用於儲能設備的堆疊及密封配置的製作方法

2023-05-05 09:33:41

用於儲能設備的堆疊及密封配置的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種儲能設備，其包括：具有與第一子疊層耦接的第一側面以及與第二子疊層耦接的第二側面的雙極性導電基板。第一子疊層及第二子疊層具有多個交替堆疊的正單極性電極單元及負單極性電極單元。每個相應的單極性電極單元都具有在導電通路的相對側面上的第一活性材料電極層及第二活性材料電極層。隔離件被設置於相鄰的單極性電極單元之間。正單極性電極單元的導電通路被電耦接以形成正極接片式電流總線，並且負單極性電極單元的導電通路被電耦接以形成負極接片式電流總線。第一子疊層的負極接片式電流總線以及第二子疊層的正極接片式電流總線分別與雙極性導電基板的第一側面及第二側面耦接。
【專利說明】用於儲能設備的堆疊及密封配置
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求在2011年4月29日提交的美國臨時申請N0.61/481，059以及在2011年4月29日提交的美國臨時申請N0.61/481，067的優先權，這兩個專利申請均通過引用的方式全文併入本文。
【背景技術】
[0003]儲能設備(ESD)的容量是對ESD所存儲的電荷的度量，並且是能夠從ESD中提取出的最大量的能量的分量。ESD的容量可以與在ESD內的電極之間的界面的數量相關。諸如卷繞電極和摺疊電極之類的技術可以增加在電極之間的界面的數量。但是，摺疊的及卷繞的電極的製造是困難的，因為它們需要特殊的技術來操作電極。另外，在與扁平電極相比時，摺疊的及卷繞的電極還容易產生缺陷，因為額外的應力會存在於電極的摺痕處或彎曲處。

【發明內容】

[0004]鑑於上述情況，本發明提供用於堆疊式儲能設備(ESD)的裝置和方法，該堆疊式儲能設備包括用於堆疊式ESD的各種堆疊及密封配置。
[0005]根據本公開內容的一些方面，本發明提供了具有雙極性導電基板的ESD，該雙極性導電基板具有與第一子疊層耦接的第一側面以及與第二子疊層耦接的第二側面。第一子疊層及第二子疊層包括多個交替堆疊的正單極性電極單元及負單極性電極單元，每個相應的單極性電極單元包括在導電通路的相對側面上的第一活性材料電極層和第二活性材料電極層。隔離件被設置於相鄰的單極性電極單元之間。正單極性電極單元的導電通路被電耦接以形成正極接片式電流總線(positive tabbed current bus),以及負單極性電極單元的導電通路被電耦接以形成負極接片式電流總線。第一子疊層的負極接片式電流總線與雙極性導電基板的第一側面耦接，而第二子疊層的正極接片式電流總線與雙極性導電基板的第二側面耦接。
[0006]在某些實施例中，導電通路包括穿孔。穿孔可以均勻地相互間隔開，並且穿孔可以為統一尺寸。第一活性材料電極層及第二活性材料電極層可以通過導電通路內的穿孔相互物理粘結。在某些實施例中，導電通路的表面面積等於由穿孔所界定的面積。
[0007]在某些實施例中，第一活性材料電極層及第二活性材料電極層包含金屬泡沫，該金屬泡沫具有沉積在其內的相應的活性材料。在某些實施例中，第一活性材料電極層及第二活性材料電極層包含使用粘結劑與導電通路粘結的相應的活性材料。
[0008]在某些實施例中，導電通路包括多個導電凸緣。正極接片式電流總線包括正單極性電極單元的多個導電凸緣，而負極接片式電流總線包括負單極性電極單元的多個導電凸緣。導電凸緣被摺疊以形成相應的正極接片式電流總線和負極接片式電流總線。摺疊的接片可以沿堆疊方向對齊，並且接片式電流總線可以平行於堆疊方向。
[0009]在某些實施例中，正極接片式電流總線和負極接片式電流總線包括在各個接片式電流總線的末端從堆疊方向向外突出的電子連接片。第一子疊層的電子連接片與第二子疊層的電接片關於雙極性導電基板對齊，而第一子疊層及第二子疊層的電子連接片與雙極性導電基板電耦接並且彼此電耦接。電子連接片可以與雙極性導電基板平行地突出。
[0010]在某些實施例中，電子連接片跨子疊層的側面延伸並且垂直於堆疊方向。在某些實施例中，雙極性導電基板的第一側面及第二側面從第一子疊層及第二子疊層向外延伸以形成向外延伸部分，而第一子疊層及第二子疊層的電子連接片與雙極性導電基板的向外延伸部分f禹接。
[0011]在某些實施例中，ESD包括環繞著雙極性導電基板且將雙極性導電基板耦接至在向外延伸部分附近的第一子疊層及第二子疊層的電子連接片的硬止動件。硬止動件包括在硬止動件的外緣內用於接納密封環的外圍凹槽。密封環防止來自第一子疊層的電解質與來自第二子疊層的電解質結合。硬止動件可以包括用於使第一子疊層及第二子疊層的電子連接片對齊以使電子連接片相對於雙極性導電基板彼此定位的多個凹口。
[0012]根據本公開內容的一些方面，本發明提供了一種包括雙極性電極單元的雙極性ESD。雙極性電極單元包括多個交替的正單極性電極單元及負單極性電極單元的第一子疊層，並且每個相應的單極性電極單元包括第一導電通路。雙極性電極單元還包括多個交替的正單極性電極單元及負單極性電極單元的第二子疊層，並且每個相應的單極性電極單元包括第二導電通路。雙極性電極單元還包括具有與第一子疊層耦接的第一側面和與第二子疊層耦接的第二側面的雙極性導電基板。在某些實施例中，雙極性導電基板與用於第一子疊層的交替的負單極性電極單元的第一導電通路耦接，並且雙極性導電基板與用於第二子疊層的交替的正單極性電極單元的第二導電通路耦接。
[0013]根據本公開內容的一些方面，本發明提供了用於ESD的子疊層。子疊層包括正端子的單極性電極單元、負端子的單極性電極單元，以及堆疊於正端子的單極性電極單元及負端子的單極性電極單元之間的多個交替的正單極性電極單元及負單極性電極單元。每個相應的單極性電極單元包括在導電通路的相對側面上的第一活性材料電極層和第二活性材料電極層。隔離件被設置於相鄰的單極性電極單元之間。子疊層被配置用於經由正的單極性電極單元或負端子的單極性電極單元以及交替的正單極性電極單元及負單極性電極單元的相應的正極或負極導電通路與雙極性導電基板耦接。在某些實施例中，正端子的單極性電極單元及負端子的單極性電極單元包括在導電通路的面向交替的正單極性電極單元及負單極性電極單元的側面上具有活性材料電極層的相應的導電通路。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]本公開內容的上述及其他目的和優點在考慮了下面結合附圖進行的詳細描述後將變得顯而易見，在附圖中相同的附圖標記指示所有附圖中的相同部分，並且在附圖中:
[0015]圖1A-圖1B示出了根據本公開內容的某些實現方式的說明性的單極性電極單元或 MPU ；
[0016]圖2A-圖2D示出了根據本公開內容的某些實現方式的說明性的導電通路或「電子軌道(electronic raceway)，，；
[0017]圖3示出了根據本公開內容的某些實現方式的包括多個MPU的說明性子疊層的局部分解圖；[0018]圖4示出了根據本公開內容的某些實現方式的包括多個MPU的說明性子疊層；
[0019]圖5A-圖5B示出了根據本公開內容的某些實現方式的包括多個MPU的說明性子疊層的截面圖；
[0020]圖6示出了根據本公開內容的某些實現方式的具有接片式電流總線的說明性子
置層;
[0021]圖7A-圖7B示出了根據本公開內容的某些實現方式的具有接片式電流總線的說明性子疊層的截面圖；
[0022]圖8A-圖SC描繪了根據本公開內容的某些實現方式的用於電耦接導電凸緣的各種技術；
[0023]圖9示出了根據本公開內容的某些實現方式的說明性子疊層和雙極性導電基板的局部分解圖；
[0024]圖10示出了根據本公開內容的某些實現方式的具有硬止動件的說明性子疊層；
[0025]圖1lA-圖1lB示出了根據本公開內容的某些實現方式的說明性的硬止動件的透視圖；
[0026]圖12示出了根據本公開內容的某些實現方式的具有硬止動件的說明性子疊層的截面圖；
[0027]圖13示出了根據本公開內容的某些實現方式的具有放置於ESD套管內的硬止動件的多個子疊層的局部界面透視圖；
[0028]圖14示出了根據本公開內容的某些實現方式的設置於硬止動件上的說明性的平衡閥和充注管埠；
[0029]圖15示出了根據本公開內容的某些實現方式的用於以電解質充注ESD的子疊層的說明性技術，；
[0030]圖16示出了根據本公開內容的某些實現方式的說明性的矩形子疊層的透視圖；
[0031]圖17A-圖17B示出了根據本公開內容的某些實現方式的說明性的矩形MPU;
[0032]圖18示出了根據本公開內容的某些實現方式的包括多個MPU的說明性的矩形子疊層的示意圖；
[0033]圖19A-圖19B示出了根據本公開內容的某些實現方式的包括多個MPU和接片式電流總線的說明性的矩形子疊層的截面圖；
[0034]圖20示出了根據本公開內容的某些實現方式的沿堆疊方向堆疊的說明性矩形MPU的透視圖；
[0035]圖21示出了根據本公開內容的某些實現方式的具有硬止動件的沿堆疊方向堆疊的說明性矩形MPU ；
[0036]圖22A-圖22H描繪了根據本公開內容的某些實現方式的用於組裝具有多個子疊層的ESD的各個步驟；
[0037]圖23A-圖23B示出了根據本公開內容的某些實現方式的在ESD中的說明性平衡閥和壓力釋放閥；
[0038]圖24示出了根據本公開內容的某些實現方式的用於冷卻ESD的說明性的熱電發電機；以及
[0039]圖25A-圖25B示出了根據本公開內容的某些實現方式的說明性硬止動件的示意性截面圖。
【具體實施方式】
[0040]提供了用於堆疊式儲能設備(ESD)的裝置和方法，訪堆疊式儲能設備(ESD)包括用於ESD的各種堆疊及密封配置設備，並且在下文參照圖1-25來描述。本公開內容涉及包括例如電池組、電容器、可以存儲和/或提供電能或電流的任何其他合適的電化學能或電力儲存設備，或者它們的任何組合的ESD。應當理解，雖然本公開內容在此於堆疊式雙極性ESD的背景下描述，但是所討論的概念適用於任何電池間電極配置，包括但不限於，平行板、稜柱形、摺疊、卷繞和/或雙極性配置，任何其他合適的配置，或者它們的任何組合。
