电池隔板、铅酸电池和车辆的制作方法

根据至少选定的实施方式，本公开涉及改进的铅酸电池，如富液式铅酸电池(flooded lead-acid batteries)，改进的包括铅酸电池和/或电池隔板的系统，改进的电池隔板，改进的包括此类系统的车辆，其制造方法或用途，或其组合。根据至少某些实施方式，本公开或本实用新型涉及改进的富液式铅酸电池，用于这种电池的改进的电池隔板，和/或制造、测试或使用此类改进的富液式铅酸电池的方法，或其组合。此外，本文公开了用于减少富液式铅酸电池中的酸分层、增强电池寿命和性能的方法、系统、电池和/或电池隔板。

背景技术：

为了减少燃料消耗和尾管排放的产生，汽车制造商已经实施了不同程度的电力混合(electrical hybridization)。一种形式的混合电动车辆(Hybrid Electric Vehicle，HEV)有时被称为“微HEV”或“微混合动力”。在这种微HEV 或类似车辆中，汽车可具有怠速启动/停止(ISS)功能，其中可以在怠速启动/ 停止和/或再生制动期间的各个点处关闭发动机。虽然这增加了车辆的燃料经济性，但也增加了在车辆不运动时必须驱动辅助装置(如空调、媒体播放器等)的电池上的应变。

常规车辆(如没有启动/停止能力的汽车)可以使用常规的富液式铅酸电池，如起动照明点火(SLI)铅酸电池。因为发动机在使用期间不会关闭，所以当发动机发动时，仅从电池提取动力。因此，电池通常处于过充电状态，而不是处于部分充电状态。例如，这种常规的富液式铅酸电池可以以大于95％充电，大于96％，大于97％，大于98％，大于99％或甚至大于100％充电的充电状态存在，因为其经常处于过充电状态。在过充电时，在常规铅酸电池内产生气泡(例如氢气气泡)，并且这些循环气泡用于在电池内混合液体电解质 (酸)。

另一方面，启动/停止车辆从电池连续地汲取电力，因此电池持续处于部分充电的状态。在部分充电时，不产生气泡，并且电解质的内部混合显著减少，导致电池内的酸分层。因此，酸分层是启动/停止富液式铅酸电池和各种增强的富液式电池内的问题，而对于在过充电或全(或接近总)充电的状态下运作的更常规或传统的富液式铅酸电池而言，酸分层根本不是问题。

酸分层是这样一个过程的术语：较致密的硫酸集中在电池的底部，导致在电池顶部相应较高的水浓度。在富液式铅酸电池如增强的富液式铅酸电池或起动/停止富液式铅酸电池内，酸分层是不期望的。在电极顶部处降低的酸水平可能抑制电池系统内的均匀性和充电接受能力，并且可能沿着电池的高度从顶部到底部增加内部电阻的变化。在电池底部处，增加的酸水平人为地升高电池的电压，这可能干扰电池管理系统，可能向电池管理系统发送无意的/错误的健康状态信号。总的来说，酸分层导致沿着电池部件较高的电阻，其可能导致电极问题和/或较短的电池寿命。鉴于启动/停止电池和/或其它增强的富液式铅酸电池预期将在混合动力和全电动车辆中变得越来越普遍，以增加车辆燃料效率和减少CO2排放，则非常需要用于减少酸分层和/或改进酸混合的解决方案。

在一些情况下，使用VRLA(阀控式铅酸)技术可以避免酸分层，其中酸是通过凝胶电解质和/或通过吸收性玻璃垫(AGM)电池隔板系统固定。与富液式铅酸电池中的自由流体电解质相反，在VRLA AGM电池中，电解质被吸附在纤维或纤维材料上，如玻璃纤维垫、聚合物纤维垫、凝胶电解质等。然而， VRLA AGM电池系统比富液式电池系统制造成本显著更高。VRLA AGM技术在一些情况下可能对过度充电更敏感，可能在高热下干燥，可能经历容量的逐渐下降，并且可能具有较低的比能量。类似地，在一些情况下，凝胶VRLA 技术可能具有更高的内阻并且可能充电接受能力降低。

因此，需要进一步开发在使用时不经历酸分层和/或在使用中表现出降低或显著降低的酸分层水平的增强的富液式铅酸电池，如增强的富液式启动 /停止电池。需要改进的增强的富液式铅酸电池，与先前可获得的相比，其具有改进的均匀性和性能，并且具有竞争或甚至超过某些VRLA AGM电池中可能发现的性能能力。

技术实现要素：

根据第一方面的实施方式，本实用新型涉及一种电池隔板，其特征在于包括：

多个间断筋带(broken ribs)；和

所述多个间断筋带由角取向限定。

本实用新型的第二方面涉及根据前述第一方面所述的电池隔板，其特征在于所述角取向相对于所述电池隔板的机器方向(machine direction)，并且所述角取向是选自由大于零度且小于180度和大于180度且小于360度组成的组的角。

本实用新型的第三方面涉及根据前述第一方面所述的电池隔板，其特征在于进一步包括：

所述多个间断筋带内的一组或多组筋带；和

所述一组或多组筋带内的第一组筋带具有第一角取向；

所述一组或多组筋带内的至少第二组筋带具有第二角取向。

本实用新型的第三方面涉及根据前述第一方面所述的电池隔板，其特征在于所述多个间断筋带被布置成列或行的阵列。

本实用新型的第五方面涉及根据前述第一方面所述的电池隔板，其特征在于所述多个间断筋带被布置成列和行的阵列。

本实用新型的第六方面涉及根据前述第五方面所述的电池隔板，其特征在于所述列通过可变的列间隔分开。

本实用新型的第七方面涉及根据前述第五方面所述的电池隔板，其特征在于所述行通过可变的行间隔分开。

本实用新型的第八方面涉及根据前述第一方面所述的电池隔板，其特征在于所述多个间断筋带被布置成列的阵列；

所述列的阵列布置在多个列区段中；和

所述多个列区段中的至少一个与所述多个列区段中的至少另一个相比具有不同布置的所述多个间断筋带。

本实用新型的第九方面涉及根据前述第一方面所述的电池隔板，其特征在于所述多个间断筋带被布置成行的阵列；

所述行的阵列被布置在多个行区段中；和

所述多个行区段中的至少一个与所述多个行区段中的至少另一个相比具有不同布置的所述多个间断筋带。

本实用新型的第十方面涉及根据前述第一方面所述的电池隔板，其特征在于所述电池隔板是选自由聚合物、热塑性聚合物、聚烯烃、橡胶、聚氯乙烯、酚醛树脂、纤维素、多孔聚合物、多孔填充聚合物、聚乙烯、聚丙烯、合成木浆、玻璃纤维、纤维素纤维或其组合组成的组中的多孔或微孔膜。

本实用新型的第十一方面涉及根据前述第十方面所述的电池隔板，其特征在于所述电池隔板是由一种或多种热塑性聚合物制成的微孔膜。

本实用新型的第十二方面涉及根据前述第一至第十一方面中的任一方面所述的电池隔板，其特征在于所述电池隔板包括含有聚乙烯、二氧化硅、油，以及任选地含有表面活性剂，并且在至少一侧上具有所述多个间断筋带的微孔填充聚合物膜。

本实用新型的第十三方面涉及根据前述第一方面所述的电池隔板，其特征在于进一步包括：吸收性玻璃垫。

根据第十四方面的实施方式，本实用新型涉及一种铅酸电池，其特征在于包括：

一个或多个如前述第一至第十三方面中的任一方面所述的电池隔板，其中所述一个或多个电池隔板包括所述多个间断筋带；

所述多个间断筋带各自由相对于所述一个或多个电池隔板的机器方向的角取向限定；

所述多个间断筋带内的一组或多组筋带；和

所述一组或多组筋带的第一组筋带与所述一组或多组筋带的其它筋带具有相同的筋带角取向。

本实用新型的第十五方面涉及根据前述第十四方面所述的铅酸电池，其特征在于所述铅酸电池是富液式铅酸电池。

本实用新型的第十六方面涉及根据前述第十四方面所述的铅酸电池，其特征在于所述铅酸电池是怠速停止/启动电池、动力电池或深循环电池。

本实用新型的第十七方面涉及根据前述第十四方面所述的铅酸电池，其特征在于所述铅酸电池是在部分充电状态下操作的电池。

本实用新型的第十八方面涉及根据前述第十四方面所述的铅酸电池，其特征在于所述铅酸电池是经历移动和停止运动的电池。

本实用新型的第十九方面涉及根据前述第十八方面所述的铅酸电池，其特征在于所述一个或多个电池隔板中的每一个大致平行于所述移动和停止运动的方向设置。

本实用新型的第二十方面涉及根据前述第十四方面所述的铅酸电池，其特征在于进一步包括：

正电极和负电极的交替顺序；其中

所述电池隔板设置在所述负电极附近。

本实用新型的第二十一方面涉及根据前述第二十方面所述的铅酸电池，其特征在于所述多个间断筋带邻近所述正电极。

本实用新型的第二十二方面涉及根据前述第十四方面所述的铅酸电池，其特征在于进一步包括具有顶部空间的电池盒，所述顶部空间包括一个或多个防溅挡板。

本实用新型的第二十三方面涉及一种车辆，其特征在于包含根据前述第十四至第二十二方面中的任一方面所述的铅酸电池。

根据至少选定的实施方式，本公开或实用新型可解决上述和其他需要。例如，根据至少某些实施方式，本公开或实用新型涉及或者可以提供新型、改进的或优化的富液式铅酸电池，系统，用于增强的富液式铅酸电池的隔板，以及制造、测试和/或使用其的方法，和/或包含其的车辆。

