TWI786843B - 應用於鉛酸儲能電池之通孔型雙極板結構及其鉛酸儲能電池 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種應用於鉛酸儲能電池之通孔型雙極板結構及其鉛酸儲能電池，通孔型雙極板結構至少包含玻璃纖維板、正極鉛網板、負極鉛網板及正、負極活性物。玻璃纖維板具有第一表面、第二表面及複數通孔，當雙極板結構包含極導電柱時，極導電柱係可位於正或負極鉛網板，以插設於通孔內而使正、負極鉛網板電性連接，且當極導電柱僅位於正、負極鉛網板其中之一時，對應之負、正極鉛網板則具備凹孔，以利容置極導電柱。正、負極活性物分別塗佈於正、負極鉛網板。當雙極板結構包含基底金屬層、固定金屬層與導電材時，第一、第二表面係分別由內朝外依序鍍設基底金屬層及固定金屬層，且具備由任一固定金屬層貫穿至另一固定金屬層之通孔，導電材填充於通孔內，正、負極鉛網板分別焊接於固定金屬層。藉此，係可達到輕量化、耐碰撞之功效，而提升電池的穩定性與安全性。

Description

應用於鉛酸儲能電池之通孔型雙極板結構及其鉛酸儲能電池

本發明係與蓄電池領域相關，尤其是一種具備高強度、高耐撞性、輕量化且大幅提升電池穩定性與安全性之應用於鉛酸儲能電池之通孔型雙極板結構及其鉛酸儲能電池。

儲能技術為各國綠色能源能否順利發展之關鍵，目前各國最關柱且最具有成長力的化學儲能，包括鉛酸電池、液流電池、鈉硫電池、鋰離子電池、鋰鐵電池等。鉛酸蓄電池是一種電極由鉛及其氧化物製成、電解液為硫酸溶液的蓄電池。鉛酸電池在荷電狀態下，正極主要成分為二氧化鉛，負極主要成分為鉛；放電狀態下，正負極的主要成分均為硫酸鉛。一般傳統鉛酸電池的電極板大多使用厚重的鉛板，使電池本身重量較重，且在放電過程中會形成硫酸鉛，體積大致會膨脹20~60%，使電極板上的活性物質產生應力而脫落，或是在放電過程中，電極板上容易析出具結晶性的硫酸鉛鹽結晶，這也是造成鉛酸電池使用壽命降低的主因。也就是說，傳統的鉛酸電池目前仍有重量重，內電阻較大，活性物質易在充放電過程中漸漸產生鹽化或脫落等缺失問題。

除了鉛酸電池外，另一儲能電池的主流為鋰電池。一般來說鋰電池的放電深度會比鉛酸電池來的高，但在現今的電力儲能系統中，鉛酸電池仍是最受信任的選擇，因鉛酸電池相較於鋰電池具備更高的安全性，且價格低也易於維護管理，鉛酸電池在合理的控制使用下，使用壽命至少可維持5年以上， 而鋰電池則是具有爆炸危險，導致使用上充滿更多需注意的部分，故目前仍無法完全取代鉛酸電池。

有鑑於此，本發明人係集結多年從事相關行業之豐富經驗，針對鉛酸電池進行開發設計，構思並提出一種應用於鉛酸儲能電池之通孔型雙極板結構及其鉛酸儲能電池，以有效改善現有鉛酸電池的諸多缺失。

本發明之一目的，旨在提供一種應用於鉛酸儲能電池之通孔型雙極板結構及其鉛酸儲能電池，其藉由玻璃纖維板作為雙極板之基礎結構，而具備堅固、不易破裂的優點，同時結合鉛網板之設計提高活性物質附著性，進而相較於傳統鉛酸電池，更具備減少組件、減輕重量且提高性能之功效。