[0041]圖1A-1B示出了根據本公開內容的某些實現方式的說明性的單極性電極單元或MPU102。如圖1A所示，MPU102包括具有相同極性的且放置於導電通路114 (在此也稱為「電子軌道」)的相對側面上的兩個活性材料電極層108a-b。活性材料電極層108a-b可以通過將金屬泡沫浸潰有陽極或陰極活性材料來製成，以使得金屬泡沫為活性材料提供導電基質。例如，圖1B示出了具有可以由兩種均塗覆有相同的活性材料的金屬泡沫形成的且放置於導電通路114的相對側面上的兩個活性材料電極層108a-b的MPU。在某些實施例中，活性材料電極層108a-b可以被擠壓，以使得這兩個層經由導電通路114彼此互鎖。導電通路114被夾在這兩個活性金屬電極層108a-b之間。
[0042]陽極或陰極活性材料可以是相同的材料或者是具有相同極性的不同材料。所使用的活性材料的類型確定MPU的極性。例如，陽極活性材料可以用於負極MPU中，而陰極活性材料可以用於正極MPU中。在某些實現方式中，陽極或陰極活性材料可以被塗敷於導電通路114上。例如，取決於用作活性材料的材料類型以及用於導電通路114的材料類型，適當的粘結劑材料可以被用來將活性材料保持於導電通路114上。
[0043]圖2A-2D示出了根據本公開內容的某些實現方式的說明性的導電通路202a_d或「電子軌道」。導電通路202a-d是充當電流通路輸送結構的導電基板。如圖2A-D所示，導電通路202a_d含有允許活性材料電極層(例如，108a-b)物理互鎖並通過導電通路202a_d粘合在一起的穿孔208a-b。在導電通路202a-d上的穿孔208a-b還可以有助於MPU (例如，MPUl 14)的離子及電子傳導率，該MPU可以包括與導電通路202a-d類似的導電通路114。
[0044]導電通路202a_d的設計優選地平衡離子傳導率、電子傳導率和熱傳導率的需求。理想的導電通路202a_d會具有完全的離子傳輸和無限的載流能力。但是，這兩個目標得到了平衡，因為離子傳導率一般地與在導電通路202a-d上的穿孔208a-b的尺寸和數量相關，而電子傳導率一般地與導電通路202a_d的總表面面積(即，不包含穿孔208a_b)有關。特定的導電通路202a_d的穿孔圖形可以被調整以通過例如增加穿孔圖形的開口面積來支持離子傳導率，這可以更好地適用於小功率的ESD。同樣地，特定的導電通路202a-d的穿孔圖形可以被剪裁以通過例如增加可用於截流和熱耗散的金屬量來支持電子傳導率，這可以更好地適用於大功率的ESD。ESD的功率與化學(離子)動力學和電(電子)動力學相關，該化學動力學和電動力學基於所期望的ESD類型來平衡。
[0045]在某些實現方式中，如圖2A-2B所示，穿孔208a_b可以具有不同的尺寸，和/或穿孔的數量可以改變。例如，圖2A示出了具有多個圓形穿孔208a的導電通路202a。圖2B示出了具有半徑比導電通路202a的穿孔208a相對較小的圓形穿孔208b的導電通路202b，但是穿孔208b的數量相對較大。穿孔圖形可以是均勻分布的，因為穿孔208a-b相互均勻地間隔開，這可以允許在整個導電通路202a-b上都是基本上均勻的離子傳導率和電子傳導率。任何合適的穿孔配置都可以關於導電通路202a-d而使用，並且穿孔可以具有任何合適的形狀，包括矩形、圓形、橢圓形、三角形、六邊形或者任何其他期望的形狀，或者它們的任何組合。在某些實現方式中，穿孔的面積基本上等於導電通路202a-d的表面面積，這可以在離子傳導率和載流傳導率(current carrying conductivity)之間提供優選的平衡。
[0046]在某些實施例中，導電凸緣212可以被提供於導電通路202a_d附近並且可以從導電通路202a-d徑向地向外突出。導電凸緣212提供到MPU的電連接，因為導電凸緣212是導電通路202a-d的延伸。在某些實施例中，凸緣與相應的導電通路整體地形成。在某些實施例中，凸緣被單獨地形成並且然後耦接至相應的導電通路。導電凸緣212可以具有任何合適的形狀或尺寸，並且被配置為從導電通路202a-d中向外延伸。例如，導電凸緣212的截面區域可以基本上為矩形、三角形、圓形或橢圓形、六邊形或者任何其他期望的形狀，或者它們的組合。
[0047]如圖2C-2D所示，例如，導電凸緣212的數量可以改變。在圖2C中有三個導電凸緣212從導電通路202c中徑向地向外突出，然而在圖2D中有四個從導電通路202d中徑向地向外突出的導電凸緣212。應當理解，導電通路202a-d可以具有任何合適數量的導電凸緣212。增加凸緣的數量可以增加電導率，因為有更多的到MPU102的電連接可利用，有效地降低了到MPU的連接的總電阻。導電通路202a-d的厚度可以基於所期望的電阻來確定。因為增加凸緣212的數量會降低總電阻，所以可以使用更薄的導電通路202a-d。
[0048]圖3示出了根據本公開內容的某些實現方式的包括多個MPU308a_d和310a_d的說明性子疊層302的局部分解圖。如圖3所示，例如，多個MPU308a-d和310a_d可以沿著堆疊方向基本上垂直地堆疊以形成子疊層302。在疊層中的MPU可以具有與圖1A-B的包括導電通路114的MPU102的那些性質類似的性質。隔離件314可以被設置於相鄰的MPU(例如，MPU308a和310b)之間，以使得一個MPU308a的活性材料電極層可以經由隔離件314與相鄰的MPU310b的活性材料電極層相對。另外，在MPU308a上的活性材料的極性不同於在MPU308b上的活性材料的極性。為了增加子疊層302的儲能容量，或者為了增加表面面積/容量比，多個MPU可以上下地相互堆疊。
[0049]每個隔離件314可以包括:可以保持住電解質的電解質層。電解質層可以將具有不同極性的相鄰MPU的活性材料電極層電隔離開，這可以防止在相鄰的MPU(例如，MPU308a和310b)之間的電短路，同時允許在MPU之間的離子傳輸。相同極性的導電通路的導電凸緣330a-b可以被對齊，以使得MPU308a-d的導電凸緣330b彼此直接對齊。類似地，MPU310a_d的導電凸緣330a可以被對齊。導電凸緣330a_b可以被對齊，以使得在不同極性的導電凸緣330a_b之間的距離被基本上相等地間隔開。
[0050]繼續參照圖3的堆疊式MPU310a_d和308a_d的子疊層302，在子疊層內的MPU可以在以隔離件314分隔開相鄰的MPU的情況下堆疊。例如，MPU310a-d和MPU308a_d通過隔離件314彼此分隔開。類似於圖1B的MPU102，MPU308a_d和310a_d包括在導電通路的相對側面上的具有相同極性的兩個活性材料電極層。但是，在某些實施例中，如圖3所示，在子疊層的一個末端的MPU310a不具有塗覆於MPU310a的外向電極層380a上的活性材料。另外，在子疊層的另一末端的MPU308d可以不具有塗覆於MPU308d的外向電極層380b上的活性材料。未塗覆有活性材料的MPU (例如，MPU310a和308d)的電極層可以包括在電極層上的金屬泡沫。另選地，在某些實現方式中，在子疊層的任一個末端的MPU310a和308d的外向電極層380a-b可以具有塗覆於其上的活性材料。一個疊一個地堆疊的MPU310a-d和308a-d的極性交替改變。在子疊層的一個末端的MPU (例如，MPU308d)具有與在子疊層的另一末端的MPU (例如，MPU310a)不同的極性(例如，基於活性材料電極層)。
[0051]子疊層302可以使用具有對齊圍欄340的夾具334來構造，以對齊極性相同的MPU310a-d和308a-d的導電凸緣330a_b(例如，MPU310a_d的導電凸緣330a對齊在一起，而MPU308a-d的導電凸緣330b對齊在一起)。例如，如圖3所示，在每個MPU310a_d和308a_d中的導電通路具有在相應的導電通路的相對側面上徑向地向外突出的兩個導電凸緣330a-b。與極性相同的MPU (MPU310a-d或MPU308a-d)對應的導電凸緣330a-b彼此對齊。導電凸緣330a-b被放置以使得MPU310a-d和308a_d及導電凸緣330a_b在它們相應的對齊圍欄340 內。
[0052]圖4不出了根據本公開內容的某些實現方式的包括多個MPU406和410的說明性子疊層402。子疊層402被示出為具有一種極性的四個MPU410以及相反極性的四個MPU406。直線V指示子疊層402的截面區域，該截面區域包括子疊層402的MPU406的導電凸緣414。直線IV指示子疊層402的截面區域，該截面區域包括子疊層402的MPU410的導電凸緣416。
[0053]圖5A-5B示出了根據本公開內容的某些實現方式的包括多個MPU406a_d和410a_d的子疊層402的各種截面圖。子疊層402包括四個MPU410a-d和四個MPU406a-d，在子疊層402的一個末端的MPU410a具有與在子疊層402的另一末端的MPU516d不同的極性。具有極性相反的活性材料電極層(例如，530和538)的相鄰MPU由隔離件524分隔開。
[0054]在圖5A-5B的每個截面圖中，導電凸緣被示為從交替的MPU中突出。圖5A示出了起始於子疊層402的一個末端的具有一種極性的從MPU410a-d中突出的導電凸緣416，其中交替的MPU具有向外突出的導電凸緣。類似地，圖5B示出了起始於子疊層402的另一末端的具有與MPU410a-d相反的極性的從MPU406a_d中突出的導電凸緣414。如上文所討論的，分別位於MPU410a和406d的末端處的電極層548和556可以不具有塗覆於其上的活性材料。另選地，在某些實現方式中，電極層548和556可以具有塗覆於其上的相應的活性材料。
[0055]圖6示出了根據本公開內容的某些實現方式的具有接片式電流總線606和612的說明性子疊層602。極性相同的MPU的導電凸緣(例如，MPU410a-d的導電凸緣416，或者極性不同的MPU406a-d的導電凸緣414)被電耦接在一起以形成接片式電流總線606和612。例如，導電凸緣被摺疊以形成相應的正極接片式電流總線和負極接片式電流總線606和612。接片式電流總線606和612提供可以用於從其他子疊層電耦接至接片式電流總線的(例如，用於將子疊層耦接在一起的)導電結構。因為每個MPU可以具有多個導電凸緣(例如，關於導電通路202c-d所描述的導電凸緣)，對於每組導電凸緣可以有多個接片式電流總線606或612。一個或多個導電通路的導電凸緣可以被電耦接在一起，以通過摺疊、卷邊、焊接、軟焊、粘合、鉚接、栓接、用於提供電耦接的任何其他合適的手段或者它們的任何組合來形成接片式電流總線606和612。
