金属板栅、电池芯以及双极性水平电池及其制造方法与流程

本技术大体上涉及电池领域，尤其涉及一种双极性水平电池及其制造方法、其电池芯及其制造方法、用于制造其电极板的金属板栅、以及利用金属板栅制造双极性水平电池的双极板及单极板。

背景技术：

1、当今社会，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。

2、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。单元格(即电池单体)内同极性极板并联，电池容量由极板的大小、并联数量等决定；相邻的电池单体之间正、负极串联，电池的总电压由串联的电池单体的数量决定。极板是由集流体和位于其上铅膏(充电后转化为活性物)构成的。例如，正极板是通过在集流体上涂敷正极铅膏而形成的，负极板是通过在集流体上涂敷负极铅膏而形成的。

3、对于堆叠型电池而言，根据电池的正、负极板是否共享集流体，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现串联，工艺较复杂，可靠性差。而在双极性电池中，其正、负极板共享同一集流体，而共享同一集流体的正、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。

4、然而，对双极性电池而言，面临的很大一个挑战在于：在其电池芯相邻电池单体之间、以及电池芯的端部与外界之间，需要设置特别的密封结构，以实现相邻电池单体之间以及电池芯端部与外界之间的密封，从而防止相邻电池单体之间发生窜液或窜气现象。现有技术中，虽然存在各种形式的密封，但似乎都不是很理想，例如，要么密封效果不佳，或者密封结构的寿命不长，要么制造工艺较复杂，成本偏高。

技术实现思路

1、本技术所要解决的技术问题之一是克服上述现有技术中的不足，提供一种用于制造双极性水平电池的电极板的金属板栅，由该金属板栅制造出的双极性水平电池的单极板和双极板上可方便地设置密封组件。因而在使用这些单极板和双极板构成双极性电池时，能方便、有效地实现相邻电池单体之间的密封。

2、本技术还要解决的另一技术问题是提供一种双极性电池的电池芯，其可有效实现相邻电池单体之间的密封以及电池芯端部与外界之间的密封，并且其制造工艺较简单、成本较低。

3、本技术所要解决的再一技术问题是提供包含上述单极板及双极板的双极性电池，该双极性电池结构更简单，容易制作与组装，能有效实现相邻电池单体之间的密封、电池芯端部与外界之间的密封、以及电池芯与电池槽之间的密封。

4、本技术所要解决的再一技术问题是提供一种制造双极性电池的方法，该方法不仅工艺简单、效率高、成本低、适合于大规模生产，而且按照该方法所制造出的双极性电池可有效达成电池芯相邻电池单体之间的密封以及电池芯与电池槽之间的密封。

5、本技术还提供了用于制造双极性水平电池的电极板的金属板栅、双极板、单极板及制造双极性电池的电池芯的方法，该金属板栅、双极板、单极板及方法有助于解决如上所述的一或多个技术问题。

6、(1)金属板栅

7、本技术的第一方面在于提供了一种用于制造双极性水平电池的电极板的金属板栅。所述金属板栅包括：依次连接的多个区段，每个所述区段包括分别用于形成正极板和负极板的第一部分和第二部分；位于每个所述区段的所述第一部分和第二部分的内侧的第一支撑台；以及位于每个所述区段的所述第一部分和第二部分的外侧的第二支撑台。

8、优选地，所述第一支撑台和所述第二支撑台的宽度均为1-10mm。更优选地，所述第一支撑台和所述第二支撑台的宽度均为2-5mm。

9、优选地，每个所述区段的两个所述第一支撑台之间的部分具有多个冲孔，从而两个所述第一支撑台由多个筋条连接。

10、优选地，所述金属板栅还包括位于所述第二支撑台的外侧的涂板定位条，所述第二支撑台与所述涂板定位条之间的部分也具有多个冲孔，从而二者由多个筋条连接。

11、在上述实施例中，所述金属板栅可为浇铸板栅、冲网板栅、金属丝注塑板栅、或连铸连轧板栅。本领域技术人员了解这几种板栅的具体制作方式，此处不赘述。

12、(2)双极板

13、本技术的第二方面在于提供了一种利用前述的金属板栅制造双极性水平电池的双极板的方法，所述方法包括：(a)对金属板栅的每个所述区段的第一部分和第二部分分别包裹或涂敷正极铅膏和负极铅膏；(b)按区段对金属板栅进行切割，以形成多个独立的双极板。所述方法还包括切除所述涂板定位条。

14、(3)单极板

15、本技术的第三方面在于提供了一种利用前述的金属板栅制造双极性水平电池的单极板的方法，所述方法包括：(a)对金属板栅的每个所述区段的第一部分和第二部分分别包裹或涂敷正极铅膏和负极铅膏，(b)按区段对金属板栅进行切割，以及(c)在每个所述区段的所述第一部分和所述第二部分之间的部分进行切断，从而使得每个所述区段形成为一个正单极板和一个负单极板。所述方法还包括切除所述涂板定位条。

