BR112020004605A2 - separadores de bateria de chumbo-ácido aperfeiçoados incorporando carbono - Google Patents
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Abstract
São descritos aqui separadores aperfeiçoados para baterias de chumbo-ácido, baterias de chumbo-ácido, sistemas, veículos e/ou métodos e/ou usos para os mesmos. Os separadores podem incluir uma membrana porosa e um aditivo de nucleação. De acordo com pelo menos modalidades
selecionadas, a presente descrição ou invenção pode enfrentar problemas ou necessidades atuais, e/ou pode prover um separador e/ou bateria aperfeiçoados que supera as questões ou problemas atuais, por exemplo, ao prover baterias atenuando a formação de dendritos, tendo aceitação de carga
melhorada e/ou tendo desempenho de ciclos melhorado, como mostrado ou descrito aqui.
Description
INCORPORANDO CARBONO Campo
[001] De acordo com pelo menos modalidades selecionadas, a presente divulgação ou invenção é dirigida a separadores novos ou aperfeiçoados para baterias de chumbo- ácido, como baterias de chumbo-ácido inundadas, e, em particular, baterias de chumbo-ácido inundadas aperfeiçoadas (“EFBs”), e várias outras baterias de chumbo-ácido, como baterias de gel e esteira de vidro absorvedora (“AGM”). De acordo com pelo menos modalidades selecionadas, a presente divulgação ou invenção é direcionada para separadores novos ou aperfeiçoados, separadores de bateria, separadores de bateria incorporando carbono, separadores de bateria incorporando carbono condutivo, separadores de EFB, membranas, talagarças, esteiras, baterias, células, sistemas, métodos envolvendo os mesmos, veículos usando os mesmos, métodos de fabricação dos mesmos, o uso dos mesmos, e combinações dos mesmos. Além disso, são divulgados aqui métodos, sistemas e separadores de bateria para: intensificar a vida útil da bateria; reduzir falha da bateria; reduzir perda de água; melhorar a estabilidade de oxidação; melhorar, manter e/ou abaixar a corrente de flutuação; melhorar a corrente de fim de carga (“EOC”); diminuir a corrente e/ou tensão necessária para carregar e/ou carregar completamente uma bateria de ciclo profundo; minimizar resistência elétrica interna; diminuir resistência elétrica; aumentar a molhabilidade; diminuir o tempo sem molhamento com eletrólito; reduzir o tempo da formação da bateria; reduzir o envenenamento por antimônio; reduzir estratificação com ácido; melhorar a difusão de ácido e/ou melhorar a uniformidade em baterias de chumbo-ácido; e combinações dos mesmos.
De acordo com pelo menos modalidades particulares, a presente divulgação ou invenção é direcionada para um separador aperfeiçoado para baterias de chumbo-ácido em que o separador inclui borracha, látex, e/ou aditivos intensificadores do desempenho e/ou revestimentos aperfeiçoados.
De acordo com pelo menos determinadas modalidades, os separadores divulgados são úteis para aplicações de ciclo profundo, como em máquinas motrizes como carrinhos de golfe (algumas vezes referidos como carros de golfe); inversores; e sistemas de energia renovável e/ou sistemas de energia alternativos, como sistemas de energia solar e sistemas de energia eólica.
Os separadores divulgados são também úteis em sistemas de bateria em que ciclo profundo e/ou estado parcial de operações de carga são parte das aplicações de bateria.
Em outras determinadas modalidades, o separador divulgado pode ser usado em sistemas de bateria onde aditivos e/ou ligas (antimônio sendo um exemplo-chave) são adicionados à bateria para melhorar a vida e/ou desempenho da bateria e/ou para melhorar o ciclo profundo e/ou estado parcial da capacidade de operação de carga da bateria.
De acordo com pelo menos modalidades selecionadas, a presente divulgação ou invenção pode abordar questões ou necessidades atuais, e/ou pode fornecer um separador aperfeiçoado e/ou bateria que superam as questões ou problemas atuais, por exemplo, ao prover baterias mitigando a formação de dendritos, tendo aceitação de carga melhorada e/ou tendo melhorado desempenho de ciclos.
Fundamentos
[002] Um separador de bateria é usado para separar os eletrodos positivos e negativos ou placas da bateria a fim de evitar um curto-circuito. Tal separador de bateria é tipicamente poroso de modo que íons possam passar através dos eletrodos positivos e negativos ou placas. Em baterias de armazenamento de chumbo-ácido, como baterias automotivas e/ou baterias industriais e/ou baterias de ciclo profundo, o separador de bateria é tipicamente um separador poroso de polietileno; em alguns casos, tal separador pode incluir um elemento suporte (backweb) e uma pluralidade de nervuras posicionadas em um ou ambos os lados do elemento suporte (backweb). Ver: Besenhard, J. O., Editor, Handbook of Battery Materials, Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim, Alemanha (1999), Capítulo 9, pp. 245-292. Alguns separadores para baterias automotivas são feitos em comprimentos contínuos e enrolados, subsequentemente dobrados, e selados ao longo das bordas para formar bolsas ou envelopes que recebem os eletrodos para as baterias. Alguns separadores para baterias industriais (ou de tração ou de armazenamento de ciclo profundo) são cortadas em um tamanho quase igual ao de uma placa de eletrodo (pedaços ou folhas).
