相關(guān)申請

本申請要求2014年11月5日提交的共同未決的國際專利申請pct/us2014/064033的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其全部內(nèi)容引入本文以作參考。

本公開涉及新的、改進的或優(yōu)化的保持水分、防止水分損失、改進電荷接受性的電池隔板、部件、電池、工業(yè)電池、逆變器電池、用于重工業(yè)或輕工業(yè)應用的電池、叉車電池、浮充電池、逆變器、蓄電池、系統(tǒng)、方法、型面(profiles)、添加劑、組合物、復合物、混合物、涂層、和/或相關(guān)方法，其生產(chǎn)，使用，和/或組合。更具體地，本發(fā)明涉及一種或多種具有各種改進的改進的電池隔板，所述改進可以導致引入有這種隔板的電池的減少的水分損失、增強的電荷接受性或其組合。另外，本發(fā)明涉及一種或多種改進的改進的電池隔板，所述改進關(guān)于形狀和/或物理型面，和/或用于制造這種電池隔板的化學品、添加劑、混合物、涂料和/或類似物(如油和/或化學添加劑或用于涂覆、精整或改進這種電池隔板的試劑(例如表面活性劑))。本發(fā)明的改進的電池隔板特別適用于工業(yè)電池，例如逆變器電池(inverterbatteries)，用于重工業(yè)或輕工業(yè)的電池等。

背景技術(shù)：

在工業(yè)環(huán)境和/或需要深度放電的環(huán)境中使用各種電池。這樣的電池可以包括但不限于例如鉛酸電池、逆變器電池、太陽能電池、高爾夫球車電池、用于設(shè)備(如地板擦洗器等)的電池、用于叉車或其他設(shè)備的電池、潛艇電池(submarinebatteries)、管狀逆變器電池、平板式逆變器電池和/或富液式逆變器電池(floodedinverterbatteries)。眾所周知，深度放電意味著電池必須在很長一段時間內(nèi)提供大量能源；因此，這種電池可以相對高的能量存儲容量開始，并且在一段時間內(nèi)使其部分容量在使用中釋放。這種深度放電意味著將這種電池充分再充電至全容量需要相對長的時間。因此，改進這種電池的再充電性是重要的，并且獲得具有改進的充電狀態(tài)或較高的部分充電狀態(tài)的電池在電池工業(yè)中也是重要的。

對于至少某些應用，特別是充/放電循環(huán)應用，期望提供與以前已知的電池隔板區(qū)別的用于工業(yè)電池的電池隔板。電池隔板是在電池單元內(nèi)將正極與負極分開或“隔離”的部件。電池隔板具有兩個主要功能。首先，電池隔板應保持正極與負極物理分離，以防止任何電子電流通過兩個電極之間。其次，電池隔板應該以最小的電阻允許正負電極之間的離子電流。電池隔板可以由許多不同的材料制成，但是通過由多孔非導體制成的電池隔板，很好地滿足了這兩種相反的功能。

需要改進工業(yè)電池(例如逆變器電池)的再充電性。眾所周知，逆變器將dc轉(zhuǎn)換成ac，并且可以有助于各種各樣的環(huán)境，如電網(wǎng)不穩(wěn)定或已經(jīng)劣化的區(qū)域。諸如逆變器電池等電池主要在部分充電狀態(tài)下工作。在部分充電狀態(tài)下持續(xù)運行意味著腐蝕發(fā)生，和/或電池壽命受損，和/或負極板硫酸化成為這種電池的性能和壽命的限制因素。提高電池的再充電性以及減少電池遇到的水分損失量是理想的。

一些已知的電池隔板雖然具有改進的特征，但是還不能改進放置有它們的工業(yè)電池的電荷接受性，因而也不能改進再充電性。因此，需要一種提供對已知隔板的各種改進的用于工業(yè)電池的改進的電池隔板。滿足這些需要的改進的電池隔板可導致電池特性的改進，如改進電池的電荷接受性，改進電池的再充電性，減少電池的水分損失，改進電池的充/放電循環(huán)效率，和/或延長電池的壽命。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)至少選定的實施方案，本發(fā)明可以解決一個或多個上述需求、需要、難題和/或問題，并且提供新的、改進的或優(yōu)化的電池隔板和與包括但不限于工業(yè)電池的電池相關(guān)的方法。在至少選定的實施方案中，電池隔板可以具有改進的物理形狀和/或型面，并且可以包括優(yōu)化量的一種或多種化學添加劑如一種或多種表面活性劑，從而提供具有改進性質(zhì)的改進的電池隔板。另外，本發(fā)明涉及一種或多種改進的電池隔板，其具有關(guān)于形狀和/或物理型面，和/或用于制造這種電池隔板的化學品(如油)，和/或用于涂覆、精整或改進這種電池隔板的化學添加劑(如表面活性劑)的各種改進。本發(fā)明的改進的電池隔板和方法可以導致引入有這種隔板的電池的電池性質(zhì)的改進。這種改進的性質(zhì)包括但不限于使用隔板的電池的增加的電荷接受性，和這種電池的增加的再充電性，以及這種電池的減少的水分損失。本發(fā)明的改進的電池隔板特別適用于工業(yè)電池，如逆變器電池，用于重工業(yè)或輕工業(yè)應用的電池等。