為達上述目的，本發明係提出一種應用於鉛酸儲能電池之通孔型雙極板結構，包含：一玻璃纖維板，具有相對設置之一第一表面及一第二表面，且該玻璃纖維板開設有該第一表面貫穿至該第二表面之複數通孔，較佳地該等通孔之面積係佔該玻璃纖維板總面積的0.3~1%；一正極鉛網板，供以設置於該第一表面；一負極鉛網板，供以設置於該第二表面；複數極導電柱，由該正極鉛網板及/或該負極鉛網板之一側表面延伸形成，用以插設於該等通孔內，並使該正極鉛網板與該負極鉛網板相互電連接；其中該等極導電柱位於該負極鉛網板時，該正極鉛網板對應該等極導電柱形成複數第一凹孔；該等極導電柱位於該正極鉛網板時，該負極鉛網板對應該等極導電柱形成有複數第二凹孔；一正極活性物，塗佈於該正極鉛網板；及一負極活性物，塗佈於該負極鉛網板。如此，選用玻璃纖維板而增進雙極板結構之堅固性與剛性後，對於鉛網板無法直接固定於玻璃纖維板之問題，則是透過極導電柱之結構予以解決，讓位於玻璃 纖維板兩側之正極鉛網板與負極鉛網板可相互導通，實現電傳遞之目的，同時具備輕量化、降低鉛含量以增進電池壽命與提高性能等優點。

基於上述內容，進一步地，可使該正極鉛網板具有複數圈第一矩框狀肋條、複數第一主肋條及複數第一次肋條，該等第一矩框狀肋條係以同心向外排列之狀態設置，且各該第一矩框狀肋條之中心與該正極鉛網板之中心相互重疊；該等第一主肋條分別由該正極鉛網板中心為起點呈放射狀排列且延伸連接至最外圈之該第一矩框狀肋條；該等第一次肋條係以最內圈之該第一矩框狀肋條邊緣為起點呈放射狀排列且延伸連接至最外圈之該第一矩框狀肋條；其中任二相鄰之該第一主肋條之間，係具有至少一個該第一次肋條，如此，係可提升正極活性物質的附著量。

同樣地，亦可使該負極鉛網板具有複數圈第二矩框狀肋條、複數第二主肋條及複數第二次肋條，該等第二矩框狀肋條係以同心向外排列之狀態設置，且各該第二矩框狀肋條之中心與該負極鉛網板之中心相互重疊；該等第二主肋條分別由該負極鉛網板中心為起點呈放射狀排列且延伸連接至最外圈之該第二矩框狀肋條；該等第二次肋條係以最內圈之該第二矩框狀肋條邊緣為起點呈放射狀排列且延伸連接至最外圈之該第二矩框狀肋條；其中任二相鄰之該第二主肋條之間，係具有至少一個該第二次肋條。如此，係可提升正、負極活性物質的附著面積，如此，係可提升負極活性物質的附著量。

較佳地，當該等極導電柱位於該正極鉛網板時，各該第一主肋條及各該第一次肋條上具有一個該極導電柱；當該等極導電柱位於該負極鉛網板時，各該第二主肋條及各該第二次肋條上具有一個該極導電柱。如此係可使該等極導電柱具有更佳的分布狀態，以因應大電流傳輸。

較佳地，更包含二基底金屬層，其係分別鍍設於該第一表面及該第二表面而位於該正極鉛網板、該負極鉛網板與該玻璃纖維板之間，且該等通孔係延伸至該等基底金屬層，如此係可增強導電性能。

本發明亦提出一種應用於鉛酸儲能電池之通孔型雙極板結構，包含：一玻璃纖維板，具有相對設置之一第一表面及一第二表面；二基底金屬層，分別鍍設於該第一表面與該第二表面；二固定金屬層，分別鍍設於該基底金屬層上，且該等固定金屬層之厚度大於該等基底金屬層之厚度，其中由任一該固定金屬層開設有貫穿至另一該固定金屬層之複數通孔；複數導電材，分別填設於該等通孔內，供以作為電傳遞路徑；一正極鉛網板，焊接於任一該固定金屬層上；一負極鉛網板，焊接於另一該固定金屬層上；一正極活性物，塗佈於該正極鉛網板；及一負極活性物，塗佈於該負極鉛網板。本實施例亦是選用玻璃纖維板使電池單元具備高堅固性與輕量化之優點，同時基於玻璃纖維板之材料特性，正、負極鉛網板之焊接問題，本發明係以該等固定金屬層予以解決，讓正、負極鉛網板可確實地固定於玻璃纖維板上。