[003] Os eletrodos em uma bateria de chumbo- ácido são frequentemente feitos de uma liga de chumbo tendo um teor de antimônio relativamente alto. Baterias operando em estado parcial de carga (“PSOC”) tendem a se prestar à estratificação de ácido. Nesta condição, mais ácido é concentrado dentro do eletrólito na parte inferior da bateria, e mais água é concentrada no eletrólito na parte superior da bateria. O chumbo se torna solúvel em água e entra em solução. No entanto, o chumbo precipita no ácido e forma um cristal sólido. Portanto, a estratificação de ácido tende a levar à formação de cristais de sulfato de chumbo (PbSO4) que formam dendritos. Mesmo sem estratificação de ácido, o ácido pode ser depletado durante a descarga e permitir que o chumbo entre na solução e, então, precipite em cristais à medida que o ácido é restaurado durante um ciclo de carga.
[004] Quando estes cristais se acumulam em um tamanho grande o suficiente, os dendritos podem rasgar ou queimar um furo através do separador e formar uma ponte condutora para conectar o eletrodo negativo ao eletrodo positivo, levando assim a um curto. Isto pode dificultar a descarga de tensão, aceitação de carga, ou até mesmo levar a uma falha catastrófica e tornar a bateria não funcional. Tudo isso compromete o desempenho e vida útil da bateria.
[005] Para pelo menos certas aplicações ou baterias, continua a haver uma necessidade de separadores aperfeiçoados proporcionando uma vida de ciclo melhorada, estratificação de ácido reduzida, e/ou formação de dendritos reduzida. Mais particularmente, continua a haver uma necessidade de separadores aperfeiçoados, e baterias aperfeiçoadas (como aquelas operando em estado parcial de carga) compreendendo um separador aperfeiçoado, que proporciona um aumento na vida útil da bateria, reduzindo falha da bateria, melhorando a estabilidade da oxidação, melhorando, mantendo e/ou diminuindo a corrente de flutuação, melhorando a corrente de fim da carga (“EOC”), diminuir a corrente e/ou tensão necessárias para carregar e/ou carregar totalmente uma bateria de ciclo profundo, minimizando aumentos na resistência elétrica interna,
diminuindo a resistência elétrica, reduzindo o envenenamento por antimônio, reduzindo a estratificação de ácido, melhorando a difusão de ácido, e/ou melhorando a uniformidade em baterias de chumbo-ácido. Sumário
[006] Os detalhes de uma ou mais modalidades são especificados nas descrições abaixo. Outras características, objetos e vantagens serão evidentes a partir da descrição e das reivindicações. De acordo com pelo menos modalidades selecionadas, a presente divulgação ou invenção pode abordar as questões ou necessidades acima. De acordo com pelo menos certos objetos, aspectos ou modalidades, a presente divulgação ou invenção pode prover um separador aperfeiçoado e/ou bateria que supera os problemas acima mencionados, por exemplo, ao fornecer baterias com estratificação de ácido reduzida, mitigando a formação de dendritos, e/ou tendo desempenho cíclico aperfeiçoado.
[007] De acordo com pelo menos modalidades selecionadas, a presente divulgação ou invenção pode abordar as questões ou necessidades acima. De acordo com pelo menos certos objetos, aspectos, ou modalidades, a presente divulgação ou invenção pode prover um separador aperfeiçoado e/ou bateria que supera os problemas mencionados acima, por exemplo, ao fornecer baterias mitigando a formação de dendritos, tendo aceitação de carga aperfeiçoada e/ou tendo desempenho cíclico aperfeiçoado.
[008] De acordo com pelo menos modalidades selecionadas, a presente divulgação ou invenção é dirigida para separadores novos ou aperfeiçoados, separadores de bateria, separadores de bateria incorporando carbono,
separadores de bateria incorporando carbono condutivo, separadores de EFB, células, baterias, sistemas e/ou métodos de fabricação e/ou uso de tais separadores, células e/ou baterias novos.
De acordo com pelo menos determinadas modalidades, a presente divulgação ou invenção é direcionada para separadores de bateria novos ou aperfeiçoados para baterias de placa plana, baterias tubulares, baterias de chumbo-ácido inundadas, baterias de chumbo-ácido inundadas aperfeiçoadas (“EFBs”), baterias de ciclo profundo, baterias de gel, baterias de esteira de vidro absorvedora (“AGM”), baterias de inversor, baterias de armazenamento de energia solar ou eólica, baterias de veículo, baterias de veículo de partida-iluminação-ignição (“SLI”), baterias de veículo em marcha lenta-partida-parada (“ISS”), baterias de automóvel, baterias de caminhão, baterias de motocicleta, baterias de veículo todo-o-terreno, baterias de empilhadeiras, baterias de carrinhos de golfe, baterias de veículo elétrico híbrido, baterias de veículo elétrico, baterias de riquixá elétrico, baterias de bicicleta elétrica, e/ou métodos aperfeiçoados de produzir e/ou usar tais separadores aperfeiçoados, células, baterias, sistemas e/ou similares.
Além disso, são divulgados aqui métodos, sistemas e separadores de bateria para melhorar o desempenho e vida útil da bateria, reduzindo falha da bateria, reduzindo estratificação de ácido, mitigando a formação de sulfatação e de dendritos, aperfeiçoando a estabilidade da oxidação, aperfeiçoando, mantendo e/ou diminuindo a corrente de flutuação, aperfeiçoando a corrente de fim de carga, diminuindo a corrente e/ou tensão necessárias para carregar e/ou carregar totalmente uma bateria de ciclo profundo, reduzindo a resistência elétrica interna, reduzindo o envenenamento por antimônio, aumentando a molhabilidade, aperfeiçoando a difusão de ácido, aperfeiçoando a uniformidade em uma bateria de chumbo-ácido, e/ou aperfeiçoando o desempenho cíclico. De acordo com pelo menos modalidades particulares, a presente divulgação ou invenção é direcionada a um separador aperfeiçoado em que o separador novo inclui sulfatação diminuída e formação de dendritos e aceitação de carga aumentada.
