JP2020510968A - Bipolar battery and plate - Google Patents

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ステファン ケー. フェアチャイルド,
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Abstract

バイポーラ電池用のバイポーラ電池プレートが開示されている。バイポーラ電池プレートは、フレーム、フレーム内に配置された基材、基材の片側に配置された第1鉛層、基材の別の側に配置された第2鉛層、第1鉛層の表面に配置された正極活物質(PAM)、第2鉛層の表面に配置された負極活物質(NAM)を含む。基材は、複数の穿孔と、その対向する側面に一体的に形成された複数のスタンドオフとを有する。第1及び第2鉛層は、複数の穿孔を介して互いに電気的に接続されている。A bipolar battery plate for a bipolar battery is disclosed. The bipolar battery plate includes a frame, a base material arranged in the frame, a first lead layer arranged on one side of the base material, a second lead layer arranged on the other side of the base material, and a surface of the first lead layer. And a negative electrode active material (NAM) disposed on the surface of the second lead layer. The substrate has a plurality of perforations and a plurality of standoffs integrally formed on opposite sides thereof. The first and second lead layers are electrically connected to each other via the plurality of perforations.

Description

(関連出願への相互参照)
本出願は、2017年3月3日に提出の出願番号第15/449,238号明細書の米国一部継続出願の優先権を主張し、この一部継続出願は2011年9月9日に提出の米国出願番号13/229,251号明細書の優先権を主張し、現在は米国特許9,634,319号として特許付与されている。
(Cross-reference to related applications)
This application claims the benefit of U.S. application Ser. No. 15 / 449,238, filed Mar. 3, 2017, which is filed on Sep. 9, 2011. Claims priority of filed U.S. application Ser. No. 13 / 229,251 and is currently patented as U.S. Pat. No. 9,634,319.

本発明は、電池に関し、特に、一連のバイポーラ電池プレートを有するバイポーラ電池に関する。   The present invention relates to batteries, and more particularly, to bipolar batteries having a series of bipolar battery plates.

従来のバイポーラ電池は、概して、正極活物質が一方の表面を形成し、負極活物質が反対側の表面を形成する金属伝導性基材を有する電極を含む。活物質は、電解質イオンに対して非伝導性の金属伝導性基材上に様々な手段で保持される。電極は、隣接する電極間の界面を提供する電解質及びセパレータプレートを備えたマルチセル電池を提供するために、平行に積層された関係で配置される。積層の両端で使用される従来の単極電極は、出力端子と電気的に接続されている。これまでに開発されたほとんどのバイポーラ電池は、金属基材を使用している。具体的には、バイポーラ鉛蓄電池システムは、この目的のために鉛と鉛の合金を利用している。アンチモンなどの鉛合金を使用すると、基材に強度が与えられるが、腐食とガス発生が増加する。   Conventional bipolar batteries generally include an electrode having a metal conductive substrate in which a positive electrode active material forms one surface and a negative electrode active material forms an opposite surface. The active material is held by various means on a metal conductive substrate that is non-conductive to electrolyte ions. The electrodes are arranged in a parallel stacked relationship to provide a multi-cell battery with electrolyte and separator plates providing an interface between adjacent electrodes. Conventional monopolar electrodes used at both ends of the stack are electrically connected to the output terminals. Most bipolar batteries developed to date use metal substrates. Specifically, bipolar lead-acid battery systems utilize an alloy of lead and lead for this purpose. The use of a lead alloy such as antimony provides strength to the substrate but increases corrosion and outgassing.

バイポーラ電池用のほとんどの既知のプレートでは、通常ペーストの形態の正極活物質が一方の側の金属伝導性基材に塗布され、一方、負極活物質が反対側に同様に塗布される。プレートは、プレートを介して移動できないようにプレート間の電解質を密封するフレームに備えられていてもよい。   In most known plates for bipolar batteries, the positive electrode active material, usually in the form of a paste, is applied to one side of the metal conductive substrate, while the negative electrode active material is similarly applied to the other side. The plates may be provided on a frame that seals the electrolyte between the plates so that they cannot move through the plates.

米国特許第4,275,130号では、複数の伝導性バイポーラプレート21を有するバイポーラ電池構造20が開示されている。各バイポーラプレート21は、電解質イオンに対して非伝導性である連続相樹脂材料を含む複合基材シート34を含むことができる。複合基材シート34は、材料に埋め込まれた、均一に分布しランダムに分散した伝導性繊維33も含む。バインダー樹脂は合成有機樹脂であり、熱硬化性や熱可塑性でもよい。複合基材シート34は、埋め込まれたグラファイト繊維33の一部の露出を表面に含む十分に平坦な対向する側面35を有する。埋め込まれたグラファイト繊維は、基材シート34を通る導電性を提供するだけでなく、熱可塑性材料に高度の剛性、堅さ、強度、及び安定性を与える。基材シート34は、粒子形態の熱可塑性材料をグラファイト繊維と完全に混合することによるなど、任意の適切な方法で作製されてもよい。混合物を金型内で加熱した後、選択したサイズと厚さの基材シートに圧力成形する。シートが硬化された後、十分に平坦な側面35は、側面のピンホール又は他の不規則性を除去するために、例えばバフ研磨によって、直ちに取り扱われ、又は処理されてもよい。   U.S. Pat. No. 4,275,130 discloses a bipolar battery structure 20 having a plurality of conductive bipolar plates 21. Each bipolar plate 21 can include a composite base sheet 34 that includes a continuous phase resin material that is non-conductive to electrolyte ions. The composite substrate sheet 34 also includes conductive fibers 33 uniformly distributed and randomly dispersed embedded in the material. The binder resin is a synthetic organic resin, and may be thermosetting or thermoplastic. The composite substrate sheet 34 has sufficiently flat opposing sides 35 that include on their surface an exposure of a portion of the embedded graphite fibers 33. The embedded graphite fibers not only provide conductivity through the substrate sheet 34, but also impart a high degree of stiffness, stiffness, strength, and stability to the thermoplastic material. The base sheet 34 may be made in any suitable manner, such as by thoroughly mixing a thermoplastic material in particulate form with the graphite fibers. After heating the mixture in a mold, it is pressure molded into a substrate sheet of the selected size and thickness. After the sheet is cured, the sufficiently flat sides 35 may be immediately handled or treated, for example, by buffing, to remove side pinholes or other irregularities.

開示されているように、既知のメッキプロセスにより、鉛縞が複合基材シート34に接合される。正極の側面35では、鉛縞38間の面領域は、隣接するグラファイト繊維と基材34のポリエチレンのアノード腐食から保護する、テフロン(ポリテトロフルオロエチレン)などのフルオロカーボン樹脂が適した耐食樹脂36のコーティングで覆われている。負極の側面35では、鉛縞37間の面領域は、ポリエチレンコーティング36aなどの電解質に対して不浸透性の樹脂の薄いコーティングによって保護され得る。バイポーラプレート21の製造において、複合基材シート34が形成された後、薄いテフロンシートが正極の側面35に接合されてもよい。接合の前に、鉛縞に長さと幅が対応する窓のような開口部が切り取られる。その後のメッキは、鉛縞38を基材側面35上の露出した伝導性グラファイト表面に接合する。負極の側面35で同じ製造プロセスを利用して、縞模様のない領域をポリエチレン又は他の同様の材料でコーティングしてもよい。負極の縞のメッキは、正極の縞と同様に実現されてもよい。   As disclosed, the lead stripes are joined to the composite substrate sheet 34 by known plating processes. On the side surface 35 of the positive electrode, the surface area between the lead stripes 38 is made of a corrosion-resistant resin 36, such as Teflon (polytetrofluoroethylene), which is suitable for protecting against graphite anodic corrosion of adjacent graphite fibers and polyethylene of the substrate 34. Covered with coating. On the side surface 35 of the negative electrode, the surface area between the lead stripes 37 may be protected by a thin coating of resin impermeable to the electrolyte, such as a polyethylene coating 36a. In the manufacture of the bipolar plate 21, after the composite base sheet 34 is formed, a thin Teflon sheet may be joined to the side surface 35 of the positive electrode. Prior to bonding, an opening, such as a window, whose length and width correspond to the lead stripe, is cut out. Subsequent plating joins the lead stripes 38 to the exposed conductive graphite surface on the substrate side 35. Utilizing the same manufacturing process on the negative side 35, non-striped areas may be coated with polyethylene or other similar material. The plating of the stripes of the negative electrode may be realized in the same manner as the stripes of the positive electrode.

セパレータプレート23は、正極活物質24及び負極活物質25を支持する働きをし、適切な合成有機樹脂、好ましくは微孔性ポリエチレンなどの熱可塑性材料で作られてもよい。   The separator plate 23 serves to support the positive electrode active material 24 and the negative electrode active material 25, and may be made of a suitable synthetic organic resin, preferably a thermoplastic material such as microporous polyethylene.

電池構造20は、複数の伝導性バイポーラプレート21を備え、その周辺境界又はマージンは、周辺絶縁ケーシング部材22内で支持及び担持される。バイポーラプレート21の間に複数のセパレータプレート23が挟み込まれて配置されている。セパレータプレートは、その片側に正極活物質24を、反対側に負極活物質25を担持している。ケーシング部材22は、バイポーラプレート21及びセパレータプレート23とともに、電解質液を収容するためのチャンバ26を提供する。電池構造20の各端で、標準的なバイポーラプレート21は集電板とインターフェースし、27は負極集電板であり、28は正極集電板である。端コレクタ27及び28の外側には、圧力部材プレートを共に引き寄せ、バイポーラプレート及びセパレータプレートの積層配置に軸方向圧縮を加えるためのねじ部を有するロッド31によって相互接続された圧力部材30が設けられる。   The battery structure 20 includes a plurality of conductive bipolar plates 21, the peripheral boundaries or margins of which are supported and carried within a peripheral insulating casing member 22. A plurality of separator plates 23 are interposed between the bipolar plates 21 and arranged. The separator plate carries a positive electrode active material 24 on one side and a negative electrode active material 25 on the other side. The casing member 22, together with the bipolar plate 21 and the separator plate 23, provide a chamber 26 for containing the electrolyte solution. At each end of the battery structure 20, a standard bipolar plate 21 interfaces with a current collector, 27 is a negative current collector, and 28 is a positive current collector. Outside the end collectors 27 and 28 are provided pressure members 30 interconnected by rods 31 having threads for drawing the pressure member plates together and applying axial compression to the stacked arrangement of bipolar and separator plates. .

