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CN109980137B - 双极电池组件 - Google Patents

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CN109980137B
CN109980137B CN201811308548.7A CN201811308548A CN109980137B CN 109980137 B CN109980137 B CN 109980137B CN 201811308548 A CN201811308548 A CN 201811308548A CN 109980137 B CN109980137 B CN 109980137B
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cathode
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D·霍布迪
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Advanced Battery Concepts LLC
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Publication date
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Abstract

一种双极电池，具有：a)电池板的两个或更多个堆叠；b)液体电解质，其设置在电池板之间以形成电化学单元电池；c)多个隔板，其中每个单独的隔板位于每个电化学单元电池中；d)一个或多个双极性电池板，其设置在电池板的两个或更多个堆叠之间，所述双极性电池板包括：(i)位于一个表面上的第一阳极或阴极；(ii)位于相反表面上的第二阳极或阴极；和(iii)在所述第一阳极或阴极与所述第二阳极或阴极之间的一个或多个电流导体；和e)一条或多条电流管路，其将所述一个或多个电流导体直接或间接地与一个或多个电池端子连接。

Description

双极电池组件
相关申请的交叉引用
本申请是2017年5月8日提交的系列号为15/589,201的共同未决美国申请的部分继续申请，后者是2016年3月15日提交的系列号为15/070,117的美国申请的继续申请，再后者是2014年3月17日提交的系列号为14/345,321的美国申请的部分继续申请，最后者是2012年4月16日提交的专利合作条约申请PCT/US2012/033744的国家阶段申请，其要求2011年10月24日提交的美国临时申请61/550,657的优先权，所有这些申请全文并入本文。
技术领域
本教导内容通常涉及双极电池组件、涉及制备这类组件的方法以及涉及使用这类组件的方法。
背景技术
双极电池是本领域中已知的，参见以全文引用的方式并入本文的Tatematsu的US2009/0042099。双极电池提供了优于其他电池设计的优点，如可扩展性、相对高的能量密度、高功率密度和设计灵活性。双极电池包括许多双极板和两个单极端板。双极板包括基材，所述基材呈双面薄片的形式，所述双面薄片在一个表面上具有通常被称为正极活性材料(PAM)的阴极材料，并且在相反侧上是通常被称为负极活性材料(NAM)的阳极材料。在基材与阳极材料或阴极材料之间可设置导电薄片。堆叠布置双极板，使得一个板的阳极材料面对下一个板的阴极材料。在大多数组件中，有电池隔板位于相邻的板之间，其允许电解质从阴极材料流向阳极材料。设置在板之间的空间中的是电解质，其是允许电子和离子在阳极材料与阴极材料之间流动的物质。双极板的相邻表面与隔板和设置在板之间的电解质一起形成电化学单元电池，其中电子和离子在阳极材料与阴极材料之间交换。电池的结构被布置成使得由双极板形成的每个单元电池被密封以防止电解质流出单元电池。用于密封每个电化学单元电池的结构与在基材上没有阳极材料或阴极材料的板部分相接触。此外，电池隔板可延伸超出其上设置有阳极材料和阴极材料的基材部分以有助于密封单元电池。每个单元电池具有与单元电池连接的电流导体，以将电子从单元电池传送到一个或多个端子，电子从所述端子被传送到本质上是以电力形式利用电子的另一系统的负载。在一些实施方案中，单元电池中的电流导体是导电薄片，其与将电子传送到电池的端子的另外的电流导体相接触。在堆叠的每一端是在一个面上设置有阳极材料或阴极材料的单极板。选择单极板面上的材料，以与在堆叠的该端的双极板的相反面形成单元电池。特别是如果面对单极板的双极板在板面上具有阴极材料，则单极板在其面上具有阳极材料，反之亦然。在常规设计中，将电池板的堆叠设置在壳体中，所述壳体围绕板的堆叠被密封，并且具有位于电池外部的一对或多对正极端子和负极端子，每对与进一步连接于如本文所述的更多单元电池中的一个的电流导体连接。
尽管双极电池组件具有优点，但双极电池组件的缺点妨碍了它们的商业化。双极电池在工作期间由于阳极材料和阴极材料的膨胀和收缩、电化学过程期间的气体析出及产生的热量的原因而产生显著的内部压力。因为双极电池是可扩展的，所以在单元电池中可能会产生较高的压力。此外，析出的热量可能会加剧产生的压力，并且可能会导致失控反应，这可能会产生损坏电池构造材料的热量水平并使电池发生故障。压力可造成围绕电化学单元电池的密封件破裂，并使单元电池和电池发生故障。Shaffer II等人的共同拥有的标题为BIPOLAR BATTERY ASSEMBLY的专利申请US 2010/0183920(以全文引用的方式并入本文)公开了通过改进的边缘密封组件和双极板设计解决这些问题的方案。
在可以使双极电池商业化并使这项技术的全部潜力可以得到实现之前，仍有问题需要解决。特别地，需要以改进的方式处理工作中产生的热量和压力的双极电池设计。现在和将来的电池用户可用于电池的封装空间通常有限，并且需要可适应于可用的封装空间的电池。大多数使用电池的系统也期望电池重量较轻，并且展现出较轻重量的双极电池是可取的。减少部件并降低复杂性(如用于密封单元电池和单独的壳体的特殊部件)的双极电池设计是可取的。能够批量生产电池堆叠并且能够将电池堆叠电连接以增加功率输出将是有益的。还有利的是能够将不同数量的按类似方式生产的电池堆叠(例如，具有相同数量的双极板的两个堆叠、三个堆叠、四个堆叠)电连接，以允许不同配置的双极电池功率输出增加。体积最小化且功率输出增加的电池是可取的，也就是说功率密度提高的电池是可取的。需要更简单且利用已知的制造技术并实现上述目标的电池组装方法。需要可缩放以适应用户需求的电池。
发明内容
本公开涉及双极电池，包括：a)电池板的两个或更多个堆叠，包括：(i)一个或多个双极板，其在一个表面上具有阳极，且在相反的表面上具有阴极；(ii)两个单极板，其设置在电池板的两个或更多个堆叠的相反端，每个单极板在一个表面上沉积有阴极或阳极；其中电池板被布置成使得电池板中的每一个的表面面对电池板中的另一个的表面，同时在其间形成空间；b)液体电解质，其设置在阴极与阳极之间的空间中以形成多个电化学单元电池；c)多个隔板，其中每个单独的隔板位于单独电化学单元电池的阳极与阴极之间；d)一个或多个双极性电池板，其设置在电池板的两个或更多个堆叠中的两个之间，一个或多个双极性电池板包括：(i)位于一个表面上的第一阳极或第一阴极；(ii)位于相反表面上的第二阳极或第二阴极；(ii)位于第一阳极或第一阴极与第二阳极或第二阴极之间的一个或多个电流导体；其中双极性电池板被布置成使得具有阳极的一个表面面对第一电池堆叠中的电池板中的一个或其上沉积有阴极中的一个的另一双极性电池板的表面，或者具有第一阴极的表面面对第一电池堆叠中的电池板中的一个或其上沉积有阳极中的一个的另一双极性电池板的表面；其中双极性电池板被布置成使得具有第二阳极的相反表面面对第二电池堆叠中的电池板中的一个或其上沉积有阴极中的一个的另一双极性电池板的表面，或者具有第二阴极的相反表面面对第二电池堆叠中的电池板中的一个或其上沉积有阴极中的一个的另一双极性电池板的表面；和e)一条或多条电流管路，其将一个或多个电流导体直接或间接地与一个或多个电池端子连接。
双极电池可按任意组合的方式包括以下特征中的一项或多项：一个或多个双极性电池板可包括第一阳极和第二阳极两者或第一阴极和第二阴极两者；电池板的两个或更多个堆叠和一个或多个双极性电池板可按并联、串联或两者组合的方式电连接；电池板的两个或更多个堆叠和一个或多个双极性电池板可按并联的方式电连接；一个或多个双极板可各自包括阳极在一个表面上且阴极在相反表面上的基材；基材(例如，双极板和/或双极性板的基材)可以是导电的，使得基材将电流从一个表面传导至相反表面；两个单极板可各自包括基材；集电器可与两个单极板中的一个或每一个的阴极或阳极相接触；两个单极板中的每个单极板可具有与单独的单极板的阳极或阴极相接触的集电器；一个或多个双极性电池板可包括其上具有第一阳极或第一阴极的第一导电基材、其上具有第二阳极或第二阴极的第二导电基材和设置在第一导电基材与第二导电基材之间的非导电基材；一个或多个双电池板可包括其上具有阳极或阴极的第一和/或第二导电基材；一个或多个双极性电池板可包括非导电基材；可将非导电基材设置在两个或更多个导电基材之间；一个或多个电流导体可包括一个或两个电流导体；一个或多个电流导体可包括第一电流导体和第二电流导体；第一导电基材可包括与作为第一阳极或第一阴极的相反表面的一部分相接触的第一电流导体；第二导电基材可包括与作为第二阳极的相反表面的一部分相接触的第二电流导体；第一电流导体和第二电流导体可经由一条或多条电流管路中的一条与同一电池端子连接；一个或多个双极性电池板的一个或多个电流导体可以是双极电池的一个或多个端子中的一个；一个或多个电流导体可以是双极电池的正极端子或负极端子；一个或多个双极性电池板可包括在一个表面上具有第一阳极或第一阴极且在相反表面上具有第二阳极或第二阴极的导电基材；一个或多个电流导体可以是与导电基材连接的单个电流导体；单个电流导体可与第一阳极和第二阳极或第一阴极和第二阴极两者电连通；多个隔板中的每个单独的隔板可包括薄片，其具有粘附于薄片的周边的整合框架；整合框架可适于邻近一个或多个电池板和/或一个或多个双极性电池板的周边放置；电池板和/或一个或多个双极性板可各自包括一个或多个基材，所述基材围绕它们的周边具有凸起的边缘；凸起的边缘可适于邻近隔板的整合框架设置；整合框架和凸起的边缘可在电化学单元电池与双极电池的外表面之间形成密封；双极板中的每个的基材可以是聚合物基材，其具有穿过聚合物基材的一个或多个开口，并且与聚合物基材的两个表面连通；一个或多个开口可具有平滑表面，并且可用在低于聚合物基材的热降解温度的温度下经历相转变的导电材料填充；可围绕电池板的两个或更多个堆叠的整个周边设置包含聚合物的膜，包括围绕一个或多个双极性电池板的周边设置，以便围绕电池板的边缘形成密封，这可防止液体电解质流到电池板的两个或更多个堆叠的外部；一个或多个双极板、两个单极板、多个隔板和一个或多个双极性电池板可包括一个或多个开口；一个或多个开口可对齐以形成整合通道；整合通道可横向于电池板和隔板的平面；一个或多个开口含有位于其中的插入件；插入件可适于配合以在电池板的两个或更多个堆叠中形成整合通道；整合通道可穿过液体电解质；插入件可含有可以在整合通道与电化学单元电池之间连通的通气孔；插入件可粘结于电池板或者可与电池板成一体，从而在隔板与电池板之间的接合处形成密封；一个或多个电池端子可包括正极端子和负极端子；正极端子和负极端子可穿过膜突出，一个或多个或甚至所有的电流导体均可以被膜覆盖；并且也是一个或多个电池端子中的一个的电流导体中的一个可穿过膜突出。