[009] Modalidades selecionadas da presente invenção são providas com um separador de bateria de chumbo- ácido tendo uma membrana porosa, talagarça, e/ou esteira e um aditivo de nucleação. A membrana porosa pode ser selecionada dentre poliolefina, polietileno, polipropileno, borracha, cloreto de polivinila, resinas fenólicas, celulósicas, pasta de madeira sintética, fibras de vidro, fibras sintéticas, borrachas naturais, borrachas sintéticas, látex, bisfenol formaldeído, e combinações dos mesmos. Se o separador for polietileno, ele pode ser polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE).
[0010] O aditivo de nucleação pode ser condutor. O aditivo de nucleação pode ser ainda uma forma de carbono ou sulfato de bário. O carbono pode estar na forma de carbono condutivo, grafite, grafite artificial, carbono ativado, papel-carbono, negro de acetileno, negro de fumo, negro de fumo de área superfícial elevada, grafeno, grafeno de área superficial elevada, negro keitjen, fibras de carbono, filamentos de carbono, nanotubos de carbono, espuma de carbono de célula aberta, uma esteira de carbono, feltro de carbono, carbono Buckminsterfulereno (bolas-bucky), uma suspensão aquosa de carbono, e combinações dos mesmos. O aditivo de nucleação pode estar dentro de uma membrana porosa, talagarça, e/ou esteira ou em uma ou mais superfícies de uma membrana porosa, talagarça, e/ou esteira.
[0011] O aditivo de nucleação pode ser aplicado a uma membrana porosa por qualquer um dos métodos a seguir: revestimento por rolo, deposição de vapor químico, co- extrusão, uma queima controlada para chamuscar dita superfície, uma queima controlada para chamuscar dita superfície via exposição a plasma, uma queima controlada para chamuscar dita superfície via exposição a UV, impressão com toner, impressão a jato de tinta, impressão de flexografia, impressão de litografia, revestimento de pasta fluida, pulverização de uma suspensão aquosa de carbono, impregnação, e combinações dos mesmos.
[0012] Em modalidades selecionadas, o separador de bateria de chumbo-ácido pode ser um separador de AGM.
[0013] Em outras modalidades exemplares, a membrana porosa, talagarça, e/ou esteira podem conter um enchimento de tipo partícula, e um plastificante de processamento. O carbono pode ainda estar em uma superfície do separador com uma quantidade do enchimento de tipo partícula. O enchimento de tipo partícula pode ser qualquer um dos seguintes: sílica seca finamente dividida, sílica precipitada, sílica amorfa, alumina, talco, ou combinações dos mesmos.
[0014] Em determinadas modalidades, o plastificante de processamento pode ser qualquer um dos seguintes: óleo de processamento, óleo mineral à base de parafina, óleo mineral ou combinações dos mesmos.
[0015] Em modalidades selecionadas, a membrana porosa, talagarça, e/ou esteira podem ser fornecidos com um aditivo intensificador do desempenho, que pode ser qualquer um dos seguintes: um tensoativo não iônico, um tensoativo iônico, um tensoativo aniônico, agentes umectantes, colorantes, aditivos antiestáticos, aditivos de proteção de UV, antioxidantes, ou combinações dos mesmos.
[0016] Em determinadas modalidades exemplares, uma membrana porosa pode ser fornecida com qualquer um dos seguintes: nervuras sólidas, nervuras quebradas discretas, nervuras contínuas, nervuras descontínuas, nervuras anguladas, nervuras lineares, nervuras longitudinais se estendendo substancialmente em uma direção da máquina de dita membrana porosa, nervuras laterais se estendendo substancialmente em uma direção transversal de máquina da dita membrana porosa, nervuras transversais se estendendo substancialmente em dita direção transversal de máquina do separador, serrilhas ou nervuras serrilhadas, ameias ou nervuras ameadas, nervuras sinusoidais ou curvas, dispostas em um sólido ou em estilo tipo ziguezague quebrado, ranhuras, canais, áreas texturizadas, relevos, covinhas, porosas, não porosas, mini-nervuras, mini-nervuras transversais, e combinações dos mesmos.
[0017] Uma outra modalidade exemplar da presente invenção fornece uma bateria de chumbo-ácido tendo um eletrólito, um eletrodo positivo, um eletrodo negativo, e um separador disposto entre os mesmos, e um aditivo de nucleação. O aditivo de nucleação pode ser preferivelmente estável no eletrólito, e pode ser dispersado dentro do eletrólito. O aditivo de nucleação pode ser pelo menos semicondutor. Em algumas modalidades, o separador pode ser fornecido com o aditivo de nucleação. Além disso, o aditivo de nucleação pode ser qualquer um dos seguintes: carbono, carbono condutivo, grafite, grafite artificial, carbono ativado, papel-carbono, negro de acetileno, negro de fumo, negro de fumo de área superficial elevada, grafeno, grafeno de área superficial elevada, negro keitjen, fibras de carbono, filamentos de carbono, nanotubos de carbono, espuma de carbono de célula aberta, uma esteira de carbono, feltro de carbono, carbono Buckminsterfulereno (bolas-bucky), uma suspensão aquosa de carbono, sulfato de bário, e combinações dos mesmos.
