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CN105594021B - 带有晶片集电器的可充电电池及其装配方法 - Google Patents

带有晶片集电器的可充电电池及其装配方法 Download PDF

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CN105594021B CN201480040601.3A CN201480040601A CN105594021B CN 105594021 B CN105594021 B CN 105594021B CN 201480040601 A CN201480040601 A CN 201480040601A CN 105594021 B CN105594021 B CN 105594021B
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Abstract

本发明的装置和技术涉及电池板。例如，第一电池板能够包括导电硅晶片。第一机械支撑件可以位于所述导电硅晶片的第一侧面。第一活性材料可以粘合于所述第一机械支撑件和所述导电硅晶片的第一侧面，所述第一活性材料具有第一极性。在一个实施例中，所述电池板可以是双极板，比如具有位于所述导电硅晶片与所述第一侧面相对的第二侧面的第二机械支撑件，以及粘合于所述第二机械支撑件和所述导电硅晶片的第二侧面的第二活性材料，所述第二材料具有相反的第二极性。

Description

带有晶片集电器的可充电电池及其装配方法
优先权声明
本专利申请要求下述申请的优先权：Mui等人的美国临时专利申请，申请号为61/826,831，发明名称为“RECHARGEABLE BATTERY WITH WAFER CURRENT COLLECTOR ANDASSEMBLY METHOD”，提交于2013年5月23日(代理人案号3601.003PRV)，上述在先申请在此通过引用全部纳入本文。
背景技术
由Gaston Planté于1859年发明的铅酸电池可被认为是最古老类型的可充电电池。尽管与其他化学电池相比能量密度较低，常规的铅酸电池结构简单且较为经济。这类常规的铅酸电池被用于汽车、牵引车和固定设施，其用途包括内燃机的点火或起动；照明；机动轮椅、高尔夫车或叉车；以及其它的场合例如与电网连接的电能储存装置。
铅酸电池通常包括铅合金集电器、正极和负极活性材料、电解质、隔件和机械支撑件套管。正极活性材料通常包含高表面积的二氧化铅，而负极活性材料通常包含海绵铅。电解质通常是硫酸。在常用的铅酸电池中，铅合金被用于集电器，原因在于其铅酸化学相容特性。
铅酸电池的广泛应用至少部分归因于其在结构以及相关信号调节或充电电路这两方面的简易性。铅酸电池的主要优点是成本低。铅金属相对来说比较丰富，并且H2SO4这种酸是广泛生产的散装化学品。此外，常规铅酸电池的生产工艺也相对简单。就基于常规铅酸电池的能量储存的成本结构来说，其总的成本大约为$150/kWh，这与其他能量储存技术相比是非常有吸引力的。
概述
尽管有许多合适的性能，铅酸电池也具有一些缺点，包括低能量密度和低循环寿命，尤其是在高放电电流的场合。尽管常规铅酸电池的低能量密度可以归因于铅集电器和活性材料的高密度，快速放电速率时的低循环寿命是与活性材料的性能有关。从材料的角度来看，常规铅酸电池的集电器是用铅做的，其较为笨重并且无助于电池的能量存储容量。从电池的装配角度来看，常规铅酸电包含并联配置电性耦合的单极板组件的单元。在这个配置中，额外的电性连接和转换系统被用来调节电池的操作以提供较高的电压，如此就会进一步影响铅酸电池的整体能量密度。这种并联连接的方式通常导致高电流、低电压的电池，这就会迫使采用重型导体以尽量降低内部电阻，因为欧姆损失的程度与电流的平方成比例。
