用于怠速启停车辆的改进的隔板、电池、系统及方法

专利名称：用于怠速启停车辆的改进的隔板、电池、系统及方法
技术领域：
本发明涉及其它构件和/或具有重金属去除能力的组合物和/或其制造方法和/或使用方法。根据至少某些可能优选的实施方案，本发明涉及新的或改进的铅酸电池构件(如电池壳体、电池部件、多孔袋、层合体、涂层、表面、填料、电极、电解质，等等)和/或具有重金属去除能力的聚合物或树脂组合物，和/或其制造方法和/或使用方法。根据至少可能更优选的特定实施方案，本发明涉及这种新的或改进的铅酸电池构件(如电池壳体、电池部件、多孔袋、层合体、涂层、表面、填料、电极、电极配方、电解质，等等)和/或利用至少一种PMS矿物质作为其中的至少一种填料组分的聚合物或树脂组合物。根据至少一个特定的实施方案，提供PMS矿物质(优选磨碎的鱼粉、生物矿物质)以至少部分地替代二氧化硅填充的聚合物组合物(如聚烯烃/二氧化硅组合物，例如，在适合狭缝模挤出的聚乙烯/二氧化硅/油配方中)中的二氧化硅填料组分。根据至少某些其它实施方案或实施例，本发明涉及新的或改进的电池、隔板、构件和/或具有铅去除、粘结、结合、吸收、保持和/或清除能力的组合物，和/或其制造方法和/或使用方法。根据本发明至少选定的目标，提供新的或改进的电池、隔板、构件和/或具有重金属去除能力的组合物，和/或其制造方法和/或使用方法；新的或改进的铅酸电池、铅酸电池隔板(单层或多层)、铅酸电池构件(如电池壳体、电池部件、多孔袋、层合体、涂层、表面、填料、电极、电解质，等等)和/或具有重金属去除能力的聚合物或树脂组合物，和/或其制造方法和/或使用方法；新的或改进的铅酸电池、铅酸电池隔板(单层或多层)、铅酸电池构件(如电池壳体、电池部件、多孔袋、层合体、涂层、表面、填料、电极、电极配方、电解质，等等)和/或具有重金属去除能力且利用具有重金属结合能力的至少一种天然和/或合成来源的羟磷灰石、优选具有至少一种PIMS矿物质作为其中的至少一种填料组分的聚合物或树脂组合物；特定的微孔铅酸电池隔板实施方案，其中提供PMS矿物质(优选鱼粉、生物矿物质)以至少部分地替代二氧化硅填充的铅酸电池隔板(优选聚乙烯/二氧化硅隔板配方)中的二氧化硅填料组分；电池隔板，涉及电池隔板的制造方法，涉及电池隔板的使用方法，涉及改进的电池隔板和/或涉及用于铅酸电池的改进的隔板或层合体；和/或类似物。


图纸I至33分别是幻灯片、图解、文字、图表和/或图像，并且完整地构成本申请的一部分，且依赖于它们全部的显示和公开内容。例如，图5、26、27和32示出可能优选的隔板实施方案。发明详述根据本发明至少选定的实施方案、实施例或目标，提供新的或改进的电池隔板、电池、系统、构件、组合物和/或制造方法和/或使用方法；新改进的独特和/或复合性能的电池隔板、铅酸电池隔板、淹没式铅酸电池隔板、增强淹没式铅酸电池隔板、ISS或微混合动力电池隔板、ISS淹没式铅酸电池隔板、ISS增强淹没式铅酸电池隔板、包括这种隔板的电池、包括这种电池或隔板的系统或车辆和/或生产方法；和/或使用方法；和/或类似物。根据本发明至少选定的实施方案、实施例、方面或目标，优选的隔板、电池和/或电系统优选包括以下可能优选的改进、特征、变化、改动、增强、性能、特点、外形、形状、构造、结构、部件、属性、间距、厚度、比例、共混物、混合物、配方、添加齐 、试齐 、涂层、层、层合体、垫、非织造物、表面、夹杂物、效果、实施方案、实施例、组合、子组合，等等中的一项或多项，更优选包括两项或更多项，可能最优选包括三项或更多项:
