[发明专利]双极性电极片、含该电极片的双极性电池及维护再生方法

说明书

本发明提供一种设置有电解液流道的双极性电极片和含有该双极性电极片的双极性电池，双极性电极片包括双极板及分别涂覆在双极板两侧的正极材料层和负极材料层，双极板一侧或两侧设置有一条或多条电解液流道，电解液流道能够有效完成双极性电池内各电池单元的统一注液，并且有助于电解液在电池内部流动，方便电池注液、换液和补液；电解液流道能够增加电解液与电极材料层的接触面，使正、负极材料层能够在电解液中充分渗透浸润。

技术领域

本发明涉及双极性电池，尤其涉及一种设置有电解液流道的双极性电极片以及含有该双极性电极片的双极性电池。

背景技术

双极性电池由两个单极板、若干个双极性电极片、隔离层和电解液组成。双极性电极片是指在双极板两侧分别涂覆正极材料层和负极材料层后具有两个极性的电极。由于双极性电池的每个电池单元都具有独立的电化学结构，因而可以通过增加双极性电极的数量来增加电池单元的个数，进而提高电池的总体电压，并且，双极性电池的电池单元之间电阻能耗小、电极表面电流和电位分布均匀、电池充放电速度快等优势，适用于电动汽车、电力储能等领域。

目前，双极性电池的电解液注液结构、方式以及如何控制注液的均匀性和一致性是需要解决的关键问题。由于双极性电池各电池单元相互串联，必须保证各个电池单元之间的电解液互不连通，因此采用传统内并联结构的锂电池的注液方式不适用于双极性电池。专利US2010/025537A1中双极性电池采用的注液方式是在组装电池同时进行注液，即每叠加一个电池单元均需在正负极片表面灌注电解液，然后完成电池组的密封。这种方式存在的问题是：第一，注液效率低；第二，电池单元封装时电解液容易从电池单元的侧边泄露；第三，很难控制每个电池单元内注液量的一致性和电解液分布的均匀性。

另外，双极性电池各电池单元的层叠部件压合较为紧密，从而造成双极性电极之间注入电解液较为困难，而且双极性电极片面积越大，电解液越难以注入，因此，为使电解液能够渗透并充分浸润至双极性电极内部，现有方法是将注入电解液后的双极性电池放置较长时间，大大影响了双极性电池的生产效率。另外，这种紧密压合的双极性电极在充放电过程中双极性电池内部产生的气体不易向外排出，影响双极性电池的循环性能。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种设置有电解液流道的双极性电极片和含有该双极性电极片的双极性电池，双极性电极片上的电解液流道能够有效完成双极性电池内各电池单元的统一注液，并且有助于电解液在电池内部流动，方便电池注液、换液和补液；电解液流道能够增加电解液与电极材料层的接触面，使正、负极材料层能够在电解液中充分渗透浸润。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种双极性电极片，包括双极板及分别涂覆在双极板两侧的正极材料层和负极材料层，其中，双极板一侧设置有一条或多条电解液流道或者所述双极板两侧分别设置有一条或多条电解液流道，至少一条电解液流道设有液口并与电解液流道相通，液口与电解液流道用于电解液的流通。

电解液流道可以为凹型沟槽，方便电解液流动，沟槽截面可以为方形、半圆形、U型、V型等易于电解液流动的形状。

根据本发明，电解液流道可以是单流道，在单流道端部设有液口并与流道相通，电解液通过液口流入单流道中。当电解液流道为单流道时，电解液流道可以为直线排列，也可以为曲线排列。

为了保证电解液在电极材料层中的浸润性，电解液流道优选的为多流道，多流道的排列布置方式可以包括主流道和分流道，液口设于主流道的端部，电解液通过液口进入主流道并流入各分流道，各分流道之间可平行直线排列，或者各分流道之间呈曲线排列；或者，多流道的排列布置方式可以为交叉布置，例如为“米”字型、“井”字型、“王”字型、“田”字型、栅格状等形式，液口设于一条或多条流道的端部或汇集部位，各流道之间电解液相互流通；或者，多流道的排列布置方式为多条弯曲流道汇集至液口处；或者，多流道的排列布置方式为上述几种排列布置方式中一种或几种的组合。