所公开的制品可用作在各种环境中用于储存电力和发电的电池。所公开的制品以较低所需的体积和重量提供高功率输入，从而提供高功率密度。制品被设计成处理在工作期间产生的压力和热量而不会不适当地损坏制品的外表面，并使得液体电解质容纳在制品中。可采用常规的材料和方法组装所公开的制品。所公开的制品能够实现所列举的优点而不需要复杂的密封结构。所公开的制品可适于不同形状的空间以适应用户的封装空间。所公开的制品的设计允许缩放尺寸以向用户给予各种能量需求。组装所公开的制品比组装本领域中已知的制品更有效。所公开的制品可在结构的端板上承受高达约10psi、优选高达约50psi且最优选高达约100psi的压力而不会损坏端板。电化学单元电池的密封方式使得最终组件可以按适合最终用途和可用的封装空间的任何方式定向。双极性电池板可允许类似尺寸的电池堆叠(例如，相同数量的双极板)按不同的堆叠配置(例如，堆叠的数量)连接。双极性电池板可允许批量生产和改变具有不同功率输出的双极电池的配置，同时利用电池的每个堆叠的标准堆叠尺寸。所述装置不需要具有要求按重力方向顶面向上且底面向下定向的指定顶部和底部的定向。
附图说明
图1是所公开的组件的侧视图。
图2是所公开的组件的侧视图，其具有在横向通道中的螺栓上方的端板。
图3是具有围绕双极板的堆叠设置的膜的组件的侧视图。
图4显示所公开的具有歧管和止回阀的组件。
图5示出所公开的隔板薄片。
图6示出所公开的组件的另一实施方案，其中柱被注射模制到横向通道当中。
图7和8示出电池板和隔板的堆叠。
图9显示所公开的组件的另一实施方案。
图10显示图9的组件通过一对横向通道的沿平面A-A的剖视图。
图11显示堆叠的端部的局部剖视图，显示了沿线B-B的通气孔。
图12显示图9的组件通过电化学单元电池的通气孔的沿平面C-C的剖视图。
图13显示所公开的组件的另一实施方案，其在组件的端板中具有阀。
图14显示图13的组件通过与电化学单元电池的通气孔相连通的整合通道的沿平面E-E的剖视图。
图15显示图13的组件通过与电化学单元电池的通气孔相连通的整合通道的沿平面D-D的剖视图。
图16示出具有如图5和7中所示的吸收玻璃毡的隔板，其在插入件(通气孔)中含有通气凹口。
图17显示从具有插入件的隔板截切的侧视图，插入件具有在插入件中的凹口，形成在孔与吸收玻璃毡之间连通的通气口。
图18显示两个双极板的一部分，其中隔板的一部分设置在它们之间，插入件对准以形成通气口/填充通道。
图19显示不允许电子或离子在阳极与阴极之间传输且提供电池外部的电连通的双极性板的构造。
图20显示两个由双极性板分隔的电池的堆叠，其中两个电池堆叠并联连接
图21显示三个由两个双极性板分隔的电池板的堆叠，其中堆叠是串联连接的。
图22显示三个由两个双极性板分隔且并联连接的电池板的堆叠。
图23显示三个由两个双极性板分隔且并联连接的电池板的堆叠。
图24显示两个由双极性板分隔且并联连接的电池板的堆叠。
具体实施方式
本文提供的解释和说明旨在使本领域的其他技术人员熟悉本教导内容、其原理及其实际应用。所阐述的本教导内容的具体实施方案并非旨在为穷举性的或者限制本教导内容。应参考所附权利要求连同这类权利要求所赋予的等同方案的全部范围来确定本教导内容的范围。包括专利申请和公布在内的所有文章和参考文献的公开内容出于所有的目的以引用的方式并入。如将可从以下权利要求中获得的其它组合也是可能的，这些也特此以引用的方式并入到本书面描述中。
本公开涉及可用作电池的制品，其包括：多个双极板的两个或更多个堆叠，两个单极板位于双极板的两个或更多个堆叠的每一端，在双极板之间设置有液体电解质；设置在两个或更多个堆叠中的两个之间的一个或多个双极性电池板。一个或多个双极性板可各自包括位于一个表面上的第一阳极或阴极、位于相反表面上的第二阳极或阴极和位于第一阳极或阴极与第二阳极或阴极之间的一个或多个电流导体。每个双极性电池板可以被布置成使得具有阳极的一个表面面对第一电池堆叠中的电池板中的一个或其上沉积有阴极中的一个的另一双极性电池板的表面，或者具有第一阴极的表面面对第一电池堆叠中的电池板中的一个或其上沉积有阳极中的一个的另一双极性电池板的表面。每个双极性电池板可以被布置成使得具有第二阳极的相反表面面对第二电池堆叠中的电池板中的一个或其上沉积有阴极中的一个的另一双极性电池板的表面，或者具有第二阴极的相反表面面对第二电池堆叠中的电池板中的一个或其上沉积有阴极中的一个的另一双极性电池板的表面。一条或多条电流管路可将一个或多个电流导体直接或间接地与一个或多个电池端子连接。在电池板的堆叠多于两个的情况下，可以将双极性电池板设置在电池板的每对堆叠之间。例如，如果有电池板的三个堆叠，则可能有两个双极性电池板，电池板的每个单独的堆叠与双极性电池板中的一个的阳极和/或阴极相邻。电池板具有与电池堆叠的端部阴极或阳极相邻的单极板以形成端部电化学单元电池。单极板中的每个可含有与单极板的导电基材的一部分相接触的电流导体，其远离阳极或阴极设置。可将单极电流导体设置在导电基材与端板或围绕组件的壳体之间。这些电流导体可穿过壳体或膜突出。如果这些电流导体不穿过壳体或膜突出，则可存在导电管路以将它们与正极端子或负极端子连接。
本公开的制品和方法可进一步以任意组合的方式包括以下列出的一项或多项特征，包括本申请中公开的优先及替代实施方案：双极电池可按任意组合的方式包括以下特征中的一项或多项：一个或多个双极性电池板可包括第一阳极和第二阳极两者或第一阴极和第二阴极两者；电池板的两个或更多个堆叠和一个或多个双极性电池板可按并联、串联或两者组合的方式电连接；电池板的两个或更多个堆叠和一个或多个双极性电池板可按并联的方式电连接；一个或多个双极板可各自包括阳极在一个表面上且阴极在相反表面上的基材；基材(例如，双极板和/或双极性板的基材)可以是导电的，使得基材将电流从一个表面传导至相反表面；两个单极板可各自包括基材；集电器可与两个单极板中的一个或每一个的阴极或阳极相接触；两个单极板中的每个单极板可具有与单独的单极板的阳极或阴极相接触的集电器；一个或多个双极性电池板可包括其上具有第一阳极或第一阴极的第一导电基材、其上具有第二阳极或第二阴极的第二导电基材和设置在第一非导电基材与第二导电基材之间的非导电基材；一个或多个双电池板可包括其上具有阳极或阴极的第一和/或第二导电基材；一个或多个双极性电池板可包括非导电基材；可将非导电基材设置在两个或更多个导电基材之间；一个或多个电流导体可包括一个或两个电流导体；一个或多个电流导体可包括第一电流导体和第二电流导体；第一导电基材可包括与作为第一阳极或第一阴极的相反表面的一部分相接触的第一电流导体；第二导电基材可包括与作为第二阳极的相反表面的一部分相接触的第二电流导体；第一电流导体和第二电流导体可经由一条或多条电流管路中的一条与同一电池端子连接；一个或多个双极性电池板的一个或多个电流导体可以是双极电池的一个或多个端子中的一个；一个或多个电流导体可以是双极电池的正极端子或负极端子；一个或多个双极性电池板可包括在一个表面上具有第一阳极或第一阴极且在相反表面上具有第二阳极或第二阴极的导电基材；一个或多个电流导体可以是与导电基材连接的单个电流导体；单个电流导体可与第一阳极和第二阳极或第一阴极和第二阴极两者电连通；多个隔板中的每个单独的隔板可包括薄片，其具有粘附于薄片的周边的整合框架；整合框架可适于邻近一个或多个电池板和/或一个或多个双极性电池板的周边放置；电池板和/或一个或多个双极性板可各自包括一个或多个基材，所述基材围绕它们的周边具有凸起的边缘；凸起的边缘可适于邻近隔板的整合框架设置；整合框架和凸起的边缘可在电化学单元电池与双极电池的外表面之间形成密封；双极板中的每个的基材可以是聚合物基材，其具有穿过聚合物基材的一个或多个开口，并且与聚合物基材的两个表面连通；一个或多个开口可具有平滑表面，并且可用在低于聚合物基材的热降解温度的温度下经历相转变的导电材料填充；可围绕电池板的两个或更多个堆叠的整个周边设置包含聚合物的膜，包括围绕一个或多个双极性电池板的周边设置，以便围绕电池板的边缘形成密封，这可防止液体电解质流到电池板的两个或更多个堆叠的外部；一个或多个双极板、两个单极板、多个隔板和一个或多个双极性电池板可包括一个或多个开口；一个或多个开口可对齐以形成整合通道；整合通道可横向于电池板和隔板的平面；一个或多个开口含有位于其中的插入件；插入件可适于配合以在电池板的两个或更多个堆叠中形成整合通道；整合通道可穿过液体电解质；插入件可含有可以在整合通道与电化学单元电池之间连通的通气孔；插入件可粘结于电池板或者可与电池板成一体，从而在隔板与电池板之间的接合处形成密封；一个或多个电池端子可包括正极端子和负极端子；正极端子和负极端子可穿过膜突出，一个或多个或甚至所有的电流导体均可以被膜覆盖；也是一个或多个电池端子中的一个的电流导体中的一个可穿过膜突出；双极板可包括具有多个开口的聚合物基材，所述开口穿过基材与基材的两个表面相连通，其中一个或多个开口是直的且具有平滑表面，并且用在低于聚合物基材的热降解温度的温度下经历相转变的导电材料填充；可围绕两个或更多个电池堆叠的板的堆叠的整个周边设置包含聚合物的膜，以便围绕板的边缘形成密封，这会防止液体电解质流到板的堆叠的外部；膜可具有前缘和后缘，并且膜的前缘和后缘彼此熔融粘结，使得膜围绕板的一个或多个堆叠的周边形成密封，使得电解质不会从堆叠的内部传递到膜外部；一个或多个隔板可包括薄片，其具有粘附于薄片的周边的整合框架，其中整合框架适于邻近电池板的基材的周边放置；用于电池板的基材可具有适于与隔板的整合框架相邻设置的围绕其周边的凸起表面；整合框架可围绕隔板的周边；整合通道可包括隔板和电池板中的孔或槽，它们对齐以形成横向于电池板和隔板的平面的一个或多个密封通道，且通道包括与电化学单元电池连通的通气孔；其中隔板和电池板中的孔可含有位于其中的插入件、凸台或套筒；插入件可适于配合以在电池板的两个或更多个堆叠中形成整合通道；通道可由模制到电池板和隔板上的插入件形成；通道可由置于电池板与隔板之间的套筒或套管形成；电池板具有适合于套筒和/或套管装配到里面的凹槽；套筒和/或套管可具有插入电池板和/或隔板的端部；套筒或套管可与电池板和/或隔板粘结，从而在接合处形成密封；通道包括一系列匹配的插入件或凸台；与隔板相接触的插入件、凸台或套筒可含有在整合通道与电化学单元电池之间连通的通气孔，通气孔可由插入件、凸台或套筒中的凹口形成，制品可进一步包括一个或多个阀，所述阀适于释放双极板的密封堆叠中的压力(当压力达到低于可能发生损坏制品的压力的预定压力水平时)；阀可与整合通道连接；电池板的一个或两个更多的堆叠可具有横向穿过板的其上沉积有阴极和/或阳极的部分的多个通道；围绕通道的周边的一个或多个密封件可防止液体电解质泄漏到通道当中；柱可位于一个或多个通道中，所述通道可在每端具有重叠部分，所述重叠部分覆盖邻近横向通道的孔的单极板的外侧上的通道和密封表面，并且可在单极板的密封表面上施加压力，其中所述压力足以承受由电池板的堆叠产生的电化学单元电池在组装和工作期间产生的压力；柱可位于一个或多个通道中，所述通道可在每端具有如下部分，所述部分覆盖邻近横向通道的孔的单极板的外侧上的通道和密封表面，并且在单极板的密封表面上施加压力，其中所述压力足以承受由电池板的堆叠产生的电化学单元电池在组装和工作期间产生的压力，其中柱由能够承受暴露于电解质并防止电解质进入通道的材料制成；制品包括围绕横向通道的周边的密封件，所述横向通道横向穿过板的其上沉积有阴极和/或阳极的部分；密封件由模制到电池板和隔板上的插入件形成；密封件由置于电池板与隔板之间的套筒或套管形成；电池板可具有适合于套筒和/或套管装配到里面的凹槽；套筒和/或套管具有插入电池板的端部；套筒或套管与电池板粘结，从而在接合处形成密封；密封件可包括一系列匹配的插入件或凸台；其中制品可以不包括围绕横向通道的周边的密封件，并且柱可包括当暴露于电解质时保持其结构完整性、是非导电性的且密封横向通道以便防止电解质进入通道的材料；柱可包括陶瓷材料或ABS、聚丙烯、聚酯、热塑性聚氨酯、聚烯烃、复合热塑性树脂或聚碳酸酯的聚合材料；柱是预模制的，并且包含非导电聚合物，它们通过过盈配合设置在通道中；柱包含ABS；单极板的阴极和带有阴极和阳极集电器的内板的阴极可连接到独立的正极端子；单极板的阳极和带有阴极和阳极电流导体的内板的阳极可连接到独立的负极端子；独立地以电化学方式形成内部单元电池组；可并联连接正电流导体和可并联连接负电流导体；或者可串联连接电池堆叠；可通过经由导电管路连接每个双极性板的一个或多个(例如，一个或两个)电流导体来串联连接电池堆叠；可通过直接或间接地经由一条或多条导电管路将正电流导体(经由导电基材与阴极连接的那些)与正极端子连接以及通过直接或间接地经由一条或多条导电管路将负电流导体(经由导电基材与阳极连接的那些)与负极端子连接来并联连接电池堆叠；可将电流导体放置成与一个或两个单极板相接触；可将电流导体放置在端板或围绕电池组件的膜与单极板的导电基材之间；电池组件的端子电流导体可穿过围绕电池组件的壳体或膜突出，并且充当电池端子或与电池端子连接；端子正电流导体可与具有阴极的单极端板相接触；且端子负电流导体可与具有阳极的单极端板相接触。