1)充电接受能力/功率输出一隔板的优选特征或改变，有助于提高充电接受能力/功率输出:a.低或较低的电阻(ER)-为了最大化再生制动期间的充电接受能力和重新启动内燃机期间的功率输出，可能重要的是最小化隔板ER。可通过以下方法降低隔板ER:1.降低背幅片(BW)厚度一由于BW厚度是隔板ER的主要贡献者，因此可以将其从150至250微米范围的典型值开始减少。然而当这样做时，材料可能会变得对于在典型包封机上进行的加工具有非常大的挑战性。这里建议将BW厚度降低到75微米与150微米之间，然后使用负侧横贯肋加强横向刚度。(参见图5和6)i1.提高二氧化硅与聚合物之比一在隔板中减少ER的第二种方法是相对于聚合物的含量增加二氧化硅的加载量。这种改变带来的一个可能显著的问题是，隔板的抗氧化性可能会在一定程度上受损。在标准SLI电池中，电池经受重度过充电，其中在正极板中产生氧化物质。然而，在ISS应用中，电池将不产生氧化物质，因为过充电情况将受到电系统设计的限制，因此将不要求隔板具有如典型的SLI应用中所要求的那种程度的抗氧化性。二氧化硅与聚合物之比可从3.0/1.0到5.0/1.0不等。ii1.利用高吸油性(高表面积)二氧化硅(增加孔隙度)一减少隔板ER的第三种方法是利用具有高表面积(例如>200g/m2)的二氧化硅，高表面积通常产生高吸油性。采用这种类型的二氧化硅，在挤出过程中可将成孔剂的量从60重量％至65重量％增加到70%至80%，因此产生显著较高的最终孔隙度和较低的电阻。。(参见图11)b.最小化气体截留一已经认识到，由电池活性材料在充电和放电期间产生的氢气和氧气可被隔板截留，使板的一部分绝缘并使之无法参与充电和放电反应。这可最终限制电池接受充电和输出功率的能力。以下是一些用以减少气体截留机会的具体改变:1.层合体结构及改动一在已对ISS电池建议的一些设计中，已经将层合体结构纳入隔板，以便帮助将正极活性材料(PAM)保持在正极板中。一般来说，这些层合体往往增加电池中截留的气体量。(参见图12和13)通过改动层合体结构，预期可显著地减少气体截留。可能优选的改动可以是:1.化学或等离子体处理层合体以改变表面能以除掉气泡。2.穿孔，以给气泡留出凝结并逸出层合基体的区域。3.添加成核剂。4.在形成期间改变层合体结构。5.对层合体结构添加聚合物纤维和/或成形聚合物纤维。6.添加润湿剂(表面活性剂)。7.改变层合体的纤维结构的取向，使得气泡不大可能附着于所述结构。8.最小化结构的厚度，使得只是气泡附着的位点较少。i1.润湿剂选择一已 表明对用于聚乙烯隔板上的润湿剂的选择可对气泡在电池中的保留具有显著的影响。要理解的是，具有较高疏水特性的润湿剂在这方面可显示出比倾向于亲水的润湿剂更好的性能。例如，乙氧基化脂肪醇相比取代的磺基琥珀酸盐通常是优选的。ii1.隔板横贯肋(负侧和/或正侧)一在检查放气行为进行的测试中，已经注意到小的负侧横贯肋似乎有助于气泡的成核和/或运输到电池外部，使气体从板之间逸出，减少气体截留的可能性。iv.气体的成核一可以对隔板做出多种改动，以便帮助在隔板上提供用作气泡的成核位点的区域，用于使气泡快速有效地生长到这样的程度，以至于它们从隔板中释出并转移出板之间的区域。1.