本文公开了具有特定种类的隔板的新型、改进的或优化的增强的富液式铅酸电池。已经惊讶地发现，通过适当选择隔板表面特性(和任选地在车辆中具有某些电池板和隔板取向)，可减少和/或防止酸分层，并且可观察到电池性能的相应增加，性能接近、等于或甚至大于某些VRLA AGM或 VRLA-AGM电池的性能。此外，已经惊讶地发现，使用本文所述的一个或多个隔板以及本文所述的一个或多个电池，并且在运动中使用它们，本实用新型的电池和隔板的这种运动促进改善酸混合或循环，和/或减少或完全防止酸分层，而不需要用于酸混合的一些机械装置或一些工具(如用于酸混合的泵)。下面进一步详细描述各种实施方式。

根据至少选定的实施方式、方面或目的，本公开涉及改进的铅酸电池，如富液式铅酸电池，包括铅酸电池和电池隔板的改进的系统，改进的电池隔板，包括这种系统的改进的车辆，和/或制造方法和/或用途。

根据至少选定的实施方式、方面或目的，本公开可以提供增强的富液式铅酸电池，如增强的富液式启动/停止电池，其在使用时不经历酸分层和/或在使用中表现出降低或显著降低的酸分层，具有改进的均匀性(如酸混合均匀性等)的改进的增强的富液式铅酸电池，以及可比于以前可获得的性能，和/或具有相当或超过至少某些VRLA-AGM电池的性能能力的改进的增强的富液式铅酸电池。

附图说明

图1包括根据本文所述的各种实施方式使用的带锯齿形筋带的隔板的型面的两个视图。

图2描绘了在25℃(77°F)下硫酸溶液的电导率的图形。该图形有助于理解，由于电池单元和/或电池的高和低酸区域中电导率的差异，酸分层可能导致不均匀的电流。该图形表示从http://myweb.wit.edu/sandinic/Research/conductivity％20v％20concentration.pdf 收集的数据，于2016年7月26日访问；其中电导率以西门子/厘米测量，并且表示为作为重量百分比的硫酸溶液的浓度的函数。

图3A-3D包括根据本文的各种实施方式的隔板的若干锯齿形型面的图。本文公开了用于改进和增强酸混合的隔板的各种优化的型面，并且图3A-3D 中所示的图仅仅是这种优化型面的示例；许多其它优化的型面落在本文描述和要求保护的改进的隔板、电池、系统和方法的范围内。

图4包括描绘增强的富液式电池或以增强模式操作的富液式电池的一个实例的循环测试的图形。

图5示出了水平加速曲线，其中侧向或横向运动建模为电池隔板经历使用计算流体动力学(CFD)分析的正弦加速。

图6描绘了显示水平加速下经历图5中限定的运动60秒并使用CFD分析以显示富液式铅酸电池的分层电解质的混合的连续筋带隔板的分析的酸的分数的体积均匀性。

图7描绘了显示了经历图5中限定的运动60秒并使用CFD分析以显示富液式铅酸电池的分层电解质的混合的锯齿形筋带隔板的分析的体积均匀性。

图8描述了图6和图7的CFD分析的比较。

图9限定了在锯齿形筋带隔板的CFD分析中使用的摇摆运动(rocking motion)。

图10是富液式铅酸电池(如增强的富液式铅酸电池和/或ISS富液式铅酸电池)的包封负极板(“包封负极”或“包裹负极”)的隔板的示意图。

图11是经历侧向运动的包封负极的锯齿形筋带隔板的体积均匀性的图示。图12是包封负极的和包封正极的锯齿形筋带隔板的体积均匀性的图形比较。

图13A-13F描绘根据本公开的示例性实施方式的间断筋带图案的变量。

图14A-14F示出具有根据本公开的示例性实施方式并且如其中所示的图案所限定的间断筋带的电池隔板。

图15描绘了先前描述的经历侧向运动的隔板的几种CFD分析的体积均匀性的比较。

图16描绘了连续筋带隔板、锯齿形筋带隔板和间断筋带隔板(所有包封负极的)的几种CFD分析的体积均匀性的比较。

图17A详细示出了具有三个不同间断筋带图案的区域的隔板。图17B描绘了三区域间断筋带隔板的间断筋带变量。图17C描绘了单区间断筋带隔板的间断筋带变量。

图18A-18D描绘了多区域间断筋带图案化的隔板的变体。

图19描绘了经历侧向运动的先前描述的隔板的几个CFD分析的体积均匀性的比较。

图20示出了本公开的示例性实施方式的变体。

具体实施方式

在本文所述的各种实施方式中，在富液式铅酸电池中使用增强电解质混合和/或循环的隔板。在某些实施方式中，采用降低酸分层的隔板。在各种实施方式中，公开了一种铅酸电池，其中与已知的电池相比，由于用于酸混合以及防止或至少减少酸分层和酸分层的负面影响的改进或增强的隔板或隔板系统，酸分层大大降低。这种电池可以例如用在运动中的具有电池的车辆中。并且在各种实施方式中，车辆(例如，含有启动/停止铅酸电池的电动车辆或部分电动车辆)的运动供实际上混合酸或电解质，与本文所述的增强的电池隔板组合，意外地导致在启动/停止富液式铅酸电池和/或增强的富液式铅酸电池或以增强模式操作的电池中，本文所示的酸分层显著减少以及本文所示的酸混合的显著改善。例如，启动/停止电动车辆的停止和启动在本文的各种实施方式中提供能量，从而在增强的富液式铅酸电池内混合酸/电解质，并且改进酸混合以及减少或完全防止酸分层。

本文所述的隔板(优选增强的酸混合隔板、叶片(leaves)、套管(sleeves)、包裹物(wraps)、袋(pockets)或包套(envelopes))的示例性实施方式优选由多孔膜(如具有小于约1μm的孔的微孔膜，中孔膜，或具有大于约1μm的孔的大孔膜，多孔聚合物膜，或多孔填充聚合物膜)制成，所述多孔膜由合适的天然或合成材料制成，如聚烯烃、聚乙烯、聚丙烯、酚醛树脂、聚氯乙烯(PVC)、橡胶、合成木浆(SWP)、玻璃纤维、纤维素纤维或其组合，更优选由热塑性聚合物制成的微孔膜。优选的微孔膜可以具有约0.1μm(100nm)的孔径和约 60％的孔隙率。热塑性聚合物原则上可以包括适用于铅酸电池的所有耐酸热塑性材料。优选的热塑性聚合物包括聚乙烯基类和聚烯烃类。聚乙烯基类包括例如PVC。聚烯烃类包括例如聚乙烯、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和聚丙烯。一个优选的实施方式可以包括填料(例如二氧化硅)和UHMWPE的混合物。通常，优选的隔板可以通过在挤出机中混合约30重量％的二氧化硅与约10重量％的UHMWPE和约60％的加工油来制备。该混合物还可以包括少量的在隔板领域中常见的其它添加剂或试剂(如润湿剂、着色剂、抗静电添加剂、类似材料或其组合)，并被挤出成平板形状。可以优选的聚烯烃隔板可以是二氧化硅填充的聚烯烃的微孔片材(具有或不具有残余油和一种或多种添加剂或表面活性剂)，在其一个或多个表面上具有锯齿形筋带、突起 (protrusions)、垛形(embattlements)、凹痕、压纹(embossments)及其组合(并且其可能优选地提供与由车辆运动引起的电解质晃动相关的酸混合效应)。