[0056]如圖6所示，每個接片式電流總線606或612可以設置於子疊層602的末端620a、620b，其中接片式電流總線606或612的一部分640和642 (在此也稱為「電子連接片」)從子疊層602向外突出。一種極性的接片式電流總線606從子疊層602的一個末端620a向外突出，而相反極性的接片式電流總線612從子疊層602的另一末端620b向外突出。接片式電流總線606和612可以被摺疊，以使得它們沿堆疊方向對齊並且平行於堆疊方向。電子連接片640和642可以跨子疊層602的側面(例如，側面680)延伸並且垂直於堆疊方向。
[0057]圖7A-7B示出了根據本公開內容的某些實現方式的具有接片式電流總線606和612的說明性子疊層602的截面圖。圖7A示出了由圖6的直線VII指示的子疊層602的截面區域。MPU714a-d的導電凸緣708被摺疊到子疊層的一個末端並且被耦接在一起以形成接片式電流總線606。作為接片式電流總線606的一部分的電子連接片642從子疊層602的頂端620a徑向地向外突出。圖7B示出了由圖6的直線VIII指示的子疊層602的截面區域。MPU718a-d的導電凸緣744被摺疊到子疊層的第二末端並且被耦接在一起以形成接片式電流總線612。作為接片式電流總線612的一部分的電子連接片640從子疊層602的底端620b徑向地向外突出。
[0058]圖8A-8C示出了根據本公開內容的某些實現方式的用於電耦接導電凸緣的各種技術。圖8A示出了被垂直摺疊以使它們耦接在一起的每種極性的導電凸緣(例如，一種極性的導電凸緣824和不同極性的導電凸緣820)。導電凸緣可以被摺疊，被擠壓在一起，或者被焊接以按照任何合適的方式形成接片式電流總線830或836。上下地相互對齊的極性相同的MPU的導電凸緣824或820被電耦接在一起，並且電子連接片可以被設置於子疊層802的相應的末端。在某些實現方式中，導電部件848可以放置於導電凸緣之間，並且被焊接於導電凸緣，以將極性相同的導電凸緣電耦接於一起。
[0059]圖8B示出了可以用來使子疊層的導電凸緣(例如，圖4的子疊層402的導電凸緣414或416)電耦接以形成接片式電流總線(例如，接片式電流總線606或612)的卷邊裝置850。子疊層可以放置於卷邊裝置850內，以使得當卷邊裝置850的上半部858被閉合併且與卷邊裝置850的下半部852接合在一起時，極性相同的導電凸緣被卷邊在一起。一種極性的MPU的導電凸緣沿第一方向卷邊於卷邊凹槽866內，而極性相反的MPU的導電凸緣沿第二方向卷邊於卷邊凹槽862內。例如，通過使用卷邊裝置850，子疊層402可以被卷邊以看起來像子疊層602，電子流接片式總線606和612被摺疊並且從子疊層602的不同末端突出。
[0060]圖8C示出了可以用來將導電凸緣874 (例如，子疊層402的導電凸緣414或416)電耦接在一起以形成接片式電流總線(例如，接片式電流總線606或612)的導電夾870。極性相同的MPU的一組導電凸緣874 (例如，子疊層402的導電凸緣414或416)被插入導電夾870之內，並且然後導電夾870被壓縮以在子疊層602的相應末端處提供電子連接。導電夾870提供導電凸緣874在它們被摺疊並被壓縮成接片式電流總線及電子連接片(可選)之前的對齊。導電夾870具有格柵狀結構，該格柵狀結構允許對導電夾870的相對容易的壓縮，同時仍然提供用於使導電凸緣874在壓縮期間對齊且保留於原位的足夠結構。但是，導電夾870可以具有用於允許導電夾870被壓縮並由此形成接片式電流總線的任何合適的結構。
[0061]圖9示出了根據本公開內容的某些實現方式的說明性的子疊層902a_b和雙極性導電基板908的局部分解圖。兩個子疊層902a和902b被不為具有雙極性導電基板置於它們之間。子疊層902a和902b包括與子疊層602類似的元件，所述元件包括MPU (例如，MPU714a-d和718a_d)、接片式電流總線606和612和電子連接片640和642。每個子疊層的接片式電流總線930和936被示為摺疊於子疊層的不同末端，突出的電子連接片938和940位於它們相應的末端。每個子疊層的接片式電流總線930和936可以被摺疊以使得它們平行於子疊層的堆疊方向。
[0062]在子疊層902a_b之間的是雙極性導電基板908。在某些實現方式中，雙極性導電基板908可以是未塗覆的金屬表面,該雙極性導電基板908在處於相鄰的子疊層的末端(例如，子疊層902a的第二末端924b以及子疊層902b的第一末端924a)處的接片式電流總線之間形成電連接。雙極性導電基板908是基本上不可滲透的並且防止電解質離子在子疊層902a-b之間傳輸。雙極性導電基板908的區域覆蓋著子疊層902a_b的相應末端並且與從子疊層902a-b突出的電子連接片940和930重疊。電子連接片940和930可以耦接至雙極性導電基板908的向外延伸部分，該雙極性導電基板908與電子連接片940和930重疊。在某些實現方式中，雙極性導電基板908可以比電子連接片940和930延伸得更遠。
[0063]例如，雙極性導電基板908的幾何形狀可以是圓形，半徑基本上等於子疊層902a-b以及從子疊層902a-b突出的電子連接片938和940的半徑。在某些實施例中，雙極性導電基板908的半徑可以相對地大於子疊層902a-b (包括電子連接片938和940)的半徑。該附加長度可以確保雙極性導電基板908延伸超出電子連接片938和940。該重疊可以幫助基板908防止電解質在基板之間的傳輸。儘管被示為具有基本上圓柱形的幾何形狀，但是雙極性導電基板908可以具有覆蓋著子疊層902a-b的相應末端924a和924b的且在被放置於ESD套管內時防止電解質在相鄰的子疊層之間移動(例如，防止來自子疊層902a的電解質洩漏到子疊層902b之內，反之亦然)的任何合適的幾何形狀。
[0064]如圖9所示，子疊層902a對齊於子疊層902b之上。耦接至一種極性的MPU的導電通路的在子疊層902a的第二末端924b處的電子連接片940與在子疊層902b的第一末端924a處的電子連接片930對齊，該電子連接片930與相反極性的MPU的導電通路耦接。雙極性導電基板908被布置於這兩個子疊層902a-b之間並且於電子連接片930和940之間。子疊層902a-b的每個被對齊，以使得在連接至某種極性的導電通路的子疊層902a的一個末端924b附近的電子連接片940與電子連接片930對齊，該電子連接片930在連接至相反極性的導電通路的另一個子疊層902b的相對末端924a附近。
[0065]例如，子疊層902a的第二末端924b和子疊層902b的第一末端924a與雙極性導電基板908的第一側面980a和第二側面980b耦接。每個子疊層包括多個交替堆疊的正極和負極MPU，隔離件位於它們之間。每個子疊層的正極MPU的導電通路可以具有多個導電凸緣。每個正極MPU的導電凸緣與其他正極MPU的導電凸緣對齊。彼此對齊的導電凸緣可以被耦接(例如，被摺疊)以形成具有電子連接片938的正極接片式電流總線930，該電子連接片938可以作為接片式電流總線的一部分或與其耦接，並從正極接片式電流總線930的末端向外突出。正極接片式電流總線930被摺疊到每個子疊層的一個末端924a。類似地，每個子疊層的負極MPU的導電通路可以具有像正極MPU那樣耦接(例如，摺疊)的多個導電凸緣。與負極MPU耦接的負極接片式電流總線936和負極電子連接片940被摺疊到與每個子疊層的正極MPU的接片式電流總線930相反的末端924b。負極電子連接片940，以及相關地負極接片式電流總線936，與雙極性導電基板908的一個側面980a耦接，而正極電子連接片938，以及相關地正極接片式電流總線930，與雙極性導電基板908的另一側面980b耦接。
[0066]圖10示出了根據本公開內容的某些實現方式的具有硬止動件1018的說明性子疊層1008a_b。在圖10中不出了兩個子疊層1008a_b,不可見的雙極性導電基板布置於這兩個子疊層1008a-b之間。子疊層1008a-b沿垂直於由在子疊層1008a_b內的MPU界定的平面的方向堆疊。圍繞著這兩個子疊層1008a-b的是硬止動件1018，該硬止動件1018有助於將這兩個子疊層1008a-b保持在一起，並且提供在相鄰的子疊層1008a和1008b的電子連接片之間的增強型接觸部(例如，電子連接片1024可以具有與電子連接片1030的增強型接觸部1050)。增強型接觸部1050產生在電子連接片(例如，接片1024和1030)之間相對較高導電性的連接。例如，增強型接觸部1050可以通過穿過導電基板連接子疊層1008a-b來產生，以使得來自子疊層1008a的一種極性的電子連接片1024直接電連結至來自相鄰子疊層1008b的極性相反的電子連接片1030。直接電連結可以使用焊接、螺栓、螺杆、鉚釘或者用於電連結相鄰子疊層1008a-b的電子連接片1024和1030的任何其他手段或者它們的任何組合來實現。電子連結提供在兩個電子連接片1024和1030之間平行的電子通路並且類似於雙極性電池組配置的直接電連結，因為一種極性的MPU經由雙極性導電基板連結至極性相反的MPU。
[0067]為了防止一個子疊層1008a的電解質與另一個子疊層1008b的電解質結合，硬止動件1018可以設置於相鄰的子疊層1008a-b的末端1034a_b周圍，而雙極性導電基板(在圖10中不可見)在這兩個相鄰的子疊層1008a-b之間。硬止動件1018可以將電解質基本上密封於其特定的子疊層內(例如，電解質在1008A內或者在1008B內)。
[0068]硬止動件1018可以包括在硬止動件1018的外圍附近的密封環1044以提供在子疊層1008a-b之間的密封屏障，這些密封環1044基本上防止電解質與相鄰的子疊層1008a-b的電解質結合。密封環1044在ESD套管的管壁與硬止動件1018之間產生密封。
