本发明涉及铅酸蓄电池,特别涉及一种铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构。
背景技术:
如图1所示,传统铅酸蓄电池电极,一般在电极1边缘或边框处与极耳2连接;当传统铅酸蓄电池单电池中有1片以上的正或负电极时,所述正或负电极的极耳通常与汇流条连接;当多个单电池串或并联时,所述各单电池的极耳、汇流条彼此又通过与过桥或直连条的连接形成彼此间的连接;这样,传统铅酸蓄电池中,电极通过极耳、汇流条、过桥或直连条其中的一种或多种与电池或电池组的正、负端子(以下简称正、负端子)连接,然后通过正、负端子实现传统铅酸蓄电池电极与外界之间的电流电压输入输出;此所述连接结构的局部或整体,为传统铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构,其具有多方面的不足,例如:
1)电极与正、负极端子间的导电路径较长,从而使导电电阻较大、不利于电池或电极进行大电流充放电;
2)极耳、汇流排、过桥或直连条其通过电流的导体截面面积(该截面与电流方向垂直)比电极表面面积相对较小(传统导电结构中若增大导体截面面积,将增大材料用量、降低电池的比能量性能),从而也使电极与正、负极端子间的导电通路电阻较大,不利于大电池或电极的大电流充放电;
3)传统铅酸蓄电池中,常见极耳、汇流条、过桥或直连条其中的一种或多种通常被设置在传统铅酸蓄电池的电极反应室内(即电池槽或壳内),这导致:a,在电极高度(或长度)或宽度方向上,电池槽或壳内电极反应室的一部分空间需要被用来满足容纳极耳、汇流条、过桥或直连条的空间需求,从而造成电池体积比能量的一定程度的损失;b,处于电极反应室内的极耳、汇流条、过桥或直连条其中的一种或多种基本只能选择耐腐蚀性的铅或铅合金以防止在它们在电极反应室内被腐蚀,而铅或铅合金的电阻率、比重相对较大(均相对于铝、铜等金属或合金),这使得所述输入输出结构中导电通路的电阻大,导电结构或材料总体较沉,从而不利于铝、铜或其合金等轻质、高导电性的(均相对于铅)导体应用于铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构,不利于电池的重量比能、体积比能量、功率密度、降低成本等。
技术实现要素:
本发明所要解决的技术问题是提供一种铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构,该铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构中不包括上述电极边缘或边框处的极耳,允许铅酸蓄电池电极不经由上述传统铅酸蓄电池电极的极耳或/及其相关导电结构进行输入输出导电,可避免上述传统铅酸蓄电池电极输入输出导电结构的一种或多种不足。
所述充放电,即充电或/和放电。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构,所述电极的输入输出导电结构包括电极活性物质(例如铅膏)、片状集流体、轻质或/和高导电性导电体;
所述片状集流体为一种片体,包括片体边缘和由片体边缘所围包的两个面,即,片状集流体的正面、背面;所述片状集流体的正面、背面,其中一个面的全部或局部与所述电极活性物质或铅膏进行接触、连接或导电连接,形成铅酸蓄电池电极,将该面称为片状集流体的正面;另一个面的全部或局部与所述轻质或/和高导电性导电体进行导电连接,将该面称为片状集流体的背面;
一般厚度均匀的片状集流体,其正面与背面彼此平行且呈面对称,或正面、背面均垂直于片体的厚度方向。
所述轻质或/和高导电性的导电体其比重或/和电阻率低于铅。
可选的,所述铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构,还包括电池槽或壳、由所述电池槽或壳、片状集流体所围成的电极反应室,所述电极活性物质或铅膏、片状集流体正面中与电极活性物质或铅膏接触或/和连接的区域处于电极反应室内;
所述片状集流体其非与电极活性物质或铅膏接触、连接的表面,即,片状集流体的非触活表面,全部或部分地与所述电池槽或壳结合,该结合所产生的结合区域中,或/和,该结合区域在片状集流体表面上所围成、隔绝、封闭的区域中,至少有一部分所谓片状集流体表面隔绝区域的区域,该片状集流体表面隔绝区域与所述电极反应室内空间彼此隔绝、不接触、不连通,从而也与电极反应室内的液体(如电解液)、气体相隔绝、不接触、不连通;