バイポーラプレート21は、軽量で剛性であるが、鉛縞端と保護コーティングとの間に接合線を備え、基材の腐食及び構造的劣化に耐える。さらに、鉛縞37、38をグラファイト繊維を有する伝導性基材に接合するために、メッキプロセスが必要である。導電率は、基材内のグラファイト繊維のサイズと量の種類によって制限される。加えて、複数のバイポーラプレート21及び層が別個のケーシング部材22及び外部フレームに収まることが必要であり、それらはすべて、より多くの部品のためのさらなる処理ステップを必要とする。バイポーラ電池構造20は、複雑な外部フレームによってともに固定される複数のチャンバ26及び本体43に組み立てられた材料及び基材の多くの層を有する複雑な設計である。   The bipolar plate 21 is lightweight and rigid, but has a bond line between the lead stripe edge and the protective coating to resist corrosion and structural degradation of the substrate. In addition, a plating process is required to join the lead stripes 37, 38 to a conductive substrate having graphite fibers. The conductivity is limited by the size and amount of graphite fibers in the substrate. In addition, the bipolar plates 21 and layers need to fit in separate casing members 22 and outer frames, all of which require additional processing steps for more components. The bipolar battery structure 20 is a complex design having many layers of materials and substrates assembled into a plurality of chambers 26 and a body 43 secured together by a complex outer frame.

本発明の目的は、とりわけ、単純化されたバイポーラプレート設計を有するバイポーラ電池を提供することにある。   It is an object of the present invention, inter alia, to provide a bipolar battery having a simplified bipolar plate design.

活物質は、活物質間の伝導性を改善するための穿孔を備えた成形可能な基材を有する絶縁フレーム内に入れられ、バイポーラ電池は安価に製造でき、バイポーラプレートを支持するための複雑な外部フレームを必要としない。
各バイポーラ電池プレートは、フレーム、フレーム内に配置された基材、基材の片側に配置された第1鉛層、基材のもう一方の側に配置された第2鉛層、第1鉛層の表面上に配置された正極活物質(PAM)、及び第2鉛層の表面上に配置された負極活物質(NAM)を有する。基材は、その対向する側面に一体的に形成された複数の穿孔及び複数のスタンドオフを有する。第1及び第2鉛層は、複数の穿孔を介して互いに電気的に接続されている。
The active material is placed in an insulating frame with a moldable substrate with perforations to improve the conductivity between the active materials, the bipolar battery can be manufactured inexpensively, and the complexities for supporting the bipolar plate Does not require an external frame.
Each bipolar battery plate includes a frame, a substrate disposed in the frame, a first lead layer disposed on one side of the substrate, a second lead layer disposed on the other side of the substrate, and a first lead layer. And a negative electrode active material (NAM) disposed on the surface of the second lead layer. The substrate has a plurality of perforations and a plurality of standoffs integrally formed on opposite sides thereof. The first and second lead layers are electrically connected to each other through a plurality of perforations.

本発明は、本発明の例示的な実施形態を示す図面に示される図を参照して、以下により詳細に説明される。
本発明によるバイポーラプレートの正面図である。 図1の線2−2に沿ったバイポーラプレートの断面図である。 本発明によるバイポーラ電池の斜視図である。 図3のバイポーラ電池の分解斜視図である。 ケーシングを有する本発明によるバイポーラ電池の部分断面図である。 ケーシングのない本発明によるバイポーラ電池の別の部分断面図である。 本発明によるバイポーラプレートの拡大図であり、バイポーラプレートの基材の穿孔を示している。 本発明によるバイポーラプレートの別の拡大図であり、バイポーラプレートの非伝導性フレームを示している。 本発明によるバイポーラプレートの別の拡大図であり、バイポーラプレートの別の非伝導性フレームを示している。 本発明の追加の実施形態によるバイポーラプレートの斜視図である。
The invention will be explained in more detail below with reference to the figures shown in the drawings, which show exemplary embodiments of the invention.
1 is a front view of a bipolar plate according to the present invention. FIG. 2 is a sectional view of the bipolar plate taken along line 2-2 in FIG. 1. 1 is a perspective view of a bipolar battery according to the present invention. FIG. 4 is an exploded perspective view of the bipolar battery of FIG. FIG. 2 is a partial sectional view of a bipolar battery according to the present invention having a casing. FIG. 4 is another partial cross-sectional view of a bipolar battery according to the present invention without a casing. 1 is an enlarged view of a bipolar plate according to the present invention, showing perforations in the base material of the bipolar plate. FIG. 4 is another enlarged view of the bipolar plate according to the present invention, showing the non-conductive frame of the bipolar plate. FIG. 4 is another enlarged view of the bipolar plate according to the present invention, showing another non-conductive frame of the bipolar plate. FIG. 9 is a perspective view of a bipolar plate according to an additional embodiment of the present invention.

本発明は、図面を参照して以下により詳細に説明され、同様の参照番号は同様の要素を指す。しかし、本発明は、多くの異なる形態で具現化することができ、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、説明が徹底的かつ完全であり、本発明の概念を当業者に完全に伝えるように提供されている。   The present invention is described in more detail below with reference to the drawings, wherein like reference numerals refer to like elements. However, the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein; rather, these embodiments are thoroughly described. It is complete and provided to fully convey the concepts of the invention to those skilled in the art.

図1〜図10に関して、本発明によるバイポーラ電池100は、複数のバイポーラプレート10、電解質20を保持するスペーサ22、及び端子部30を備える。これらの構成要素の各々は、本発明によるバイポーラ電池100を完成するためにともに積層され、これは、複雑な外部支持構造を欠く最小数の部品を備えた適応可能な設計である。   Referring to FIGS. 1 to 10, a bipolar battery 100 according to the present invention includes a plurality of bipolar plates 10, spacers 22 for holding electrolytes 20, and terminals 30. Each of these components is stacked together to complete the bipolar battery 100 according to the present invention, which is an adaptable design with a minimal number of parts that lack complex external support structures.

ここで、図1及び図2を参照し、本発明によるバイポーラプレート10について説明する。バイポーラプレート10は、フレーム11、基材12、基材12の前面及び後面に沿って延びる複数の穿孔13、鉛箔14、第1活物質16、及び第2活物質18を含む。   Here, the bipolar plate 10 according to the present invention will be described with reference to FIGS. The bipolar plate 10 includes a frame 11, a base material 12, a plurality of perforations 13 extending along the front and rear surfaces of the base material 12, a lead foil 14, a first active material 16, and a second active material 18.

一般に、基材12、鉛箔14、第1活物質16、及び第2活物質はフレーム11内に入れられ、バイポーラプレート10を支持及び保護する。基材12は、フレーム11の中心に配置され、鉛箔14は、基材の両側に配置され、次いで、活物質16、18は、鉛箔14上に配置される。フレーム11は非伝導性である。示された実施形態では、フレーム11は、ポリプロピレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、ポリカーボネート、コポリマー、又はポリマーブレンドなどの成形可能な絶縁性ポリマーである。フレーム11は成形可能であるため、形状及びサイズの構成の数は豊富であり、これは、異なる用途に合わせて調整することができる本発明によるバイポーラプレート10を提供する。   Generally, the base material 12, the lead foil 14, the first active material 16, and the second active material are put in the frame 11, and support and protect the bipolar plate 10. The base material 12 is disposed at the center of the frame 11, the lead foils 14 are disposed on both sides of the base material, and the active materials 16, 18 are then disposed on the lead foil 14. The frame 11 is non-conductive. In the embodiment shown, frame 11 is a moldable insulating polymer such as polypropylene, acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polycarbonate, copolymer, or polymer blend. Since the frame 11 is moldable, the number of shapes and sizes of configurations is abundant, which provides the bipolar plate 10 according to the invention, which can be adjusted for different applications.

示された実施形態では、フレーム11は、概して長方形の形状を有し、フレーム11内に配置されたときに基材12を支持する。フレーム11は、バイポーラ電池10と同様に、バイポーラプレート10のケーシングである。フレーム11の外面は、バイポーラプレート10及びバイポーラ電池100の外面である。フレーム11の表面は、概して平坦であり、特に、フレーム11の外面に沿っている。フレーム11は、スペーサ22及び端子部30と組み立てられたとき、特にバイポーラプレート10が平坦な対向面に対して直立しているとき、バイポーラプレート10と同様にそれ自体を支持する。   In the embodiment shown, the frame 11 has a generally rectangular shape and supports the substrate 12 when disposed within the frame 11. The frame 11 is a casing of the bipolar plate 10 like the bipolar battery 10. The outer surface of the frame 11 is the outer surface of the bipolar plate 10 and the bipolar battery 100. The surface of the frame 11 is generally flat, in particular along the outer surface of the frame 11. When assembled with the spacers 22 and the terminals 30, the frame 11 supports itself like the bipolar plate 10, especially when the bipolar plate 10 stands upright against a flat opposing surface.

フレーム11は、図2に示すように、基材収容通路11aと材料収容通路11bとをさらに備える。基材収容通路11aは溝又はチャネルであり、一方、材料収容通路11bは、バイポーラプレート10の積層可能な両側の鉛箔14及び活物質16、18を収容するフレーム11の開口部である。   As shown in FIG. 2, the frame 11 further includes a base material accommodating passage 11a and a material accommodating passage 11b. The base material accommodating passage 11a is a groove or a channel, while the material accommodating passage 11b is an opening of the frame 11 accommodating the lead foils 14 and the active materials 16, 18 on both sides of the bipolar plate 10 which can be laminated.

