。一旦壓力釋放閥門被釋放，電池失效。可替代地根據(jù)本發(fā)明的總成可包含單個的止回閥，當(dāng)達(dá)到一危險的壓力時或之前，其釋放來自整個總成的壓力。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的總成附接至一負(fù)載，從而構(gòu)成包括該電池單元的電路。電子流動至端子和負(fù)載，該負(fù)載為使用電的系統(tǒng)。只要電池單元可產(chǎn)生電，該流動將持續(xù)。如果電池單元堆疊完全地放電，該電池在再使用之前需要經(jīng)歷一充電步驟。如果用于雙極板的襯底包含一導(dǎo)電材料混合物，在電池總成的低于該導(dǎo)電材料混合物相變溫度的工作溫度下，該襯底具有在襯底第一表面和第二表面之間的通過該材料混合物的導(dǎo)電路徑，而在高于該導(dǎo)電材料混合物相變溫度的溫度下，該導(dǎo)電材料將經(jīng)歷使通過該導(dǎo)電路徑的導(dǎo)電性失效的相變。這使電池在出現(xiàn)麻煩的結(jié)果之前失效。一旦電池放完電，可通過形成帶有電源的電路來再充電。在充電的期間，電極改變功能，陽極在放電期間變成陰極，而陰極在放電期間變成陽極?；旧希鄬τ诜烹?，該電化學(xué)電池單元中，電子和離子以相反方向流動。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的總成可通過下列的步驟制備。用于雙極板和單極板的襯底為成形或裁切至一形狀。如果該襯底包括一非導(dǎo)電的材料，而裝配為傳統(tǒng)的雙極電池，則該襯底需要轉(zhuǎn)換為合成襯底。實現(xiàn)手段為，通過任何已知的手段制成穿過該襯底的孔，比如在襯底中模制或?qū)υ撘r底機械加工來制成孔。該開孔填充有導(dǎo)電材料，優(yōu)選地為如上文所述的在一限定的溫度熔融的導(dǎo)電材料。如果有使用到金屬板或金屬箔，則其粘附至襯底的一個面或兩面。優(yōu)選地該金屬板或金屬箔為使用上文所述的粘著劑接合至襯底，優(yōu)選地為腈基橡膠膠水。陰極和陽極附接至襯底，或附接至該金屬板或金屬箔。這樣的附接可使用任何標(biāo)準(zhǔn)的陰極或陽極附接方法來實現(xiàn)。在陰極和陽極為漿糊(paste)形式的情況下，該漿糊施加于襯底或金屬板或金屬箔上。在本實施例中，該漿糊可以干燥。優(yōu)選地用于橫切通道的孔為預(yù)成形或機械加工于襯底、金屬板或金屬箔、分隔器、陽極、陰極和任何其它存在的部件中。在通道為使用套管、襯墊或凸起部等等制成的情況下，它們被插入至電池極板和/或分隔器中。在該襯墊為就地模制的情況下，它們使用已知的模制工藝就地模制。然后疊置部件，如此每一極板的陽極面對另一極板的陰極。優(yōu)選地這些板疊置為，使襯底的邊緣沿任何其它框架部件對齊。在一個實施例中，使用具有兩個或更多導(dǎo)銷或螺栓的板來支撐該堆疊。部件以與本文所公開的一致的適當(dāng)順序疊置在具有導(dǎo)銷的板上。兩個或更多的橫切通道可用于該定位銷或螺栓。一旦完成該堆疊，可插入彈性薄膜或塑料套管至該橫切通道中。如果通道為通過位于板中的孔之間的軸襯或塑料套管來密封，可施加一涂層至通道的內(nèi)部、孔的內(nèi)部、套管和/或軸襯。如果板的孔內(nèi)部需要設(shè)置螺紋，則使用已知的技術(shù)在組裝之前或之后對這些孔設(shè)置螺紋。此后，將支柱插入至堆疊中并通過覆疊部分固定至單極板的相反側(cè)的密封面。在覆疊部分為一機械的附屬結(jié)構(gòu)的情況下，將這樣的附屬結(jié)構(gòu)固定至支柱。