外形形状(粗糙度)一通过将某些纳米结构结合到聚乙烯隔板的表面上可显著增加气体成核。作为例子，这些纳米结构可呈棱锥、V形或柱的形式。它们可通过压延、激光烧蚀或受控的化学氧化形成。2.添加剂一可将添加剂结合到隔板的基体当中(或表面上)，以便在表面上提供它们改变表面结构或能量的区域。这些改变将促进所产生的小气泡成核达到临界体积。这些添加剂的例子有碳纤维、碳纳米管或硫酸钡。2)水化短路(阻碍、延迟、减少、消除)一当将电池长时间保持在极低酸浓度下时，在电池中形成这种类型的短路。这种现象在电池行业中是熟知的,如对电解质添加硫酸钠以阻碍水化短路。在ISS应用中，电池很少接受满充电，据信形成水化短路的危险显著高于典型的SLI电池。以下是一些显著的新颖隔板改变，它们可有助于减少水化短路的发生:a.同离子效应一众所周知的是，向电池电解质中添加硫酸钠将通过同离子效应抑制水化短路的形成。在本发明的变化形式中，将硫酸钠结合到隔板基体和/或层合体材料当中(如通过浸溃)，使硫酸钠处于适当的位置以最有效地减少形成水化短路的机会。b.重金属螯合一通过不可逆地吸附及螯合处于溶液中的铅离子，可以将某些添加剂结合到隔板当中(或隔板表面上、层合体材料中、电解质中、电池壳体中，等等)以抑制水化短路形成。可用于此的材料的例子包括磷灰石、羟磷灰石矿物质、磨碎的鱼粉、沸石、木质素、乳胶和橡胶衍生物。c.添加剂的位置一应当指出的是，在注塑成型过程之前或之后，可将与同离子效应或重金属螯合有关的添加剂直接添加到隔板的基体中(优选作为部分二氧化硅的替代填料)、涂布在隔板上、涂布在层合体结构上或包含在层合体结构中、涂布在电池盒的容器上面，放入电解质或层合体结构中的多孔袋或囊中，等等。d.降低或减少排酸一如果隔板能够排移的酸较少，则酸溶液中硫酸根离子的总量将较高，导致水化作用的迟延。换言之，这将是针对电池过放电的额外缓冲。为了实现这一点，可能优选的隔板改动可包括:1.薄的背幅片一较低的背幅片(BW)厚度，带有增加的横贯肋(优选上文所讨论的负侧横贯肋)、较高的孔隙度和/或隔板较少的肋质量。i1.锯齿状/垛形肋一锯齿状或垛形肋设计可用于从肋中消除质量。这一概念详述于美国专利US7，094，498中，该专利据此以引用的方式并入。通过以这种方式改变肋设计，隔板将具有较少的排酸。3)提高循环寿命一为了满足电池及汽车制造商的期望，应提高典型铅酸电池的循环寿命，特别是当电池经受高温和重度循环占空时。一派观点是降低电池的荷电状态以减少过充电量及随后的正极板腐蚀。然而，按这种路线，发生水化短路的机会剧增。通过改动隔板可以消除这些潜在的问题。下面详述一些可能优选的改动。a.层合体结构一在许多深度循环铅酸电池中，利用层合体将正极活性物质保持在正极板栅中。由于正极活性物质在循环操作期间自然膨胀的原因，这种结构最终会并入正极板。这允许正极活性物质保持紧密接触，并因此容量保持的时间段比其它方式的可能情况要显著地长。预计用于淹没式ISS应用的隔板将结合层合体，因为预期的占空比及环境将是苛刻的。1.玻璃垫一在许多淹没式铅酸电池中，利用玻璃垫以帮助保持正极活性材料与正极板栅之间的紧密接触。对ISS设想的一种可能优选的变化形式将继续利用玻璃垫，虽然有可能在压缩厚度从0.1mm到1.0mm不等的垫中混合不同的纤维长度和宽度。优选用于淹没式ISS应用的新的或改进的隔板将结合这种层合体。i1.合成非织造物一最近也已经利用非织造聚合物垫作为铅酸电池中的活性材料保持物质。