所公开的制品包括一个或多个双极电极板，优选多个双极板。如本文所用的多个意指有多于一个板。双极板包括具有两个相反面的薄片形式的基材。位于相反面上的是阴极和阳极。在一些实施方案中，双极板在制品中以堆叠布置，其中一个双极板的阴极面对另一个双极板的阳极，或者具有阳极的单极板和每个双极板的阳极面对双极板或单极板的阴极。在制品中，相邻的阳极与阴极之间形成空间，其中所述空间含有与阳极和阴极对一道起作用以形成电化学单元电池的电解质。制品的构造导致的是封闭的单元电池，所述单元电池与环境密封隔开以防止单元电池的泄漏和短路。可选择存在的板的数量以提供电池的所需电压。双极电池设计在可产生的电压方面提供了灵活性。双极板可具有任意所需的截面形状，并且可设计截面形状以适应使用环境中可用的封装空间。截面形状是指从薄片的面的角度来看的板的形状。灵活的截面形状和尺寸允许制备所公开的制品以适应利用电池的系统的电压和尺寸需求。单极板设置在板的堆叠的端部上，以形成板的堆叠的端部单元电池。可由在双极板中使用的相同基材以及阳极和阴极制备单极板。当使用另一壳体时，单极板的与阳极或阴极相反的一侧可以是裸基材，或者其可以含有可用于保护堆叠的覆盖物。单极板可具有从端部单元电池穿过板到达外部或者穿过壳体或围绕基本上平行于单极板的平面的组件的膜的侧面的一个或多个端子。端子匹配单极板的阳极或阴极的极性。端子的作用是将电化学单元电池中产生的电子传送到以电力的形式利用所产生的电子的系统中。可将单极板的阴极和具有阴极集电器的内板中的一个或多个的阴极连接到独立的正极端子。可将单极板的阳极和具有阳极集电器的内板中的一个或多个的阳极连接到独立的负极端子。可并联连接阴极集电器且可并联连接阳极集电器。各个端子可以被覆盖在膜中，仅留出单个连接的正极端子和单个连接的负极端子暴露。
电池板的基材的作用是为阴极和/或阳极提供结构支撑；作为单元电池分隔件以便防止电解质在相邻单元电池之间流动；与其它电池部件配合以围绕可能在电池的外表面上的双极板边缘形成不透电解质的密封；并且可将电子从一个表面传送到另一个表面。可由多种材料形成基材，这取决于功能或电池化学。可由结构上足够坚固的材料形成基材，以提供所需双极电极板的构架，其耐受超过电池构造中使用的任何导电材料的熔点的温度，并且在与电解质(例如，硫酸溶液)接触期间具有高化学稳定性，使得基材在与电解质接触时不会降解。基材可由合适的材料形成，和/或以允许电力从基材的一个表面传输到相反的基材表面的方式进行配置。基材板可由导电材料(例如，金属材料)形成，或者可由非导电材料形成。示例性非导电材料包括聚合物；如热固性聚合物、弹性聚合物或热塑性聚合物或其任意组合。非导电基材可具有构造在其中或其上的导电功能部件。可使用的聚合物材料的实例包括聚酰胺、聚酯、聚苯乙烯、聚乙烯(包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、高密度聚乙烯和低密度聚乙烯)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯、聚氯乙烯、生物基塑料/生物聚合物(例如，聚乳酸)、硅酮、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)或其任意组合，如PC/ABS(聚碳酸酯和丙烯腈丁二烯苯乙烯的共混物)。可以使用复合基材，复合材料可含有增强材料，如本领域中通常已知的纤维或填料，两种不同的聚合物材料，如热固性芯和热塑性壳或围绕热固性聚合物的周边的热塑性边缘，或设置在非导电聚合物中的导电材料。基材可以在板的边缘处包含或具有可粘结的、优选可熔融粘结的热塑性材料。基材可具有围绕周边的凸起边缘，以便于堆叠双极板和形成电化学单元电池。如此上下文中所用的凸起边缘意指在板的两个相反表面中的至少一个上的凸起边缘。凸起边缘可包括围绕另一基材材料形成的热塑性边缘部分。凸起边缘可充当如本文所述的隔板。基材或基材的周边是非导电材料，并且可以是热塑性材料。围绕基材或整合到基材上面的框架可由非导电材料构成，如热塑性材料。非导电材料的使用增强了对电池堆叠外部的密封。
基材包括通常为非导电性的基材(例如，介电基材)，其包括形成在其中的一个或多个开口。开口可以是机器加工的(例如，铣削的)、在基材的制造(例如，通过模制或成形操作)期间形成的或以其它方式制造的。开口可具有直的和/或平滑的内壁或表面。在基材中形成开口的尺寸和频率可影响电池的电阻率。开口可形成为具有至少约0.2mm的直径。开口可形成为具有约5mm或更小的直径。开口可形成为具有约1.4mm至约1.8mm的直径。开口可形成为具有每cm2至少约0.02个开口的密度。开口可形成为具有每cm2少于约4个开口的密度。开口可形成为具有每cm2约2.0个开口至每cm2约2.8个开口的密度。可用导电材料(例如，含有金属的材料)填充开口。导电材料可以是在低于基材的热降解温度的温度下经历相转变的材料，使得在低于相转变温度的电池组件的工作温度下，介电基材具有经由基材的第一表面与第二表面之间的材料掺合物的导电路径。进一步地，在高于相转变温度的温度下，导电材料掺合物经历使经由导电路径的导电性失效的相转变。例如，导电材料可以是或包括焊接材料，例如包含铅、锡、镍、锌、锂、锑、铜、铋、铟或银中的至少一种或任意两种或更多种的混合物的焊料材料。导电材料可基本上不含任何铅(即，其含有至多痕量的铅)，或者其可包括功能上有效量的铅。材料可包括铅和锡的混合物。例如，其可包括主要部分的锡和次要部分的铅(例如，约55至约65重量份锡和约35至约45重量份铅)。材料可显示出低于约240℃、低于约230℃、低于约220℃、低于210℃或甚至低于约200℃(例如，在约180至约190℃范围内)的熔化温度。材料可包括低共熔混合物。使用焊料作为用于填充开口的导电材料的特征在于，取决于所用焊料的类型，焊料具有可以被设计成在对持续的电池工作可能是不安全的温度下熔化的确定的熔化温度。一旦焊料熔化，含有熔化焊料的基材开口便不再导电，并且在电极板内产生开路。开路操作可急剧增加双极电池内的电阻，从而使进一步的电流停止，并停止电池内的不安全反应。因此，选择填充开口的导电材料的类型可根据是否期望在电池内包括这种内部关闭机构以及如果这样的话期望在什么温度下实现这种内部关闭而变化。基材将被配置成使得在超出预定条件的工作条件的情况下，基材将起作用以通过破坏经由基材的导电性而使电池工作失效。例如，填充介电基材中的孔的导电材料将经历相转变(例如，其将熔化)，从而使跨越基材的导电性受到破坏。破坏的程度可以是部分或甚至完全地使经由基材导电的功能失效。
设置在双极板的一个表面上和一些单极板上的是一个或多个阴极。阴极可以是能够在电池中充当阴极的任何材料，并且可以呈电池中常用的任何形式。阴极也被称为正极活性材料。正极活性材料可包括在锂离子电池、镍金属氢化物电池或铅酸二次电池中通常使用的锂、铅、碳或过渡金属的复合氧化物、硫酸盐化合物或磷酸盐化合物。复合氧化物的实例包括诸如LiCoO2的Li/Co基复合氧化物、诸如LiNiO2的Li/Ni基复合氧化物、诸如尖晶石LiMn2O4的Li/Mn基复合氧化物和诸如LiFeO2的Li/Fe基复合材料。过渡金属和锂的示例性磷酸盐和硫化合物包括LiFePO4、V2O5、MnO2、TiS2、MoS2、MoO3、PbO2、AgO、NiOOH等。阴极材料可呈允许阴极材料在电化学单元电池中充当阴极的任何形式。示例性的形式包括成形部件、呈糊剂形式、预制薄片或薄膜。对于铅酸电池，优选的阴极材料是二氧化铅(PbO2)。设置在双极板的相反表面和另一个单极板上的是阳极。阳极也被称为负极活性材料。在所公开的组件中可以使用任何阳极和阳极材料。阳极材料可包括在包括铅酸电池、镍金属氢化物电池和锂离子电池在内的二次电池中使用的任何材料。可用于构造阳极的示例性材料包括铅、碳或锂和过渡金属的复合氧化物(如氧化钛或钛和锂的复合氧化物)等。用于铅酸电池的阳极材料可以是海绵铅。阴极材料可呈允许阴极材料在电化学单元电池中充当阴极的任何形式。示例性的形式包括成形部件、呈糊剂形式、预制薄片或薄膜。糊剂组合物可含有许多有益的添加剂，包括用于增强的絮状物或玻璃纤维，用于糊剂稳定性的各种配位-有机化合物，以及导电添加剂，如碳，特别是用于负极活性材料。对于铅酸电池，阳极材料的优选形式是海绵铅。阳极和阴极被选择成一起工作以充当电化学单元电池(一旦形成包括单元电池的电路)。
组件进一步包括隔板。隔板位于电化学单元电池中的阳极与阴极之间，更具体地说，隔板位于双极板之间或双极板与单极板之间。隔板优选具有比相邻的阴极和阳极的面积大的面积。隔板可将单元电池的阴极部分与单元电池的阳极部分完全隔开。隔板的边缘可接触双极板和单极板的其上未设置有阳极或阴极的外围边缘，以便将单元电池的阳极部分与单元电池的阴极部分完全隔开。电池隔板的作用是分隔电化学单元电池；以防止单元电池由于枝晶形成而短路；起作用以允许液体电解质、离子、电子或这些要素的任意组合穿过它。在本公开的组件中可以使用执行一种或多种所列举的功能的任何已知的电池隔板。可由非导电材料制备隔板，如多孔聚合物膜、玻璃毡、多孔橡胶、离子导电凝胶或诸如木材的天然材料等。隔板可含有穿过隔板的孔或弯曲路径，其允许电解质、离子、电子或其组合穿过隔板。可用作隔板的示例性材料当中有吸收玻璃毡和多孔超高分子量聚烯烃膜等。
隔板可具有整合框架。框架的作用是与相邻电池板的边缘匹配，并在电化学单元电池与电池外部之间形成密封。可采用将隔板与框架粘结并且可承受暴露于电解质溶液的任何方法，例如通过粘合剂粘结、熔融粘结或围绕隔板的周边模制框架，而围绕形成隔板的薄片的周边将框架附接于隔板。可通过任何已知的模制技术将框架模制在适当的位置，所述模制技术例如热成形、注射模制、旋转模制、吹塑模制、压缩模制等。可通过注射模制围绕隔板薄片形成框架。框架可含有凸起边缘，其适于匹配围绕电池板的基材的周边设置的凸起边缘。可匹配电池板基材和隔板的框架中的一者或两者中的凸起边缘以形成用于电池堆叠的共同边缘，并增强电化学单元电池与电池外部之间的密封。隔板可具有整合到隔板当中的插入件，其中插入件的作用是限定穿过堆叠的横向通道。可通过任何已知的方法形成插入件，并且优选模制在适当的位置，优选通过注射模制。在隔板具有插入件和框架两者的情况下，可在一个步骤中模制两种部件，例如通过注射模制。插入件可含有通气孔以允许选定的流体从电化学单元电池连通至横向通道。可独立地以电化学方式形成电化学单元电池中的每一个。