电池可包括正极板、负极板和电解质。为了构造铅酸电池的电极，可以将PbO2和Pb基活性材料粘贴并固化到铅栅集电器以形成正极板和负极板。正-负电极可以和H2SO4电解质形成电池电压为大约2.1V的电化学电池。为了组装成电池组，可将电池进行电性配置成为并联结构、串联结构或并联和串联的混合结构。还可采用添加剂以及隔件和壳体用作机械支撑件。
采用较轻的材料取代当前常规的铅酸电池的集电器可以显著提高能量密度。通常地，集电器被设计为提供较低的电阻，以及抵抗或耐受H2SO4腐蚀。这样的集电器通常显示为对Pb和PbO2活性材料具有较好的粘合性，并且具有铅酸电池电化学上的兼容性。这样的集电器还体现为具有良好的热传导性能以及较低的泄漏电流，从而被用于现有铅酸电池的制作和回收设施，并且容易获取同时成本较低。
双极板结构可用来进一步简化铅酸电池的电配置。在过去的二十年，双极电池一直是研发的热点领域。双极电池技术的主要优点是高能量密度和高功率。这些至少可以部分地通过简化的配置来获得，简化的配置能够缩短电流路径从而免除不必要的材料/质料并且降低阻抗。双极电池可以包括双极板或集电器以及活性材料。术语双极一般是指双极板的一个表面被正极活性材料涂覆，而相对的另一表面被负极活性材料涂覆的一种配置。
与单极配置相比，双极电池不需要将电池单元绑在一起的外部连接。例如，在双极配置中的每个双极板都可以通过电解质进行隔离，但是由于双板本身每个侧面带有不同极性的活性材料，电流直接通过双板从一个表面流到另一表面。这样的电流就能够通过电解质流到下一个双片。这被称作串联连接，并且与许多并联连接相比，所呈现的通路电阻要低很多。与并联连接的单极配置相比，较低通路电阻意味着可以从电池中获得更多的电流而没有效率损失。
本文所述实施例通过利用作为集电器的硅晶片以及活性材料来处理铅酸电池的能量密度问题。这种活性材料至少在制备的时候可以是粘状的。本文描述了双极铅酸电池板的基板材料和装配工艺的创新。硅晶片材料可以用作集电器，因为这样的材料成本低、薄、轻，可以掺杂以实现较低的电阻(例如通过晶片提供传导)，并且这样的晶片材料能够不易遭受H2SO4腐蚀，包括与半导体、太阳能和印刷电路板行业许多工艺的兼容性能。
在硅晶片表面能够形成欧姆接触层，随后为活性材料沉积粘合层。在集电器基板的各个侧面均可沉积一种模式以提高板的机械稳定性，就像在包含双极板的实施例中那样。在一种实施例中，PbO2-和Pb-基活性材料能够被粘合和固化在正极和负极的支撑件结构(例如栅格或隆起)的上面，集电器可以夹在这样的正极和负极栅格之间。双极板组件可以通过将活性材料熔化于集电器晶片基板而形成。所述活性材料可以直接粘合、固化和形成在模式化的集电器上。双极板然后可以由电解质、隔件、套件和充电或保护电路的集成而构建成电池。
附图说明
在附图中，其不一定是按比例绘制，相同的标号可以用来在不同图例中标示相同的组件。带有不同后缀字母的相同标号可以用来标示相同组件的不同实例。一般来说附图是通过举例而非限制性的方式描述本文所述的各种实施方式。
图1A和1B一般性描述了一种实施例的剖面图，包括单极电池板和相应的单极电池构造。
图2A和2B一般性显示了一种实施例的剖面图，包括双极电池板和相应的双极电池构造。
图3A一般性描述了双极板的实施例，其可以包括硅晶片集电器和机械支撑栅格。
图3B一般性描述了双极板的实施例，其可以包括硅晶片集电器和焊料凸点矩阵。
图4一般性描述了硅晶片上镍硅化物(NiSi)的电子扫描显微图片(SEM)的说明性实施例，比如能够用于集电器的场合。
图5A一般性描述了包括20μm厚的铅层的集电器的显微图片的说明性实施例。
图5B一般性描述了类似于图5A的说明性实施例，但是以更高放大程度，显示出在铅层和NiSi表面之间的良好粘合。
图6一般性描述了一种技术，例如一种方法，其可以包括根据实施例制备带有硅晶片集电器的双极电池板。