根據(jù)至少選定的實施方案、方面或目的，本發(fā)明可以解決現(xiàn)有技術(shù)的限制，并且涉及新的、改進的或優(yōu)化的保持水分、防止水分損失、改進電荷接受性的電池隔板、部件、電池、工業(yè)電池、逆變器電池、用于重工業(yè)或輕工業(yè)應用的電池、叉車電池、浮充電池、逆變器、蓄電池、系統(tǒng)、方法、型面、添加劑、組合物、復合物、混合物、涂料、和/或相關(guān)方法，其生產(chǎn)，使用，和/或組合。更具體地，本發(fā)明涉及一種或多種具有各種改進的改進的電池隔板，所述改進可以導致引入有這種隔板的電池的減少的水分損失、增強的電荷接受性或其組合。另外，本發(fā)明涉及一種或多種改進的改進電池隔板，所述改進關(guān)于形狀和/或物理型面，和/或用于制造這種電池隔板的化學品、添加劑、混合物、涂料和/或類似物(如油和/或化學添加劑或用于涂覆、精整或改進這種電池隔板的試劑(例如表面活性劑))。本發(fā)明的改進的電池隔板特別適用于工業(yè)電池，如逆變器電池、用于重工業(yè)或輕工業(yè)的電池等。

附圖說明

為了說明本發(fā)明的目的，在附圖中示出了目前優(yōu)選的形式；然而，應當理解，本發(fā)明不限于所示的精確布置和手段。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的電池隔板的照片圖像，其中隔板是具有改進的物理型面的聚乙烯隔板，照片示出了這種隔板的面向電池陰極(cathode)的正極側(cè)(positiveside)。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的電池隔板的照片圖像，其中隔板是具有改進的物理型面的聚乙烯隔板，照片示出了這種隔板的面向電池陽極(anode)的負極側(cè)(negativeside)。

圖3包括根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的電池隔板的幾個視圖，包括：圖3(a)，這種電池隔板的正極側(cè)的頂視圖(面向電池陰極的一側(cè))；圖3(b)，沿機器方向或隔板高度觀察的電池隔板的截面圖；圖3(c)，沿橫向或隔板寬度觀察的(具體來說，沿圖3(a)左側(cè)的箭頭觀察的)電池隔板的邊視圖；和圖3(d)，圖3(b)的圈出部分的放大的截面圖，以更好地顯示隔板的改進的型面。

圖4包括使用實施例中描述的隔板試驗各種電池的第一個21天的平均水分損失(以克計)的圖。

圖5包括使用實施例中描述的隔板試驗各種電池的第二個21天的平均水分損失(以克計)的圖。

圖6包括使用實施例中描述的隔板試驗各種電池的第一個和第二個21天的平均水分損失(以克計)的圖。

圖7包括使用實施例中描述的各種隔板試驗三種電池(稱為樣品#1)的第一個21天的浮充電流(以mamps計)的圖。

圖8包括使用實施例中描述的各種隔板試驗三種電池(稱為樣品#1)的第二個21天的浮充電流(以mamps計)的圖。

圖9包括使用實施例中描述的各種隔板試驗三種電池(稱為樣品#2)的第一個21天的浮充電流(以mamps計)的圖。

圖10包括使用實施例中描述的各種隔板試驗三種電池(稱為樣品#2)的第二個21天的浮充電流(以mamps計)的圖。

圖11包括使用實施例中描述的各種隔板試驗三種電池(稱為樣品#3)的第一個21天的浮充電流(以mamps計)的圖。

圖12包括使用實施例中描述的各種隔板試驗三種電池(稱為樣品#3)的第二個21天的浮充電流(以mamps計)的圖。

圖13包括示出使用實施例中描述的三種不同隔板的電池(稱為樣品#1)的備用時間(backuptime)的圖。

圖14包括示出使用實施例中描述的兩種不同隔板的電池(稱為樣品#2)的備用時間的圖。

圖15包括示出使用實施例中描述的三種不同隔板的電池(稱為樣品#1)內(nèi)部電解質(zhì)的比重趨勢的圖。

圖16包括示出使用實施例中描述的兩種不同隔板的電池(稱為樣品#2)內(nèi)部電解質(zhì)的比重趨勢的圖。

圖17包括示出使用實施例中描述的三種不同隔板的電池(稱為樣品#1)經(jīng)多次循環(huán)的充電截止電流(endchargecurrent)(以mamps計)的圖。

圖18包括示出使用實施例中描述的兩種不同隔板的電池(稱為樣品#2)經(jīng)多次循環(huán)的充電截止電流(以mamps計)的圖。

圖19(a)-19(d)包括四幅示出在給定循環(huán)次數(shù)之后并使用實施例中描述的兩種不同隔板的電池(稱為樣品#1)的充電電流(以amps計)對時間的圖。

圖20(a)-20(d)包括四幅示出在給定循環(huán)次數(shù)之后并使用實施例中描述的兩種不同隔板的電池(稱為樣品#2)的充電電流(以amps計)對時間的圖。