較佳地，該等基底金屬層之材料為鎳，且厚度為90~110nm；該等固定金屬層之材料為錫，且厚度為0.5~1.5μm。如此係可讓正、負極鉛網板確實地焊接固定於玻璃纖維板上。

較佳地，該等通孔之面積係佔該玻璃纖維板總面積的0.3~1%，如此可更適用與符合於大多數鉛酸電池規格，且該等通孔亦可呈放射狀排列設置，使電力傳導具有更好的分流態樣。

最後，本發明亦提出一種鉛酸儲能電池，包含：一電池主體，其內部供以存放電解液；複數個如前各實施例所述之通孔型雙極板結構，設於該 電池槽內；及至少一隔板，設於任二相鄰之該通孔型雙極板結構之間。由該通孔型雙極板結構構成之鉛酸儲能電池，即具備重量輕、效能好、安全等優點，著實大幅提升了鉛酸儲能電池之應用效能。

綜上所述，本發明之應用於鉛酸儲能電池之通孔型雙極板結構及其鉛酸儲能電池，係跳脫既有電池之材料選擇，以玻璃纖維板作為雙極板之主要基底結構，達到耐高溫、輕量化之優點，而正、負極鉛網板之固著，本發明係提出對應方案，例如讓極導電柱直接成形於正或負極鉛網板，而透過極導電柱穿設於該玻璃纖維板之通孔內並與該玻璃纖維板另一側之正、或負極鉛網板直接接合固定；或是利用鍍設於玻璃纖維板兩側之雙金屬層，讓正、負極鉛網板得以穩固地焊設於該玻璃纖維板上。該些方案皆能在選用玻璃纖維板作為基材時，讓後續疊構元件的組設穩固且安定，而增強耐撞力與震盪承受度。同時在這樣的結構下，亦有助於提升電池的使用效能與使用壽命。進一步地，本發明亦有提出諸多細部技術特徵，以利提升製成產品各面向之效能與優點，如上各實施力所示。

1:通孔型雙極板結構

10:玻璃纖維板

101:第一表面

102:第二表面

11:正極鉛網板

112:第一矩框狀肋條

113:第一主肋條

114:第一次肋條

12:負極鉛網板

121:第二凹孔

122:第二矩框狀肋條

123:第二主肋條

124:第二次肋條

13:極導電柱

14:正極活性物

15:負極活性物

16:通孔

17:基底金屬層

171:穿孔

18:固定金屬層

19:導電材

20:通孔

9:鉛酸儲能電池

90:電池主體

91:隔板

第1圖，為本發明一實施例之通孔型雙極板結構立體分解示意圖。

第2圖，為本發明一實施例之通孔型雙極板結構局部剖面示意圖。

第3圖，為本發明一實施例另一實施態樣之通孔型雙極板結構剖面示意圖。

第4圖，為本發明另一實施例之通孔型雙極板結構立體分解示意圖。

第5圖，為本發明另一實施例之通孔型雙極板結構局部剖面示意圖。

第6圖，為本發明一實施例之鉛酸電池局部剖面示意圖。

第7圖，為本發明另一實施例之鉛酸電池局部剖面示意圖。

為使本領域具有通常知識者能清楚了解本發明之內容，謹以下列說明搭配圖式，敬請參閱。其中各圖所示之結構尺規，諸如長度、寬度、厚度等僅供以示例說明，非表示實際之結構尺規狀態，合先敘明。

請參閱第1及2圖，其係為本發明一實施例之通孔型雙極板結構立體分解示意圖及局部剖面示意圖。本發明係揭露一種應用於鉛酸儲能電池之通孔型雙極板結構1，包含一玻璃纖維板10、一正極鉛網板11、一負極鉛網板12、複數個極導電柱13、一正極活性物14及一負極活性物15。