图7一般性描述了一种技术，例如一种方法，其可以包括根据实施例制备带有硅晶片集电器的双极电池板。
详细说明
图1A和1B一般性描述了实施例100的剖面图，包括图1A中的单极电池板120A以及图1B中的相应的单极板电池构造。在一种单极配置中，集电器一般包括单极的(例如正或负)活性材料用于集电器的(例如相对的)两侧，比如包括使用粘状形式的活性材料。例如，在图1A中，导电硅晶片104可以为电池板120A集合提供基板，例如提供集电器。所述导电硅晶片104可包括欧姆接触层106A，例如金属硅化物，以增加活性材料112A和导电硅晶片之间的传导性。这样的硅化物可包括诸如镍、钴、钛、钽、钨、钼或其组合的金属种类。在一个实施例中，也可包括粘合层108A，用以例如促进粘合或者提供与电解质区域116A中的电解质的匹配性。还可采用其他的配置，例如包括多个膜层以提供一个或多个欧姆接触层106A或粘合层108A。
所述活性材料112A能够以粘状形式提供，例如在制备过程中被固化。为了提高活性材料在制造过程中或之后的粘合和均匀性，可包括机械支撑件110A。这种机械支撑件110A可以通过多种方法制备，如本文中别处所述的，可以包括一个或多个内衬、栅格、凸起或台面结构。一个或多个隔件，例如隔件114A，可用来为电解质提供空腔或保留区域116A。在一个实施例中，电解质可以是液体或胶体，或者可以包括比如浸渍其他材料，以提供电解质和隔件的组合。在图1A和1B的实施例中，可以提供壳体122，并且可以(但不必需)将电解质区域116A与其他板之间的其他电解质区域流体性隔离开来。
在单极板120A的一种实施例中，电池板120A的第二表面可包括第二欧姆接触层106B、第二粘合层108A和第二活性材料112B，例如通常包括硅晶片104的第一表面上用作各层的相同材料。例如，第二活性材料112B可包括与第一活性材料112A相同的活性材料和极性。
一对正负极可以形成为包括具有第一极性活性材料的第一板120A和具有相反的第二极性活性材料的第二板120B，用以在电解质114中形成电化学电池，如图1B所示。在一种铅酸实施例中，这样的单电池电压可以是大约2.1V。若干的电池单元可以通过并联配置方式进行电性配置为层叠132A。单独的层叠132A至132N可以串联连接组装成电池组102，这样电压可以表示为Ns*Vcell，其中Ns可代表层叠的数量，Vcell可代表单元池电压。
在图1B中，第一终端130A可提供第一极性，而第二终端130B可提供相反的第二极性。第一和第二终端可以分别地连接到第一层叠132A和最末层叠132N，这些层叠可以利用第一总线124A至“第N”总线124N串联地连接在一起。与图1B对比，使用单极板配置的电池构造能够使设计简单。可将正极和负极活性材料，例如通过粘合作用，分别施加到集电器的相对的两侧从而形成双极板。
图2A和2B一般性描述了一种实施例的剖面图，包括双极电池板121A和相应的双极电池构造。类似于图1A所示的实施例，第一双极电池板121A可以包括导电硅晶片104作为集电器。所述双极电池板121A可以包括位于或靠近导电硅晶片104第一表面的一个或多个欧姆接触层106A以及粘合层108A。活性材料112A可包括第一极性，例如在制作过程中或之后为机械支撑件110A所支撑。第二欧姆接触层106B可被包括在导电硅晶片104的与第一表面相对的第二表面上。第二欧姆接触层106B可包括与第一欧姆接触层106A相同的或不同的材料，例如，用以提供电极用于连接到电池组件的其他部分，提供耐腐层，或提供具有类似于导电硅晶片104第一表面层叠的镜像配置。还可以包括第二活性材料112B，例如具有与第一活性材料112A相反的极性。如图1A的实施例所示，第一电解质区域116A可以将电池板112A与相邻的电池板121C隔离开，第二电解质区域116B可以将电池板121A与另一相邻的电池板121B隔离开。电解质区域116A和116B可包括隔件，比如助以维持电池板之间设定的隔离。电解质区域116A和116B通常相互被流体性地隔离，从而串联地通过导电硅晶片104的主体产生传导。