[0018] Em determinadas modalidades, o aditivo de nucleação pode estar em uma superfície do(s) separador(es) e pode ser adjacente ao eletrodo negativo. Além disso, o aditivo de nucleação pode estar dentro do separador.
[0019] Em modalidades selecionadas da presente invenção, o aditivo de nucleação pode ser aplicado a uma superfície do separador por qualquer um dos seguintes: revestimento por rolo, deposição de vapor químico, co- extrusão, uma queima controlada para chamuscar dita superfície, uma queima controlada para chamuscar dita superfície via exposição a plasma, uma queima controlada para chamuscar dita superfície via exposição a UV, impressão com toner, impressão a jato de tinta, impressão de flexografia, impressão de litografia, revestimento de pasta fluida, pulverização de uma suspensão aquosa de carbono, e combinações dos mesmos. Além disso, o aditivo de nucleação pode ser incorporado em qualquer um dos seguintes: um papel separador, uma talagarça, e combinações dos mesmos.
[0020] Em algumas modalidades exemplares, o separador pode ser qualquer um dos seguintes: poliolefina, UHMWPE, polietileno, polipropileno, borracha, cloreto de polivinila, resinas fenólicas, celulósicas, pasta de madeira sintética, fibras de vidro, fibras sintéticas, borrachas naturais, borrachas sintéticas, látex, bisfenol formaldeído, e combinações dos mesmos. Outro separador pode ser separador de AGM.
[0021] A bateria de chumbo-ácido pode ser qualquer uma das seguintes: uma bateria de placa plana, uma bateria de chumbo-ácido inundada, uma bateria de chumbo- ácido inundada melhorada, uma bateria de ciclo profundo, uma bateria de esteira de vidro absorvedora, uma bateria tubular, uma bateria de inversor, uma bateria de veículo, uma bateria de SLI, uma bateria de ISS, uma bateria de automóvel, uma bateria de caminhão, uma bateria de motocicleta, uma bateria de veículo todo-o-terreno, uma bateria de empilhadeira, uma bateria de carrinho de golfe, uma bateria de veículo híbrido- elétrico, uma bateria de veículo elétrico, uma bateria de riquixá elétrico, uma bateria de triciclo elétrico e uma bateria de bicicleta elétrica. A bateria pode operar em um estado parcial de carga, e enquanto em movimento ou estacionária.
[0022] Em uma outra modalidade exemplar da presente invenção, um veículo pode ser fornecido com uma bateria, um separador, e um aditivo de nucleação. Em algumas modalidades, o separador pode ser fornecido com o aditivo de nucleação, tanto dentro como em uma superfície do separador. Além disso, o aditivo de nucleação pode ser qualquer um dos seguintes: carbono, carbono condutivo, grafite, grafite artificial, carbono ativado, papel-carbono, negro de acetileno, negro de fumo, negro de fumo de área superficial elevada, grafeno, grafeno de área superficial elevada, negro keitjen, fibras de carbono, filamentos de carbono, nanotubos de carbono, espuma de carbono de célula aberta, uma esteira de carbono, feltro de carbono, carbono Buckminsterfulereno (bolas-bucky), uma suspensão aquosa de carbono, sulfato de bário, e combinações dos mesmos.
[0023] Em modalidades selecionadas da presente invenção, o aditivo de nucleação pode ser aplicado a uma superfície do separador por qualquer um dos seguintes: revestimento por rolo, deposição de vapor químico, co- extrusão, uma queima controlada para chamuscar dita superfície, uma queima controlada para chamuscar dita superfície via exposição a plasma, uma queima controlada para chamuscar dita superfície via exposição a UV, impressão com toner, impressão a jato de tinta, impressão de flexografia, impressão de litografia, revestimento de pasta fluida, pulverização de uma suspensão aquosa de carbono, e combinações dos mesmos. Além disso, o aditivo de nucleação pode ser incorporado em qualquer um dos seguintes: um papel separador, uma talagarça, e combinações dos mesmos.
[0024] Em modalidades selecionadas, a bateria pode operar em um estado parcial de carga. Em outras modalidades, o veículo pode ser qualquer um dos seguintes: um automóvel, um caminhão, uma motocicleta, um veículo todo- o-terreno, uma empilhadeira, um carrinho de golfe, um veículo híbrido-elétrico, um veículo elétrico, um riquixá elétrico, um triciclo elétrico e uma bicicleta elétrica. Breve Descrição da Figuras
[0025] Figura 1A ilustra uma bateria de chumbo- ácido típica.
[0026] Figura 1B mostra uma célula única típica de uma bateria de chumbo-ácido típica.
[0027] Figura 1C ilustra estratificação de ácido em uma célula de bateria de chumbo-ácido típica como representado geralmente na Figura 1B.
[0028] Figura 2A mostra um separador de bateria exemplar situado entre um eletrodo positivo e negativo como pode ser encontrado em uma bateria de chumbo-ácido típica.
[0029] Figura 2B mostra um separador de bateria exemplar e material ativo negativo intumescido (“NAM”) como pode ser encontrado em uma bateria de chumbo-ácido típica.
[0030] Figura 2C mostra uma modalidade exemplar de um separador de bateria da presente invenção disposto entre um eletrodo positivo e um eletrodo negativo, como pode ser encontrado em uma bateria de chumbo-ácido típica; o eletrodo negativo é mostrado com NAM intumescido.
[0031] Figura 2D ilustra uma modalidade exemplar de um perfil de nervura para uma modalidade exemplar de um separador da presente invenção.
[0032] Figuras 3A-3C são imagens SEM de grafite.
[0033] Figura 3D é uma imagem SEM de grafite artificial.
