一种具有改进的酸分层的次级电池的制作方法

优先权

本申请要求了2009年9月4日提交的美国临时申请61/239,979的优先权，通过参考其全部而并入本申请中。

背景技术：

1.技术领域

本发明涉及电池领域(例如，铅酸电池，其包括用于车辆启动、照明及点火应用的电池；船用蓄电池；商用电池；工业用电池；用于混合动力车辆及微混合动力车辆的电池等)。本发明更特别地涉及一种具有改进的酸分层的次级电池。

2.相关技术

提供的次级电池可包括大量浸没在电解质水溶液中的铅板已经众所周知。同样所述电解质水溶液可分层也已众所周知。即所述酸可分离或变成较高密度的区域和较低密度的区域。这种已知的次级电池并未实现某些有利特征和/或特征的结合。

基本的或其它有利的特征的概述

将需要提供一种公开在本申请中的铅酸电池或相似类型的电池，其包括任何一个或多个这些或其它有利特征：

1.次级电池，其展示了减少的酸分层趋势；

2.次级电池，其展示了改进的酸分层；

3.次级电池，具有与生产及材料相关的成本减少；

4.次级电池，其不需要酸泵的手工插入；

5.次级电池，其能使用高速制造设备和/或传统制造设备制造；

6.酸泵，其不妨碍在所述次级电池的盖子和外壳之间的密封；

7.酸泵，其能在制造次级电池的外壳同时或几乎同时被制造和/或使用与制造所述次级电池的外壳相同的设备进行制造；

8.酸泵，其易于安装和/或可在被安装时不会对所述次级电池的其他部件损坏和/或带来损坏；

9.酸泵，在所述次级电池的制造过程中不会妨碍热密封操作；及

10.酸泵，其有助于避免和/或减少所述次级电池电解质的分层。

技术实现要素：

示范性实施例涉及铅酸电池，所述铅酸电池包括电池外壳，所述电池外壳包括底座、侧面的壁及至少一个单元壁；一个或多个电池单元，其包括至少一个阳极板，至少一个阴极板，及定位在每个阳极板和阴极板之间的隔板；还包括酸泵结构，其包括具有底面的基底，所述底面包括一条或多条脊和/或沟，和至少一个与所述底面连接的酸泵；及一个或多个条或条，其中所述酸泵结构的底面位于一个或多个电池单元的下面并紧邻一个或多个电池单元的下缘，并且其中所述至少一个酸泵位于紧邻一个或多个电池单元的侧边，而且其中所述一个条或多个条将所述一个或多个电池单元和所述酸泵结构捆绑在一起。

另一个示范性实施例涉及铅酸电池，其包括电池外壳，所述电池外壳包括底座、侧面的壁及至少一个单元壁；一个或多个电池单元，其包括至少一个阳极板、至少一个阴极板和定位于每个阳极板和阴极板之间的隔板；还包括酸泵，其包括大体为u型的结构，其中一个或多个电池单元至少部分地包含在所述酸泵内。

另一个示范性实施例涉及铅酸电池，其包括电池外壳，所述电池外壳包括底座、侧面的壁及至少一个形成为两个电池单元的单元壁；和盖子；一个或多个所述电池单元，其包括至少一个阳极板、至少一个阴极板和定位于每个阳极板和阴极板之间的隔板；和酸泵，其中所述一个或多个电池单元设置成以使所述电池单元包括未被所述电池单元占据的空置空间，并且其中所述空置空间的至少一部分由所述酸泵占据，而且其中所述酸泵的至少一部分是所述电池外壳的一体的部分或连接到所述电池外壳。

另一个实施例涉及制造铅酸电池的方法，包括提供电池外壳，其包括底座和侧面的壁；提供一个或多个电池单元，其包括至少一个阳极板和至少一个阴极板及定位于每个阳极板和阴极板之间的隔板；通过将电池单元至少部分封装在酸泵结构中形成电池单元装配，所述酸泵结构包括具有底面的基底，所述基底包括一个或多个脊和/或沟及至少一个与所述底面相连的酸泵；及用一个条或多个条或带固定所述电池单元组件。