图2A和2B一般性描述了一种实施例，其包括具有诸如双极板121A、121B和121C的一个或多个双极电池板的电池组202。这种双极板可由电解质夹在区域116A和116B，比如形成密封池。在一个实施例中，在区域116A的电解质可以是一种或多种流体隔离的或密封的，从而电解质不能绕过双极板121A到相邻的区域，例如电解质区域116B。如图2B所示，单元池可以被串联配置。所述的单元池可以被排列形成层叠131A。
在一种双极构造中，集电器(例如硅晶片104，比如被包括作为双极板121A的一部分)可以在一个单元池的负电极和下一单元池的正电极之间分享。第一总线124A可以连接到131A至131N的各个层叠的第一电极，第二总线124B可以连接到131A至131N的各个层叠的相反电极。与图1B对比，层叠131A至131N可以各自通过箭头所示的硅晶片的主体提供串联连接。通过这种方式，与采用单机板的构造相比，层叠131A至131N外部的连接总线的总数目可以减少。
可以采用相互连接一个或多个层叠131A至131N的其他配置方式。例如，双极层叠131A至131N可以并联连接于低压用途，例如用以组装低压电池组。或者，具有很多单元池的单独双极板可形成高压组。在这两种情况下，电池组的电压可以是(Np-1)*Vcell，其中Np表示各个层叠中集电器板的数量，而Vcell表示电池电压。
图3A和3B一般性显示了双极板的一种实施例，其可以包括硅晶片304集电器和一个或多个机械支撑栅格310A或310B(如图3A所示)或焊料凸点模式315A或315B(如图3B所示)，以及如图2A所示实施例的剖面图。如同上述有关实施例的描述，铅酸电池可以使用硅晶片304作为集电器，如图1A至图1B以及图2A至2B所示。
硅晶片一般被制作用于半导体、太阳能和其他的微电子或微机电(MEMS)的用途。硅晶片，例如具有2.65克每立方厘米密度的情形，当用作集电器时比通常可用的铅栅结构更轻。这样的硅晶片能够抵抗(或更能抵抗)H2SO4腐蚀。由于在其他设施中的大量使用，硅晶片易于以较低的成本获取。尽管通常为半导体，单晶硅也可通过适当掺杂而具有导电性。在一个实施例中，硅晶片可以通过这样的掺杂而导电，以提供比如低于0.001Ω-cm的电阻。对于作为电池中集电器的用途，电阻并不需要这么低。例如，可以采用5Ω-cm或更低电阻的晶片。在一个实施例中，作为集电器使用的硅晶片比如可以通过磷或砷的大量n-掺杂以提供过剩载流子以及低于5Ω-cm的电阻率。
硅晶片可以采用不同的尺寸(例如高达300毫米或以上的直径)、形状(例如圆形或方形)、晶体取向或构造(例如单晶的或多晶的)以及表面纹理(例如，诸如铸块经切割后带纹路的，或者诸如经过抛光或蚀刻后光滑的)。通常用于太阳能产业的硅晶片能够用于电池的用途，能以较低成本大量的获取。标准的太阳能晶片可以是大约125或大约156平方毫米，厚度小于750微米比如200微米。这样的尺寸一般可与通常可得的铅酸电池的截面尺寸相匹配。圆形或其他不规则形状的晶片也可切割成其它的几何形状，例如切割成边长为大约120毫米到大约200毫米的矩形以适应某些用途。尽管较薄的硅晶片能够用以提高电池组的能量密度，晶片的厚度可以考虑或根据机械坚固性能进行选定，如此权衡坚固性和能量密度。刚切的单晶的或多晶的晶片可以有粗糙的表面。粗糙度，例如沿锯切的粗糙表面，可以通过各种方法，例如可以包括化学浸湿刻过程，进行清除和形成纹理。在一个实施例中，冶金级的硅晶片可以选择用于电池板。
