加強的電池組隔板的制作方法
【專利摘要】公開了用于電池組中的隔板。在多個實施例中，隔板包括一個或多個隆起的肩部、三個或更多肋狀物、肩部上加厚的微肋狀物以及肩部內(nèi)的肋狀物。所公開的隔板比常規(guī)隔板更抗歸因于穿孔或撕裂的失效。
【專利說明】加強的電池組隔板
[0001] 本申請是申請日為2〇〇9年7月10日、國際申請?zhí)枮镻CT/US2009/050278、國家申 請?zhí)枮?0〇98〇134354.2、發(fā)明名稱為"加強的電池組隔板"的發(fā)明專利申請的分案申請。 [000 2] 優(yōu)先權
[0003] 本申請要求2008年7月10日提交的美國臨時申請61/079612的優(yōu)先權，該美國 臨時申請在此通過引用全文并入。

【技術領域】
[0004]本申請涉及電池組領域（如，鉛酸蓄電池，包括用于交通工具的啟動、照明和點火 應用的電池組；船舶電池組；商用電池組；工業(yè)用電池組；用于混合動力交通工具的電池 組、微混合動力交通工具等）。本申請涉及電池組隔板。更具體地說，本申請涉及在隔板的 肩部（shoulder)附近具有增大厚度的區(qū)域的變化厚度的隔板。

【背景技術】
[0005]提供用于諸如汽車的交通工具中的電力存儲設備，諸如電池組或電池是己知的。 例如，鉛酸蓄電池已經(jīng)用于啟動、照明和點火應用（"SLI"）。
[0006]在其它平的背板（backweb)上制造具有隆起的肋狀物（raised rib)(以有助于防 止按壓短路）是已知的。肋狀物通常在整個隔板的寬度上被均勻隔開。然而，這種已知的 隔板不能實現(xiàn)某些有利的特征（和/或特征的組合）。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 示例性的實施例涉及電池組隔板，所述電池組隔板包括：隔板材料的背板，其具有 背板厚度；至少一個主肋狀物，其突出背板厚度外第一距離；以及至少一個次肋狀物，其突 出背板厚度外第二距離，其中，所述第一距離大于所述第二距離，并且其中，所述肋狀物近 似均勻地隔開。
[0008]另一個示例性的實施例也涉及一種電池組隔板，所述電池組隔板包括：隔板材料 的背板，其具有多個近似均勻隔開的肋狀物；肩部，其具有肩部微肋狀物；以及每一個肩部 上的次肋狀物。
[0009] 另一個示例性的實施例涉及電池組，所述電池組包括：至少一個陽極；至少一個 陰極；和至少一個隔板，其中，隔板包括隔板材料的背板，背板具有主肋狀物和次肋狀物，并 且其中,肋狀物被近似均勻地隔開。
[0010]另一個示例性的實施例涉及一種電池組，所述電池組包括：至少一個陽極；至少 一個陰極；以及至少一個隔板，其中，隔板包括隔板材料的背板，背板具有多個近似均勻隔 開的肋狀物；肩部，其具有肩部微肋狀物；以及次肋狀物，其在每一個肩部上。
[0011]另一個示例性的實施例涉及制造不同尺寸的電池組隔板的方法，所述方法包括： 形成具有包括中心肋狀物的奇數(shù)個肋狀物的隔板材料的背板，其中，隔板關于中心肋狀物 是對稱的且肋狀物至中心肋狀物的任一側(cè)的間距對所有隔板都是相同的，而不考慮隔板尺 寸。
[0012]下面根據(jù)本發(fā)明的各種設備、結(jié)構(gòu)和/或方法的各種示例性的實施例的詳細描述 中描述了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的各種實施例中的這些和其它特征和優(yōu)勢或者各種實 施例中的這些和其它特征和優(yōu)勢從各種示例性的實施例的詳細描述是明顯的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]將參考附圖來詳細描述根據(jù)本公開的系統(tǒng)和方法的各種示例性的實施例，其中： [0014]圖1是包括根據(jù)示例性實施例的電池組的交通工具的等距視圖；
[0015]圖2是根據(jù)示例性實施例的電池組的一部分及其部件的等距剖視圖；
[0016]圖3是包括根據(jù)示例性實施例的沖壓格柵（stamped grid)和活性材料的電池組 極板或電極（如，正電池組極板）的正視平面剖視圖；
[0017]圖4是根據(jù)示例性實施例的沖壓格柵（如，正格柵）的正視平面圖；
[0018]圖5是根據(jù)示例性實施例的電池組極板或電極（例如，負電池組極板）和隔板的 等距分解視圖。
[0019] 圖6是根據(jù)第一示例性實施例的隔板的等距視圖；
[0020] 圖7是根據(jù)第二示例性實施例的隔板的等距視圖；以及
[0021] 圖8是根據(jù)第三示例性實施例的隔板的部分等距視圖；
[0022] 圖9是對具有標準隔板的電池組的冷啟動（cold crank)性能循跡（tracking)的 概率曲線；
[0023] 圖10是對具有根據(jù)示例性實施例的隔板的電池組的冷啟動性能循跡的概率曲 線；以及
