專(zhuān)利名稱(chēng)：用于雙極電池的隔離壁、雙極電極、雙極電池和隔離壁的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于雙極電池的中間隔離壁，包含這種隔離壁的雙極電極、雙極電池和這種隔離壁的制造方法。
背景技術(shù)：
雙極電池已經(jīng)公知，是由多個(gè)串聯(lián)的雙極電極排列成組而成。通常，每個(gè)組的一端以帶有電流出口的單極正電極結(jié)束，另一端以帶有電流出口的單極負(fù)電極結(jié)束。
在每個(gè)雙極電極之間放置隔板，放置該隔板的目的是防止電池組短路并盛放一定量的電解質(zhì)，以確保離子在電極之間通過(guò)，并且，在電解質(zhì)參加單元電池反應(yīng)的情況下確保一定的容量。在已知的雙極電池中，為了防止在單元電池中形成過(guò)高的氣壓，在每個(gè)單元電池中都設(shè)置了一個(gè)閥門(mén)。
雙極電極包含電子傳導(dǎo)部分(上述隔離壁)，和在該隔離壁的每個(gè)面上的正極活性物質(zhì)，例如PbO2和負(fù)極活性物質(zhì)，例如鉛電池中的多孔Pb。
隔離壁原則上可以由任何電子傳導(dǎo)材料構(gòu)成，但是對(duì)該材料增加了一些特定要求，例如，每單位重量和體積中的良好的電子傳導(dǎo)特性、良好的機(jī)械強(qiáng)度、良好的抗侵蝕能力以及與活性物質(zhì)進(jìn)行良好接觸的能力。鉛能夠滿(mǎn)足后面的要求，但是，對(duì)于其它特性，認(rèn)為鉛沒(méi)有多少優(yōu)勢(shì)。
所以，有幾個(gè)專(zhuān)利文獻(xiàn)描述了鉛與聚合物材料的一些組合，這些聚合物材料被排列成通過(guò)該聚合物中的鉛成分獲得充分的傳導(dǎo)性并通過(guò)聚合物獲得強(qiáng)度。
但是，使用有機(jī)材料(聚合物)，尤其是在鉛電池中，是不合適的，因?yàn)樵谂c氧和/或PbO2接觸時(shí)它們往往在產(chǎn)生CO2的同時(shí)進(jìn)行分解，這對(duì)電池的無(wú)維護(hù)地工作的能力有不良影響。另外，當(dāng)重復(fù)地對(duì)電池進(jìn)行充電和放電時(shí)，鉛和塑性產(chǎn)物的組合在受到鉛成分上的增加的PbO2層的壓力時(shí)會(huì)造成塑性物質(zhì)屈服，由此可能導(dǎo)致越過(guò)或穿過(guò)隔離壁的泄漏。
雙極電池中的泄漏，即從雙極電極的一端到另一端之間的液體連接，會(huì)造成具有與短路相同后果的蠕動(dòng)電流，并導(dǎo)致自放電。這樣的液體連接可能是隔離壁中的裂縫或者是因鉛的不完整滲透而產(chǎn)生的毛細(xì)管。但是，在這種情況下，電解質(zhì)將保留在電池內(nèi)部。
泄漏也可能發(fā)生在圍繞每個(gè)雙極電極的框中。這種泄漏特別嚴(yán)重，因?yàn)閮蓚€(gè)雙極電極之間的空間可能已排空，而沒(méi)有電解質(zhì)。
對(duì)上述框之間進(jìn)行密封的第一條件是密封表面能夠抵抗來(lái)自酸和氧化物(PbO2，O2)的侵襲。該表面必須沒(méi)有能被侵蝕從而產(chǎn)生通道的物質(zhì)的沉淀?；谶@些原因，例如，滲透了鉛的多孔的陶瓷材料不能持久地用做密封表面。
根據(jù)US-A-5,510,211，雙極隔離壁包含玻璃或者陶瓷材料的多孔薄板，這些材料從不被PbO2或氧氣侵襲的意義上來(lái)說(shuō)具有化學(xué)穩(wěn)定性。該隔離壁的孔中被填滿(mǎn)了鉛或者鉛合金，從而具有能夠滿(mǎn)足要求的充足的電子傳導(dǎo)能力，盡管在機(jī)械穩(wěn)定的雙極電極的每一面上，已經(jīng)沉淀了活性物質(zhì)。