隔板优选由聚烯烃制成，如聚丙烯、乙烯-丁烯共聚物，并且优选聚乙烯，更优选高分子量聚乙烯，例如分子量为至少600,000的聚乙烯，或者高密度聚乙烯，例如分子量为至少500,000的聚乙烯。在一些实施方式中，使用一种或多种超高分子量聚乙烯，例如分子量为至少1,000,000、特别是大于 4,000,000和在一些情况下5,000,000至8,000,000(通过粘度法测量并通过 Margolie公式计算)的聚乙烯，标准负荷熔体指数基本为0(如ASTM D 1238 (条件E)所述，使用2,160g的标准负荷所测量的)，和粘度数不小于600ml/g，优选不小于1,000ml/g，更优选不小于2,000ml/g，最优选不小于3,000ml/g(在 130℃下，在0.02g聚烯烃的100g十氢化萘的溶液中测定)。

根据至少一个实施方式，隔板由与加工油和二氧化硅例如沉淀二氧化硅和/或热解法二氧化硅混合的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)制成。根据至少另一个实施方式，隔板由与加工油、添加剂和二氧化硅例如沉淀二氧化硅混合的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)制成。隔板优选包含8-100体积％的聚烯烃、0-40体积％的增塑剂和0-92体积％的惰性填料材料的均匀混合物。在一些情况下，优选的填料是干的、细碎的二氧化硅。然而，填料可以选自由二氧化硅、云母、蒙脱石、高岭土、石棉、滑石、硅藻土、蛭石、天然和合成沸石、水泥、硅酸钙、粘土、硅酸铝、硅酸钠铝、聚硅酸铝、氧化铝硅胶、玻璃颗粒、炭黑、活性炭、碳纤维、木炭、石墨、氧化钛、氧化铁、氧化铜、氧化锌、氧化铅、钨、氧化锑、氧化锆、氧化镁、氧化铝、二硫化钼、硫化锌、硫酸钡、硫酸锶、碳酸钙、碳酸镁等，以及其各种组合组成的组。

优选的增塑剂是石油、蜡或其组合。由于增塑剂是最容易从聚合物-填料-增塑剂组合物中除去的组分，因此它可用于赋予电池隔板多孔性。也可以通过其它工艺或材料形成孔，如通过去除颗粒。

隔板可以具有直径小于5μm、优选小于1μm的平均孔径。优选地，大于 50％的孔的直径在0.5μm以下。特别优选至少90％的孔具有小于0.9μm的直径。优选微孔隔板的平均孔径在0.05-0.9μm、在一些情况下0.1-0.3μm的范围内。

在一些情况下，可以使用Ritter,H.L.,和Drake,L.C.,Ind.Eng.Chem.Anal. Ed.,17,787(1945)中所述的汞浸入法测量孔径。根据该方法，通过借助于孔隙率计(porosimeter model 2000，Carlo Erba)改变施加在汞上的压力，迫使汞进入不同尺寸的孔中。孔分布可以通过用MILESTONE 200软件评价粗产物数据来确定。

隔板的厚度优选大于0.1mm且小于或等于5.0mm。隔板的厚度可以在 0.15-2.5mm、0.25-2.25mm、0.5-2.0mm、0.5-1.5mm或0.75-1.5mm的范围内(其中这样的厚度考虑整个隔板的厚度，包括任何筋带、突起、凹痕等)。在一些情况下，隔板可以是约0.8mm或1.1mm厚。隔板可以具有或可以不具有粘附到其一个或多个表面的层压体或一些其它层(例如，非织造层和/或AGM 层)。而且，一个或两个电极可以用一个或多个玻璃垫或玻璃纤维层和/或用多孔板包裹物包裹。

在各种可能优选的实施方式中，微孔聚烯烃隔板层含有筋带，如锯齿形、垛形、成角度筋带或间断筋带，或其组合。优选的筋带可以是8μm至1mm高并且可以间隔开1μm至20mm，而微孔聚烯烃隔板层的优选背板厚度(不包括筋带或压纹)可以是约0.05mm至约0.50mm(例如，在某些实施方式中，约 0.25mm)。例如，筋带可以相距0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、 1.8mm、2.0mm、2.25mm、2.5mm、2.75mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、 8mm、9mm或10mm。在一些实施方式中，筋带可以是图案，如它们可以在隔板层的一侧上或在聚烯烃隔板的两侧上，相对于彼此0°-90°。在一些实施方式中，酸混合筋带可以是前、正或正侧筋带。在隔板或隔板层的两侧上包括各种图案的筋带可以包括在隔板的第二侧或背面上的正筋带和负纵向或横向筋带(cross-ribs)，如更小、更紧密间隔的负纵向或横向筋带或微型筋带。在一些情况下，这种负纵向或横向筋带的高度可以为约0.025mm至约0.1mm，并且优选高度为约0.075mm，但是可以大至0.25mm。其他图案可以包括在隔板层两侧上的筋带，在隔板的第二侧或背面上具有负微型筋带(相比于在隔板的另一侧上的主筋带在相同方向上相对于横向上延伸的微型筋带)。在一些情况下，这种负微型筋带的高度可以为约0.025mm至约0.25mm，并且优选高度为约0.050mm至约0.125mm。

在某些优选的实施方式中，筋带可以是锯齿形的。锯齿可具有约0.05mm 至约1mm的平均尖端长度。例如，平均尖端长度可以大于或等于0.05mm、 0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm或0.9mm；和/或小于或等于1.0mm、0.9mm、0.8mm、0.7mm、0.6mm、0.5mm、0.4mm、 0.3mm、0.2mm或0.1mm。

锯齿可以具有约0.05mm至约1mm的平均基部长度。例如，平均基部长度可以大于或等于约0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、 0.6mm、0.7mm、0.8mm或0.9mm；和/或小于或等于约1.0mm、0.9mm、0.8mm、0.7mm、0.6mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mm或0.1mm。

如果存在锯齿，它们的平均高度可以为约0.05mm至约4mm。例如，平均高度可以大于或等于约0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、 0.6mm、0.7mm、0.8mm或0.9mm；和/或小于或等于约1.0mm、0.9mm、0.8mm、0.7mm、0.6mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mm或0.1mm。对于其中锯齿高度与筋带高度相同的实施方式，锯齿形筋带也可以称为突起。这样的范围可以应用于工业牵引型启动/停止电池的隔板，其中隔板的总厚度通常可以为约1mm至约4mm，以及汽车启动/停止电池，其中隔板的总厚度可以稍小(例如，通常为约0.3mm至约1mm)。

锯齿可具有约0.1mm至约50mm的平均中心至中心间隔。例如，平均中心到中心间隔可以大于或等于约0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、 0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.25mm或1.5mm；和/或小于或等于约1.5mm、 1.25mm、1.0mm、0.9mm、0.8mm、0.7mm、0.6mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm 或0.2mm。

锯齿可具有约0.1:1至约500:1的平均高度与基部宽度比。例如，平均高度与基部宽度的比率可以大于或等于约0.1:1、25:1、50:1、100:1、150:1、200:1、 250:1、300:1、350:1或450:1；和/或小于或等于约500:1、450:1、400:1、350:1、 300:1、250:1、200:1、150:1、100:1、50:1或25:1。

锯齿的平均基部宽度与顶端宽度之比可以为约1000:1至约0.1:1。例如，平均基部宽度与顶端宽度的比率可以大于或等于约0.1:1、1:1、2:1、3:1、4:1、 5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、15:1、20:1、25:1、50:1、100:1、150:1、200:1、 250:1、300:1、350:1、450:1、500:1、550:1、600:1、650:1、700:1、750:1、 800:1、850:1、900:1、950:1，和/或例如小于或等于约1000:1、950:1、900:1、 850:1、800:1、750:1、700:1、650:1、600:1、550:1、500:1、450:1、400:1、 350:1、300:1、250:1、200:1、150:1、100:1、50:1、25:1、20:1、15:1、10:1、 9:1、8:1、7:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1或者1:1。

在一些实施方式中，隔板可以是带凹痕的。凹痕通常是在隔板的一个或多个表面上的突起型特征或结节。凹痕的厚度可以是隔板厚度的1-99％。例如，凹痕的平均厚度可以小于约95％、90％、85％、80％、75％、70％、65％、60％、55％、50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％或者5％。凹痕可以沿着隔板成行布置。行或线可以间隔开约1μm至约10mm。例如，行可以间隔大约0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6 mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm、 2.0mm、2.25mm、2.5mm、2.75mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、 8mm、9mm、或10mm。反之，凹痕可以以随机阵列或随机方式布置。

凹痕可具有约0.05mm至约1mm的平均凹痕长度。例如，平均凹痕长度可以大于或等于约0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、 0.7mm、0.8mm或0.9mm；和/或小于或等于约1.0mm、0.9mm、0.8mm、0.7mm、 0.6mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mm或0.1mm。