根据本发明的系统和方法的各种实施例的这些和其它特征及优点在此描述或从下述的根据本发明的各种装置、结构和/或方法的各种示范性实施例的详细中显而易见。

附图说明

根据本发明的系统和方法的各种示范性实施例将参考附图在此详细描述，其中：

图1是根据示范性实施例的包括电池的车辆的等距视图；

图2是根据示范性实施例的电池的一部分的等距剖视图；

图3是根据示范性实施例的包括冲孔板栅和活性物质的电池板或电极(例如阳极电池板)的一部分的正面剖视图；

图4是根据示范性实施例的冲孔板栅(例如阳极板栅)的正面图；

图5是根据示范性实施例的电池板或电极(例如阴极电池板)及隔板的等距剖视图；

图6是显示酸分层的铅酸电池的酸密度的示意图；

图7a和7b是根据示范性实施例的次级电池和酸泵的一系列侧面剖视图；

图8a、8b和8c是根据示范性实施例的次级电池和酸泵的一系列侧面剖视图；

图9是根据示范性实施例的次级电池隔室的等距俯视图；

图10是根据示范性实施例的酸泵的一系列等距视图；

图11是根据示范性实施例的酸泵的等距视图；

图12是根据示范性实施例的酸泵的等距视图；

图13是根据示范性实施例的酸泵的等距视图；

图14是根据示范性实施例的酸泵的等距视图；

图15是根据示范性实施例的酸泵的等距视图；

图16是根据示范性实施例的酸泵的等距视图；

图17a和17b示出了根据示范性实施例的次级电池隔室的等距俯视图和侧面剖视图；

图18a、18b和18c示出了在图12中所示的次级电池隔室的其他示范性实施例的俯视图；

图19a和19b是根据示范性实施例的隔室和次级电池酸泵的等距视图；

图20a、20b和21是根据各种示范性实施例的单元、隔室和次级电池酸泵的等距视图；

图22a和22b是根据示范性实施例的次级电池外壳、单元和酸泵的等距视图；

图23是根据示范性实施例的次级电池外壳、单元和酸泵的等距视图；

图24a、24b、24c、25a和25b是根据各种示范性实施例的隔板的一系列视图及局部视图；

图26和27是根据各种示范性实施例的用作酸泵和/或隔板的波纹形通道的透视图；

图28是根据各种示范性实施例的包括酸泵的次级电池盖和外壳的一系列等距视图；

图29是根据示范性实施例的无盖次级电池的一部分的局部等视图和俯视图；

图30是根据示范性实施例的无盖无酸泵的次级电池的局部等距视图；

图31是根据示范性实施例的次级电池的一部分的局部等距视图；

图32是根据示范性实施例的示出了分割区的无盖次级电池的局部俯视图；

图33是根据示范性实施例的无盖次级电池的局部透视图；

图34是根据示范性实施例的无盖次级电池的局部俯视图；

图35是根据示范性实施例的无盖次级电池的剖视图；

图36是用于防止或消散酸分层的次级电池外壳、单元和材料的局部等距视图；

图37是根据示范性实施例的次级电池外壳和单元的局部等距视图；

图38是根据示范性实施例的无盖次级电池外壳的剖视图；

图39是根据各种示范性实施例的用于防止或消散酸分层的次级电池单元和装置的等视图；

图40是根据示范性实施例的无盖次级电池的剖视图。

应当理解这些附图不需要按照规定比例。在某些实施例中，对本发明的理解并非必需的或致使其他难以理解的细节可能已经省略。当然应当理解本发明不必需限定于在此举例的特定实施例中。

某些部件和组件的概述

i.车辆

参考图1，根据示范性实施例车辆90包括电池100。虽然所示车辆90是汽车，但根据各种可选实施例，除此之外，所述车辆可包括任何不同类型的车辆，其包括摩托车、公共汽车、大型旅游车、船艇及类似的车辆。根据示范性实施例，所述车辆使用内燃机用于运行。

ii.电池

在图1中所示的电池100被配置成提供启动或运转车辆和/或不同车辆系统(例如启动、照明及点火系统)所必需的能量的至少一部分。此外，应当理解电池100可用在不包括车辆的各种应用中，而且所有这些应用旨在均落入本公开的保护范围内。

在图1中所示的电池100可包括任何类型的次级电池(例如可充电电池)。根据示范性实施例，所述电池包括铅酸蓄电池。铅酸蓄电池的各种实施例既可以是密封的(例如可溶性玻璃垫电池)也可以是未密封的(湿式电池)。根据示范性实施例，所述铅酸蓄电池是未密封铅酸电池而且其定期性地需要电解质和/或水的加入以保持所需要的体积和/或浓度或保持两者中的其中之一。

根据示范性实施例的铅酸蓄电池100示出在图2中。在各种实施例中，铅酸蓄电池100包括几个提供在包含电解质的容器或外壳的独立隔室中的电池单元。在此提供的附图涉及汽车应用，其中板群12-16以每六叠用于产生标准汽车的12伏特电池。本领域技术人员在阅读本说明书之后显然知道所述单个板栅的尺寸和数量、在任何特别叠中的板的尺寸和数量及用来构建所述电池的板的数量根据所需的最终用途可进行很大的改变。

a.外壳

在各种实施例中，所述电池外壳101包括盒状底座或容器而且其由可塑树脂制成。根据铅蓄电池100的容积，多个板块102串连起来并且多个板块102与电解质一起被容纳在电池容器或外壳101内，所述电解质是最普通的硫酸水溶液。

在各种实施例中，所述电池包括具有前壁、端壁、后壁及底壁的隔室。在各种实施例中，五个分割区或分隔区提供在所述侧面的壁之间，从而形成六个隔室，如通常出现在十二伏特汽车电池中。在各种实施例中，板块102放置在每个隔室中，其中每个板块102包括一个或多个阳极板103和阴极板104，每个阳极板103和阴极板104具有一个凸块105，而且隔板材料106放置在每个阳极板和阴极板103和104之间。

b.盖子/排气

具有用于外壳101的盖子107，而且在各种实施例中，盖子107包括端子套和封管以允许电解质加入到所述室而且允许进行维修。为了避免电解质从所述封管中不良溢出，而且允许在电化学反应过程中产生的气体的排出，电池也可包括一个或多个填充孔帽和/或通气帽组件。

1.端子/铸带

至少一个阳极或阴极接线柱108和109在所述电池的隔室的顶部或前部上或其周围。根据所述电池设计，这种接线柱108和109通常包括延伸穿过所述盖子和/或所述电池外壳的前部的部分。在各种实施例中，所述接线柱108和109同样穿过接线柱密封组件以有助于防止酸泄漏。可认识到各种接线装置是可能的，其包括在现有技术中已知的顶部、侧面或角落配置。

图2也示出了传统的铸带110，其包括矩形延长体的一部分长度从而足以将每个在板装置102中的凸块105和具有圆形顶部的向上延伸的构建电彼此连接。图2同样示出了将凸块105连接到阴极接线柱108的铸带。如图2所示，根据各种实施例，所述带包括将在隔室端中的分别的凸块105与通过盖子伸出形成的接线柱108或109连接的体部分。

c.单元

每个电池单元或节包括至少一个阳极板103、至少一个阴极板104及置于每个阳极板103和104之间的隔板106。隔板106被设置在所述板之间以避免短路和避免发生在电池中的反应过程中产生的不良电子流。

1.板

根据相同的制造方法，可将阳极板和阴极板分类为不同类型。作为一个例子，图3-5中示出了粘贴型电极111。在不同实施例中，所述粘贴型电极111包括板栅基底112和设置在所述基底上的电化学活性物质或“有效物质”113。板栅基底112由包含痕量其他物质(例如钙)的铅合金形成用以提高所述基底的机械强度。

a.板栅

参考图3-5，阳极板103和阴极板104每个都包括支持电化学活性物质113的铅或铅合金板栅112。板栅113提供在用于导电的所述阳极和阴极活性物质或有效物质113之间的电接触。板栅112同样用作基底以有助于支撑在形成电池板103和104的生产过程中沉积或要不然提供在其上面的电化学活性物质(例如有效物质)113。