16、(4)电池芯

17、本技术的第四方面在于提供一种双极性水平电池的电池芯，所述电池芯包括：多个依次电连接的电池单体，每个所述电池单体包括多个依次层叠的正极板、隔膜和负极板，其中所述正极板和负极板均包括涂板区域和位于所述涂板区域外侧的支撑台；以及位于相邻的所述电池单体之间的多个密封组件，其分别设置于相邻的所述支撑台与所述隔膜之间。

18、在一些实施例中，所述密封组件在所述电池芯的宽度方向延伸至贯穿所述隔膜的整个宽度。

19、在一些实施例中，所述密封组件在所述电池芯的长度方向延伸跨越于相邻的两个所述电池单体的相应的所述正极板和负极板的所述支撑台之间、以及相应的两个所述隔膜之间。

20、在一些实施例中，其中所述密封组件为塑料片，且具有一个或多个贯穿其厚度的、沿着所述电池芯的宽度方向延伸的通孔。

21、在一些实施例中，所述密封组件位于相邻的所述正极板和负极板的所述支撑台上。

22、在一些实施例中，所述密封组件包括敷于所述隔膜两端的热熔胶或发泡不干胶条。

23、在一些实施例中，所述密封组件包括敷于所述支撑台上的热熔胶或铅膏。

24、优选地，所述铅膏与所述涂板区域铅膏相连接而形成为一体。

25、优选地，所述电池芯还包括压力框架和压力盖板，所述多个依次层叠的正极板、隔膜和负极板位于所述压力框架中，并由所述压力盖板压紧，其中所述压力盖板同时压紧各层的所述支撑台、所述密封组件和所述隔膜；且所述隔膜的厚度被压缩5％至90％(即，压缩至原始厚度的95％至10％)。优选地，所述隔膜的厚度被压缩10％至50％(即，压缩至原始厚度的90％至50％)。

26、在一些实施例中，相邻的所述正极板和所述负极板共同组成一个双极板，所述正极板的两端和所述负极板的两端均包括所述支撑台。

27、(5)制造双极性电池的电池芯的方法

28、本技术的第五方面在于提供一种制造双极性电池的电池芯的方法，其包括：提供压力框架；在所述压力框架中依次层叠多个正极板、多个隔膜和多个负极板，以构成多个依次电连接的电池单体，其中所述正极板和所述负极板均包括涂板区域和位于所述涂板区域外侧的支撑台；以及提供压力盖板，将其固定于所述压力框架的顶部，以夹紧所述依次层叠的多个正极板、多个隔膜和多个负极板，其中，所述方法还包括：在位于相邻的所述电池单体之间设置多个密封组件，每一所述密封组件设置于所述支撑台与所述隔膜之间，从而将相邻的所述电池单体同一层的所述正极板和所述负极板的所述涂板区域隔离。

29、优选地，设置所述密封组件的方法包括：使所述密封组件延伸至贯穿所述隔膜的整个宽度。

30、在一些实施例中，设置所述密封组件的方法包括：使所述密封组件在所述电池芯的长度方向延伸跨越于相邻的两个所述电池单体的相应的所述正极板和负极板的所述支撑台之间、以及相应的两个所述隔膜之间。

31、在一些实施例中，设置所述密封组件的方法包括：提供多个独立的塑料片，在依次层叠多个正极板、多个隔膜和多个负极板的过程中，将每一所述塑料片安置于一所述支撑台上，从而使其夹持于所述支撑台与其上方的所述隔膜之间。

32、优选地，所述塑料片具有一个或多个贯穿其厚度的、沿着所述电池芯的宽度方向延伸的通孔。

33、在一些实施例中，设置所述密封组件的方法包括：预先将热熔胶或发泡不干胶条敷于所述隔膜的两端。

34、在一些实施例中，设置所述密封组件的方法包括：在对所述涂板区域包裹或涂覆铅膏时，使所述铅膏超出所述涂板区域因而包裹或涂覆于所述支撑台上，从而所述支撑台上的所述铅膏构成所述密封组件。

35、优选地，在所述压力盖板压紧后，所述隔膜的厚度被压缩5％至90％(即，压缩至原始厚度的95％至10％)。优选地，所述隔膜的厚度被压缩10％至50％(即，压缩至原始厚度的90％至50％)。

36、(6)双极性水平电池

37、本技术的第六方面在于提供一种双极性电池，所述双极性电池包含：如第四方面中所述的电池芯；电池槽，其经构形以容纳所述电池芯；及电池盖，其经构形以与所述电池槽配合，且经构形以与所述电池芯的顶部间隙配合。

38、优选地，所述压力框架的侧面具有多个窗口，所述电池槽中具有一个或多个能够与所述压力框架的多个窗口相互卡接的楔形块。

39、优选地，所述压力框架的对应于每一个电池单体的边缘的位置处粘贴有密封胶条，所述密封胶条大体上呈u形；所述电池槽的内表面具有大体呈u形的胶条密封台，从而与所述密封胶条挤压形成紧配合。