制品可包含导电材料，其形状有助于分散在电化学单元电池中流动的电子，以便确保活性材料与基材的电连接，并且可充当电流导体和/或集电器。示例性导电材料包括金属薄片、箔、筛网或布置在共同平面中的许多金属丝线。电池板可含有一条或多条导电管路或附着于一条或多条导电管路，所述导电管路在电池板的堆叠与负极和正极电池端子之间传送电子。一个或多个电流导体和/或集电器可与一条或多条导电管路连接。双极性电池板可含有设置在一个或多个基材的一个或多个侧面的至少一部分上的一个或多个电流导体。一个或多个电流导体可直接或间接地与基材相接触。一个或多个电流导体可与一个或多个集电器相接触。一个或多个电流导体可包括一个或多个负电流导体、一个或多个正电流导体或其组合。双极性电池板可包括仅正电流导体或负电流导体中的一个、两个正电流导体、两个负电流导体或正电流导体和负电流导体。在双极性电池板中，负电流导体可设置在导电基材的与其上设置有阳极的表面相反的一侧上。在双极性电池板中，负电流导体可直接或间接地与在两个相反表面上设置有阳极的基材连接。可将负电流导体设置成与导电基材、非导电基材或两者直接或间接相接触。负电流导体可从电池堆叠突出以形成负突出部分。负电流导体的负突出部分可与导电管路接触，所述导电管路可在负电流导体和负极端子、同一或另一个电池板的另一个负电流导体或者同一或另一个电池板的正电流导体之间传输电流。在双极性电池板中，可将正电流导体设置在导电基材的与其上设置有阴极的表面相反的一侧上。在双极性电池板中，正电流导体可与在两个相反表面上设置有阴极的基材直接或间接相接触。可将正电流导体设置成与导电基材、非导电基材或两者直接或间接相接触。正电流导体可从电池堆叠突出以形成正突出部分。正突出部分可与导电管路接触，所述导电管路在正电流导体和正极端子、同一或另一个电池板的另一个正电流导体或者同一或不同的电池板的负电流导体之间传输电流。负电流导体和正电流导体每个中的至少一个可穿过围绕电池组件的罩(如膜)突出电池组件。端部负电流导体和正电流导体可突出电池组件，并且可分别连接于或充当负极端子和正极端子。一个或多个双极性电池板、单极电池板或两种类型的板可具有与其连接的正电流导体和/或负电流导体。穿过膜或电池壳体突出的正电流导体和负电流导体可与双极性电池板或单极电池板直接或间接相接触。
电池板的两个或更多个堆叠可串联或并联连接。当电池堆叠并联连接时，一个或多个负电流导体可通过负导电管路与负极端子或也充当负极端子的另一个负电流导体连接。负电流导体可以是同一或另一个双极性电池板、单极板或其组合的一部分。当电池堆叠并联连接时，一个或多个正电流导体可通过正导电管路与正极端子或也充当正极端子的另一个正电流导体连接。正电流导体可以是同一或另一个双极性电池板、单极板或其组合的一部分。当电池堆叠串联连接时，导电管路可将每个双极性电池板的正电流导体与同一双极性电池板的负电流导体连接。
导电管路包含传送电流的任何导电材料，并且可呈促进电流传输的任何形状配置。可由任何导电金属制备金属薄片、筛网、箔或丝线。示例性导电金属有银、锡、铜、铅或其两种或更多种的混合物。金属的选择受阳极和阴极材料的影响。在铅酸电池中，可使用铅薄片或箔。可用作集电器的金属箔、筛网、薄片或丝线可位于阳极或阴极与基材之间。可将金属薄片、筛网、箔或丝线附着于基材。可采用将金属薄片、筛网、箔或丝线附着于基材的任何方法(如焊接或粘合剂粘结)，所述基材在单元电池的环境中将金属薄片、筛网、箔或丝线保持到基材上。可将金属薄片、筛网、箔或丝线粘合性地粘结于基材上。可用于此粘结的示例性粘合剂包括环氧树脂、橡胶粘固剂、酚树脂、腈橡胶化合物或氰基丙烯酸酯胶。金属薄片、筛网、箔或丝线可位于阳极或阴极的整个表面与基材之间。金属薄片、筛网、箔或丝线可覆盖基材的整个表面。集电器可以是金属薄片或箔。在阳极或阴极呈糊剂的情况下，可将糊剂施加到金属箔或薄片上或者施加到与基材粘结的金属筛网或丝线上方。金属薄片、筛网、箔或丝线可接触一个或多个电流导体，以将电子传送到电流导体。将金属薄片、筛网、丝线或箔选择成厚度足以分散流过单元电池的电子，并且在适当的情况下收集电子并将它们传送到单元电池中的电流导体。金属薄片、筛网、丝线或箔可充当电流导体。金属薄片、筛网、丝线或箔可具有约0.75mm或更小、约0.2mm或更小或者约0.1mm或更小的厚度。金属薄片、筛网、箔或丝线可具有约0.025mm或更大、约0.050mm或更大或者约0.075mm或更大的厚度。
双极电池组件可包括一个或多个双极性电池板。双极性电池板的作用可以是促成将电池板的一个或多个堆叠与电池板的一个或多个其它堆叠电连接，简化了两个或更多个堆叠的制造和组装或这两方面。使用双极性电池板堆叠来电连接电池板的两个或更多个堆叠可允许将电池板的各个堆叠形成为标准尺寸(例如，板和/或电化学单元电池的数量)，并然后组装以形成双极电池组件；容易改变电池板的各个堆叠的数量，以增加或减少双极电池组件产生的电力；或两者兼而有之。双极性电池板可包括一个或多个基材。一个或多个基材可包括单个基材或多个基材。一个或多个基材可包括一个或多个导电基材、一个或多个非导电基材或两者的组合。多个导电基材可包括第一导电基材和第二导电基材。例如，双极性电池板可包括第一导电基材和第二导电基材，非导电基材位于其间。作为另一实例，双极性电池板可包括非导电基材。甚至作为另一实例，双极性电池板可包括单个导电基材。双极性电池板的一个或多个基材包括相反的表面。相反表面可具有沉积和/或与表面的一部分相接触的阳极、阴极、电流导体、集电器或其任意组合。双极性板的导电基材可具有沉积在表面上或两个相反表面上的阳极或阴极。在相反表面上具有相同的阳极或阴极可通过仅需要与一个或多个堆叠的另一个电流导体(例如，单极板的正电流导体或负电流导体或端子)的一个电连接(例如，经由正电流导体或负电流导体)而简化制造。双极性板的基材可具有设置在一个或两个相反表面上的集电器。集电器可设置在阴极或阳极与基材的表面之间。
双极性电池板可包括一个或多个导电基材。导电基材可具有与其上沉积有阳极或阴极的同一表面或相反表面相接触的电流导体，或者可具有形成在其中从基材向外突出的电流导体。电流导体可与导电基材直接相接触。第一导电基材可具有两个相反表面，其中阳极或阴极沉积在一个表面上，且第一电流导体与相反表面的一部分相接触。第二导电基材可具有两个相反表面，其中阳极或阴极沉积在一个表面上，且第二电流导体与相反表面相接触。第一导电基材和第二导电基材均可各自具有沉积在其上的阳极或沉积在其上的阴极；第一导电基材可具有沉积在其上的阳极，而第二导电基材可具有沉积在其上的阴极；或者第一导电基材可具有沉积在其上的阴极，而第二导电基材可具有沉积在其上的阳极。可将非导电基材设置在双极性板的导电基材之间、相邻电池堆叠的双极电池板之间或两种情况兼而有之。可将双极性电池板布置在两个或更多个电池堆叠中的两个之间。可将双极性电池板布置成使得双极性电池板的具有沉积在表面上的阳极的一个或多个表面面对第一电池堆叠中的另一电池板的具有沉积在表面上的阴极的表面；双极性电池板的具有沉积在表面上的阴极的一个或多个表面面对第二电池堆叠中的另一电池板的具有沉积在表面上的阳极的表面；或两种情况兼而有之。具有位于两个相反表面上的阳极的双极性电池板可面对第一电池堆叠中的电池板的阴极，并且面对第二电池堆叠中的电池板的阴极。具有位于两个相反表面上的阴极的双极性电池板可面对第一电池堆叠中的电池板的阳极，并且面对第二电池堆叠中的电池板的阳极。双极性电池的导电阳极、阴极、导电基材和电流导体如本文所述。
双极性电池板可包括非导电基材。非导电基材可设置在第一导电基材与第二导电基材之间、第一阳极或第一阴极与第二阳极或第二阴极之间、电池板的第一和第二堆叠的双极板之间或其任意组合的情况。可由如本文公开的任何非导电材料制备非导电基材。非导电基材应具有足够的面积和截面厚度，以在第一导电基材与第一电流导体之间；第二导电基材与第二电流导体之间；和/或其上沉积的相反的阳极或阴极之间绝缘。非导电基材可具有比导电基材和/或非导电基材上的阴极或阳极的面积大的面积。非导电基材可具有约0.1mm或更大或约0.5mm更大的厚度。非导电基材可具有约1.5mm或更小或者约1.0mm或更小的厚度。通常可与电池板的一个或多个堆叠的纵轴平行地(例如，通常垂直于非导电基材的相反表面)测量厚度。可将非导电基材布置成防止第一和第二电流导体彼此发生接触。第一和第二电流导体可具有相反或相同的极性。可由可用于上文所述的基材的任何非导电材料制备非导电基材。非导电基材可具有围绕它们的周边的框架，其中框架是相对于导电基材和隔板公开的。框架可与非导电基材整合。
电池板的两个或更多个堆叠(例如，电池堆叠)可按并联、串联或两种方式连接。可通过经由导电管路连接用于每个双极性板的一个或多个(例如，一个或两个)电流导体来串联连接电池堆叠。可通过直接或间接地经由一条或多条导电管路将正电流导体(经由导电基材与阴极连接的那些)与正极端子连接；和/或通过直接或间接地经由一条或多条导电管路将负电流导体(经由导电基材与阳极连接的那些)与负极端子连接来并联连接电池堆叠。可将电流导体放置成与单极板中的一个或两个相接触。可将电流导体放置在端板或围绕电池组件的膜与单极板的导电基材之间。这些是电池组件的端子电流导体，并且可穿过壳体或围绕电池组件的膜突出，并且可充当电池端子或与电池端子连接。端子正电流导体与具有阴极的单极端板相接触。端子负电流导体与具有阳极的单极端板相接触。
组件中的部件的堆叠可含有穿过部件和为电化学单元电池形成的区域的横向通道，所述单元电池也含有液体电解质。堆叠包括双极板、单极板、隔板、阳极、阴极、任选集电器(金属薄片、筛网、丝线或箔)、双极性电池板以及可能使用的堆叠的任何其它部件。横向通道的作用是安置柱，并且一些通道可保持不被填充，以便充当横向冷却通道或通气/填充通道。通道穿过阳极、阴极和含有电解质的单元电池。可将通道密封以防止电解质和在工作期间析出的气体进入通道。可采用能实现此目的的任何密封方法。通道的尺寸和形状可以是满足以下的任意尺寸或形状，即允许它们安置柱，并且柱支撑端板和基材的边缘以防止电解质和在工作期间析出的气体泄漏，并防止在工作期间产生的压缩力损坏部件和用于各个电化学单元电池的密封，或者充当冷却或通气通道。通道的形状可以是圆形、椭圆形或多边形，如正方形、矩形、六边形等。选择安置柱的通道的尺寸以容纳所用的柱。通道包括在部件中的一系列孔，所述孔被布置成使得柱可以被安置在形成的通道中，或使得流体可以被通过通道传送以用于冷却或用于通气和填充。选择通道的数量来支撑端板和基材的边缘，以防止电解质和在工作期间析出的气体泄漏，并防止在工作期间产生的压缩力损坏部件和用于各个电化学单元电池的密封。可存在多个通道，以便分散在工作期间产生的压缩力。通道的数量和设计足以使超过密封件的疲劳强度的边缘应力最小化。选择通道的位置以便分散在工作期间产生的压缩力。通道可穿过堆叠均匀地分布以更好地处理应力。通道可具有约2mm或更大、约4mm或更大或者约6mm或更大的截面尺寸。通道的截面尺寸的上限需有可操作性，如果尺寸太大，则组装的效率降低。通道可具有约12mm或更小或者约10mm或更小的截面尺寸。