該玻璃纖維板10係具有相對設置之一第一表面101及一第二表面102，且該玻璃纖維板10開設有由該第一表面101貫穿至該第二表面102之複數通孔16。而較佳地，該等通孔16之面積係佔該玻璃纖維板10總面積的0.3~1%，而可適用於大多數鉛酸電池規格。該等通孔16之開設面積占比，係可依據所應用之電池規格予以設計配置，舉例來說，若電池的放電是20C，容量為20Ah，有效放電電流是400A，該等通孔16之開設面積應佔該玻璃纖維板10總面積之0.3~0.7%。而於本實施例中，係以該等通孔16之面積佔該玻璃纖維板10總面積的0.6%為例。該正極鉛網板11供以設置於該第一表面101，該負極鉛網板12供以設置於該第二表面102。該等極導電柱13分別由該正極鉛網板11或該負極鉛網板12之一側表面延伸形成，用以插設於該等通孔16內，並使該正極鉛網板11與該負極鉛網板12相互電連接；其中該等極導電柱13位於該負極鉛網板12時，該正極鉛網板11對應該等極導電柱13形成複數第一凹孔；該等極導電柱13位於該正極鉛網板11時，該負極鉛網板12對應該等極導電柱13形成有複數第二凹孔121。該正極 活性物14塗佈於該正極鉛網板11，該負極活性物15塗佈於該負極鉛網板12。其中，該正極活性物14可例如為二氧化鉛，該負極活性物15可例如為海綿鉛，並為利於示意各元件之結構特徵，於第1圖中係先行省略繪製正極活性物14與負極活性物15，然實際上該正極活性物14與該負極活性物15係因應塗佈而附著於該正極鉛網板11與該負極鉛網板12上，例如第2圖所示。

本發明之通孔型雙極板結構1，選用玻璃纖維板10作為整體的基礎結構，除了可達到輕量化功效外，亦更具備耐高溫與耐碰撞之優點。過往極板結構中的基礎板材，為了達到輕量化之目的，直覺上皆是選用塑膠類之不導電材料來降低構成之電池重量。但是，塑膠類板材有一無法克服之缺點為不耐高溫。電池在放電或充電過程中，皆會產生高溫，若以塑膠作為基礎板材則容易因受熱而變形損壞，反而降低了電池的使用壽命，甚至可能產生爆炸風險。 因此，本發明不採用傳統塑膠材料，而是選用玻璃纖維板10作為基礎板材，以防止使用塑膠材料造成的危險與影響。特別一提的是，玻璃纖維在過去不曾應用於作為鉛酸電池極板結構之基礎板材原因在於，玻璃纖維無法讓鉛網板焊接固定於上，因此相關廠商大多仍選擇同樣具備輕量優點之塑膠材料。而本發明人針對如何讓鉛網板可固定於玻璃纖維板上係提出對應方案，以解決該領域中無法突破之困境。於本實施例中即可見本發明採用在該正極鉛網板11或該負極鉛網板10上直接生成該等極導電柱13之結構，搭配該玻璃纖維板10之該等通孔16，利用使該等極導電柱13穿過該等通孔16之組合方式，讓該正極鉛網板11與該負極鉛網板12可以穩固定裝設於該玻璃纖維板10之該第一表面101與該第二表面102。以本實施例來說，係使該等極導電柱13生成於該正極鉛網板11上，對此，該負極鉛網板12即會對應該等極導電柱13之位置生成該等第二凹孔121，相 反地，若使該等極導電柱13形成於該負極鉛網板12，則該正極鉛網板11即對應該等極導電柱13位置形成該等第一凹穴。以本實施例而言，當該正極鉛網板11設置於該第一表面101時，該等極導電柱13會穿過該等通孔16，直至卡固於該負極鉛網板12上對應的該等第二凹孔121內。而後再施以焊接工序，就可快速且穩固地讓該正極鉛網板11及該負極鉛網板12組裝於上。最後即可塗抹該正極活性物14至該正極鉛網板11，及塗抹該負極活性物15至該負極鉛網板12上。

另一方面，過去在鉛酸電池之極板結構中，或有以其他導電材料來取代厚重鉛板之方案，但是受限於物質特性，要找到可替代的材料並非易事，且更替導電材料後亦常見衍生例如易碎、不耐碰撞與導電效果不佳之問題。例如選用矽作為極板，雖亦可與電解液反應，但矽極板卻非常容易因外力碰撞而破碎，該現象在使用時也會造成電池特性不穩而增加危險性。因此本發明係透過鉛網結構來減少鉛含量，並且透過網狀結構也能讓活性物具有更好的附著量。