40、(7)双极性水平电池

41、本技术的第七方面在于提供一种双极性水平电池，所述双极性水平电池包含：如本技术第四方面所述的电池芯；电池槽，其包含相对的两侧板和连接所述两侧板的底板，所述两侧板之间形成容纳空间，其经构形以容纳所述电池芯，其中所述电池槽进一步包含位于所述侧板内侧、对应于各所述电池单体的端部的位置处的胶条，所述胶条沿所述侧板的高度方向延伸，且向内突出至超出所述侧板，且其中各所述电池单体的端部位置处的所述隔膜由于受到所述胶条的挤压而折弯，从而使得所述隔膜紧贴所对应的所述正极板和所述负极板的侧边，且夹持于所述侧边与所述胶条之间；及电池盖板，其经构形以与所述电池槽配合，且所述电池盖板压缩所述电池芯并通过自锁方式将其固定于所述电池槽中。例如，电池盖板上可成形有楔形槽，而电池槽上可成形或设置有楔形块(当然，也可以反过来，即电池槽上成形有楔形槽，而电池盖板上成形或设置有楔形块)，从而可借助所述楔形块和楔形槽的配合而实现电池盖板的自锁。

42、在一些实施例中，所述隔膜折弯至接触与其相邻的另一折弯的隔膜。

43、在一些实施例中，所述胶条整体上呈大体u形，其沿着一个所述侧板内侧、所述底板内侧和另一个所述侧板内侧延伸。

44、在一些实施例中，所述胶条的横截面为l型，从而使所述隔膜的端部经由所述胶条的挤压而沿着两方向折弯。

45、(8)制造双极性水平电池的方法

46、本技术的第八方面在于提供一种制造双极性水平电池的方法，所述方法包括：提供本技术第五方面中所述的方法制作的电池芯；将所述电池芯置入于电池槽中，使其紧固于所述电池槽中；及将电池盖与所述电池槽相配合以形成包覆所述电池芯的电池壳体。

47、优选地，所述电池芯的所述压力框架的侧面具有多个窗口，所述电池槽中具有一个或多个能够与所述压力框架的多个窗口相互卡接的楔形块，且其中将所述电池芯置入于电池槽中的步骤包括：使所述电池槽的楔形块卡接于所述压力框架的相应窗口中，从而其紧固于所述电池槽中。

48、(9)制造双极性水平电池的方法

49、本技术的第九方面在于提供一种制造双极性水平电池的方法，所述方法包括：提供如本技术第四方面所述的电池芯；将所述电池芯置入于电池槽中，其中所述电池槽包含相对的侧板和连接所述两侧板的底板，所述侧板之间形成容纳空间，其经构形以容纳所述电池芯，其中所述电池槽进一步包含位于所述侧板内侧、对应于各所述电池芯的端部的位置处的胶条，所述胶条沿所述侧板的高度方向延伸，且向内突出至超出所述侧板，且其中各所述电池芯的端部位置处的所述隔膜由于受到所述胶条的挤压而折弯，从而使得所述隔膜紧贴所对应的所述正极板和所述负极板的侧边，且夹持于所述侧边与所述胶条之间；及将电池盖板与所述电池槽相配合，以形成包覆所述电池芯的电池壳体，且所述电池盖板压缩所述电池芯并通过自锁方式将其固定于所述电池槽中。例如，电池盖板上可成形有楔形槽，而电池槽上可成形或设置有楔形块，从而可借助所述楔形块和楔形槽的配合而实现电池盖的自锁。优选地，其中在将所述电池盖与所述电池槽相配合以形成包覆所述电池芯的所述电池壳体后，更进一步包括：在所述电池芯与电池槽形成的空腔及所述电池盖与电池槽形成的空腔内，注满填充物。

50、按照本技术所提供的电池芯，由于单极板及双极板在层叠组装时，可以将密封组件设置于密封台与隔膜之间(例如设置在支撑台上)，从而可方便、有效实现相邻电池单体之间的密封。并且，这种单极板、双极板、以及具有单极板及双极板的电池芯的制造工艺均较简单、成本较低。

51、按照本技术所提供的双极性电池，由于包含上述单极板及双极板，因而密封性能好，有助于延长使用寿命。

52、按照本技术所提供的制造双极性电池及其电池芯的方法，工艺更简单，易于实现，因而适合于大规模生产。

53、按照本技术所提供的双极性电池，电池槽进一步包含位于所述侧板内侧、对应于各所述电池单体的端部的位置处的胶条，由于隔膜通过胶条的挤压而折弯卷边后，隔膜紧贴正极板和所述负极板侧边，并被胶条压紧，从而消除了电池芯和电池槽的侧隙，有效地实现了电池芯与电池槽之间的密封。