这些材料通常由聚酯制成。(参见Polymat公开的专利申请US2006/0141350A1，据此以引用的方式并入本文)优选用于淹没式ISS应用的新的或改进的隔板将结合这种层合体。ii1.混杂一可想而知，可将玻璃与聚合物混合的混杂体结合到混杂垫当中，其将具有玻璃固有的刚性及抗氧化性，同时具有非织造物的抗撕裂性及韧性。通过两种材料特性的结合可制备出具有用于电池的优异特性的垫。优选用于淹没式ISS应用的新的或改进的隔板将结合这种层合体。b.外形选择一对典型 的淹没式铅酸电池增加益处往往不考虑外形的选择或加肋设计。然而对于ISS应用，据信外形设计可对电池性能有较大的影响。通过外形设计可有助于实现具有较低排酸的目标。相反，行业内确认较紧密的肋间距有利于深度循环应用。可能需要两者之间有独特的折中。例如，新的或改进的外形具有紧密的肋间距与较短的肋高度、较窄的肋、垛形肋等。c.聚天冬氨酸一聚天冬氨酸延缓晶体形成。根据本发明，在注塑成型过程之前或之后，可将聚天冬氨酸直接添加到隔板的基体中(这种整体方法是优选的)、涂布在隔板上、涂布在层合体结构上或包含在层合体结构中、涂布在电池盒的容器上面，放入电解质或层合体结构中的多孔袋或囊中，和/或类似情况。d.压缩--可压缩的柔性和/或弹性肋结构可提高循环寿命。例如，I型肋外形可提供所需的压缩。4)酸分层一在各种淹没式铅酸电池中，酸在电解质中的分层已成为具有重度循环要求的应用及一些完全充电中的问题。当电池反复循环但没有被完全充电或过充电时，电池中的酸可能会分离达到这样的程度，即其中在电池的顶部有水，并且在底部有浓硫酸。通常情况下，电 池制造商将指定电池应被过充到一定程度，促进水的电解。在这种过充电期间产生的氢和氧将搅动电解质，将水和酸混合。如前面提到的，在ISS应用中，电池将被保持在PSoC状态，过充电以混合酸的机会不多。因此，隔板对酸混合或延缓酸分层的任何可能的益处将是关键性的。a.外形选择一如前面提到的，外形选择可能是许多特性中的关键属性。另一种益处可来自在隔板的表面上结合水平肋，其可作为对酸分层的物理屏障。可想而知这些横贯肋可采取各种各样的形式(参考上面提到的负侧横贯肋专利申请和正侧横贯肋专利)。b.层合体结构一附接于聚乙烯隔板的层合体结构也可用于阻止酸分层。通过在材料横向和通过材料以一定的模式对准纤维，可以预想玻璃垫可有助于保持酸不发生分层。此外，对聚乙烯隔板的正侧面及负侧面增加层合体结构也可有助于减少酸分层。c.表面积一也可以通过增大隔板结构的表面积来实现最小化酸分层。这可通过首先减小层合体结构的纤维直径或其次通过二氧化硅的类型或浓度增加隔板的内表面、增加孔隙度、具有横贯肋等方式来实现。d.酸固定化一也可以通过将酸固定化来实现最小化酸分层。这可以通过例如以下的方式来实现:具有倾向于将酸保持在适当位置的横贯肋(参见图26)，在层合体和/或隔板表面上增加二氧化硅层或在层合体中添加二氧化硅以"胶凝"酸并将其固定化，利用Daramic AJS技术，等等。5)VRLA—还认识到，阀控铅酸(VRLA)电池可在汽车ISS应用的市场中占有一席之地。在这种类型的构造中，电解质被吸收和保持在隔板的基体中。此中的主流技术是使用吸收性玻璃垫(AGM)隔板或凝胶化电解质，通常以二氧化硅为粘结剂。下面在一些细节方面回顾VRLA技术的一些新方法。a.酸胶冻化隔板一酸胶冻化隔板(AJS)是过去已经采用过的概念。