據此，本發明之該通孔型雙極板結構1因應上述之各項技術特徵，係具備重量輕、堅固、耐撞擊、耐震盪且耐高溫之諸多優點，同時藉由鉛網板來減少鉛材，降低活性物質脫落或是產生過多產物之情況，而可提升電池使用效率。

進一步地，該正極鉛網板11係可具有複數圈第一矩框狀肋條112、複數第一主肋條113及複數第一次肋條114，該等第一矩框狀肋條112係以同心向外排列之狀態設置，且各該第一矩框狀肋條112之中心與該正極鉛網板11之中心相互重疊；該等第一主肋條113分別由該正極鉛網板11中心為起點呈放射狀排列且延伸連接至最外圈之該第一矩框狀肋條112；該等第一次肋條114係以最內圈之該第一矩框狀肋條112邊緣為起點呈放射狀排列且延伸連接至最外圈 之該第一矩框狀肋條112；其中任二相鄰之該第一主肋條113之間，係具有至少一個該第一次肋條114。透過上述之結構，係可使該正極活性物14具備更好的附著效果，同時因應這樣的肋條結構分布，對於該等極導電柱13或該等第一凹穴之設置位置，也能有較為適用於各類充放電需求之調整靈活度。

同樣地，該負極鉛網板12也可與該正極鉛網板11具有相同之肋條分布狀態，詳細地說，該負極鉛網板12具有複數圈第二矩框狀肋條122、複數第二主肋條123及複數第二次肋條124，該等第二矩框狀肋條122係以同心向外排列之狀態設置，且各該第二矩框狀肋條122之中心與該負極鉛網板12之中心相互重疊；該等第二主肋條123分別由該負極鉛網板12中心為起點呈放射狀排列且延伸連接至最外圈之該第二矩框狀肋條122；該等第二次肋條124係以最內圈之該第二矩框狀肋條122邊緣為起點呈放射狀排列且延伸連接至最外圈之該第二矩框狀肋條122；其中任二相鄰之該第二主肋條123之間，係具有至少一個該第二次肋條124。如此，也可達到讓負極活性物15具有更好附著效果之功效，並讓該等極導電柱13或該等第二凹穴121具有更靈活之配置。

以下列舉一較佳之實施態樣，當該等極導電柱13位於該正極鉛網板11時，各該第一主肋條113及各該第一次肋條114上具有一個該極導電柱13；當該等極導電柱13位於該負極鉛網板12時，各該第二主肋條123及各該第二次肋條124上具有一個該極導電柱，如此係可讓該等極導電柱13具有適切的分布與距離。當然此僅為一個較佳之實施說明，該等極導電柱13係可視應用的電池規格與需求，調整其分佈數量或位置等。

請續搭配參閱第3圖，其係為本發明一實施例另一實施態樣之通孔型雙極板結構剖面示意圖。該通孔型雙極板結構1可更包含二基底金屬層17， 其係分別鍍設於該第一表面101及該第二表面102而位於該正極鉛網板11、該負極鉛網板12與該玻璃纖維板10之間，且該等基底金屬層17分別具有複數穿孔171，且該等穿孔171分別與該等通孔16對應連通。如此，在該種結構實施態樣下，係可增強該通孔型雙極板結構1之結構強度與導電效能。較佳地，該等基底金屬層17之材料可選用鎳金屬，讓該玻璃纖維板10兩側之電子傳輸更為穩定。

請續參閱第4及5圖，其係為本發明另一實施例之通孔型雙極板結構立體分解示意圖及剖面示意圖。於本實施例中，係提出另種可順利讓該正極鉛網板11與該負極鉛網板12固定於該玻璃纖維板10上之方案。該通孔型雙極板結構1同樣包含該玻璃纖維板10、該正極鉛網板11、該負極鉛網板12、該正極活性物14及該負極活性物15，而於此該通孔型雙極板結構1無設置該等極導電柱，而是係更包含二基底金屬層17、二固定金屬層18及複數導電材19。該玻璃纖維板10具有相對設置之該第一表面101及該第二表面102，該等基底金屬層17係分別鍍設於該第一表面101與該第二表面102。該等固定金屬層18則是分別鍍設於該基底金屬層17上，且該等固定金屬層18之厚度大於該等基底金屬層17之厚度，其中由任一該固定金屬層18開設有貫穿至另一該固定金屬層18之複數通孔20。該等導電材19即分別填設於該等通孔20內，其中該等導電材19係可為具導電特性之金屬粒子或非金屬粒子或兩者之混合皆可。該正極鉛網板11焊接於任一該固定金屬層18上，該負極鉛網板12焊接於另一該固定金屬層18上。最後該正極活性物14係塗佈於該正極鉛網板11，該負極活性物15塗佈於該負極鉛網板12。