凹痕可具有约0.01mm至约1.0mm的平均凹痕宽度。例如，平均凹痕宽度可以大于或等于约0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、 0.7mm、0.8mm或0.9mm；和/或小于或等于约1.0mm、0.9mm、0.8mm、0.7mm、 0.6mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mm或0.1mm。

凹痕可具有约0.10mm至约50mm的平均中心至中心间隔。例如，平均中心至中心间隔可以大于或等于约0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、 0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.25mm或1.5mm；和/或小于或等于约1.5mm、 1.25mm、1.0mm、0.9mm、0.8mm、0.7mm、0.6mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm 或0.2mm。

凹痕可以是四边形的形状，例如正方形和矩形。凹痕可具有约0.1:1至约 100:1的平均凹痕长度与凹痕宽度比。例如，平均长度与基部宽度的比率可以大于或等于约0.1:1、1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、 15:1、20:1、25:1、50:1、100:1、150:1、200:1、250:1、300:1、350:1、450:1、 500:1、550:1、600:1、650:1、700:1、750:1、800:1、850:1、900:1、950:1，和/或小于或等于约1000:1、950:1、900:1、850:1、800:1、750:1、700:1、650:1、600:1、550:1、500:1、450:1、400:1、350:1、300:1、250:1、200:1、150:1、 100:1、50:1、25:1、20:1、15:1、10:1、9:1、8:1、7:1、6:1、5:1、4:1、3:1、 2:1或1:1。

在一些实施方式中，凹痕可以是基本上圆形的。圆形凹痕可具有约0.05 至约1.0mm的直径。例如，平均凹痕直径可以大于或等于约0.05mm、0.1mm、 0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、or 0.9mm；和/或小于或等于约1.0mm、0.9mm、0.8mm、0.7mm、0.6mm、0.5mm、 0.4mm、0.3mm、0.2mm或0.1mm。

还可以包括各种其他形状的凹痕。仅作为示例，这种凹痕可以是三角形、五边形、六边形、七边形、八边形、卵形、椭圆形及其组合。

在一些实施方式中，隔板可以具有肋条、锯齿、凹痕或其组合的特征。例如，隔板可以具有沿着隔板从顶部到底部延伸的一系列锯齿形筋带，和沿着隔板水平延伸的第二系列锯齿形筋带。在其他实施方式中，隔板可以具有锯齿形筋带，凹痕，连续、中断或间断的连续筋带或其组合的交替顺序。

表1包括隔板的几个具体实施方式，仅通过示例的方式呈现，并不意味着限制，具有可用于形成这样的隔板的锯齿和/或凹痕和各种参数，从而对富液式铅酸电池(有时称为增强的富液式电池)防止酸分层并促进酸混合。

表1

与常规隔板相比，本文公开的隔板优选提供增强的电解质混合和/或酸循环。在某些实施方式中，隔板提供较少的酸分层，如通过电池单元的顶部和底部的电解质密度测量的。在电池单元经历30、60、90或更多启动/停止事件或循环之后，密度差异可以小于50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、 15％、10％、5％、2.5％或1％。在某些选定的实施方式中，在电池单元静置保持24、48、72或更多小时之后，密度差异可以小于50％、45％、40％、35％、 30％、25％、20％、15％、10％、5％、2.5％或1％。

在一些实施方式中，改进的隔板可以包括在一侧或两侧上的涂层。这种涂层可以包括表面活性剂或其它材料。在一些实施方式中，涂层可以包括例如在美国专利公开号2012/0094183中描述的一种或多种材料，其通过引用并入本文。这种涂层可以例如降低电池系统的过充电电压，从而延长电池寿命，并减少栅格(grid)腐蚀而且防止干涸和/或水损失。

在本文的各种实施方式中使用的隔板可以提供有一种或多种添加剂。这是因为添加剂可增强用于某些车辆的某些停止/启动富液式铅酸电池的隔板。一种可以存在于聚烯烃中的这样的添加剂是表面活性剂，而另一种这样的添加剂可以包括一种或多种胶乳添加剂。合适的表面活性剂包括表面活性剂如烷基硫酸盐；烷基芳基磺酸盐；烷基酚-环氧烷加成产物；皂类；烷基- 萘-磺酸盐；磺基-琥珀酸盐的二烷基酯；季胺；环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段共聚物；以及单烷基和二烷基磷酸酯的盐。添加剂可以是非离子表面活性剂，如多元醇脂肪酸酯、聚乙氧基化酯、聚乙氧基化脂肪醇、烷基多糖如烷基聚糖苷及其共混物、胺乙氧基化物、脱水山梨醇脂肪酸酯乙氧基化物、有机硅氧烷系表面活性剂、乙烯乙酸乙烯酯三元共聚物、乙氧基化烷基芳基磷酸酯和脂肪酸的蔗糖酯。

在某些实施方式中，添加剂可以由式(I)的化合物表示，

式(I)＝R(OR¹)n(COOM^x+1/x)m(I)

其中

●R是具有10至4200个碳原子、优选13至4200个碳原子的非芳族烃残基，其可以被氧原子间隔；

●R¹为H、-(CH2)kCOOM^x+1/x或-(CH2)k-SO3M^X+1/X，优选H，其中k＝1或2；

●M为碱金属或碱土金属离子、H⁺或NH4⁺，其中不是所有的变量M同时具有H⁺的含义；

●n为0或1；

●m为0或者10至1400的整数；和

●x为1或2，其中在根据式(I)的化合物中，氧原子与碳原子的比例在1:1.5 至1:30的范围内，并且m和n不能同时为0。然而，优选变量n和m仅一个不为0。

非芳族烃基是指不含芳族基团或其本身代表非芳族基团的基团。烃基可被氧原子间隔，即含有一个或多个醚基。

R优选为可被氧原子间隔的直链或支链脂族烃基。饱和的、未交联的烃基是非常特别优选的。

式(I)的化合物用于生产供本文所述的各种电池隔膜的添加剂，还可以为这种隔膜提供对氧化破坏的有效防护。在一些实施方案中，优选包括含有根据式(I)的化合物的添加剂的电池隔板，其中：

●R是具有10至180个、优选12至75个且非常特别优选14至40个碳原子的烃基，其可以被1至60个、优选1至20个并且非常特别优选1至8个氧原子间隔，特别优选式R²-[(OC2H4)p(OC3H6)q]-的烃基，其中

οR²是具有10至30个碳原子、优选12至25个、特别优选14至20个碳原子的烷基；

οp是0至30、优选0至10、特别优选0至4的整数；

οq是0至30、优选0至10、特别优选0至4的整数；和

οp和q的总和为0至10、特别是0至4的化合物是特别优选的；和

●n为1，和

●m为0。

式R²-[(OC2H4)p(OC3H6)q]-应理解为还包括其中方括号中基团的顺序不同于所示的那些的化合物。例如，根据本公开，通过交换(OC2H4)和(OC3H6) 基团形成的括号中的基团的化合物是合适的。

R²为具有10至20个、优选14至18个碳原子的直链或支链烷基的添加剂已证明是特别有利的。OC2H4优选代表OCH2CH2，OC3H6代表OCH(CH3)CH2和 /或OCH2CH(CH3)。

作为优选的添加剂，可以特别提及醇，特别优选伯醇(p＝q＝0；m＝0)，脂肪醇乙氧基化物(p＝1至4，q＝0)、脂肪醇丙氧基化物(p＝0，q＝1至4)和脂肪醇烷氧基化物(p＝1至2；q＝1至4)，伯醇的乙氧基化物是优选的。脂肪醇烷氧基化物例如可通过相应的醇与环氧乙烷或环氧丙烷的反应得到。

不溶于或仅部分溶于水和硫酸的m＝0型添加剂已证明是特别有利的。

还优选含有根据式(I)的化合物的添加剂，其中，

●R是具有20至4200个、优选50至750个和非常特别优选80至225个碳原子的烷烃基；

●M是碱金属或碱土金属离子、H⁺或者NH4⁺，特别是碱金属离子如Li⁺、Na⁺和K⁺，或者H⁺，其中不是所有的变量M同时具有H⁺的含义；

●N＝0；

●m为10至1400的整数；和

●x为1或2。

作为合适的添加剂，这里可以提及特别是聚丙烯酸类、聚甲基丙烯酸类和丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物，其酸基至少部分地，例如优选40％、特别优选 80％被中和。百分比是指酸基团的数目。非常特别优选的是完全以盐形式存在的聚(甲基)丙烯酸类。聚(甲基)丙烯酸类是指聚丙烯酸类、聚甲基丙烯酸类和丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物。优选聚(甲基)丙烯酸类，特别是平均摩尔质量Mw为1,000至100,000g/mol、特别优选1,000至15,000g/mol和非常特别优选 1,000至4,000g/mol的聚丙烯酸类。聚(甲基)丙烯酸类聚合物和共聚物的分子量是通过测量聚合物的用氢氧化钠溶液中和的1％水溶液的粘度(Fikentscher 常数)来确定。

