[发明专利]一种双极性电池堆以及注液排气式双极性电池

说明书

本发明提供一种双极性电池堆，该双极性电池堆通过在每个电池单元中设置注排密封部，且注排密封部的高度大于电池单元的高度，解决了传统双极性电池堆由于层间间距狭小所带来的注液、补液或排气困难等问题。本发明进一步提供一种注液排气式双极性电池，其包括本发明的双极性电池堆和一种可拆装式注液排气装置，该可拆装式注液排气装置能够固定安装在本发明的双极性电池堆的一侧或多侧，使可拆装式注液排气装置的各个连通孔与各个电池单元的注排密封部的注排端口对接，从而实现对双极性电池堆的各个电池单元更有效的统一注液和安全排气。

技术领域

本发明涉及电池领域，具体地涉及一种双极性电池堆以及一种注液排气式双极性电池。

背景技术

双极性电池的电池堆由两个单极性电极片、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性集流体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片，单极性电极片是指在单极性集流体一侧涂覆正极材料层或负极材料层后具有单极性的电极片。由于双极性电池堆的电池单元由集流体、正极材料层、隔离层、负极材料层和另一集流体构成，每个电池单元都是一个独立的电化学结构，因而可以通过增加双极性电极片的数量来增加电池单元的个数，进而提高电池的总体电压。双极性电池具有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，因此适用于电动汽车、电力调频等领域。

然而，目前的双极性电池堆通过将规则的单/双极性电极片层叠，相邻电极片之间的间距很小(不到1mm)，这将增大层叠后的双极性电池堆注液或排气结构设计上的困难，并且随着电池不断的充放电，电池单元内部的电解液逐渐消耗而不能得到及时补充，影响电池倍率性能和循环性能。

另一方面，在层叠双极性电池堆时，通常采用的注液方式为对每个电极片的正极材料层和负极材料层进行表面单独灌注，再完成整体电池密封，这样大大降低了注液效率和一致性。另外，双极性电池在化成和运行期间，由于正极材料层和负极材料层的膨胀和收缩会产生显著的内压，同时电解液的副反应不断释放气体和热量，这使电池单元中可能产生更高的压力，导致电池单元四周的密封框破坏，进而促使电解液泄露而造成电池单元之间发生液接短路。

发明内容

本发明提供一种双极性电池堆，该双极性电池堆通过在每个电池单元中设置注排密封部，且注排密封部的高度大于电池单元的高度，解决了传统双极性电池堆由于层间间距狭小所带来的注液、补液或排气困难等问题，另一方面，通过在本发明的双极性电池堆的一侧或多侧的各个电池单元的注排密封部上固定安装可拆装式注液排气装置，实现对双极性电池堆的各个电池单元的统一注液和均衡压力，并且当电池单元内部的气体压力过大时，可使气体顺利排出至可拆装式注液排气装置中，同时也防止电池单元之间可能发生的液接短路，从而实现双极性电池堆更高效的注液和排气。

本发明提供的技术方案如下：

一种双极性电池堆，双极性电池堆包括多个电极片，每个电极片设有绝缘密封框、集流体以及覆于集流体上的电极材料层，多个电极片按照不同极性的电极材料层相对放置的顺序上下串联层叠，在相邻的电极片之间设有隔离层，由相邻的两个集流体、两个不同极性的电极材料层以及隔离层构成电池单元，绝缘密封框设置于电极片的四周边缘并且将电池单元的四周边缘进行绝缘密封。也就是说，双极性电池堆的电极片由双极性电极片、端面正极片和端面负极片组成。双极性电极片包括双极性集流体以及位于双极性集流体两侧的正极材料层和负极材料层；端面正极片包括端面正极集流体和位于端面正极集流体一侧的正极材料层；端面负极片包括端面负极集流体和位于端面负极集流体一侧的负极材料层。双极性电极片、端面正极片和端面负极片统称为电极片，双极性集流体、端面正极集流体和端面负极集流体统称为集流体。