通过改动隔板以结合高表面积二氧化硅，且这种二氧化硅在聚乙烯隔板中具有高装载量，已生产出新的或改进的产品，所述产品允许隔板吸收足够的酸而使之能够成为用于VRLA设计的可行性隔板。这种新的Daramic AJS隔板可使制造商能够利用标准的淹没式电池构造设备和技术生产VRLA产品。Daramic AJS隔板在改进循环方面将具有优异的性能，因为它与正极板紧密接触，防止了活性材料脱落。它也会防止发生酸分层问题，因为聚合物基体连同二氧化硅一起将抑制电解质的流动及分离。b.聚乙烯/吸收性玻璃垫混杂体一在带有AGM隔板的电池中减小板间距的主要限制因素之一是AGM弥补板缺陷并防止短路发生的能力。通常情况下，在电池已经历了完整的装配和充电过程之后才会出现这些短路，这增加了这种类型产品的高成本。通过将平PE隔板膜结合到AGM隔板当中或结合到其一侧上，可以减小电池中的板间距而不增加早期寿命中的故障数。PE隔板将充当屏障，减少较小的板缺陷导致短路的可能性。c.其它层合体混杂体一可想而知，可与平PE隔板膜结合使用其它的层合体系统以制造可接受的VRLA隔板。 可能不仅需要本发明的铅酸蓄电池作为主电源对电动汽车供电，而且还提供新的功能，作为用于混合动力电动汽车、简易混合动力汽车和具有怠速停止和启动(ISS)功能的ISS兼容汽车的启动及恢复再生电流的电源。2009年10月20日提交的N0.61/253，096的美国专利申请(标题为《具有横贯肋的铅酸电池隔板及其相关方法》，〃LEAD ACID BATTERY SEPARATORS WITH CROSS RIBS ANDRELATED METHODS")和2010年10月14日提交的N0.12/904，371的待审美国专利申请(标题为《具有横贯肋的电 池隔板及其相关方法》，"BATTERY SEPARATORS WITH CROSS RIBS ANDRELATED METHODS")中有关于带各种构造的负侧横贯肋的隔板的完整描述和附图及方法，上述每个申请据此以引用的方式全文并入本文。为保持乃至提高隔板的运行性能，我们建议用在隔板面向负电极的一侧上紧密间隔的横向肋来增加隔板的弯曲刚度。(参见图5和26)在商业包封机上用包括负侧横贯肋的Daramic Duralife 隔板进行的多项测试已显示，当与带标准平坦表面的隔板相比时，力口工产率有大幅度提高。(参见图25)增加弯曲刚度导致包封机加工的改进，并且现在我们考虑具有更薄的基幅片或背幅片(BW)厚度的隔板，这样我们可预期将隔板电阻进一步减少多达25%。通过减少隔板厚度，我们看到对电池性能有两方面的好处。首先，隔板电阻降低了25% ;其结果是电池的功率输出和充电接受能力得到提高。其次，隔板占据的体积较少，电极之间将有更多的酸。由于许多电池设计成贫电解质，因此，就电池的储电容量而言，用酸代替隔板质量只会产生益处。降低隔板电阻和增加电极之间的酸量还有其它考虑。现在，典型的PE隔板具有60%的孔隙度，或者按另一种方式来说，隔板体积的40%被隔板质量占据。如果我们将隔板的质量减少一半，比如到20%，电阻将按类似的比例减少，并得到80%的隔板孔隙度。为了证实我们的假设，我们已制出具有不同孔隙度的实验隔板并测量了所得到的电阻。(参见图