还合适的是(甲基)丙烯酸的共聚物，特别是除了(甲基)丙烯酸还含有乙烯、马来酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和/或丙烯酸乙基己酯作为共聚单体的共聚物。优选含有至少40wt.-％、优选至少80wt.-％的(甲基)丙烯酸单体的共聚物，所述百分比是基于单体或聚合物的酸形式。

为了中和聚丙烯酸聚合物和共聚物，碱金属和碱土金属氢氧化物如氢氧化钾、特别是氢氧化钠是特别合适的。

可以以各种方式将一种或多种添加剂提供给微孔聚烯烃。例如，当完成时(即在萃取后)将添加剂施用于聚烯烃，或将添加剂添加到用于生产聚烯烃的混合物中。根据优选的实施方式，将添加剂或添加剂的溶液施加到聚烯烃的表面。该变体特别适用于非热稳定添加剂和可溶于用于随后的萃取的溶剂中的添加剂的施加。特别适合作为根据本公开的添加剂的溶剂的是低分子量醇，如甲醇和乙醇，以及这些醇与水的混合物。施加可以在隔板面向负电极的一侧上、面向正电极的一侧上或在两侧上进行。

添加剂可以以至少0.5g/m²、1.0g/m²、1.5g/m²、2.0g/m²、2.5g/m²、3.0g/m²、 3.5g/m²、4.0g/m²、4.5g/m²、5.0g/m²、5.5g/m²、6.0g/m²、6.5g/m²、7.0g/m²、 7.5g/m²、8.0g/m²、8.5g/m²、9.0g/m²、9.5g/m²或10.0g/m²的密度存在。添加剂可以按0.5-10g/m²、1.0-10.0g/m²、1.5-10.0g/m²、2.0-10.0g/m²、2.5-10.0g/m²、3.0-10.0g/m²、3.5-10.0g/m²、4.0-10.0g/m²、4.5-10.0g/m²、5.0-10.0g/m²、 5.5-10.0g/m²、6.0-10.0g/m²、6.5-10.0g/m²、7.0-10.0g/m²、7.5-10.0g/m²、 5.0-10.5g/m²、5.0-11.0g/m²、5.0-12.0g/m²或5.0-15.0g/m²之间的密度存在于隔板上。

施加可以通过将聚烯烃辊涂或浸渍在添加剂或添加剂的溶液中，随后任选地除去溶剂(例如通过干燥)而进行。还可以以任何其他已知的方式进行施加。以这种方式，添加剂的施加可以例如与在聚烯烃生产期间经常实施的萃取组合。

将包含基于酸的电解质(acid-based electrolyte)，其中红色染料包含在酸中，以可视地表示具有较高酸密度和较低pH水平的电解质，并将其与较低酸密度和较高pH水平区分开。

将根据示例性实施方式的具有带锯齿形或垛形的筋带的隔板的电池单元与具有常规的带连续筋带的隔板的电池单元进行比较，其中这种连续筋带沿着隔板垂直延伸。用于隔板的垛形筋带之间的间隔(筋带顶端到筋带顶端) 大约为11mm。将上述电池单元经历90次启动/停止事件或循环，其中隔板和包封的电极平行于运动方向。在30、60和90次启动/停止循环或事件之后，具有带锯齿形筋带的隔板的电池单元比具有常规隔板的电池单元显示出显著更少的酸分层。

将上述电池单元在行驶25英里/小时的车辆中经历60次启动/停止事件或循环，随后过夜休息。具有带锯齿形的筋带的隔板的电池单元比具有常规隔板的电池单元显示出明显更少的酸分层。

将根据示例性实施方式具有更靠近间隔的带锯齿形的筋带的隔板的电池单元与具有常规的带连续筋带的隔板的电池单元进行比较，其中连续筋带沿着隔板是垂直的。用于隔板的垛形筋带之间的间隔大约为7mm。电池单元经历90次启动/停止事件或循环。在30、60和90次启动/停止循环或事件之后，具有带锯齿形的筋带的隔板的电池单元显示出比具有常规隔板的电池单元明显更少的酸分层。

将根据示例性实施方式的具有带凹痕的隔板的电池单元与具有常规的包括连续的大和小筋带的隔板的电池单元进行比较，其中这种大和小的连续筋带沿着隔板垂直延伸。电池单元经历90次启动/停止事件或循环。在30、60 和90次启动/停止循环或事件之后，具有带凹痕的隔板的电池单元表现出比具有常规隔板的电池单元明显更少的酸分层。因此，上述连续筋带，实际上对于怠速启动/停止铅酸电池内的隔板抑制了酸混合。

将根据示例性实施方式的具有带凹痕的隔板的电池单元与具有包括结合有凹痕的沿着隔板垂直延伸的连续筋带的隔板的电池单元进行比较。电池单元经历90次启动/停止事件或循环。具有带凹痕的隔板的电池单元比底行中具有包括连续筋带与凹痕的组合的隔板的启动/停止铅酸电池单元表现出更少的酸分层。由此证明，锯齿和连续筋带的组合或者凹痕和连续筋带的组合可以证明在根据本公开的各种电池、系统和方法中是有效的。

将根据示例性实施方式的具有带凹痕的隔板的电池单元与具有包括以相对于隔板的垂直方向的微小角度沿着隔板对角地延伸的连续筋带的隔板的电池单元相比较。电池单元经历90次启动/停止事件或循环。具有带凹痕的隔板的电池单元比启动/停止铅酸电池单元表现出更少的酸分层。关于具有包括以相对于隔板的垂直方向的微小角度沿着隔板对角地延伸的连续筋带的隔板的电池单元，在60个循环或60个启动/停止事件下，可以看出仍然存在一些酸分层；然而，酸分层在90个循环处改进。

在填充有比重为1.28的混合的酸的罐中，将常规的连续筋带隔板和根本没有隔板进行比较。带连续筋带的常规隔板可能阻碍酸混合并可能促进在启动/停止富液式铅酸电池内的酸分层。同样，不含隔板的基准形式，各种隔板可以与其比较和对比。

使用根据本公开的带锯齿形的筋带的隔板构建的电池单元，将该电池单元组装在盒中用于酸分层测试。铅带放置在电极和隔板组上。一旦将酸添加到盒中，酸水平可以在这些铅带上方几毫米(在一些情况下，仅作为示例，在铅带上方约3mm)。由于对含有电极和隔板的该盒进行电池内的酸分层测试，因此在某些实施方式中优选的是，测试的运动方向模仿启动/停止电动车辆的运动。因此，运动基本上平行于极板和隔板，使得当车辆启动、加速、减速和/或停止时，酸在电极的表面上移动。换句话说，电极和隔板与测试中产生的运动平行。

根据本文所述的各种实施方式使用隔板上的锯齿或带锯齿形的筋带。

图1包括根据本文所述的各种实施方式使用的锯齿形隔板的型面的两个视图。

图2描绘了在25℃下硫酸溶液的电导率的图形。该图形有助于理解，由于电池单元和/或电池的高和低酸区域中电导率的差异，酸分层可能导致不均匀的电流。

在电池单元，隔板可以垂直于车辆的运动方向插入系统中。另外，在电池单元中，隔板也可以与运动方向平行地插入系统中。在各种实施方式中，优选地，隔板被定位成平行于车辆和电池系统的运动方向。这是因为，对于隔板垂直于车辆的运动方向插入系统中的情况，在60次启动/停止循环或事件后，在没有良好酸混合下，仍然发生酸分层。即使根据本公开的各种实施方式在其中使用了带凹痕的隔板，仍然发生酸分层，并且酸混合不是最佳的。

根据本文所述的各种实施方式的含有锯齿形筋带的电池隔板，该隔板用于包封电极，用于制造测试的启动/停止汽车富液式铅酸电池，其测试结果如下所述。

图3A-3D包括根据本文的各种实施方式的隔板的若干锯齿形型面的图。本文公开了用于改进和增强酸混合的隔板的各种优化的型面，并且图3A-3D 仅仅是这种优化型面的示例。许多其它优化的型面落入本文所述的改进的隔板、电池、系统和方法的范围内。