[0034] Figura 3E é uma imagem SEM de negro de acetileno.
[0035] Figuras 4A-4C são imagens SEM de crescimento de sulfato de chumbo em eletrodos de chumbo na presença de um separador revestido com carbono.
[0036] Figuras 5A-5C são imagens SEM de crescimento de sulfato de chumbo em separadores com carbono na mistura de extrusão.
[0037] Figuras 6A-6C são imagens SEM de crescimento de sulfato de chumbo em eletrodos de chumbo na presença de um separador com carbono na mistura de extrusão.
[0038] Figuras 7A-7C mostram características físicas básicas de um separador de bateria exemplar da presente divulgação.
[0039] Figuras 8A-8E ilustram uma representação geral de vários padrões de nervuras de separadores de bateria exemplares da presente divulgação.
[0040] Figuras 9A e 9B mostram o estado dinâmico de carga para uma célula de teste utilizando um separador com um revestimento de negro de acetileno comparado com uma célula de controle tendo um separador comercialmente disponível. Descrição Detalhada
[0041] De acordo com pelo menos modalidades selecionadas, a presente divulgação ou invenção pode abordar as questões ou necessidades acima. De acordo com pelo menos certos objetos, aspectos, ou modalidades, a presente divulgação ou invenção pode fornecer um separador aperfeiçoado, um separador de bateria, um separador de bateria incorporando carbono, separador de bateria incorporando carbono condutivo, separador de EFB, e/ou bateria que supera os problemas acima mencionados, por exemplo, fornecendo baterias mitigando a formação de dendritos, tendo aceitação de carga aperfeiçoada, e/ou tendo desempenho cíclico aperfeiçoado.
[0042] Como mostrado na Figura 1A, uma bateria de chumbo-ácido exemplar 50 é mostrada tendo um terminal positivo 51 e um terminal negativo 53. Dentro da bateria 50 está um arranjo de placas ou eletrodos positivos 52 e placas ou eletrodos negativos 54 alternados com um separador exemplar 100 disposto entre as mesmas. Os eletrodos positivo e negativo 52, 54, e separadores 100 são substancialmente submersos dentro de uma solução aquosa de eletrólito 56. O eletrólito pode ser, por exemplo, uma solução de ácido sulfúrico (H2SO4) e água (H2O). A solução de eletrólito pode ter, por exemplo, uma densidade específica de aproximadamente 1,28, com uma faixa de aproximadamente 1,215 a 1,300. Os eletrodos positivos 52 estão em comunicação elétrica com o terminal positivo 51, e os eletrodos negativos 54 estão em contato com o terminal negativo 53.
[0043] Referindo-se à Figura 1B, uma célula típica de uma bateria de chumbo-ácido típica é mostrada. Figura 1C mostra que deve ser observado que as Figuras 1A- 1C não estão desenhadas em escala. Também deve ser observado que em uma bateria de chumbo-ácido típica, o eletrodo positivo 52 está em contato íntimo com o separador 100 e, da mesma forma, o eletrodo negativo 54 está também em contato íntimo com o separador 100. O separador serve para manter os eletrodos positivo e negativo 52, 54 separados e prevenir que a bateria entre em curto.
[0044] Figura 1C é uma representação esquemática da estratificação de ácido como pode ser visto em certas baterias de chumbo-ácido. Ácido sulfúrico é mais pesado do que água e tenderá a se depositar na porção inferior do eletrólito deixando a parte inferior do eletrólito com uma densidade específica maior que a ideal e a parte superior do eletrólito predominantemente água com uma densidade específica menor que a ideal. Esta estratificação de ácido afeta tanto o desempenho quanto a vida útil da bateria, pois apenas as porções inferiores do eletrodo estão em contato com o ácido sulfúrico. A estratificação de ácido pode ser mitigada sobrecarregando a bateria ou mantendo a mesma carregada em ou próximo da capacidade de 100%. Durante a sobrecarga, bolhas de gás tendem a se formar nos eletrodos e subir à superfície fornecendo uma ação de mistura para o eletrólito. Em condições contínuas em que a bateria está em um estado de carga parcial (“PSoC”), essa ação de sobrecarga nunca ocorre e a extensão em que o eletrólito é estratificado se torna maior.
[0045] A reação no eletrodo positivo (+) de dióxido de chumbo (PbO2) 52 (a “meia reação positiva”) fornece elétrons e é deixada positiva. Esta meia reação positiva durante a descarga no eletrodo positivo (+) de dióxido de chumbo (PbO2) 52 produz sulfato de chumbo (PbSO4) e água (H2O) e é mostrado abaixo em Eq. 1: PbO + SO + 4H + 2e ↔ PbSO + 2H O (Eq. 1) onde: • PbO é o eletrodo positivo (+) de dióxido de chumbo 52 sólido; • SO é aquoso; 4H é aquoso; • 2e está no eletrodo positivo (+) de dióxido de chumbo (PbO2) 52 sólido; PbSO é um precipitado sólido dentro do eletrólito aquoso 56; e H O é um líquido.
[0046] A meia reação positiva é reversível ao carregar a bateria 50.
[0047] A meia reação negativa no eletrodo negativo (–) de chumbo (Pb) 54 (a “meia reação negativa”) fornece íons positivos e é deixada negativa. A meia reação negativa durante a descarga produz sulfato de chumbo (PbSO4) e íons negativos (e-) e é mostrada abaixo em Eq. 2: Pb + SO ↔ PbSO + 2e (Eq. 2) onde: • Pb é o eletrodo negativo (–) de chumbo 54 sólido; SO é aquoso; • PbSO é um precipitado sólido dentro do eletrólito aquoso 56; e 2e está no eletrodo negativo (–) de chumbo (Pb) 54.