如前所述的内容接下来详细说明，制作铅酸电池的板栅的已知技术包括(1)批流程例如铰链式铸型重力铸造法；及(2)连续流程例如带扩展、带冲压、连续铸造及连续铸造后压延。由这些工艺制造的板栅易于具有表现其特殊工艺的独特特征而且在铅酸电池中的表现不同，特别是相对于粘合工艺。应当理解的是可以利用由任何传统的或之后发展起来的板栅生产工艺所形成的板栅，而且其旨在并非将本发明限制为在此公开的板栅设计。

在各种实施例中，所述板栅的至少一些是冲压板栅。图3示出了具有在其上的活性物质或有效物质113的冲压板栅114的示范性实施例(例如用于阳极板的板栅)。图4示出了在图3中所示的冲压板栅114，但其不具有活性物质。在各种实施例中，冲压板栅114包括框架，所述框架包括顶部框架部件、第一和第二侧面框架部件和底部框架部件。在各种实施例中，冲压板栅114包括一系列板栅线，所述板栅线限定开放区域，所述开放区域有助于固定用于生成电流的所述活性物质或有效物质。在各种实施例中，电流极耳105与所述顶部框架部件是一体的。尽管图3-4示出将极耳105描述成与顶部框架部件的中心偏移，但所述极耳可选的位于中心或置于靠近所述第一侧面框架部件或第二侧面框架部件。所述顶部框架部件可包括放大的传导部分，所述放大的传导部分的至少一部分直接在极耳105之下以优化电流传导至极耳105。

所述底部框架部件可由一个或多个向下延伸脚(未示出)形成用于将远离所述电池容器的底部的所述板栅隔开。在各种实施例中，至少一些所述线在沿着其从底部到顶部的长度上的横截面积上增加或具有锥形形状从而优化所述线的载流容量以助于带走从所述底部到顶部产生的增加的电流。在侧面部件之间的所述线的宽度和间隔可预先设定从而穿过所述板栅宽度具有大体上等电势点。为了有助于支撑所述电化学有效物质和/或允许有效物质芯块的形成，在各种实施例中所述冲压板栅也包括水平线，所述水平线均等间隔而且其平行于所述顶部和/或底部框架部件。如图3-4所示，然而，至少一些水平线可不均等地延伸或平行于所述顶部和/或底部框架部件。

可以利用各种冲压板栅设计(例如参见美国专利5,582,936；5,989,749；6,203,948；6,274,274；6,921,611；及6,953,641和美国专利申请10/996,168；11,086,525；10,819,489；和60/904,404,每个上述专利或专利申请通过参考其全部而并入本申请中)。值得注意的是可以利用无限种板栅设计，并且因此下述描述的目的不是将本发明限制于图3-5中的板栅设计，其目的是用于示例说明。

在图5中示出了多孔金属板板栅115(例如，用于阴极板的板栅)的示范性实施例。在各种实施例中，多孔金属板板栅115具有本领域已知的图案(例如图5中所示的菱形图案)，其具有底部框架部件及与凸块一体的顶部框架部件。

参考图3-5，板栅线的横截面可基于板栅制备工艺而改变。然而，为了有助于改善电池有效物质的附着力，在各种实施例中，所述板栅线可机械地再成形或整修表面。应当理解的是只要所述形状能提供合适的粘贴附着力特性那么可利用各种板栅线形状。例如，所述线的横截面可以为任何截面设计，包括大体为椭圆形、大体为矩形和/或大体为菱形、大体为长菱形、大体为六边形、大体为八边形。在所述电池板栅中，每个板栅线部分可具有不同的横截面结构，或每个板栅线部分可具有相同或相似的横截面结构。然而，优选的是每个板栅线部分具有相同的横截面结构。根据这些需求，仅在所述垂直线部件处、仅在所述水平线部件处、或既在所述垂直又在所述水平线部件处，板栅是变形的。

b.活性物质/有效物质

所述活性物质或有效物质通常是以铅为基本成分的物质(例如所述电池在不同充电/放电阶段的氧化铅、二氧化铅或硫酸铅)，其粘贴、沉积或其他方法提供到所述板删上。如本领域技术人员所知，所述有效物质组分可由功率要求、成本及电池环境来决定。在各种实施例中，所述铅酸电池的活性物质通过混合氧化铅、硫酸和水制备。所述氧化铅与所述硫酸反应以形成单、三和/或四元硫酸铅。干燥添加剂如纤维和膨胀剂也可被添加到所述活性物质中。在各种实施例中，膨胀剂比如精细分离的碳(例如油烟或炭黑)、硫酸钡及不同木质素可包括在所述活性物质中。在不同实施例中，所述混合物然后干燥而且重新加入水以形成所述理想浓度的有效物质。

所提供在所述阳极板栅上的所述活性物质(例如二氧化铅[pbo2])通常以微粒形式，从而所述电解质被允许扩散以及渗透通过在所述阳极板上的二氧化铅微粒。所述海绵状铅，即所述阴极板的所述活性物质，通常是多孔的及活性的，从而所述电解质被允许扩散以及渗透通过在所述阴极板上的海绵状铅。

c.粘合物质

为了避免所述活性物质从所述板栅分离以及确保在生产电极的过程中所述活性物质易于处理，粘贴纸(未示出)被粘附或提供在至少一个所述活性物质的所述表面上作为对所述活性物质沉积在所述板栅上后的支持。多孔非纺织物(例如具有微米尺寸的气孔)而非纸可选的提供在所述表面里或在所述活性物质上以避免所述活性物质的分离和处理问题及最初的高速率放电降解。例如，可使用通过纺粘或热键合由热塑性树脂合成的非纺织物。在各种实施例中，使用了由一个或多个聚酯、聚丙烯或黏胶形成的非纺织物。

2.隔板

在各种实施例中，一个或多个电池隔板106可用于导电的分离所述阳极和阴极。隔板材料106通常是多微孔的以允许来自阳极和阴极的离子通过通道。用于汽车电池的隔板106通常制成连续长度并滚压随后如图5所示折叠，而且沿着一个或多个它们的边缘密封以形成接收电池板的小袋(例如，在图5中所示的阴极板104或在图2中所示的阳极板)。