[0024]圖11是比較圖9和圖10中示例的電池組的冷啟動性能的箱線圖。
[0025]應當理解，附圖并不一定是按比例的。在某些情形中，可以省略不是理解本發(fā)明所 必須的或使其它細節(jié)難以設想的細節(jié)。當然，應該理解，本發(fā)明并不一定限制于本文所示例 的特定的實施例。

【具體實施方式】
[0026]參考圖1，所顯示的交通工具140包括根據(jù)示例性實施例的電池組1〇〇。雖然交通 工具140顯示為汽車，但是根據(jù)多個可選擇的實施例，交通工具140可以包括任意多種類型 的交通工具，除其它交通工具外，包括摩托車、公共汽車、休閑車、船等。根據(jù)示例性的實施 例，交通工具140為運動目的使用內(nèi)燃機。
[0027]圖1所顯示的電池組100配置為提供啟動或操作交通工具和/或多種交通工具系 統(tǒng)（如，啟動、照明和點火系統(tǒng)）所需的動力的至少一部分。此外，應該理解，電池組100可 以用于不涉及交通工具的多種應用中，且預期所有這樣的應用在本公開的范圍內(nèi)。
[0028] 圖1所顯示的電池組可以包括任意類型的二次電池（如，可再充電電池）。根據(jù)示 例性的實施例，電池組100是鉛酸蓄電池。多個實施例的鉛酸蓄電池可以是密封的（如，免 維護的）或未密封的（如，濕的）。
[0029] 根據(jù)示例性的實施例，圖2示例了電池組1〇〇。在多個實施例中，電池組100包括 若干個電池元件，它們被設置在容器或罩（housing) 110的含有電解質(zhì)的分開的隔室內(nèi)。本 又提供的示例涉及汽車應用，其中六個疊層中的每一個內(nèi)采用12-16個極板的組，以便制 造標準的汽車用12V電池組。在閱讀了本說明書之后，單個極板的尺寸和數(shù)目、任一特定疊 層中的極板的尺寸和數(shù)目以及用于構(gòu)建電池組的疊層的數(shù)目可以根據(jù)期望的最終用途而 廣泛變化，這對本領域的技術人員是明顯的。
[0030]在多個實施例中，罩110包括類似箱的底座或容器且可以由可模制的樹脂制造。 根據(jù)鉛蓄電池的容量，多個極板塊被串聯(lián)連接且連同電解質(zhì)一起容納在電池組容器或罩 110內(nèi)，電解質(zhì)通常是含水硫酸。
[0031]在多個實施例中，電池組包括具有前壁、端壁、后壁和底壁的隔室。在多個實施例 中，5個電池分隔物或間隔物被設置在端壁之間，導致形成6個隔室，正如12伏汽車電池組 中通常存在的。在多個實施例中，極板塊位于每一個隔室內(nèi)，每一個極板塊包括一個或多個 正極板101和負極板102,每一個具有至少一個凸起部103和位于每一個正極板101與負極 板102之間的隔板（separator) 420。
[0032]為罩110設置了蓋111且在多個實施例中，蓋ill包括接線柱套管和填充管以允 許電解質(zhì)加入到電池中并允許工作。為了防止電解質(zhì)不期望地從填充管溢出，且允許排出 電化學反應期間產(chǎn)生的氣體，電池組還可以包括一個或多個填料孔帽和/或通氣孔帽組 件。
[0033] 至少一個正接線柱104和至少一個負極接線柱105可以存在于電池組100的頂部 隔室或前隔室上或其附近。該接線柱104和105通常包括可以延伸穿過電池組罩11〇的蓋 和/或前面，這取決于電池組設計。在多個實施例中，接線柱還延伸穿過接線柱密封組件以 防止酸泄漏。將會認識到多種接線柱布置是可行的，包括本領域已知的頂部、側(cè)部或角配 置。
[0034] 圖2還顯示了鑄焊的匯流排（cast-on strap) 106,其包括長度足以電耦接極板組 內(nèi)的每一個凸起部103的矩形的細長主體部分和具有圓頂?shù)南蛏涎由斓臉?gòu)件。圖2還闡釋 了將凸起部103耦接到負接線柱105的鑄焊的匯流排106。正如圖2所顯示的，根據(jù)多個實 施例，匯流排106包括耦接端隔室內(nèi)各自的凸起部103的主體部分和由其形成的接線柱，接 線柱可以穿過蓋伸出。
[0035] 每一個電池元件分部（chapter)或包括至少一個正極板1〇1、至少一個負極板1〇2 和設置在每一個正極板101與負極板102之間的隔板420。隔板420設置在極板101與102 之間以防止在電池組100內(nèi)發(fā)生反應期間產(chǎn)生短路和不期望的電子流動。
[0036] 根據(jù)制造正電極板101與負電極板1〇2的方法，正電極板101與負電極板102能夠 分成多種類型。舉一個例子，圖 3-5顯不了菜料型（paste type)電極。在多個實施例中， 漿料型電極包括格柵1〇7襯底和電化學活性材料或設置在襯底上的"漿料"。格柵107可以 由包含痕量鈣的軟合金形成，以便增強襯底的機械強度。