所述轻质或/和高导电性导电体处于电极反应室外,在所述片状集流体表面隔绝区域内与片状集流体或片状集流体的背面进行导电连接。
可选的,所述片状集流体为,铅或铅合金;
可选的,所述轻质或/和高导电性导电体为,铝或铝合金、铜或铜合金、银或银合金、锡或锡合金、锌或锌合金、钛或钛合金、镍或镍合金、钨或钨合金、稀土或稀土合金、铁或铁合金、铅合金、导电氧化物、导电碳材料、导电陶瓷、导电塑料或导电聚合物、半导体,其中的一种或多种;
所述导电氧化物可包括但不限于二氧化锡、导电玻璃;
所述导电碳材料可包括但不限于:石墨、石墨烯、碳纳米管、活性碳、碳黑;
所述半导体可包括但不限于:硅或掺杂硅;
可选的,所述活性物质或铅膏为铅酸蓄电池的正极活性物质或负极活性物质。
可选的,所述轻质或/和高导电性的导电体与延长导线或导体连接;所述延长导线或导体可用于实现某一轻质或/和高导电性导电体与其它轻质或/和高导电性导电体、电池或电池组正或负端子、电子器件(如开关)之间的导电连接。
可选的,所述延长导线或导体为:铝或铝合金、铜或铜合金、银或银合金、锡或锡合金、锌或锌合金、钛或钛合金、镍或镍合金、钨或钨合金、稀土或稀土合金、铁或铁合金、铅合金、导电氧化物、导电碳材料、导电陶瓷、导电塑料或导电聚合物、半导体,其中的一种或多种。
所述导电氧化物可包括但不限于二氧化锡、导电玻璃;
所述导电碳材料可包括但不限于:石墨、石墨烯、碳纳米管、活性碳、碳黑;
所述半导体可包括但不限于:硅或掺杂硅;
可选的,所述片状集流体与所述轻质或/和高导电性导电体之间通过防腐蚀层进行导电连接,或所述片状集流体与所述轻质或/和高导电性导电体之间连接有防腐蚀层。所述防腐蚀层主要对电极反应室内的气体、液体,或与电池相关的化学作用、电化学作用起到间隔、阻挡作用,用来防止片状集流体破损后,尤其是与轻质或/和高导电性导电体所连接处的片状集流体局部区域破损后,电极反应室内的气体、液体,或与电池相关的化学作用、电化学作用对轻质或/和高导电性导电体产生腐蚀。
可选的,所述防腐蚀层为但不限于:铅或铅合金、锡或锡合金或锡氧化物、钛或钛合金、导电氧化物、导电碳材料、导电陶瓷、导电塑料或导电聚合物、半导体。
所述导电氧化物可包括但不限于二氧化锡、导电玻璃;
所述导电碳材料可包括但不限于:石墨、石墨烯、碳纳米管、活性碳、碳黑;
所述半导体可包括但不限于:硅或掺杂硅;
可选的,在所述铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构,可将轻质或/和高导电性导电体替换成铅或铅合金、锡或氧化锡,使所述铅或铅合金、锡或氧化锡与片状集流体进行导电连接或一体化。
可选的,所述片状集流体或其所构成的电极为折叠状。
可选的,所述轻质或/和高导电性导电体与片状集流体的导电接触、连接区域不设置在电极活性物质于片状集流体背面的垂直投影位置上。
可选的,所述片状集流体其非触活表面的全部或部分表面与电池槽或壳的结合,该结合可通过第三方材料进行,所述第三方材料,即,不同于片状集流体、电池槽或壳的材料;
所述第三方材料,可包括但不限于:具有粘接、密封、缓冲、防腐蚀性能的材料;
所述具有粘接、密封、缓冲、防腐蚀性能的材料,可包括但不限于:粘胶、橡胶、硅胶、塑料、玻璃、氧化硅、它们的复合物、其中的一种或多种。
可选的,相邻的铅酸蓄电池单电池,通过其各自的电极输入输出导电结构中的轻质或/和高导电性导电体的彼此连接、连体或通过共用同一个轻质或/和高导电性导电体,实现相邻铅酸蓄电池单电池间的连接或连体,或实现该相邻单电池间异极性电极、同极性电极的连接。所述异极性电极连接,即,正电极与负电极的连接;所述同极性电极的连接,即,正电极与正电极的连接,或者负电极与负电极的连接。
可选的,相邻的铅酸蓄电池单电池之间,通过共用同一电池槽或壳的壁墙而实现该相邻单电池彼此间的连体或连接。
有益效果
本发明所提供的铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构中不包括传统铅酸蓄电池电极的输入输出结构中电极边缘或边框处的极耳,允许铅酸蓄电池电极不经由极耳或/及其相关导电结构进行输入输出导电,可避免前述传统铅酸蓄电池电极输入输出导电结构的一种或多种不足,有利于降低铅酸蓄电池电极输入输出导电结构的电阻,提高电池或电极进行大电流充放电能力,有利于铝、铜或其合金等轻质、高导电性的(均相对于铅)导体应用于铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构,提高电池的重量比能、体积比能量、功率密度、降低成本等。