[0069]圖11A-11B示出了根據本公開內容的某些實現方式的說明性硬止動件1102a_b的透視圖。在圖1lA中，硬止動件1102a包括第一連續部分1108和第二連續部分1114。第一部分1108和第二部分1114具有形狀為電子連接片(例如，圖10的子疊層1008a-b的電子連接片1024和1030)的形狀的凹口 1120，所述凹口 1120被配置用於與電子連接片進行界面連接。這允許硬止動件1102a在ESD的構造期間被放置於子疊層(例如，1008a_b)周圍。凹口 1120允許硬止動件1102a被放置於相鄰的子疊層的相鄰末端(例如，子疊層1008a和1008b的末端1034a和1034b)之上，因為凹口 1120為電子連接片(例如，1024和1030)的形狀，否則這會干擾硬止動件1102a在子疊層的末端上的放置。第一連續部分1108和第二連續部分1114在雙極性導電基板的相應側面上被夾在一起。第一及第二部分1108和1114可以通過栓接、焊接或者用於牢固地將這些部分固定在一起的任何其他合適的技術或者它們的任何組合而穿過雙極性導電基板來緊固在一起。硬止動件1102a的外緣1140可以被開槽以允許密封環1150被放置於凹槽內。第一部分1108和第二部分1114可以進行交互地開槽以允許密封環1150裝配於硬止動件1102a的各部分之間。在某些實現方式中，硬止動件1102a的每個部分1108和1114可以包括用於裝配它自己的密封環1150的凹槽。例如，每個硬止動件部分1108和1114可以具有在硬止動件部分1108和1114的每個外緣1140上的它自己相應的密封環1150。[0070]在某些實現方式中，硬止動件1102a可以在硬止動件1018的面向雙極性導電基板的側面上包括在硬止動件1102a的內緣1160上的擱板。擱板可以通過裝配於子疊層之間的雙極性導電基板周圍而使硬止動件1102a與子疊層對齊。
[0071]在圖1lB中，硬止動件1102b可以被分成多個分離的區段，而不是連續的部分。硬止動件1102b被分解成多個區段，例如，硬止動件區段1192a和1192b，該多個區段在接合在一起時形成連續的硬止動件1102b。硬止動件區段1192a-b被牢固地接合在一起，這產生了用於防止相鄰子疊層的電解質結合的密封。區段可以通過栓接、焊接或者用於將各部分牢固地固定在一起的任何方法而緊固在一起。硬止動件1102b可以被分成任何多個區段，這些區段緊扣在一起以形成連續的硬止動件。硬止動件1102b可以包括包圍電子連接片的形狀為電子連接片的形狀(例如，為電子連接片1024和1030的形狀)的凹口 1192。硬止動件1102b的每個區段1192a-b的外緣可以被開槽以允許密封環被放置於凹槽內。可以構造多個凹槽以允許多個密封環裝配於硬止動件1102b的外緣。如圖1lB所示，儘管硬止動件的形狀是具有區段的圓形，但是硬止動件1102b可以是任何形狀，例如，矩形、三角形或橢圓形，並且硬止動件1102b可以被劃分成多個區段。
[0072]圖12示出了根據本公開內容的某些實現方式的具有硬止動件1018的說明性的相鄰子疊層1008a-b的截面圖。如同以上關於圖10所描述的，第一子疊層1008a的一個末端以及第二子疊層1008b的相對末端被放置為彼此相鄰的，雙極性導電基板1214被放置於這兩個子疊層之間。子疊層1008a的相同極性的MPU的導電通路的導電凸緣1220被示為結合在一起，並被摺疊以形成接片式電流總線1226。第一子疊層1008a的接片式電流總線1226連同突出的電子連接片1030 —起被示為耦接至雙極性導電基板1214的一個側面1236a。極性與連接至第二子疊層1008b的導電凸緣1220的那些MPU相反的MPU的導電通路的導電凸緣1240被示為結合在一起，並被摺疊以形成接片式電流總線1246。子疊層1008b的接片式電流總線1246連同突出的電子連接片1024 —起被示為耦接至雙極性導電基板1214的另一側面1236b。環繞子疊層1008a-b的是硬止動件1018。硬止動件1018包括上硬止動件部分1260a和下硬止動件部分1260b。硬止動件部分1260a_b被耦接至雙極性導電基板1214的相對側面。硬止動件1260a-b的面向雙極性導電基板1214的部分與延伸越過電子連接片1024和1030的雙極性導電基板1214的區段1286重疊。硬止動件部分的外緣1280具有允許密封環1044裝配於其內的開槽部分。
[0073]圖13示出了根據本公開內容的某些實現方式的在具有硬止動件1310且放置於ESD套管1316內的疊層1302中的多個子疊層1306的透視圖。多個子疊層1306被示為共同耦接於相應的雙極性導電基板之間，多個硬止動件1310環繞著用於創建疊層1302的雙極性導電基板。子疊層1306沿著與由在子疊層1306內的MPU界定的平面垂直的方向堆疊。每個硬止動件1310的外緣1380包含密封環1324，這產生了在ESD套管1316的管壁1332與硬止動件1310之間的、在其子疊層1306內含有子疊層1306的電解質的密封，並且防止電解質與其他子疊層1306結合。
[0074]在某些實現方式中，硬止動件1324可以被設置於疊層1302的末端。在疊層1302的末端處的硬止動件1324為在疊層1302的末端處的子疊層1306的電解質提供密封，並且防止電解質從ESD套管中洩漏出。
[0075]圖14示出了根據本公開內容的某些實現方式的設置於硬止動件1402上的平衡閥1408和充注管埠 1414。通過密封子疊層(例如，子疊層1306)以防止第一子疊層的電解質與另一子疊層的電解質結合，則會在子疊層被充電和被放電時於相鄰的子疊層之間產生壓力差。平衡閥1408可以被設置於硬止動件1402上以降低由此產生的壓力差。平衡閥1408可以作為半透膜來工作，以在化學上允許氣體的傳輸並基本上防止電解質的傳輸。平衡閥1408可以是由使用彈簧或者有時使用可壓縮的橡膠塊(rubber slug)將其壓向硬止動件1402內的開口的剛性材料(例如，鋼鐵)支持的密封材料(例如，橡膠)的機械裝置。當在子疊層(例如，子疊層1306)內部的壓力增大超過可接受的限度時，彈簧被壓縮並且橡膠密封被從開口推離且過量的氣體逸出。一旦壓力被降低，平衡閥1408則重新密封並且子疊層能夠正常地工作。
[0076]平衡閥1408基本上防止極性液體的移動，但是可以允許雙原子氣體和非活性或惰性氣體擴散通過該閥1408以使閥1408兩側的壓力平衡。被阻擋以免擴散或移動的液體可以包括但不限於:水、酒精、鹽溶液、鹼性溶液、酸性溶液和極性熔劑。平衡閥1408可以被用來將雙原子氣體與極性液體分離開。由耐極性溶液的密封劑和石墨碳纖維束製成的平衡閥1408同樣可以使用。平衡閥1408可以被用來在多子疊層ESD中的子疊層之間平衡壓力。
[0077]充注管埠 1414被設置於硬止動件1402上以在子疊層已經被放置於ESD套管(例如，套管1316)之內後幫助充注密封的子疊層(例如，子疊層1306)。如圖14所示，充注管埠 1414被設置於每個硬止動件1402上。充注管埠 1414防止氣體和液體穿過其中。充注管或注射器可以穿過與每個子疊層相鄰的硬止動件1402的充注管埠 1414而插入，以給子疊層充注電解質。以此方式，充注管或注射器可以被放置為穿過多個硬止動件到達疊層的底電池部分，並且然後該疊層可以自下而上充注電解質，在疊層的每個部分都以電解質充滿後抽出充注管或注射器。
[0078]圖15示出了根據本公開內容的某些實現方式的用於以電解質充注ESD的子疊層1506a-e的說明性技術。子疊層1506a_e在它們被放置於ESD套管1516之內時共同地形成疊層1508。疊層1508包括硬止動件1510和密封環1524，該硬止動件1510和密封環1524共同地可以基本上密封每個相應的子疊層1506a_e，由此防止在相鄰的子疊層(例如，子疊層1506a和1506b)之間的電解質結合。設置於每個硬止動件1510上的充注管埠 1530被對齊，以使得充注管或注射器1536可以穿過在疊層1508的一個末端處的第一子疊層1506a的充注管埠 1530而進入，並且穿過中間子疊層1506b-d的充注管埠 1530，直至到達在疊層1508的另一末端處的子疊層1506e。一旦位於子疊層1506e處，充注管1536就可以給末端子疊層1506e充注電解質。一旦末端子疊層1506e被充滿，充注管1536就可以被拔起以達相鄰的子疊層1506d。一旦充注管1536被拔出末端子疊層1506e,在末端子疊層1506e內的電解質就被密封於其內，因為充注管埠 1530防止氣體和液體從埠進入或流出。每個子疊層1506a_e都可以從末端子疊層1506e到第一子疊層1506a逐個地充注(儘管子疊層可以按照任何其他合適的順序來充注)。如果子疊層1506a_e需要額外的電解質，則充注管1536可以被放置為穿過充注管埠 1530直至到達需要電解質的特定子疊層1506a-e，並且該子疊層可以單獨地用電解質來充注。儘管本文描述了以電解質填充子疊層1506a_e的順序，但是以電解質填充子疊層1506a_e的任何順序都可以被執行。
[0079]在某些實現方式中，集電板1560a_b可以放置於疊層1508的末端，硬止動件1324環繞著集電板的末端，密封在疊層1302的末端處的子疊層1306的電解質。
[0080]圖16示出了根據本公開內容的某些實現方式的說明性的矩形子疊層1602的透視圖。矩形子疊層1602具有在子疊層1602的第一表面1612a和第二表面1612b上的接片式電流總線1608a-b。接片式電流總線1608a-b的寬度1670a_d沿著該電流總線與其對齊的子疊層1602的相應面跨子疊層1602的側面1680a-d延伸。相同極性的MPU的導電通路的導電凸緣被結合在一起並朝第一表面1612a摺疊，以在子疊層的相對側面上形成上接片式電流總線1608a。極性相反的MPU的導電通路的導電凸緣被結合在一起並朝第二表面1612b摺疊，以在子疊層1602的相對側面上形成下接片式電流總線1608b。每個接片式電流總線1608a-b都具有與接片式電流總線1608a-b朝其摺疊的表面平行地突出的電子連接片1624a-b。電子連接片1624a-b從子疊層1602的側面懸垂。