[0037] 參考圖3_5,每一個極板包括鉛或鉛合金格柵1〇7,其支撐電活性材料。格柵1〇7 提供了正活性材料與負活性材料之間的電接觸或起到傳導電流作用的漿料。格柵107還用 作襯底，有助于支撐形成電池組極板（battery plate)的制造期間沉積于格柵上或以其它 方式設置在格柵上的電化學活性材料（例如，漿料）。
[0038] 正如下面更詳細提出的，制造鉛酸蓄電池格柵的已知技術包括：（1)分批工藝，諸 如書模具重力鑄造；和（2)連續(xù)工藝，諸如條帶擴展、條帶沖壓、連續(xù)鑄造和連續(xù)鑄造然后 滾壓。由這些工藝制造的格柵往往具有特定工藝所特有的獨特特征且在鉛酸蓄電池中表現(xiàn) 得不一樣,對漿料處理尤其是不一樣的。應該理解，可以采用由任何常規(guī)的或日后提出的格 柵制造工藝形成的格柵，且不期望將本發(fā)明限制到本文公開的格柵設計。
[0039] 在多個實施例中，至少一些格柵107是沖壓格柵。圖3示例了其上設置有活性材 料或漿料的沖壓格柵107(如，用于正極板的格柵）的示例性實施例。圖4示例了圖 3所示 的沖壓格柵107,但沒有活性材料。在多個實施例中，沖壓格柵包括框架，其包括頂部框架元 件、第一和第二側(cè)部框架元件和底部框架元件。在多個實施例中，沖壓格柵包括一系列格柵 線，其界定了有助于保持活性材料的開口區(qū)域或有助于提供電流產(chǎn)生的漿料。在多個實施 例中，電流收集凸起部103與頂部框架元件成整體。雖然圖3-4描述了凸起部103偏離頂 部框架元件的中心，但是可選擇地，凸起部可以位于中心或設置成更靠近第一或第二側(cè)部 框架元件。頂部框架元件可以包括放大的導電部分，放大的導電部分的至少一部分正好位 于凸起部之下以優(yōu)化至凸起部的電流傳導。
[0040] 底部框架元件可以由一個或多個向下延伸的腳（未顯示）形成，以便使沖壓格柵 的其余部分與電池組容器的底部隔開。在多個實施例中，至少一些沖壓格柵的線增加了從 底部到頂部沿著它們的長度的截面積和/或具有錐形形狀，以便優(yōu)化線的電流承載容量以 有助于承載從底部至頂部產(chǎn)生的電流?？梢灶A定側(cè)部元件之間的線的寬度和間距，使得在 整個沖壓格柵的寬度上具有大體相等的電勢點。在多個實施例中，為了有助于支撐電化學 漿料和/或允許形成漿料丸（pellet)，沖壓格柵還包括水平線，這些線等距隔開且平行于 頂部框架元件和/或底部框架元件。然而，如圖3-4所顯示的，至少一些水平線可以不是等 距隔開的或平行于頂部框架元件和/或底部框架元件。
[0041 ] 可以采用多種沖壓格柵設計。例如見美國專利號5582936、5989749、6203948、 6274274、6921611、和 6953641，以及美國專利申請?zhí)?10/996168、11/086525、10/819489、 和60/904404,每一件專利在此以引用方式全文并入。應該注意，可以采用無限數(shù)目的格柵 設計且因此，不期望下面的描述將本發(fā)明限制于為示例目的而呈現(xiàn)的圖3-5所示的格柵設 計。
[0042]圖5示例了擴展的（expanded)金屬格柵（如，用于負極板的格柵）的示例性實施 例。在多個實施例中，擴展的金屬格柵具有本領域眾所周知的圖案（如，菱形圖案，諸如圖 5中所示的），且具有底部框架元件和與凸起部103成整體的頂部框架元件。
[0043] 參考圖3-5,格柵線的橫截面可以根據(jù)格柵制造工藝而變化。然而，在多個實施例 中，為了有助于改善電池組漿料的粘附，可以以機械方式對格柵線重新整形或重新拋光。應 該理解，可以采用任意數(shù)目的格柵線形狀，只要該形狀提供合適的漿料粘附特征。例如，線 的橫截面可以是任何橫截面設計，包括基本上橢圓形的、基本上矩形的、基本上菱形的、基 本上偏菱形的、基本上六邊形的、和/或基本上八邊形的形狀。在電池組格柵中，每一個格 柵線截面（section)可以具有不同的橫截面配置，或每一個格柵線截面可以具有相同或類 似的橫截面配置。然而，優(yōu)選地，每一個格柵線截面具有相同的橫截面配置。根據(jù)需要，格 柵107可以僅僅在堅直的線元件處變形，僅僅在水平的線元件處變形或在豎直的和水平的 線元件處都變形。
[0044]活性材料或漿料通常是鉛基材料（例如，在電池組的不同充電/放電階段時的 Pb0、Pb02、Pb或PbS04)，其被粘到、沉積到或以其它方式設置在格柵1〇7上。正如本領域已 知的，漿料組合物可以由功率要求、成本和電池組環(huán)境來確定。在多個實施例中，通過混合 氧化鉛、硫酸和水來制備鉛酸蓄電池的活性材料。氧化鉛與硫酸反應生成一元、三元和/或 四元硫酸鉛。還可以向活性材料中添加干的添加劑，諸如纖維和擴展劑。例如，在多個實施 例中，諸如細分散的碳（如，燈黑或炭黑）、硫酸鋇和多種木質(zhì)素的擴展劑可以包括在活性 材料中。在多個實施例中，然后干燥混合物并再次添加水以形成期望稠度的漿料。