選用玻璃纖維板10之緣由與優點於此即不再贅述，而為使該正極鉛網板14與該負極鉛網板15可固著於該玻璃纖維板10上，本實施例係提出先於 該玻璃纖維板10上鍍設該等基底金屬層17及該等固定金屬層18之方式，來讓後續的焊接加工更為簡易且確實。原則上，採焊接來固定該正極鉛網板11與該負極鉛網板12實為一較快速且簡易之加工方式，而經測試，若只在該玻璃纖維板10之該第一表面101與該第二表面102鍍設該固定金屬層18時，焊接加工時會導致該固定金屬層187變形，反而影響固著強度。因此，在該固定金屬層18與該玻璃纖維板10之間，本發明係更增設該等基底金屬層17，來增強該等固定金屬層18之強度，消除焊接加工時的變形情況，讓該正極鉛網板11與該負極鉛網板12可平整穩固地焊接於該玻璃纖維板10之兩側。同時由於該等基底金屬層17係為提供支撐力之角色，因此其厚度無須過大，使其小於該等固定金屬層18即可。

具體實施上，該等基底金屬層17與該等固定金屬層18，原則上係選用具備耐酸鹼特性且不會和電解液產生反應之金屬材料，而該等固定金屬層18更是需使用可進行焊接加工之材料，例如容易產生電鍍、電解等現象之金屬即不適合作為該等基底金屬層17與該等固定金屬層18之材料。一個較佳實施狀態中，係可使該等基底金屬層17之材料為鎳，且厚度為90~110nm；該等固定金屬層18之材料為錫，且厚度為0.5~1.5μm，於本實施例中係以該等基底金屬層17之厚度為100nm，該等固定金屬層18之厚度為1μm為例。須注意的是，本實施例中的該等基底金屬層17與該等固定金屬層18之主要功能非用以作為導電之用，而是如上所述作為支撐與焊接基底之元件。而過去利用塑膠作為基礎板材之技術中，因塑膠板亦無法焊接固定鉛網板，因此本質上會採用利用導電層取代鉛網板作為導電結構之方式實施，故導電層主要功能是取代鉛網板進行電子傳輸，所以該種結構技術下之導電層亦無可能擁有如本實施例中之該等基底金屬層17與該等固定金屬層18之功效。

關於本實施例之該通孔型雙極板結構1的一較佳製造流程係如下所述，首先於該玻璃纖維板10之該第一表面101及該第二表面102分別製作該基底金屬層17，例如使用電鍍或蒸鍍的方式使之成形。接著再於該等基底金屬層17上分別製作該等固定金屬層18，同樣地，該等固定金屬層18也可透過電鍍或蒸鍍方式成形。而後即針對具有該等固定金屬層18與該等基底金屬層17之該玻璃纖維板10，進行打孔工序以形成該等通孔20。該等通孔2形成後，即可在該等通孔20內填入該等導電材19。隨後再將該正極鉛網板11與該負極鉛網板12分別焊接於該等固定金屬層18上。接著再把該正極活性物14與該負極活性物15分別塗佈於該正極鉛網板11與該負極鉛網板12，即完成該通孔型雙極板結構1之製作。

較佳地，該等通孔20係可以放射狀排列設置為例，如此係可具有更好的分流效果，尤其在大電流需求之電池規格下，透過放射狀排列係可讓作用產生之電子傳導更為穩定。當然，視電池規格或需求，該等通孔20亦可例如為均勻分布或是其他排列型態予以設置。而同樣的，該等通孔20之開設面積亦可依據後續應用之電池規格予以設定，一個較佳的實施態樣為該等通孔20之面積係佔該玻璃纖維板總面積的0.3~1%，以適用於大多數的鉛酸電池需求，其餘更為細部之示例說明請參閱前述對應段落內容。