具體實施方式

根據(jù)至少一些實施方案，本發(fā)明提供了一種改進的電池隔板，其具有改進的物理型面和/或形狀和/或包含一種或多種化學添加劑，如一種或多種表面活性劑，從而為使用這種隔板的電池提供意想不到的改進。另外，本發(fā)明涉及一種或多種改進的電池隔板以及相關(guān)方法，這些隔板具有關(guān)于形狀和/或物理型面和/或用于制造這種電池隔板的化學品(如油)，和/或用于涂覆、精整或改進這種電池隔板的化學添加劑(如表面活性劑)的各種改進。

深度放電應用(有時稱為深度循環(huán)應用)通常涉及深度放電或深度循環(huán)電池的使用。這種電池可以包括各種鉛酸電池，工業(yè)電池，例如管狀逆變器電池或其它逆變器或工業(yè)電池。這種電池可以保持浮充，這意味著由于缺少酸混合和/或酸分層而在電池單元內(nèi)產(chǎn)生不同的電解質(zhì)比重。這種情況可能改變和/或甚至增強表觀電池電壓。然而，這種現(xiàn)象可能導致電池的電荷接受性或再充電性的抑制。此外，過去在電池隔板上使用表面活性劑時，在電池隔板上涂覆這種表面活性劑可能已經(jīng)成功地減少了電池的水分損失并減少了電池系統(tǒng)內(nèi)的板柵腐蝕(gridcorrosion)，這可以抵消雜質(zhì)對負極板或電極的影響，有效地提高充電時的電池電壓。然而，表面活性劑涂層可以進一步減小電池的電荷吸收或電荷接受性。因此，在一些常規(guī)電池中，通過添加表面活性劑制成的隔板已經(jīng)看到減少水分損失的改進，同時電池的電荷接受性/再充電性特性的折衷降低。

然而，根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過提供如下電池隔板可以解決與電池的再充電性(或電荷接受性)有關(guān)的一個或多個問題，所述電池隔板不僅具有特定的優(yōu)化的物理型面，有時稱為鋸齒形型面，而且具有涂覆于其中、于其上或兩者的優(yōu)化量的表面活性劑。所謂的鋸齒形型面可以允許電解質(zhì)在電池單元內(nèi)的更好的移動，并且因此可以促進系統(tǒng)內(nèi)電解質(zhì)的不同比重的平衡。這種現(xiàn)象反過來可以改進處于浮充下的電池的再充電性，這意味著本發(fā)明的改進的電池隔板可以為電池系統(tǒng)提供改進的電荷接受性和改進的再充電性，特別是與現(xiàn)有和/或先前商購可得的具有不同物理型面和/或不同水平的化學添加劑(如表面活性劑)的隔板相比時，并提供減少的水分損失或更好的保水特性。具有改進的再充電性的電池意味著與常規(guī)電池相比具有較高的備用時間以及低的水分損失特性的改進的電池(如逆變器電池)。總的來說，這可以轉(zhuǎn)化為根據(jù)本發(fā)明實施方案的具有較長電池壽命的電池，這是非常需要的。

根據(jù)本發(fā)明的至少選定的實施方案的電池隔板的一個特征是其改進的與電池系統(tǒng)如工業(yè)電池、逆變器電池、管狀逆變器電池等中存在的銻(sb)相互作用的能力。在一些應用中，這種電池中的sb的存在水平可以變化，例如從小于約1％至大于5％。

在本文考慮的各種電池系統(tǒng)中，sb可以存在于電池的一個或多個極板或電極中。對于諸如逆變器電池等工業(yè)電池，電池極板或電極可能相對較大，這是因為這樣的極板或電極可以容納大量活性材料，以確保能夠隨時間放電的高能量存儲容量。這樣的電池通常不被密封，并且用戶周期性地向電池補水。當這種工業(yè)和/或逆變器電池在典型的充/放電循環(huán)條件(例如，部分充電狀態(tài)條件)下使用時，可能發(fā)生sb從一個極板向另一個極板的遷移，或者可能會脫落進入電池單元或系統(tǒng)的其他部分，或者從極板中浸出。在電池充電或放電期間，系統(tǒng)中的sb可影響電池的過電位，這可導致氣體(氫氣，氧氣)的產(chǎn)生；氣體的放出可以很好地理解為由許多商業(yè)電池設(shè)計證明的控制氣體。由于電解質(zhì)中的水分解成這種氣體，發(fā)生水分損失。當電池損失水分時，可導致需要向電池系統(tǒng)添加更多的水以避免電池故障。

由于水分損失是電池的一個問題，因此非常需要提供阻止和/或防止水分損失的電池和電池隔板，從而增加電池可以使用的時間，而不需要添加額外的水并避免過早的電池故障。不必停止使用電池(進而其所用于的設(shè)備，例如叉車)來額外補水意味著與在常規(guī)情況下成為必要的頻繁停止來補水相比，電池經(jīng)歷更少的由補水方案造成的停止運行期。