7)通过利用特殊类型的二氧化硅(高表面积)，可将PE隔板制成具有非常高的孔隙度并导致电阻较低。通过将负侧横贯肋与薄BW厚度和非常高的孔隙度(新型二氧化硅)相结合，可以构造具有最终最低电阻的优选隔板。我们认为还有另一种方法可降低隔板的功能电阻，从而使电池性能得到改进。我们特意使用术语"功能"电阻，我们这么做是要与隔板的"测定"电阻进行比较。(参见图8和10)现在常常用在单对儿电极化学电池上施加电压的装置量化隔板电阻。在电极之间有和没有隔板的情况下测量电阻，从而量化隔板的电阻。虽然这种方法对于预测隔板对电池性能影响方面是有价值的，但我们认为缺少了重要的要素，即气体截留。在构造或充电事件期间，一旦电极被充电，则在正电极和负电极处分别产生氧和氢。随着电解质快速地被这些气体饱和，气泡就产生了。随着这些气泡在电解质中形成，它们将会合并，并最后上升到电解质的表面，类似于在新开啤酒杯中的二氧化碳。然而，疏散气体的过程相对缓慢，并且对电池性能的影响很大。如同啤酒杯的情况一样，这些微小的气泡附加于包括隔板表面在内的各种表面上。在气泡附着之处缺少电解质，并且这些区域成为高电阻区。因此，可将隔板的"功能"电阻描述为测定电阻，并且考虑被这些气泡遮挡的表面积的比例。为测量被截留的气体，制备带有标准隔板和改动隔板的电池。(参见图9)在构造和过充电后，对每个电池记录电解质水平，抽真空疏散气体；液面之差就是我们所定义的被截留的气体。为建立基线，在没有隔板的情况下测试电池；改为使用玻璃棒保持电极间隔。从这项工作中我们可以得到有关与电极相关的气体截留量的信息。正如可以从下表5中所看到的那样，当与没有隔板的电池相比时，增加标准隔板使截留的气体量增加了一倍以上。采用改动的隔板，即带有负侧横贯肋的Daramic Duralife",我们可以将与标准隔板相关的
气体截留减少大约50%。表权利要求
1.一种ISS电池隔板，具有以下性质中的至少之一:负侧横贯肋、二氧化硅与聚合物之比大于3: 1、和一种或多种PMS矿物质作为填料组分。
2.根据权利要求1所述的ISS电池隔板，具有一种或多种鱼骨或鱼粉填料。
3.根据权利要求2所述的ISS电池隔板，其中，所述隔板为二氧化硅填充的聚乙烯电池隔板，其具有的所述鱼骨或鱼粉填料替代所述二氧化硅填料的至少一部分。
4.一种淹没式铅酸电池，改进包括如权利要求1所述的ISS电池隔板。
5.—种ISS电系统,改进包括如权利要求4所述的电池。
6.一种ISS电池隔板，具有同时优化的多种隔板特性:充电接受能力、功率输出、减少的水化短路、提高的循环寿命、和减少的酸分层。
7.一种ISS铅酸电池，改进包括如权利要求6所述的隔板。
8.一种ISS车辆，改进包括如权利要求7所述的电池。
9.一种电池隔板 ，包括以下改进、特征、改变、改动、增强、性能、特点、外形、形状、构造、结构、部件、属性、间距、厚度、比例、共混物、混合物、配方、添加齐 、试齐 、涂层、层、层合体、垫、非织造物、表面、夹杂物、效果、实施方案、或实施例中的至少三项: 5)充电接受能力/功率输出一所述隔板的有助于提高充电接受能力/功率输出的特征或改变: a.低或较低的电阻(ER)-通过以下方法最小化隔板的ER: i.降低背幅片(BW)厚度一将BW厚度从150至250微米范围的典型值开始减少，方式是通过将BW厚度降低到75微米与150微米之间，然后使用负侧横贯肋加强横向刚度， ii.提高二氧化硅与聚合物之比一相对于聚合物的含量增加二氧化硅的加载量，使二氧化硅与聚合物之比在从约3.0/1.0至5.0/1.0， iii.