請續參閱第6及7圖，其係為本發明一實施例之鉛酸電池剖面示意圖及另一實施例之鉛酸電池剖面示意圖。本發明亦提出一種鉛酸儲能電池9，其包含一電池主體90、複數個如前各段內容所述之該通孔型雙極板結構1及至少一隔板91。該電池主體90之內部供以存放電解液，亦即硫酸溶液，該等通孔型雙極板結構1設置於該電池主體90內，以與該電解液反應而進行充放電，該隔板91 設於該電池主體90內且位於任二相鄰之該通孔型雙極板結構1之間，以避免各該通孔型雙極板結構1相互接觸。透過本發明所提出之該等通孔型雙極板結構1，該鉛酸儲能電池9係可省略組件，減輕重量且提高性能，同時也具備堅固特性而對於搬運或存放環境的碰撞具有更好的耐受程度，並保持使用上的穩定性。其中該電池主體90係包含電池槽、蓋體及正、負極接點端子等，惟此係為該領域中常見之技術手段，且非為本發明之技術重點，於此即不再贅述。並為了利於示意，於第6及7圖中係省略繪製電解液。

如第6圖所示，其係以包含有該正極鉛網板11具有該等極導電柱13，與該負極鉛網板12具有該等第二凹孔121所構成之該等通孔型雙極板結構1為例。第7圖所示則是以包含有該玻璃纖維板10兩側鍍設有該基底金屬層17與該固定金屬層18，使該正極鉛網板11與該負極鉛網板12焊接固定於上之該等通孔型雙極板結構1為例。其餘關於該通孔型雙極板結構1之可進一步附加之細部特徵及其功效，則請搭配參閱上述各段落內容，於此不再重述。

綜上所述，本發明之應用於鉛酸儲能電池之通孔型雙極板結構及其鉛酸儲能電池，係具備堅固、耐撞擊、震盪、高溫等功效，同時也大幅減輕了整體重量，並讓運行狀態保持穩定，而為新穎、安全且具有高效能之嶄新產品。於此重述，本發明係使用玻璃纖維作為雙極板結構之基礎板材，而具備耐高溫、重量輕且堅固之優點，而為使該正極鉛網板與該負極鉛網板可與該玻璃纖維板相互固定組裝，則是可採用直接於該正極鉛網板或該負極鉛網板上生成該等極導電柱結構，再使極導電柱穿過玻璃纖維板而與另一側之鉛網板相互固定之方式予以實施；或是利用鍍設該等基底金屬層與該等固定金屬層而使該正極鉛網板與該負極鉛網板焊接固定於該玻璃纖維板兩側。如此即解決了過往無 法將玻璃纖維板應用於電池單元之困境。此外，本發明之重點應為如何讓鉛網板固定於玻璃纖維材料上，且在鉛網板固定後可保持優良且通暢的導通狀態，同時在製造工序上亦相對簡易且快速。據此，本發明透過以上各實施例記載的技術手段予以實現，以製成有效解決既有極板結構缺失之嶄新產品。

以上所述者，僅為本發明申請專利範圍中之較佳實施例說明，而 非得依此實施例內容據以限定本發明之權利範圍；故在不脫離本發明之均等範圍下所作之文義變化或修飾，仍皆應涵蓋於本發明之申請專利範圍內。

1:通孔型雙極板結構

10:玻璃纖維板

101:第一表面

102:第二表面

11:正極鉛網板

112:第一矩框狀肋條

113:第一主肋條

114:第一次肋條

12:負極鉛網板

121:第二凹孔

122:第二矩框狀肋條

123:第二主肋條

124:第二次肋條

13:極導電柱

Claims (10)