在各种实施例中，隔板材料通常具有大体一致的厚度和大体一致的孔分布。所述孔分布有助于确保在操作过程中全部一致的电流密度，因此有助于达到所述电极的一致的充电和放电和最大电池效率。隔板通常包括一条或多条脊(例如图5中所示)以有助于加强所述隔板。

所述隔板物质可由多种物质(例如聚烯烃、橡胶、苯酚-甲醛间苯二酚、玻璃纤维毡、多孔聚氯乙烯(pvc)及热压延聚氯乙烯(pvc))构成。在各种实施例中，所述分隔板由微孔板组成，所述微孔板由高分子量聚烯烃组成。所使用的聚烯烃的例子包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯-丙烯共聚物、乙酸乙酯共聚物、丙烯丁烯共聚物及乙烯丙烯丁烯共聚物。

在各种实施例中，所述隔板也由惰性填充剂材料构成。所述填充剂可以是在水中可溶的或不可溶的。然而，所述填充剂可提供主要方法，通过该主要方法任何增塑剂被吸收并未固定在所述组成中并且不应被溶于增塑剂中。所述优选的填充剂是干燥的细微的硅粉。然而，其他增塑剂(例如炭黑、煤灰、石墨和金属氧化物、氢氧化物、金属碳酸盐、矿物、沸石、沉淀金属硅酸盐、铝硅凝胶、木粉、木质纤维和树皮产品、玻璃颗粒，盐例如硫酸钡、无机盐、醋酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐、碳酸盐和/或它们的组合)也可被利用。也应当理解任何已知或之后发展起来的润湿剂(例如烷基苯磺酸钠、十二醇硫酸钠、琥珀黄酸二辛钠和苯基聚乙氧基乙醇)也可以用来提高所述填充剂的润湿性。

在各种实施例中，隔板同样包括至少一种增塑剂。所述增塑剂可以在水中是可溶的或不可溶的。可使用的示例的增塑剂包括有机脂、环氧化合物、磷酸酯、碳氢化合物和低分子量聚合物。

在各种实施例中，所述隔板由稳定剂或抗氧化剂组成。在各种实施例中，可利用传统的稳定剂或抗氧化剂，例如4,4甲硫醚(6-叔丁基甲酚)(santonox)及2,6-二叔丁基-4-甲酚(雅诺抗氧化剂)。

当所述隔板具有一条或多条肋时，所述肋可由大量已知或之后开发的聚合物组分(例如与所述隔板同样的组分、其他聚烯烃、聚氯乙烯和/或填充的或泡沫状在其中的组分)形成。所述肋可以由任何数量的方法提供。例如，可通过挤出形成这些肋(或者可与所述板一体形成或分别形成)。所述肋也可通过切槽或压花形成。当所述肋被分别模塑时，可通过包括热密封或粘合的本技术领域任何已知方法粘合或将它们连接至所述板或基底网。

尽管在图5示出特别的肋结构，但本领域技术人员将领会到基于至少部分在所述肋上的设计、板设计和/或电池，可以利用各种不同结构的肋。

隔板的厚度将根据其所使用的电池类型而变化。通常所述基底网的厚度的变化范围是从1到50密尔。对于铅酸电池，优选的厚度范围通常是10-40密尔。每个肋的高度可根据板间隔要求在宽范围内变化。通常，将来自基底的肋条的高度范围设置为5到200密尔，其优选范围是10-100密尔。

d.酸

如上所概述，在各种实施例中，硫酸水溶液在次级电池中被用作电解质。硫酸水溶液在充电和放电的过程中与浸在硫酸中的电极板反应。

酸分层通常是指所述次级电池的电解质水溶液的分开或分层进入到至少相对于彼此的高密度区域和低密度区域。例如，在铅酸电池中利用硫酸水溶液作为电解质，在一段时间内，所述硫酸水溶液可在不同的区域变得均匀地分散或集中和稀释从而在靠近所述电池底部的硫酸水溶液具有比所述电池顶部的水硫酸密度高。图6描述了显示酸分层的次级电池100。相对较高密度的电解质水溶液121描述在朝向所述次级电池底部的较暗区域，而相对较低密度的电解质水溶液121描述在朝向所述次级电池顶部的较亮区域。示出了酸分层的次级电池100在不同电解质密度的相邻区域之间具有明显的分层，如图6所示，其可显示从低电解质密度点(例如，靠近所述次级电池的顶部)到高电解质密度点(例如，靠近所述次级电池的底部)更多的渐变。

酸分层有不同原因。例如，所述不均匀流密度穿过所述多个电极板的不同区域可造成电解质经历不均匀水平的化学反应从而造成酸分层。另外，示范性的深度放电电池的充电循环可特别地倾向于产生酸分层的条件。

同样，酸分层可存在不同效果。在各种实施例中，显示酸分层的次级电池在较高电解质密度的区域中可经历增加的电极板的腐蚀。电极板腐蚀的增加可减少所述电池的循环寿命(例如在所述电池失效前的成功的充电/放电次数)。另外，在低电解质密度区域中，所述次级电池可受到电解质匮乏。即对于合适的和/或有效的所述电池操作，低电解质密度区域可不具有必要的化学组分。

e.酸泵

酸泵可指代令人满意的引起、控制和/或引导在所述次级电池的电解质水溶液中的移动的无源或有源装置、特征或部件。可替换的，酸泵可指代令人满意地抑制所述次级电池的电解质水溶液至少在一个方向上的移动，以有助于阻止所述电解质水溶液的沉降的无源或有源装置、特征或部件。例如，酸泵可通过抑制有可能向所述电池底部移动的较大密度电解质的沉降来令人满意地阻止所述电解质水溶液的重力分离。这样，所述酸泵可有助于部分地抑制或阻止所述酸溶液的分层，而不是有助于在发生酸溶液的分层后减少分层。在各种实施例中，酸泵可为任何结构、装置、特征或部件，其有助于引起所述电解质水溶液在任何不利所述电解质沉降进入不同的密度区域的方向的移动和/或阻止所述电解质水溶液在有助于电解质沉降进入不同浓度区域的方向上移动。