附图说明
图1是传统铅酸蓄电池带有极耳的电极输入输出导电结构平面结构示意图。
图2是本发明实施例1铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构的截面结构示意图。
图3是本发明实施例2带有延长导线或导体的铅酸蓄电池电极输入输出导电结构的截面结构示意图。
图4是本发明实施例3带有防腐蚀层的铅酸蓄电池电极输入输出导电结构的截面结构示意图。
图5是本发明实施例4片状集流体与防腐蚀层一体化的铅酸蓄电池电极输入输出导电结构的截面结构示意图。
图6是本发明实施例5片状集流体、防腐蚀层、替代轻质导电体或/和高导电性导电体的铅或铅合金一体化的铅酸蓄电池电极输入输出导电结构的截面结构示意图。
图7是本发明实施例6片状集流体其非触活表面的部分表面通过第三方材料与电池槽或壳进行结合的铅酸蓄电池电极输入输出导电结构的截面结构示意图。
图8是本发明实施例7轻质或/和高导电性导电体与片状集流体的导电接触、连接区域不设置在电极活性物质铅膏3于片状集流体4背面的垂直投影位置上的铅酸蓄电池电极输入输出导电结构的截面结构示意图。
图9是本发明实施例8相邻两只单电池通过其各自的电极输入输出导电结构中的轻质或/和高导电性导电体彼此连接或彼此连体成为一体的铅酸蓄电池电极输入输出导电结构的截面结构示意图。
图10是本发明实施例8相邻两只单电池通过共用或共同连接同一个轻质或/和高导电性导电体、且共用电池槽或壳壁墙而彼此连接或连体的铅酸蓄电池电极输入输出导电结构的截面结构示意图。
图11是本发明实施例9具有实体平板结构的片状集流体立体结构示意图。
图12是本发明实施例9具有孔板结构的片状集流体立体结构示意图。
图13是本发明实施例9具有栅格结构的片状集流体立体结构示意图。
图14是本发明实施例9具有阵例结构的片状集流体立体结构示意图。
图15是本发明实施例9折叠的片状集流体或其构成的电极、电极与隔板的组合体的立体结构示意图。
图中附图标记说明如下:
1:电极或铅片集流体
2:极耳
3:铅酸蓄电池电极活性物质或铅膏
4:片状集流体
5:轻质或/和高导电性导电体
6:电池槽或壳的壁墙
7:片状集流体非触活表面部分地与电池槽或壳的壁墙表面结合的区域,也是所谓片状集流体表面隔绝区域
8:处于片状集流体表面隔绝区域中轻质或/和高导电性导电体与片状集流体的接触、连接区域,也属于所谓片状集流体表面隔绝区域
9、10:延长导线或导体
11:防腐蚀层
12:第三方材料
13:第三方材料或与电池槽或壳壁墙材料相同的材料
14:片状集流体正面局部表面与片体边缘封固材料的结合区域
15:负极铅膏
16:正极铅膏
17:隔板
18:实心平板集流体
19:孔板集流体
20:孔
21:网格或栅格集流体
22:网格或栅格筋条
23:阵列集流体
24:片体或块体集流体
25:折叠的集流体、电极、电极与隔板的组合体
26:折叠体的端部折叠页
27:折叠体两个端部折叠页之间的折叠页
具体实施方式
以下结合具体实施例,对本发明的技术内容、特点和功效作进一步详细说明。
实施例1
本实施例铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构,如图2所示,包括铅膏3(铅酸蓄电池电极活性物质)、片状集流体4、轻质或/和高导电性导电体5,其中片状集流体4为长130m×宽60mm×厚0.1mm的铅片,所述片状集流体4(铅片)包括片体边缘和由片体边缘所围包的两个面,该两个侧面均垂直于所述片状集流体4(铅片)的厚度方向,该两个面中,将与铅膏3接触、导电连接的面,称为片状集流体4(铅片)正面,将与轻质或/和高导电性导电体5(铝圆柱)进行接触、导电连接的面,称为片状集流体4(铅片)背面;该片状集流体4背面为非与铅膏接触的表面。
轻质或/和高导电性导电体5为铝圆柱,其圆柱高度为1.7mm,圆柱直径为1mm,所述轻质或/和高导电性导电体5(铝圆柱)其比重或/和电阻率低于铅;如图2所示,所述片状集流体4(铅片)的一个侧面(即正面),与所述铅膏3进行接触、导电连接,形成铅酸蓄电池电极,所述片状集流体4(铅片)的另一个侧面(即背面)与所述轻质或/和高导电性导电体5(铝圆柱)进行导电连接,连接的方法可以为接触、焊接、粘接其中的一种;