[0048] A meia reação negativa é reversível ao carregar a bateria 50.
[0049] Juntas, estas meias reações dão lugar à reação química geral da bateria de chumbo-ácido, como mostrado abaixo em Eq. 3: Pb + PbO + 2H SO ↔ 2PbSO + 2H O (Eq. 3) onde: Pb é o eletrodo negativo (–) sólido 54; PbO é o eletrodo positivo (+) sólido 52; H SO é um líquido dentro do eletrólito aquoso 56; •PbSO é um precipitado sólido dentro do eletrólito aquoso 56; e H O é um líquido dentro do eletrólito aquoso 56.
[0050] A reação química geral é reversível após o carregamento da bateria 50.
[0051] Para cada uma das reações acima, a descarga ocorre movendo-se da esquerda para a direita, e o carregamento ocorre movendo-se da direita para a esquerda.
[0052] Como pode ser visto a partir da reação geral, descarregar a bateria produz sulfato de chumbo (PbSO4), e água (H2O). A produção de água durante a descarga leva à perda de ácido (isto é, o ácido sulfúrico no eletrólito é consumido), o que exacerba ainda mais a estratificação de ácido discutida acima. Além disso, chumbo (Pb) nas placas de eletrodo vai para a solução em um ambiente aquoso, o que disponibiliza mais chumbo para gerar sulfato de chumbo. Porque a reação é reversível durante a carga, carregar e/ou sobrecarregar a bateria permite que parte do sulfato de chumbo retorne a suas partes constituintes (isto é, chumbo (Pb), dióxido de chumbo (PbO2), e ácido sulfúrico (H2SO4)). No entanto, chumbo também se precipita em ácido sulfúrico e, portanto, parte do sulfato de chumbo não retornará para suas partes constituintes e será deixado como um cristal de sulfato de chumbo sólido.
[0053] Baterias de ciclo profundo, como aquelas usadas em carrinhos de golfe (também conhecidos como carros de golfe), empilhadeiras, riquixás elétricos, bicicletas elétricas, veículos de marcha lenta-partida-parada (“ISS”), e similares, operam quase constantemente em um estado parcial de carga. Tais baterias, com a possível exceção de baterias ISS, são usadas para 8 a 12 horas ou mais sendo descarregadas antes de serem carregadas. Além disso, os operadores destas baterias podem não sobrecarregar as baterias antes de retorná-las ao serviço. Baterias ISS experimentam ciclos de descarga e breves ciclos de carga intermitentes, e geralmente raramente atingem uma carga completa ou são alguma vez sobrecarregadas. Estas baterias e outras são ambas propensas à estratificação de ácido, falta de ácido, ou ambos. Estas baterias (ou áreas dentro da bateria) são, portanto, submetidas a períodos nos quais o eletrólito possui uma alta concentração de água. Estas baterias (ou áreas dentro da bateria) são também submetidas a períodos nos quais o eletrólito tem uma concentração de ácido mais alta. Assim, o chumbo nos eletrodos tem uma oportunidade de entrar em solução dentro do eletrólito e então se precipitar em cristais de sulfato de chumbo. Com o tempo e através de vários ciclos de descarga e carga, os cristais de sulfato de chumbo se acumulam formando dendritos. Isto é conhecido como sulfatação. À medida que estes dendritos crescem com o tempo, eles podem causar curto na bateria ou em uma célula de bateria. Isto pode levar a falha total da bateria ou, no mínimo, levar a um desempenho precário e uma vida útil encurtada da bateria.
[0054] Os inventores formularam a hipótese de que, ao carregar a bateria, cristas de sulfato de chumbo menores retornam à solução mais prontamente do que comparado com cristais maiores. Acredita-se que fornecer locais de nucleação dão aos cristais um ponto inicial de formação. Além disso, muitos locais de nucleação podem fornecer muitos lugares para os cristais se formarem, a assim espalhar a quantidade total de sulfato de chumbo em um grande número de cristais menores em oposição a um número menor de cristais maiores. Estes cristais menores irão então voltar mais facilmente para a solução durante um ciclo de carregamento da bateria e, portanto, impedirão o crescimento de dendritos. Os inventores identificaram vários aditivos de nucleação para o separador, como carbono e sulfato de bário (BaSO4), como meios exemplares para fornecer estes locais de nucleação. Estes aditivos serão discutidos aqui. Além de fornecer locais de nucleação, o carbono pode também aumentar a aceitação da carga da bateria e aumentar a capacidade da bateria.
[0055] Um outro benefício que o carbono fornece é o aumento da aceitação da carga. Uma hipótese dos inventores propõe que partículas de carbono altamente condutivas fornecem um trajeto eletronicamente condutor para o material ativo e, portanto, melhoram a utilização do material ativo. Outra hipótese dos inventores é que o carbono aumenta a capacitância do separador e, assim, o sistema completo da bateria. Descrição Física
[0056] Um separador exemplar pode ser fornecido com uma tela de uma membrana porosa, com uma membrana microporosa tendo poros com menos de 5 μm, preferivelmente com menos de 1 μm, uma mesomembrana porosa, ou uma membrana macroporosa tendo poros com mais de 1 μm. A membrana porosa pode preferivelmente ter um tamanho de poro que é de submícron até 100 μm e, em determinadas modalidades, entre cerca de 0,1 μm até cerca de 10 μm. A porosidade da membrana de separador descrita aqui pode ser maior do que aproximadamente 50% até aproximadamente 60% em determinadas modalidades, e certas outras modalidades preferidas podem ter uma porosidade maior do que aproximadamente 65%. Em determinadas modalidades selecionadas, uma membrana porosa pode ser plana ou possuir nervuras que se estendem a partir de uma superfície da mesma.