图4包括描绘增强的富液式电池或以增强模式操作的富液式电池的一个示例的循环测试的曲线图。在目前较新的电池应用中，增强的富液式电池在比以往已知的通常在过充电状态或超过100％充电状态下操作的富液式铅酸电池更低的充电状态下操作。因此，这种增强的富液式电池可以在小于95％，在一些情况下小于90％，在一些情况下小于85％，在一些情况下小于80％，仍在一些情况下小于70％，在一些情况下小于60％，在一些情况下小于50％，在一些情况下小于25％，在一些情况下甚至小于10％的充电状态(SoC)下操作。在该特定图形中，对具有17.5％的放电深度(DoD)的电池进行循环试验，并且所使用的隔板是常规的带筋带的隔板。这种特定的电池显示出，在部分放电的状态下，在高循环条件下，传递能量并且在富含硫酸铅的环境中良好工作的能力。电池，如对于图4测试和在启动/停止应用中使用的电池，与标准SLI电池(如在如EN50342标准中阐述的电池)相比，具有显著增加的能量吞吐量。因为这种用于启动/停止应用的增强的富液式电池和/或富液式电池以部分充电状态操作，所以它们需要具有较高的充电效率和/或需要更容易地接受充电。在某些情况下，增强的富液式电池采用各种添加剂与一个或多个电极结合，以提高充电效率和/或产生更容易接受电荷的电池。然而，本文所述的增强的隔板可以实现相同的目标。

本文所述的隔板、方法、电池和电池系统可以随着时间的推移提供改进的电解质循环和混合，具有较少的酸分层。这对于深循环和/或增强的富液式铅酸电池特别重要，其中酸分层会显著降低电池性能。各种富液式铅酸电池、增强的富液式铅酸电池及其应用可受益于本文所述的改进的隔板、方法、电池和系统。包括但不限于各种电动车辆、汽车、混合动力车辆、叉车、高尔夫车、邻近电动车辆等的各种启动/停止车辆可受益于本文所述的改进的隔板、电池、电池系统和方法，特别是不充分充电并且以部分充电状态存在的车辆和/或电池。

本文所述的增强的富液式隔板的示例性实施方式(其可以被称为酸混合隔板)可以用于增强的富液式电池，特别是运动中的电池，并且令人惊讶地和出人意料地提供这种具有显著改进的酸混合和/或酸循环的增强的富液式电池，从而显著减少或完全防止增强的富液式电池内的酸分层。这是非常重要的，因为酸沿着整个隔板的流动和循环意味着整个电池正在使用，与电池的一小部分正在使用形成对比。也就是说，使用本公开的增强的隔板、电池、系统和方法，电解质(例如硫酸)自由地流动到并沿着隔板的所有或几乎所有部分流动，因此自由流动到并沿着在电极上的正极活性材料和负极活性材料的全部或几乎所有部分。相反，在酸分层的情况下，隔板的整个部分，以及因此这种隔板任一侧上的正极活性材料和负极活性材料的整个部分完全没有酸，因此没有使用其最大潜力来向潜在的使用该电池的装置/车辆提供电力。因此，本文所述的改进的隔板、电池、系统和方法大大降低了富液式铅酸电池(例如增强的富液式电池)中的酸分层。

酸分层的原因是在正极板和负极板或电极的表面上产生的电流密度不均匀性。另外，图2显示了H2SO4的电导率相对于硫酸的重量百分比浓度。

在本公开的一些优选实施方式中，存在于隔板的一个或多个表面上的锯齿形突起、凹痕和/或间断筋带是不均匀分布的。另外，在一些优选实施方式中，存在于隔板的一个或多个表面上的锯齿形突起、凹痕和/或间断筋带在隔板的至少一侧上的某些区域或区中是不同的。例如，锯齿和凹痕本身可以在尺寸上不均匀(例如可以随机尺寸)，并且锯齿和/或凹痕之间的间隔可以是随机的和/或不均匀的。作为示例，本文使用的各种锯齿形突起和/或凹痕可以以有序或无序阵列的形式存在于隔板的一个或两个表面上。另外，本文中使用的各种筋带，例如锯齿形筋带，可以是非线性的。例如，一些锯齿形筋带可以是波状的图案或非线性的图案。

在各种实施方式中，当本文所述的用于增强的富液式电池的增强的富液式隔板位于增强的富液式电池内，使得隔板上的增强与运动方向(运动中的电池的行进方向)平行时，凸显本文所述的增强的富液式隔板的效果。对于隔板垂直于车辆的运动方向插入系统中的情况，即使使用具有用于酸混合的增强的分布的隔板，仍然观察到酸分层。这是因为，电池单元被定位成使得隔板和电极上的增强垂直于电池在车辆中行进的运动方向。电极和隔板平行于启动和停止惯性时，电池在车辆中的放置将允许比垂直定位更好的酸混合。当垂直时，电极和隔板阻碍酸湍流和混合，而不是促进酸湍流和混合。

本文所述的各种增强的隔板，例如具有用于改进酸混合和酸循环的锯齿的那些，可以具有不同的间隔和/或不同的图案。仅作为示例，图3A-3D显示了在本示例性实施方式中有效的锯齿形筋带的示例。这种图案和其它图案 (均匀和不均匀，以及有序和无序)可以允许在富液式铅酸电池内改进CCA(冷起动安培数)以及电池的电性能的其他关键改进。在锯齿图案中，如图3A-3D 中所示的(仅作为示例)，相对于具有连续筋带(对照)的隔板，导致表面积减小约53％，在PAM(正极活性材料)上允许更少的筋带接触，导致改进的CCA 性能。在这样的图案中，如图3A-3D所示的，与允许更多的酸可用性和改进的性能的连续筋带型面(对照)相比，筋带质量可以少33％。此外，重要的是维持PAM(正极活性材料)压缩，并且具有筋带质量和开口的平衡，用于酸混合和可用性。

此外，突起(如凹痕、锯齿等)和设计的布置必须针对压缩进行优化，以便不会促进PAM脱落，并且优选地被支撑在栅格框架上方，而不是将颗粒与正极栅格框架或集电器紧密接触。

本公开的电池可以提供成本节约，由于提高的PAM利用率，更好的性能需要更少的铅。进而，这可以降低电池的成本，这是汽车制造商的需要，并且可以降低电池的重量，这也是汽车制造商的需要。

在一些情况下，与常规的筋带型面(如连续垂直筋带型面)的筋带表面积相比，本公开中使用的增强的隔板可具有优化的型面，其筋带表面积为常规筋带表面积的10-90％，优选常规筋带表面积的30-70％，更优选在某些情况下为常规筋带表面积的40-60％。所有这些取决于筋带几何形状、筋带间隔以及改进酸混合和防止酸分层的最终目标，所有这些都是优化的。

实施例

在电池单元容器中进行的电池实验。具有白色盒和一组铅电极的电池测试电池单元具有以下一般性质：

表2

在另外的实施例中，如下所示，商业组31 19板/组Ca/Ca膨胀的电池测试数据。在该表中，标记为“新”的隔板具有锯齿形型面，而标记为“对照”的结果具有沿着隔板垂直的连续筋带。这些结果证明，对于使用根据本公开的增强的隔板的启动/停止增强的富液式铅酸电池，电池性能改进方面意外和/或令人惊讶的发现。值得注意的是，下表中的结果显示，即使当电池未被放置在车辆中的显著运动中，而是在运动时在工厂内从一个位置移动到另一个位置进行测试时的改进。因此，结合来自车辆的运动和/或来自各种启动/停止事件的能量，可以更显著地改进电池性能结果。

表3

该Midtronic的CCA测试的意义是，不是全球标准测试，而是手持设备使用算法快速和容易地计算电池的性能。使用酸混合隔板使暴露于酸的正极栅格的表面积增加，实现改进电导和改进电极性能。虽然不是行业标准，但当前对于世界各地的购买决定，其简单和易于使用。改进该算法测试仪的性能是客户满意的关键，并且酸混合隔板的改进有利于该结果，如表3所示。

以下实施例详细分析了示例性隔板和电池，使用计算流体动力学(CFD) 来量化本文公开的示例性实施方式以逆转、减少或完全消除铅酸电池或富液式铅酸电池或增强的富液式电池或怠速启动/停止富液式电池内的酸分层。模型通常在完全分层的状态下启动，其中酸的最高浓度位于电池的较低部分，水位于电池的较高部分，界面设置在其之间。

图5中描绘了侧向运动的正弦曲线图示。该运动可被描绘为将隔板和/或电池从一个方向上的起始位置移动到正1英尺位移，反转方向，以使模型化的隔板和/或电池返回并经过起始位置，并到负1英寸位移，反转方向使模型返回到起始位置。上述运动在1秒内发生。这种运动模式用于模拟水平侧向或水平斜向运动的所有CFD模型中，并且根据需要重复多次以进行需要的时间量的分析。本文所述的CFD分析利用了在与示例性隔板的横跨机器方向平行的方向上的侧向或斜向运动。换句话说，运动是水平的并且在平行于示例性隔板的主平面的方向上。