位于至少一些通道中的是执行以下功能中的一种或多种的柱：将部件的堆叠保持在一起，其方式使得部件的损坏或堆叠的部件的边缘之间的密封的破裂受阻，确保跨越隔板材料的均匀压缩，并确保隔板材料的厚度均匀。柱可在每端具有接合单极端板的外表面的重叠部分。此重叠部分的作用是以某种方式在单极端板的外表面上施加压力，以便防止部件损坏或堆叠的部件的边缘之间的密封破裂，并且防止在电池工作期间堆叠的膨胀或其它移位。重叠部分与密封表面相接触，端板的该部分与重叠部分相接触。堆叠可在单极端板上方具有单独的结构或保护端件，并且重叠部分将与结构或保护端件的外表面相接触。重叠部分可以是与柱相结合而防止部件损坏或堆叠的部件的边缘之间的密封破裂的任何结构。示例性重叠部分包括螺栓头、螺母、模制头、曲头钉、开口销、轴环等。柱的长度可穿过整个堆叠，并且这种长度基于所需的电池容量而变化。柱可显示出用以填充通道的截面形状和尺寸。柱具有的截面尺寸可大于通道的截面尺寸，从而使柱在通道中形成过盈配合。选择柱的数量来支撑端板和基材的边缘，以防止电解质和在工作期间析出的气体泄漏，并防止在工作期间产生的压缩力损坏部件和用于各个电化学单元电池的密封，并且使超过密封件的疲劳强度的边缘应力最小化。可以存在多个柱，以便分散在工作期间产生的压缩力。在一个或多个通道被用作冷却通道或通气/填充通道的情况下，可以存在比通道少的柱。柱可包括执行必要功能的任何材料。如果利用柱来密封通道，则选择所使用的材料以承受单元电池的工作条件，当暴露于电解质时不会腐蚀，并且可承受在单元电池的工作期间产生的温度和压力。在柱执行密封功能的情况下，柱可包括能承受所述条件的聚合物材料或陶瓷材料。在这种实施方案中，材料必须是非导电的以防止单元电池短路。柱可包括聚合物材料，如热固性聚合物或热塑性材料。柱可包括热塑性材料。示例性热塑性材料包括ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、聚丙烯、聚酯、热塑性聚氨酯、聚烯烃、复合热塑性树脂、聚碳酸酯等。ABS是最优选的。在单独密封通道的情况下，柱可包含具有结构完整性以执行所需功能的任何材料。可使用以上列举的聚合物材料、陶瓷和金属。合适的金属可以是钢、黄铜铝、铜等。柱可包括模制柱、螺纹柱或具有一个或多个端部附接件的柱。柱可与堆叠的部件粘结，例如基材、插入件或通道中的凸台等。可由粘合剂或聚合物材料(如热塑性材料)的融合形成粘结。在部件具有螺纹的情况下，堆叠的结构部件具有螺纹以接收螺纹柱。柱可具有在一端的顶头以及在另一端的螺母、用于曲头钉或开口销的孔，或者可在两端具有螺母、用于曲头钉或开口销的孔。这通常是非模制柱的情况。可以这样的方式构造柱，即成为允许缩短但不延长的单向棘轮装置。这种柱将被放在适当的位置，然后在压缩堆叠时，柱被缩短以使其保持在堆叠上的压力。此实施方案中的柱可具有促进棘轮效应的脊，以便允许柱充当束线带样结构的一个部件。可与柱一起使用匹配螺母和/或垫圈，以便压缩当在适当的位置时它们邻近的板。螺母和/或垫圈在柱上方单向移动，并且可存在脊以防止螺母和/或垫圈沿柱在另一个方向上移动。在使用中，柱中的孔将使适当的曲头钉、开口销等执行所述的功能。如果模制柱，则其可单独地或在适当的位置模制。如果在适当的位置原位模制，则需要在通道中存在密封以将熔融塑料保持在适当的位置。可使用具有螺纹的非导电柱，并且可提供必要的密封。或者可设计预模制的非导电聚合物柱，以便以密封通道的方式在通道中形成过盈配合。可通过模制在适当的位置形成柱，如通过注射模制。
当进行组装时，包括双极板和单极板在内的部件的堆叠形成密封的电化学单元电池。位于密封的单元电池中的是液体电解质。电解质可以是促成与所使用的阳极和阴极的电化学反应的任何液体电解质。电解质允许电子和离子在阳极与阴极之间流动。电解质可以是基于水的或基于有机的。本文中可用的基于有机的电解质包括溶解在有机溶剂中的电解质盐。在锂离子二次电池中，要求电解质盐中含有锂。对于含有锂的电解质盐，例如可以使用LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiSO3CF3和LiN(CF3SO2)2。这些电解质盐可单独使用或者两种或更多种组合使用。有机溶剂应与隔板、阴极和阳极以及电解质盐相容。优选使用即使当对其施加高电压时也不分解的有机溶剂。例如，优选使用碳酸酯，如碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯；环醚，如四氢呋喃(THF)和2-甲基四氢呋喃；环酯，如1,3-二氧戊环和4-甲基二氧戊环；内酯，如γ-丁内酯；环丁砜；3-甲基环丁砜；二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、乙氧基甲氧基甲烷和乙基二甘醇二甲醚。这些溶剂可单独使用或者两种或更多种组合使用。液体电解质中电解质的浓度应优选为0.3至5mol/l。通常，电解质在1mol/l附近显示出最高的电导率。液体电解质应优选占电解质重量的30至70％，特别是40至60％。含水电解质包含水中的酸或盐，其增强单元电池的功能。优选的盐和酸包括硫酸、硫酸钠或硫酸钾盐。盐或酸的存在量足以促成电池工作。基于电解质的重量，浓度可以为约0.5重量％或更高、约1.0重量％或更高或者约1.5重量％或更高。铅酸电池中的优选电解质是水中的硫酸。
制品可包括横向通道与柱之间的密封件。密封件可位于通道中，围绕通道的外部，或两种情况兼而有之。密封件可包括防止电解质和在工作期间析出的气体从电化学单元电池中泄漏的任何材料或形式。密封件可以是膜、套筒或在板和/或隔板中或插入通道中的系列匹配的插入件和/或凸台。膜可以是弹性的。通道可由插入或整合到板和/或隔板当中的一系列套筒、套管、插入件和/或凸台形成。插入件可以是可压缩的，或者能够彼此互锁以沿通道形成防泄漏密封。可在电池板和/或隔板中的适当位置形成插入件，如通过将它们在适当的位置模制。可通过注射模制在适当的位置模制插入件。可由能承受暴露于电解质、电化学单元电池的工作条件以及通过插入柱或由通道中的柱施加的力的任何材料制备密封件。优选的聚合物材料被描述为可用于柱和基材。可由置于双极板与单极板之间的套筒、插入件或套管形成密封件。套筒或插入件可以是相对刚性的，并且套管通常将是弹性的。插入件、凸台、套筒和/或套管可适于装配在双极板和单极板和/或隔板中的凹槽内，或者具有插入到板的孔当中的端部，从而产生横向通道。双极性板、双极板和单极板可以被形成或机器加工为含有用于凸台、插入件、套筒和/或套管的匹配凹口。组装具有凸台、插入件、套筒或套管的板的堆叠可产生过盈配合以有效地密封通道。或者可以将凸台、插入件、套筒和/或套管与板熔融粘结或粘合剂粘结以便在接合处形成密封。或者可以在内部用起密封通道作用的涂料来涂布凸台、插入件、套筒和/或套管。如上文所提到的那样，柱的作用可以是密封通道。预期这些密封溶液的组合可用于单个通道或用于不同的通道。包括双极性板、单极板和双极板在内的板的堆叠的部件优选具有相同的形状和共同的边缘。这有助于边缘的密封。在存在隔板的情况下，它们通常具有与电池板类似的结构，以适应横向通道的形成或产生。在另一实施方案中，密封件可以是注入到螺栓与横向通道之间的热固性聚合物，如环氧树脂、聚氨酯或丙烯酸聚合物。当通过柱施加压缩时，可以将板的密封表面改性以改善密封。可使密封表面平滑、外形波状、粗糙或对其进行表面处理。平滑表面将具有大的接触面积，由此可形成没有允许液体流动的缺陷的不透电解质的密封。诸如同心环、脊或起伏的轮廓造成高压力接触的区域或“环”以抵抗液体电解质的流动。可用诸如可变形扁平薄片或o-形环的垫圈材料填充脊以促成液体密封。可变形材料的粗糙密封表面可压缩以形成可靠的液体电解质密封。表面处理密封表面以使其与由液体电解质润湿不相容将会防止液体电解质流入通道。如果使用亲水性电解质，则可使密封表面疏水。同样，如果使用疏水电解质，则密封表面应是亲水的。通道可由与电池板中的孔和与隔板中的孔成一体的插入件(例如吸收玻璃毡)粘结或在它们中的凸台、套筒或套管形成，其中电池板中的孔、整合在隔板的孔中的插入件和凸台、套筒或套管对齐以形成通道。多个通道中的柱可施加足够的压力来将插入件、孔、凸台、套筒和/或套管保持在适当位置以形成密封通路。通道可由与电池板粘结的凸台和整合到隔板当中的插入件形成。柱可通过粘合剂粘结或通过热塑性聚合物的融合或两种方式与电池的插入件、凸台和/或基材粘结。可通过过盈配合将插入件插入电池板或隔板中或通过粘合剂粘结在适当的位置。隔板中的插入件可含有允许电化学单元电池与所形成的通道之间连通的通气孔。通气孔可允许气体从电化学单元电池传输到通道，并且防止将液体从电化学单元电池传输到通道。
将电池板和隔板的边缘密封以防止电解质和析出的气体从单元电池中泄漏，并隔离各个单元电池以防止单元电池短路。可采用任何已知的电池密封方法来密封边缘。可采用在Shaffer,II等人的标题为Bipolar Battery Assembly的共同拥有的专利申请US23010/0183920A1中公开的内骨架或外骨架密封系统来密封组件的边缘，该申请的内容以引用的方式全文并入本文。Shaffer,II等人公开的密封系统设想了用于双极电池层压结构的独特结构，如上述结构。无论是否是根据上述方法的结构通常都包括第一隔板框架；负粘贴框架构件，其具有一个或多个边缘和在一个或多个负粘贴框架边缘之间延伸的支撑栅格结构；负集电器箔；其中形成有多个开口的基材；正集电器箔；正粘贴框架构件，其具有一个或多个边缘和在一个或多个正粘贴框架边缘与第二隔板框架之间延伸的支撑栅格结构。第一隔板框架可包括一个或多个边缘。负粘贴框架构件可具有一个或多个边缘，使得负粘贴框架构件的至少一个边缘与隔板框架的至少一个边缘平面接触。基材也可具有一个或多个边缘，使得基材的至少一个边缘与负粘贴框架构件的至少一个边缘平面接触。正粘贴框架构件可具有一个或多个边缘，使得正粘贴框架构件的至少一个边缘与基材的至少一个边缘平面接触。第二隔板框架可具有一个或多个边缘，使得隔板框架的至少一个边缘与正粘贴框架构件的至少一个边缘平面接触。隔板框架的边缘、负粘贴框架构件和正粘贴框架构件以及基材的平面接触形成电池上的外部密封，使得引入其中的电解质不会从电池内泄漏。粘贴框架构件的边缘可进一步包括用于接收位于隔板框架的边缘上的对齐销或支撑构件的开口。将对齐销定位到粘贴框架构件上的开口当中可进一步促进形成外部密封。还预期可使用框架结构，通过该框架结构，一个或多个隔板框架和一个或多个粘贴框架与基材相组合将各自与相邻的框架和/或基材处于平面接触，使得电池单元的内部结构产生防止任何液体或气体(空气)逸出电池的外部密封。粘贴框架构件的边缘可进一步包括用于接收位于隔板框架的边缘上的对齐销或支撑构件的开口。将对齐销定位到粘贴框架构件上的开口当中可进一步促进形成外部密封。因此，可安全地保持引入电池当中的任何电解质而没有电池泄漏及随后电池发生故障的风险。进一步地，不需要重的端板或外部支撑结构来有效地密封电池。如上文所提到的那样，粘贴框架构件可进一步包括位于粘贴框架构件的边缘之间的支撑构件(例如，销)。使用支撑构件仅是用来解决电池内的压缩应力和所产生的不必要的边缘/剥离应力的问题的一种方法。如上文所讨论的那样，这些应力可导致不期望的电池泄漏。这种在电池内使用支撑销以及由此而在本文中讨论的内部方法可因此被称为构建具有内骨架的双极电池。采用内骨架构建或构造方法(与采用外骨架构建方法相比)来解决电池内的压缩应力的不利影响的特征在于，其不会导致体积能量密度减少。另外，其是重量轻的方法，仅使用一些轻重量的销，活性材料的损失非常少。进一步地，已发现内骨架构建方法大大降低了由边缘剥离引起的传统双极电池故障模式的机会。进一步地，如果需要的话，可以在框架构件的周边或边缘上增加销以对齐分隔框架构件，从而允许其在压缩期间上下或前后滑动。如果需要的话，可采用内骨架和外骨架构建方法的组合来构造双极电池。例如，可使用如上所述的内部支撑销来构造双极电池。除此之外，也可将框架结构放置在单极的端子侧。可用作为美观盒的一部分的端盖来加强这种外部电池构造。在这种构造中的内骨架和外骨架的组合特征共同起作用以进一步减小最大边缘应力和移位。双极电池也可基本上没有任何外骨架结构。在一个实施方案中，用于电池板的基材可具有围绕基材的周边的凸起边缘，其充当用于含有电解质的腔体和任选的隔板的粘贴框架，以在使用时彼此密封并密封到外部膜。
单极板和双极板的堆叠的边缘可粘附于膜。膜可通过密封板的边缘并隔离电化学单元电池的任何方法与板的边缘粘结。示例性粘结方法尤其包括粘合剂粘结、熔融粘结、振动焊接、RF焊接和微波焊接。膜是聚合物材料的薄片，所述材料可密封单极板和双极板的边缘，并且可承受暴露于电解质及电池内部和外部所暴露的条件。可用于双极板的基材的相同材料可用于膜。膜可以是热塑性聚合物，其可熔融粘结、振动焊接或模制在单极板和双极板的基材周围。相同的热塑性聚合物可用于单极基材和双极基材以及膜。示例性材料有聚乙烯、聚丙烯、ABS和聚酯，最优选ABS。膜可具有它们所粘结的堆叠的侧面的尺寸，并且膜与堆叠的每一侧粘结。可密封相邻膜的边缘。可采用粘合剂、熔融粘结或模制方法来密封边缘。膜可包括围绕堆叠的整个周边包裹的单个整体薄片。可将膜的前缘、与堆叠接触的第一边缘和堆叠的后缘、施加的膜薄片的端部彼此粘结以完成密封。这可通过使用粘合剂、通过熔融粘结或模制方法来进行。在熔融粘结中，膜的表面和/或堆叠的边缘暴露于一者或两者的表面变成熔融的条件，然后膜和堆叠的边缘在表面熔融的同时接触。膜和堆叠的边缘在表面冻结时粘结，形成能够将部件密封在一起的粘结。膜可取自膜材料的连续薄片，并切割成所需的长度。膜的宽度可匹配单极板和双极板的堆叠的高度。膜具有足以密封单极薄片和双极薄片的堆叠的边缘的厚度以隔离单元电池。膜也可充当围绕堆叠的边缘的保护壳体。膜可具有约1mm或更大、约1.6mm或更大或者约2mm或更大的厚度。膜可具有约5mm或更小、4mm或更小或者约2.5mm或更小的厚度。当膜与堆叠的边缘粘结时，可使用能承受暴露于电解质和单元电池工作的条件的任何粘合剂。示例性粘合剂有塑料粘固剂、环氧树脂、氰基丙烯酸酯胶或丙烯酸酯树脂。或者，可通过围绕电池板的堆叠的一部分或全部模制热塑性或热固性材料来形成膜。可采用任何已知的模制方法，包括热成形、反应注射模制、注射模制、旋转模制、吹塑模制、压缩模制等。可通过围绕电池板的堆叠的一部分或全部注射模制膜来形成膜。在围绕板的堆叠的一部分形成膜的情况下，其可形成在电池板或电池板和隔板的边缘周围。