双极电池板321A或321B可包括第一活性材料312A，比如粘贴件，对应于第一极性。所述粘贴件312A可以施加到第一机械支撑件310A，例如采用不同材料制作或成形的机械支撑件301A。作为导电硅晶片304的一部分或在其上可形成一层或多层的例如第一粘合层或第一欧姆接触层311A。在导电硅晶片304相反的一侧，可形成一层或多层的例如第二粘合层或第二欧姆接触层311B。也可采用第二机械支撑件310B，例如用以支撑第二活性材料312B，对应于与第一活性材料312A相反的极性。
如图3A和3B所示的实施例中显示了机械支撑件310A、310B、315A和315B。其他配置可以可被采用，例如一种线形段节的模式或阵列，或台面结构的阵列(例如，就像图3A中栅格模式的“反转”)。机械支撑件可以通过采用一种或多种诸如印刷、沉积(例如电镀)、模塑、冲压或其它方法来制作。
图4一般性显示了比如可作为集电器的硅晶片上的硅化镍(NiSi)的扫描电子显微图像(SEM)的说明性实施例。为了形成活性材料和硅晶片集电器之间具有低接触电阻的界面，在硅晶片304的表面形成欧姆接触层(例如在图3A或3B所示的层311A或311B)是有助益的。欧姆接触层也可以保护硅表面，例如在环境空气中，免于形成天然氧化物。这种欧姆接触层的形成可以包括在硅表面沉积薄金属层，随后在高温退火。所述金属层的厚度可以是比如薄至约20纳米，然而更厚比如厚达约200纳米或以上的层也可用来提供纹理表面上更为适形或连续的涂层。例如，镍(Ni)可以通过物理气相沉积(“PVD”)的方法并利用一般用于太阳能电池制作的设备沉积到硅上面。
在一个说明性实施例中，硅化物层的形成可是利用PVD方法以及在氮或氩氛围和至少450℃的环境温度下对沉积的材料进行退火。
晶片退火到大约500到大约660℃可在表面形成硅化镍(NiSi)。在图4所示的显微图像中，NiSi层的厚度为大约150nm。在图4中可以观察到硅化镍和硅之间模糊的界面，表明欧姆接触在界面的形成。在一些实施例中，诸如钛、钽、钨和钼及其组合的金属也可用来经过高温退火在硅表面形成低阻抗的硅化物。
另外的层可沉积到金属硅化物表面，以避免其氧化并且增强其对活性材料的粘合。这些层可以称为阻挡层，并可包括Ti,Ta,W,Mo,Sn,In,TiN,TaN,WN,MoN,TiW及其组合，或一种或多种其它材料，而且它们可以是相对较薄，比如具有约20至200纳米的厚度。这些金属可根据其耐火特(例如Ti,Ta,W,Mo)或其可焊性(例如In,Sn)进行选择。
这些金属、其合金、硅化物或氮化物可以利用制造设备沉积到硅晶片集电器的一侧或两侧，所述设备为例如由加州圣克拉拉市的INTEVAC公司提供的可用于太阳能电池制作的设备。在一个说明性实施例中，一种高通量“组合工具”可用来在组合工艺中实现硅晶表面预清洗、金属沉积、硅化物形成、金属沉积或金属氮化物沉积的一个或多个过程。
图5A中的说明性实施例显示带有20μm厚铅层的集电器的显微照片。图5B所示的的说明性实施例与图5A所示的实施例类似，但是放大程度更高，表明铅层和NiSi表面之间的良好粘合性。
如上所述，一个或多个其他层(例如粘合或阻挡层)可被沉积到硅晶片的欧姆接触层的表面，应用于晶片作为集电器的场合。这种层可用于增强粘合以及为活性材料粘贴提供机械支撑。在铅酸电池中，这样的层被设定为与铅酸化学匹配材料。电沉积可以是制备这种层的常规方法，在一些实施例中，膜层可以制作成具有比如小于大约20微米的厚度。在一些实施例中，Pb的薄粘合层可采用含有氟化氢酸的电镀槽电沉积到NiSi表面，从而提供图5A中所示的层结构。
包含四氟硼酸铅(II)的电镀槽可用于电沉积过程。包含氢氟酸的电镀槽的一个优点是可以在电沉积过程中原位清洗欧姆接触层(例如NiSi表面)。这样就可提高在NiSi和其他层(例如粘合层或阻挡层)之间的粘合性。还可利用其他的电沉积化学机制。在一个实施例中，一种Pb薄膜层可以用Sb、Bi或Sn掺杂以提高其耐腐蚀性能。在另外的实施例中，粘合层可包括一种或多种其他的材料，例如Sn、TiN、In或它们的组合。在一个实施例中，SnO2薄层可电沉积到Ti表面以提高正PbO2基粘贴件的粘合性。粘合层可沉积到集电器的一侧或两侧，而这种层并不要求在集电器的两侧包含相同的材料。
