以為無任何的鉛(即其包含最多為微量的鉛)或其可包括功能上運(yùn)作所需量的鉛。該材料可包括鉛和錫的混合物。例如，其可包括占較大部分的錫和占較小部分的鉛(例如約55至約65重量份的錫和約35至約45重量份的鉛)。該材料可展現(xiàn)低于約240°C、230°C、220°C、210°C或甚至低于約200°C (例如在約180°C至約190°C的范圍內(nèi))的熔點(diǎn)。該材料可包括一共晶混合物。使用焊料作為填充開口的導(dǎo)電材料的一個(gè)特征是，該焊料具有一限定的可定制的熔點(diǎn)，這取決于所使用的焊料的種類，以在電池接續(xù)運(yùn)行可能不安全的溫度處熔融。一旦焊料熔化，包含熔融焊料的襯底開口不再導(dǎo)電，并且在電極板內(nèi)導(dǎo)致開路。開路可作用為極大地增加雙極電池內(nèi)的電阻，從而停止進(jìn)一步的電流和關(guān)斷電池內(nèi)的不安全的反應(yīng)。相應(yīng)地，可根據(jù)是否需要包括這樣的電池內(nèi)部停閉機(jī)制，以及如果是的話則需要在什么溫度下生效這樣的內(nèi)部停閉，來改變所選擇的用于填充開口的導(dǎo)電材料類型。襯底將被配置為，在工作條件超過一預(yù)定條件的情況下，該襯底將起作用，經(jīng)由中斷穿過襯底的導(dǎo)電性來使電池失效。例如，在電介質(zhì)襯底中的填充孔的導(dǎo)電材料將經(jīng)歷一相變(例如，其將熔融)，由此整個(gè)襯底的導(dǎo)電性被中斷。中斷的程度可以為部分地或甚至完全地使穿過該襯底的傳導(dǎo)電流的功能失效。
[0031]在雙極板中的一個(gè)表面上和一些單極板上設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)陰極。該陰極可為能夠在一電池中用作陰極的任何材料，以及為可在電池中使用的任何形式。陰極還稱為正極活性材料。正極活性材料可包括鋰、鉛、碳的復(fù)合氧化物、硫酸鹽化合物或磷酸鹽化合物，或一般用在鋰離子、鎳氫或鉛酸二次電池的過渡金屬。該復(fù)合氧化物的實(shí)例包括鋰/鈷系復(fù)合氧化物，如鈷酸鋰，鋰/鎳系復(fù)合氧化物如鎳酸鋰，鋰/錳復(fù)合氧化物如尖晶石型鋰錳氧化物和鋰/鐵系復(fù)合材料，例如鐵酸鋰。過渡金屬和鋰的示范性磷酸鹽和硫化合物包括磷酸鐵鋰、五氧化二釩、二氧化錳、二硫化鈦、二硫化鑰、三氧化鑰、二氧化鉛、氧化銀、羥基氧化鎳等等。陰極材料可以是允許該陰極材料在一電化學(xué)電池中作用為陰極的任何形式。示例性的形式包括成形部件、漿糊、預(yù)制薄片或薄膜。對(duì)于鉛酸電池，優(yōu)選的陰極材料是二氧化鉛(Pb02)。在雙極板中的相反表面上和另一單極板上設(shè)置有陽極。陽極還稱為負(fù)極活性物質(zhì)。任何陽極和陽極材料可以用于本發(fā)明的總成。陽極材料可包括在二次電池中使用的任何材料，該二次電池包括鉛酸、鎳氫和鋰離子電池。示例性的用于構(gòu)成陽極的材料包括鉛、碳或鋰的復(fù)合氧化物和過渡金屬(如氧化鈦或鈦的復(fù)合氧化物和鋰)，等等。用于鉛酸電池的優(yōu)選的陽極材料的是鉛絨。陰極材料可以是允許該陰極材料在一電化學(xué)電池中作用為陰極的任何形式。示例性的形式包括成形部件、漿糊、預(yù)制薄片或薄膜。漿糊成分可包含多種特別地用于負(fù)極活性物質(zhì)的有用的添加劑，包括用于加固的絮凝物或玻璃纖維、用于粘貼穩(wěn)定性的各種利加諾有機(jī)(ligano-organic)化合物，以及導(dǎo)電添加劑比如碳。對(duì)于鉛酸電池，優(yōu)選的陽極材料的形式是鉛絨。選定好陽極和陰極，以使得一旦包括該電池單元在內(nèi)的一電路形成時(shí)，該陽極和陰極共同起作用，作用為一電化學(xué)電池單元。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的總成進(jìn)一步包括分隔器。