可将密封的堆叠放置在壳体中以保护形成的电池。或者可使用膜与在堆叠的端部的单极板上方的保护性覆盖物结合在一起作为用于电池的壳体。单极板可具有与阳极或阴极的相反表面附接或粘结的适当的保护罩。所述罩可以是与膜相同的材料或可与膜进行粘合剂粘结或熔融粘结且可具有针对膜所述的范围内的厚度的材料。如果附着于板的端部，则可用任何机械附接件附着罩，包括用具有重叠部分的柱。可通过围绕电池板的堆叠和/或单极板的相反侧模制膜来形成壳体。
组件可进一步包括一条或多条导电管路，其适于将电子从与阴极相接触的集电器传送到一个或多个正极端子。典型的双极电池使电子穿过基材从一个单元电池流向另一个单元电池。基材至少部分地包含导电材料，或者包括穿过基材的导电途径。当含有单元电池的电路闭合时，电子穿过基材从一个单元电池流向另一个单元电池到达正极端子。可设想的是，组件可使电子流过基材和单元电池、流过集电器到达电流导体，或两种情况兼而有之。所公开的组件进一步具有导电管路，其使与阳极相接触的集电器或电流导体接触到负极端子。在本文公开的具有两个或更多个堆叠的电池中，每个堆叠具有使与阳极相接触的集电器与负极端子接触的电流导体和/或导电管路和使与阴极相接触的集电器与正极端子接触的电流导体和/或导电管路。可并联或串联布置来自两个或更多个堆叠的导电管路。并联电路包括彼此不连接的两个或更多个电路。串联电路包括布置成使得电子顺序地流过电路的两个或更多个电路。当以串联配置布置导电管路时，电池可仅具有一个负极端子和一个正极端子。当以并联方式布置导电管路时，电池可具有单个正极和负极端子，其中每个电路与负极或正极端子中的每一者连接。或者每个电路可具有单独的负极和正极端子。端子可与通常利用电池中储存的电力的负载连接。在并联布置中同与阴极相接触的集电器相接触的电流导体和/或导电管路中的每一者可与单独的正极端子接触。在并联布置中同与阳极相接触的集电器相接触的电流导体和/或导电管路中的每一者可与单独的负极端子接触。各个端子可以被膜覆盖，仅留出单个连接的正极端子和负极端子暴露，其中被覆盖的负极端子与暴露的负极端子连接，并且被覆盖的正极端子与暴露的正极端子连接。
组件可含有一对或多对导电端子，每对与正极端子和负极端子连接。端子适于将每个电池堆叠与本质上是利用单元电池中产生的电力的系统的负载连接。端子与组件中的导电管路相接触。组件可含有压力释放阀，如果单元电池达到了危险的内部压力，则压力释放阀用于一个或多个单元电池释放压力。压力释放阀被设计成以损坏使用电池的系统的方式防止灾难性故障。一旦压力释放阀得到释放，电池就不再起作用。所公开的组件可含有单个止回阀，其在当达到危险压力之时或之前从整个组件中释放压力。
将所公开的组件附接于负载，并且形成包括单元电池的电路。电子流向端子并到达负载，即使用电力的系统。只要单元电池可发电，就能保持这种流动。如果单元电池的堆叠完全放电，则电池在另外使用之前需要经历充电步骤。如果用于双极板的基材在电池组件的工作温度下含有导电材料掺合物，所述工作温度低于其相转变温度，则基材在基材的第一表面与相反的第二表面之间具有经由材料掺合物的导电路径，并且在高于导电材料掺合物的相转变温度的温度下，导电材料掺合物经历使经由导电路径的导电性失效的相转变。这允许在发生不良后果之前使电池失效。一旦电池被放电，就可以通过与电子源形成电路而将其再充电。在充电期间，电极改变功能，并且放电期间的阳极变成阴极，且放电期间的阴极变成阳极。与放电相比，本质上电化学单元电池使电子和离子以相反的方向流动。
可通过以下步骤制备所公开的组件。形成用于双极板、双极性板和单极板的基材或切割成形。如果基材包含非导电材料且组装传统的双极电池，则需要将基材转换成复合基材。实现这一点的方法是通过任何已知的方法穿过基材形成孔，如将它们在基材中模制或对基材进行机器加工以形成孔。用导电材料填充开口，优选用在如上文所述的限定温度下熔化的导电材料。如果使用的话，则将金属薄片、筛网、丝线或箔粘附于基材的一面或两面上。优选地，使用如上文所述的粘合剂、优选基于腈的橡胶粘固剂将金属薄片或箔与基材粘结。将阴极和阳极附接于基材或金属薄片、筛网、丝线或箔上。采用任何标准的阴极或阳极附接方法促成附接。在以糊剂形式使用阴极和阳极的情况下，将糊剂施加到基材上或施加到金属薄片、筛网、丝线或箔上。使糊剂干燥。可将用于横向通道的孔预成形或机器加工到基材、金属薄片或箔、隔板、阳极、阴极和存在的任何其它部件当中。在使用套筒、插入件或凸台等形成通道的情况下，将它们插入到电池板和/或隔板当中。在于适当的位置模制插入件的情况下，采用已知的模制方法将它们模制在适当的位置。然后将部件堆叠，使得对于每个板来说，阳极面对另一个板的阴极。优选地，将薄片堆叠，使得基材的边缘与任何其它框架部件的边缘一起对齐。在一个实施方案中，使用具有两个或更多个导销或螺栓的板支撑堆叠。按与本文的公开内容一致的适当顺序将部件堆叠在具有导销的板上。横向通道中的两个或更多个可用于对齐销或螺栓。一旦完成堆叠，则可将弹性膜或套筒插入到横向通道当中。如果用位于板中的孔之间的套管、插入件或塑料套筒密封通道，则可将涂料施加到通道的内部、孔的内部、套筒插入件和/或套管。如果需要板的孔的内部具有螺纹，则在组装之前或在组装之后采用已知的技术使它们具有螺纹。此后，将柱插入到堆叠当中，并通过重叠部分固定到单极板的相反侧的密封表面上。在重叠部分是机械附接结构的情况下，将这种附接结构固定到柱上。在将柱注射模制在适当位置的情况下，将熔融的热塑性材料插入到通道当中，并且在两端将熔融材料的重叠部分形成在密封表面上。可加热通道的表面以熔化通道的内部的表面，在此实施方案中，注入的热塑性材料与通道的内部粘结良好。允许热塑性材料冷却。在另一实施方案中，通道可具有插入到通道当中的形式和用于在每端形成的重叠部分的形式。然后将两部分的热固性材料添加到通道中，并允许固化以形成柱。在柱被设计成通过过盈配合装配到通道当中的情况下，以适当的力将柱插入。一旦柱被固定并稳定，则将堆叠从导销上移开，并可将柱插入到用于导销的通道当中。
在将膜施加到堆叠的边缘表面的情况下，将粘合剂施加到任一个或两个膜或者堆叠的边缘上，并使膜和堆叠的边缘接触，以便将它们粘结在一起。可将膜保持在适当的位置，同时采用已知的机械方法凝固或固化粘合剂。可将膜的边缘密封至其它膜薄片或膜的未密封边缘或单极板的相反表面上的端板。可通过粘合剂或通过熔融粘结进行密封。或者可通过熔融粘结来附接膜。在熔融粘结中，堆叠的边缘和要粘结到边缘的膜的表面均暴露于使得表面熔化而不负面地影响膜或堆叠的结构完整性的条件。这可通过使每一者与热表面、压板、热流体、空气、辐射、振动等接触、然后沿熔化的表面接触膜和堆叠的边缘并允许熔融表面冷却并粘结在一起来实现。膜可被切割成适应特定的边缘，或者可以是围绕堆叠的边缘包裹的连续薄片。在此实施方案中，膜的前缘和后缘在它们的会合处粘结在一起，优选通过熔融粘结。可将膜密封至单极板(在存在的情况下)的外表面上的膜或端板。在使用壳体的情况下，可将组件插入到壳体当中。优选地，膜充当壳体。在熔融粘结实施方案中，膜和堆叠的边缘暴露于使每一者的表面熔化、变得熔融的温度或条件下持续足以熔化每一者的表面的时间。选择的温度优选高于膜和/或基材及任何其它结构部件中使用的材料的熔化温度。优选采用的温度为约200℃或更高，更优选约220℃或更高，且最优选约230℃或更高。优选采用的温度为约300℃或更低，更优选约270℃或更低，且最优选约240℃或更低。
可采用以下步骤将框架和/或插入件模制到隔板或电池板基材当中或者隔板或电池板基材上面。将隔板薄片切割成一定尺寸(冲模、切缝、冲压等)。堆叠一个或多个薄片以满足要求的厚度。将薄片放入到模具当中，所述模具将薄片置于固定位置。模具根据需要形成围绕隔板的周边框架和围绕横向通道(例如套管)的任何内部功能部件。进一步地，模具被设计成不过度压缩隔板材料并防止塑料损坏隔板材料。将塑料注入模具当中，并且一旦塑料冷却就将部件弹出。
可利用以下步骤围绕电池堆叠的一部分或全部来模制膜。以适当的顺序(端板、单极板、隔板、双极板等)堆叠电池的部件。可通过使用穿过每个堆叠的部件的横向孔的导杆来确保堆叠对准。然后将堆叠的组件转移到模具当中，所述模具由阳模腔体、阴模腔体、用于电池的主体的插入模腔体(或者可如在注射模制中常见的那样使用滑动门)和位于阴模腔体或阳模腔体中的可伸缩导销组成。将堆叠的组件转移到可伸缩导销上面以确保并保持对齐。然后封闭模具，这会压缩组件。然后注入塑料以形成密封至部件和端板的电池的外膜。然后缩回导销并第二次注射塑料，填充横向通道并将注入的塑料固定于端板上。一旦冷却，将电池从模具中弹出。
组件可进一步包括通向电化学单元电池中的一个或多个的一个或多个通气孔。通气孔允许气体从电化学单元电池中放出，以及借助于施加压力将液体移入单元电池当中或对电化学单元电池抽吸真空将电解质穿过通气孔抽吸到单元电池当中而向电化学单元电池中引入电解质液体。在其中采用真空引入电解质的实施方案中，每个单元电池可具有两个通气孔，其中对一个通气孔施加真空，以便将电解质从另一个通气孔抽吸到单元电池当中。通气孔可与歧管和通道的任意组合相接触。通气孔可与每个电化学单元电池相接触。通气孔可与用于每个单元电池的电池隔板相接触。组件可包括歧管。一个或多个通气孔可与歧管相接触，并且歧管可形成用于所有通气孔的共同顶部空间。歧管具有形成在其中的一个或多个端口，其中可将一个或多个阀(如止回阀)放置在歧管端口中。电池可进一步包括填充阀。填充阀可位于歧管中或与横向通道连接。制品可进一步包括一个或多个整合的填充和/或通气通道。这种通道形成在电池堆叠的中心附近，并且与在阴极与阳极之间隔板所在的区域相连通，这一区域是当向该区域中添加电解质时形成电化学单元电池的区域。可通过在组装之前在隔板和电池板中形成孔或槽并然后对齐孔或槽来形成通道。如本文所讨论的那样，关于横向通道可使用插入件、套筒或凸台，只要通道与适合用作电化学单元电池的区域连通即可。优选地，通道在两个位置与电池堆叠的外部连通。这有助于用电解质填充电池。在用电解质填充电化学单元电池之后，可填充或关闭开口中的一个。另一个开口用于使电池和电化学单元电池通气。在填充期间，对一个外部孔抽吸真空，并且电解质通过另一个孔吸入。或者使用单个孔，并且如本文之后所述填充电化学单元电池。在此实施方案中，一旦形成密封的电池，则对单个孔或端口抽吸真空，以在单元电池中产生低压环境。电化学单元电池中的压力可以为50托或更低，或者可以为10托或更低。然后断开真空，并将电解质源与孔或端口连接，由于单元电池中的低压，电解质便快速填充电池。真空装置和电解质源可通过可切换的阀连接，从而可以有效的方式进行从真空到电解质源的切换。在由具有通气孔(如与电化学单元电池相接触的凸台、插入件或套筒中的凹口)的套筒、插入件和/或凸台形成一个横向通道的情况下可利用这一系统。这一系统允许用新制的电解质均匀填充电化学单元电池。可在约600秒或更短或者约300秒或更短的时间内进行在这些条件下的填充。在填充之后，可向剩余的孔中插入阀，如止回阀、突开阀、卸压阀等。在组装堆叠之后，可使通道预先具有螺纹或进行分接。