基材収容通路11aは、基材12がフレーム11内に配置されたときに、基材12を収容して固定するために使用される溝である。ノッチ、くぼみ、凹部、又はフレーム11内に基材12を固定する任意の固定機構を備える、基材収容通路11aの他の構成が可能である。例えば、基材12は、溶接を使用して、又は接着剤によって、あるいは締結具によってフレーム11に固定することができる。しかしながら、示された実施形態では、基材12は、バイポーラプレート10の製造中に基材収容通路11aに固定される。   The base material accommodating passage 11 a is a groove used for housing and fixing the base material 12 when the base material 12 is disposed in the frame 11. Other configurations of the substrate receiving passage 11a are possible, including notches, depressions, recesses, or any securing mechanism that secures the substrate 12 within the frame 11. For example, the substrate 12 can be fixed to the frame 11 using welding, by adhesive, or by fasteners. However, in the illustrated embodiment, the substrate 12 is fixed to the substrate receiving passage 11a during the manufacture of the bipolar plate 10.

各材料収容通路11bは、基材12が基材収容通路11a内に配置されたときに、基材12によって互いに分割されフレーム11のほぼ中央に配置される。さらに、鉛箔14及び活物質16、18は、フレーム11の外面に入れられている。これらの一対の空隙は、フレーム11内に鉛箔14と活物質16、18をしっかりと受け入れるような寸法になっている。   Each material accommodating passage 11b is divided by the substrate 12 when the substrate 12 is disposed in the substrate accommodating passage 11a, and is disposed substantially at the center of the frame 11. Further, the lead foil 14 and the active materials 16 and 18 are put on the outer surface of the frame 11. These gaps are sized to securely receive the lead foil 14 and the active materials 16, 18 in the frame 11.

示された実施形態では、基材12は、フレーム11に対して絶縁材料の別個の部品であり、基材12は、フレーム11の基材収容通路11a内に受け入れられ固定される。しかしながら、フレーム11と基材12は、概して同じ材料からモノリシック構造としてともに形成することができる。製造中、フレーム11と基材12は同じ材料から一体として構成される。これは、射出成形などのプロセス又はその他の既知の方法で実行できる。   In the embodiment shown, the substrate 12 is a separate piece of insulating material with respect to the frame 11, and the substrate 12 is received and fixed in the substrate receiving passage 11 a of the frame 11. However, frame 11 and substrate 12 can be formed together as a monolithic structure from generally the same material. During manufacture, frame 11 and substrate 12 are integrally formed from the same material. This can be performed by a process such as injection molding or other known methods.

示された実施形態における基材12は、概して非伝導性の絶縁性プラスチック、すなわち、示された実施形態におけるポリプロピレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、ポリカーボネート、コポリマー、又はポリマーブレンドである。上記で簡単に説明したように、フレーム11と基材12が一体構造から調製されるかどうかに関係なく、基材12はフレーム11と同じ材料から調製することができる。   The substrate 12 in the illustrated embodiment is a generally non-conductive insulating plastic, ie, polypropylene, acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polycarbonate, copolymer, or polymer blend in the illustrated embodiment. As briefly described above, regardless of whether the frame 11 and the substrate 12 are prepared from a unitary structure, the substrate 12 can be prepared from the same material as the frame 11.

別の実施形態では、図7に示すように、基材112は概して非伝導性であり、絶縁性プラスチックから調製される。ただし、伝導性繊維と材料は、絶縁性プラスチック全体に均一に分散される。例えば、基材112は、高導電性領域を備える商品名エレクトリプラストでインテグラルテクノロジーズ社によって販売されている非腐食性プラスチックから調製されてもよい。図7に示されるように、基材112は、導体粒子のミクロン粉末を有する非伝導性樹脂ベースの材料又は熱可塑性物質112a、及び/又は樹脂又は熱可塑性物質112a内で十分に均質化されたミクロン繊維112bの組み合わせを備える。図7に明確に示されるように、導体粒子又は繊維112bは、樹脂又は熱可塑性物質112aの本体全体にわたって均質化されている。この例では、粉末中の導体粒子又は繊維112bの導体粒子の直径Dは、約3〜12ミクロンである。導体粒子又は繊維112bの導体繊維は、約3〜12ミクロン、典型的には10ミクロン又は約8〜12ミクロンの範囲の直径、及び約2〜14ミリメートルの長さを有する。導体粒子又は繊維112bのミクロン伝導性繊維は、金属繊維又は金属メッキ繊維であり得る。さらに、金属メッキ繊維は、金属繊維上に金属をメッキすることにより、又は非金属繊維上に金属をメッキすることにより形成されてもよい。例示的な金属繊維には、ステンレス鋼繊維、銅繊維、ニッケル繊維、銀繊維、アルミニウム繊維又は同種のもの、又はそれらの組み合わせが備えられるが、これらに限定されない。例示的な金属メッキ材料には、銅、ニッケル、コバルト、銀、金、パラジウム、白金、ルテニウム、及びロジウム、ならびにそれらの合金が含まれるが、これらに限定されない。非金属繊維のコアとして、メッキ可能な繊維を使用してもよい。例示的な非金属繊維には、カーボン、グラファイト、ポリエステル、玄武岩、人工材料及び天然材料などが含まれるが、これらに限定されない。加えて、チタン、ニッケル、ニオブ、及びジルコニウムなどの超伝導体金属、及びチタン、ニッケル、ニオブ、及びジルコニウムの合金も、ミクロン導電性繊維及び/又は繊維への金属メッキとして使用してもよい。   In another embodiment, as shown in FIG. 7, the substrate 112 is generally non-conductive and is prepared from an insulating plastic. However, the conductive fibers and materials are evenly dispersed throughout the insulating plastic. For example, the substrate 112 may be prepared from a non-corrosive plastic sold by Integral Technologies under the trade name Electriplast with a highly conductive region. As shown in FIG. 7, the substrate 112 is fully homogenized within the non-conductive resin-based material or thermoplastic 112a with micron powder of conductive particles, and / or the resin or thermoplastic 112a. It comprises a combination of micron fibers 112b. As clearly shown in FIG. 7, the conductive particles or fibers 112b are homogenized throughout the body of the resin or thermoplastic 112a. In this example, the diameter D of the conductive particles in the powder or conductive particles of the fibers 112b is about 3 to 12 microns. The conductive fibers of the conductive particles or fibers 112b have a diameter in the range of about 3 to 12 microns, typically 10 microns or about 8 to 12 microns, and a length of about 2 to 14 millimeters. The micron conductive fibers of the conductive particles or fibers 112b can be metal fibers or metal plated fibers. Further, the metal-plated fibers may be formed by plating metal on metal fibers or by plating metal on non-metal fibers. Exemplary metal fibers include, but are not limited to, stainless steel fibers, copper fibers, nickel fibers, silver fibers, aluminum fibers or the like, or combinations thereof. Exemplary metal plating materials include, but are not limited to, copper, nickel, cobalt, silver, gold, palladium, platinum, ruthenium, and rhodium, and alloys thereof. Plateable fibers may be used as the core of the non-metallic fibers. Exemplary non-metallic fibers include, but are not limited to, carbon, graphite, polyester, basalt, artificial and natural materials, and the like. In addition, superconductor metals such as titanium, nickel, niobium, and zirconium, and alloys of titanium, nickel, niobium, and zirconium may also be used as metal plating on micron conductive fibers and / or fibers.

導体粒子及び/又は繊維112bは、樹脂又は熱可塑性物質112a内で十分に均質化されている。基材112は、基材112上の伝導性表面の制御された領域を備え、伝導性粒子又は繊維112bからの伝導性材料は、均質化プロセスによって導電的に接続された樹脂又は熱可塑性物質112aを通して露出される。基材112の伝導性表面は、エッチング又は研磨ブラストなどのさらなる製造技術によって制御され、表面は、化学的又は高圧下で表面に対して研磨材料の流れを推進することにより粗面化される。次に、導体粒子及び/又は繊維112bが露出され、基材112の伝導性領域が提供される。このプロセスは、導電性のサイズ及び面積を備える、制御された量の導電性を有する基材112を提供する。   The conductive particles and / or fibers 112b are sufficiently homogenized within the resin or thermoplastic 112a. The substrate 112 comprises a controlled area of a conductive surface on the substrate 112, and the conductive material from the conductive particles or fibers 112b is a resin or thermoplastic 112a conductively connected by a homogenization process. Exposed through. The conductive surface of the substrate 112 is controlled by additional manufacturing techniques such as etching or abrasive blasting, and the surface is roughened by driving a flow of abrasive material against the surface under chemical or high pressure. Next, the conductive particles and / or fibers 112b are exposed, providing conductive areas of the substrate 112. This process provides a controlled amount of conductive substrate 112 having a conductive size and area.