[0045]設置在正極格柵上的活性材料（如，二氧化鉛[ΡΒ02])通常呈微粒形式，使得允許 電解質(zhì)擴散并滲透過正電極板上的二氧化鉛微粒。作為負電極板的活性材料的海綿鉛通常 是多孔的和反應性的，使得允許電解質(zhì)擴散并滲透過負電極板上的海綿鉛。
[0046] 在電極的制造中，為了防止活性材料與格柵107分離并確保易于處置活性材料， 吸水紙（pasting paper)(未顯示）被粘合或以其它方式設置在活性材料的至少一個表面 上作為在格柵上沉積之后的活性材料的支撐體。多孔的無紡布（如，具有微米尺度的孔） 替代紙可以可選擇地設置到表面中或活性材料上以防止活性材料的分離和處置問題以及 開始的高速放電劣化。例如，可以采用通過旋轉(zhuǎn)粘結(jié)（bonding)或熱粘結(jié)由熱塑性樹脂合 成的無紡布。在多個實施例中，米用由一種或多種聚醋、聚丙稀或粘膠法人造絲（viscose rayon)形成的無紡布。
[0047] 在多個實施例中，一個或多個電池組隔板42〇用于將正電極板1〇1與負電極板1〇2 導電分離。隔板材料通常是微孔的以允許從正電極板101到負電極板102的離子通路。在 多個實施例中，汽車電池組的隔板42〇通常制造成連續(xù)的長度并卷曲，隨后折疊，如圖5所 示，并沿著它們的一個或多個邊緣密封以形成容納電池組極板（例如，如圖5所示的負極板 或如圖2所示的正極板）的袋狀物。然而，在多個實施例中，可以折疊一個或多個隔板420， 使得肋狀物內(nèi)襯（line)于袋狀物的內(nèi)部，袋狀物形成為容納電池組極板。
[0048] 在多個實施例中，隔板材料通常具有基本上均勻的厚度和基本上均勻的孔隙分 布。孔隙分布有助于確保操作期間總體均勻的電流密度，由此有助于實現(xiàn)電極的均勻充電 和放電并獲得最大電池組效率。隔板42〇通常結(jié)合了一個或多個肋狀物（例如，如圖5所 示）以有助于硬化隔板4 2〇。肋狀物可以具有多種橫截面形狀（例如，矩形、三角形、圓形、 鋸齒形）或其組合。
[0049] 參考圖6-8,為了本公開的目的，通常以端視圖的角度提到特征的方位和位置。在 多個實施例中，所公開的隔板通常以沿著隔板縱向延伸的一個或多個隆起的肋狀物為特 征。根據(jù)多個示例性的實施例，隔板具有至少一個隆起的肋狀物和兩個肩部。
[0050] 在示例性的實施例中，如圖6所示例的，隔板12〇包括多個主肋狀物121和次 (sub-major)肋狀物122。常規(guī)的帶肋狀物的隔板通常包括相對較小的微肋狀物，而不是 次肋狀物122。常規(guī)的微肋狀物通常是約0.15mra高（除非另外指出，否則多個肋狀物的所 述高度是從隔板背板的頂部，即背板的最靠近肋狀物的遠端位置的面或背板的其上設置有 肋狀物的面開始測量）。在多個示例性的實施例中，次肋狀物122的高度是約〇. 45mm到約 0.60mm。相對較高的次肋狀物I22在保持電極板遠離隔板背板方面比常規(guī)的微肋狀物表現(xiàn) 得更好。多個肋狀物通常彼此平行。在多個實施例中，主肋狀物121的高度是約〇.60mm到 約1· 9〇mm。主肋狀物高度與次肋狀物高度的比可以是高達約4. 25:1且大于1:1(如，4:3)。 主肋狀物的尺寸通常由電極板之間容納合適量的酸和/或填充電池組隔室內(nèi)的空間所需 要的間距來確定。
[0051]在多個示例性的實施例中，隔板具有奇數(shù)個主肋狀物121(如，7個主肋狀物）且肋 狀物對稱設置成使得單個主肋狀物將隔板分成兩個相對相等尺寸的半部分。在電池組制造 過程中，在多個不例性工藝中，隔板被親子輸送通過折疊機以形成包殼（envelope)，電極被 置于包殼中，諸如在圖5中。常規(guī)的隔板具有可變的輪廓，這是因為主肋狀物與微肋狀物之 間的間距遍及不同尺寸的隔板發(fā)生變化。具有變化輪廓的隔板可能難以用于制造電池組， 這是因為它們往往在輥子上偏移而落入因隔板不平坦的表面而隨時間在輥子內(nèi)形成的凹 槽中。對不同寬度的隔板采用一致的輪廓且沿隔板的中心存在主肋狀物121(即，"中心肋 狀物"）都改善了輥子內(nèi)的隔板循跡（tracking)和隔板與電極板更好的對準。
[0052] 在多個示例性的實施例中，隔板120具有三個次肋狀物122,它們基本上均勻地間 隔在每一個主肋狀物121之間。在圖6中所示的示例性實施例中，隔板120具有七個主肋 狀物121和六組七個主肋狀物121的每一個之間的三個次肋狀物122。
[0053] 在多個示例性的實施例中，如圖6所示，隔板包括肩部124,即隔板120的每一側(cè)上 在隔板邊緣127與最近的主肋狀物之間的區(qū)域。常規(guī)的隔板通常包括高約0. 10mm的多個 肩部微肋狀物。在多個示例性的實施例中，隔板120具有帶多個增強的肩部微肋狀物125 和/或至少一個次肋狀物122的肩部124。在多個示例性的實施例中，肩部微肋狀物125具 有大于0. 10mm(例如，約0. 15mm)的高度和高度大于肩部微肋狀物125的一個或多個次肋 狀物。