此外，CFD模型的分析得出整个液体电解质中酸体积分数的体积均匀性值，其中完全混合的电解质的均匀度指数为1.0。使用以下等式计算该值：

其中，

是的体积平均值；

是电池单元中所选标量的值；和

Vc是电池单元体积。

此均匀性指数描述体积内某些量的分布。如果量平均分布，则所得的数字为 1。此报告在期望整个体积中流速均匀的应用中有用。热交换器、催化剂和过滤器是此类应用的实例。

将连续筋带隔板和锯齿形筋带隔板进行比较，每个都经历图5中限定的运动，并使用CFD分析。两个分析的隔板是包封正极的隔板，意味着隔板包封正极极板，其中具有面向正极板的连续或锯齿形(并且如下文所述也是间断的)筋带。

经历侧向运动60秒并且使用CFD分析以显示富液式铅酸电池的分层电解质的混合的包封正极的连续筋带隔板。结果，在隔板的外周边处存在少量混合，但是在连续筋带之间非常少(如果有的话)混合。图6描绘了上述分析的体积均匀性，并且揭示了侧向运动混合导致体积均匀性增加7％。

经历侧向运动60秒并且使用CFD分析以显示富液式铅酸电池的分层电解质的混合的包封正极的锯齿形筋带隔板。结果，在隔板的外周边处存在一定量的混合，同时内部锯齿形筋带之间的混合增加。图7描绘了上述分析的体积均匀性，并且揭示了侧向运动混合导致体积均匀性增加12％。

图8显示与包封正极的连续筋带隔板相比，包封正极的锯齿形筋带隔板产生5％的混合均匀性增加。

图9限定了在包封正极的锯齿形筋带隔板的CFD分析中使用的摇摆运动 (rocking motion)。

图10是含有或包封富液式铅酸电池的负极板(包封负极)的隔板的示意图，其具有面向正极板的连续或锯齿形(并且如下所述，间断)筋带。

将经历侧向运动的包封负极的锯齿形筋带隔板的CFD分析与经历相同侧向运动的包封正极的锯齿形筋带隔板的CFD分析进行比较。图11是包封负极的锯齿形筋带隔板的体积均匀性的图示，显示了从开始分层到混合60秒的体积均匀性变化22％。图12是包封负极的和包封正极的锯齿形筋带隔板的体积均匀性的图形比较，其显示了包封负极的隔板比包封正极的隔板的混合增加10％。

现在转到图13A-13F，几个示例性实施方式描绘了具有限定用于CFD分析中的各种间断筋带图案的变量的间断筋带排列。图14A-14F示出了根据本公开的示例性实施方式并且如图13A-13F的图案所限定的具有间断筋带的电池隔板。示例性的电池隔板在图14A-14F中显示；另外，本文公开的示例性电池隔板可以具有任何数量的列2606¹–2006ⁿ。

将经历基本侧向或水平运动的包封负极的锯齿形筋带隔板和包封负极的间断筋带隔板(如图14D所描绘)的CFD分析进行比较。图15描绘了先前描述的经历侧向运动的隔板的几种CFD分析的体积均匀性比较。与包封负极的锯齿形筋带隔板相比，包封负极的间断筋带隔板在60秒时产生26％的混合增加。

将经历所示的基本侧向或水平运动的包封负极的实体筋带隔板和包封负极的间断筋带隔板(如图14D所描绘)的CFD分析进行比较。图16描绘了经历基本横向或水平运动的先前描述的隔板的几种CFD分析的体积均匀性比较。包封负极的间断筋带隔板在60秒时产生28％的混合增加。

图17A详细示出了具有三个变化的间断筋带图案的区域的隔板，其中区域沿着隔板的横跨机器方向在横向方向上改变。注意，所述区域也可以在隔板的机器方向上，或在隔板的机器方向和横跨机器方向上扩展。还应当理解，在任一方向或两个方向上可以存在任何数量的区域。此外，该隔板本身的边缘可能是其自己的区域，以使得为了甚至更好的结果而用不同的设计和/或带筋带的图案和/或间断筋带图案等对边缘进行优化。在本文的某些优选的实施方式中，形成隔板的区域(用于多分区隔板)，使得每个区域中图案化的质量是相对一致的和/或使得所述图案化的隔板在电池形成设备上运行良好和/或使得由于酸填充效率而糊状物形成更快。

图17B描绘了分区隔板的间断筋带图案变量。下标数字“1”和“2”涉及两个不同的间断筋带图案。在某些实施方式中，区域1和区域3(下标“1”)包含相同的图案，如间断筋带图案，区域2(下标“2”)具有例如间断筋带图案，其与区域1和3中的图案不同。图17C描绘了单区域间断筋带隔板的间断筋带变量。

图18A-18D描绘了三区域间断筋带图案化的隔板的变体。

将四个不同的三区域间断筋带图案化的包封负极的隔板进行CFD分析。

将经历侧向运动的包封负极的三区域间断筋带图案化的隔板和包封负极的单区域间断筋带隔板(如图14D所描绘)的CFD分析进行比较。图19描绘了经历侧向运动的前述隔板的几个CFD分析的酸的分数体积均匀性的比较；在该曲线图中，与单分区隔板相比，三分区隔板显示混合增加1％。

以下描述根据本公开的示例性实施方式的具有防溅挡板的电池的顶部空间。例如，设计1-中心三角：第一导流板设计具有顶部空间中心中的倒三角，导流板宽度为0.06m，导流板高度为0.05m，筋鞘半径为0.02m；设计2- 相对的弧：第二导流板设计具有从各侧壁的两个弧形导流板，从顶部的高度为0.03m，导流板宽度为0.05m，导流板高度为0.05m，弧半径为0.05m；设计 3-中心分隔件：第三导流板设计具有放置在体积中心的矩形分隔件，导流板宽度为0.005m，导流板高度与档板顶部一致。这些防溅挡板可以与本文所述的任何示例性隔板一起使用。在这些实施方式中，每个电池的顶部空间被优化，以便更好地利用移动或晃荡电解质和/或酸的波或波动的动力或能量(水平和垂直能量)，以进一步增加整个铅酸电池和沿着电池内极板的所有部分的酸混合和酸的分数的体积均匀性，以接近或甚至达到1.0的体积均匀性(完全混合)。防溅挡板可以形成或安装到电池盒的盖或内壁，或者可以采取夹在电极带上的装置的形式。防溅挡板还可以具有平坦表面、弯曲凸起或凹入形状、凹凸形状、尖锐或圆角边缘或任何其它形状。此外，电极带可以被设计或移动以更好地与防溅挡板或电解质在电池移动期间可能经历的任何其它飞溅和/或运动协作。防溅挡板也可以浮在电极上或引入一个或多个枢轴，以便优化电解质在电池移动期间可能经历的任何飞溅和/或运动的影响。

此外，电池设计可以改变以帮助促进酸去沉积。一个这样的示例可以包括将电池安装在弹性安装件(例如弹簧或橡胶或其它粘弹性材料)上，以允许电池在速度变化之后继续移动或摇动。电池盒可以制造得更高，同时添加更多的电解质，以便增加电池内整个电解质供应的头部压力。电池也可以被设计为水平圆柱体或椭圆形，或甚至为球形。此外，盒盖可以设计为圆顶。

图20示出了本公开的示例性实施方式的变化的细节。

应当理解，本文所述的任何筋带图案可以具有列之间的间隔，以允许气体在过度充电事件期间上升。此外，间断筋带图案可以在机器方向上在间断筋带的行之间没有间隔，从而在如果隔板折叠形成包套(envelop)时提供强度。另外，间断筋带隔板可以进一步被压花。还应当理解，任何筋带图案或其它突起可以设置在电池盒的任何内表面上或者设置在正电极和负电极中的任一个或两者上的任何表面上。对于放置在车辆中的电池，优选的实施方式可以将隔板放置为大体上平行于车辆运动的取向，以便利用该车辆的启动和停止运动。

本文所述的隔板还可以进一步与用于防止/逆转酸分层的其它装置(例如堰装置(weir devices)、浸渍管、酸泵或起泡器、置换装置或其任何组合)组合使用。许多这样的装置在下面公开：Franklin等人的美国专利申请公开号 2012/0214032，Jones的2004/0067410和Jones的2003/0148170，以及Jones的美国专利号6,274,263，Yonezu等人的4,629,622和Dahl的4,565,748；所有这些通过引用并入本文。隔板可以以叶片状形式或作为完整的管/套管证明。隔板可以进一步设置有全侧卷曲/密封或间断卷曲/密封，并且甚至可以在折叠的隔板的底部折痕处设置有开口。