基材112が、成形プロセス中に絶縁性樹脂又は熱可塑性物質112a内で十分にともに均質化される伝導性粒子、粉末、及び/又は繊維112bの両方の組み合わせを備えることも可能である。均質化された材料は、基材112として多角形に成形され、本発明によるバイポーラプレート10に必要な様々なカスタム設計又は特性に適合する。次に、基材112は、単一の製造技術でフレーム11とともに成形されてもよい。これにより、バイポーラプレート10及びバイポーラ電池100を簡素化することができ、最小限の部品が使用され、生産ステップが排除される。さらに、基材112及び電池100の特性は、基材112の表面に沿って伝導性領域を提供及び制御することにより焦点を合わせることができる。フレーム11は絶縁性であり、基材12、112は基材収容通路11aに配置されているため、バイポーラプレート10は、組み立てられたときにバイポーラ電池100のフレームとして機能することができる。   It is also possible that the substrate 112 comprises a combination of both conductive particles, powder, and / or fibers 112b that are sufficiently homogenized together within the insulating resin or thermoplastic 112a during the molding process. The homogenized material is shaped into a polygon as the substrate 112 and conforms to the various custom designs or properties required for the bipolar plate 10 according to the present invention. Next, the substrate 112 may be molded with the frame 11 in a single manufacturing technique. This simplifies the bipolar plate 10 and the bipolar battery 100, uses minimal components, and eliminates production steps. Further, the properties of the substrate 112 and the battery 100 can be focused by providing and controlling a conductive region along the surface of the substrate 112. Since the frame 11 is insulative and the base materials 12 and 112 are arranged in the base material accommodating passage 11a, the bipolar plate 10 can function as a frame of the bipolar battery 100 when assembled.

製造中、基材12は、基材収容通路11aにインサート成形されるか、フレーム11が基材12上にオーバーモールドされる。しかしながら、フレーム11と基材12が一緒に成形可能である場合、すなわち2つの部品を一緒に挿入するか、オーバーモールドするか、1つのモノリシック部品を射出成形することにより、バイポーラプレート10の製造ステップを部品を少なくして単純化することができる。さらに、このプロセスは、本発明によるバイポーラプレート10及びバイポーラ電池100のサイズ及び形状をカスタマイズする能力を可能にする。   During manufacture, the substrate 12 is insert molded into the substrate receiving passage 11a or the frame 11 is overmolded on the substrate 12. However, if the frame 11 and the substrate 12 can be molded together, ie by inserting two parts together, by overmolding or by injection molding one monolithic part, the manufacturing steps of the bipolar plate 10 Can be simplified by reducing the number of parts. Furthermore, this process allows for the ability to customize the size and shape of the bipolar plate 10 and the bipolar battery 100 according to the present invention.

ここで図1及び図2に戻って参照すると、図4〜図8に示される基材12及び基材112は、基材12、112の表面に沿って、反対側の表面を通って延びる本体を通る穿孔13を備える。示された実施形態では、穿孔13は円形であるが、それ以外は任意の形状であり得る。穿孔13は、対称的な格子パターンで配置されている。穿孔13は、示された基材12、112の4つの象限に配置される。対称格子配列で配置された多数の穿孔13を有することにより、鉛箔14が基材12、112の反対側に配置されたときに、基材12、112を通る均一な伝導が提供される。   Referring now back to FIGS. 1 and 2, the substrate 12 and substrate 112 shown in FIGS. 4-8 have a body extending along the surface of the substrate 12, 112 and through the opposite surface. With a perforation 13 passing therethrough. In the embodiment shown, the perforations 13 are circular, but can be any other shape. The perforations 13 are arranged in a symmetric grid pattern. The perforations 13 are arranged in four quadrants of the substrates 12, 112 shown. Having a number of perforations 13 arranged in a symmetric grid arrangement provides for uniform conduction through the substrates 12,112 when the lead foil 14 is disposed on the opposite side of the substrates 12,112.

さらに、基材112は、図5〜図9に明確に示されるように、表面に沿って基材112の本体を通る伝導性粒子、粉末、及び/又は繊維112bを含む。一般に、基材112の表面領域は絶縁性であり、一方、他の領域は伝導性粒子、粉末、及び/又は繊維112bから生じる伝導性である。上述のように、伝導性領域の量は、基材112の製造を通じて制御することができる。例えば、基材12の露出表面側全体に関してサイズ及び形状がカスタムであり得る伝導性領域を露出するために基材の表面を粗面化させることができ、又は伝導性粒子、粉末及び/又は繊維112bの量は、絶縁性樹脂又は熱可塑性物質112aの量に関して制御することができる。図5〜図9に示された実施形態では、基材112の外面全体が、伝導性粒子、粉末、及び/又は繊維12bを露出するために粗面化されている。したがって、基材は、基材の露出面側で伝導性であり、鉛箔14は、導体粒子、粉末、及び/又は繊維112b上に配置される。   In addition, the substrate 112 includes conductive particles, powder, and / or fibers 112b that pass along the surface and through the body of the substrate 112, as clearly shown in FIGS. Generally, surface areas of the substrate 112 are insulative, while other areas are conductive resulting from conductive particles, powder, and / or fibers 112b. As described above, the amount of the conductive region can be controlled throughout the manufacture of the substrate 112. For example, the surface of the substrate can be roughened to expose conductive areas that can be custom in size and shape with respect to the entire exposed surface side of the substrate 12, or conductive particles, powders and / or fibers The amount of 112b can be controlled with respect to the amount of insulating resin or thermoplastic 112a. In the embodiment shown in FIGS. 5-9, the entire outer surface of substrate 112 has been roughened to expose conductive particles, powder, and / or fibers 12b. Thus, the substrate is conductive on the exposed side of the substrate, and the lead foil 14 is disposed on the conductive particles, powder, and / or fibers 112b.

ここで、図1、図2、図7、及び図8を参照し、基材12、112の反対側の材料収容通路11b内に配置された鉛箔14について説明する。鉛箔14は伝導性であり、穿孔13を介して互いに接続している。より具体的には、示された実施形態では、鉛箔14は互いに機械的及び電気的に接続されている。基材12、112は概して絶縁性であるか、絶縁性樹脂又は熱可塑性物質112a中の導体粒子及び/又は繊維112bに基づいた限られた面積又は導電率のみを含む。その結果、特に絶縁材料からのみ調製された基材12を有するバイポーラプレート10の場合、穿孔13を使用して、バイポーラプレート10の鉛箔14を互いに接続する。鉛箔14は、図2に示されるように、抵抗溶接又は当技術分野で知られている他のプロセスによって一緒に溶接される。一方、図7に示すように、樹脂又は熱可塑性物質112aで均質化された導体粒子又は繊維112bを含む基材112を備えたバイポーラプレート10は、穿孔113も備えることができ、本発明によるバイポーラプレート10の鉛箔14と活物質16、18との間の導電率のさらなる制御と効率化を可能にする。   Here, with reference to FIGS. 1, 2, 7 and 8, the lead foil 14 arranged in the material accommodating passage 11 b on the opposite side of the base materials 12 and 112 will be described. The lead foils 14 are conductive and are connected to each other via the perforations 13. More specifically, in the embodiment shown, the lead foils 14 are mechanically and electrically connected to each other. The substrates 12, 112 are generally insulating or include only a limited area or conductivity based on conductive particles and / or fibers 112b in an insulating resin or thermoplastic 112a. As a result, the perforations 13 are used to connect the lead foils 14 of the bipolar plate 10 to one another, particularly in the case of a bipolar plate 10 having a substrate 12 prepared only from an insulating material. Lead foils 14 are welded together by resistance welding or other processes known in the art, as shown in FIG. On the other hand, as shown in FIG. 7, the bipolar plate 10 provided with the base material 112 including the conductive particles or fibers 112b homogenized with the resin or the thermoplastic substance 112a can also be provided with the perforations 113, and the bipolar plate according to the present invention is provided. Further control and efficiency of the electrical conductivity between the lead foil 14 of the plate 10 and the active materials 16, 18 are possible.

いずれの場合でも、穿孔13は、サイズ、形状、又は格子パターンを変えることができるが、鉛箔14を穿孔13内に貫通させて配置し、隣接する鉛箔14に接続できるほど充分に大きい。穿孔13は、製造中に基材12に成形又はフライス加工することができる。図1、図2、及び図8を参照すると、鉛箔14が示されており、それぞれ基材12、112の両方の露出面に配置され、フレーム11の材料収容通路11b内に適合する寸法である。鉛箔14は、フレーム11が基材12、112の両側に配置された各鉛箔14を入れるように、材料収容通路11bにしっかりと適合する寸法になっている。鉛箔14は、図7に示すように、穿孔13を介して機械的及び電気的に接続されている。   In either case, the perforations 13 can vary in size, shape, or lattice pattern, but are large enough to allow the lead foil 14 to be placed through the perforations 13 and connected to an adjacent lead foil 14. The perforations 13 can be formed or milled into the substrate 12 during manufacture. Referring to FIGS. 1, 2 and 8, a lead foil 14 is shown, located on both exposed surfaces of the substrates 12, 112, respectively, and sized to fit within the material receiving passage 11b of the frame 11. is there. The lead foil 14 is dimensioned to fit tightly into the material receiving passage 11b such that the frame 11 contains the respective lead foils 14 arranged on both sides of the substrates 12,112. The lead foil 14 is mechanically and electrically connected through the perforations 13 as shown in FIG.

図9に示されるように、鉛箔14は、製造及び組立中に、基材12、112とともに基材収容通路11aに挿入されてもよい。鉛箔14は、インサート成形、オーバーモールド、又は鉛箔14及び基材12、112が基材収容通路11a内で製造される同様の製造技術中にフレーム内に入れられてもよい。鉛箔14は、基材12、112の対向する表面に配置され、その後、フレーム11内に挿入又は製造される。既知のメッキ、蒸着、又はコールドフレームスプレー法により鉛箔14を塗布することが可能である。   As shown in FIG. 9, the lead foil 14 may be inserted into the base material accommodating passage 11a together with the base materials 12, 112 during manufacturing and assembly. The lead foil 14 may be encased in a frame during insert molding, overmolding, or similar manufacturing techniques in which the lead foil 14 and the substrates 12, 112 are manufactured in the substrate receiving passageway 11a. Lead foils 14 are placed on opposing surfaces of substrates 12, 112 and then inserted or manufactured into frame 11. The lead foil 14 can be applied by a known plating, vapor deposition, or cold flame spray method.