[0054] 在多個實施例中，如圖7所示，隔板220包括多個主肋狀物221 (例如，較大的肋狀 物）、次肋狀物222 (如，中等尺寸的肋狀物）和微肋狀物223 (如，較小的肋狀物）。在多個 示例性的實施例中，至少在肩部之間，不同的類型通常彼此平行和/或被均勻地隔開。在多 個示例性的實施例中，遍及不同寬度的隔板，主肋狀物221、次肋狀物222和微肋狀物223 的間距保持相同，以在電池組制造期間改善循跡。隔板220還優(yōu)選地具有奇數(shù)個主肋狀物 221，這有助于隔板循跡。在多個示例性的實施例中，次肋狀物122的高度為約0· 45mm到約 0· 60mm〇
[0055] 在多個示例性的實施例中，隔板220在主肋狀物221之間具有兩個次肋狀物222 和三個微肋狀物223。在該實施例中，每個一個肋狀物為微肋狀物223。在圖7的示例性實 施例中，在肩部之間，存在七個主肋狀物221、十二個次肋狀物222和十八個微肋狀物223。 在多個示例性的實施例中，隔板肩部224可以包括至少一個次肋狀物或微肋狀物或微肋狀 物222,分別類似于圖7所示的次肋狀物122。
[0056] 在多個示例性的實施例中，如圖7所示，隔板包括肩部224,其被界定為隔板220 的任一側(cè)上在隔板邊緣227與最近的主肋狀物221之間的區(qū)域。常規(guī)的隔板通常包括高 約0. 10mm的多個肩部微肋狀物。在多個示例性的實施例中，隔板220具有帶多個增強的 (enhanced)肩部微肋狀物225和/或至少一個次肋狀物222的肩部224。在多個示例性的 實施例中，肩部微肋狀物225具有大于0. 10mm(如，約0· 15mm)的高度。
[0057] 參考圖8,在多個實施例中，隔板320包括具有至少一個隆起的肋狀物321的介電 材料的背板（如，薄板或托架）。在多個實施例中，隔板3 2〇還包括最接近隔板32〇的邊緣 的肋狀物321與該邊緣之間的肩部324。在多個實施例中，且如圖8所示，某些肋狀物 321 通常在遍及隔板320的寬度且沿長度延伸的肩部之間基本上均勻地隔開。在多個實施例 中，肩部324包括隆起部分326,其比肩部324的其它一個或多個部分相對厚。在多個實施 例中，隆起部分326的高度通常比任一個肋狀物321短且寬度比任一個肋狀物寬。
[0058] 在多個實施例中，隆起部分326并不延伸至隔板320的邊緣或最近的肋狀物321。 因而，在這樣的實施例中，在邊緣與隆起部分326之間存在不是隆起的區(qū)域或另外是厚度 相同的區(qū)域。隆起部分326的寬度和位置可以根據(jù)諸多因素變化，這些因素包括電極板的 幾何形狀。在多個示例性的實施例中，隆起部分326按規(guī)定尺寸制作且定位，以便覆蓋更可 能出現(xiàn)穿孔的區(qū)域，且可能不會覆蓋任何額外的區(qū)域。
[0059] 在多個實施例中，隆起部分326是漸縮的，至少例如在其一個或多個邊緣處。例 如，在多個實施例中，隆起部分326的邊緣以一角度傾斜離開隔板320的表面。在一個示例 性的實施例中，該角度是約45度。在多個實施例中，肋狀物321的一個或多個側(cè)面也是傾 斜的。在多個實施例中，肋狀物321的側(cè)面以比隆起部分326更陡的角度傾斜。例如，在多 個實施例中，肋狀物321的側(cè)面的角度可以是與隔板表面垂線成七度。
[0060] 在多個實施例中，肩部324上的加厚部分326的寬度小于肩部324的寬度。具有 所有隆起的肩部（即，隆起部分的寬度與肩部的寬度相同或幾乎相同）的隔板120使隔板 在肩部處的穿孔最小化，但可能不利地影響冷啟動性能（這取決于有多少加厚的隔板在電 極板的面之上）。而且，在該實施例中，隔板的邊緣往往變成波狀且更難以卷曲。因而，在所 述實施例中，不是所有的肩部324是隆起的（制成更厚的）。
[0061] 隔板可以由多種材料（例如，聚烯經(jīng)、橡膠、酚一甲醛間苯二酚 (phenol-formaldehyde reorcinol)、玻璃墊、微孔PVC和燒結(jié)PVC)構(gòu)建。在多個實施例中， 隔板至少部分由以高分子量聚烯烴構(gòu)成的微孔背板構(gòu)建?？梢允褂玫木巯N的示例包括聚 乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯_丙烯共聚物、乙烯一丁烯共聚物、丙烯一 丁烯共聚物和乙烯一 丙烯一丁烯共聚物。
[0062] 在多個實施例中，隔板還包括至少一種增塑劑。增塑劑在水中可以是可溶的或不 可溶的?？梢允褂玫脑鏊軇┑氖纠ㄓ袡C酯、環(huán)氧化合物、磷酸酯、烴材料和低分子量聚 合物。