把鉛滲透到多孔薄板，可以通過(guò)電化學(xué)鍍或者通過(guò)用熔化的鉛填注孔的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。陶瓷材料足夠結(jié)實(shí)，可以經(jīng)受住由于侵蝕使鉛氧化成PbO2時(shí)發(fā)生的體積增大。侵蝕產(chǎn)物的形成增加鉛和陶瓷材料的孔壁間的壓力，由此，其后的鉛侵蝕將大大減少。
根據(jù)US-A-5,510,211，尺寸穩(wěn)定的隔離壁必須以沒(méi)有通過(guò)旁路或者穿過(guò)該隔離壁的電解質(zhì)連接的方式固定在電池內(nèi)部。
根據(jù)US-A-4,124,746，已經(jīng)知道多孔的隔離壁可以用鈦、鋯或其它類(lèi)似材料來(lái)制造。以在金屬鈦和鉛之間獲得良好的電連接的方式，在上述隔離壁的孔中填充鉛。為了在相鄰電極之間獲得良好的密封，在薄板的外圍區(qū)域設(shè)置與多孔薄板中的材料相同的無(wú)孔環(huán)或者無(wú)孔薄板。由此，橡膠的密封環(huán)能夠被設(shè)置在雙極電極之間提供密封。
根據(jù)US-A-4,124,746，還可以知道，通過(guò)壓縮構(gòu)成多孔薄板的材料的一部分，優(yōu)選在外圍部分，提供密封的表面，由此孔的開(kāi)口將變小。提出的另一個(gè)方法是使用陶瓷材料密封薄板的上表面和下表面的孔的開(kāi)口，從而設(shè)置一個(gè)密封表面。
如果密封表面含鉛，則被O形環(huán)或以類(lèi)似方式覆蓋的密封表面不可能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持無(wú)泄漏。這是因?yàn)殂U將被氧化成PbO2，該P(yáng)bO2將依次地使位于該鉛成分之上的可能存在的塑性物質(zhì)分裂松散。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是避免背景技術(shù)中的缺點(diǎn)，特別是提供一種改進(jìn)的隔離壁，一種雙極電極，一種雙極電池結(jié)構(gòu)，使得在雙極電池內(nèi)的一組雙極電極變得無(wú)泄漏。
在權(quán)利要求1以及其它獨(dú)立的裝置權(quán)利要求的特征部分中的隔離壁等中可實(shí)現(xiàn)上述目的。
根據(jù)本發(fā)明的隔離壁包含非電導(dǎo)材料的尺寸穩(wěn)定的多孔薄板，有一個(gè)密封邊緣緊緊結(jié)合在該多孔薄板上，它由玻璃、琺瑯、釉、陶瓷材料、塑性材料、橡膠材料或者類(lèi)似材料形成。該薄板上的孔被填充或已被填充了鉛、鉛合金或者相應(yīng)的材料。
應(yīng)該注意到，在這里所說(shuō)的有關(guān)鉛的部分也適用于與例如錫、鈣的合金，這些合金被用于鉛電池技術(shù)中以提高鉛的強(qiáng)度、處理性、對(duì)腐蝕的抵抗力等，這些是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的。
根據(jù)本發(fā)明，得到一種雙極電池，該電池在很長(zhǎng)系列的工作循環(huán)下不會(huì)有越過(guò)隔離壁的泄漏。密封邊緣部分直接連接在多孔薄板的非導(dǎo)電材料上，由此，密封邊緣的均勻而防電解質(zhì)的表面進(jìn)一步用做與進(jìn)一步的密封裝置的鄰接表面，這些裝置將在下面進(jìn)一步描述。
通過(guò)本發(fā)明能夠有效地避免通過(guò)最終得到的雙極電池中的隔離壁的電解質(zhì)的泄漏和由此引起的電流泄漏。通過(guò)對(duì)多孔薄板中不導(dǎo)電材料的密封邊緣部分的直接的緊固結(jié)合，使得滲透的鉛的氧化不能在電池的循環(huán)過(guò)程中弄松密封邊緣部分，由此可以維持耐久的密封。
該多孔薄板的防電解質(zhì)的密封邊緣部分的外表面將為隨后經(jīng)過(guò)粘貼、熔化固定、超聲波焊接等固定例如由合成材料構(gòu)成的密封元件提供一個(gè)非常好的地方。
