一种双极性极板、制备工艺、双极性电池的制作方法 专利技术说明

电气元件制品的制造及其应用技术1.本发明属于双极性电池领域，具体涉及一种双极性极板、制备工艺、双极性电池。背景技术：2.在传统电池中，活性物质产生的电流通过外部电路到达下一个单格电池。在双极性结构中，正、负极性的活性物质均被放置在双极基板的两个表面上。电流可以通过基板流向下一个单格电池。由于线路较短，电路中的欧姆压降导致的功率损失减小。电池的体积由于消除了诸如跨桥、对焊件和汇流排等外部电路材料而减少了。双极性电池的优点是比能量密度高，同时又有明显的结构缺点：基底材料的腐蚀以及活性物质的脱落大大降低了电池的使用寿命。3.中国专利cn103875098b公开了一种双极性电池和板，其基板是先在塑料板上密布透孔，然后透孔用铅柱或其他金属柱填实，再在塑料板两个表面电镀一层铅或压一层铅箔，两层铅箔通过铅柱或金属针柱通，最后分别将正负活性物涂敷在铅箔上，由此构成双极板。这种结构制作工艺复杂，需要二次加工，可靠度低，且活性材料与铅箔的附着力较小，后期使用过程容易脱落掉粉；双极板的散热性较差，工作过程容易发生过热的现象。4.中国专利cn208444893u公开了一种双极性极板板栅、双极性极板和蓄电池极群，包括绝缘基板，所述绝缘基板两侧设置有容纳活性物质的容置槽，其中一侧容置槽内设置有导电铅板，所述导电铅板上具有贯穿绝缘基板的凸起，所述绝缘基板上具有供凸起穿过的通孔，设有导电铅板一侧的容置槽的底面具有环绕单个通孔设置的胶槽。这种极板板栅结构复杂，导致基板厚度大，基板两侧的活性物间距大，电子传导路径长，化成困难，大电流放电能力差。采用胶槽进行密封，由于胶在电解液环境中容易老化失效，导致电解液串格而发生短路。技术实现要素：5.本发明的目的在于提供一种双极性极板、制备工艺、双极性电池，以解决背景技术中的技术问题。6.本发明的技术方案如下：7.一种双极性极板，包括导电基板，形成在所述导电基板上的正极层、负极层，所述导电基板一面向正极层凸起形成的第一凸起部，另一面设置有向负极层凸起形成的第二凸起部；所述第一凸起部与第二凸起部相互错位排布；所述第一凸起部背面设置有容纳负极活性物质的第二凹槽；所述第二凸起部背面设置有容纳正极活性物质第一凹槽。8.优选的方案，所述第一凸起部、第二凸起部等距分布。9.优选的方案，所述第一凸起部的高度大于第二凸起部的高度。10.优选的方案，所述第一凸起部、第二凸起部的形状包括但不限于圆柱形、圆锥台形、方柱形和棱柱形。11.优选的方案，所述导电基板包括但不限于镀镍钢板、镍板和不锈钢板。12.优选的方案，所述导电基板的四周设有凸缘，正负极活性材料涂覆在凸缘形成的凹陷处。13.本发明还提供一种所述双极性极板的制备工艺，包括以下步骤：14.(1)备料：将导电基板料卷放置于储料缓冲单元，待进入冲模工序；15.(2)冲模：采用二级以上的步进冲模方式，设置相互错位排布的模具，采用两边对冲的方式将导电基板料带的冲压成型；16.(3)涂料：将正极活性物质浆料、负极活性物质浆料分别喷到冲压成型后的导电基板的正反面，形成正极层、负极层，然后依次经过烘干、碾压、切片处理，得到所述双极性极板。17.进一步，步骤(2)中，采用二级以上的步进冲模方式，具体为：18.s201、对导电基板料带的正极/负极表面进行第一次冲模，形成直径为d1、深度为s1的第一凹陷部；19.s202、在步骤s201所得第一凹陷部的基础上，进行第二次冲模，形成直径为d2、深度为s2的第二凹陷部；20.......21.s203、进行第n次冲模，形成直径为dn、深度为sn的第n凹陷部；所述第一凹陷部、第二凹陷部......第n凹陷部形成所述的第一凹槽/第二凹槽；22.其中：d1≥d2≥...≥dn，s1≤s2≤...≤sn。23.更进一步的，步骤(2)中，控制d1＞d2＞...＞dn，s1＜s2＜...＜sn。24.本发明还提供一种双极性电池，包括电极群，所述电极群包括所述的双极性极板。25.与现有技术相比，本发明的有益技术效果：26.(1)本发明一种双极性极板，采用的导电基板既起框架支撑作用又起导电汇流作用，导电基板上设有凸起和容纳活性物质的凹槽，增加正负极活性材料与导电基板的附着力并提高导电性。27.(2)本发明一种双极性极板，导电基板一面向正极层凸起形成的第一凸起部，另一面设置有向负极层凸起形成的第二凸起部；第一凸起部与第二凸起部相互错位排布，有利于双极性极板从不同角度进行散热，防止双极性电池温度过高。28.(3)本发明一种双极性极板，采用的极板基板结构简单，不需要采用胶槽密封，电解液串格的风险较低。29.(4)本发明一种双极性极板的制备工艺，采用二级以上的步进冲模方式，可以有效防止冲孔过度导致凹陷部发生破损；采用两边对冲的方式将导电基板料带的冲压成型，便于自动化生产，生产效率高。附图说明30.为更清楚说明本发明实施的技术方案，下面附图进行简单介绍。