因此，在至少一些實施方案中，除了其它事項以外本發(fā)明提供了改進的電池隔板，電池，以及將優(yōu)化量的化學添加劑(如表面活性劑)涂覆(或添加)至具有優(yōu)化物理型面(如鋸齒形型面)的電池隔板的相關(guān)方法，所述方法使得本發(fā)明的電池隔板在各種電池和方法中的使用對于通常以部分充電狀態(tài)操作的給定的電池而言，優(yōu)選地導致電池隨時間減少水分損失以及增加充電容量或電荷接受性或再充電性。這種部分充電狀態(tài)應用可以包括但不限于各種工業(yè)電池，如逆變器電池和/或在電極中具有高sb含量的電池。

本文所述的改進的電池隔板可以由聚合物例如一種或多種聚烯烴、例如聚乙烯，以及一種或多種填料如二氧化硅，以及一種或多種增塑劑或油如礦物油(以及其它添加劑或試劑，如一種或多種表面活性劑)制成。在本發(fā)明的一些實施方案中，電池隔板可以由聚烯烴如聚乙烯、聚丙烯和其組合等制成。在本發(fā)明的各種實施方案中，電池隔板可以是片狀、包套(envelopes)狀或葉片狀，并且可以與另一層一起使用或?qū)訅褐亮硪粚?，所述另一層包括例如玻璃層、聚合物?如聚酯)、非織造層，或包含玻璃纖維和一些聚合物纖維二者的層等。在這種實施方案中，包括例如聚烯烴電池隔板和諸如非織造層等另一層的層壓體或復合物將與電池的電極耦合以將電極彼此分離。在諸如管狀逆變器電池等的各種實施方案中，電池隔板可以設(shè)置為套管，該套管可以使用上面提到的各種材料設(shè)置在管狀或棒狀電極之上。在其他實施方案中，逆變器電池可以是平板式逆變器電池，并且根據(jù)本發(fā)明的電池隔板通常是平坦的而不是成形為套管或包套。

關(guān)于電池隔板的物理型面，在本發(fā)明的各種實施方案中，隔板包括背板、從背板的正極側(cè)延伸的突起或結(jié)節(jié)，以及可選地優(yōu)選從背板的負極側(cè)延伸的更小的突起或微型筋帶。參考圖1，其示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的示例性電池隔板的正極側(cè)的照片，其中隔板是具有改進的“鋸齒形”筋帶型面的聚乙烯隔板。圖1示出了這種隔板的正極側(cè)，該側(cè)通常面向電池的陰極。類似地，圖2示出了圖1所示的聚乙烯隔板的負極側(cè)，負極側(cè)通常面向電池的陽極。雖然優(yōu)選的是前后筋帶和微型筋帶是縱向的，但是在一個實施方案中，前筋帶是縱向的，后筋帶是橫向微型筋帶(負橫向筋帶(negativecrossribs)或ncr)。雖然不是優(yōu)選的，但是背面也可以是平滑的或無筋帶的。

在圖3(a)至3(d)中可以更清楚地看出根據(jù)本發(fā)明的各種隔板實施方案的改進的型面。圖3(d)(圖3(b)的圈出部分的放大圖)示出了背板10以及從隔板的背板的正極側(cè)延伸的突起或結(jié)節(jié)12，以及從隔板的背板的負極側(cè)延伸的更小的突起或微型筋帶14。此外，圖3(c)(其是沿著圖3(a)左側(cè)所示的箭頭觀察的圖3(a)的隔板的橫截面圖)示出了沿機器方向或隔板高度成一排縱向延伸的突起或結(jié)節(jié)12a(較高筋帶部分)，以及沿機器方向或隔板高度成另一排縱向延伸的突起或結(jié)節(jié)12b。突起或結(jié)節(jié)12a和2b的峰優(yōu)選地相對于彼此偏移。在一些情況下，這可以被稱為鋸齒型面。在一些實施方案中，突起12a和12b可以被稱為結(jié)節(jié)，并且在一些實施方案中，可以稱為堆垛式結(jié)節(jié)。在各種可以優(yōu)選的實施方案中，突起或微型筋帶14沿著背板的負極側(cè)橫向、縱向、或縱向并連續(xù)地延伸而不中斷，因此不會以筋帶、突起或結(jié)節(jié)12a和12b那樣的方式形成鋸齒。

橫向微型筋帶(負橫向筋帶或ncr)可以是連續(xù)的或不連續(xù)的，并且可以增強自動包封設(shè)備中的薄隔板(或具有薄背板的隔板)的剛性和/或運行性能。

在各種實施方案中，隔板的背板(不包括任一側(cè)的結(jié)節(jié)或筋帶的隔板部分)(例如背板10)的厚度可以為約200微米至約500微米，在一些實施方案中，約250至約450微米，在一些實施方案中，約300至約450微米，在其他實施方案中，約300至約400微米。包括前筋帶和后筋帶的整個電池隔板的厚度可以有所不同。在一些實施方案中，這種隔板的整體厚度(厚度包括背板和各側(cè)的結(jié)節(jié)和筋帶)為約0.5mm至約2.5mm以上，在一些實施方案中，約1mm至約2mm，在一些實施方案中，約1.1mm至約1.9mm，在一些實施方案中，約1.2mm至約1.75mm，而在其他實施方案中，約1.25mm至約1.6mm。在一個具體實施例中，整體厚度為約1.75mm，背板為約0.35mm厚，正筋帶約1.28mm高，負筋帶為約0.12mm高。在另一具體實施例中，整體厚度為約2.00mm，背板為約0.50mm厚，正筋帶為約1.25mm高，負筋帶為約0.25mm高。