利用高吸油性(高表面积)二氧化硅(增加孔隙度)一包括具有通常产生高吸油性的高表面积(例如>200g/m2)的二氧化硅，挤出过程中的成孔剂量为约70重量％至80重量％， b.最小化气体截留一减少气体截留的机会: .1.层合体结构和改动一改动层合体结构以减少气体截留， . 1.化学或等离子体处理所述层合体，改变表面能，以除掉气泡， .2.穿孔，以给气泡留出凝结并逸出层合基体的区域， .3.添加成核剂， .4.在形成期间改变所述层合体的结构， .5.对所述层合体结构添加聚合物纤维和/或成形的聚合物纤维， .6.添加润湿剂(或表面活性剂)， .7.改变所述层合体的纤维结构的取向，使得气泡不大可能附着于所述结构， .8.最小化所述结构的厚度，使得只是气泡附着的位点较少， ii.润湿剂选择一使用较疏水的润湿剂，使用乙氧基化脂肪醇， ii1.隔板横贯肋(负侧和/或正侧)一具有小的负侧横贯肋，以帮助气泡的成核或运输，或使气体能够从板之间逸出，或减少气体截留的可能性， iv.气体的成核一在所述隔板上具有用作气泡的成核位点的区域，以使气泡快速有效地生长到这样的程度，以至于它们从所述隔板中释出，并转移出板之间的区域，. 1.外形形状(粗糙度在所述隔板的表面上增加纳米结构，以增加气体成核，这种纳米结构可呈棱锥、V形或柱的形式，并且可通过压延、激光烧蚀或受控的化学氧化形成，. 2.添加剂一将添加剂结合到所述隔板的基体当中(或表面上)，以便在所述表面上提供它们改变表面结构或能量的区域，以促进所产生的小气泡成核达到临界体积，所述添加剂可以是碳纤维、碳纳米管、或硫酸钡， 6)水化短路(阻碍、延迟、减少、消除)一向电解质中添加硫酸钠，以阻碍水化短路，或 a.同离子效应一将硫酸钠结合到隔板基体和/或层合体材料当中(如通过浸溃)， b.重金属螯合一通过将磷灰石、羟磷灰石矿物质、磨碎的鱼粉、沸石、木质素、乳胶、或橡胶衍生物结合到所述隔板当中(或隔板表面上、层合体材料中、电解质中、电池壳体中，和/或类似目标)来螯合处于溶液中的铅离子，以抑制水化短路形成， c.添加剂的位置一在注塑成型过程之前或之后，将添加剂加到所述隔板的基体中(优选作为部分二氧化硅的替代填料)、涂布在所述隔板上、涂布在所述层合体结构上或包含在所述层合体结构中、涂布在电池盒的容器上面，或放入电解质或层合体结构中的多孔袋或囊中， d.降低或减少排酸一通过隔板改动，包括: .1.薄的背幅片--较低的背幅片(BW)厚度，带有增加的横贯肋(优选如上文所讨论的负侧横贯肋)、较高的孔隙度、或所述隔板较少的肋的量， .锯齿状/垛形肋一使用锯齿状或垛形肋设计，以从所述肋中消除其质量， 7)提高循环寿命一通过对所述隔板进行如下改动: a.层合体结构一利用层合体将正极活性物质保持在正极板栅中， .1.玻璃垫一利用在压缩厚度从0.1mm到1.0mm不等的垫中具有不同纤维长度和宽度的玻璃垫， .合成非织造物一利用非织造聚合物垫、聚酯垫， ii1.混杂一利用玻璃纤维与聚合物纤维混合的混杂垫， b.外形选择一通过外形设计选择有助于较低的排酸量，采用具有紧密的肋间距与较短的肋高度、较窄的肋、或垛形肋的外形， c.聚天冬氨酸一在注塑成型过程之前或之后，将聚天冬氨酸直接添加到所述隔板的基体中、或涂布在所述隔板上、涂布在所述层合体结构上或包含在所述层合体结构中、涂布在电池盒的容器上面，放入电解质或层合体结构中的多孔袋或囊中， d.