通過(guò)使密封邊緣部分圍繞多孔薄板的外圍部分并形成基本上為U形的截面，能夠獲得有利的、廣泛地延伸的密封，并且可以非常安全地把進(jìn)一步的密封元件固定到周?chē)拿芊膺吘壊糠帧?br> 通過(guò)將密封邊緣部分安放并且固定到多孔薄板的僅僅一個(gè)側(cè)面，制造變得簡(jiǎn)單，因?yàn)閷⒁纬擅芊膺吘壊糠值牟牧现恍鑿囊粋€(gè)方向施加到多孔薄板。鉛的滲透等等也被簡(jiǎn)化。
優(yōu)選地，多孔薄板包含陶瓷材料，因?yàn)檫@導(dǎo)致好的形態(tài)穩(wěn)定性和合理、經(jīng)濟(jì)的制造。尤其是，在陶瓷材料被燒結(jié)時(shí)獲得這些特性。
優(yōu)選地，將多孔薄板的多孔率的調(diào)整為約5～30％，這可導(dǎo)致低重量和穩(wěn)定性。尤其優(yōu)選地，多孔率為約10％～20％。
當(dāng)該多孔薄板的熱膨脹系數(shù)對(duì)應(yīng)于密封邊緣部分材料的熱膨脹系數(shù)時(shí)，溫度的波動(dòng)不會(huì)在材料中造成有可能形成裂痕等的熱致拉力。這當(dāng)然是關(guān)于密封邊緣基本上由硬材料構(gòu)成的情況。
優(yōu)選地，密封邊緣部分的厚度約為0.1～1.0mm，這可為實(shí)現(xiàn)密封邊緣部分的良好的密封和機(jī)械性質(zhì)提供了條件。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)優(yōu)選方面，在多孔薄板被填充鉛或者相應(yīng)的材料之前，把密封邊緣部分固定到多孔薄板的材料上。這為良好的固定提供更好的條件，但是要求孔中的鉛滲透不會(huì)對(duì)在密封邊緣部分中的材料和可能使用的固定劑產(chǎn)生負(fù)面影響。例如，要求其熔點(diǎn)高于將要滲透的鉛的溫度。
但是，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，在多孔薄板被填充鉛或者相應(yīng)的材料之后，把密封邊緣部分固定并緊固在多孔薄板上。在這方面，可以使用較低熔點(diǎn)的材料，例如，塑性材料和橡膠材料。在這方面，關(guān)于密封邊緣部分的固定，要求完全去除薄板的外圍的相當(dāng)大部分的多孔薄板中的材料上的鉛或相應(yīng)的材料。這個(gè)可以通過(guò)徹底的磨削來(lái)解決，但也有別的方法可以實(shí)現(xiàn)，例如刮削。密封邊緣部分隨后通過(guò)施加能夠緊緊結(jié)合連結(jié)到多孔薄板的有機(jī)或無(wú)機(jī)的材料形成。作為這種材料的例子是橡膠，它連結(jié)到多孔材料時(shí)會(huì)硬化，或者Santoprene或者類(lèi)似的材料。此外，該方面的優(yōu)點(diǎn)還在于，以這種方式施加的密封邊緣部分可以構(gòu)成并由此取代上面提及過(guò)的附加的密封元件如密封框。
上述隔離壁包括環(huán)繞多孔薄板及其外圍部分且以防電解質(zhì)的方式施加到密封邊緣部分的密封框，通過(guò)該隔離壁可以實(shí)現(xiàn)最終得到的電池組的良好的密封。尤其是，當(dāng)密封框包含至少兩個(gè)以防電解質(zhì)的方式互相固定的不同合成材料的圍繞框部分，并且其中第一框部分被固定到密封邊緣部分，第二框部分與相鄰隔離壁的密封框協(xié)作提供用于密封的密封表面時(shí)，可以使密封框的不同部分適應(yīng)不同的功能需求和條件。尤其是，為了分別適應(yīng)密封性和固定性，第一框部分的材料比第二框部分的材料更有彈性。