根據(jù)本發(fā)明，電池隔板的其它改進的形狀和型面可以是有用的。例如，在美國專利7,094,498中公開了電池隔板的各種型面和形狀，其全部內(nèi)容引入本文以作參考。

如上所述，在本發(fā)明的各種實施方案中，上述鋸齒形型面的優(yōu)點與優(yōu)化量的水分損失防止劑例如添加到(和/或涂覆到)電池隔板的一種或多種表面活性劑的優(yōu)點相結(jié)合，以提供當用于電池時為電池提供改進的水分損失以及改進的電荷接受性和/或再充電性的出乎意料的組合的電池隔板。在本發(fā)明的各種實施方案中使用的表面活性劑可以是hlb值相對較低的表面活性劑。例如，在本文的一些實施方案中，使用的表面活性劑的hlb值低于約6，在一些實施方案中，低于約5，在一些實施方案中，低于約4，并且在其他實施方案中，低于約3，甚至在其他實施方案中，低于約2，而在其他實施方案中，低于或等于約1。如本領(lǐng)域已知的，“hlb”值是指給定材料的親水親油平衡(hydrophilelipophilebalance)。在一些實施方案中，添加劑化合物如表面活性劑在水和硫酸的每一者中是不溶的或僅為難溶的。在本發(fā)明的其他實施方案中，該表面活性劑是其特性為更疏水而不是更親水的表面活性劑。在其他實施方案中，本文使用的表面活性劑可以是油溶性或有機可溶性表面活性劑。在其他各種具體實施方案中，表面活性劑是不溶于水、水溶液或硫酸，且hlb值為約1至約3的表面活性劑。在其他實施方案中，本文使用的表面活性劑為不溶于或僅難溶于水、水溶液或硫酸，并且hlb值小于約6、優(yōu)選小于約5的表面活性劑。在本發(fā)明的其它各種實施方案中，添加到(或涂覆到)電池隔板的表面活性劑是美國專利公開us2012/0094183中所述的表面活性劑，其全部內(nèi)容引入本文以作參考。

這種表面活性劑可以輥涂在根據(jù)本發(fā)明制成的隔板的一側(cè)或兩側(cè)。此外，表面活性劑可以通過包括下述的多種方法施涂和/或涂覆：凹版輥，反向凹版，槽模法，氣流式噴涂法，浸涂法，漆刷，海綿施涂等。在各種實施方案中，表面活性劑被輥涂在隔板的負極側(cè)(隔板的面向陽極的一側(cè))。此外，通過將表面活性劑添加到生產(chǎn)過程的開始，例如通過將其加入待擠出的材料(例如在混合機或擠出機中添加到聚烯烴中)，可以將表面活性劑引入電池隔板中。

在可能需要干燥的實施方案中，涂覆隔板的干燥方法可以涉及許多形式的能量以驅(qū)除多余的水。例如，微波爐，強制通風爐，對流爐，紅外能，溶劑蒸發(fā)干燥，共沸干燥等。干燥隔板所需的接觸時間將隨著方法、涂層厚度和結(jié)構(gòu)、隔板表面圖案和熱性能而變化。

此外，在本發(fā)明的各種實施方案中，這種表面活性劑的施加量高于先前已知的。例如，在一些實施方案中，施加量可以為約10gsm(克/平方米)以下，在一些實施方案中，約9gsm以下，在一些實施方案中，約8gsm以下，在一些實施方案中，施加量約7.4-7.5gsm。這種高施加量的表面活性劑與改進的或優(yōu)化的或優(yōu)選的或選定的物理型面(例如，鋸齒形型面)結(jié)合可以產(chǎn)生使得使用這種隔板的電池的水分損失降低和電荷接受性或再充電性增加的電池隔板。減少電池遇到的水分損失的量，特別是在電池水分損失普遍的諸如印度等的市場中，是非常需要的。

使用較高施加量的表面活性劑尚未由這種隔板的以前已知的工作預測或期望，這是因為表面活性劑昂貴，有時難以應用于隔板，有時會出現(xiàn)“堵塞”電池隔板，并且會減少電荷接受性和/或減少或減緩再充電性。然而，如本文發(fā)明的一個實施方案所述的在特定形狀的電池隔板(正極側(cè)上具有交錯突起或結(jié)節(jié)和在負極側(cè)上具有微型筋帶的鋸齒形型面的電池隔板)的一側(cè)使用特定涂布量(相對高的涂布量)的特定表面活性劑的組合，可導致電池隔板具有非常令人驚奇和期望的特性，因為當這種隔板用于電池時，電池經(jīng)歷水分損失的減少以及電荷接受性和/或再充電性的增加。