如图2所示,本实施例铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构中还包括电池槽或壳的壁墙6,本实施例铅酸蓄电池电极活性物质铅膏3、片状集流体4(铅片)处于电池槽或壳及其壁墙6所围成的电极反应室内(即处于电池槽或壳所围成的容器空间内部);而轻质或/和高导电性导电体5则处于电极反应室外(即处于电池槽或壳所围成的容器空间的外部);所述电池槽或壳的壁墙6为abs塑料;电解液或电解质存在于电极反应室内。
如图2所示,所述片状集流体4其非与电极活性物质铅膏3接触、导电连接的表面,即非触活表面,部分地与电池槽或壳的壁墙6表面结合,该结合可以为彼此接触、连接、粘接、注塑结合、嵌入、密封或封闭在一起,其中的一种或多种,该结合在片状集流体4的背面(也是非触活表面)产生结合区域7,并且所述结合区域7将区域8围住(在片状集流体4背面表面上的围住),所述区域8为所述轻质或/和高导电性导电体5与片状集流体4背面的接触或导电连接区域,由于结合区域7及结合作用的存在,使得结合区域7覆盖或结合范围内的片状集流体背面区域与所述电极反应室内空间彼此隔绝、不接触、不连通,从而也使得被结合区域7所围住的所述区域8也与所述电极反应室内空间彼此隔绝、不接触、不连通,将与电极反应室内空间彼此隔绝、不接触、不连通的所述结合区域7和所述导电接触或连接区域8,均称为片状集流体表面与电极反应室内空间相隔绝的区域,简称片状集流体表面隔绝区域。
所述轻质或/和高导电性导电体5处于电极反应室之外,且其与片状集流体4背面的导电连接处8处于片状集流体表面隔绝区域,这样,可以防止所述轻质或/和高导电性导电体5被电极反应室内的电解液腐蚀。
在本实施例的其它实施方式中,所述轻质或/和高导电性导电体5(铝圆柱)的尺寸可以为:圆柱高17mm,圆柱直径为10mm。
在本实施例的其它实施方式中,本实施例片状集流体4铅片可以替换为相同形状和尺寸的铅合金片。
在本实施例的其它实施方式中,所述轻质或/和高导电性导电体铝圆柱可以替换成铝合金圆柱、铜或铜合金方柱,其中的一种。
在本实施例的其它实施方式中,在同一片片状集流体的背面上,可以同时设置有一个以上的如图2所示的输入输出导电结构,所述各输入输出导电结构分布在所述同一片片状集流体的背面上的不同区域。
本实施例铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构,与传统的带有极耳的铅酸蓄电池电极输入输出导电结构(如图1所示)相比,本实施例铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构避免了前述极耳结构及相关的问题,例如:
1)本实施例铅酸蓄电池电极的输入输出结构实现了将轻质或/和高导电性导电体(如铝、铜)应用于电极的输入输出导电结构,在降低电极输入输出导电结构的电阻、重量的同时,也防止或减缓了电极反应室内电解液或化学反应或电化学反应对轻质或/和高导电性导电体(如铝或铝合金、铜或铜合金)的腐蚀作用,因为所述轻质或/和高导电性导电体处于电极反应室外,且与电极反应室内空间(从而室内的电解液、化学或电化学反应)相隔绝、不导通、不连通、不接触。
关于降低电极输入输出导电结构的电阻的计算,例如,如图1所示的电极,当其电极集流体为:130m长(l1)×60mm宽(w1)×0.1mm厚(t1)的铅片(该铅片的长和宽与如图1所示的电极1的长和宽相同,该铅片的平面结构示意图与图1中电极1的平面结构示意图相同),且13mm长(l2)×6mm宽(w2)×0.1mm厚(t2)的铅极耳2(如图1所示)连接于该铅片短边(e1)边缘时,当电流沿电极集流体铅片长边(l1)的方向从电极集流体铅片一个短边(e2,与e1平行)边缘流向另一个短边e1(极耳2所在的短边)并从极耳2的上端(极耳上用于与汇流排连接的一端)流出时,铅片沿长边方向所产生的电阻r铅片l1为(铅片电阻率ρpb计为20.6*10-8ω.m),r铅片l1=ρpb×l1/(w1×t1)=4.463mω,沿铅极耳2长度(l2)方向产生的电阻r铅极耳l2=ρpb×l2/(w2×t2)=4.463mω;而本实施例铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构中,当将外形尺寸相同于铅极耳2的铝片(al片)(作为本实施例铅酸蓄电池电极输入输出结构中的轻质/高导电性导电体),与所述130m长(l1