据认为，本文所述的改进的隔板，如本文所述的间断筋带隔板，可进一步有助于防止硫酸化晶体的形成，并且还可有助于跨越隔板提供更均匀的热分布和/或热混合和/或热或散热(与已知的隔板相比，如用于富液式铅酸电池的连续筋带隔板相比，在更短的时间内散热)。还认为，本文所述的示例性间断筋带隔板还可以提供改进的或更快或更有效的富液式铅酸电池、凝胶电池和/或增强的富液式电池的填充。

在本公开的各种实施方式中，所公开的隔板提供降低的酸分层，或甚至完全消除酸分层，使得富液式铅酸电池内酸或电解质的混合水平或体积均匀性为1.0或接近1.0。在各种实施方式中，本文所公开的隔板也是低电阻(ER) 隔板。在这样的实施方式中，隔板可以含有改进，如改进的填料，其增加隔板的孔隙率、孔径、内孔表面积、润湿性和/或表面积。在一些实施方式中，与先前已知的填料相比，改进的填料具有高结构形态和/或减小的粒径和/或不同量的硅烷醇基团和/或更加羟基化。改进的填料可以吸收更多的油和/或可以允许在隔板形成期间引入更大量的加工油，而当在挤出后除去油时不同时收缩或压缩。例如，使用固有吸油值为约175-350ml/100g，在一些实施方式中为200-350ml/100g，在一些实施方式中为250-350ml/100gm，在一些进一步的实施方式中为260-320ml/100g的二氧化硅形成改进的隔板，尽管其它吸油值也是可以的。

填料可以进一步减少所谓的电解质离子的水合球，增强它们跨膜的输送，从而再次降低电池如增强的富液式电池或系统的总电阻或ER。

填料可以含有促进电解质和离子流过隔板的各种物质(如极性物质，如金属)。当这种隔板用于富液式电池，如增强的富液式电池时，这也导致总电阻降低。

本文中的低ER微孔隔板进一步可以包含新的和改进的孔形态和/或新的和改进的原纤维形态，使得当这种隔板用于这样的富液式铅酸电池中时，隔板有助于显著降低富液式铅酸电池中的电阻。这种改进的孔形态和/或原纤维形态可以导致其孔和/或原纤维近似于串-片型(shish-kebab或Shish kabob型) 形态的隔板。描述新型和改进的孔形状和结构的另一种方式是织构化的原纤维形态，其中二氧化硅节点或二氧化硅的节点存在于电池隔板内的聚合物原纤维(原纤维有时称为串)上的片型形成。另外，在某些实施方式中，根据本实用新型的隔板的二氧化硅结构和孔结构可以被描述为骨架结构或脊椎结构或脊柱结构，其中聚合物的片上的二氧化硅节点沿着聚合物的原纤维，看起来像椎骨或圆盘(“片”)，并且有时基本上垂直于接近脊柱状形状(“串”)的细长中心脊或纤维(延伸链聚合物晶体)定向。

在一些情况下，改进的电池可以显示出低20％，在一些情况下低25％，在一些情况下低30％的电阻，并且在一些情况下甚至大于30％的电阻下降 (“ER”)(其可以降低电池内阻)，所述电池包含具有改进的孔形态和/或原纤维形态的改进的隔板，同时这样的隔板保持并维持铅酸电池隔板的其他关键的期望的机械性能的平衡。进一步，在某些实施方式中，本文所述的隔板具有新的和/或改进的孔形状，使得与已知的隔板相比，更多的电解质流过或填充孔和/或空隙。隔板中的超高分子量聚乙烯可以包括包含多个延伸的链晶体 (shish形式)和多个折叠的链晶体(kebab形式)的串-片形式的聚合物，其中所述片形式的平均重复或周期性为1nm至150nm，优选为10nm至120nm，更优选为20nm至100nm(至少在隔板的筋带侧的部分上)。在本隔板的这些低ER实施方式的某些中，本文所述的用于铅酸电池的隔板包括选自二氧化硅、沉淀二氧化硅、热解法二氧化硅和沉淀的无定形二氧化硅的填料；其中通过²⁹Si-NMR测量的所述填料中OH与Si基团的分子比在21：100至35：100的范围内，在一些实施方式中为23：100至31：100，在一些实施方式中为25：100 至29：100，和在某些优选实施方式中为27：100或更高。

在某些选择的实施方式中，所公开的隔板表现出降低的电阻，例如电阻不大于约200mΩ.cm²、180mΩ.cm²、160mΩ.cm²、140mΩ.cm²、120mΩ.cm²、 100mΩ.cm²、80mΩ.cm²、60mΩ.cm²、50mΩ.cm²、40mΩ.cm²、30mΩ.cm²或20mΩ.cm²。在各种实施方式中，与具有相同厚度的已知隔板相比，本文所述的隔板表现出约20％或更多的ER减少。例如，已知的隔板可以具有 60mΩ.cm²的ER值；因此，根据本实用新型的隔板在相同厚度下将具有小于约48mΩ.cm²的ER值。本文描述的具有低ER的隔板可以具有由Daramic,LLC 拥有并且于2016年4月8日提交的美国临时专利申请号62/319,959中所阐述的任何或全部特征，该临时申请通过引用整体并入本文。

根据至少选定的实施方式，本公开涉及改进的铅酸电池，如富液式铅酸电池，包括铅酸电池的改进的系统，和/或电池隔板，改进的电池隔板，包括此类系统的改进的车辆，制造的方法或用途，或其组合。根据至少某些实施方式，本公开涉及改进的富液式铅酸电池，用于这种电池的改进的电池隔板，和/或制造、测试或使用这种改进的富液式铅酸电池的方法，或其组合。此外，本文公开了一种用于减少富液式铅酸电池中的酸分层、增强电池寿命和性能的方法、系统、电池和/或电池隔板。

结构和方法的前述书面描述是为了说明的目的而给出的。示例用于公开示例性实施方式，包括最佳模式，并且还使得本领域任何技术人员能够实践本实用新型，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。这些实施例并非旨在穷举或将本实用新型限制到所公开的精确步骤和/或形式，并且根据上述教导可以进行许多修改和变化。本文描述的特征可以以任何组合来组合。本文描述的方法的步骤可以以物理上可能的任何顺序执行。本实用新型的可专利范围由所附权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这样的其它示例不具有与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构元件，则这些其它示例意图在权利要求的范围内。

所附权利要求的组合物和方法在范围上不受本文描述的具体组合物和方法的限制，其旨在作为权利要求的一些方面的说明。功能上等同的任何组合物和方法意在落入权利要求的范围内。除了本文所示和描述的那些之外的组合物和方法的各种修改旨在落入所附权利要求的范围内。此外，虽然仅具体描述了本文公开的某些代表性组合物和方法步骤，但是组合物和方法步骤的其它组合也旨在落入所附权利要求的范围内，即使没有具体叙述。因此，步骤、元件、组分或构成的组合可以在本文中明确提及或更少，然而，包括步骤、元件、组分和构成的其他组合，即使没有明确说明。

除非上下文另有明确说明，否则在说明书和所附权利要求中使用的单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指示物。范围在本文中可以表示为从“约”一个具体值，和/或至“约”另一个具体值。当表示这样的范围时，另一实施方式包括从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当值通过使用先行词“约”表示为近似值时，应当理解，该特定值形成另一个实施方式。还应当理解，每个范围的端点相对于另一个端点以及独立于另一个端点都是重要的。

“任选的”或“任选地”是指随后描述的事件或情况可以发生或可以不发生，并且该描述包括所述事件或情况发生的情况和不发生的情况。

在本说明书的整个说明书和权利要求书中，词语“包含(comprise)”及其变体，例如“包含(comprising)”和“包含(comprises)”是指“包含但不限于”，并且不意图排除例如其他添加剂、组分、整体或步骤。术语“基本上由...组成”和“由...组成”可以用于代替“包含(comprising)”和“包括(including)”以提供本实用新型的更具体的实施方式并且也被公开。“示例性”意指“……的示例”，不旨在传达优选或理想实施方式的指示。“如”不是以限制性意义使用，而是出于解释或示例的目的。

除了注意到之外，在说明书和权利要求书中使用的表示几何形状、尺寸等的所有数字应至少被理解，而不是试图将等同原则的应用限制于权利要求的范围，根据有效数字的数字和普通的舍入方法来解释。

除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与所公开的实用新型所属领域的技术人员通常理解的相同的含义。本文引用的出版物和其引用的材料通过引用特别地并入。