本文所述的電池隔板可以根據(jù)已知的方法制造，如濕法工藝，其包括將聚烯烴樹脂和油添加到擠出機中，將材料擠出成前體，提取油，將提取的前體壓延以賦予隔板特定的型面或物理形狀(如鋸齒形型面)，然后將隔板滾動和/或切割和/或成形為包套、套管或袋狀形狀。

在使用濕法工藝制造電池隔板的實施方案中，可以通過優(yōu)化添加到電池隔板中的表面活性劑的量同時優(yōu)化添加到用于制造電池隔板的聚烯烴樹脂中的油的量來提供另一種改進的電池隔板。在這種實施方案中，可以提供下述電池隔板：其出乎意料地提供引入有該電池隔板的電池以改進的水分損失(意味著在使用期間減少水分損失)。

雖然不希望受到理論的約束，但是相信在本文各種實施方案中描述的隔板的物理型面和/或形狀以及化學添加劑(例如表面活性劑)的組合共同提供具有出乎意料地提高的電荷接受性能、從而出乎意料地增加的使用這種隔板的電池的再充電性的電池隔板。當使用根據(jù)這樣的實施方案的隔板時，始終減少電池的水分損失。結(jié)合減少水分損失和改進電荷接受性和/或再充電性的特征對于諸如工業(yè)電池等電池是非常需要的。

就以下非限制性實施例，進一步說明上述電池隔板、電池和相關(guān)方法。

實施例

根據(jù)本發(fā)明的實施方案制造各種電池隔板。

實施例1

在實施例1中，制成具有根據(jù)圖3所示的物理型面的隔板。拍攝了隔板的照片，示于圖1和圖2。

實施例2

在實施例2中，構(gòu)造并試驗了幾種電池，以確定根據(jù)本發(fā)明的改進的隔板的功能如何。所使用的電池是管狀富液式逆變器電池，可從位于印度班加羅爾的aeganbatteries商購。試驗的電池在20小時時為12v100ah。每單元的極板數(shù)為9個(4個正極，5個負極)。板柵中的銻含量為2.5％。正極板的平均干板重量為474.5克，負極板的平均干板重量為336克。正極板組重量為1898+/-2克/單元；負極板組重量為1680+/-1克/單元。

對于實驗電池，使用的隔板是具有約400微米的背板厚度、約1.6mm的整體厚度和根據(jù)圖3的鋸齒形型面的涂覆的聚乙烯隔板。這種實驗隔板以兩個施加量涂覆表面活性劑涂層：(a)4.1gsm；和(b)7.4gsm。對于對照電池，使用的隔板是未涂覆的(未涂覆有本文所述的表面活性劑)聚乙烯隔板，所述隔板的背板厚度為約450微米，整體厚度為約1.6mm，以及型面與圖3所示的鋸齒形型面不同(具體地，對照或“比較用”隔板的型面包括從垂直方向起大約10度的角度在隔板的正極側(cè)上對角連續(xù)延伸的筋帶，以及沿隔板的負極側(cè)縱向連續(xù)延伸的微型筋帶，其微型筋帶高度比實驗電池隔板的微型筋帶高約兩倍，并且微型筋帶間隔比實驗電池隔板的微型筋帶14間隔距離大約2-3倍)。

使用比較用隔板以及根據(jù)本發(fā)明的具有鋸齒形型面的涂覆隔板形成電池。在42天的時間內(nèi)試驗電池的水分損失。圖4顯示，在試驗的第一個21天之后，根據(jù)本發(fā)明的涂覆隔板的水分損失量(779.3克)遠遠少于比較用隔板觀察的水分損失量(1014.7克)。圖5顯示試驗的第二個21天的相同類型的結(jié)果。具體地，根據(jù)本發(fā)明的涂覆隔板的水分損失量(791.3克)遠遠少于比較用隔板觀察到的水分損失量(1050.0克)。圖6聚集了圖4和5中給出的數(shù)據(jù)，以顯示根據(jù)本發(fā)明的具有一定型面(例如，鋸齒形型面)和其上的表面活性劑涂層的隔板的大幅改進的水分損失性能。

還獲得了電池的浮充電流數(shù)據(jù)并示于圖7-12。如圖7所示，固定電壓或維持電壓記錄為14.4伏特。圖7示出了包含比較用隔板以及根據(jù)本發(fā)明的涂覆隔板的電池(稱為“樣品#1”)的水分損失試驗的第一個21天的浮充電流數(shù)據(jù)。在圖7中，裝載有7.4gsm表面活性劑涂層并具有鋸齒形型面的涂覆隔板的浮充電流(以mamps計)低于另外兩個，表明了該電池相對于其他兩個顯示較低的自放電和/或顯示較低的水分損失(較低的耗水量或電解)。圖8顯示了第二個21天水分損失試驗中標有“樣品#1”的電池的相同類型的浮充電流數(shù)據(jù)。在圖8中可以看到相同的現(xiàn)象：涂覆有7.4gsm表面活性劑涂層并具有鋸齒形型面的隔板的浮充電流較低。