以下附图介绍仅为本发明的一些实施实例，对本领域技术人员可在不付出创造性劳动的前提下，根据附图和实际生产情况进行运用。31.图1为导电基板的结构示意图；32.图2为导电基板的a-a剖视图；33.图3为双极性极板的剖视图；34.图4为双极性电池的主体剖视图；35.图5为导电基板冲模过程的示意图；36.标号说明：1-导电基板，2-第一凸起部，3-第二凸起部，4-第一凹槽，5-第二凹槽，6-凸缘，7-密封框，8-正极层，9-负极层，10-正单极板，11-负单极板，12-隔板。具体实施方式37.以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：38.需要说明的是本文中所提到的描述方位的“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”除特殊说明均不特指该方位，只是为了描述方便，所述产品的放置方向不同其描述也不尽相同。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下可理解的方位，都属于本发明的保护范围。39.实施例140.如图1-4所示，一种双极性极板，包括导电基板1，形成在所述导电基板1上的正极层8、负极层9，导电基板1一面向正极层8凸起形成的第一凸起部2，另一面设置有向负极层9凸起形成的第二凸起部3；第一凸起部2与第二凸起部3相互错位排布；第一凸起部2背面设置有容纳负极活性物质的第二凹槽5；第二凸起部3背面设置有容纳正极活性物质第一凹槽4。41.在本实施例中，第一凸起部2、第二凸起部3等距分布；第一凸起部2的高度大于第二凸起部3的高度。42.在本实施例中，第一凸起部2的形状为方柱形，第二凸起部3的形状为圆柱形。43.在本实施例中，导电基板1采用镀镍钢板，导电基板的厚度为200um。44.实施例245.本实施例是在实施例1基础上的进一步改进：46.在本实施例中，第一凸起部2的形状为圆锥台形，第二凸起部3的形状为圆锥台形。47.在本实施例中，导电基板1采用不锈钢板，导电基板的厚度为100um。48.在本实施例中，导电基板1的四周设有凸缘6，正负极活性材料涂覆在凸缘6形成的凹陷处。49.实施例350.实施例2中双极性极板的制备工艺，包括以下步骤：51.(1)备料：将不锈钢料卷放置于储料缓冲单元，待进入冲模工序；52.(2)冲模：采用三级步进的冲模方式，设置相互错位排布的模具，采用两边对冲的方式将导电基板料带的冲压成型，具体为：53.s201、对导电基板料带的正极/负极表面进行第一次冲模，形成直径为1mm、深度为0.1mm的第一凹陷部；54.s202、在步骤s201所得第一凹陷部的基础上，进行第二次冲模，形成直径为0.8mm、深度为0.2mm的第二凹陷部；55.s203、在步骤s202所得第二凹陷部的基础上，进行第三次冲模，形成直径为0.5mm、深度为0.3mm的第三凹陷部；所述第一凹陷部、第二凹陷部、第三凹陷部形成第一凹槽4/第二凹槽5；56.(3)涂料：将正极活性物质浆料、负极活性物质浆料分别喷到冲压成型后的导电基板的正反面，形成正极层、负极层，然后依次经过烘干、碾压、切片处理，得到双极性极板。57.实施例458.本实施例是在实施例2基础上的进一步改进：59.在本实施例中，第一凸起部2的形状为圆柱形，第二凸起部3的形状为圆柱形。60.实施例561.实施例4中双极性极板的制备工艺，包括以下步骤：62.(1)备料：将不锈钢料卷放置于储料缓冲单元，待进入冲模工序；63.(2)冲模：采用三级步进的冲模方式，设置相互错位排布的模具，采用两边对冲的方式将导电基板料带的冲压成型，具体为：64.s201、对导电基板料带的正极/负极表面进行第一次冲模，形成直径为1mm、深度为0.1mm的第一凹陷部；65.s202、在步骤s201所得第一凹陷部的基础上，进行第二次冲模，形成直径为1mm、深度为0.1mm的第二凹陷部；66.s203、在步骤s202所得第二凹陷部的基础上，进行第三次冲模，形成直径为1mm、深度为0.1mm的第三凹陷部；所述第一凹陷部、第二凹陷部、第三凹陷部形成第一凹槽4/第二凹槽5，直径为1mm，深度为0.3mm；67.(3)涂料：将正极活性物质浆料、负极活性物质浆料分别喷到冲压成型后的导电基板的正反面，形成正极层、负极层，然后依次经过烘干、碾压、切片处理，得到双极性极板。68.实施例669.一种双极性电池，采用实施例1、2、4中的任意一种双极性极板，以及设置于两块双极性极板之间的隔板12，最外侧分别设置为正单极板10，负单极板11。其余技术均为本领域的公知常识，在此不再赘述。70.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。









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