Nervuras
[0057] Objetivos particulares da presente invenção, como um meio de aumentar a aceitação de carga dinâmica, incluem maximizar a área de contato íntimo entre a membrana porosa e material ativo negativo, minimizando os efeitos do intumescimento do NAM (por exemplo, falta de ácido) enquanto também tirando vantagem de qualquer movimento que a bateria possa ser submetida para maximizar a mistura de ácidos para reduzir os efeitos da estratificação de ácido. Ambos destes são problemas exibidos por baterias operando em um estado parcial de carga.
[0058] Os inventores descobriram que uma forma de minimizar os efeitos do intumescimento do NAM é maximizar a resiliência do separador de modo a reduzir a probabilidade de que o NAM irá desviar o elemento suporte (backweb) poroso para o PAM. Um método particular de aumentar a resiliência do separador é aumentar a espessura do elemento suporte (backweb) da membrana porosa. Isto, no entanto, também aumenta a resistência elétrica do separador (para citar apenas um detrimento de um elemento suporte (backweb) mais espesso) o que afeta negativamente o desempenho da bateria. Os inventores descobriram que aumentar os pontos de contato entre o separador e o eletrodo positivo atua para enrijecer o elemento suporte (backweb) entre os pontos de contato. Aumentar o número de nervuras para atingir este objetivo também aumenta a quantidade de área de contato entre o separador e o eletrodo positivo. Acredita-se que minimizar a área de contato diminui a resistência elétrica do separador assim como abrir mais área superficial dos eletrodos para o eletrólito para as reações eletroquímicas que fornecem a funcionalidade para a bateria. Também acredita-se que a área de contato reduzida reduz as oportunidades para dendritos se formarem através do separador e causarem um curto-circuito. A questão de formação de dendrito é discutida a seguir. Um objetivo adicional é maximizar a mistura de eletrólitos ou ácidos para baterias que são usadas em movimento a fim de minimizar os efeitos da estratificação de ácido. Além disso, nervuras sólidas não facilitam o objetivo da mistura de ácidos de reduzir a estratificação de ácido.
[0059] Os inventores descobriram que um separador pode ser fornecido com meios resilientes para resistir ou mitigar a deflexão do elemento suporte (backweb) sob as forças e pressões exercidas pelo intumescimento do NAM, o que leva à falta de ácido, maximizando o número de pontos de contato enquanto minimiza simultaneamente a área de contato entre o separador e os eletrodos adjacentes como uma modalidade preferencial exemplar selecionada. Os inventores descobriram que uma outra modalidade exemplar selecionada pode fornecer um separador com meios de mistura de ácidos para reduzir, mitigar ou reverter os efeitos da estratificação de ácido ao maximizar o número de pontos de contato discretos entre o separador e os eletrodos adjacentes. Uma outra modalidade exemplar selecionada pode fornecer o separador com meios de mitigação de dendrito para reduzir ou mitigar o crescimento de dendrito de sulfato de chumbo (PbSO4). Os inventores determinaram que tais meios resilientes, meios de mistura de ácidos e meios de mitigação de dendrito podem ser abordados, atingidos ou pelo menos parcialmente abordados e/ou atingidos pelo design da estrutura da nervura. Por conseguinte, modalidades selecionadas descritas aqui dependem da estrutura da nervura a fim de balancear estes parâmetros para atingir os objetivos desejados, para fornecer meios resilientes, meios de mistura de ácidos e meios de mitigação de dendrito e/ou para pelo menos parcialmente abordar e/ou atingir balanço destes parâmetros e/ou os meios resilientes, meios de mistura de ácidos, e/ou meios de mitigação de dendrito desejados.
[0060] Figura 2A mostra um separador de bateria exemplar situado entre um eletrodo positivo e negativo como pode ser encontrado em uma bateria de chumbo-ácido típica.
[0061] Figura 2B mostra um separador de bateria exemplar e material ativo negativo (“NAM”) intumescido como pode ser encontrado em uma bateria de chumbo-ácido típica.
[0062] Figura 2C mostra uma modalidade exemplar de um separador de bateria da presente invenção disposto entre um eletrodo positivo e um eletrodo negativo como pode ser encontrado em uma bateria de chumbo-ácido típica; o eletrodo negativo é mostrado com NAM intumescido.
[0063] As nervuras 104, 106 podem ser um conjunto uniforme, um conjunto alternado ou uma mistura ou combinação de nervuras quebradas discretas e sólidas, nervuras longitudinais contínuas, descontínuas, angulares, lineares se estendendo substancialmente em uma direção da máquina MD (isto é, correndo da parte superior para a parte inferior do separador na bateria) do separador, nervuras laterais se estendendo substancialmente em uma direção transversal de máquina CMD do separador, nervuras transversais se estendendo substancialmente em uma direção transversal de máquina CMD (isto é, em uma direção lateral do separador na bateria, ortogonal à MD) do separador, nervuras transversais se estendendo substancialmente em uma direção transversal de máquina do separador, dentes discretos ou nervuras com dentes, serrilhas, nervuras serrilhadas, ameias ou nervuras ameadas, curvadas ou sinusoidal, dispostas em um estilo de ziguezague sólido ou quebrado, ranhuras, canais, áreas texturizadas, relevos, covinhas, porosas, não porosas, mini nervuras ou mini nervuras transversais e/ou similares, e combinações dos mesmos. Além disso, qualquer conjunto das nervuras 104, 106 podem se estender a partir do ou no lado positivo, o lado negativo, ou ambos os lados.