類似于圖7和圖8，圖9和10示出了標記為“樣品#2”的電池的相同類型的數(shù)據(jù)。類似于圖9和圖10，圖11和12顯示了標記為“樣品#3”的電池的相同類型的數(shù)據(jù)。

進行電池的附加試驗以根據(jù)循環(huán)次數(shù)確定電池的放電持續(xù)時間(例如參見圖13)。在此試驗期間，100％dod符號表示“100％放電深度(100％depthofdischarge)”，并對電池進行試驗以確定每個電池的備用時間。備用時間可以指用戶能夠從電池中取得能量期間的時間量。圖13和圖14示出了通過使用根據(jù)本發(fā)明的隔板，電池可以在其最大容量附近操作的時間長度延長。并且通過使用本發(fā)明的隔板，獲得了每個循環(huán)的額外的電池使用時間，這是非常需要的。

這些實施例中的電池也從電解質(zhì)的比重的角度考察。當電池循環(huán)時，電池系統(tǒng)的電解質(zhì)中的硫酸可以分層成不同濃度的層。使這種酸分層最小化并保持電解液的比重一致是重要的，這可導致延長的電池壽命。

圖15和16顯示了電池試驗的結(jié)果，以顯示出隨著電池循環(huán)次數(shù)發(fā)生的這種電池中的電解質(zhì)的比重趨勢。對于圖15和16二者，形成具有鋸齒形型面的涂覆電池隔板顯示關(guān)于比重趨勢的期望數(shù)據(jù)。

還針對這些實施例形成的電池試驗充電截止電流(以mamps計)。用于這種試驗的數(shù)據(jù)顯示在圖17和18中。例如，對于在其中具有7.4gsm表面活性劑涂層以及鋸齒形型面的圖18中的涂覆隔板，較低的充電截止電流(以mamps計)代表了使用根據(jù)本發(fā)明的涂覆有表面活性劑并具有鋸齒形型面的隔板的電池的水分損失少的信號。

最后，還對這些實施例形成的電池進行了試驗，以確定充電電流(以amps計)與各個循環(huán)的持續(xù)時間的關(guān)系。本質(zhì)上，該試驗有助于確定各種電池可以多快地再充電。圖19(a)至19(d)和圖20(a)至20(d)所示的結(jié)果表明，引入有根據(jù)本發(fā)明的涂覆隔板(具有鋸齒形型面的涂覆隔板)的電池能夠接受較長時間內(nèi)的最大充電量。因此，使用根據(jù)本文所述的各種實施方案的電池隔板，導致在電池的整個循環(huán)壽命期間保持性能能力。改進循環(huán)壽命、在整個循環(huán)壽命的保持性能能力、改進再充電性、改進電荷接受性、改進(減少)電池所遇到的水分損失量都是可與根據(jù)本文提出的各種實施方案的電池隔板相關(guān)聯(lián)的所有非常需要的特性。

根據(jù)至少選定的實施方案、方面或目的，本發(fā)明可以解決現(xiàn)有技術(shù)的限制，并且涉及新的、改進的或優(yōu)化的保持水分、防止水分損失、改進電荷接受性的電池隔板、部件、電池、逆變器、蓄電池、系統(tǒng)、方法、型面、添加劑、組合物、復合物、混合物、涂料、和/或相關(guān)方法，其生產(chǎn)，使用，和/或組合。更具體地，本發(fā)明涉及一種或多種具有各種改進的改進的電池隔板，所述改進可以導致引入有這種隔板的電池的減少的水分損失、增強的電荷接受性或其組合。

另外，本發(fā)明涉及一種或多種改進的電池隔板，其具有關(guān)于形狀，和/或物理型面，和/或用于制成這種電池隔板的化學品、添加劑、混合物、和/或涂層等(如油和/或化學添加劑或用于涂覆、精整或改進這種電池隔板的試劑(如表面活性劑))的各種改進。本發(fā)明的改進的電池隔板特別有用于或適用于工業(yè)電池，如逆變器電池，和用于重工業(yè)或輕工業(yè)的電池等。