また、鉛箔14は、基材12、112の前面及び後面に沿って配置された鉛を有するペーストであることも可能である。ペーストは、基材12、112の反対側の表面(すなわち、前面及び後面)にわたって、穿孔13内に広がる。ペーストは、穿孔13を介して基材12、112の両側を接続する。ペーストは、各側のペースト間に接続性を提供するのに充分な厚さであるが、活物質16、18も材料収容通路11b内に配置されることを考慮すると、材料収容通路11bより厚くてはならない。   In addition, the lead foil 14 can be a paste having lead disposed along the front and back surfaces of the base materials 12 and 112. The paste spreads in the perforations 13 over the opposite surfaces (ie, front and back) of the substrates 12,112. The paste connects both sides of the substrates 12, 112 via the perforations 13. The paste is thick enough to provide connectivity between the pastes on each side, but is thicker than the material containing passage 11b considering that the active materials 16, 18 are also located in the material containing passage 11b. must not.

図2及び図5〜図9を参照すると、活物質16、18が示され、基材12、112とは反対側を向く鉛箔14の露出面に配置されている。活物質16の第1層は、一方の鉛箔14上に塗布される正極活物質ペースト(PAM)であり、一方、負極活物質(NAM)は、第2活物質18である他方の鉛箔14上に塗布される。示された実施形態では、正極活物質ペースト(PAM)及び負極活物質(NAM)は、鉛又は、硫酸、水、繊維、及び炭素と混合された酸化鉛のペーストである。   Referring to FIG. 2 and FIGS. 5 to 9, active materials 16 and 18 are shown, and are disposed on an exposed surface of the lead foil 14 facing the side opposite to the substrates 12 and 112. The first layer of the active material 16 is a positive electrode active material paste (PAM) applied on one lead foil 14, while the negative electrode active material (NAM) is a second lead material that is a second active material 18. 14 is applied. In the illustrated embodiment, the positive active material paste (PAM) and the negative active material (NAM) are lead or a paste of lead oxide mixed with sulfuric acid, water, fibers, and carbon.

活物質16、18(すなわち、NAM及びPAM)の厚さは、フレーム11の材料収容通路11bの外側に広がるべきではない。むしろ、基材12、112、鉛箔14、及び活物質16、18の全体の厚さTmは、フレーム11の厚さTfよりも小さい。 The thickness of the active materials 16, 18 (ie, NAM and PAM) should not extend outside the material receiving passage 11 b of the frame 11. Rather, the thickness T m of a whole of the substrate 12 and 112, lead foil 14, and the active material 16, 18 is smaller than the thickness T f of the frame 11.

フレーム11は、基材12、112、鉛箔14、及び活物質16、18を入れる。結果として、バイポーラ電池100がバイポーラプレート10の積層に組み立てられると、フレーム11は、バイポーラ電池100の支持体及び外面として機能する。組み立て手順と部品の数を最小限に抑えることができる。さらに、バイポーラ電池100及びバイポーラプレート10は、フレーム11及び基材12を様々な形状及びサイズに成形することができるため、様々な用途に容易にカスタマイズすることができる。   The frame 11 contains the base materials 12 and 112, the lead foil 14, and the active materials 16 and 18. As a result, when bipolar battery 100 is assembled into a stack of bipolar plates 10, frame 11 functions as a support and outer surface for bipolar battery 100. Assembly procedures and the number of parts can be minimized. Furthermore, since the bipolar battery 100 and the bipolar plate 10 can form the frame 11 and the base material 12 into various shapes and sizes, the bipolar battery 100 and the bipolar plate 10 can be easily customized for various applications.

ここで図3及び図4を参照すると、本発明によるバイポーラプレート10と積層して密封し、バイポーラ電池100用の電解質20を保持するために使用されるスペーサ22が示されている。   Referring now to FIGS. 3 and 4, there is shown a spacer 22 used to stack and seal with a bipolar plate 10 according to the present invention and to hold an electrolyte 20 for a bipolar battery 100.

スペーサ22は、積層する隣接するバイポーラプレート10の間に示されている。スペーサ22は、本質的に、フレーム11と同様の寸法を有するケーシングであり、図3〜図6に示されるように、電解質収容空間22aを備える。電解質収容空間22aは、電解質収容空間22aを貫通する穴であり、スペーサ22のほぼ中央に位置し、電解質20を保持する。スペーサ22は、2つの隣接するバイポーラプレート10の間に密封されると、電解質20の漏れを防ぎ、電解質20がバイポーラプレート10間に導電性を提供することを可能にする。   Spacers 22 are shown between adjacent bipolar plates 10 to be stacked. The spacer 22 is essentially a casing having the same dimensions as the frame 11, and includes an electrolyte accommodating space 22a as shown in FIGS. The electrolyte accommodating space 22a is a hole that penetrates the electrolyte accommodating space 22a, is located substantially at the center of the spacer 22, and holds the electrolyte 20. The spacer 22, when sealed between two adjacent bipolar plates 10, prevents leakage of the electrolyte 20 and allows the electrolyte 20 to provide conductivity between the bipolar plates 10.

図5及び図6に示されるように、少なくとも1つの電解質収容チャネル22bがスペーサ22に設けられ、スペーサ22の外面に配置され、電解質収容空間22aに向けられる。スペーサ22が組み立てられ、隣接するバイポーラプレート10で密封された後、ユーザーは、電解質収容チャネル22bを通して電解質収容空間22aに電解質20を提供することができる。一般に、電解質収容チャネル22bは、スペーサ22を通って電解質収容空間22a内に延びるスペーサ22の開口部である。しかしながら、当技術分野で知られている他の機構又は構造を使用して、電解質20を電解質収容空間22aに進入させることができる。電解質収容チャネル22bは、利用されないとき、又は電解質収容空間22aからガスを排出するために使用されるとき、いくらかの容量で詰まってしまうか又は塞がれ得る。   As shown in FIGS. 5 and 6, at least one electrolyte containing channel 22b is provided in the spacer 22, is disposed on the outer surface of the spacer 22, and is directed to the electrolyte containing space 22a. After the spacer 22 is assembled and sealed with the adjacent bipolar plate 10, the user can provide the electrolyte 20 to the electrolyte receiving space 22a through the electrolyte receiving channel 22b. Generally, the electrolyte containing channel 22b is an opening in the spacer 22 that extends through the spacer 22 and into the electrolyte containing space 22a. However, other mechanisms or structures known in the art can be used to cause the electrolyte 20 to enter the electrolyte receiving space 22a. Electrolyte containing channel 22b may become plugged or plugged with some volume when not used or when used to evacuate gas from electrolyte containing space 22a.

電解質20は、酸を含む様々な物質であり得る。ただし、物質は、その物質を導電性にする遊離イオンを含む物質でなければならない。電解質20は、溶液、溶融材料、及び/又は固体であってもよく、電解質のイオンを介して電池回路を作成するのに役立つ。本発明によるバイポーラ電池100では、活物質16、18は、化学エネルギーを電気エネルギーに変換する反応を提供し、電解質20は、電気エネルギーがバイポーラプレート10から、電池100の電極36と同様に、別のバイポーラプレート10に流れることを可能にする。   Electrolyte 20 can be a variety of materials including acids. However, the substance must be a substance containing free ions that make the substance conductive. The electrolyte 20 may be a solution, a molten material, and / or a solid, which helps to create a battery circuit via the ions of the electrolyte. In the bipolar battery 100 according to the present invention, the active materials 16, 18 provide a reaction that converts chemical energy into electrical energy, and the electrolyte 20 separates the electrical energy from the bipolar plate 10, as well as the electrodes 36 of the battery 100. To the bipolar plate 10.

示された実施形態では、電解質20は、図4及び図5に示されるように、吸収ガラスマット(AGM)21に保持される酸である。電解質20は、毛細管現象によりガラスマット21上に保持されている。非常に細いガラス繊維がガラスマット21に織り込まれ、その寿命にわたってセル上に充分な電解質20を保持するのに充分な表面積を増加させる。微細なガラス繊維ガラスマット21を含む繊維は、それらが存在する酸性電解質20を吸収せず、影響も受けない。ガラスマットの寸法のサイズは様々であり得る。しかしながら、示された実施形態では、ガラスマット21は電解質収容空間22a内に収まるが、スペーサ22よりも厚い。さらに、示された実施形態では、電解質収容空間22aは、電解質20の一部、より具体的にはガラスマット21のための空間をさらに備える。その結果、本発明によるバイポーラ電池100の設計は、ガラスマット21を保持するスペーサ22が隣接するバイポーラプレート10と均一に積層することを可能にし、活物質16、18は、電解質20を含むガラスマット21上に収容される。   In the embodiment shown, the electrolyte 20 is an acid retained on an absorbing glass mat (AGM) 21, as shown in FIGS. Electrolyte 20 is held on glass mat 21 by capillary action. Very fine glass fibers are woven into the glass mat 21 to increase the surface area sufficient to retain sufficient electrolyte 20 on the cell over its lifetime. The fibers containing the fine glass fiber glass mat 21 do not absorb and are not affected by the acidic electrolyte 20 in which they are present. The size of the dimensions of the glass mat can vary. However, in the illustrated embodiment, the glass mat 21 fits within the electrolyte receiving space 22a, but is thicker than the spacer 22. Furthermore, in the illustrated embodiment, the electrolyte receiving space 22a further comprises a space for a part of the electrolyte 20, more specifically for the glass mat 21. As a result, the design of the bipolar battery 100 according to the present invention allows the spacers 22 holding the glass mat 21 to be evenly stacked with the adjacent bipolar plate 10, and the active materials 16, 18 are made of a glass mat containing the electrolyte 20. 21.

また、ガラスマット21が除去され、ゲル電解質などの電解質20が、スペーサ22の両側の隣接する積層バイポーラプレート10の間の隣接する活物質16、18間を自由に流れることも可能である。   Further, the glass mat 21 is removed, and the electrolyte 20 such as a gel electrolyte can freely flow between the adjacent active materials 16 and 18 between the adjacent stacked bipolar plates 10 on both sides of the spacer 22.