图6一般性描述了一种技术600，比如方法，其根据实施例可包括制造带有硅晶片集电器的双极电池板。在602，可形成硅晶片集电器。例如，这种晶片可被切成单晶棒，或以其他方式从多晶硅的板坯形成。所述硅晶片可以第一几何形状(例如圆形晶片)获得，然后再切割成所需的几何形状。硅晶片可以经过抛光、蚀刻、研磨或其他处理方式以获得所需的表面光洁度。硅晶片可以通过掺杂以达到所需的传导性能，比如期望的传导类型(比如n型掺杂)。
在604，可以在导电硅晶片的至少一个表面形成欧姆接触层。这种欧姆接触层可包括硅化物。在一个实施例中，晶片的各面都可包括欧姆接触层，并在欧姆接触层的各面不必具有相同的材料或厚度。一个或多个其他的层(例如粘合层或者阻挡层)可包含在一个或多个硅晶的面，例如以沉积或其它方式形成于一个或多个欧姆接触层。
在606A或606B，在导电硅晶片表面，例如欧姆接触层，可形成阵列的模式，以提供或增强活性材料粘贴件的机械支撑。在一种方法中，在606A，可形成方形或矩形的栅格模式，例如具有约100微米到500微米的厚度。例如，这种栅格可以包括导电硅晶体表面沉积的铅，比如通过电沉积的方式。这样的电沉积方法可包括利用机械(如触点)掩膜。在另一方法中，例如在606B，阵列凸起或凸台可被沉积于集电器，比如通过电沉积。在一些实施例中，阵列的Sn、Pb-Sn或In-Sn焊接粘贴件可被用在集电器。比如通过粘合、热压、挤压或丝印。所述阵列模式可以自然粘合到组件的Pb粘合面(例如粘合层)。图6所示的晶片、栅格和凹凸模式的结构为矩形，也可采用其他的形状和对称性。在一个实施例中，可采用未掩蔽的沉积，例如随后进行蚀刻工艺，从而提供在606A和606B中所示的模式。在一个实施例中，一个或多个凸台或隆起可形成为具有约100微米到约500微米的厚度。在一个实施例中，一个或多个线条或凸点可包含Sb,Bi,In,Pb,Sn,Ag或其组合(例如合金)。
在608A或608B，可以利用与常规铅酸电池兼容的粘贴件配置和处理工艺过程将活性材料粘贴件直接施加到硅晶片组件。例如，导电硅晶片的制备可以利用这样的粘贴件设备，比如做些小的调整以适合这种晶片的尺寸。由于硅具有较高的熔点和较好的热传导性，可采用常规粘贴件处理的固化温度对活性材料粘贴件进行固化作为包括导电硅晶片的集电器组件的一部分。随着较高的固化温度，包括Pb栅格阵列模式或Sn焊接凸起阵列的机械支撑件可以被熔结到集电器上的活性材料粘贴件，这样就可以获得较强的粘合和要求的机械支撑。
图7一般性显示了一种技术700，例如方法，其可包括根据实施例制造带有硅晶片集电器的双极电池板。在一些情况下，通常的粘合设备可能不适合将活性材料粘贴件直接施加到导电硅晶片集电器组件。在硅晶片集电器与现有的粘合设备不匹配的情况下，可在栅格与导电性硅晶片组装之前将这种活性材料施加到“外部的”栅格。例如，这样的外部栅格可由耐H2SO4塑料制成，比如一种或多种的丙烯腈丁二烯苯乙烯(“ABS”)，低密度聚乙烯(“LDPE”)，聚丙烯(“PP”)，聚偏二氟乙烯(“PVDF”)或聚四氟乙烯(“PTFE”)。在一个实施例中，外部栅格可由碳石墨形成，其具有导电的优点。粘贴栅格可以夹于晶片集电器并固化以形成双极板组件(例如见图7)。
在702，可形成导电硅晶片，采用例如在有关图6以及本文其他部分所讨论的一种或多种技术。在704，可以沉积一种或多种层诸如欧姆接触层或粘合层，就如本文其他实施例所述的那样。在706，可形成“外部”机械支撑件，例如可以包括一种栅格结构或其它形状。就如本文他处所述的实施例，这样的机械支撑件可以是导电的或非导电的。在708，可以使用活性材料粘贴件，例如，第一极性活性材料粘贴件对于第一机械支撑件，第二极性活性材料粘贴件对于第二机械支撑件。在710，第一和第二粘合机械支撑件可以施加到导电硅晶片。在712，粘贴件可被固化，比如用热的方法。