[0063] 在多個實施例中，隔板還由惰性填料材料構(gòu)建。填料在水中能夠是可溶的或不可 溶的。然而，填料可以提供主要的方式，通過這些方式吸收任何增塑劑并將增塑劑保持在組 合物中且填料在增塑劑中應該不是可溶的。優(yōu)選的填料是干的、細分散的二氧化硅。然而， 可以采用其它填料（例如，炭黑；煤塵；石墨；金屬氧化物；氫氧化物；金屬碳酸鹽；礦物；沸 石；沉淀的金屬娃酸鹽（precipitated metal silicate);氧化銀二氧化娃凝膠；木粉、木 纖維和樹皮產(chǎn)品；玻璃顆粒；鹽諸如硫酸鋇；無機鹽；乙酸鹽；硫酸鹽；磷酸鹽；硝酸鹽；碳 酸鹽；和/或其組合）。還應該理解，任何已知的或日后研發(fā)的潤濕劑（例如，燒基苯磺酸鈉 (sodium alkyl benzene sulfonate)、十二院基硫酸鈉 （sodium lauryl sulfate)、二辛基 橫基琥拍酸鈉 （dioctyl sodium sulfosucciniate)和異辛基苯基聚乙氧基乙醇（isoctyl phenyl polyethoxy ethanol))可以用于增強填料的可潤濕性。
[0064]在多個實施例中，隔板包括穩(wěn)定劑或抗氧化劑。在多個實施例中，可以采用常規(guī)的 穩(wěn)定劑或抗氧化劑，諸如4, 4硫代雙（6-叔丁基-間間甲酚）（"Sant〇nox"）（4, 4thiobis ( 6-tert-butyl-m-cresol)和 2,6_ 二叔丁基-4-甲基苯酚（"in〇n〇l"）（2,6-di-tert-but yl-4-methylphenol)〇
[0065]當隔板設置有一個或多個肋狀物時，肋狀物可以由多種已知的或日后研發(fā)的聚合 物組合物（例如，與隔板相同的組合物，其它聚烯烴、聚氯乙烯和/或其填充的或泡沫組合 物）形成。可以以任何數(shù)目的方式設置肋狀物。例如，肋狀物可以通過擠出（或者與背板薄 板成整體或單獨地）形成。肋狀物還可以通過開槽或模壓形成。當肋狀物被單獨模制時， 那么可以通過本領域已知的任意數(shù)目的方法（包括熱密封或粘合劑）將它們結(jié)合或以其它 方式藕接到背板薄板或底板（base web)。
[0066] 隔板的厚度將根據(jù)電池組的類型變化，隔板使用于該電池組中。一般而言，背板或 底板的厚度能夠在從1到50千分之一英寸（"密耳"）的范圍中。對鉛酸蓄電池來說，優(yōu)選 的厚度范圍通常是10到40密耳。每一個肋狀物的高度可以在寬的范圍內(nèi)變化，這取決于 極板間距要求。通常，設置了從底座高度為5到200密耳的肋狀物，且優(yōu)選的范圍是10到 100密耳。
[0067] 已經(jīng)研究并商業(yè)化實施了多種材料之間的電化學電勢用于發(fā)電的各種化學品。參 見，概括：Besenhard，J.0_，編輯，Handbook of Battery Materials, Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim，Germany, 1999;和 Linden, D·，編輯，Handbook of Batteries Materials, 第二版，McGraw Hill Inc.，New York, N.Y·，199,兩本手冊在此通過引用并入。
[0068]通常通過將活性材料或漿料應用到諸如鉛合金格柵的導電支撐體來制造用于鉛 酸蓄電池的極板。根據(jù)制造極板的方法來分類極板。例如，一種用于生產(chǎn)電池組極板的工 藝包括將熱鉛熔化在爐內(nèi)的初始步驟，然后是將熔融的鉛合金輸送至條帶鑄造機（ caster) 的步驟。在條帶擴展工藝中，鑄造或鍛造的鉛條帶通常被穿孔，在條帶平面之上和之下拉 伸，然后被牽拉或擴展以形成具有菱形圖案的格柵。在多個實施例中，條帶卷繞在纏繞器 上，且存儲鉛合金條帶的卷以便日后使用。在多個實施例中，也可以卷曲條帶。在多個實施 例中，為了形成電池組格柵，將條帶輸送通過擴展器，擴展器切割、切開和拉伸卷的條帶以 形成格柵。
[0069]可以采用其它已知的或日后研發(fā)的工藝來生產(chǎn)格柵。例如，如上所述，通過鑄造工 藝（例如，通過將熔融的合金傾倒入模具中）、沖壓工藝或通過連續(xù)卷曲可以形成襯底。在 制造格柵或極板的過程中，可以重新整形或重新修光格柵線（例如，以改善漿料的粘合）。 [00 70]接著，將活性材料或漿料施加至或以其它方式設置（例如，通過常規(guī)的漿料器粘 貼）在擴展的條帶或線柵上。在多個實施例中，一種或多種裱糊材料或裱糊紙設置在活性 材料的一個或兩個面上。在多個實施例中，裱糊材料或裱糊紙可以以連續(xù)工藝提供。 ^〇71]在多個實施例中，格柵、活性材料和裱糊材料或裱糊紙輸送至分隔器，在此處，條 帶被切割成極板。從條帶切割的極板可以被變平或以其它方式改動以有助于使?jié){料的任何 不平坦區(qū)域平滑。在多個實施例中，極板通過（例如，在輸送機上）烘箱 （〇ven)以便快干， 然后可以層疊以便日后使用。通常來說，可以采用敞開的氣體火焰或烘箱來進行快干，例如 在約260°C (約500 T )的常規(guī)的鼓風干燥烘箱內(nèi)干燥極板1〇_15秒。千燥后，電池組極板 經(jīng)歷本領域技術人員眾所周知的化學處理。接著，在高溫和濕度下通過固化裱糊的極板許 多小時以有助于氧化任何游離的鉛和另外調(diào)節(jié)極板的晶體結(jié)構(gòu)。