本發(fā)明還涉及一種包含根據(jù)本發(fā)明的隔離壁的雙極電極，以及包含至少一個(gè)這種電極的雙極電池。由此，實(shí)現(xiàn)了與關(guān)于隔離壁的優(yōu)點(diǎn)相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明還涉及制造根據(jù)本發(fā)明的隔離壁的方法，由此也實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的和更多的優(yōu)點(diǎn)。
在多孔薄板上形成密封邊緣部分的優(yōu)選方法是，通過(guò)施加在干燥和燒結(jié)之后固定在多孔薄板上的漿糊(paste)或漿液(slurry)狀的局部的玻璃粉層，能夠?qū)崿F(xiàn)一種有效而且合理的制造方法以及緊緊結(jié)合到多孔薄板中的材料的方法。通過(guò)印刷技術(shù)步驟施加漿糊或漿液特別地有效而且經(jīng)濟(jì)。


下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明，但是這些結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明只是示例性的，不構(gòu)成對(duì)發(fā)明本身的限制。
圖1a和1b以截面圖展示根據(jù)本發(fā)明的包含帶有密封邊緣的陶瓷薄板的隔離壁的兩個(gè)不同的實(shí)施例。
圖2a、圖2b和2c顯示了本發(fā)明中的帶有密封邊緣和框的隔離壁的截面。
圖3概略地展示根據(jù)本發(fā)明的雙極電池并放大地展示雙極電極。
圖4以截面圖展示根據(jù)本發(fā)明的隔離壁的另一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
在圖1a中以截面圖示出的隔離壁，包括由多孔的陶瓷材料構(gòu)成的薄板(disc)1，該薄板1具有由玻璃、陶瓷材料、琺瑯材料、釉或類(lèi)似材料構(gòu)成的密封邊緣部分2。該隔離壁以四邊形的形式顯示，但是關(guān)于它的外形也可以是圓形或其它任何形狀。該陶瓷薄板的合適的厚度為0.3～3mm，優(yōu)選地，厚度為0.75～1.0mm，其它尺寸也可以考慮。
如圖1a所示，密封邊緣部分2環(huán)繞在多孔薄板的外圍區(qū)域，該結(jié)構(gòu)對(duì)于密封和固定可提供有利的優(yōu)越特性，因此是優(yōu)選的。
在由陶瓷材料構(gòu)成的燒結(jié)的多孔薄板中，密封邊緣部分優(yōu)選為玻璃材料，玻璃材料可以在多孔陶瓷材料上良好地固定，且其外表面適合于固定和緊固如密封框等的另外的密封裝置。
圖1b示出了隔離壁的另一個(gè)例子，其中密封邊緣部分2僅固定在薄板1的一個(gè)側(cè)面的外圍。該實(shí)施例也使得到的隔離壁具有良好的密封特性。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是有助于在外圍區(qū)域?qū)U或者類(lèi)似物質(zhì)滲透到薄板的孔里。因?yàn)樵牧希缢械牟ＡХ蹪{液，僅施加在多孔薄板的一個(gè)側(cè)面上，所以制造過(guò)程也變得簡(jiǎn)單。在更多的沒(méi)有示出的實(shí)施例中，密封邊緣部分可以位于薄板1外圍部分的兩個(gè)側(cè)面上，或者，只位于垂直于薄板的主平面的那個(gè)側(cè)面，但后者不是優(yōu)選的。
圖2a示出了具有多孔的陶瓷薄板1和圍繞的密封邊緣部分2的隔離壁的截面圖。還示出了在將鉛或類(lèi)似材料滲透之后施加到該陶瓷薄板的密封框6。這里的密封框由兩個(gè)以防電解質(zhì)的方式接合的、截面為U形的框部分6’和6”組成，其中，第一部分6’以防電解質(zhì)的方式固定在密封邊緣部分并圍繞薄板1的外圍部分，第二部分以防電解質(zhì)的方式環(huán)繞第一部分，并適合于以防電解質(zhì)的方式放置和緊固在相鄰隔離壁的密封框上。用來(lái)構(gòu)成第一框部分的材料的例子包括Santoprene，它通過(guò)對(duì)密封邊緣部分施加用于防電解質(zhì)的底料(primer)來(lái)完成。與第二框部分相比，第一框部分由彈性程度更高的更軟的聚合物構(gòu)成，第二框部分由例如聚丙烯或ABS的可擠壓、可焊接的熱塑性的材料構(gòu)成。圖2b和2c示出了不同形式的密封框，其中遠(yuǎn)離第一框部分6’的方向上第二框部分6”僅放置在外圍的側(cè)面。在圖2c中，通過(guò)一邊的凹槽和另一邊相應(yīng)的凸部使框部分之間的接合更牢固。