在支柱為就地注塑成型的情況下，將熔化的熱塑性材料插入至通道中，且該熔化的材料的覆疊部分制成于兩端的密封面上。優(yōu)選地通道表面被加熱，以熔融通道內(nèi)的表面，在本實施例中，注入的熱塑性材料良好地接合至該通道內(nèi)。該熱塑性材料允許被冷卻。在另一實施例中，通道可具有插入至該通道的成形件；以及一成形件，其用作每一端部成形件的覆疊部分。然后，將一具有二部分(two-part)的熱固性材料添加至通道，并使其固化以形成支柱。在該支柱設(shè)計為通過干涉配合安裝至通道中的情況下，使用適當(dāng)?shù)牧Σ迦朐撝е?。在固定該支柱并使其穩(wěn)定后，從導(dǎo)銷移除該堆疊，從而可將支柱插入至曾用于該導(dǎo)銷的通道中。
[0046]在薄膜被施加至堆疊表面邊緣的實施例中，將一粘著劑施加至薄膜或堆疊邊緣，或施加至這兩者上，從而該薄膜和堆疊邊緣接觸并接合至一起?？删偷刂卧摫∧?，同時使用已知的機械的手段使粘著劑凝固(set)或固化。該薄膜邊緣密封至單極板的相反表面的其它薄膜薄片或薄膜或端板的未密封的邊緣。該密封可使用粘著劑或熔融接合來實現(xiàn)。可替代地該薄膜可使用熔融接合來附接。在熔融接合中，堆疊邊緣和需要接合至該邊緣的薄膜表面處于這樣的條件下，以使表面熔化，但不會對薄膜或堆疊的結(jié)構(gòu)完整性造成負(fù)面影響。這可通過使其每一個與一熱的表面、滾筒、熱的液體、空氣、放射線、振動等等接觸來實現(xiàn)，然后使薄膜和堆疊邊緣沿著熔融表面接觸，并使熔化的表面冷卻從而接合至一起?？刹们性摫∧ぶ吝m配一特別的邊緣或其可為一連續(xù)薄片，該薄片圍繞堆疊邊緣而對其包裹。在本實施例中，該薄膜的前緣和后緣在其相遇時接合一起，優(yōu)選地為使用熔融接合。在單極板外表面設(shè)置有端板或薄膜的情況下，該薄膜可密封至單極板外表面的端板或薄膜。在使用外殼的情況下，該總成可插入至外殼中。優(yōu)選地該薄膜用作外殼。在該熔融接合的實施例中，薄膜和堆疊邊緣處于這樣的溫度或條件下，其中，經(jīng)過足夠的時間來熔融其每一個的表面，其每一個的表面被熔融至熔化。該溫度優(yōu)選地選定為高于薄膜和/或襯底以及任何其它結(jié)構(gòu)組件所使用材料的熔點。優(yōu)選地所使用的溫度大約為200°C或更高，更優(yōu)選地約220°C或更高，以及最優(yōu)選地約230°C或更高。優(yōu)選地所使用的溫度大約為300°C或更低，更優(yōu)選地約270°C或更低，以及最優(yōu)選地約240°C或更低。
[0047]該框架和/或襯墊可使用下列的步驟模制至分隔器或電池極板襯底中或模制在分隔器或電池極板襯底上。裁切分隔器薄片至一定的尺寸(沖模、縱切(slit)、沖壓等)。堆疊一個或多個薄片至所需的厚度。將薄片置入一模具中，該模具將該薄片置入一固定位置。該模具按需要構(gòu)成圍繞分隔器的框架周緣和圍繞橫切通道的任何內(nèi)部特征(例如軸襯)。進(jìn)一步，該模具設(shè)計為，不過度地壓縮分隔器材料，以及防止塑料損壞分隔器材料。然后，將塑料注射入模具中，在塑料冷卻時，排出部件。
[0048]該薄膜可采用下列步驟圍繞電池堆疊的整體或一部分模制而成。以適當(dāng)?shù)捻樞?端板、單極板、分隔器、雙極板等)堆疊電池部件?？墒褂么┻^每一疊置組件的橫切孔的導(dǎo)桿來保證堆疊的對齊。然后將堆疊的總成轉(zhuǎn)移到模具中，該模具包括正模腔、負(fù)模腔、用于電池本體的插入模腔(insert mold cavity)(替代地可使用注塑成型中常用的滑動門)和位于負(fù)模腔或正模腔中的可縮回的導(dǎo)銷。將該堆疊的總成轉(zhuǎn)移到該可縮回的導(dǎo)銷上，以保證和保持對齊。然后閉合模具，其壓縮該總成。然后注射入塑料以形成電池的外部薄膜，其密封部件和端板。然后縮回該導(dǎo)銷，并進(jìn)行第二次塑料注射，其填充橫切通道和將注射的塑料固定至端板。在冷卻后，電池從模具排出。