[°072]常規(guī)的聚烯烴電池組隔板通常通過下述工藝來制造，該工藝包括混合高分子量聚 烯烴、惰性填料材料、和/或增塑劑的組合物，將組合物形成薄板形式，以及隨后使用溶劑 從背板薄板中提取惰性填料和/或增塑劑的一部分。
[0073]在固化后，將極板組裝成電池組。單個電池組極板的組可以被組裝、包封、交錯或 以其它方式與隔板材料分隔，且設置在一起以形成極板組。例如，在一種常見的電池組設計 中，在電池組中，每隔一個極板（例如，每一個負極板）就插入呈包殼形式的電池組隔板中。 包殼起到包殼內(nèi)的極板與電池組內(nèi)的相鄰極板之間的隔板的作用。極板組組裝在容器內(nèi)以 有助于形成電池組。
[0074] 在組裝過程中，電池組極板的正凸出部耦接在一起且電池組極板的負凸出部耦接 在一起。這通常使用通過層疊組裝的電池組、倒置它們并將凸出部浸漬在設置于模具內(nèi)的 熔融的鉛中形成的鑄焊的匯流排來實現(xiàn)。為了允許電流行進通過電池組，鑄焊的匯流排的 疊層（stack)被連接或耦接。而且，接線柱電極（terminal electrode)設置為延伸穿過蓋 或外殼以允許與交通工具的電系統(tǒng)或要求或期望使用電池組能量的其它系統(tǒng)的電接觸。 [0075] 在多個實施例中，包括蓋111的電池組罩110設置為包含電池組電池。在多個實 施例中，電池組罩110浸沒在酸性電解質(zhì)流體中，以便通過電池組蓋111中的填充管孔用電 解質(zhì)流體填充電池組罩110。在用電解質(zhì)流體填充電池組罩110之后，從電解質(zhì)流體中去除 電池組100。任何殘余的電解質(zhì)流體涂層、塵和其它碎片可以沖洗掉以制備出貨的電池組。 在沖洗電池組罩外表面之前，可以塞住填充管孔以防止沖洗流體進入電池組罩。
[0076] 在多個實施例中，單個隔板120可以圍繞電極板101或102折疊，諸如圖5中示例 的。在一些示例性的實施例中，可以連接隔板的一個或多個對準的邊緣以形成隔板材料的 包殼，電極板可以被插入包殼中和/或被伸出包殼的突出部或凸起部密封。在該實施例中， 正電極板或負電極板中的一個或另一個包封在隔板材料中，且另一個置于包殼之間以產(chǎn)生 類似于圖2所舉例的圖案。
[0077] 可以按照多種已知的或日后研發(fā)的方法（例如，擠出）來制造隔板。在多個實施 例中，通過擠出聚合物的混合物，諸如聚乙烯和油來制造隔板。在擠出混合物之后，提取油， 留下遍布隔板的微孔，這使隔板可滲透電解液。在多個實施例中，以連續(xù)工藝制造隔板并將 隔板卷曲成大的卷以便易于存儲和處置。
[0078] 通常認為電池組隔板厚度的增加將減弱電池組的冷啟動性能。然而，對采用所公 開的隔板的電池組來說，情況并不是這樣。測試了根據(jù)圖8的實施例的微孔聚乙烯隔板。 測試的隔板的背板是〇· 006英寸（0.15ram)厚。隔板是6. 400英寸寬且具有沿其長度延伸 的17個肋狀物。肋狀物的高是0· 029英寸（0· 74mm)(不包括隔板背板的厚度）且它們的 峰值寬度是約〇· 〇15英寸（〇· 38mm)。肋狀物被隔開約〇. 313英寸（7· 94μπ)(從肋狀物中 心測量）。隔板肩部是〇· 700英寸（1L 78mm)寬（從隔板的邊緣至最近的肋狀物的中心測 量）。肩部的隆起部分是約〇· 360英寸（9. 14mm)寬和0. 011英寸（〇· 28mm)厚（包括隔板 背板的厚度）。隆起部分位于離最近的肋狀物的中心0. 120英寸（3. 05mm)且離邊緣0. 220 英寸（5. 59mm)。
[0079]圖9是對具有標準隔板的電池組的冷啟動性能循跡的概率曲線。圖1〇是對具有 根據(jù)示例性實施例的隔板的電池組的冷啟動性能循跡的概率曲線。圖11是比較示例于圖9 和圖10中的電池組的冷啟動性能的箱線圖。試驗數(shù)據(jù)顯示出使用所公開的隔板不會對冷 啟動性能具有統(tǒng)計學上顯著的影響。測試顯示了使用隔板不會對冷啟動性能具有統(tǒng)計學上 顯著的影響。