在组装之后，如果必要的话，可以穿过密封的膜将通气孔钻入位于吸收玻璃毡隔板的厚度中心的每个单元电池。然后将歧管附接于电池组件的顶部，在通气孔上方形成共同顶部空间。在歧管中可制造单个端口。单个歧管端口可用作真空吹扫端口和电解质填充端口。经由真空泵对歧管端口施加真空至低压，如约29英寸Hg，然后关闭真空源阀，打开与电解质源连接的填充阀，允许电解质同时填充电池的所有单元电池。当制造或模制框架时，可围绕隔板在框架中形成通气孔。可通过在用于电池板的隔板和基材的框架中预钻孔或形成孔来形成整合的通气通道。可将这些孔对齐以形成通道。此通道可同与电化学单元电池连通的通气孔连通。整合通气通道可以是横向通道中的一个，其中横向通道具有与每个电化学单元电池连通的通气孔。可以有两个整合通道，它们的通气孔与每个电化学单元电池连通。可通过在具有用于每个电化学单元电池的通气孔的横向通道中提供膜或插入件来实现整合通道的形成。可由具有通气孔的插入件、套筒或凸台或者由与电化学单元电池连通的通气孔形成通道。可对整合通道加压以防止电解质回流。可用阀终止整合通道以控制组件的内部压力。在使用之前，通道可用于以电解质填充电化学单元电池。阀可位于端板中的一个上。可在组装之后使通道具有螺纹，或者可在组装之前使之预先具有螺纹用于阀的插入。可采用任何用于插入和保持的已知方法插入和保持阀。本文公开的制品中使用的一些部件适于与所公开的其它部件相邻设置。设计成定位于其它部件上的部件可具有或利用本领域中已知用于以彼此适当的关系保持部件的部件或技术。基于部件、关系和设计或组装本公开的组件的技术人员的设计偏好来选择用于保持部件彼此的关系的特定部件或技术。
组件可承受10psi或更大(而不会由于内部压力而泄漏或翘曲)、约20psi或更大、约50psi或更大且为约100psi或更小的内部压力。组件可承受约6至约10psi的内部压力。组件可提供每千克约34瓦特小时、每千克约40瓦特小时或每千克约50瓦特小时的能量密度。本公开的组件可产生任何所需的电压，如6、12、24、48或96伏。电压可以更高，尽管约200伏是实际的上限。
下图示出了本文教导内容的一些实施方案。图1显示电池板10的堆叠的侧视图。所示为许多单极板和双极板基材11。与每个双极板基材11相邻的是阳极12和阴极13。设置在每个单元电池的阳极12与阴极13之间的是隔板14，其包括在其中吸收有电解质的吸收玻璃毡。还显示了通道密封件15，其包括设置在横向通道16中的橡胶管。在通道密封件15的橡胶管内部的横向通道16中的是呈螺纹栓形式的柱17。在柱17的端部是呈螺栓头18和螺母19的形式的重叠部分。围绕单极板43和双极板44的基材的边缘的是框架20。
图2显示设置在单极板43的基材11的相反表面的端部上方的端板25。密封件22置于柱17上的螺母19与单极板相反表面24上的密封表面23之间。
图3显示围绕双极基材的堆叠的边缘施加膜。端板25显示具有在螺栓17的端部上间隔开的四个螺栓头19。端板25显示在堆叠的每个端部上。围绕基材11设置的是框架20。基材20的框架之间是用于隔板34的框架。采用热源26和压力28将膜27施加到基材框架20和隔板框架34上，以将膜27密封于基材框架20和隔板框架34的堆叠的边缘。
图4显示包括基材框架20与隔板框架34散置的电池板10的堆叠的双极电池29。显示的是端板25，一个端板显示了间隔开的四个螺母19。还显示了钻入单元电池当中的通气孔30、适于覆盖通气孔30并形成通气孔30的共同顶部空间的歧管31。还显示了设置在歧管31上与未显示的共同顶部空间相接触的止回阀32。还显示了两个端子柱33，它们是用于双极电池29的负极端子和正极端子。
图5显示隔板14、模制的整合框架34和四个模制的插入件35。模制的插入件35位于适于形成横向通道16的一部分的模制的插入孔37周围。框架34围绕吸收玻璃毡36设置。
图6显示位于端板25上的模制柱38和模制头47。
图7和8示出电池板和隔板的堆叠。图7显示部分分解的电池板和隔板的堆叠。所示为端板25，其具有端子孔42和用于呈螺栓和螺母19形式的柱17的孔39。与端件相邻的是单极板43，其具有带凸起边缘的框架20。单极板43具有凸起的插入件41，其围绕用于形成横向通道16的孔和孔中的柱17。与单极板43相邻的是隔板14，其具有围绕周边的框架34和包括中心部分的吸附玻璃毡36。显示了围绕用于形成横向通道的模制插入孔37的模制插入件35。与隔板14相邻的是具有围绕周边的框架20的双极板44，其具有凸起的表面、凸起以形成横向通道16的凸起插入件41。凸起插入件41形成用于横向通道的凸起插入孔40。图8显示电池板和隔板的堆叠。所示为端板25、电池板基材框架20、隔板框架34、柱17、围绕柱17的螺母19。端板25中的端子孔42具有位于其中的电池端子33。
图9显示本文教导内容的组件的另一实施方案。所示为端板25上的柱17和螺母19、端子33位于其中的端子孔42、歧管31和止回阀32，围绕电池的周边设置了膜27。
图10显示沿着由穿过横向通道的线A-A所示的平面的剖视图。所示为单极板43，其具有基材11和在基材11的端部具有框架20的阴极13。与单极板43上的阴极13相邻的是在每个端部上具有框架34的隔板14。与隔板14相邻的是具有阳极12的双极板44。阳极12设置在基材11上，且基材11的相反表面上是阴极13，并且在此视图中设置在端部的是框架20。在此视图中，有许多如所描述的方式布置的双极板44。在双极板44之间是隔板14。在堆叠的相反端是具有基材11的单极板43，在此视图中框架20显示在端部，且阳极12面对相邻的隔板14。电池板对形成电化学单元电池，隔板14位于单元电池中。还显示了横向通道16，其具有设置在其中的通道密封件15和柱17以及在柱17的端部的螺母19。
图11显示图9的组件的堆叠的端部的局部剖视图，其显示了沿线B-B的通气孔。
图12显示图9的组件沿平面C-C穿过通气孔30到电化学单元电池的剖视图。所示为用于每个电化学单元电池的通气孔30。
图13显示本文教导内容的组件的另一实施方案，其在组件的端板25中具有阀50。阀50与整合通道46连通。整合通道46与通气孔连通。
图14显示图13的组件的剖视图，其整合通道46沿平面E-E与电化学单元电池的通气孔45相连通。整合通道46在堆叠的端部与阀50连通。
图15显示图13的组件的剖视图，其穿过整合通道46沿平面D-D与电化学单元电池的通气孔30相连通。
图16示出具有如图5和7中所示的吸收玻璃毡36的隔板14，其在具有孔37的模制插入件35之一中含有通气口(通气孔)51。通气口51在孔37与隔板的吸收玻璃毡36之间连通。还显示了围绕隔板14的框架34。图16的截切部分显示出具有孔37和通气口51的插入件35的特写，其中通气口51在孔37与隔板14的吸收玻璃毡36之间连通。
图17显示自具有插入件35的隔板14截切的侧视图，其通气口51在孔37与吸收玻璃毡36之间连通。
图18显示两个电池板10的一部分，隔板14的一部分设置在它们之间。电池板中的插入件47和隔板35对齐，使得它们的孔40和37分别对齐以形成通气口/填充通道46的一部分。还显示了电池板10的基材板11、阳极12和阴极13。
图19显示双极性电池板61，其在导电基材板11上沉积有阳极12和阴极13。所示为具有防止电子流过板的非导电基材57的双极性电池板。在非导电基材57的每个表面上是导电基材60，其每个在相反面上含有集电器59，其中集电器59设置在导电基材60上设置的阳极12与阴极13之间。正电流导体56设置在非导电基材57与连接于阴极13的导电基材60之间。负电流导体55设置在非导电基材57与连接于阳极12的导电基材60之间。导电基材60与阳极12和阴极13之间所示的是集电器59。
图20显示双极电池62，其具有电池板10的两个堆叠，双极电池板44在导电基材板11上沉积有阳极12和阴极13。所示为如图19中描述的双极性电池板61，其设置在电池板10的两个堆叠之间。电池板10的堆叠含有如本文所述的电池板44。电池堆叠10并联布置。负电流导体55通过负导电管路58连接。与阳极单极板43连接的负导体56也充当电池的负极端子。正电流导体56通过导电管路63连接。与阴极单极板43连接的正导体56也充当电池的正极端子。导电管路63连接负电流导体55。此图还显示了在两个电池板的堆叠的每个端子端部的单极板43和围绕电池的表面设置的膜27。负电流导体55和正电流导体56穿过膜27。此视图中未显示具有通气孔30的横向通道16，通气孔与位于由隔板14限定的电化学单元电池中的隔板14相连通。负电流导体55和正电流导体56穿过膜27。
图21显示具有三个电池板10的堆叠的双极电池62。电池板10的堆叠中的两个包括双极电池板44，其在每端以单极电池板43终止。两个双极性电池板61设置在电池板10的堆叠之间。电池板10的堆叠串联布置。每个双极性板61的负电流导体55通过导电管路63与同一双极性电池板61的正电流导体56连接。与具有阳极12的单极电池板43相接触的负导体55也充当电池的负极端子。与具有阴极13的单极电池板43相接触的正导体56也充当电池的正极端子。
图22显示具有三个并联连接的电池板10的堆叠的双极电池62。双极电池62被膜27包住。电池板10的堆叠中位于相反端的两个包括在端部以单极电池板43终止的双极板44的堆叠。电池板10的内部堆叠包括双极电池板44的堆叠。每个双极电池板44包括位于双极板44的基材11的相反侧上的阳极12和阴极13。位于每个阳极12与阴极13之间的是隔板14。一个单极电池板43包括在基材11上的阳极12，且另一个单极电池板43包括在基材11上的阴极13。设置在电池板10的堆叠之间的是两个双极性电池板61。一个双极性电池板61包括在双极性电池板61的两侧上的阴极13。另一个双极性电池板61包括在双极性电池板61的两侧上的阳极12。每个双极性电池板61包括设置在两个导电基材60之间的非导电基材57。在两个表面上具有阳极12的双极性电池板61包括负导体55。具有带阳极12的基材11的单极板43也包括负导体55。负导体55经由负导电管路58连接。在两个表面上具有阴极13的双极性电池板61包括正导体56。具有带阴极13的基材11的单极板43也包括正导体56。正导体56经由正导电管路59连接。单极板43的正导体56和负导体55穿过膜27突出，使得正导体56形成正极端子，且负导体55形成负极端子。
图23显示双极电池62，其具有三个并联连接的电池板10的堆叠。双极电池62被膜27包住。电池板10的堆叠中位于相反端的两个包括在端部以单极电池板43终止的双极板44的堆叠。电池板10的内部堆叠包括双极电池板44的堆叠。每个双极电池板44包括位于双极板44的基材11的相反侧上的阳极12和阴极13。位于每个阳极12与阴极13之间的是隔板14。一个单极电池板43包括在基材11上的阳极12，且另一个单极电池板43包括在基材11上的阴极13。设置在电池板10的堆叠之间的是两个双极性电池板61。一个双极性电池板61包括在双极性电池板61的两侧上的阴极13。另一个双极性电池板61包括在双极性电池板61的两侧上的阳极12。每个双极性电池板61包括导电基材60。在两个表面上具有阳极12的双极性电池板61和具有阳极12的单极板43各自包括负导体55。负导体55经由负导电管路58连接。在两个表面上具有阴极13的双极性电池板61和具有阴极13的单极板43各自包括正导体56。正导体56经由正导电管路59连接。单极板43的正导体56和负导体55穿过膜27突出，使得正导体56形成正极端子，且负导体55形成负极端子。