为了采用本文实施例中所述的双极板组件来组装双极铅酸电池，所述双极板(包括导电硅晶片)可被隔件夹在中间。如图1A、1B、2A和2B所示，板之间的空隙可由电解质(例如H2SO4)填充。双极板的边缘可被封上，这样各个电解质腔室都是电性隔离的。在一个实施例中，电解质可以与机械隔件整合。例如，电解质可与硅粉混合形成非流动凝胶，通常称为胶状电解质。在一个实施例中，也可使用吸附式玻璃垫(AGM)，比如包括使用电解质饱和的硼硅酸盐垫作为隔件。
注释及实施例
本文所述的各种非限制性的实施例可单独存在，也可与其他的一种或多种实施例以各种排列或组合方式进行结合。
上述详细描述包括参照附图的内容，而附图也成为详细描述的一部分。附图以说明的方式显示在所指的具体实施方式中可实施本发明的内容。这些具体实施方式在本文中也被称为“实施例”。这些实施例可包括本文所示或所述之外的元素。然而，本发明人也考虑到了只有本文所示或所述元素的实施例。此外，本发明人还考虑利用所示或所述的这些元素(或其一个或多个方面)的任何排列或组合的实施例，无论是有关本文所示或所述的具体实施例(或一个或多个方面)还是有关其他的实施例(或一个或多个方面)。
在本文与任何其他在此通过参考引用而结合进来的文件存在不一致用法的情形，所述用法以本文为准。
本文中，术语“a”或“an”是用来，如专利文献中常用的，包括一个或超过一个，独立于其它情形或“at least one(至少一个)”或“one or more(一个或多个)”的使用。在本文中，术语“or(或)”是用来指非排除性的，比如“A或B”包括“A但不是B”、“B但不是A”以及“A和B”，除非另有说明。本文中所使用的术语“including(包括)”和“in which(其中)”被分别用来作为“comprising(包括)”和“wherein(其中)”的通俗英文等同用语。另外，在后述的权利要求书中，术语“including(包括)”和“comprising(包括)”是开放式的，亦即，包含权利要求中这种术语之后所列之外其它元素的系统、设备、物品、组合物、制剂或过程，仍然被认为是落在该权利要求的范围之内。还有，在后述的权利要求书中，术语“第一”，“第二”和“第三”等只是用作标记而不是针对所标记对象加以数字要求。
本文所述的方法实施例可以至少部分地是利用机械或计算机来实现的。有些实施例可以包括计算机可读媒介或者具有指令编码的计算机可读媒介用来配置电子装置去执行上述实施例中所述的方法。所述方法的实现可包括代码(例如微代码)、汇编语言代码、高级语言代码等等。所述代码可包括用以实施各种方式的计算机可读指令。所述代码可构成计算机程序产品的一部分。此外，在一种实施例中，所述代码，比如在执行期间或其他时候，可以被有形地存储在一个或多个可变的、非短暂性的，或非可变的有形计算机可读媒介。这种有形的计算机可读媒介包括但不限于硬盘、可移动磁盘、可移动光盘(例如压缩盘和数字视频盘)、磁带盒、存储卡或棒、随机存储器(RAMs)、只读存储器(ROM)等等。
以上的描述是用来进行说明而不是限制性的。例如，上面描述的实施例(或其一个或多个方面)可彼此结合来应用。也可以，例如当本领域普通技术人员阅读了前面的描述之后，采用其他的实施方式。说明书摘要是按照37 C.F.R.§1.72(b)的要求使读者能迅速的确定所公开技术的性质，应当理解，其不会被用来解释或限制权利要求的范围或含义。另外，上述详细说明部分，不同的特征可以组合起来便于叙述。不应解读为是指没有要求保护但已被公开的技术特征对于任何权利要求项是必不可少的。而是，发明的技术方案可以基于少于具体公开的实施方案的全部特征。因此，下述权利要求书被结合到实施例和具体实施方式中，每个权利要就本身来说作为单独的实施方式，并且可以理解这样的实施方式可以通过各种组合和排列的形式进行组合。本发明的范围的确定应当参考所附权利要求书以及与权利要求书定义等同的全部范围。