在各种实施例中，次级电池利用一个或多个无源酸泵以有助于所述次级电池的电解质水溶液中的传递运动。至少部分由所述一个或多个酸泵产生的传递运动有助于促进在所述电解质水溶液内的高密度区域和低密度区域之间的相互作用。该相互作用有助于使不同区域的密度均衡，从而所述电解质水溶液具有更均匀的密度分布。

1.无源去分层

参考图7a到8c，在各种实施例中，无源酸泵220包括压力槽222和喉223。压力槽222在靠近其顶部区域或表面处包括嘴或开口224，该压力槽222通常置于所述电解质水溶液的静止水平之上。在所述次级电池正常操作过程中，电池200可被移动从而引起在电池200内的电解质水溶液221的相应移动。特定类型的移动，例如，比如在方向上和/或速度上的突变，可有助于在电解质水溶液221中形成波。随着这些波接近酸泵220，在各种实施例中，至少一部分电解质水溶液221通过酸泵220的嘴224涌进压力槽222。当电解质水溶液221进入压力槽222，通过重力其被牵引朝向并进入酸泵220的喉223。移动通过酸泵220的喉223电解质水溶液221有助于促使电解质水溶液221通过喉223的底部出来，因此至少混合某些电解质221。此外，在各种实施例中，喉223比压力槽222更狭窄和/或喉223包括防止或阻止电解质水溶液从喉223朝压力槽222向上流动的结构。电解质水溶液从所述喉流动进入所述压力槽可阻止电解质水溶液进入和/或聚集在压力槽中，并且因此可阻止传递运动向下通过所述喉。

2.有源地去分层

在各种实施例中，次级电池利用一个或多个有源酸泵以有助于在所述次级电池的电解质水溶液中的传递运动。所述有源泵通常使用来自外部源的能量以有助于产生在电解质水溶液中的运动。与无源酸泵一样，至少部分地由一个或多个酸泵产生的传递运动有助于促进在电解质水溶液内的高密度区域和低密度区域之间的相互作用。这种相互作用有助于使各种区域的密度均衡，从而所述电解质水溶液具有更均匀的密度分布。

应当理解的是酸泵可有助于促使所述电解质水溶液通过所述电解质的各种移动使密度均衡。例如，所述电解质的运动可引起湍流，所述湍流有助于搅动所述电解质。可选的，来自所述次级电池顶部的电解质可朝向所述次级电池的底部运动和/或来自所述次级电池底部的电解质可朝向所述次级电池顶部移动，从而混合至少一些所述电解质。

基本操作

在各种实施例中，次级电池300包括一个或多个酸泵。参考图9，在等视图和顶视图中示出了示范性次级电池300的一部分。如上述所概述，电池300包括一个或多个单元302，其中每个单元包括一个或多个阳极板、一个或多个阴极板和在任何相邻的阳极板和阴极板之间的隔板。在图9中所示的示范性实施例中，一个或多个单元302朝向偏离中心位置偏移、移动的或转移(例如，朝向所述次级电池的第一侧)以在次级电池300(例如，靠近与所述第一侧相对的所述次级电池的第二侧)的一个或多个位置中创造更多或合并空间316。空间316可用于提供至少一部分酸泵。应当理解的是在图9中所示的装置可与任何所需酸泵一起使用，以便例如为所述酸泵提供空间或使其更加易于将所述酸泵插入所述电池外壳。

图10-14示出了可提供在图9中所示的空间中的酸泵的各种示范性实施例。在各种实施例中，在图10-14中所示的酸泵可置于其它区域(例如在对相的隔室之一中)而没有合并或创建在图9中所示的空间。如在图10中所示，酸泵320可为从所述次级电池、次级电池的壳体及盖子分离的结构。如上所概述，酸泵320可包括压力槽或贮液槽322和喉323。在图10-14所示的实施例中，压力槽或贮液槽322、332、342、352或362可折叠的或可合拢的倚靠着酸泵320、330、340、350或360的剩余部分或与酸泵320、330、340、350或360的剩余部分相关以允许所述酸泵以合拢状态安装且之后被展开或被允许展开。同样的，在图10-14中所示的酸泵320、330、340、350和360可特别易于安装进入次级电池而不会损坏所述酸泵和/或所述次级电池的其他部件，或阻碍传统电池生产工艺。在不同示范性实施例中，所述酸泵利用一个或多个所述电池的内部结构以有助于提供酸泵结构。例如，如在图10和12-14所示，在各种示范性实施例中，所述酸泵包括压力槽320、340和350和/或不包括侧壁的喉323、343和353。在这种示范性实施例中，所述电池的内部结构(例如单元壁分隔)可有助于提供压力槽322、342和352的侧壁和/或所述酸泵320、340和350的喉323、343和353。

图15和16示出以立体结构提供的酸泵370和380的示范性实施例。在各种示范性实施例，在图15和16中示出的酸泵370和380提供在图9所示的空间中和/或在没有合并或创建如在图9中所示的空间的其它位置(例如在相对的隔室之一中)。如图15中所示，在各种示范性是示例中，酸泵370可包括结构375，该结构375抑制、防止或阻止流体朝向上方向流动进入或通过酸泵370的喉373(例如，朝着所述压力槽或贮液槽372的方向进入或通过所述喉)，然而未实质上抑制、防止或阻止流体朝着向下方向流动(例如，从所述压力槽或贮液槽372进入和/或通过喉373)。