1. 一種應用於鉛酸儲能電池之通孔型雙極板結構，包含：一玻璃纖維板，具有相對設置之一第一表面及一第二表面，且該玻璃纖維板開設有由該第一表面貫穿至該第二表面之複數通孔；一正極鉛網板，供以設置於該第一表面；一負極鉛網板，供以設置於該第二表面；複數極導電柱，由該正極鉛網板或該負極鉛網板之一側表面延伸形成，用以插設於該等通孔內，使該正極鉛網板與該負極鉛網板相互電連接；其中該等極導電柱位於該負極鉛網板時，該正極鉛網板對應該等極導電柱形成複數第一凹孔；該等極導電柱位於該正極鉛網板時，該負極鉛網板對應該等極導電柱形成有複數第二凹孔；一正極活性物，塗佈於該正極鉛網板；及一負極活性物，塗佈於該負極鉛網板。
2. 如請求項1所述之通孔型雙極板結構，其中，該正極鉛網板具有複數圈第一矩框狀肋條、複數第一主肋條及複數第一次肋條，該等第一矩框狀肋條係以同心向外排列之狀態設置，且各該第一矩框狀肋條之中心與該正極鉛網板之中心相互重疊；該等第一主肋條分別由該正極鉛網板中心為起點呈放射狀排列且延伸連接至最外圈之該第一矩框狀肋條；該等第一次肋條係以最內圈之該第一矩框狀肋條邊緣為起點呈放射狀排列且延伸連接至最外圈之該第一矩框狀肋條；其中任二相鄰之該第一主肋條之間，係具有至少一個該第一次肋條。
3. 如請求項1或2所述之通孔型雙極板結構，其中，該負極鉛網板具有複數圈第二矩框狀肋條、複數第二主肋條及複數第二次肋條，該等第二矩框狀肋條係以同心向外排列之狀態設置，且各該第二矩框狀肋條之中心與該負極鉛網板之中心相互重疊；該等第二主肋條分別由該負極鉛網板中心為起點呈放射狀排列且延伸連接至最外圈之該第二矩框狀肋條；該等第二次肋條係以最內圈之該第二矩框狀肋條邊緣為起點呈放射狀排列且延伸連接至最外圈之該第二矩框狀肋條；其中任二相鄰之該第二主肋條之間，係具有至少一個該第二次肋條。
4. 如請求項3所述之通孔型雙極板結構，其中，當該等極導電柱位於該正極鉛網板時，各該第一主肋條及各該第一次肋條上具有一個該極導電柱；當該等極導電柱位於該負極鉛網板時，各該第二主肋條及各該第二次肋條上具有一個該極導電柱。
5. 如請求項4所述之通孔型雙極板結構，更包含二基底金屬層，其係分別鍍設於該第一表面及該第二表面而位於該正極鉛網板、該負極鉛網板與該玻璃纖維板之間，且該等基底金屬層分別具有複數穿孔，且該等穿孔分別與該等通孔對應連通。
6. 如請求項4所述之通孔型雙極板結構，其中，該等通孔之面積係佔該玻璃纖維板總面積的0.3~1%。
7. 一種應用於鉛酸儲能電池之通孔型雙極板結構，包含：一玻璃纖維板，具有相對設置之一第一表面及一第二表面；二基底金屬層，分別鍍設於該第一表面與該第二表面； 二固定金屬層，分別鍍設於該基底金屬層上，且該等固定金屬層之厚度大於該等基底金屬層之厚度，其中由任一該固定金屬層開設有貫穿至另一該固定金屬層之複數通孔；複數導電材，分別填設於該等通孔內；一正極鉛網板，焊接於任一該固定金屬層上；一負極鉛網板，焊接於另一該固定金屬層上；一正極活性物，塗佈於該正極鉛網板；及一負極活性物，塗佈於該負極鉛網板。
8. 如請求項7所述之通孔型雙極板結構，其中，該等基底金屬層之材料為鎳，且厚度為90~110nm；該等固定金屬層之材料為錫，且厚度為0.5~1.5μm。
9. 如請求項8所述之通孔型雙極板結構，其中，該等通孔之面積係佔該玻璃纖維板總面積的0.3~1%。
10. 一種鉛酸儲能電池，包含：一電池主體，其內部供以存放電解液；複數如請求項1至9其中任一項所述之通孔型雙極板結構，設於該電池主體內；及至少一隔板，設於該電池主體內且位於任二相鄰之該通孔型雙極板結構之間。

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