分隔器位于電化學(xué)電池單元中的陽極和陰極之間，更具體地說分隔器是位于雙極板之間或一雙極板和一單極板之間。該分隔器優(yōu)選地具有大于相鄰的陰極和陽極的面積的面積。優(yōu)選地該分隔器從電池單元的陽極部分完全地分隔開該電池單元的陰極部分。優(yōu)選地該分隔器的邊緣接觸雙極板和單極板的周緣邊緣，該周緣邊緣上沒設(shè)置陽極或陰極，由此該分隔器完全地將電池單元的陽極部分從該電池單元的陰極部分分隔開。電池分隔器用作對(duì)電化學(xué)電池單元分區(qū)；以防止電池單元由于枝狀晶體生長而短路；用于使液體電解質(zhì)、離子、電子或這些元素的任何組合穿過該分隔器。在根據(jù)本發(fā)明的總成中可使用任何已知的執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)所述的列舉的功能的電池分隔器優(yōu)選地該分隔器由非導(dǎo)電材料制備，比如多孔的聚合物薄膜、玻璃氈、多孔的橡膠、離子鍵地導(dǎo)電的凝膠體或天然的材料，比如木材等等。優(yōu)選地該分隔器包含穿過該分隔器的氣孔或扭曲的路徑，其允許電解質(zhì)、離子、電子或其組合通過該分隔器。其中用作分隔器的更優(yōu)選的材料為具吸收特性的玻璃墊，以及多孔的超高分子量聚烯烴薄膜等等。
[0033]在一些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的制品進(jìn)一步包括金屬板或金屬箔。該金屬板或金屬箔用于分散電化學(xué)電池單元中流動(dòng)的電子以保證活性物質(zhì)至襯底的電氣連接，以及在一些實(shí)施例中用作集電器。在一些實(shí)施例中，該電池包含電流導(dǎo)體，其傳輸電子至正極電池端子，在那些實(shí)施例中，該金屬板或金屬箔將電子傳導(dǎo)至該電流導(dǎo)體。該金屬板或金屬箔可由任何導(dǎo)電金屬制備，優(yōu)選的導(dǎo)電金屬為銀、錫、銅以及鉛。該金屬的選定受陽極和陰極材料影響。在一鉛酸電池中，優(yōu)選用鉛薄片或鉛箔。金屬箔或金屬板優(yōu)選地位于陽極和襯底之間，或陰極和襯底之間。該金屬板或金屬箔可粘附至襯底。可使用任何將金屬板或金屬箔粘附至在電池單元的環(huán)境中支撐該金屬板或金屬箔的襯底的方法，比如熔接或粘著接合。優(yōu)選地該金屬板或金屬箔為粘著接合至襯底。優(yōu)選的用于該接合的粘著劑包括環(huán)氧基樹脂、橡膠膠水、酚醛樹脂、腈橡膠化合物或氰基丙烯酸鹽粘合膠劑。優(yōu)選地該金屬板或金屬箔位于陽極和襯底的整個(gè)表面之間，或陰極和襯底的整個(gè)表面之間。該金屬板和金屬箔可覆蓋襯底的整個(gè)表面。在陽極或陰極為漿糊形式的實(shí)施例中，該漿糊被涂布于該金屬箔或金屬板上。該金屬板或金屬箔可接觸一個(gè)或多個(gè)電流導(dǎo)體以傳輸電子至該電流導(dǎo)體。該金屬板或金屬箔選擇為足夠厚以分散流經(jīng)電池單元的電子，以及在適當(dāng)?shù)那闆r下收集電子并將其傳輸至電池單元中的電流導(dǎo)體。優(yōu)選地該金屬板或金屬箔具有約0.75_或更小的厚度，更優(yōu)選地約0.2mm或更小，以及最優(yōu)選地約0.1mm或更小。優(yōu)選地該金屬板或金屬箔具有約0.025mm或更大的厚度,更優(yōu)選地約0.050mm或更大，以及最優(yōu)選地約0.075mm或更大。