[0081]圖17A-17B示出了根據本公開內容的某些實現方式的說明性的矩形MPU1702。MPU1702例如可以用來構建圖16的矩形子疊層1602。如圖17A所示，MPU1702包括具有相同極性，並且被放置於導電通路1714的相對側面上的兩個活性材料電極層1708a-b。活性材料電極層1708a-b可以通過將金屬泡沫浸潰有陽極或陰極活性材料來製成，以使得金屬泡沫1720為活性材料提供導電基質。例如，如圖17B所示，活性材料電極層1708a-b可以使用兩者都塗有相同的活性材料的兩個金屬泡沫部分來形成，並且被放置於導電通路1714的相對側面上。在某些實施例中，活性材料電極層1708a-b可以被擠壓以使得這兩個層經由導電通路1714彼此互鎖。導電通路1714被夾在這兩個活性材料電極層1708a-b之間。導電通路1714具有與電極層基本上相同的寬度或長度，但是延伸到其他尺寸的電極層之上(例如，如圖所示，雙極性導電基板1714比電極層寬，但是長度相同)。延伸到電極層之上的導電通路1714的區段是導電凸緣1712。
[0082]陽極或陰極活性材料可以是相同的材料或者是具有相同極性的不同材料。所使用的活性材料的類型確定MPU1702的極性。例如，陽極活性材料可以用於負極MPU中，而陰極活性材料可以用於正極MPU中。在某些實現方式中，陽極或陰極活性材料可以被塗覆於導電通路1714上。例如，取決於用作活性材料的材料類型以及用於導電通路1714的材料的類型，適當的粘結劑材料可以被用來將活性材料保持於導電通路1714上。
[0083]圖18示出了根據本公開內容的某些實現方式的包括多個MPU1806a_c和1808a_c的說明性的矩形子疊層1802的示意圖。多個矩形MPU1806a-c和1808a_c可以沿著堆疊方向基本上垂直地堆疊以形成子疊層1802，所堆疊的每個MPU具有交替的極性。例如，MPU1806a和MPU1808a具有相反的極性並且在隔離件1824處於它們之間的情況下堆疊。相鄰於MPU1808a堆疊的可以是具有與MPU1806a相同的極性的MPU1806b，等等，因為相鄰的
按交替的極性來堆疊。子疊層1802的儲能容量或者子疊層的表面面積/容量比可以通過將額外的MPU堆疊在一起來增大。
[0084]每個隔離件1824都可以包括可以保持住電解質的電解質層。電解質層可以使具有不同極性的相鄰MPU的活性材料電極層(例如，正極性和負極性活性材料電極層1830和1834)電隔離開，這可以防止在相鄰的MPU (例如，MPU1806c和1808c)之間的電短路，同時允許在MPU之間的離子傳輸。
[0085]相同極性的導電通路的導電凸緣(例如，導電凸緣1848或1858)可以被對齊，以使得具有相同極性的MPU1808a-c的導電凸緣1858相互對齊。類似地，極性與MPU1808a_c不同的MPU1806a-b的導電凸緣1848可以相互對齊。如圖18所示，因為每個導電凸緣1848和1858都跨MPU的整個側面延伸並且還從MPU的側面突出，所以相同極性的MPU被定位以使得具有導電凸緣的側面相互對齊。例如，導電凸緣1848彼此對齊，並且類似地，導電凸緣1858同樣彼此對齊。堆疊配置對於多個MPU中的每個MPU是交替的，如圖18所示，其中一種極性的第一 MPU1806a被堆疊為與不同極性的MPU1808a相鄰，並且被堆疊以使得MPU1806a的導電凸緣1848垂直於MPU1808a的導電凸緣1858。堆疊按此方式繼續進行，每個MPU按交替的極性來堆疊，直到最終的子疊層被堆疊為具有與第一 MPU1806a不同的極性。
[0086]在某些實現方式中，子疊層1802的一個末端處的MPU1806a不具有塗覆於外向的電極層1866a上的活性材料。另外，在子疊層1802的另一末端處的MPU1808c可以不具有塗覆於外向的電極層1866b上的活性材料。子疊層1802的MPU1806a的電極層1866a可以是不以活性材料塗覆的金屬泡沫。類似地，子疊層1802的MPU1808C的電極層1866b可以是不以活性材料塗覆的金屬泡沫。
[0087]圖19A-19B示出了根據本公開內容的某些實現方式的包括多個MPU1906a_c和1908a-c及接片式電流總線1608a-b的說明性的矩形子疊層1602的截面圖。相同極性的MPU的導電凸緣1930和1920被電耦接在一起以形成接片式電流總線1608a-b。與接片式電流總線1608a-b耦接的電子連接片1624a-b從MPU的側面向外突出。電子連接片1624a_b和接片式電流總線1608a-b提供可以將其他子疊層的接片式電流總線電耦接在一起的導電性的電子鏈路。一個或多個導電通路的導電凸緣可以被電耦接在一起以通過摺疊、卷邊、焊接、軟焊、粘合、鉚接、栓接、用於提供電耦接的任何其他合適的手段或者它們的任何組合來形成接片式電流總線。
[0088]圖19A示出了由圖16中的直線X指示的說明性的矩形子疊層1602的截面圖。截面示出了向子疊層1602的一個末端摺疊的且被耦接在一起以形成接片式電流總線1608b的一種極性的每個MPU1908a-c的導電凸緣1920。接片式電流總線1608b處於子疊層1602的兩個相對側面1680c-d上。導電凸緣1920和接片式電流總線1608b擴展了子疊層1602的側面1680c-d的寬度並且朝子疊層1602的末端摺疊。
[0089]圖19B示出了由圖16中的直線XI指示的說明性的矩形子疊層1602的截面圖。截面示出了向子疊層的與接片式電流總線1608a不同的末端摺疊的且被耦接在一起以形成接片式電流總線1608b的極性與MPU1908a不同的每個MPU1906a-c的導電凸緣1930。與MPU1906a-c的導電凸緣1930耦接的接片式電流總線1608b位於子疊層1602的兩個相對側面1680a-b上，這兩個側面不同於接片式電流總線1608a所耦接的側面。導電凸緣1930和接片式電流總線1608a擴展了子疊層1602的側面1680a_b的寬度，並且朝子疊層1602的另一末端摺疊。
[0090]圖20示出了根據本公開內容的某些實現方式的沿堆疊方向堆疊的說明性的矩形子疊層2002a-c的局部分解圖。子疊層2002a-c具有堆疊在一起的多個交替的正極性和負極性MPU，其中在子疊層的任一末端的MPU具有不同的極性。跨子疊層2002a-c的側面延伸的接片式電流總線2008a或2008b與具有相同極性的MPU的導電通路的導電凸緣耦接，並且被示為朝子疊層2002a-c的第一末端摺疊，電子連接片2014a從子疊層2002a_c的第一末端向外突出。與具有不同極性的MPU的導電通路的導電凸緣耦接的接片式電流總線2008b延伸到子疊層2002a-c的與接片式電流總線2008a不同的側面上。接片式電流總線2008b被示為朝子疊層2002a-c的第二末端摺疊的，電子連接片2014b從子疊層2002a_c的
第二末端向外突出。
[0091]在子疊層2002a_c之間的是雙極性導電基板2020。在某些實現方式中，雙極性導電基板2020可以包括用於形成在相鄰子疊層的末端(例如，子疊層2002a和2002b的相鄰末端)之間的電連接的未塗覆的金屬表面。雙極性導電基板2020是基本上不可滲透的，並且防止電解質離子在子疊層2002a-c之間傳輸。雙極性導電基板2020的區域覆蓋著子疊層2002a-c的相應側面，並且與從子疊層2002a-c突出的電子連接片2014a_b重疊。如所示圖20，雙極性導電基板2020的幾何形狀為矩形。雙極性導電基板2020的區域覆蓋著在子疊層2002a-c的側面上的突出的電子連接片2014a-b的長度。例如，在子疊層2002a和子疊層2002b之間的雙極性導電基板2020延伸達與在子疊層2002a的底部的電子流接片2014b以及在子疊層2002b的頂部的電子流接片2014a基本上相等的距離。雙極性導電基板2020還向外延伸達與在子疊層2002a的頂部的電子流接片2014a以及在子疊層2002b的底部的電子流接片2014b基本上相等的距離。通過延伸達與沒有耦接至雙極性導電基板2020的電子流接片基本上相等的距離，可以使得硬止動件裝配於雙極性導電基板2020和子疊層2002a-c的電子流接片2014a-b周圍。如圖18所示，儘管雙極性導電基板2020的邊緣是圓形的，但是雙極性導電基板2020的邊緣可以是按其他方式成形的，例如，帶尖角的、傾斜的或對角線的邊緣。雙極性導電基板2020也可以延伸到電子流接片2014a-b之外。該重疊可以幫助雙極性導電基板2020防止電解質在基板之間的傳輸。
[0092]如圖20所示，子疊層2002a對齊於子疊層2002b之上，以使得耦接至一種極性的MPU的導電通路的在子疊層2002a的底側的電子連接片2014b與耦接至不同極性的MPU的導電通路的在子疊層2002b的頂面的電子連接片2014a對齊。雙極性導電基板2020被布置於這兩個子疊層2002a-b之間並且於電子連接片2014b和2014a之間。每個子疊層2002a-c被對齊，以使得與某種極性的導電通路連接的在子疊層的一個末端附近的電子連接片2014b與連接至相反極性的導電通路的在另一子疊層的相對側面附近的電子連接片2014a對齊。例如，當多個子疊層2002a-c沿堆疊方向堆疊時，每個子疊層2002a_c可以相對於相鄰的子疊層(例如，2002a和2002b)旋轉90度。這可以確保與相反極性的MPU連接的電子流接片(例如，頂部子疊層2002a的電子流接片2014b以及中間子疊層2002b的電子流接片2014a)是相鄰的並且通過雙極性導電基板2020彼此重疊。儘管圖中示出了三個子疊層2002a-c，但是應當理解，任何合適數量的子疊層(具有雙極性導電基板位於它們之間)都可以設置。
[0093]圖21示出了根據本公開內容的某些實現方式的具有硬止動件2108a_c的沿堆疊方向堆疊的說明性的矩形子疊層2102a-c。多個子疊層2102a-c被示為沿堆疊方向上下地相互堆疊。在每個子疊層之間的是雙極性導電基板2112，這些雙極性導電基板2112延長了接片式電流總線2118b和接片式電流總線2118a的電子連接片的長度。在子疊層2102a_c周圍的是硬止動件2108a-c，這些硬止動件2108a-c有助於將相鄰的子疊層保持在一起(例如，子疊層2102a和2102b)。