Claims (16)

1.一种装置，包括第一电池板，其包括：
导电硅晶片；
第一机械支撑件，模式成形于所述导电硅晶片的第一侧面上；以及
第一活性材料，粘合在所述第一机械支撑件和所述导电硅晶片的所述第一侧面上，所述第一活性材料具有第一极性；
第二机械支撑件，位于所述导电硅晶片的与所述第一侧面相反的第二侧面上；以及
第二活性材料，粘合在所述第二机械支撑件和所述导电硅晶片的所述第二侧面上，所述第二活性材料具有相反的第二极性；
其中所述导电硅晶片包括第一硅化物，在所述第一活性材料和所述硅晶片的主体之间。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述导电硅晶片包括第二硅化物，在所述第二活性材料和所述硅晶片的主体之间。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述第一和第二硅化物包括彼此不同的材料。
4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，包括壳体；
其中所述壳体设置为容纳所述第一电池板和第二双极电池板；以及
其中所述装置包括电解质，所述电解质位于具有第一极性的所述第一电池板的表面和具有第二极性的所述第二双极电池板的表面之间的区域。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述区域的电解质被密闭地封在所述壳体内与其他含电解质的区域隔离。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一机械支撑件包括内衬模式。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一机械支撑件包括栅格模式。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一机械支撑件包括台面阵列模式或凸起阵列模式。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述导电硅晶片包括位于所述活性材料和所述第一硅化物之间的第一粘合层。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述第一粘合层包括铅。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述导电硅晶片是n掺杂的。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述导电硅晶片是单晶的或多晶的。
13.根据权利要求4所述的装置，包括位于所述第一电池板和所述第二双极电池板之间的隔件。
14.根据权利要求13所述的装置，其中所述隔件包括吸附式玻璃垫。
15.一种制备铅酸双极电池板的方法，包括：
形成导电硅晶片；
在所述导电硅晶片的第一表面形成模式的第一机械支撑件；
将第一活性材料施加到所述第一机械支撑件，所述第一活性材料具有第一极性；
形成第二机械支撑件；
将第二活性材料施加到所述第二机械支撑件；以及
将包括所述第二活性材料的所述第二机械支撑件粘合到所述导电硅晶片以提供双极电池板；
其中形成导电硅晶片的步骤包括在所述导电硅晶片的第一表面上形成第一硅化物层。
16.根据权利要求15所述的方法，其中形成所述导电硅晶片的步骤包括在所述导电硅晶片的第二表面形成第二硅化物层。
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