[0034]在根據(jù)本發(fā)明的總成中，部件堆疊可包括橫切通道，其穿過該部件和電化學(xué)電池單元所形成的區(qū)域，該電池單元還包含液體電解質(zhì)。該堆疊包括雙極板、單極板、分隔器、陽極、陰極，可選地包括金屬板以及堆疊的任何其它可利用的部件。該橫切通道用于容納支柱，以及該通道中的一些可以不填充，以用作橫切冷卻通道或排氣/填充通道。在根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例中，該通道穿過陽極、陰極以及包含電解質(zhì)的電池單元。該通道為密封的，以防止電解質(zhì)和在工作期間生成的氣體進(jìn)入該通道?？梢允褂媚苓_(dá)到這一目的的任何密封方法。該通道的尺寸和形狀可為任何尺寸或形狀，以使其容納支柱，該支柱支撐襯底的端板和邊緣以防止電解質(zhì)和在工作期間生成的氣體的泄漏，以及防止在工作期間出現(xiàn)的壓縮力損壞用于各自的電化學(xué)電池單元的部件和密封。該形狀可優(yōu)選地為圓形、橢圓或多邊形，比如正方形、矩形、六角形等等。該通道的尺寸選擇為適應(yīng)所使用的支柱。在實(shí)際中，該通道包括布置在部件中的一系列的孔，以使一支柱可置于其形成的通道中，或因此一液體可通過該通道傳輸以用于冷卻。選擇通道的數(shù)量以支撐襯底的端板和邊緣，以防止電解質(zhì)和在工作期間生成的氣體的泄漏，以及防止在工作期間出現(xiàn)的壓縮力損壞用于各自的電化學(xué)電池單元的部件和密封。優(yōu)選地設(shè)置有多個(gè)通道，以分散在工作期間產(chǎn)生的壓縮力。通道的數(shù)量和設(shè)計(jì)足以最小化邊緣應(yīng)力，所述邊緣應(yīng)力超過密封的疲勞強(qiáng)度。選擇該通道的位置以擴(kuò)散在工作期間產(chǎn)生的壓縮力。優(yōu)選的是，在一定程度上均勻地分布通道使其穿過堆疊，以更好地處理應(yīng)力。優(yōu)選地該通道具有約2_或更大的橫截面尺寸，更優(yōu)選地約4_或更大，以及最優(yōu)選地約6_或更大。該通道橫截面尺寸的上限實(shí)際為，如果該尺寸太大，則降低總成的效率。優(yōu)選地該通道具有約12_或更小的橫截面尺寸，以及最優(yōu)選地約1mm或更小。
[0035]在至少一些通道中設(shè)置有支柱，其執(zhí)行下列的一個(gè)或多個(gè)功能:將部件堆疊以這樣的方式支撐在一起，以防止部件損壞或堆疊的部件的邊緣之間的密封斷開；保證整個(gè)分隔器材料內(nèi)的均勻壓縮；以及保證分隔器材料的均勻厚度。優(yōu)選地該支柱在每一端部具有一覆疊部分，其與單極端板的外表面嚙合。該覆疊部分用于在單極端板的外表面以這樣的方式施加壓力，以防止部件損壞或堆疊的部件的邊緣之間的密封斷開，以及防止在電池操作的期間，堆疊的膨脹或移位。該覆疊部分與一密封面接觸，端板的一部分與該覆疊部分接觸。在一些實(shí)施例中，該堆疊可具有位于單極端板上方的分隔結(jié)構(gòu)或保護(hù)端件，而該覆疊部分將與該結(jié)構(gòu)或保護(hù)端件的外表面接觸。該覆疊部分可為任何結(jié)構(gòu)，其結(jié)合支柱防止部件損壞或堆疊的部件的邊緣之間的密封斷開。示例性的覆疊部分包括螺栓頭、螺帽、模制頭、曲頭釘、開口銷、軸肩等等。該支柱為穿過整個(gè)堆疊的長度，且這樣的長度基于電池的所需容量而改變。該支柱優(yōu)選地展現(xiàn)為可填充該通道的橫截面形狀和尺寸。選擇該支柱的數(shù)量以支撐端板和襯底邊緣，以防止電解質(zhì)泄漏和在工作期間生成的氣體，以及防止在工作期間出現(xiàn)的壓縮力損壞部件和用于各自的電化學(xué)電池單元的密封，以及使超過密封疲勞強(qiáng)度的邊緣應(yīng)力最小化。優(yōu)選地設(shè)置有多個(gè)支柱以分散開在工作期間產(chǎn)生的壓縮力。在一個(gè)或多個(gè)通道用于冷卻通道或排氣/填充通道的情況下，支柱可以比通道少。該支柱可包括執(zhí)行必需功能的任何材料。如果該支柱用于密封通道，則選擇使用的材料以承受得起電池單元的工作條件，當(dāng)其暴露于電解質(zhì)時(shí)不被腐蝕，以及可承受得起在電池單元工作期間產(chǎn)生的溫度和壓力。在該支柱執(zhí)行密封功能的情況下，該支柱優(yōu)選地包括可承受得起上述條件的聚合物或陶瓷材料。