[0094]為了防止一個子疊層2102a_c的電解質與另一子疊層2102a_c的電解質結合，硬止動件2108a-c可以被設置於相鄰子疊層2102a-c的末端以及相鄰子疊層2102a_c之間的雙極性導電基板2112的周圍，以將電解質基本上密封於其特定的子疊層2102a-c內。[0095]例如，硬止動件2108a_c可以包括在硬止動件2108a_c的外圍附近的密封環2120，以提供在子疊層2102a_c之間的密封屏障，該密封屏障基本上防止電解質與相鄰子疊層2102a-c的電解質結合。密封環2120產生了在ESD套管的管壁與硬止動件2108a_c之間的密封。硬止動件2108a-c可以包括用於將硬止動件2108a-c緊固於雙極性導電基板2112和電子流接片2118a-b的硬止動件支撐器2130。硬止動件支撐器2130可以被栓接或被鉚接穿過硬止動件2108a-c的硬止動件支撐器2130，從而使硬止動件2108a_c的側面收聚在一起，使硬止動件2108a-c緊固於雙極性導電基板2112和電子流接片2118a_b。
[0096]在某些實現方式中，在子疊層2102a_c之間的穿過雙極性導電基板2112的導電性可以通過穿過雙極性導電基板2112來連接子疊層2102a-c而增強。具有第一極性的子疊層2102a的電子連接片2118a可以直接電連結至具有不同極性的相鄰子疊層2102b的電子連接片2118b。直接電子連結可以使用焊接、螺栓、螺杆、鉚釘或者用於電連結相鄰的子疊層(例如，2102a和2102b)的電子連接片(例如，2118a和2118b)的任何其他手段來實現。電子連結為在這兩個電子連接片2118a-b之間的電子提供平行通路，並且類似於雙極性電池組配置的直接電連結，因為一種極性的MPU通過雙極性導電基板2112連結至極性相反的MPU。
[0097]在某些實現方式中，硬止動件2108a_c可以包括結合在一起以使硬止動件2108a-c緊固於雙極性導電基板2112和電子流接片2118a_b的第一部分和第二部分2140a-b。硬止動件2108a-c可以包括形狀為電子連接片2118a_b的形狀的有凹口的擱板2146，這些硬止動件2108&-(:被配置用於與電子連接片2118&吒進行界面連接，該擱板2146在被放置於電子連接片2118a-b之上時包圍著電子連接片2118a-b。凹口 2146可以在面向電子連接片2118a-b的硬止動件的側面上。例如，子疊層2102a和子疊層2102b具有在第一及第二硬止動件部分2140a-b之間的電子連接片2118a-b。在第一及第二硬止動件部分2140a-b上的形狀為電子連接片2118a-b的形狀的有凹口的擱板2146與電子連接片2118a-b互補並包圍著電子連接片2118a-b。但是，在沒有電子連接片2118a_b的側面上，硬止動件部分2140a-b具有厚度與雙極性導電基板2112基本上相等的有凹口的擱板2148。在子疊層2102c的底端上，第一硬止動件部分2140a具有與從子疊層2102c的底端突出的電子連接片2118a互補的且包圍著電子連接片2118a的有凹口的擱板2150a。第二硬止動件部分2140b具有與雙極性導電基板2112互補的有凹口的擱板2150b。硬止動件支撐器2130可以被鉚接或被栓接以將硬止動件2108a-c緊固於電子連接片2118a_b和雙極性導電基板2112。
[0098]圖22A-22H示出了根據本公開內容的某些實現方式的用於組裝具有多個子疊層2220的ESD2202的說明性圖示。圖22A示出了在組裝ESD2202時用來使ESD2202的不同部分對齊並保持在一起的組裝夾具2204。組裝夾具2204具有用於在組裝期間使構件保持並鎖住在一起的鎖緊夾2206。底部硬止動件部分2220首先被放置於組裝夾具平臺2208周圍。硬止動件部分2222具有貼附於硬止動件部分2222的外緣的密封環2226。所粘合的底部集電板2230然後被放置於組裝夾具平臺2208上。所粘合的底部集電板2230可以包括在集電板2230的頂面上的導電基板2232。所粘合的底部集電板2230包括從底部集電板2230的底部突出的凸起部2234b。凸起部2234b被放置於凹槽2210之內，該凹槽2210裝配凸起部2234b並且將底部集電板2230保持於原位。底部集電板2230通過鎖緊夾2206鎖定於原位。[0099]在某些實現方式中，用於幫助防止電解質洩漏的墊圈可以被放置於導電基板2232的外緣上。可以將膠粘物放置於導電基板2232的外緣上，以便幫助將導電基板2232與放置於導電基板2232的頂面上的構件粘合。
[0100]圖22B示出了放置於底部集電板2230的導電基板2232之上的第一子疊層2220a。第一子疊層2220a被鎖定於原位，並且使用鎖緊夾2206來對齊。第一子疊層2220a通過焊接、鉚接或栓接位於第一子疊層2220a的底面上的接片式電流總線2238a的電子連接片2240a而貼附於導電基板2232。在圖22C中，在第一子疊層2220a貼附於底部集電板2230的導電基板2232之後，與在第一子疊層2220a的底部處的電子連接片2240a以及底部集電板2230的導電基板2232貼附的頂部硬止動件部分2222b被放置於第一子疊層2220a周圍。然後底部硬止動件部分2222a被放置於頂部硬止動件部分2222之上。底部硬止動件部分2222b貼附於在第一子疊層2220a的頂面上的電子連接片2240b。
[0101]圖22D示出了放置於第一子疊層2220a之上的雙極性導電基板2250。雙極性導電基板2250使用鎖緊夾2206來鎖定於原位並且與第一子疊層2220a對齊。第二子疊層2220b被放置於雙極性導電基板2250之上。第二子疊層2220b被放置以使得在第二子疊層2220b的底面上的電子連接片2252a與在第一子疊層2220a的頂面上的電子連接片2240b對齊。例如，第二子疊層2220b相對第一子疊層2220a旋轉90度。在第二子疊層2220b的底面上的電子連接片2252a以及在第一子疊層2220a的頂面上的電子連接片2240b通過焊接、鉚接或栓接固定於雙極性導電基板2250。第二子疊層2220b的底部電子連接片2252a可以通過使用焊接、螺栓、螺杆、鉚釘或者用於將電子連接片電連結在一起的任何其他手段，來與第一子疊層2220a的頂部電子連接片2240b電連接。在第二子疊層2220b被固定於雙極性導電基板2250之後，頂部硬止動件部分2222b (繼而底部硬止動件部分2222a)可以被放置於第二子疊層2220b周圍(這些硬止動件在圖22D中未示出)。附加的子疊層和導電基板可以按照類似的方式上下地相互堆疊。
[0102]圖22E示出了沿堆疊方向堆疊的四個子疊層2220a_d。硬止動件部分2222a_b還沒有貼附於雙極性導電基板2250。在圖22F中，在每個子疊層2220a-d周圍的底部硬止動件部分2222b被抬起並被貼附於在雙極性導電基板2250的底面上的雙極性導電基板2250。頂部硬止動件部分2222a同樣貼附於雙極性導電基板2250。硬止動件部分2222a_b可以通過穿過雙極性導電基板2250來栓接或鉚接硬止動件的頂部和底部而貼附於雙極性導電基板2250。在某些實現方式中，電子連接片2252a-b可以延伸到雙極性導電基板2250的邊緣並且以硬止動件部分2222a-b固定於雙極性導電基板2250。當硬止動件部分2222a_b被固定時，與雙極性導電基板2250接近地對齊在一起的電子連接片2252a和2240b可以使用焊接、螺栓、螺杆、鉚釘或者用於電連結電子連接片2252a和2240b的任何其他手段來電連結在一起。
[0103]圖22G示出了在堆疊方向上堆疊的用於形成疊層2280的多個子疊層2220a_e，頂部集電板2270貼附於頂部子疊層2220e的頂面，而底部集電板2230貼附於底部子疊層2220a的底面。凸起部2234a-b垂直於集電板2270和2230而向外突出。壓縮板2274可以貼附於在凸起部2234a周圍的頂部集電板2270。內部彈簧2272同樣可以貼附於頂部集電板。圖22H示出了放置於ESD套管2286內的疊層2280的截面圖。在硬止動件2222a_b的外緣上的密封環2226產生了在ESD套管2286的管壁與硬止動件2222a_b之間的密封，在子疊層2220a_e之內含有其自身的電解質。這防止了相鄰子疊層2220a_e的電解質結合到一起。
[0104]圖23A-23B示出了根據本公開內容的某些實現方式的平衡閥2302和壓力釋放閥2304。密封子疊層以例如防止第一子疊層的電解質與另一子疊層的電解質結合，會在子疊層被充電和被放電時於相鄰的子疊層之間產生壓力差。如圖23A所示，平衡閥2302可以被設置於硬止動件上，用於降低由此產生的壓力差。平衡閥2302可以作為半透膜來工作以在化學上允許氣體的傳輸並基本上防止電解質的傳輸。
[0105]如圖23B所示，設置於ESD套管2308的頂部的可以是壓力釋放閥2304，該壓力釋放閥2304被設置為在比ESD套管2308的形變壓力低的壓力下排放。因而，當在ESD2308內的壓力變得接近於容器形變極限時，壓力釋放閥2304可以釋放過量的壓力，從而確保ESD套管2308不形變。
[0106]圖24示出了根據本公開內容的某些實現方式的用於冷卻ESD的說明性的熱電發電機2402。ESD套管2412通常由金屬製成。因為硬止動件2418和每個子疊層2420的電解質與ESD套管2412的管壁界面連接，所以熱量可以傳輸到金屬的ESD套管2412。熱電發電機2402可以放置於套管2412的外部，用於冷卻ESD套管2412並由此冷卻在ESD內的子疊層2420。熱電發電機將熱量從發電機的一側傳輸到另一側。累積於與熱電發電機的一側耦接的ESD套管上的熱量被傳輸到熱電發電機的另一側。通過對流或者通過其他冷卻方法，然後熱電發電機的沒有與ESD套管耦接的那一側被冷卻。該過程實際上冷卻了 ESD套管。儘管圖中示出的是熱電發電機，但是用於使熱量傳遞離開ESD套管的任何機制都可以使用。
[0107]圖25A-25B示出了根據本公開內容的某些實現方式的硬止動件2514、2532和2542a-d的示意性截面圖。硬止動件可以具有各種密封配置。例如，圖25A的硬止動件被配置用於與ESD的外套管一起形成密封，而圖25B的硬止動件被配置用於在相鄰子疊層的雙極性導電基板和/或連接片之間形成密封。