压缩一使用可压缩的柔性或弹性肋结构，以提高循环寿命，如I型的肋外形， 8)酸分层一在一定程度上对所述电池进行过充电，促进水的电解，或 a.外形选择一结合水平肋，横贯在所述隔板的表面上， b.层合体结构一增加附接于聚乙烯隔板的层合体结构，在横贯材料和穿过材料以特定的模式对准纤维，对聚乙烯隔板的正侧面和负侧面增加层合体结构， c.表面积一增大隔板结构的表面积，减小所述层合体结构的纤维直径，或通过二氧化硅的类型或浓度增加所述隔板的内表面，增加孔隙度，具有横贯肋， d.酸固定化一通过具有倾向于将酸保持在定位的横贯肋、在所述层合体和/或隔板表面上增加二氧化硅层或在所述层合体中添加二氧化硅以〃胶凝〃所述酸、或利用DaramicAJS技术，将所述酸固定化，e.聚乙烯/吸收性玻璃垫混杂体一将平PE隔板膜结合到AGM隔板当中或结合到其一侧上，和 f.其它层合体混杂体一与平PE隔板膜结合使用其它的层合体系统，无论其是非织造物或其它玻璃垫，以制造可接受的隔板。
10.根据权利要求9所述的隔板，具有负侧横贯肋。
11.一种铅酸电池，改进包括如权利要求10所述的隔板。
12.—种电池隔板，如深度循环、ISS或微混合动力隔板，包括以下特征中的至少两项:有助于最小化酸分层、占据的体积比传统隔板小大约15%、具有负侧横贯肋、在水平方向上具有许多小的微型肋、具有将阻碍酸梯度产生的机械屏障、具有数百个微型阻挡物以保持较重的酸不向下流动、具有在所述电极的横贯表面上均匀地产生数百个酸微池的数百个微型阻挡物、以及在微混合动力电池中提高功率输出并减少酸分层。
13.一种制备二氧化硅填充的电池隔板的方法，改进包括:以至少一种PMS矿物质替代所述二氧化硅填料的至少一部分。
14.一种铅酸电池，改进包括以下中的至少一项:隔板、构件或具有重金属去除能力利用至少一种PIMS矿物质的组合物；电池壳体、电池部件、多孔袋、层合体、非织造物、垫、纸、涂层、表面、内模(in—mold)、填料、电极、电极配方、电解质、聚合物组合物、或具有重金属去除能力利用至少一种PIMS矿物质的树脂组合物；具有重金属去除能力利用至少一种PIMS矿物质作为其中的至少一种填料组分的聚合物或树脂组合物；二氧化硅填充的微孔铅酸电池隔板，其具 有提供的至少一种PMS矿物质以至少部分地替代其中的二氧化硅填料；二氧化硅填充的微孔聚乙烯铅酸电池隔板，其具有提供的磨碎的鱼粉，以至少部分地替代其中的二氧化硅填料；或它们的组合。
全文摘要
根据至少选定的实施方案或方面，本发明涉及改进的独特和/或高性能的ISS铅酸电池隔板(如改进的ISS淹没式铅酸电池隔板)、包括这种隔板的ISS电池、生产方法和/或使用方法。优选的ISS隔板可包括负侧横贯肋和/或PIMS矿物质。根据更具体的实施方案或实施例，提供PIMS矿物质(优选鱼粉、生物矿物质)以至少部分地替代二氧化硅填充的铅酸电池隔板(优选聚乙烯/二氧化硅隔板配方)中的二氧化硅填料组分。根据至少选定的实施方案，本发明涉及新的或改进的电池、隔板、构件和/或具有重金属去除能力的组合物，和/或其制造方法和/或使用方法。
文档编号H01M2/00GK103229328SQ201180055922
公开日2013年7月31日 申请日期2011年9月22日 优先权日2010年9月22日
发明者J·凯文·威尔, 约翰·R·提蒙斯, 杰弗里·K·钱伯斯, 泰杰斯·R·沙阿 申请人:达拉米克有限责任公司