图24显示具有两个并联连接的电池板10的堆叠的双极电池62。双极电池62被膜27包住。电池板10的堆叠各自包括在端部以单极电池板43终止的双极板44的堆叠。每个双极电池板44包括位于双极板44的基材11的相反侧上的阳极12和阴极13。位于每个阳极12与阴极13之间的是隔板14。两个单极电池板43均包括基材11上的阳极12。设置在电池板10的堆叠之间的是双极性电池板61。双极性电池板61包括在双极性电池板61的两侧上的阴极13。双极性电池板61包括导电基材60。两个具有带阳极12的基材11的单极板43均包括负导体55。负导体55经由负导电管路58连接。负导体55中的一个从膜27突出以形成负极端子。在两个表面上具有阴极13的双极性电池板61包括正导体56。正导体56从膜27突出以形成正极端子。
说明性实施方案
提供以下实施例以说明本公开的教导内容，但不旨在限制其范围。除另指出外，所有的份数和百分数均按重量计。
实施例1：
使用两个单极板(正和负)和5个双极板构建12V双极电池。采用如本文所述和Shaffer II等人的标题为BIPOLAR BATTERY ASSEMBLY的共同拥有的专利申请8,357,469号美国专利中所述的方法制造板。使用用于负极活性材料和正极活性材料的标准铅酸活性材料粘贴板。采用本文和Shaffer II等人的标题为BIPOLAR BATTERY ASSEMBLY的共同拥有的专利申请US2014/0349147所述的方法组装电池。如标题为BIPOLAR BATTERY ASSEMBLY的共同拥有的专利申请US2014/0349147中所述，电池使用设置在每个单元电池中的正极材料与活性材料之间的标准吸收玻璃毡隔板材料。采用标题为BIPOLAR BATTERY ASSEMBLY的共同拥有的专利申请US2014/0349147中所述的方法，用1.305g/cc的硫酸填充电池。采用铅酸电池的常用形成方法形成电池。在形成结束时，用1.363g/cc的硫酸将电池加满，得到的标称开路电压为13.25V。
实施例2
采用与实施例1相同的方法和材料构建第二电池。在此实施例中，使用两个单极板(一个正和一个负)、10个双极板和一个双极性板构建电池。堆叠由一个正单极板、五个双极板、一个双极性板、五个双极板和一个负单极板组成。这里，电池中活性材料的总量与实施例1中的相同。通过以下方式来组装此实施例中的双极性板，即将铜耳片附接于双极电极的负极侧，将铜耳片附接于第二双极电极的正极侧，将两个双极电极与在两个双极电极之间的非导电层组装起来，并使得铜耳片在电极的附接于非导电板的一侧。耳片延伸通过双极电极以连接在单元电池外部。将正极活性材料粘贴到双极性板的第一双极电极的正导电面上面，并将负极活性材料粘贴到双极性板的负导电面上面。结果是，双极性板在任一侧上设置有正极活性材料和负极活性材料两者，类似于标准的双极板，但不同的是，由于存在非导电板，活性材料彼此电隔离。进一步地，铜耳片超出双极电池的延伸允许电连通至两个或更多个电池堆叠。如在实施例1中那样，用相同的活性材料配方物粘贴板，然而每个板用一半的重量，因为在此实施例中有2x的板。如在实施例1中那样，在每个单元电池中将吸收玻璃毡材料置于正极材料与活性材料之间，但类似于糊剂是厚度的一半。然后与实施例1相同地组装堆叠。采用与实施例1相同的程序，同时向所有的单元电池中用酸1.305g/cc的硫酸将其填充。形成方法是相同的，并且在形成结束时用1.363g/cc的酸将电池加满。在形成之后，将附接于正单极的正极端子与双极性板的正极耳片连接，并将附接于负单极的负极端子负极端子与双极性板的负极耳片连接。结果是，两个堆叠在具有用于两个堆叠的共同阀端口的单个电池壳体内并联连接。
然后测量和测试来自实施例1和2的两个电池。结果列于表1中。两个电池具有几乎相同的尺寸，实施例2由于附加的非导电板和耳片/端子而略微更重。可以看出，两个电池在20小时倍率下具有类似的容量。然而，对于实施例2的电池，功率几乎是三倍高。
表1
采用常规的双极电池构造对实施例3进行建模，以实现由国际电池理事会(Battery Council International)规定的组31电池的指定性能。典型的组31电池列于表2中。要匹配电压容量和冷启动安培数(CCA)，常规的双极电池构造将具有带有薄活性材料的大表面积板和隔板。这导致电池彻底处于BCI为组31规定的尺寸以外，限制了市场接受度。
采用如本专利申请中所述的双板双极电池构造对实施例4进行建模，以实现由国际电池理事会规定的组31电池的指定性能。此电池的单元电池设计(例如糊剂类型、厚度、agm类型厚度、酸类型等)与实施例3相同。结果列于表2中。可以看出，使用所公开的结构，有可能构建在性能和尺寸方面均符合组31电池规范的双极电池。用传统的双极单体无法实现这一点。
表2
已经公开了本文教导内容的示例性实施方案。本领域的普通技术人员会认识到，修改属于本申请的教导内容范围内。上述申请中列举的任何数值包括以一个单位为增量从下限值到上限值的所有值，条件是在任何下限值与任何上限值之间有至少2个单位的间隔。在所列举的最低值与最高值之间的数值的所有可能性组合应被认为是在本申请中明确陈述的。除另有说明外，所有的范围都包括端点和端点之间的所有数字。关于范围的“约”或“大约”的使用适用于范围的两端。因此，“约20至30”旨在涵盖“约20至约30”，包括至少指定的端点。用以描述组合的术语“基本上由......组成”应包括所确认的要素、成分、部件或步骤以及不实质影响组合的基本和新颖特征的其它要素、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述本文的要素、成分、部件或步骤的组合也设想了基本上由所述要素、成分、部件或步骤组成的实施方案。可通过单个整合的要素、成分、部件或步骤来提供多个要素、成分、部件或步骤。或者，可将单个整合的要素、成分、部件或步骤分成单独的多个要素、成分、部件或步骤。用以描述要素、成分、部件或步骤的“一”或“一个(种)”的公开并不旨在排除另外的要素、成分、部件或步骤。

Claims (18)

1.一种双极电池，包括：
a)多个电池板的两个或更多个电池堆叠，包括第一电池堆叠和第二电池堆叠，所述两个或更多个电池堆叠中包括：
(i)多个双极板，其在一个表面上具有阳极，且在相反的表面上具有阴极；
(ii)第一单极板，其设置在所述多个电池板的两个或更多个堆叠的第一端，并且所述第一单极板与第一电流导体电接触，所述第一电流导体突出到所述双极电池的外部以形成第一端子，或者与位于所述双极电池的所述外部的所述第一端子电接触；
(iii)第二单极板，其设置在与所述多个电池板的两个或多个堆叠的第一端相对的第二端，并且所述第二单极板与第二电流导体电接触；
其中，所述第一单极板和所述第二单极板中的每个在一个表面上沉积有阴极或阳极；以及
其中所述多个电池板被布置成使得所述电池板中的每一个的表面面对所述电池板中的另一个的表面，同时在其间形成空间；
b)液体电解质，其设置在所述阴极与所述阳极之间的空间中以形成多个电化学单元电池；
c)多个隔板，其中每个单独的隔板位于单独的电化学单元电池的阳极与所述阴极之间；
d)一个或多个双极性电池板，其设置在所述多个电池板的两个或更多个堆叠中的两个之间，所述一个或多个双极性电池板包括：
(i)导电基材；
(ii)位于所述导电基材的一个表面上的第一阳极以及位于所述导电基材的相反表面的第二阳极，或者，位于所述导电基材的一个表面上的第一阴极以及位于所述导电基材的相反表面上的第二阴极；
(iii)位于所述导电基材内并且所述第一阳极与所述第二阳极之间或位于所述导电基材内并且第一阴极与第二阴极之间的一个或多个第三电流导体，其中所述一个或多个第三电流导体突出到所述双极电池的外部以形成第二端子，或者与位于所述双极电池的所述外部的所述第二端子电接触；
其中所述双极性电池板被布置成使得所述具有所述第一阳极的一个表面面对第一电池堆叠中的电池板中的一个电池板或其上沉积有所述阴极中的一个阴极的另一双极性电池板的表面，或者具有所述第一阴极的表面面对所述第一电池堆叠中的电池板中的一个电池板或其上沉积有所述阳极中的一个阳极的另一双极性电池板的表面；
其中所述双极性电池板被布置成使得具有所述第二阳极的相反表面面对第二电池堆叠中的电池板中的一个电池板或其上沉积有所述阴极中的一个阴极的另一双极性电池板的表面，或者具有所述第二阴极的相反表面面对所述第二电池堆叠中的电池板中的一个电池板或其上沉积有所述阴极中的一个阴极的另一双极性电池板的表面；和
e)一条或多条电流管路，其将所述第一电流导体直接地与所述第二电流导体连接。
2.根据权利要求1所述的双极电池，其中电池板的两个或更多个堆叠和所述一个或多个双极性电池板按并联的方式电连接。
3.根据权利要求1所述的双极电池，其中所述一个或多个双极板各自包括所述阳极在所述一个表面上且所述阴极在所述相反表面上的基材；且
其中所述基材是导电的，使得所述基材将电流从一个表面传导至所述相反表面。
4.根据权利要求1所述的双极电池，其中所述第一单极板和所述第二单极板各自包括基材和集电器；且
其中所述第一单极板的所述集电器与所述第一单极板的所述阳极相接触；以及
其中所述第二单极板的所述集电器与所述第二单极板的所述阳极相接触。
5.根据权利要求1所述的双极电池，其中所述一个或多个双极性电池板包括：
其上具有所述第一阳极或所述第一阴极的第一导电基材，
其上具有所述第二阳极或所述第二阴极的第二导电基材，和
设置在所述第一导电基材与所述第二导电基材之间的非导电基材。
6.如权利要求1所述的双极电池，其中所述一个或多个第三电流导体包括与所述导电基材连接且与所述第一阳极和所述第二阳极或所述第一阴极和所述第二阴极两者电连通的单个电流导体。
7.根据权利要求1所述的双极电池，其中所述多个隔板中的每个单独的隔板包括薄片，其具有粘附于所述薄片的周边的整合框架；且
其中所述整合框架适于邻近所述一个或多个电池板和/或所述一个或多个双极性电池板的周边放置。
8.根据权利要求7所述的双极电池，其中所述多个电池板和所述一个或多个双极性板各自包括一个或多个基材，所述基材围绕它们的周边具有凸起的边缘，所述凸起的边缘适于邻近所述隔板的整合框架设置。
9.根据权利要求8所述的双极电池，其中所述整合框架和所述凸起的边缘在所述电化学单元电池与所述双极电池的外表面之间形成密封。
10.根据权利要求3所述的双极电池，其中所述双极板中的每个的基材是聚合物基材，其具有穿过所述聚合物基材的一个或多个开口，并且与所述聚合物基材的两个表面连通；且
其中所述一个或多个开口具有平滑表面，并且用在低于所述聚合物基材的热降解温度的温度下经历相转变的导电材料填充。
11.根据权利要求1所述的双极电池，其中围绕电池板的两个或更多个堆叠的整个周边设置包含聚合物的膜，包括围绕所述一个或多个双极性电池板的周边设置，以便围绕所述电池板的边缘形成密封，所述密封防止所述液体电解质流到电池板的两个或更多个堆叠的外部。
12.根据权利要求11所述的双极电池，其中所述第一端子和所述第二端子突出穿过所述膜。
13.根据权利要求12所述的双极电池，其中所述一个或多个电流导体位于所述多个电池板的外部外围和所述膜的内部之间。
14.根据权利要求1所述的双极电池，其中所述一个或多个双极板、所述两个单极板、所述多个隔板和所述一个或多个双极性电池板包括一个或多个开口；
其中所述一个或多个开口对齐以形成整合通道；且
其中所述整合通道横向于所述电池板和所述隔板的平面。
15.根据权利要求14所述的双极电池，其中所述一个或多个开口含有位于其中的插入件；
其中所述插入件适于配合以在电池板的两个或更多个堆叠中形成整合通道；且
其中所述整合通道穿过所述液体电解质。
16.根据权利要求15所述的双极电池，其中所述插入件含有在所述整合通道与所述电化学单元电池之间连通的通气孔。
17.根据权利要求15所述的双极电池，其中所述插入件粘结于所述电池板或者与所述电池板成一体，从而在所述隔板与所述电池板之间的接合处形成密封。
18.根据权利要求13所述的双极电池，其中所述一个或多个电池端子包括穿过所述膜突出的正极端子和负极端子，同时所述一个或多个电流导体被所述膜覆盖。
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