[0108]圖25A示出了與雙極性導電基板2512和電子連接片2508a_b連接的硬止動件2514和2532。如上文所討論的，硬止動件可以被設置於相鄰的子疊層(例如，相鄰的子疊層2502a和2502b)之間，並且可以環繞位於這兩個相鄰子疊層之間的雙極性導電基板2512。硬止動件2514包括第一部分2514a和第二部分2514b。第一及第二部分2514a_b具有為接納電子連接片2508a-b和雙極性導電基板2512而成形的凹口 2526。第一及第二部分2514a-b可以提供用於使電子連接片2508a-b和雙極性導電基板2512朝彼此壓縮並將硬止動件2514緊固於它們附近的力2520。各個硬止動件部分2514a_b的外緣2518a被交互地開槽2522，以便接納定位於硬止動件2514的第一及第二部分2514a_b之間的密封環2516。在某些實施例中，第一及第二部分每個都可以包括各自的凹槽。例如，硬止動件2532的第一及第二部分2532a-b包括在用於接納密封環2516的它們相應的外緣2518b上的相應的凹槽2524a-b。設置於硬止動件2514和2532的外圍附近的密封環2516產生了在ESD套管的管壁2504與硬止動件2514和2532之間的密封，由此防止電解質在相鄰的子疊層2502a-c之間傳輸。硬止動件2532的第一及第二部分2532a_b類似地具有為了接納電子連接片2508a-b和雙極性導電基板2512而成形的凹口 2528。
[0109]圖25B示出了與雙極性導電基板2532及電子連接片2536a_b和2538a_b連接的硬止動件2542a-d。硬止動件2542a-d被設置於整個子疊層周圍，而非只在它的一部分(例如，硬止動件2542a-d各自的高度基本上等於由其包圍的子疊層2530a-d的高度)。例如，硬止動件2542b包圍著子疊層2530b並且在相鄰的子疊層2530a和2530c的雙極性導電基板2532之間延伸。每個硬止動件2542a-d都包括在其相反側面上的用於接納密封環2516的內部凹槽2540，該密封環2516裝配於硬止動件2542a_d與雙極性導電基板2532和/或電子連接片2536a-b之間。在某些實施例中，雙極性導電基板比電子連接片向外延伸得更遠。例如，雙極性連接基板2532比電子連接片2536a-b延伸得更遠，因此密封環2516與雙極性導電基板2532連接，以防止電解質在相鄰的子疊層之間遷移。在某些實施例中，電子連接片可以延伸與雙極性導電基板基本上相同的距離。例如，電子連接片2538a-b延伸與雙極性導電基板2532基本上相同的距離，因此密封環形成與電子連接片2538a-b間的界面，以防止電解質在相鄰的子疊層之間遷移。
[0110]用來形成導電基板的基板可以由任何合適的導電性的且不可滲透的或基本上不可滲透的材料形成，該材料包括但不限於:例如，非穿孔的金屬箔、鋁箔、不鏽鋼箔、包含鎳和鋁的包層材料、包含銅和鋁的包層材料、鍍鎳鋼，鍍鎳銅、鍍鎳鋁、金、銀、任何其他合適的材料，或者它們的組合。在某些實施例中，每個基板可以由相互粘附的兩個或更多個金屬箔板製成。
[0111]本公開內容的正電極層可以由任何合適的活性材料形成，包括但不限於:例如，氫氧化鎳(Ni (0H)2)、鋅(Zn)、任何其他合適的材料，或者它們的組合。正極性活性材料可以被燒結並浸潰，以水性粘結劑塗覆並擠壓，以有機粘結劑塗覆並擠壓，或者通過用於在導電基質內連同其他支持化學品一起含有正極性活性材料的任何其他合適的技術來包含。MPU的正電極層可以具有被注入其基質內以減小膨脹的粒子，包括但不限於:例如金屬氫化物(MH)、鈀(Pd)、銀(Ag)、任何其他合適的材料，或者它們的組合。這可以例如增加循環壽命，提高再結合，並且降低在電池段內的壓力。這些粒子(例如，MH)同樣可以與活性材料糊狀物(例如，Ni (OH)2)粘合，以提高在電極內的電導率並且支持再結合。
[0112]本公開內容的負電極層可以由任何合適的活性材料形成，包括但不限於:例如，MH、Cd、Mn、Ag、任何其他合適的材料，或者它們的組合。例如，負極性活性材料可以被燒結，以水性粘結劑塗覆並擠壓，以有機粘結劑塗覆並擠壓，或者通過用於在導電基質內連同其他支持化學品一起含有負極性活性材料的任何其他合適的技術來包含。負電極側可以具有用於注入負電極材料基質內以使結構穩定化，減少氧化並延長循環壽命的化學品，包括但不限於:N1、Zn、Al、任何其他合適的材料，或者它們的組合。
[0113]各種合適的粘結劑(包括但不限於:例如，有機羧甲基纖維素(CMC)粘結劑、Creyton橡膠、PTFE (聚四氟乙烯)、任何其他合適的材料，或者它們的組合)可以與活性材料層混合以使這些層保持於它們的基板上。超靜(Ultra-still)粘結劑(例如，200ppi的金屬泡沫)同樣可以用於本公開內容的堆疊式ESD的構造。
[0114]本公開內容的ESD的每個電解質層的隔離件可以由使它的兩個相鄰MPU電絕緣同時允許離子在那些MPU之間傳輸的任何合適的材料形成。隔離件可以含有纖維素超吸收體，從而提高充注並充當電解質蓄存體以增加循環壽命，其中隔離件可以由例如多吸細亞麻材料(polyabsorb diaper material)製成。由此，隔離件可以在電荷被施加於ESD時釋放之前吸收的電解質。在某些實施例中，與正常電池相比，隔離件可以是密度較低的且較厚的，以使得電極間間距(IES)可以在開始時高於正常的，並且不斷降低以在其壽命內維持ESD的容量(或C率(C-rate))，以及延長ESD的壽命。
[0115]隔離件可以是與MPU上的活性材料的表面粘合的相對較薄的材料，以減少短路並提高再結合。例如，該隔離件材料可以被噴濺，被塗覆，被擠壓，或者被進行它們的組合。例如，在某些實施例中，隔離件可以具有與其貼附的再結合試劑。該試劑可以被注入隔離件的結構之內(例如，這可以通過在使用聚乙烯醇(PVA或PV0H)將試劑粘結於隔離件光纖的溼法處理中物理俘獲試劑來完成，或者該試劑可以通過電鍍而置於其內)，或者它可以通過氣相沉積而在表面上形成層。隔離件可以由可有效地支持再結合的任何合適的材料或試劑製成，包括但不限於:例如，Pb、Ag、任何其他合適的材料，或者它們的組合。雖然隔離件在電池的基板朝著彼此移動時可以呈現出電阻，但是隔離件在可以使用足夠硬以致不偏轉的基板的本公開內容的某些實施例中可以不設置。
[0116]本公開內容的ESD的每個電解質層的電解質可以由可以在溶解或熔化時離子化以產生導電介質的任何合適的化合物形成。電解質可以是任何合適的化學品的標準電解質，包括但不限於例如NiMH。電解質可以含有額外的化學品，包括但不限於:例如，氫氧化鋰(LiOH)、氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鈣(CaOH)、氫氧化鉀(K0H)、任何其他合適的材料，或者它們的組合。電解質還可以含有提高再結合的添加劑，包括但不限於例如Ag(0H)2。電解質還可以含有例如氫氧化銣(RbOH)，以提高低溫性能。在本公開內容的某些實施例中，電解質可以被凍結於隔離件內並且然後在ESD完全組裝之後被解凍。在墊圈已經與同其相鄰的電極單元一起基本上形成了流體密封的密封之前，這可以特別地允許粘性電解質被插入ESD的電極單元疊層之內。
[0117]本公開內容的ESD的密封環可以由可以將電解質有效地密封於由硬止動件、密封環及與其相鄰的MPU界定的空間內的任何合適的材料或材料組合形成。在某些實施例中，密封環可以由固體密封屏障或環路或者能夠形成固體密封環路的多個環路部分形成，該固體密封環路可以由任何合適的非導電材料製成，包括但不限於:例如，尼龍、聚丙烯、電池Gard (cell gard)、橡膠、PV0H、任何其他合適的材料，或者它們的組合。
[0118]另選地或除此以外，密封環可以由任何合適的粘性材料或糊狀物形成，包括但不限於:例如，環氧樹脂、浙青(brea tar)、電解質(例如，K0H)不可滲透的膠粘物、可壓縮的粘合劑(例如，可以由矽、丙烯酸和/或纖維增強型塑料(FRP)形成的且不可由電解質滲透的雙組分型聚合物，例如，由Henkel公司出售的Loetite?牌粘合劑)、任何其他合適的材料，或者它們的組合。在某些實施例中，密封環可以通過固體密封環路和粘性材料的結合來形成，以使得粘性材料可以提高在固體密封環路與ESD套管的管壁之間的密封。
[0119]在堆疊成形中使用設計為具有密封的子疊層的ESD的好處可以是ESD的增大的放電率。該增大的放電率可以允許使用某些腐蝕性較低的電解質(例如，通過去除或減少研磨、導電率提高和/或電解質的一種或多種化學反應的材料組分)，否則腐蝕性較高的電解質在稜柱形或卷繞ESD設計中可能是不可行的。可以由堆疊式ESD設計提供以使用腐蝕性較低的電解質的這種餘裕可以允許在以密封環形成密封時使用某些環氧樹脂(例如，J-BWeld環氧樹脂)，否則該密封環可能會被腐蝕性更高的電解質腐蝕。
[0120]本公開內容的ESD的硬止動件可以由任何合適的材料形成，包括但不限於:各種聚合物(例如，聚乙烯、聚丙烯)、陶瓷(例如，氧化鋁、二氧化矽)、任何其他合適的機械耐用的和/或化學惰性的材料，或者它們的組合。可以選擇一種或多種硬止動件材料，以便例如經受住可能使用的各種ESD化學物質。
[0121]本公開內容的ESD可以包括沿堆疊方向堆疊的由多個MPU形成的多個子疊層。根據本公開內容的實施例，雙極性導電基板、電極層、電解質層及硬止動件中的每一項的厚度和材料可以是彼此不同的，不僅在子疊層與子疊層之間不同，而且在具體的子疊層之內也不同。幾何形狀和化學物質的這種變化，不僅在疊層層面，而且也在個體子疊層層面，可以產生具有各種優點和性能特性的ESD。
[0122]另外，基板、電極層、電解質層及硬止動件的材料和幾何形狀可以從子疊層到子疊層沿著疊層的高度而改變。在ESD的每個電解質層內使用的電解質可以基於它自己各自的子疊層與電池區段的疊層的中間的接近程度而改變。例如，最內層的子疊層可以包括由第一電解質形成的電解質層，而中間的子疊層可以包括每個都由第二電解質形成的電解質層，而最外層的子疊層可以包括每個都由第三電解質形成的電解質層。通過在內部的疊層中使用電導率較高的電解質，電阻可以是降低的從而可以使所產生的熱量為較小的。這可以通過設計而不是通過外部冷卻技術來提供對ESD的熱控制。