在本實(shí)施例中，該材料必須為非導(dǎo)電的，以防止電池單元短路。優(yōu)選地該支柱包括如本文所述的熱塑性材料。優(yōu)選的熱塑性材料為ABS、聚丙烯、多元酯、熱塑性的聚亞安酯、聚烯烴、化合的熱塑性樹脂、聚碳酸酯等等。ABS為最優(yōu)選的。在通道為單獨(dú)地密封的情況下，該支柱可包括任何具有結(jié)構(gòu)完整性的材料以執(zhí)行所需的功能?？墒褂蒙鲜龅木酆衔锊牧稀⑻沾珊徒饘?。適當(dāng)?shù)慕饘倏梢詾殇?、銅、鋁黃銅合金、銅等等。該支柱可包括模制支柱、帶螺紋支柱或帶有一個(gè)或多個(gè)端部附件的支柱。在部件為帶螺紋的情況下，則該堆疊的結(jié)構(gòu)部件設(shè)有螺紋以接納該帶螺紋的支柱。支柱在一端可具有頭部，且另一端可具有螺帽、曲頭釘孔或開口銷孔；或在兩端均具有螺帽、曲頭釘孔或開口銷孔。一般地這是對(duì)于非模制支柱的情況。該支柱可構(gòu)造為單向棘齒裝置，其允許縮短但不允許加長。這樣的支柱將被定位，然后在堆疊被壓縮時(shí)，該支柱縮短，由此保持堆疊上的壓力。在本實(shí)施例中的支柱可具有脊，其配合棘齒使該支柱用作類似束線帶的結(jié)構(gòu)中的一個(gè)部件。匹配的螺帽和/或墊圈可配合支柱使用，以當(dāng)極板定位至相鄰時(shí)壓縮該極板。該螺帽和/或墊圈以單向在支柱和脊上行進(jìn)，可防止該螺帽和/或墊圈沿支柱往另一方向移動(dòng)。在使用中，支柱中的孔將使適當(dāng)?shù)那^釘、開口銷等等執(zhí)行上述功能。如果支柱為模制的，可單獨(dú)模制或就地模制。如果就地模制、原地模制，需要在通道中設(shè)置一密封以支撐就地熔化的塑料。可使用非導(dǎo)電的帶螺紋的支柱并可設(shè)置必要的密封。替代地可設(shè)計(jì)一預(yù)模制的非導(dǎo)電的聚合物支柱，以在通道中以密封通道的方式形成干涉配合。該支柱可就地由模制制成，比如注塑成型。
[0036]在裝配時(shí)，包括雙極板和單極板的部件堆疊構(gòu)成密封的電化學(xué)電池單元。密封的電池單元中設(shè)置有液體電解質(zhì)。該電解質(zhì)可為任何促進(jìn)與所使用的陽極和陰極液體發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的電解質(zhì)。該電解質(zhì)使電子和離子在陽極和陰極之間流動(dòng)。該電解質(zhì)可為水系或有機(jī)系。本文中使用的有機(jī)電解質(zhì)包括溶解于一有機(jī)溶劑中的電解質(zhì)鹽。在鋰離子二次電池中，鋰需要包含在電解質(zhì)鹽中。對(duì)于包含有鋰的電解質(zhì)鹽，例如，可由LiPF6、LiClO4, LiBF4, LiAsF6, LiSO3CF3和LiN(CF 3S02)2制成。這些電解質(zhì)鹽可以單獨(dú)使用或以兩個(gè)或更多的組合來使用。有機(jī)溶劑應(yīng)與該分隔器、陰極、陽極和電解質(zhì)鹽兼容。優(yōu)選使用即使施加高壓時(shí)也不分解的有機(jī)溶劑。例如，優(yōu)選使用碳酸鹽，諸如碳酸亞乙酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、丁烯碳酸鹽、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯和乙基甲基碳酸鹽；環(huán)狀醚，諸如四氫呋喃(THF)和2-甲基四氫呋喃(2-MeTHF);環(huán)酯，諸如1、3_ 二氧戊環(huán)和4-甲基二惡戍燒(4-methyld1xolane);內(nèi)酯，諸如Y 丁內(nèi)酯；環(huán)丁砜；3-甲基環(huán)丁砜；乙二醇二甲醚(dimethoxyethane)、乙二醇二乙醚(diethoxyethane)、乙氧基乙氧基甲燒(ethoxymet