他の実施形態では、スペーサ22がフレーム11の延長部であることも可能である。一般に、フレーム11は、電解質20と同様に、鉛箔14及び活物質16、18を入れるために、より深い材料収容通路11bを備える。さらに、積層可能なバイポーラプレート10の材料収容通路11bが互いに間にガラス繊維マット21も保持できるようにフレーム11の寸法を決めることができれば、収納されている鉛箔14、活物質16、18、ガラスマット21及び積層され密封されたバイポーラプレート10内の電解質20を囲む。フレーム11は、フレームを通って材料収容通路11b内に延びる電解質収容チャネル22bを備えてもよい。この実施形態では、バイポーラプレート10は、互いに積層され、密封され得る。   In other embodiments, the spacer 22 can be an extension of the frame 11. In general, like the electrolyte 20, the frame 11 includes a deeper material accommodating passage 11b for receiving the lead foil 14 and the active material 16,18. Furthermore, if the dimensions of the frame 11 can be determined so that the material accommodating passages 11b of the stackable bipolar plate 10 can also hold the glass fiber mat 21 therebetween, the housed lead foil 14, active materials 16, 18, It surrounds the glass mat 21 and the electrolyte 20 in the laminated and sealed bipolar plate 10. The frame 11 may include an electrolyte containing channel 22b that extends through the frame and into the material containing passage 11b. In this embodiment, the bipolar plates 10 can be stacked and sealed together.

ここで、図4〜図6を参照すると、バイポーラ電池100の端を覆う、バイポーラ電池100の端子部30について説明する。端子部30は、積層バイポーラプレート10の反対側に積層され、互いに隣接して積層されたバイポーラプレート10の数は、特定の電池設計及び形状に必要な電位に依存する。   Here, with reference to FIGS. 4 to 6, the terminal portion 30 of the bipolar battery 100 that covers an end of the bipolar battery 100 will be described. The terminals 30 are stacked on opposite sides of the stacked bipolar plate 10, and the number of stacked bipolar plates 10 adjacent to each other depends on the potential required for a particular battery design and shape.

各端子部30は、追加の活物質層32、端子プレート34、電極36、及びエンドプレート38を備える。エンドプレート38は、積層バイポーラプレート10の逆末端に、活物質32、端子プレート34及びエンドプレート38内に配置される電極36と配置される。   Each terminal section 30 includes an additional active material layer 32, a terminal plate 34, an electrode 36, and an end plate 38. The end plate 38 is arranged at the opposite end of the stacked bipolar plate 10 with the active material 32, the terminal plate 34, and the electrode 36 arranged in the end plate 38.

活物質32は、一方の端子部30から他方の端子部30へのバイポーラ電池100を通る電気の流れを増加させるために提供される。活物質32は、隣接するバイポーラプレート10からの隣接する活物質16、18と相互作用する材料でできている。上述のように、スペーサ22及び電解質20は、バイポーラプレート10の各積層可能な側に配置されるため、スペーサ22は、端子部30と外側のバイポーラプレート10との間に配置される。その結果、イオンは電解質20を通って自由に流れ、端子部30の活物質32に達することができる。   Active material 32 is provided to increase the flow of electricity through bipolar battery 100 from one terminal 30 to the other. Active material 32 is made of a material that interacts with adjacent active materials 16, 18 from adjacent bipolar plate 10. As described above, since the spacer 22 and the electrolyte 20 are arranged on each of the stackable sides of the bipolar plate 10, the spacer 22 is arranged between the terminal portion 30 and the outer bipolar plate 10. As a result, ions can flow freely through the electrolyte 20 and reach the active material 32 of the terminal portion 30.

図5〜図6に示されるように、端子プレート34が設けられ、端子部30内に入れられる。端子プレート34は伝導性であり、概して金属である。端子プレート34は、バイポーラ電池100のアノード又はカソードのいずれかである電極36に取り付けられている。アノードは、電子がセルを出て酸化が起こる電極36として定義され、カソードは、電子がセルに入り、還元が起こる電極36として定義される。各電極36は、セルを通る電流の方向に応じて、アノード又はカソードのいずれかになり得る。端子プレート34と電極36の両方を一体として形成することが可能である。   As shown in FIGS. 5 and 6, a terminal plate 34 is provided and is inserted into the terminal portion 30. Terminal plate 34 is conductive and is generally metal. The terminal plate 34 is attached to an electrode 36 which is either an anode or a cathode of the bipolar battery 100. The anode is defined as the electrode 36 where electrons exit the cell and oxidation occurs, and the cathode is defined as the electrode 36 where electrons enter the cell and reduction occurs. Each electrode 36 can be either an anode or a cathode, depending on the direction of current flow through the cell. Both the terminal plate 34 and the electrode 36 can be integrally formed.

図4〜図6に示すように、エンドプレート38は非伝導性であり、本発明によるバイポーラ電池100の端に構造的支持を提供する。エンドプレート38は、端子収容通路38aを備え、これは、端子プレート34、電極36、及び活物質32が配置される凹部である。さらに、材料収容通路11bと同様に、端子収容通路38aは、端子部30、具体的には活物質32、端子プレート34及び電極36とともに材料収容通路11b内に入れられる電解質20の量に対して充分なクリアランスを提供する。図5及び図6に示される実施形態では、端子収容通路38aは、同様にガラスマット21の一部を受け入れて囲むのに充分な空間を提供する。   As shown in FIGS. 4-6, the end plate 38 is non-conductive and provides structural support to the edge of the bipolar battery 100 according to the present invention. The end plate 38 includes a terminal accommodating passage 38a, which is a recess in which the terminal plate 34, the electrode 36, and the active material 32 are arranged. Further, similarly to the material accommodating passage 11b, the terminal accommodating passage 38a is provided with respect to the amount of the electrolyte 20 that is put into the material accommodating passage 11b together with the terminal portion 30, specifically, the active material 32, the terminal plate 34, and the electrode 36. Provide sufficient clearance. In the embodiment shown in FIGS. 5 and 6, the terminal receiving passage 38 a also provides sufficient space to receive and surround a portion of the glass mat 21.

図3から図8を参照すると、本発明によるバイポーラ電池100の組み立てをさらに説明する。   With reference to FIGS. 3 to 8, the assembly of the bipolar battery 100 according to the present invention will be further described.

バイポーラプレート10は、フレーム11に固定された基材12、112と共に製造及び組み立てられる。基材12、112は、穿孔13及び/又は導体粒子又は繊維112bを含み、概して、単一又は別個の構成要素としてフレーム11とともに成形される。基材12、112がフレーム11内に配置されると、鉛箔14は、基材12、112の両方の露出面上のフレーム11の材料収容通路11bと共に配置される。鉛箔14は、穿孔13を介して機械的に共に接続され、基材12、112に設けられた導体粒子又は繊維112bを介して電気的に接続されている。次に、第1活物質16が基材12の片側の材料収容通路11bに配置され、一方、第2活物質18が材料収容通路11b内の基材の他の側に配置される。その結果、フレーム11は、バイポーラプレート10の表面境界内に基材12、鉛箔14、及び活物質16、18を入れる。   The bipolar plate 10 is manufactured and assembled together with the substrates 12 and 112 fixed to the frame 11. Substrates 12, 112 include perforations 13 and / or conductive particles or fibers 112b and are generally molded with frame 11 as a single or separate component. When the substrates 12, 112 are disposed in the frame 11, the lead foil 14 is disposed together with the material accommodating passages 11 b of the frame 11 on both exposed surfaces of the substrates 12, 112. The lead foils 14 are mechanically connected together via the perforations 13 and are electrically connected via conductive particles or fibers 112 b provided on the base materials 12 and 112. Next, the first active material 16 is arranged in the material accommodating passage 11b on one side of the substrate 12, while the second active material 18 is arranged on the other side of the substrate in the material accommodating passage 11b. As a result, the frame 11 places the base material 12, the lead foil 14, and the active materials 16 and 18 within the surface boundary of the bipolar plate 10.

バイポーラプレート10は、次に、各積層バイポーラプレートの間にスペーサ22が設けられた状態で互いに隣接して積層される。電解質20は、フレーム11の材料収容通路11bと同様の寸法の電解質収容空間22aに設けられている。同様に、ガラス繊維マット21を電解質収容空間22aに設けることができ、電解質20が電解質収容チャネル22bを通してガラス繊維マット21に設けられる。スペーサ22及びバイポーラプレート10は、互いに隣接して均等に積層し、その後密封される。スペーサ22及び積層バイポーラプレート10は非伝導性の外面を備えるため、バイポーラプレート10のスペーサ22及びフレーム11は、バイポーラ電池100の外殻を形成する。バイポーラプレート10のフレーム11及びスペーサ22は、スペーサ22及びフレーム11の接触面が互いに固定されて密封されるように、当技術分野で知られている任意の方法によって互いに固定することができる。例えば、接着剤を使用して、表面を互いに接続し密封することができる。加えて、一旦端子部30が組み立てられると、それらは、積層バイポーラプレート10及びスペーサ22上に配置され、その後、同じ方法で密封され得る。   The bipolar plates 10 are then stacked adjacent to each other with spacers 22 provided between each stacked bipolar plate. The electrolyte 20 is provided in an electrolyte storage space 22 a having the same dimensions as the material storage passage 11 b of the frame 11. Similarly, a glass fiber mat 21 can be provided in the electrolyte containing space 22a, and the electrolyte 20 is provided on the glass fiber mat 21 through the electrolyte containing channel 22b. The spacer 22 and the bipolar plate 10 are evenly stacked adjacent to each other and then sealed. The spacer 22 and the frame 11 of the bipolar plate 10 form the outer shell of the bipolar battery 100 because the spacer 22 and the stacked bipolar plate 10 have a non-conductive outer surface. The frame 11 and the spacer 22 of the bipolar plate 10 can be fixed to each other by any method known in the art such that the contact surfaces of the spacer 22 and the frame 11 are fixed and sealed to each other. For example, adhesives can be used to connect and seal the surfaces together. In addition, once the terminals 30 have been assembled, they can be placed on the laminated bipolar plate 10 and the spacers 22 and then sealed in the same manner.