根據(jù)至少選定的實施方案、方面或目的，本發(fā)明可以提供或涉及：本文所述和/或示出的用于工業(yè)電池的新的、改進的或優(yōu)化的電池隔板；新的、改進或優(yōu)化的保持水分、防止水分損失、改進電荷接受性的電池隔板、部件、電池、逆變器、蓄電池、系統(tǒng)、方法、型面、添加劑、組合物、復合物、混合物、涂料、和/或相關(guān)方法，其生產(chǎn)，使用，和/或組合；一種或多種具有各種改進的改進的電池隔板，所述改進可以導致引入有這種隔板的電池的減少的水分損失、增強的電荷接受性或其組合；具有各種改進的一種或多種改進的電池隔板，所述改進關(guān)于形狀，和/或物理型面，和/或用于制成這種電池隔板的化學品、添加劑、混合物、涂料和/或類似物(如油和/或化學添加劑或用于涂覆、精整或改進這種電池隔板的試劑(如表面活性劑)；特別有用于或適用于工業(yè)電池的改進的電池隔板，如逆變器電池，和用于重工業(yè)或輕工業(yè)的電池等；新的、改進的或優(yōu)化的電池隔板以及與電池相關(guān)的方法，包括但不限于工業(yè)電池，其中電池隔板可以具有改進的物理形狀和/或型面，并且可以包括優(yōu)化量的一種或多種化學添加劑或試劑，如一種或多種表面活性劑，以提供具有改進性質(zhì)的改進的電池隔板；具有各種改進的一種或多種改進的電池隔板，所述改進關(guān)于形狀，和/或物理型面，和/或用于制成這種電池隔板的化學品(如油)，和/或用于涂覆、精整或改進這種電池隔板的化學添加劑(如表面活性劑)；改進的電池隔板和/或為引入這種隔板的電池提供改進的電池性質(zhì)的方法，所述改進性質(zhì)包括但不限于增加使用該隔板的電池的電荷接受性，并增加這種電池的再充電性，以及減少這種電池的水分損失；一種改進的電池隔板，其導致電池特性的改進，例如電池的電荷接受性改進，電池的再充電性改進，電池的水分損失減少，電池的充放電循環(huán)效率改進，和/或電池壽命延長；具有圖3的鋸齒形筋帶型面的上述任一種的改進的電池隔板；和/或上述改進的電池隔板，其上具有表面活性劑涂層，并且特別適用于或用于鉛酸電池，富液式鉛酸電池，工業(yè)電池如逆變器電池，和/或用于重工業(yè)或輕工業(yè)的電池等。

根據(jù)至少選定的實施方案、方面或目的，本發(fā)明可以提供或涉及：包括上述隔板的新的、改進的或優(yōu)化的電池；電池或電池組包括

i)隔板，其中所述隔板具有鋸齒形型面，其中所述隔板還具有于其中、其上或兩者的一定量的表面活性劑，其中所述表面活性劑的hlb值低于約6；和

ii)一個或多個極板或電極，其中至少一個極板或電極包括銻(sb)；上述電池中如下至少之一：所述至少一個極板或電極中包含從小于約1％至大于5％的量的銻(sb)；所述電池不被密封；所述隔板包括聚合物、一種或多種填料、和一種或多種增塑劑或油；所述聚合物是聚烯烴；所述聚烯烴是聚乙烯、聚丙烯或其共混物或組合；所述隔板與另一層一起使用或?qū)訅褐亮硪粚?；所述另一層為玻璃層、聚合物層、非織造層、或包括玻璃纖維和一些聚合物纖維二者的層；所述隔板包括背板、從背板的正極側(cè)延伸的突起或結(jié)節(jié)、以及任選地從背板的負極側(cè)延伸的更小的突起或微型筋帶或ncr；隔板的背板具有約200微米至約500微米的厚度；所述表面活性劑是不溶于水、水溶液或硫酸的表面活性劑，并且hlb值為約1至約3；和/或表面活性劑的施加量相對于所述隔板為10克每平方米以下等；i)電池隔板的使用方法，其中所述隔板具有鋸齒形型面，其中所述隔板還具有于其中、其上或兩者的一定量的表面活性劑，其中所述表面活性劑的hlb值低于約6；在電池中，所述電池進一步包括ii)一個或多個極板或電極，其中至少一個極板或電極包括銻(sb)；其中所述電池是逆變器電池，用于減少所述電池的水分損失；其中所述逆變器電池的水分損失的減少是在所述電池的深度放電期間；i)電池隔板的使用，其中所述隔板具有鋸齒形型面，其中所述隔板還具有于其中、其上、或兩者的一定量的表面活性劑，其中所述表面活性劑的hlb值低于約6；在電池中，所述電池還包括ii)一個或多個極板或電極，其中至少一個極板或電極包括銻(sb)；其中所述電池是用于改進逆變器電池的再充電性的逆變器電池；和/或其中所述逆變器電池是管狀逆變器電池；等。

根據(jù)至少選定的實施方案、方面或目的，本發(fā)明可以解決現(xiàn)有技術(shù)的限制和/或提供或涉及新的、改進的或優(yōu)化的保持水分、防止水分損失、改進電荷接受性的電池隔板、部件、電池、工業(yè)電池、逆變器電池、用于重工業(yè)或輕工業(yè)應用的電池、叉車電池、浮充電池、逆變器、蓄電池、系統(tǒng)、方法、型面、添加劑、組合物、復合物、混合物、涂料、和/或相關(guān)方法，其生產(chǎn)，使用，和/或組合。

在不脫離本發(fā)明的精神和基本屬性的情況下，本發(fā)明可以以其他形式實施，因此，作為指示本發(fā)明的范圍，應參考所附權(quán)利要求而不是前述說明書。另外，本文說明性公開的本發(fā)明可以在不存在任何未在本文中具體公開的元素的情況下實施。鑒于本文的教導，本發(fā)明的許多其它修改和變化對本領(lǐng)域的技術(shù)人員是可行的。因此，應當理解的是，在權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以除了如本文具體描述的那樣以外地實施本發(fā)明。