[0049]該總成可進(jìn)一步包括一個或多個排氣孔，其引入至電化學(xué)電池單元中的一個或多個。優(yōu)選地一排氣孔與每一電化學(xué)電池單元接觸。優(yōu)選地該排氣孔位于每一電池單元的電池分隔器中。在另一實施例中，根據(jù)本發(fā)明的總成可包括一集合管。優(yōu)選地該一個或多個排氣孔與該集合管接觸，且該集合管形成用于所有排氣孔的公共的頂部空間。優(yōu)選地該集合管具有形成于其中的一個或多個端口，這樣，一個或多個閥門，比如止回閥，可置于集合管端口中。該電池可進(jìn)一步包括一填充閥門。優(yōu)選地該填充閥門位于集合管中。根據(jù)本發(fā)明的制品可進(jìn)一步包括一個或多個集成的填充和/或排氣通道。該通道形成于電池堆疊的邊緣附近且與陰極和陽極之間分隔器所在的區(qū)域連通，當(dāng)電解質(zhì)添加至該區(qū)域時其形成電化學(xué)電池單元?？稍诮M裝之前，通過在該分隔器和電池極板中制成孔，然后將孔對齊，來形成該通道。只要橫切通道與適配為用作電化學(xué)電池單元的區(qū)域連通，襯墊、套管或凸起部可如本文所討論的那樣用作該橫切通道。優(yōu)選地該通道在兩處與電池堆疊外部連通。這有助于往電池填充電解質(zhì)。在電化學(xué)電池單元填充電解質(zhì)之后，可填充或閉合開口中的其中一個。另一個開口用于為電池和電化學(xué)電池單元排氣。在填充期間，在一個外部的孔上抽真空，從而電解質(zhì)被抽入至另一個孔中?？商娲厥褂脝蝹€的孔，且如下文所述的那樣填充電化學(xué)電池單元。一閥門，諸如止回閥、突開閥、減壓安全閥等等，可在填充之后插入至剩余的孔中。該通道可預(yù)制螺紋或在堆疊組裝之后攻螺紋。
[0050]在組裝之后，如需要可鉆出排氣孔穿過密封膜至每一電池單元中，該排氣孔集中地位于具吸收特性玻璃墊分隔器的厚度上。然后將一集合管附接至電池總成的頂部，形成位于排氣孔上方的公共的頂上空間。可在該集合管中制造單個端口。該單個的集合管端口可用作真空清除端口和電解質(zhì)填充端口。通過真空泵對該集合管端口抽真空至低壓，例如約29英寸汞，然后關(guān)閉真空源的閥門，連接至一電解質(zhì)源的填充閥門打開，以使電解質(zhì)同時填充電池的所有電池單元。在一些實施例中，在制造或模制該圍繞分隔器的框架時，將排氣孔制成在該框架中。在一些實施例中，通過打超前鉆眼或在用于電池極板的襯底和分隔器的框架中制孔，來制成一集成的排氣通道?？蓪R這些孔以形成一通道。優(yōu)選地該通道與排氣孔連通，該排氣孔與電化學(xué)電池單元連通。在一些實施例中，該集成的排氣通道可為其中一個橫切通道，其中該橫切通道具有與每一電化學(xué)電池單元連通的排氣孔。這可通過為橫切通道中的薄膜或襯墊設(shè)置具有對應(yīng)每一電化學(xué)電池單元的排氣孔來實現(xiàn)。在另一實施例中，該通道可由具有排氣孔的襯墊或凸起部制成，或該通道可由構(gòu)成與電化學(xué)電池單元連通的排氣孔的襯墊或凸起部制成?？蓪υ摷傻耐ǖ涝鰤阂苑乐闺娊赓|(zhì)的回流。該集成的通道末端可設(shè)置有一閥門以控制總成的內(nèi)壓力。在使用之前，該通道用于對電化學(xué)電池單元填充電解質(zhì)。