通過(guò)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的各種方法可以對(duì)玻璃表面施加聚合物。要與聚合材料粘接的玻璃表面應(yīng)該用底料打底以獲得最佳結(jié)果。
US-A-5,510,211描述了怎樣把上述陶瓷材料上的孔用鉛滲透至該薄板的外圍區(qū)域。這樣，該外圍區(qū)域?qū)⒊蔀楫愘|(zhì)區(qū)域，由陶瓷表面及鉛表面組成。因此，該薄板的涂上聚合物的部分將隨著時(shí)間而分裂松散，原因是聚合物/底料下的鉛將氧化并增加其體積。無(wú)論如何，利用多孔的PbO2，酸和由此產(chǎn)生的電流甚至能在細(xì)裂紋毛細(xì)管中流過(guò)。然而，根據(jù)本發(fā)明，薄板1的中心部分可以用鉛填充，并且可以將聚合材料的密封劑和底料施加在固定在外圍的密封邊緣部分2上，完全不會(huì)裂開(kāi)。
可以在圍繞的聚合物框上設(shè)置用于拉桿的孔(未圖示)，以便將若干個(gè)帶有本發(fā)明的隔離壁的電極和終端電極裝配進(jìn)雙極電池。在這種情況下，每個(gè)雙極電極之間將放置密封環(huán)或者任何其它密封。其它可能的或通過(guò)本發(fā)明變得可能的實(shí)施例是直接將若干相鄰塑性框焊接在一起或者粘接在一起，以形成電池組。
圖3示出了具有雙極電極的電池的簡(jiǎn)圖，并詳細(xì)示出了該電池的一部分，其中，每個(gè)電極由隔離壁1、正極活性材料9、和負(fù)極活性材料10組成。框6至少由圍繞著隔離壁1的兩個(gè)不同的層構(gòu)成。拉桿14確保施加到電池組的壓力。密封框之間可以直接互相焊接，比如通過(guò)超聲波焊接或者粘接。在框之間，也可以放置密封環(huán)15來(lái)達(dá)到密封的目的。在每個(gè)雙極電極之間，照常有帶有電解質(zhì)的隔板11。該電池還包含電流端子12和外殼(未圖示)。
本發(fā)明使用的陶瓷材料多孔薄板可以通過(guò)例如擠壓或燒結(jié)陶瓷粉來(lái)制造，最好具有明確的等級(jí)分布。也可以將有機(jī)材料的孔形成物加在陶瓷微粒漿糊上。用該混合物形成薄板，將該薄板放置在高溫條件下，高溫使得水分蒸發(fā)，孔形成物氣化，陶瓷微粒被燒結(jié)在一起。對(duì)于陶瓷材料來(lái)說(shuō)，燒結(jié)溫度可以高達(dá)1500～2000℃。用相應(yīng)的方式可以將玻璃球燒結(jié)在一起，形成結(jié)合良好的多孔體。這些方法僅僅被作為如何制造多孔體的例子，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限制。因此，多孔材料優(yōu)選為包含玻璃或陶瓷材料，例如通常的Al2O3。但是不排除使用其它的尺寸穩(wěn)定的材料。
為了制造根據(jù)本發(fā)明的隔離壁，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的燒結(jié)的多孔薄板在薄板1外圍區(qū)域的規(guī)定區(qū)域上被施加了玻璃漿液和水。玻璃通過(guò)加熱被熔化，形成密封邊緣部分2，它具有與多孔材料容易安裝且結(jié)合牢固的光滑的覆蓋表面。
為了使玻璃邊緣部分和陶瓷材料達(dá)到可能的最高強(qiáng)度，應(yīng)力爭(zhēng)使這些材料具有相同或者幾乎相同的熱膨脹系數(shù)。主要通過(guò)改變密封邊緣部分的材料的成分(也要改變多孔薄板的成分)，可以獲得熱膨脹系數(shù)之間良好的一致性。