在所述次级电池的不同表面上的结构可用于有助于创建或引导电解质水溶液的流动，而且，对于本公开的目的，被称为为酸泵。应当理解的是这种结构可与任何其他所需酸泵一起使用例如以便增进其他所需酸泵的效率和/或效果。图17a至20b示出了酸泵420、430、440、和450的不同实施例，上述酸泵利用在所述次级电池的底部内表面上的一个或多个结构(例如，脊或通道)以有助于创建或引导电解质水溶液的流动。如在图17a至18c中所示，一条或多条脊和/或沟426、436、446和456可提供在所述电池的底部内表面上(例如所述电池外壳的底部表面)以有助于允许或促进在所述电池内的电解质水溶液的移动(例如，沿着所述电池的底部内表面移动)。当所述电解质水溶液移动时，其会引起在具有不同密度的电解质水溶液区域之间的相互作用。在所述不同密度的区域之间的相互作用有助于所述电解质水溶液的混合和提供更均匀密度。如在图17a和17b中所示，所述脊和/或沟426、436、446和456可形成大致平行线而且可允许或促进在大致平行方向上的运动。可选的，如图18a至18c中所示，所述脊和/或沟426、436、446和456可形成在一个或多个不同交叉图案中以允许或促进在交叉和/或叉开的方向上运动。

如图19a和19b中所示，在各种实施例中，在分隔装置530的底部内表面上提供一个或多个结构531(例如，脊和/或通道)，该结构可用于，例如有助于包含次级电池的一个或多个单元或单体。所述分隔装置可包括，例如多达4个侧壁的532和底面533。

如在图20a和20b中所示，代替或除了侧壁之外，分隔装置540(例如，容器)可包括一个或多个额外的酸泵结构520(例如，除了提供在所述底部表面上或所述底部表面中的一个或多个结构、脊和/或沟541之外)。在各种示范性实施例中，可在分隔容器540中提供次级电池500的每个单元或单体502以便安装所述单元或单体502更容易。在各种示范性实施例中，酸泵520具有一个或多个从酸泵结构520向上延伸的分隔器527。

图21示出了在安装进入所述次级电池之前的次级电池的示范性单元或单体502。如图21所示，每个单元或单体502可具有一个或多个酸泵520和/或一个或多个分隔装置以结合(例如结合成单元)各种部件(例如所述单元或单体的)。应当理解的是，代替具有壁和底部表面的分隔容器，单元或单体502及一个或多个酸泵520可捆绑在一起、包裹或以其他方式结合以提供单个单元540，如图21所示。所述带或包装材料544可是多孔的和/或可溶解以允许所述电解质水溶液与单元或单体502的电极板更充分的反应。还应当理解的是，代替或除图21中所示的酸泵520之外，可以使用根据任何示范性实施例的酸泵。

如在图22a至23所示，在不同实施例中，一个或多个酸泵620可被提供在大体u型结构中。一个或多个酸泵620可北提供在空的电池外壳601中。如图23所示，一个或多个酸泵630可被模制成形以在任意多侧上(例如，邻近的两个侧壁和底面或邻近的四个侧壁和底面)包围或覆盖次级电池的单元或单体602。应当理解的是一个或多个酸泵623的u型可有助于提供压力槽632和/或喉结构633。即，一个或多个酸泵的端部或顶部是弯曲的或以其他方式向内或朝向彼此定位以有助于提供在一个或多个酸泵630和电池外壳601侧面之间的比在一个或多个酸泵630的中间和/或下部区域更宽的间隙。更宽的间隙可用作酸泵630的压力槽632。同样，在一个或多个酸泵630的中间和下部区域之间的更狭窄的间隙和所述电池外壳可用作一个或多个酸泵630的喉623。

图24a至25b示出了用于次级电池的示范性隔板706的不同视图。在图24a至25b中所示的用于次级电池的示范性隔板706包括一个或多个酸泵结构725以允许和/或控制所述次级电池的电解质水溶液的移动。如图24a至24c所示，示范性实施例隔板706包括一个或多个导管728。一个或多个导管728可用于允许或引导电解质水溶液从所述次级电池的一个区域移动至所述次级电池的另一个区域。代替或除了传统隔板的肋之外，提供有图24a至24b所示的导管728。同样，如图25a至25b所示，脊和/或沟926可被提供在分隔板706上以控制所述电解质水溶液的移动。应当理解的是，所述受控运动可引导或促使所述电解质水溶液允许其在所需方向上移动和/或可阻碍或阻止在不希望的方向上运动。

图26和27示出了根据各种示范性实施例的波纹状通道740的透视图。如图26所示，可提供波纹状通道740与多重通道或导管748作为一个单元，多重通道或导管748从波纹状通道740的顶面751延伸至底面752的多重通道或导管748的单元。同样，可允许电解质水溶液在波纹状通道740的顶面751或其邻近处进入而且允许在波纹状通道740的底面752及其邻近处排出。波纹状通道740可用作在所述电池的单元或单体内的隔板和/或用作围绕所述单元或单体结构。如图27中所示，波纹状通道740可是弯曲的例如以有助于在波纹状通道740后面提供压力槽或贮液槽742或以便阻止流体在波纹状通道740的向上方向上流动。

参考图28，在各种实施例中，一个或多个酸泵820和/或一个或多个酸泵830的一部分是预先连接的和/或一体成形进入次级电池800的盖子807和/或电池外壳801。在各种示范性实施例中，一个或多个酸泵820和/或830的一部分是预先连接的或一体成形进入盖子807而且一个或多个酸泵820或830的另一部分是预先连接的或一体成形进入次级电池800的电池外壳801。在各种示范性实施例中，一个或多个酸泵820是预先连接的和/或一体成形进入次级电池800的电池外壳801。在各种实施例中，泵壁(例如比相关单元或单体更高的容器壁)是预先连接的、一体成形的和/或提供在电池外壳801中。在泵壁和所述电池的外壁(如电池外壳801)之间的空间可用于有助于提供压力槽或贮液槽结构和/或酸泵的喉。应当理解的是，在各种示范性实施例中，利用酸泵820或酸泵830的部分一体成形进入电池盖子807，一个或多个所述电池的单元可被定位(例如，如上有关图9所概述)以提供充足的空间以易于安装盖子807，而且酸泵820或酸泵830的部分一体成形进入盖子807而不损坏电池800。