在一優(yōu)選的實施例中，該閥門位于其中一個端板上?？稍诮M裝之后對該通道設(shè)置螺紋或在組裝之前預(yù)制螺紋，用于插入一閥門?？墒褂萌魏我阎挠糜诓迦牒凸坛?retent1n)的手段來插入并固持該閥門。本文公開的制品中使用的一些部件適配為與其它公開的部件相鄰。設(shè)計為與其它部件相鄰的部件，可具有或利用本領(lǐng)域已知的部件或技術(shù)，以彼此適當(dāng)?shù)年P(guān)系來固持零件。用于以彼此的關(guān)系固持部件的具體部件或技術(shù)，根據(jù)設(shè)計或組裝本發(fā)明總成的熟練技工的部件、關(guān)聯(lián)和設(shè)計偏好來選擇。
[0051]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的總成能承受10psi或更大的內(nèi)壓力，而不因該內(nèi)壓力發(fā)生滲漏或翹曲，優(yōu)選地約50psi或更大，甚至更優(yōu)選地約20psi或更大，以及最優(yōu)選地約1psi或更小。優(yōu)選地該總成能承受約6至1psi的內(nèi)壓力。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的總成具有約38瓦時/千克的能量密度，更優(yōu)選地約40瓦時/千克，以及最優(yōu)選地約50瓦時/千克。根據(jù)本發(fā)明的總成可產(chǎn)生任何所需的電壓，例如6、12、24、48和96伏特。盡管約200伏特為實用上的上限，該電壓可以更高。
[0052]下面的附圖示出了本發(fā)明的一些實施例。圖1示出雙極板堆疊10的側(cè)視圖。其顯示有多個單極的和雙極的襯底板11。相鄰于每一雙極襯底板的是陽極12和陰極13。在每一電池單元的陽極12和陰極13之間設(shè)置有分隔器14，其包括具吸收特性的玻璃墊，其中吸收有電解質(zhì)。還顯示有密封15，其包括設(shè)置在一橫切通道16中的橡皮管。在橫切通道16中的橡皮管15內(nèi)有支柱17，其由帶螺紋的螺釘構(gòu)成。支柱17的端部為覆疊部分，其由螺栓頭18和螺帽19構(gòu)成。圍繞單極板43和雙極板44的襯底邊緣的是框20。圖2示出了端板21,其設(shè)置在一單極板43的襯底11的相對表面的端部上方。密封22置于螺栓17上的螺帽19和單極板相對表面24上的密封面23之間。
[0053]圖3示出，圍繞雙極襯底堆疊的邊緣施加有一薄膜。如圖中所示，在端板25上，四個螺栓17端部上的螺栓頭19互相隔開。端板25示出在堆疊的每一端?？?0圍繞襯底11。襯底框20之間設(shè)置有分隔器框34。通過熱源26和壓力28將一薄膜27施加至襯底框20和分隔器框34，以將薄膜27密封至襯底框20和分隔器框34的堆疊的邊緣。圖4示出雙極電池29，包括電池極板堆疊10，其分隔器框34與襯底框20間隔散布設(shè)置。如圖中所示，在端板25上，四個螺栓頭19互相隔開。圖中還顯示，排氣孔30鉆入至電池單元中，集合管31適配為覆蓋排氣孔30并形成用于排氣孔30的一公共頂部空間。圖中還顯示有一止回閥32，其設(shè)置在集合管31上，與該公共頂部空間(圖中未示出)接觸。圖中還顯示有兩個端子支柱33，其為用于雙極電池29的負(fù)極和正極端子。
[0054]圖5示出分隔器14、模制的集成的框34和四個模制襯墊35。模制襯墊35圍繞孔37，適配為形成橫切通道16的一部分?？?4設(shè)置為圍繞具吸收特性的玻璃墊36。圖6示出了位于端件25上的模制支柱38和模制頭4