隨后，通過(guò)在真空下將多孔陶瓷薄板浸在熔化的鉛中，使鉛滲透進(jìn)多孔陶瓷薄板。通過(guò)壓力和真空方法的結(jié)合使用，該多孔陶瓷薄板可以幾乎完全地被鉛填滿(mǎn)。在浸入之前，可以遮蓋密封邊緣部分以防止被鉛污染。
上述方法預(yù)先假定，構(gòu)成密封邊緣部分的材料的熔點(diǎn)高于用于滲透的鉛的溫度。在另一方面，使用熔點(diǎn)(或受影響的溫度)較低的材料的密封邊緣也是可能的，但是該密封邊緣有可能在滲透過(guò)程中被破壞。這可以通過(guò)這樣的方式實(shí)現(xiàn)在滲透鉛并且鉛已經(jīng)變硬之后，通過(guò)例如磨削的方法將在薄板外圍部分外表面(圖4中的13)的所有或絕大部分的鉛除去?；蛘吒g該區(qū)域，例如使用酸性物質(zhì)和過(guò)氧化氫物。之后，在那里施加與裸露的多孔薄板結(jié)合良好的材料，以形成密封邊緣部分?？梢酝ㄟ^(guò)合適的膠水粘接塑性物質(zhì)。如上所述，這樣就可以避免更多的密封元件。
然后，(如果有必要)將該填滿(mǎn)鉛的隔離壁緊固在雙密封框內(nèi)，該雙密封框可能具有若干個(gè)雙極電極和在每個(gè)電極之間安裝的隔板，其中，上述雙極電極是被逐個(gè)安裝的，并且最后一個(gè)是單極終端電極。以這樣的過(guò)程獲得的隔離壁如圖4所示，其中，對(duì)相應(yīng)部分使用了與上述相同的附圖標(biāo)記。
除了拉桿之外，上述連接可以通過(guò)高壓實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)螺栓、粘接或焊接來(lái)實(shí)現(xiàn)。
因?yàn)樵谒袉卧姵刂卸伎赡墚a(chǎn)生氣體，因此可以使用閥對(duì)每個(gè)單元電池(未圖示)進(jìn)行排氣?；蛘?，可以用外殼包圍雙極電池組，并且，在每個(gè)雙極單元電池與外殼框內(nèi)的氣體空間開(kāi)放連接時(shí)，可以同時(shí)使用閥進(jìn)行排氣。
當(dāng)用玻璃形成密封邊緣部分時(shí)，也可以將其作為漿糊施加到隔離壁，隨后，進(jìn)行干燥和燒結(jié)。漿糊或漿液的施加可以通過(guò)源自印刷技術(shù)的方法實(shí)現(xiàn)，例如通過(guò)在厚膜形成技術(shù)中眾所周知的絲網(wǎng)印刷來(lái)實(shí)現(xiàn)。上述陶瓷隔離壁被所述漿糊以2～20mm，優(yōu)選約為5mm的寬度覆蓋。作為一個(gè)例子，上述漿糊可以是玻璃微粒的粘稠漿液，該玻璃微粒中具有可以被燒結(jié)成牢牢緊固的、覆蓋的、并且光滑的表面的成分。多孔陶瓷材料和被施加的密封邊緣部分的厚度在燒結(jié)后應(yīng)為最多5mm，其中，密封邊緣部分本身優(yōu)選為約0.1～1.0mm，最優(yōu)選為小于0.5mm。在隔離壁上施加漿糊或漿液是按圖形進(jìn)行的，該圖形在燒結(jié)后保留。
制造根據(jù)本發(fā)明的薄板的另一個(gè)方法是用合適的材料，例如厚板，保護(hù)該薄板的中心部分，并且通過(guò)火焰噴涂向該陶瓷薄板的遮護(hù)之外的部分及其邊緣施加氧化物?？梢灶A(yù)期，施加的材料不會(huì)浸透那些孔，而是被施加在該陶瓷材料的外面，以提供緊密固定附加在下面的多孔材料上的保護(hù)層。