图29示出了酸泵920的示范性实施例，其利用隔板906以有助于形成所述酸泵的至少一部分。如图29中所示，次级电池900的隔板906可适于有助于创建隔室916。每个隔室916通过一个或多个隔板906、电极板(例如阴极板904)及电池外壳901部分至少部分地形成。应当理解的是，尽管如图所示的每个隔板906被提供或围绕负极板904包围而且创建邻近于阳极板903的隔室，但在不同其它实施例中，所述隔板可至少部分地包围或被提供围绕阳极903和/或隔室91可邻接阴极板904。如图30所示，贮液槽922可被提供在一个或多个隔室916上方以有助于隔室916起酸泵920的喉作用。即，贮液槽922将收集酸，与上述关于酸泵的压力槽的方法相似，而且引导所述酸向下通过隔室916，与上述关于酸泵的喉的方法相似。在各种实施例中，贮液槽922可咬合在所述次级电池的电池外壳和/或另一个结构上。应当理解的是图30中所示的贮液槽可与部分由一个或多个隔板形成的任何所述隔室一起使用。

参考图31，在各种实施例中，一个或多个气流在用于促进在所述电解质水溶液中移动或电解质水溶液的移动的一个或多个放电和/或放电阶段过程中产生或由该阶段所引起产生。如图31中所示，一个或多个结构1028(例如，导管)可包括在次级电池1000中以有助于引导一个或多个气体从次级电池1000的一个单元到另一个单元1002。即，在充电和/或放电阶段或由该阶段所引起而产生的气体被提供自单元1002，其中所述气体被产生至一个或多个其它单元1002(例如，相邻的单元)。在各种实施例中，气体通过导管1028被引导至所述其它单元的电解质水溶液的底部区域。当它离开导管1028时或离开之后，所述气体移动通过所述电解质以有助于混合所述电解质(例如，通过运送更重、高密度的电解质至所述单元的顶部区域)。至少两个单元可以这种方式以闭环互相连接以有助于使所述气体循环持续。

参考图32-34，并且如上所述，次级电池1100可包括有助于分隔所述次级电池的这些隔室、单元或单体的单元壁。如在图32中所示，一个或多个单元壁1117可设置成在单元或单体1102之间提供一个或多个用于一个或多个酸泵的合并空间1116。此外，在各种实施例中，一个或多个合并空间1116可用作一个或多个酸泵的喉。如图33所示，单元壁1117和/或电池外壳1101可以形成花盆形状。所述花盆形状可改变成提供用于一个或多个酸泵的另外的空间1118和/或所需形状。如图34中所示，一个或多个酸泵1120或一个或多个酸泵1120的部分(例如，所述酸泵的通道或喉)可被靠近次级电池1100的每个单元1102或单体(例如，在所述单体的每个角落)提供。放置在单体的角落中的酸泵1120是期望的，因为它将有助于以多个不同方向从波浪中利用或聚集电解质水溶液。同样，在一个或多个酸泵1120之间的额外空间可有助于允许隔板溢流。

参考图35-37,在各种实施例中，围绕单元或单体1102的周围提供有额外的材料、组件或装置以允许、引导或促进电解质水溶液的移动。如图35中所示，围绕一个或多个次级电池1200的单元或单体1202的周围提供多孔或纤维材料1228(如海绵状材料)。在各种实施例中，多孔或纤维材料1228用作海绵或烛芯而且从次级电池1200底部向次级电池的顶部有意地吸取电解质水溶液(例如通过毛细管作用)。如图36中所示，胶体1229或相似物可提供在次级电池1200的电极板1203和/或1204和/或隔板1206上。胶体1229及相似物可包含，例如离子交换树脂粉末以防止或阻止所述电解质水溶液朝向次级电池1200的底部浓缩和/或沉降进入不同或密度变化的区域。如图37中所示，隔板或另外的包裹1206可被设计成促进从某些浓度的区域(例如，所述次级电池的底部)朝向其他浓度区域(例如，所述次级电池的顶部)吸取电解质水溶液的毛细管作用。

参考图38，物体1329，例如由铁或实质上不与次级电池发生化学反应的其他材料制成的球，可放置在所述次级电池中，而且可允许其在电池外壳内移动。在各种实施例中，物体1329的移动引起电解质水溶液额的移动和/或混合和/或振动(例如，来自打击电池外壳)，搅动或混合所述电解质水溶液有助于促进电解质水溶液内的相互作用。

参考图39，所示的次级电池1400具有示范性的有源酸泵1420。在图39中所示的示范性实施例中，酸泵1420包括声波或振动生成装置1430。所述生成装置1430将能量从外部源转换成穿过或进入所述次级电池的电解质水溶液的声音或其它振动波。所述波有助于在所述电解质水溶液内产生运动(例如振动)，这有助于促进在高密度区域和低密度区域之间的相互作用。

可选的，如图39中所示，加热和/或冷却部件1431或1432，比如电热器或热点冷却装置(例如铂尔贴二极管)，可被用于协助在电解质水溶液的不同区域之间产生温差。度差可有助于促进在所述电解质水溶液内的移动，至少部分由于不同区域的热相互作用。这种移动可有助于产生在电解质水溶液内的搅动或混合效应。

参考图40，所示的次级电池具有示范性有源酸泵1500。在图40中所示的示范性实施例中，有源酸泵1520包括靠近电池1520的底部的气球1532。气球1532用流体(例如气体或液体)充满以引起气球1532膨胀或将其排空而且允许其收缩。膨胀或收缩气球1532使所述电解质水溶液移位而造成在其中的移动。应当理解的是，气球1532可在不同速率和/或时间间隔下填充和/或排空以在电解质水溶液内产生不同移动。例如，气球1532可快速膨胀(例如充满)和排气(例如排空)以有助于在所述电解质内引起快速移动(例如波)。材料和结构

各种化学过程，其中不同材料之间的电化电位被用于发电已经进行了研究和商应用。通常见：besenhard,j.o.,ed.，电池材料手册，wiley-vchverlaggmbh,weinheim,德国，1999；及linden,d，ed.,电池手册，第二版，mcgrawhillinc.，纽约，n.y.，199，这两篇文章通过引用并入本申请中。

