一种电池堆结构及燃料电池的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种电池堆结构及燃料电池。


背景技术：

2.目前，燃料电池是一种以氢为最佳燃料不经过燃烧过程而直接以电化学反应的方式，将燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的高效能量转换发电装置。它不经过热机过程，不受卡诺循环的限制，实际能量转换效率高达50％至80％。质子交换膜燃料电池是继碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池之后发展起来的第五代燃料电池，其具有工作温度较低、启动时间短、功率密度高，负载响应快、无电解液流失等特点。
3.但是，燃料电池叠堆压装之后，由于产品结构的特性，会出现靠近端板位置的单电池，其位于燃料电池堆的最外侧，容易出现单电池温度低的问题，进而造成单电池性能下降，最终影响整个燃料电池电堆的性能。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种电池堆结构及燃料电池，用以至少解决现有燃料电池由于端板位置的单电池温度低导致燃料电池性能下降的问题。
5.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种电池堆结构，包括：
7.电堆；
8.第一端板组件，所述第一端板组件包括第一薄膜加热片、第一集流板和第一端板，所述第一端板和所述第一集流板分别贴设于所述第一薄膜加热片的两侧，所述第一集流板远离所述第一薄膜加热片的一侧与所述电堆的一侧相连；
9.第二端板组件，所述第二端板组件与所述电堆的另一侧相连且与所述第一端板组件相对设置。
10.在本实用新型的其他实施例中，所述第一端板朝向所述第一集流板的一侧设有第一凹槽，所述第一薄膜加热片安装于所述第一凹槽内。
11.在本实用新型的其他实施例中，所述第一薄膜加热片上设有第一温度传感器。
12.在本实用新型的其他实施例中，所述第二端板组件包括第二薄膜加热片、第二集流板和第二端板，所述第二端板和所述第二集流板分别贴设于所述第二薄膜加热片的两侧，所述第二集流板远离所述第二薄膜加热片的一侧与所述电堆的另一侧相连。
13.在本实用新型的其他实施例中，所述第二端板朝向所述第二集流板的一侧设有第二凹槽，所述第二薄膜加热片安装于所述第二凹槽内。
14.在本实用新型的其他实施例中，所述第一薄膜加热片和/或所述第二薄膜加热片为pet件或pi件或石墨烯件。
15.在本实用新型的其他实施例中，所述第一薄膜加热片的厚度尺寸和第二薄膜加热
片的厚度尺寸均小于0.3mm。
16.在本实用新型的其他实施例中，所述第二薄膜加热片上设有第二温度传感器。
17.在本实用新型的其他实施例中，所述电池堆结构包括控制组件，所述控制组件包括控制器和连接器，所述连接器分别与所述控制器、所述第一端板组件和所述第二端板组件电连接，所述控制器分别与所述电堆、所述第一端板组件和所述第二端板组件电连接。
18.本实用新型还提出了一种燃料电池，包括上述的电池堆结构。
19.本实用新型的有益效果：
20.通过使用本技术方案中的燃料电池，采用第一端板组件、第二端板组件和电堆的组合结构，并且在第一端板组件中设置了第一薄膜加热片，由于第一薄膜加热片与第一端板相贴，能够将本身的热量传递给第一端板，进而减少燃料电池端板位置温度较低的情况出现，提升燃料电池的性能，同时本实用新型中电池堆结构的第一薄膜加热片体积小且重量轻，在不增加整体燃料电池重量的基础上实现了对端板位置升温的目的，提升了可靠性。
附图说明
21.图1是本实用新型中电池堆结构的整体结构示意图；
22.图2是图1中电池堆结构的第一端板组件的结构示意图。
23.图中：
24.10、电堆；11、单体电池；111、插接件；
25.20、第一端板组件；21、第一端板；211、第一凹槽；22、第一薄膜加热片；23、第一集流板；
26.30、第二端板组件；
27.41、控制器；42、连接器。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
29.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
31.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示
的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
32.图1是本实用新型中电池堆结构的整体结构示意图。图2是图1中电池堆结构的第一端板组件的结构示意图。如图1和2所示，本实用新型中的电池堆结构包括电堆10、第一端板组件20和第二端板组件30第一端板组件20包括第一薄膜加热片22、第一集流板23和第一端板21，第一端板21和第一集流板23分别贴设于第一薄膜加热片22的两侧，第一集流板23远离第一薄膜加热片22的一侧与电堆10的一侧相连，第二端板组件30与电堆10的另一侧相连且与第一端板组件20相对设置。