通過(guò)擠壓、焊接或其它任何方法施加毗鄰隔離壁的塑性框。由此，把聚合物直接結(jié)合固定在圍繞陶瓷薄板的外圍區(qū)域和側(cè)面邊緣的材料上。之前，同時(shí)或之后，將另一個(gè)聚合物固定在第一個(gè)聚合物之上。但是，這些塑性框完全可以由一種材料形成。另外，可以更加加強(qiáng)塑性框和施加的玻璃邊緣部分之間的結(jié)合，從而通過(guò)向玻璃邊緣部分提供能夠滿(mǎn)足該要求的表面結(jié)構(gòu)而進(jìn)一步減少泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇材料或塑性框中的材料，能夠提供多孔材料與密封邊緣之間的緊密接合，并且生成對(duì)振動(dòng)相對(duì)不敏感且吸收沖擊的結(jié)構(gòu)。在卡車(chē)電池、建筑機(jī)器的啟動(dòng)電池、以及(可能是最重要的)受到深水炸彈攻擊的潛艇的電池中，該吸收沖擊的作用非常重要。
權(quán)利要求
1.一種用于雙極電池中的電極的隔離壁，該隔離壁包含由非導(dǎo)電材料構(gòu)成的尺寸穩(wěn)定的多孔薄板(1)，該多孔薄板的孔中填充了鉛或相應(yīng)的金屬或其合金，該隔離壁的特征在于在該多孔薄板的外圍區(qū)域的至少一個(gè)側(cè)面上設(shè)置有防電解質(zhì)的密封邊緣部分(2)，該密封邊緣部分直接結(jié)合在該多孔薄板的非導(dǎo)電材料上，該密封邊緣部分的材料包含玻璃、陶瓷材料、琺瑯、釉、塑性材料或橡膠中的任何一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔離壁，其特征在于所述密封邊緣部分(2)圍繞所述多孔薄板(1)的外圍區(qū)域并形成基本為U型的截面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔離壁，其特征在于只在所述多孔薄板(1)的一個(gè)側(cè)面上設(shè)置并固定所述密封邊緣部分(2)。
4.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的隔離壁，其特征在于所述多孔薄板(1)包含陶瓷材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的隔離壁，其特征在于所述陶瓷材料是被燒結(jié)的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)所述的隔離壁，其特征在于所述多孔薄板(1)包含玻璃材料。
7.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的隔離壁，其特征在于所述多孔薄板(1)的多孔率是約5～30％，尤其是約10～20％。
8.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的隔離壁，其特征在于所述多孔薄板(1)中的材料的熱膨脹系數(shù)與密封邊緣部分(2)中的材料的熱膨脹系數(shù)一致。
9.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的隔離壁，其特征在于所述密封邊緣(2)的厚度為約0.1～1.0mm。
10.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的隔離壁，其特征在于所述密封邊緣(2)以約2～20mm的寬度覆蓋所述多孔薄板(1)的外圍區(qū)域。
11.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的隔離壁，其特征在于在所述多孔薄板的孔被填充之前，所述密封邊緣部分(2)直接固定和緊固在該多孔薄板(1)材料上。
12.根據(jù)權(quán)利要求1～10中任何一項(xiàng)所述的隔離壁，其特征在于在所述多孔薄板(1)的孔被填充之后，所述密封邊緣部分(2)直接固定和緊固在該多孔薄板(1)材料上。
13.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的隔離壁，其特征在于該隔離壁包含密封框(6)，它圍繞所述多孔薄板(1)并密封其外圍區(qū)域，并且以防電解質(zhì)的方式被固定在所述密封邊緣(2)上。