エンドプレート38、スペーサ22、及びフレーム11が、接合技術又は締結具などの固定機構(図示せず)を備え、バイポーラ電池100の部品を互いに接続することも可能である。次に、シーラントを塗布して、バイポーラ電池100の周囲の密封、より具体的には、接続エンドプレート38、スペーサ22、及びフレーム11の周囲の密封を提供することができる。   The end plate 38, the spacer 22, and the frame 11 may be provided with a fixing mechanism (not shown) such as a joining technique or a fastener to connect the components of the bipolar battery 100 to each other. A sealant may then be applied to provide a seal around the bipolar battery 100, and more specifically, around the connection end plate 38, the spacer 22, and the frame 11.

また、バイポーラプレート10を積層して、スペーサ22なしで互いに隣接して固定することも可能である。しかしながら、材料収容通路11bは、積層バイポーラプレート10が一緒に密封されるとき、鉛箔14、活物質16、18、及びガラス繊維マット21を含む電解質20を保持及び入れるのに充分大きくなければならない。さらに、フレーム11は、フレーム11の延長部に配置された少なくとも1つの電解質収容チャネル22bを備えるべきであり、そのため電解質20をフレーム11の材料収容通路11bに提供するか、電解質20の通気を可能にすることができる。   It is also possible to stack the bipolar plates 10 and fix them adjacent to each other without the spacer 22. However, the material receiving passage 11b must be large enough to hold and contain the electrolyte 20, including the lead foil 14, the active materials 16, 18 and the fiberglass mat 21, when the laminated bipolar plate 10 is sealed together. . In addition, the frame 11 should have at least one electrolyte containing channel 22b arranged on an extension of the frame 11, so that the electrolyte 20 is provided in the material containing passage 11b of the frame 11 or the electrolyte 20 is allowed to vent. Can be

バイポーラ電池100で使用されるバイポーラプレート10の数は、設計上の問題であり、電池100のサイズ及び必要な電位に依存する。示された実施形態では、少なくとも3つのバイポーラプレート10が互いに隣接して積層されている。積層バイポーラプレート10及び電解質20の逆末端には、エンドプレート38と同様に、活物質32の層、端子プレート34及び電極36を含む端子部30がある。示された実施形態では、スペーサ22及びフレーム11の外面は、積層され密封されたとき、互いに十分に同一平面にある。この設計は、滑らかな外側支持面を提供する。ただし、表面に不規則性が存在する可能性がある。例えば、スペーサ22はフレーム11より大きくてもよいが、電解質収容空間22aは、フレーム11よりも大きくすることはできない。さらに、材料収容通路11bは、スペーサ22よりも大きくすることはできない。いずれの場合でも、スペーサ22とバイポーラプレート10を密封することは困難である可能性があり、組み立て後に電解質20がバイポーラ電池100から漏れることがあり、電解質20は隣接するバイポーラプレート10の間に配置される。   The number of bipolar plates 10 used in the bipolar battery 100 is a design issue and depends on the size of the battery 100 and the required potential. In the embodiment shown, at least three bipolar plates 10 are stacked adjacent to each other. At the opposite ends of the stacked bipolar plate 10 and the electrolyte 20, similarly to the end plate 38, there is a terminal portion 30 including a layer of the active material 32, a terminal plate 34 and an electrode 36. In the embodiment shown, the outer surfaces of the spacer 22 and the frame 11 are sufficiently flush with each other when stacked and sealed. This design provides a smooth outer support surface. However, there may be irregularities on the surface. For example, the spacer 22 may be larger than the frame 11, but the electrolyte accommodating space 22a cannot be larger than the frame 11. Further, the material accommodating passage 11b cannot be larger than the spacer 22. In either case, sealing the spacer 22 and the bipolar plate 10 can be difficult, the electrolyte 20 can leak from the bipolar battery 100 after assembly, and the electrolyte 20 can be placed between adjacent bipolar plates 10. Is done.

さらに、エンドプレート38が隣接するスペーサ22及び/又は隣接するバイポーラプレート10のフレーム11の隣に積層されるとき、エンドプレート38、スペーサ22及びフレーム11の外面は十分に同一平面にあるべきである。ただし、表面に不規則性が存在する可能性がある。例えば、エンドプレート38は、フレーム11よりも大きくてもよいスペーサ22よりも、少し大きくてもよい。それにも関わらず、端子収容通路38aは収容チャネル22b又はフレーム11より大きくてはならない。さらに、端子収容通路38aは、材料収容通路11b又はフレームよりも大きくてはならず、あるいはエンドプレート38は、スペーサ22よりも小さくてはならない。どちらの場合でも、電解質20は組み立て後にバイポーラ電池100から漏れることがあり、電解質20は積層バイポーラプレート10の間に提供される。一般に、フレーム11はバイポーラプレート10を支持し、電解質と同様に、基材12、鉛箔14、及び活物質16、18を包み込む。積層されたとき、隣接するスペーサ20及び積層端子部30を備えたバイポーラプレート10は、バイポーラ電池100の外側支持面を提供する。この構造は、従来技術で必要とされるよりも製造工程及び部品が少ない、簡素化された設計のバイポーラ電池100を提供する。フレーム10、スペーサ22、及びエンドプレート38は絶縁性プラスチックであり、成形可能であるため、バイポーラ電池100は、電位及び使用に依存する形状及びサイズ要件に適合するようにカスタマイズすることができる。   Furthermore, when the end plates 38 are stacked next to the adjacent spacers 22 and / or the adjacent bipolar plate 10 frames 11, the end plates 38, the spacers 22 and the outer surface of the frame 11 should be sufficiently flush. . However, there may be irregularities on the surface. For example, end plate 38 may be slightly larger than spacer 22, which may be larger than frame 11. Nevertheless, the terminal receiving passage 38a must not be larger than the receiving channel 22b or the frame 11. Further, the terminal receiving passage 38a must not be larger than the material receiving passage 11b or the frame, or the end plate 38 must not be smaller than the spacer 22. In either case, the electrolyte 20 may leak from the bipolar battery 100 after assembly, and the electrolyte 20 is provided between the stacked bipolar plates 10. Generally, frame 11 supports bipolar plate 10 and, like electrolyte, encloses substrate 12, lead foil 14, and active materials 16,18. When stacked, the bipolar plate 10 with adjacent spacers 20 and stacked terminal portions 30 provides an outer support surface for the bipolar battery 100. This structure provides a simplified design of the bipolar battery 100 with fewer manufacturing steps and components than required in the prior art. Because the frame 10, spacer 22, and end plate 38 are insulative plastic and are moldable, the bipolar battery 100 can be customized to meet shape and size requirements depending on potential and use.

別の実施形態では、図5に示されるように、本発明によるバイポーラ電池100を囲む保護ケーシング200がさらに設けられる。ケーシング200は、電極36がケーシング200の外に延びるために、本体202、カバー204、及び電極収容空間206を備えるであろう。バイポーラ電池100の外部構造とは異なり、ケーシング200は、バイポーラ電池100を収容し、より大きな保護を提供するために使用することができる。   In another embodiment, as shown in FIG. 5, a protective casing 200 surrounding the bipolar battery 100 according to the present invention is further provided. The casing 200 will include a body 202, a cover 204, and an electrode receiving space 206 for the electrodes 36 to extend out of the casing 200. Unlike the external structure of the bipolar battery 100, the casing 200 can be used to house the bipolar battery 100 and provide greater protection.

別の実施形態では、図10に示すように、上記の実施形態のバイポーラプレート10は、基材12、112の各側に配置された複数のスタンドオフ40をさらに備えることができる。スタンドオフ40は、基材12、112の各側に一体的に形成され、穿孔13から離間している。図10に示す実施形態では、基材12、112上に配置された鉛箔14は、スタンドオフ40に対応する穴41を有し、鉛箔14がスタンドオフ40を収容し、基材12、112の表面上に配置されるようにする。   In another embodiment, as shown in FIG. 10, the bipolar plate 10 of the above embodiment can further include a plurality of standoffs 40 disposed on each side of the substrates 12,112. Standoffs 40 are integrally formed on each side of the substrates 12, 112 and are spaced apart from the perforations 13. In the embodiment shown in FIG. 10, the lead foil 14 disposed on the base material 12, 112 has a hole 41 corresponding to the standoff 40, and the lead foil 14 accommodates the standoff 40, 112 on the surface.

スタンドオフ40を備えたバイポーラプレート10がバイポーラ電池に組み立てられると、1つのバイポーラプレート10のフレーム11及びスタンドオフ40は、別のバイポーラプレート10のフレーム11及びスタンドオフ40にそれぞれ取り付けられ、バイポーラ電池アセンブリのバイポーラプレート10間の均一な間隔及び構造的完全性を提供する。1つのバイポーラプレート10のフレーム11は、超音波溶接、化学溶接、溶剤溶接、スピン溶接、又はホットプレート溶接を含む当業者に知られている任意のタイプの溶接によって別のバイポーラプレート10のフレーム11に取り付けられてもよい。あるいは、フック及びラッチ又はボール及びソケット接続を含む、当業者に知られている任意の機械的接続によって、フレーム11を別のフレーム11に取り付けてもよい。1つのバイポーラプレート10のスタンドオフ40は、超音波溶接、化学溶接、溶剤溶接、スピン溶接、又はホットプレート溶接を含む当業者に知られている任意のタイプのプラスチック溶接によって別のバイポーラプレート10のスタンドオフ40に取り付けられてもよい。あるいは、フック及びラッチ又はボール及びソケット接続を含む、当業者に知られている任意のタイプの機械的接続によって、スタンドオフ40を他のスタンドオフ40に取り付けてもよい。   When the bipolar plate 10 with the standoffs 40 is assembled into a bipolar battery, the frame 11 and the standoffs 40 of one bipolar plate 10 are attached to the frame 11 and the standoffs 40 of another bipolar plate 10, respectively. Provides uniform spacing and structural integrity between the bipolar plates 10 of the assembly. The frame 11 of one bipolar plate 10 may be connected to the frame 11 of another bipolar plate 10 by any type of welding known to those skilled in the art, including ultrasonic welding, chemical welding, solvent welding, spin welding, or hot plate welding. It may be attached to. Alternatively, frame 11 may be attached to another frame 11 by any mechanical connection known to those skilled in the art, including hook and latch or ball and socket connections. The standoffs 40 of one bipolar plate 10 may be connected to another bipolar plate 10 by any type of plastic welding known to those skilled in the art, including ultrasonic welding, chemical welding, solvent welding, spin welding, or hot plate welding. It may be attached to the standoff 40. Alternatively, standoffs 40 may be attached to other standoffs 40 by any type of mechanical connection known to those skilled in the art, including hook and latch or ball and socket connections.