)×60mm宽(w1)×0.1mm厚(t1)铅片(pb片)(作为本实施例铅酸蓄电池电极输入输出结构中的片状集流体)进行片体彼此平行的导电连接,且,形成类同于本实施例图2所示的本实施例铅酸蓄电池电极输入输出结构,该结构中所述pb片的一个表面(背面)与所述al片的一个表面以片体平行的方式互相导电连接(如焊接、粘接、接触等),此时,当电流经由al片输入pb片或经由al片从pb片输出时,电流以垂直al片片体的方向从al片的一个表面进入然后从al片的另一个表面流出,则该al片沿其厚度方向的电阻为(al片的电阻率ρal计为2.7*10-8ω.m),ralt2=ρal×t2/(l2×w2)=3.46*10-5mω;远小于r铅极耳l2(4.463mω);另外,当该al片位于pb片背面表面的中央位置时,电流从pb片边缘到达al片表面时所受到的电阻约为0.5r铅片l1,约0.5*4.463mω=2.2315mω。由此可见,本实施例铅酸蓄电池电极输入输出导电结构的输电电阻明显低于前述传统的带有极耳的铅酸蓄电池电极输入输出导电结构。
关于降低电极的输入输出导电结构其重量的计算,以上述具有相同形状和尺寸的铅极耳、al片(本实施例铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构中的轻质或/和高导电性导电体)进行重量计算比较,可知,铅极耳的重量为88.14mg,铝导电体的重量为21.06mg,可见,al片从而其所在的电极输入输出导电结构的重量低于铅极耳从而铅极耳所在的电极输入输出导电结构。
2)由图1可知,如果将极耳2(或包括与极耳导电连接的汇流排、过桥或直连结构)容纳封闭于电极反应室内(一般为长方体形空间或柱形空间或其它规则形状的空间),则,由于极耳2在电极长度方向上本身具有一定的高度或长度,从而使得匹配电极反应室空间时,在电极长度方向上不得不在电极长度基础上再额外增加匹配不小于极耳2(或包括与极耳导电连接的汇流排、过桥或直连结构)高度或长度的空间尺寸,该额外增加匹配的电极反应室空间用于容纳极耳(或包括与极耳导电连接的汇流排、过桥或直连结构)而不是用于容纳电极或电极活性物质,这使得电极反应室在容纳电极活性物质方面的空间利用率不高,从而在一定程度和意义上降低了电池的体积比能量;而本实施例电极的输入输出导电结构,如图2所示,因为不存在极耳,其轻质或/和高导电性导电体在电极反应室外部,电极反应室空间可用于容纳电极或电极活性物质且不用考虑容纳极耳所需的空间,这提高了电极反应室容纳电极或电极活性物质的空间利用率,从而在一定程度和意义上相对提高了电池的体积比能量。
实施例2
本实施例铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构,如图3所示,是在本发明实施例1铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构基础之上,进一步地,将所述轻质或/和高导电性导电体5与延长导线或导体9、10进行导电连接,如图所示,所述延长导线或导体9、10可分别居于电池槽或壳壁的两侧,所述延长导线或导体9、10能将电流引出或导入其所连接的轻质或/和高导电性导电体5,从而所述延长导线9、10至少可用于将多个轻质或/和高导电性导电体5之间的电流进行汇流、或者用来实现2个以上(包括2个)单电池间的连接、或者用来与电池或电池组的端子进行导电连接、或者与电子元器件(如开关等)进行导电连接。
所述延长导线或导体9、10,一般可为铝或铝合金、铜或铜合金,其中的一种或多种。
实施例3
本实施例铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构,如图4所示,是在本发明实施例1铅酸蓄电池电极输入输出导电结构基础之上,进一步地,在轻质或/和高导电性导电体5与片状集流体4(铅片)之间,插入或间隔有防腐蚀层11,并使所述轻质或/和高导电性导电体5、片状集流体4(铅片)彼此间通过防腐蚀层11进行导电连接。
所述防腐层11居于所述轻质或/和高导电性导电体5、片状集流体4(铅片)之间,可防止、延缓电极反应室内的电解液、化学或电化学作用对轻质或/和高导电性导电体5的腐蚀(尤其是当防腐层11所连接的片状集流体4的区域与破漏时)。