14.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的隔離壁，其特征在于所述密封框(6)包含至少兩個(gè)由不同合成材料構(gòu)成的圍繞的框部分，它們以防電解質(zhì)的方式互相接合，其中，第一框部分(6’)緊固在所述密封邊緣部分(2)上，第二框部分(6”)提供用于與相鄰隔離壁的密封框協(xié)同密封的表面。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的隔離壁，其特征在于第一框部分(6’)的材料比第二框部分(6”)的材料更有彈性。
16.一種雙極電極，包含隔離壁(1，2)和施加在其上的活性材料(9，10)，該雙極電極的特征在于包含根據(jù)權(quán)利要求1～15中任何一項(xiàng)所述的隔離壁(1，2)。
17.一種雙極電池，包含多個(gè)雙極電極、隔板、電解質(zhì)、電流端子以及外殼，該雙極電極的特征在于至少一個(gè)電極是根據(jù)權(quán)利要求16所述的電極。
18.一種制造雙極電池中的電極的隔離壁的方法，該雙極電池包含尺寸穩(wěn)定的非導(dǎo)電材料的多孔薄板(1)，該多孔薄板的孔中填充了鉛或相應(yīng)的金屬或其合金，該方法的特征在于在該多孔薄板(1)的外圍區(qū)域的至少一個(gè)側(cè)面上提供防電解質(zhì)的密封邊緣部分(2)，該密封邊緣部分直接緊固在上述多孔薄板(1)中的非導(dǎo)電材料上；該密封邊緣部分中使用的材料包含玻璃、陶瓷材料、琺瑯、釉、塑性材料或橡膠中的任何一種。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于在所述多孔薄板的孔被填充之前，把所述密封邊緣部分緊固在多孔薄板中的材料上。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述多孔薄板(1)包含燒結(jié)了的陶瓷材料，且被施加了由玻璃構(gòu)成的密封邊緣部分，該方法的特征在于為了形成所述密封邊緣部分(2)，把漿糊或漿液狀的部分玻璃粉層施加在上述多孔薄板(1)上并與上述多孔薄板(1)一起干燥并燒結(jié)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于所述的漿糊或漿液通過(guò)印刷技術(shù)的步驟來(lái)施加。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于在所述多孔薄板的孔被填充后，把所述密封邊緣部分緊固在該多孔薄板中的材料上。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于從所述多孔薄板的外圍區(qū)域去除過(guò)量的填充材料，由此將用來(lái)構(gòu)成所述密封邊緣部分的橡膠材料通過(guò)硬化處理固定在上述多孔薄板中的材料上。
全文摘要
一種用于雙極電池中電極的隔離壁，由尺寸穩(wěn)定的非導(dǎo)電材料的多孔薄板(1)構(gòu)成，該孔填充了鉛或者對(duì)應(yīng)的金屬或者其合金。該隔離壁的特征在于該多孔薄板在它的外圍區(qū)域的至少一個(gè)側(cè)面施加了一種防電解質(zhì)的密封邊緣部分(2)，該密封邊緣部分直接連合在上述多孔薄板的非導(dǎo)電材料上，上述密封邊緣部分中的材料包含玻璃、陶瓷材料、琺瑯、釉、塑性材料或橡膠中的任何一種。本發(fā)明還包括雙極電極、雙極電池和隔離壁的制造方法。
文檔編號(hào)H01M4/14GK1757133SQ200480005797
公開(kāi)日2006年4月5日 申請(qǐng)日期2004年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月4日
發(fā)明者歐文·尼爾森, 布利塔·海拉爾德森, 格蘭·戴爾斯特洛姆 申請(qǐng)人:Eff能源股份公司