[0123]再如，用作在ESD的每個子疊層內的電極層的活性材料同樣可以基於它相應的子疊層與子疊層的疊層的中間的接近程度而改變。例如，最內層的子疊層可以包括由具有第一溫度和/或比率性能的第一類型的活性材料形成的電極層，而中間的子疊層可以包括由具有第二溫度和/或比率性能的第二類型的活性材料形成的電極層，而最外層的子疊層可以包括由具有第三溫度和/或比率性能的第三類型的活性材料形成的電極層。例如，ESD疊層可以通過以鎳鎘的電極層來構造最內層的子疊層而進行熱管理，這些電極層可以更好地吸收熱量；而最外層的電池區段可以配備有鎳金屬氫化物的電極層，這些電極層可能需要是例如更冷的。另選地，ESD的化學物質或幾何形狀可以是不對稱的，其中在堆疊的一個末端處的子疊層可以由第一活性材料製成且為第一高度，而在疊層的另一末端處的子疊層可以由第二活性材料製成且為第二高度。
[0124]而且，ESD的每個子疊層的幾何形狀同樣可以沿著子疊層的疊層而改變。除了改變在特定的子疊層內的活性材料之間的距離之外，某些子疊層可以具有在子疊層的活性材料之間的第一距離，而其他子疊層可以具有在那些子疊層的活性材料之間的第二距離。在任何情況下，在活性材料電極層之間具有較小距離的子疊層或其某些部分可以具有例如較高的功率，而在活性材料電極層之間具有較大距離的子疊層或其某些部分可以具有例如用於樹枝狀結晶生長更大的空間、更長的循環壽命和/或更多的電解質保留。在活性材料電極層之間具有較大距離的這些部分可以調節ESD的電荷容限以確保例如在活性材料電極層之間具有較小距離的部分可以首先充電。
[0125]儘管以上所描述和說明的堆疊式ESD的實現方式示出了通過將具有基本上圓形截面的MPU和導電基板堆疊成圓柱形ESD或者通過將矩形截面的MPU和導電基板堆疊成矩形ESD而形成的ESD，但是應當注意，各種各樣的形狀中的任一種可以被使用以形成堆疊式ESD的基板。例如，本公開內容的堆疊式ESD可以通過堆疊具有為矩形、三角形、六邊形或任何其他期望形狀或者它們的組合的截面區域的MPU和導電基板而形成。此外，針對圓柱形ESD來描述的實現方式同樣可以被實現於矩形ESD上，反之亦然。例如，在圖14和圖15中描述的圓柱形ESD的充注埠管和壓力釋放閥可以被實現於矩形ESD中。而且，關於圖2A-D所描述的雙極性導電基板，以及關於圖8A-C所描述的用於電耦接導電凸緣的技術，可以被實現於任何形狀(例如，矩形或圓形)的導電凸緣和導電基板。
[0126]應當理解，上文只是關於本公開內容的原理的說明，並且各種修改在不脫離本公開內容的範圍和精神的情況下可以由本領域技術人員作出。還應當理解，各種方向和取向術語，例如，「水平」和「垂直」、「頂部」和「底部」以及「表面」和「側面」、「長度」和「寬度」以及「高度」和「厚度」、「內」和「外」、「內部」和「外部」等在此僅出於方便起見而使用，並且這些詞的使用並非意指固定的或絕對的方向或取向限定。例如，本公開內容的設備，以及它們的個體構件，可以具有任何期望的取向。如果重新取向，則可能需要在它們的描述中使用不同的方向或取向術語，但是這不會改變它們在本公開內容的範圍和精神之內的基本性質。本領域技術人員應當意識到，本公開內容可以通過除所描述的實施例之外的實施例來實現，這些實施例是為了說明而不是為了限定而給出的，並且本公開內容僅受後面的權利要求所限定。
【權利要求】
1.一種儲能設備，包括: 具有與第一子疊層耦接的第一側面以及與第二子疊層耦接的第二側面的雙極性導電基板， 所述第一子疊層及第二子疊層包括: 多個交替堆疊的正單極性電極單元及負單極性電極單元，每個相應的單極性電極單元包括在導電通路的相對側面上的第一活性材料電極層和第二活性材料電極層；以及 設置於相鄰的單極性電極單元之間的隔離件， 其中所述正單極性電極單元的導電通路被電耦接以形成正極接片式電流總線，以及所述負單極性電極單元的導電通路被電耦接以形成負極接片式電流總線；並且 其中所述第一子疊層的所述負極接片式電流總線與所述雙極性導電基板的所述第一側面耦接，並且所述第二子疊層的所述正極接片式電流總線與所述雙極性導電基板的所述第二側面耦接。
2.根據權利要求1所述的儲能設備，其中所述導電通路包括穿孔。
3.根據權利要求2所述的儲能設備，其中所述穿孔相互均勻地間隔開。
4.根據權利要求2所述的儲能設備，其中所述穿孔的尺寸是統一的。
5.根據權利要求2所述的儲能設備，其中所述第一活性材料電極層及第二活性材料電極層通過所述導電通路內的所述穿孔相互物理粘結。
6.根據權利要求2所述的儲能設備，其中所述導電通路的表面面積等於由所述穿孔所界定的面積。`
7.根據權利要求1所述的儲能設備，其中所述第一活性材料電極層及第二活性材料電極層包含金屬泡沫，所述金屬泡沫具有布置於其內的相應的活性材料。
8.根據權利要求1所述的儲能設備，其中所述第一活性材料電極層及第二活性材料電極層包含使用粘結劑與所述導電通路粘結的相應的活性材料。
9.根據權利要求1所述的儲能設備，其中所述導電通路包括多個導電凸緣。
10.根據權利要求9所述的儲能設備，其中所述正極接片式電流總線包括所述正單極性電極單元的所述多個導電凸緣，並且所述負極接片式電流總線包括所述負單極性電極單元的所述多個導電凸緣。
11.根據權利要求9所述的儲能設備，其中所述導電凸緣被摺疊以形成相應的所述正極接片式電流總線和負極接片式電流總線。
12.根據權利要求11所述的儲能設備，其中所摺疊的接片沿堆疊方向對齊。
13.根據權利要求12所述的儲能設備，其中所述接片式電流總線平行於所述堆疊方向。
14.根據權利要求11所述的儲能設備，其中所述正極接片式電流總線和負極接片式電流總線包括在相應的所述接片式電流總線的末端處從所述堆疊方向向外突出的電子連接片。
15.根據權利要求14所述的儲能設備，其中所述第一子疊層的電子連接片與所述第二子疊層的電子連接片關於所述雙極性導電基板對齊，並且其中所述第一子疊層及第二子疊層的所述電子連接片與所述雙極性導電基板電耦接且相互電耦接。
16.根據權利要求14所述的儲能設備，其中所述電子連接片與所述雙極性導電基板平行地突出。
17.根據權利要求14所述的儲能設備，其中所述電子連接片跨所述子疊層的側面且垂直於所述堆疊方向而延伸。
18.根據權利要求14所述的儲能設備，其中所述雙極性導電基板的所述第一側面及第二側面從所述第一子疊層及第二子疊層向外延伸以形成向外延伸部分，並且所述第一子疊層及第二子疊層的所述電子連接片與所述雙極性導電基板的所述向外延伸部分耦接。
19.根據權利要求18所述的儲能設備，還包括硬止動件，所述硬止動件環繞所述雙極性導電基板且將所述雙極性導電基板耦接至在所述向外延伸部分附近的所述第一子疊層及第二子疊層的所述電子連接片。
20.根據權利要求19所述的儲能設備，其中所述硬止動件包括在所述硬止動件的外緣內用於接納密封環的外圍凹槽。
21.根據權利要求20所述的儲能設備，其中所述密封環防止來自所述第一子疊層的電解質與來自所述第二子疊層的電解質結合。
22.根據權利要求19所述的儲能設備，其中所述硬止動件包括多個凹口，所述多個凹口用於對齊所述第一子疊層及第二子疊層的所述電子連接片以使所述電子連接片相對於所述雙極性導電基板彼此定位。
23.—種雙極性儲能設備，包括: 雙極性電極單元，包括: 多個交替的正單極性電極單元及負單極性電極單元的第一子疊層，每個相應的單極性電極單元包括第一導電通路； 多個交替的正單極性電極單元及負單極性電極單元的第二子疊層，每個相應的單極性電極單元包括第二導電通路；以及 具有與所述第一子疊層耦接的第一側面以及與所述第二子疊層耦接的第二側面的雙極性導電基板。
24.根據權利要求23所述的雙極性儲能設備，其中所述雙極性導電基板與用於所述第一子疊層的所述交替的負單極性電極單元的所述第一導電通路耦接，並且其中所述雙極性導電基板與用於所述第二子疊層的所述交替的正單極性電極單元的所述第二導電通路耦接。
25.一種用於儲能設備的子疊層，包括: 正端子的單極性電極單元； 負端子的單極性電極單元； 堆疊於所述正端子的單極性電極單元及負端子的單極性電極單元之間的多個交替的正單極性電極單元及負單極性電極單元，每個相應的單極性電極單元包括: 在導電通路的相對側面上的第一活性材料電極層和第二活性材料電極層；以及 設置於相鄰的單極性電極單元之間的隔離件； 其中所述子疊層被配置用於經由所述正端子的單極性電極單元或負端子的單極性電極單元以及所述交替的正單極性電極單元及負單極性電極單元的相應的所述正極或負極導電通路而與雙極性導電基板耦接。
26.根據權利要求25所述的子疊層，其中所述正端子的單極性電極單元及負端子的單極性電極單元包括具有在面向所述交替的正單極性電極單元及負單極性電極單元的所述導電通路的側面上的活性材料電極層的相應的導電通路。
27.根據權利要求25所述的儲能設備，其中所述導電通路包括多個導電凸緣。
28.根據權利要求27所述的儲能設備，還包括:包括所述正單極性電極單元的所述多個導電凸緣的正極接片式電流總線，以及包括所述負單極性電極單元的所述多個導電凸緣的負極接片式電流總線。
29.根據權利要求28所述的儲能設備，其中所述導電凸緣被摺疊以形成所述相應的正極接片式電流總線和負極接片式電流總線。
30.根據權利要求29所述的儲能設備，其中所摺疊的接片在堆疊方向上對齊。
31.根據權利要求30所述的儲能設備，其中所述接片式電流總線平行於所述堆疊方向。
32.根據權利要求29所述的儲能設備，其中所述正極接片式電流總線和負極接片式電流總線包括在相應的所述接片式電流總線的末端處從所述堆疊方向向外突出的電子連接片。
【文檔編號】H01M2/26GK103620823SQ201280028826
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2012年4月27日 優先權日:2011年4月29日
【發明者】M·克拉克, K·切裡索爾, J·雷加拉多, J·K·韋斯特, 周昕, J·戈登, M·西塔, N·西塔 申請人:G4協同學公司