所述防腐蚀层11可以为:铅或铅合金或二氧化铅、sn、氧化锡(包括但不限于一氧化锡、二氧化锡、氧化铟锡ito、)、掺杂的氧化锡(包括但不限于:掺sb的二氧化锡ato、掺氟的fto)、锡合金(包括但不限于:锡与铅、钛、铝、钙、铋的合金)、硅或掺杂的硅(包括但不限于:掺b、p的硅)、钛,上述物质的复合材料,其的一种或多种。
实施例4
本实施例铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构,如图5所示,是在本发明实施例3铅酸蓄电池电极输入输出导电结构基础之上,进一步地,使防腐蚀层11为铅或铅合金并与片状集流体4(铅片或铅合金片)一体化。防腐蚀层11铅或铅合金与片状集流体4铅片或铅合金片一体化有利于简化铅酸蓄电池电极输入输出导电结构的制造、等。
实施例5
本实施例铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构,如图6所示,是在本发明实施例4铅酸蓄电池电极输入输出导电结构基础之上,进一步地,使防腐蚀层11、轻质导电体或/和高导电性导电体5均为铅或铅合金并同时与片状集流体4铅或铅合金片一体化,其中,与轻质导电体或/和高导电性导电体5所导电连接的延伸导线9则为非铅或铅合金,例如延伸导线9为铝或铝合金、铜或铜合金。这有利于简化铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构的制造、等,同时增强该导电结构的抵抗腐蚀(例如防止来自于电极反应室的电解液、化学或电化学作用的腐蚀)的能力,因为铅或铅合金较耐腐蚀,相对于铝或铝合金、铜或铜合金等。
实施例6
本实施例铅酸蓄电池电极输入输出导电结构,如图7所示,是在本发明实施例1铅酸蓄电池电极输入输出导电结构基础之上,进一步地,使电池槽或壳壁墙6与片状集流体4铅片之间,间隔有第三方物质12或者通过第三方物质12彼此进行结合,这有至少利于以下之一:1)增加电池槽或壳壁墙6与片状集流体4铅片两者的结合强度、加强结合区域7的密封密闭性、提高结合区域7缓冲机械作用的能力;2)防止片状集流体4、电极、活性物质、电解液其中的一种或多种,对电池槽或壳壁墙6的腐蚀、老化、氧化等损坏作用,3)起到缓冲、回弹等作用;4)一般的,该第三方材料12在电池中可具有缓冲、密封、弹性形变的作用,可防止、减缓机械力作用、材料热膨胀系数差异等因素对本实施例所述结合区域7及相关电池组件造成损坏。
如图7所示,所述片状集流体4背面、电池槽或壳壁墙6共同与第三方材料12结合,该第三方材料12处于片状集流体4背面、电池槽或壳壁墙6之间,所述结合为彼此连接、粘接、密封在一起。该结合在本实施例片状集流体4背面所产生的结合区域、或/和,该结合区域在本实施例片状集流体4背面上所围住围成、封闭的区域,成为了本实施例片状集流体4背面上的与本实施例电极反应室内空间彼此隔绝、不接触、不连通的区域,即,本实施例片状集流体4表面(背面)隔绝区域7、8,该片状集流体4表面隔绝区域7、8是存在于电极反应室内空间之外并与电极反应室内空间相隔绝的。
可选的,该第三方材料12为粘胶、橡胶、硅胶、二氧化硅、玻璃、硅酸盐,其中的一种或多种。
可选的,如同本实施例中,电池槽或壳壁墙6、轻质或/和高导电性导电体5在彼此之间也共同结合有第三方材料12,所述结合为粘接、密封在一起。
实施例7
本实施例铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构,如图8所示,是在本发明实施例1铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构基础之上,进一步地,将轻质或/和高导电性导电体与片状集流体的导电接触、连接区域8,不设置在电极活性物质铅膏3在片状集流体4背面的投影位置上(所述投影为电极活性物质铅膏3垂直于片状集流体4厚度方向的投影),使所述导电接触、连接区域8与所述电极活性物质铅膏3在片状集流体4背面的投影位置两者之间在片状集流体背面上相距有一定距离,且均与片状集流体背面进行导电连接,这样的结构设置,可以较好地防止所述导电接触、连接区域8和所述轻质或/和高导电性导电体5被腐蚀,即片状集流体4与铅膏所接触的区域或局部区域容易受到电极反应室内的电解液、化学或电化学作用的被腐蚀,当所述腐蚀发生并导致片状集流体4与铅膏所接触的区域或局部区域破漏(破裂、漏洞)后,由于所述导电接触、连接区域8与所述电极活性物质铅膏3在片状集流体4背面的投影位置两者之间在片状集流体背面上相距有一定距离,使得所述导电接触、连接区域8和轻质或/和高导电性导电体不易或不会立即就受到所述电解液、化学或电化学作用等的腐蚀。