33.通过使用本技术方案中的电池堆结构，采用第一端板组件20、第二端板组件30和电堆10的组合结构，并且在第一端板组件20中设置了第一薄膜加热片22，由于第一薄膜加热片22与第一端板21相贴，能够将本身的热量传递给第一端板21，进而减少燃料电池端板位置温度较低的情况出现，提升燃料电池的性能，同时本实用新型中电池堆结构的第一薄膜加热片22体积小且重量轻，在不增加整体燃料电池重量的基础上实现了对端板位置升温的目的，提升了可靠性。
34.在本实用新型的其他实施例中，如图2所示，第一端板21朝向第一集流板23的一侧设有第一凹槽211，第一薄膜加热片22安装于第一凹槽211内。第一凹槽211能够容纳第一薄膜加热片22，使得第一薄膜加热片22、第一端板21和第一集流板23进行组合时不会加长整体燃料电池的尺寸，使得整体燃料电池的尺寸更加小巧，保证燃料电池的体积不会超标。
35.在本实用新型的其他实施例中，第一薄膜加热片22上设有第一温度传感器。在本实施例中，第一温度传感器能够实时检测第一薄膜加热片22的温度，并传输至控制组件，从而便于控制组件对第一薄膜加热片22的实时监控和控制，提升了可靠性。
36.在本实用新型的其他实施例中，如图1所示，第二端板组件30包括第二薄膜加热片、第二集流板和第二端板，第二端板和第二集流板分别贴设于第二薄膜加热片的两侧，第二集流板远离第二薄膜加热片的一侧与电堆10的另一侧相连。在本实施例中，第二端板组件30和第一端板组件20的结构相同，由于第二薄膜加热片与第二端板相贴，配合第一端板组件20的第一薄膜加热片22与第一端板21相贴，使得第一薄膜加热片22和第二薄膜加热片能够分别对电堆10两侧的第一端板21和第二端板进行加热，进而将每个薄膜加热片的热量传递给各自的端板结构，减少燃料电池端板位置温度较低的情况出现，提升燃料电池的性能。
37.在本实用新型的其他实施例中，第二端板朝向第二集流板的一侧设有第二凹槽，第二薄膜加热片安装于第二凹槽内。第二凹槽能够容纳第二薄膜加热片，使得第二薄膜加热片、第二端板和第二集流板进行组合时不会加长整体燃料电池的尺寸，使得整体燃料电池的尺寸更加小巧，保证燃料电池的体积不会超标。
38.在本实用新型的其他实施例中，第一薄膜加热片22和/或第二薄膜加热片为pet(polyethylene terephthalate-聚对苯二甲酸乙二醇酯)件或pi(polyimide-聚酰亚胺)件或石墨烯件。在本实施例中，pet件或pi件或石墨烯件的体积小且重量轻，装配于本实用新型中的电池堆结构，既能够实现加热电池堆结构两侧端板的目的，又不会额外增加电池堆结构的重量和体积，提升了可靠性和热效率。
39.在本实用新型的其他实施例中，第一薄膜加热片22的厚度尺寸和第二薄膜加热片的厚度尺寸均小于0.3mm。在本实施例中，将薄膜加热片的厚度尺寸设置为小于0.3mm，能够不增加现有电堆10的尺寸，进而不会影响整体电池堆的质量比功率和体积比功率。
40.在本实用新型的其他实施例中，第二薄膜加热片上设有第二温度传感器。在本实施例中，第二温度传感器能够实时检测第二薄膜加热片的温度，并传输至控制组件，从而便于控制组件对第二薄膜加热片的实时监控和控制，提升了可靠性。
41.在本实用新型的其他实施例中，如图1所示，电池堆结构包括控制组件，控制组件包括控制器41和连接器42，连接器42分别与控制器41、第一端板组件20和第二端板组件30电连接，控制器41分别与电堆10、第一端板组件20和第二端板组件30电连接。在本实施例中，控制器41位于电池堆结构内，能够收集第一温度传感器、第二温度传感器和电堆10的信息，并对第一薄膜加热片22和第二加热片进行控制，使其达到相对应的温度，准确提升电池板结构两端的温度，提升了可靠性。连接器42能够分别监控第一温度传感器和第二温度传感器的信息并将其传输至车辆，还能够对控制器41、第一薄膜加热片22和第二薄膜加热片进行控制，实现温度的适度调节。
42.具体地，在本实施例中，电堆10包括多组单体电池11，多组单体电池11依次贴合设置，且每个单体电池11通过插接件111与控制器进行电连接。
43.本实用新型还提出了一种燃料电池，包括上述的电池堆结构。
44.通过使用本技术方案中的燃料电池，采用第一端板组件20、第二端板组件30和电堆10的组合结构，并且在第一端板组件20中设置了第一薄膜加热片22，由于第一薄膜加热片22与第一端板21相贴，能够将本身的热量传递给第一端板21，进而减少燃料电池端板位置温度较低的情况出现，提升燃料电池的性能，同时本实用新型中电池堆结构的第一薄膜加热片22体积小且重量轻，在不增加整体燃料电池重量的基础上实现了对端板位置升温的目的，提升了可靠性。
45.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。