[发明专利]电池组件、制备方法及其热控制

说明书

本公开涉及一种双极电池，包括一个或多个槽，一个或多个槽形成在双极电池中并与一个或多个通道配合，槽适于导引电解质的流以提供电解质的更快和更均匀的流动。本公开涉及一种双极电池组件，包括：a)多个电极板，堆叠在一起以形成电极板堆叠；b)一个或多个电化学电芯，其中每个电化学电芯形成在一对电极板之间；c)一个或多个隔板，设置在一个或多个电化学电芯内；以及d)一个或多个槽，形成在一个或多个电化学电芯中的每一者中，并适于将电解质流导引到一个或多个电化学电芯中。本公开还涉及一种用于制备电池组件的方法。该方法可在制备期间使一种或多种流体循环通过所述电池组件。循环流体可以是热控制循环的部分。

相关申请的交叉引用

申请人要求于2020年3月16日提交的美国临时申请第62/990,073号的优先权，所述申请的内容以引用的方式整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及双极电池组件，并且更具体地，涉及电池组件内的一个或多个槽。本公开可特别用于在酸洗、形成、充电、放电期间或甚至在操作期间从内部对双极电池进行温度控制。

背景技术

传统上，诸如在以引用的方式并入本文的美国公布号US 2009/0042099中所教导的双极电池组件包括在电极板堆叠内的电解质。所述电解质允许电子和离子在电极板的阴极与阳极材料之间流动。所述双极电池组件通过穿过电极板和隔板中的对准的通孔的螺栓被固持在一起。为了提供不从电极堆叠泄漏或泄漏到所述堆叠的通道中的电解质，一般使用固态电解质而不是液态电解质，来减少对电池组件内的单独密封构件的需要。固态电解质或半固态电解质可以是密封铅酸(sealed lead acid，SLA)电池组件的部分。示例性SLA电池组件是凝胶电池，其中所形成的电解质溶液是果冻状溶液，其变干后成为固态电解质。这些基于固态或半固态电解质的电池组件虽然通常能够有效地解决泄漏问题，但制造成本可能很高，在过度充电时可能更容易损坏，并且甚至具有较短的使用期限(SLA电池为3至5年，而湿电芯电池则长达20年)。经由通道和框架的对准和互锁提供集成式密封件的巧妙解决方案提供了使用液态电解质同时克服这些解决方案中的一些解决方案的障碍的方法。在以全文引用的方式并入本文以用于所有目的的PCT公布WO2013/062623和美国专利号10,141,598中公开了合适的集成式密封件。

除了泄漏风险之外，液态电解质带来的挑战还可能是酸洗(也称为“浸泡”)过程的持续时间。酸洗过程通常涉及用液态电解质填充电池组件的电化学电芯，并允许电解质浸泡到电极板的活性材料中。这可能是电池组装过程的耗时部分，这可能会限制大规模商业化能力。一般来讲，在酸洗期间，电解质芯吸通过隔板的孔或路径以填充电化学电芯，并被与隔板的每一侧相邻的活性材料吸收，诸如PCT公布WO2013/062623中所教导的。

不仅酸洗增加了时间挑战，而且固化和干燥也可能带来以下挑战：组装电池的总时间、设备所需的总设施空间以及在用于操作的充电之前需要多个工作站进行组装、固化、干燥、酸洗和形成。对施加到一个或多个电极板上的活性材料的固化和干燥一般在固化炉的辅助下完成。因此，在其上制备有呈糊剂形式的活性材料的电极板可从用于施加所述活性材料的组装区过渡到具有固化炉的固化区，然后能够经受堆叠成电极板的堆叠、酸洗、形成或充电。在以引用的方式整体并入本文以用于所有目的的PCT公布WO2018/213730中公开了一种这样的涂浆工艺。