即,如图8所示,轻质或/和高导电性导电体5与片状集流体4进行导电连接的连接处,没有落入铅膏3在片状集流体4背面的垂直投影范围内,而是处于片状集流体4正面局部表面、片体边缘封固材料13彼此的结合区域14在片状集流体4背面的垂直投影范围内。
所片体边缘封固材料,可以与电池槽或壳壁墙材料相同,也可以为:塑料、粘胶、橡胶、硅胶、二氧化硅、玻璃、硅酸盐,其中的一种或多种。所述片体边缘封固材料主要作用之一是用于密封、固定(或协助密封、固定)片状集流体的边缘于电池槽或壳的壁墙上。
实施例8
本实施例铅酸蓄电池电极输入输出导电结构,包括两个相邻的铅酸蓄电池单电池,其中每一个铅酸蓄电池单电池电极的输入输出导电结构,与本发明实施例1或2或6铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构相同或类同,同时,所述相邻两个铅酸蓄电池单电池其各自的电极输入输出导电结构中的轻质或/和高导电性导电体5彼此连接或彼此连体成为一体,如此实现所述两个相邻铅酸蓄电池单电池其电极的输入输出导电结构彼此之间的导电连接。
如图9所示,本实施例所述相邻两单电池其中一个单电池的正极与另一个单电池的负极相邻,且一个单电池的正极的输入输出导电结构中的轻质或/和高导电性导电体5与另一个单电池的负极的输入输出导电结构中的轻质或/和高导电性导电体5进行连接(导电连接)或连体成为一体,实现该相邻两个单电池的电极的连接(导电连接);类似的,也可以类同的连接方式,将相邻两个单电池中一个单电池的正极(或负极)与另一个单电池的正极(或负极),通过各自的电极输入输出导电结构中的轻质或/和高导电性导电体5之间的连接或连体成为一体,而实现一个单电池的正极(或负极)与另一个单电池的正极(或负极)进行连接;如图9所示的电极的输入输出导电结构中,所述相邻的铅酸蓄电池单电池具有各自的电池槽或壳的壁墙6,但两单电池共用延长导线或导体9,该延长导线或导体9与所述相邻两个单电池的电极输入输出导电结构中的轻质或/和高导电性导电体5作导电连接。
在本实施例的其它实施方式中,如图10所示,本实施例所述相邻两个铅酸蓄电池单电池其中一个单电池的正极与另一个单电池的负极相邻,且所述一个单电池的正极与所述另一个单电池的负极通过共用轻质或/和高导电性导电体5实现该相邻两个单电池的电极连接(导电连接);类似的,也可以类同的连接方式,通过共用轻质或/和高导电性导电体5,实现该相邻两个单电池间的同极性电极连接(导电连接),即,实现一个单电池的正极(或负极)与另一个单电池的正极(或负极)进行连接;如图10所示,该相邻两个铅酸蓄电池单电池同时也共用电池槽或壳壁墙6,这有利于节约材料以及减少两个单电池所形成的电池组所占据的物理空间。
实施例9
本实施例铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构,可以是本发明上述实施例1-8任一种电极的输入输出导电结构,其片状集流体的构造可以为,如图11-15所示,实心片板、孔板、板栅、阵列中的任一种。
在本实施例的其它实施方式中,本实施例铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构中的片状集流体为折叠的集流体或电极或电极与隔板的组合体25(也称折叠体)的一部分,所述或其中的折叠集流体(正极或负极集流体)仅以其一个折叠页,例如一个端部折叠页26,参与本实施例铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构的构成。采用所述折叠集流体或其所构成的折叠电极或电极与隔板的组合体25,有利于具有本实施例铅酸蓄电池电极输入输出导电结构的电池实现电极叠片或堆叠结构,有利于在垂直于本实施例铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构其片状集流体的空间方向上发展电极(例如在折叠体两个端部折叠页之间的折叠页27上形成电极)、及利用电极反应室容纳电极的空间。
1.一种铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构,其特征在于,所述电极的输入输出导电结构包括电极活性物质或铅膏、片状集流体、轻质或/和高导电性导电体;