[0080] 還重要地注意到，在優(yōu)選的和其它示例性的實施例中所顯示的隔板元件的結(jié)構(gòu)和 布置僅僅是示例性的。雖然僅在本公開內(nèi)容中詳細描述了本發(fā)明的一些實施例，但是瀏覽 本公開內(nèi)容的本領域技術人員將容易理解許多改動是可行的（例如，大小、尺寸、結(jié)構(gòu)、形 狀以及各種元件的比例、參數(shù)值、安裝布置、使用的材料、顏色、方位等的變化）而不會實質(zhì) 上偏離所述主題的新穎性的教導和優(yōu)勢。例如，顯示為整體形成的元件可以由多個部件構(gòu) 建或顯示為多個部件的元件可以整體成形，接口的操作可以被顛倒或以其它方式變化，結(jié) 構(gòu)和/或構(gòu)件或連接器或系統(tǒng)的其它元件的長度或?qū)挾瓤梢愿淖儯O置在元件之間的調(diào)節(jié) 位置的性質(zhì)或數(shù)目可以改變（例如，改變接合槽的數(shù)目或接合槽的大小或接合的類型）。應 該注意，可以由多種顏色、質(zhì)地和組合構(gòu)建系統(tǒng)的元件和/或組件。因此，所有這樣的改動 都被預期在本發(fā)明的范圍內(nèi)?？梢赃M行優(yōu)選的和其它示例性實施例的設計、操作條件和布 置的其它替換、改動、變化或省略而并不偏離本發(fā)明的精神。
【權利要求】
1. 一種電池隔板包括： 隔板材料的背板，其具有背板厚度； 奇數(shù)個主肋狀物，其被對稱地布置在所述隔板上，其中所述主肋狀物突出所述背板厚 度以外第一距離； 多個次肋狀物，其在所述主肋狀物之間大體均勻地隔開，并且突出所述背板厚度以外 第二距離，所述第二距離小于所述第一距離。
2. 如權利要求1所述的電池隔板，其中所述奇數(shù)個主肋狀物被對稱地布置在所述隔板 上從而一個主肋狀物將隔板分成尺寸相對相等的兩半。
3·如權利要求1所述的電池隔板，其中所述多個次肋狀物包括在每個主肋狀物之間大 體均勻隔開的三個次肋狀物。
4. 如權利要求1所述的電池隔板，進一步包括： 肩部區(qū)域，其設置在所述背板的邊緣和離所述肩部區(qū)域最近的主肋狀物之間，所述肩 部區(qū)域具有微肋狀物，所述微肋狀物突出所述背板厚度以外第三距離，所述第三距離小于 所述第二距離。
5. 如權利要求4所述的電池隔板，其中所述肩部區(qū)域包括多個肩部微肋狀物。
6·如權利要求1所述的電池隔板，其中所述主肋狀物和次肋狀物橫過所述背板近似均 勻地隔開。
7. -種電池隔板包括： 隔板材料的背板，其具有背板厚度； 若千主肋狀物，其突出所述背板厚度以外第一距離； 至少一個第一次肋狀物，其設置在所述主肋狀物之間并且突出所述背板厚度以外第二 距離；以及 肩部區(qū)域,其設置在所述背板的邊緣和最近的主肋狀物之間，所述肩部區(qū)域具有第二 次肋狀物和多個增強的肩部微肋狀物，所述第二次肋狀物突出所述背板厚度以外第二距 離，所述肩部微肋狀物突出所述背板厚度以外第三距離； 其中所述第一距離大于所述第二距離，所述第二距離大于所述第三距離，并且其中所 述主肋狀物和第一次肋狀物橫過所述背板均勻地隔開。
8. 如權利要求7所述的電池隔板，在所述主肋狀物之間設置有三個次肋狀物。
9. 如權利要求7所述的電池隔板，其中在所述主肋狀物之間設有均勻隔開的兩個次肋 狀物和三個微肋狀物,每個微肋狀物突出所述背板厚度以外第三距離。
10. 如權利要求3所述的電池隔板，其中設置在所述主肋狀物之間的每個其他的肋狀 物是微肋狀物。
11. 如權利要求7-10中任一權利要求所述的電池隔板，其中所述第二距離是〇. 45mm至 0. 60mm. I2·如權利要求7_11中任一權利要求所述的電池隔板，其中所述第一距離是0.60mm至 1. 90mm〇
13·如權利要求7_12中任一權利要求所述的電池隔板，其中有奇數(shù)個主肋狀物。
14·如權利要求13所述的電池隔板，其中有七個主肋狀物。
15.如權利要求7-14中任一權利要求所述的電池隔板，其中一主肋狀物沿著所述隔板 的中心延伸。
16.如權利要求7-15所述的電池隔板，其中所述肩部微肋狀物突出所述背板厚度以外 約 0· 15mm。 I7·如權利要求7-14中任一權利要求所述的電池隔板，其中所述肩部區(qū)域包括突出所 述背板厚度以外的隆起部分和不突出所述背板厚度以外的部分，所述不突出所述背板厚度 外的部分設置在所述隆起部分和所述隔板材料的背板的邊緣之間。
18. 如權利要求17所述的電池隔板，其中所述隆起部分具有減縮的邊緣，所述邊緣的 斜率小于肋狀物的斜率。
19. 如權利要求17或18所述的電池隔板，其中所述隆起部分突出所述背板厚度以外第 四距離，其中所述第四距離小于所述第三距離。
20. -種制造如權利要求7所述的電池隔板的方法，包括： 形成具有包括中心主肋狀物的奇數(shù)個肋狀物的隔板材料的背板，其中所述隔板關于所 述中心主肋狀物對稱，并且對于所有隔板，無論隔板尺寸大小，肋狀物至所述中心主肋狀物 的任一側(cè)的間距都是相同的。
【文檔編號】H01M10/12GK104218206SQ201410409009
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2009年7月10日 優(yōu)先權日:2008年7月10日
【發(fā)明者】T·普凡納, W·J·羅斯, D·門多薩, F-T·約翰斯, J·R·海曼, M·E·拉克羅伊柯斯, C·M·阿吉拉爾M·鶴卷 申請人:約翰遜控制技術公司