槽(1031、1041)，所述电池另包括可插入所述凹槽(1031、1041)的两楔形条(26)，所述电池顶盖(20)的两侧具有所述两楔形条(26)配合的倒扣(27)，从而借助所述楔形条(26)与所述倒扣(27)的配合将所述电池顶盖(20)固定于所述开口中并实现自锁。
51.根据权利要求49所述的双极性电池，其特征在于：各所述密封台在所述电池顶盖(20)的压力作用下发生弹性变形，从而形成各单体电池的密封墙，相邻两道密封墙之间形成注胶槽(25)。
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