上記は、本発明を実施するためのいくつかの可能性を示している。本発明の範囲及び趣旨内で、他の多くの実施形態が可能である。したがって、前述の説明は限定ではなく例示と見なされること、及び本発明の範囲はその全範囲の均等物と共に添付の特許請求の範囲とによって与えられることが意図されている。   The above shows some possibilities for practicing the invention. Many other embodiments are possible within the scope and spirit of the present invention. Therefore, it is intended that the foregoing description be regarded as illustrative rather than limiting, and the scope of the present invention is provided by the appended claims, along with their full scope of equivalents.

Claims (20)

フレームと、
前記フレーム内に配置され、
複数の穿孔と、
両側面に一体的に形成されている複数のスタンドオフと、を有する基材と、
前記基材の片側に配置された第1鉛層と、
前記基材の別の側に配置された第2鉛層であって、前記第1鉛層と前記複数の穿孔を通して互いに電気的に接続される第2鉛層と、
前記第1鉛層の表面に配置された正極活物質(PAM)と、
前記第2鉛層の表面に配置された負極活物質(NAM)と、
を備える、バイポーラ電池用のバイポーラ電池プレート。
Frame and
Placed in the frame,
Multiple perforations,
A plurality of standoffs integrally formed on both side surfaces, and a base material,
A first lead layer disposed on one side of the substrate,
A second lead layer disposed on another side of the substrate, wherein the first lead layer and a second lead layer electrically connected to each other through the plurality of perforations;
A positive electrode active material (PAM) disposed on a surface of the first lead layer;
A negative electrode active material (NAM) disposed on the surface of the second lead layer;
A bipolar battery plate for a bipolar battery, comprising:
前記第1鉛層及び前記第2鉛層は、前記第1鉛層及び前記第2鉛層が前記基材の各側に位置するときに前記スタンドオフに整列する前記複数のスタンドオフに対応する穴を有する、請求項1に記載のバイポーラ電池プレート。   The first lead layer and the second lead layer correspond to the plurality of standoffs that are aligned with the standoff when the first lead layer and the second lead layer are located on each side of the substrate. 2. The bipolar battery plate according to claim 1, having holes. 前記フレームが成形可能な絶縁性ポリマーである、請求項1に記載のバイポーラ電池プレート。   The bipolar battery plate according to claim 1, wherein the frame is a moldable insulating polymer. 前記フレームは、前記バイポーラ電池を構造的に支持する前記バイポーラ電池の外壁である、請求項1に記載のバイポーラ電池プレート。   The bipolar battery plate according to claim 1, wherein the frame is an outer wall of the bipolar battery that structurally supports the bipolar battery. 前記基材が、前記フレームと前記同じ材料から一体構造で調製される、請求項1に記載のバイポーラ電池プレート。   The bipolar battery plate according to claim 1, wherein the substrate is prepared in one piece from the same material as the frame. 前記基材が、前記絶縁性プラスチック全体に均一に分散された伝導性粒子を有する非伝導性絶縁性プラスチックである、請求項1に記載のバイポーラ電池プレート。   The bipolar battery plate according to claim 1, wherein the substrate is a non-conductive insulating plastic having conductive particles uniformly dispersed throughout the insulating plastic. 前記基材が伝導性表面を備え、前記基材の前記表面が化学的又は摩耗によって粗面化され、前記導体粒子が前記絶縁性プラスチックの外側に露出する、請求項6に記載のバイポーラ電池プレート。   7. The bipolar battery plate according to claim 6, wherein the substrate has a conductive surface, the surface of the substrate is roughened by chemical or abrasion, and the conductive particles are exposed outside the insulating plastic. . 前記穿孔は、前記基材に沿って配置され、前記基材を通って延びる、請求項1に記載のバイポーラ電池プレート。   The bipolar battery plate according to claim 1, wherein the perforations are disposed along the substrate and extend through the substrate. 前記鉛層が、前記穿孔を通して伝導性を有する鉛箔である、請求項8に記載のバイポーラ電池プレート。   9. The bipolar battery plate according to claim 8, wherein the lead layer is a lead foil having conductivity through the perforations. 前記鉛箔が、前記穿孔を介して互いに機械的及び電気的に接続されている、請求項9に記載のバイポーラ電池プレート。   The bipolar battery plate according to claim 9, wherein the lead foils are mechanically and electrically connected to each other via the perforations. 前記鉛箔が抵抗溶接により互いに溶接されている、請求項10に記載のバイポーラ電池プレート。   The bipolar battery plate according to claim 10, wherein the lead foils are welded to each other by resistance welding. 第1及び第2鉛層は、前記基材の前面及び後面に沿って配置される鉛ペーストである、請求項1に記載のバイポーラ電池プレート。   The bipolar battery plate according to claim 1, wherein the first and second lead layers are lead pastes disposed along the front and back surfaces of the base material. 第1鉛層が、前記基材の前記前面全体にわたって、前記穿孔の少なくとも1つ内に広がることにより反対側の前記第2鉛層に接続する、請求項12に記載のバイポーラ電池プレート。   13. The bipolar battery plate of claim 12, wherein a first lead layer connects to the opposite second lead layer by extending into at least one of the perforations across the entire front surface of the substrate. 前記正極活物質は、前記第1鉛層に塗布されたペーストであり、前記負極活物質は、前記第2鉛層に塗布されたペーストである、請求項1に記載のバイポーラ電池プレート。   The bipolar battery plate according to claim 1, wherein the positive electrode active material is a paste applied to the first lead layer, and the negative electrode active material is a paste applied to the second lead layer. 互いに隣接して配置された複数のプレートを備え、各プレートは、
フレームと、
前記フレーム内に配置され、
複数の穿孔と、
両側面に一体的に形成されている複数のスタンドオフと、を有する基材と、
前記基材の片側に配置された第1鉛層と、
前記基材の別の側に配置された第2鉛層であって、前記第1鉛層と前記複数の穿孔を通してそれぞれに電気的に接続される第2鉛層と、
前記第1鉛層の表面に配置された正極活物質(PAM)と、
前記第2鉛層の表面に配置された負極活物質(NAM)と、
前記積層された複数のバイポーラプレートの逆末端に配置された一対の端子部と、
前記複数のバイポーラプレートの各々と前記一対の端子部との間に配置された電解質と、
を備える、バイポーラ電池。
Comprising a plurality of plates arranged adjacent to each other, each plate comprising:
Frame and
Placed in the frame,
Multiple perforations,
A plurality of standoffs integrally formed on both side surfaces, and a base material,
A first lead layer disposed on one side of the substrate,
A second lead layer disposed on another side of the substrate, wherein the second lead layer is electrically connected to the first lead layer and the plurality of perforations, respectively.
A positive electrode active material (PAM) disposed on a surface of the first lead layer;
A negative electrode active material (NAM) disposed on the surface of the second lead layer;
A pair of terminal portions arranged at opposite ends of the stacked bipolar plates,
An electrolyte disposed between each of the plurality of bipolar plates and the pair of terminal portions,
A bipolar battery comprising:
前記第1鉛層及び前記第2鉛層は、前記第1及び前記第2鉛層が前記基材の各側に位置するときに、前記スタンドオフと整列する前記複数のスタンドオフに対応する穴を有する、請求項15に記載のバイポーラ電池。   The first lead layer and the second lead layer have holes corresponding to the plurality of standoffs that are aligned with the standoffs when the first and second lead layers are located on each side of the substrate. The bipolar battery according to claim 15, comprising: 前記複数のプレート上の前記フレームが互いに取り付けられている、請求項15に記載のバイポーラ電池。   The bipolar battery according to claim 15, wherein the frames on the plurality of plates are attached to each other. 1つのプレートの前記複数のスタンドオフが、別のプレートの前記複数のスタンドオフに取り付けられている、請求項15に記載のバイポーラ電池。   The bipolar battery according to claim 15, wherein the plurality of standoffs of one plate are attached to the plurality of standoffs of another plate. 1つのプレートの前記スタンドオフが、超音波溶接、化学溶接、溶剤溶接、スピン溶接、又はホットプレート溶接によって別のプレートの前記スタンドオフに取り付けられている、請求項18に記載のバイポーラ電池。   19. The bipolar battery according to claim 18, wherein the standoff of one plate is attached to the standoff of another plate by ultrasonic welding, chemical welding, solvent welding, spin welding, or hot plate welding. 1つのプレートの前記スタンドオフが、フック及びラッチ、又はボール及びソケット接続によって別のプレートの前記スタンドオフに取り付けられている、請求項18に記載のバイポーラ電池。   19. The bipolar battery according to claim 18, wherein the standoffs of one plate are attached to the standoffs of another plate by hook and latch or ball and socket connections.
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