用于铅酸电池的板传统地通过施加活性物质或有效物质至例如铅合金板栅的传导支撑件来制作。板同样可根据生产方法来分类。例如，一种用于生产电池板的工艺包括在熔炉中熔融热铅的初始步骤，接下来是供给熔融铅合金至带坯铸轧机的步骤。在所述带的扩展工艺中，铸造或锻造铅带在带平面的上方和下方通常是穿通的、拉伸的而且然后将其拉伸而且扩展以形成具有菱形图案的板栅。在各种实施例中，所述带卷绕在卷线机上，而且将铅合金带的卷储存留作后用。在各种实施例中，所述带同样可被轧制。为了形成电池板栅，在各种实施例中，所述带通过扩展器连通，所述扩展器切割、撕裂和拉伸带的卷以形成所述板栅。

可使用其它已知或之后发展起来的工艺生产所述板栅。例如，如前所讨论，所述基底可通过铸造工艺(例如，通过浇注熔融合金进入模具)、冲压工艺或通过连续轧辊来形成。在所述板栅或所述板的制造过程中，可将所述板栅线再抛光或再成形(例如以改进所述有效物质的附着力)。

所述活性物质或有效物质然后被施加至或提供(如通过传统的粘纸粘贴)至所述展开的带栅或线栅上。在各种实施例中，一个或多个粘贴材料或粘贴纸被提供在所述活性物质的一个或两个表面上。在各种实施例中，所述粘贴材料或纸可被提供在连续工艺中。

在各种实施例中，所述板栅、活性物质和粘贴材料或纸被供给至将所述带切成板的隔板处。切自所述带的板可被平整或改造以有助于消除任何不平的粘贴区域。在各种实施例中，所述板穿过(如在传送机上)用于快速干燥的烘箱，而且可然后堆放以备后用。传统地，快速干燥可使用开放气体火焰或烘箱来实施，如板在传统爆炸烘箱中在约260摄氏度(约华氏温度500度)下烘干10-15秒。在烘干后，所述电池板经过本技术领域的技术人员公知的化学处理。接下来涂浆板通常在升高的温度和湿度下固化很多小时以有助于氧化任何游离铅和调整所述板的晶体结构。

传统的聚烯烃电池隔板通常由包括混合高分子量聚烯烃的组合物、惰性填充材料和/或增塑剂的工艺制造，以将所述组合物形成片形，而且接下来使用溶剂提取来自所述片的所述惰性填充材料和/或增塑剂的一部分。

在固化后，所述板组装成为电池。单个的电池板的组群可被组装、封装、交错或用分隔板材料分离，而且将它们提供在一起以形成板组。例如，在一个普通电池设计中，将每个在所述电池组中的其它板(例如每个阴极板)插入以封皮形式的电池隔板中。所述封皮的用作在封皮中的板和在所述电池组中的相邻板之间的隔板。所述板组组装在容器中以有助于形成电池。

在组装过程中，所述电池板的阳极凸块连接在一起并且所述电池板的阴极凸块连接在一起。这通常通过使用由所述铸带通过采用电池组堆叠、反转它们而且将所述凸块浸渍在模具中的熔融铅内形成的铸带来完成。为了允许电流伴随贯穿整个电池，将所述铸带堆叠结合或连接。此外，提供终端电极，所述终端电极延伸通过所述盖子或外壳以允许与车辆的电力系统或其它要求或拟使用电池能量的系统电接触。

在各种实施例中，所述电池外壳，其包括所述盖子的，其含有所述电池单元。在各种实施例中，为了用电解质液体通过在电池盖子中的所述填充管孔注满所述电池外壳，所述电池外壳浸没在酸性电解质液体中。在用电解质流体充满所述电池外壳后，将所述电池从所述电解质液体中移走。任何剩余电解质液体涂层、灰尘及其它碎片可被冲洗掉，以便准备所述电池的装运。在冲洗所述电池外壳外表面之前，可堵塞所述填充管孔以阻止冲洗流进入所述电池外壳。

在初始冲洗后，所述电池通过电流通路将所述硫酸铅或基本硫酸铅转换为二氧化铅(阳极)或铅(阴极板)而电化学地形成。这被称为“形成”过程。基于所述示范性实施例，在形成前的任何时间可包括或提供所述酸泵。

在此使用的术语：“大约”、“约”、“大体上”以及类似的术语旨在具有与本领域普通技术人员对所公开的有关主题通常的和公认的用法一致的宽泛的含义。本领域技术人员在阅读了本发明后应当理解这些术语旨在允许被描述的和声称的某些特征的说明，而并未将这些特征的保护范围限定在精确的数值范围之间。相应的，这些术语应所述被解释为表明了所描述的或声明的本主题的任何非实质性或无关紧要的变形或改变均应被认为在本发明所附的权利要求保护范围内。

值得注意的是，在本说明书中的相对位置(例如、“顶部”、“底部”)的附图标记仅用于确定不同元件在图中的方位。应当认识到基于它们所使用的应用特定元件的方位可很大程度地改变。

对于本公开的目的来说，术语“连接的”意味着将两个部件直接或间接的互相连接在一起。事实上这种连接可是固定的或可动的。这种连接可通过以下方式达到：使两个部件或两个部件与任何额外的中间部件相互之间整体地形成单一整体，或两个部件或两个部件与任何额外的中间部件彼此附接。事实上这种连接可以是永久的或可移动的或可释放的。

重要的是要注意：在各种示范性实施例中所示的电池或电极的结构和设置仅是用作说明的。尽管在本申请中仅有很少实施例详细描述了，但那些阅读本发明披露内容的本领域技术人员将很容易的意识到，可以在没有实质性偏离本发明描述的主题的新颖性教导和优点的情况下，很多改变是可行的(例如，各种元件的尺寸、方位、结构、形状及大小的变化、参数取值、安装安排、材料、颜色及方位等的使用)。例如，所示的一体形成的元件可由多个部件构成或所示的多个元件可一体形成，操作界面可以颠倒或相反，系统的结构和/或构件和/或连接器和/或其他元件的长度或宽度可以改变，提供在所述元件之间的调整位置的性质和数量可被改变(如通过啮合的啮合槽或类型的啮合槽或尺寸的数量的改变)。根据可选实施例，任何工序或方法步骤的顺序或次序可以改变或重新排序。在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在各种示范性实施例的设计、操作条件和设置中进行其他替换、改变、变化和省略。