所述片状集流体为一种片体,包括片体边缘和由片体边缘所围包的两个面,即,片状集流体的正面、背面;所述片状集流体正面的全部或局部与所述电极活性物质或铅膏进行接触、连接或导电连接,形成铅酸蓄电池电极;所述片状集流体背面的全部或局部与所述轻质或/和高导电性导电体进行导电连接;
所述轻质或/和高导电性的导电体其比重或/和电阻率低于铅。
2.如权利要求1所述铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构,其特征在于,还包括电池槽或壳、由所述电池槽或壳、片状集流体所围成的电极反应室,所述电极活性物质或铅膏、片状集流体正面中与电极活性物质或铅膏接触或/和连接的区域处于电极反应室内;
所述片状集流体其非与电极活性物质或铅膏接触、连接的表面,即,片状集流体的非触活表面,全部或部分地与所述电池槽或壳结合,该结合所产生的结合区域中,或/和,该结合区域在片状集流体表面上所围成、隔绝、封闭的区域中,至少有一部分所谓片状集流体表面隔绝区域的区域,该片状集流体表面隔绝区域与所述电极反应室内空间彼此隔绝、不接触、不连通,从而也与电极反应室内的液体、气体相隔绝、不接触、不连通;
所述轻质或/和高导电性导电体处于电极反应室外,在所述片状集流体表面隔绝区域内与片状集流体或片状集流体的背面进行导电连接。
3.如权利要求1所述铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构,其特征在于,
所述片状集流体为,铅或铅合金;
所述轻质或/和高导电性导电体为,铝或铝合金、铜或铜合金、银或银合金、锡或锡合金、锌或锌合金、钛或钛合金、镍或镍合金、钨或钨合金、稀土或稀土合金、铁或铁合金、铅合金、导电氧化物、导电碳材料、导电陶瓷、导电塑料或导电聚合物、半导体,其中的一种或多种;
所述活性物质或铅膏为铅酸蓄电池的正极活性物质或负极活性物质。
4.如权利要求1所述铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构,其特征在于,所述轻质或/和高导电性的导电体与延长导线或导体连接;或/和,用延长导线或导体实现某一轻质或/和高导电性的导电体与其它轻质或/和高导电性的导电体、电池或电池组端子、电子器件之间的导电连接。
5.如权利要求1所述铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构,其特征在于,所述片状集流体与所述轻质或/和高导电性导电体之间通过防腐蚀层进行导电连接,或所述片状集流体与所述轻质或/和高导电性导电体之间连接有防腐蚀层。
6.如权利要求5所述铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构,其特征在于,所述防腐蚀层为:铅或铅合金、锡或锡合金或氧化锡、钛或钛合金、导电氧化物、导电碳材料、导电陶瓷、导电塑料或导电聚合物、半导体,其中的一种或多种。
7.如权利要求1或4所述铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构,其特征在于,将轻质或/和高导电性导电体替换成铅或铅合金、锡或氧化锡,使所述铅或铅合金、锡或氧化锡与片状集流体进行导电连接或一体化;
或者,所述片状集流体或其所构成的电极为折叠状;
或者,所述轻质或/和高导电性导电体与片状集流体的导电接触、连接区域不设置在电极活性物质于片状集流体背面的垂直投影位置上。
8.如权利要求2所述铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构,其特征在于,所述片状集流体其非触活表面的全部或部分表面与电池槽或壳的结合,该结合可通过第三方材料进行,所述第三方材料,即,不同于片状集流体、电池槽或壳的材料。
9.如权利要求1所述铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构,其特征在于,相邻的铅酸蓄电池单电池,通过其各自的电极输入输出导电结构中的轻质或/和高导电性导电体的彼此连接、连体或通过共用同一个轻质或/和高导电性导电体,实现相邻铅酸蓄电池单电池间的连接或连体,或实现该相邻单电池间异极性电极、同极性电极的连接。
10.如权利要求2所述铅酸蓄电池电极的输入输出导电结构,其特征在于,相邻的铅酸蓄电池单电池之间,通过共用同一电池槽或壳的壁墙而实现该相邻单电池彼此间的连体或连接。
技术总结