[0064] Referindo-se agora à Figura 2D, um separador exemplar é fornecido com nervuras positivas 104 substancialmente alinhadas em uma direção da máquina MD do separador que pretendem entrar em contato com um eletrodo positivo em uma bateria exemplar. O separador é fornecido ainda com nervuras negativas 106 substancialmente alinhadas em uma direção da máquina do separador e substancialmente paralelas às nervuras positivas. As nervuras negativas pretendem entrar em contato com um eletrodo negativo em uma bateria exemplar. Enquanto as nervuras negativas neste exemplo ilustrado são substancialmente alinhadas em uma direção da máquina do separador, elas podem alternativamente serem substancialmente alinhadas na direção transversal de máquina, tipicamente conhecidas como nervuras cruzadas negativas.
[0065] Com referência continuada à Figura 2D, modalidades selecionadas do separador inventivo são fornecidas com uma matriz de nervuras positivas. As nervuras positivas são fornecidas com porção de base 104a que pode estender o comprimento do separador na direção da máquina.
Dentes espaçados, picos descontínuos ou outras saliências 104b podem se estender a partir da superfície daquela porção de base, de modo que os dentes 104b são elevados acima da superfície subjacente do elemento suporte (backweb) de uma membrana porosa. Além disso, a porção de base pode ser mais larga do que os próprios dentes. As nervuras positivas correm substancialmente paralelas uma à outra a um espaçamento típico de aproximadamente 2,5 mm a aproximadamente 6,0 mm, com um espaçamento típico de aproximadamente 3,5 mm. A altura das nervuras positivas (combinados dentes e porção de base) como medido a partir da superfície do então elemento suporte (backweb) da membrana porosa pode ser de aproximadamente 10 μm até aproximadamente 2,0 mm, com uma altura típica de aproximadamente 0,5 mm. Dentes de nervura exemplares de nervuras adjacentes podem estar substancialmente em linha um com o outro. No entanto, como ilustrado na Figura 2D, dentes exemplares podem ser deslocados um do outro de uma nervura para uma nervura adjacente, tanto inteiramente como parcialmente fora de fase a partir de uma nervura adjacente. Como mostrado, os dentes estão inteiramente fora de fase a partir de uma nervura para uma nervura adjacente. Os dentes da nervura positiva podem ser espaçados em um passo na direção da máquina do separador de aproximadamente 3,0 mm a aproximadamente 6,0 mm, com um espaçamento típico de aproximadamente 4,5 mm.
[0066] Como mostrado na Figura 2D, nervuras negativas são mostradas como sendo substancialmente paralelas à direção da máquina do separador. No entanto, elas podem alternativamente ser substancialmente paralelas a uma direção da máquina transversal. As nervuras negativas exemplares mostradas são mostradas como sendo sólidas e substancialmente retas. No entanto, elas podem alternativamente ser dentadas de modo geralmente similar como as nervuras positivas mostradas na Figura 2D. As nervuras negativas podem ser espaçadas a um passo de aproximadamente 10 μm a aproximadamente 10,0 mm, com um passo preferencial de entre aproximadamente 700 μm e aproximadamente 800 μm, com um passo nominal preferencial de aproximadamente 740 μm. A altura das nervuras negativas como medido a partir da superfície do elemento suporte (backweb) pode ser de aproximadamente 10 μm a aproximadamente 2,0 mm.
[0067] Deve ser notado que as nervuras positivas podem ser alternativamente colocadas em uma bateria exemplar de tal modo que elas entram em contato com o eletrodo negativo. Da mesma forma, as nervuras negativas podem alternativamente serem colocadas em uma bateria exemplar de tal modo que elas entram em contato com o eletrodo positivo.
[0068] Tabela 1, abaixo, detalha a contagem de nervuras e a porcentagem de área superficial de contato para quatro separadores (um separador inventivo exemplar e três separadores de controle) que são de 162 mm por 162 mm (262 cm2). Como mostrado, o separador inventivo exemplar possui 43 nervuras com dentes uniformemente espaçados através da largura do separador na direção da máquina transversal. Os dentes das nervuras positivas no separador inventivo exemplar entram em contato com 3,8% dos 262 cm2 no eletrodo positivo. Os detalhes dos separadores de controle são detalhados ainda na Tabela 1. É apreciado que os separadores de controle #1, #2, e #3 são típicos de separadores disponíveis comercialmente que atualmente usam baterias de chumbo-ácido inundadas geralmente e atualmente disponíveis no mercado. Área de contato Nervuras Separador (% da área (No. (configuração)) total) Separador inventivo 43 (nervuras dentadas) 3,8% Controle #1 22 (nervuras sólidas) 4,8% Controle #2 18 (nervuras sólidas) 3,9% Controle #3 11 (nervuras sólidas) 2,9% Tabela 1
[0069] Como afirmado, os inventores descobriram que maximizar o número de pontos de contato enquanto simultaneamente minimizar a área de contato atinge o objetivo de aumentar a resiliência do separador enquanto mantém a resistência elétrica sob controle. Além disso, o design dentado ajuda a facilitar a mistura de ácidos ao utilizar qualquer movimento para o qual uma bateria pode estar sujeita. Os dentes das nervuras do separador podem ser de aproximadamente 2,5 mm a aproximadamente 6,0 mm além do dente adjacente mais próximo. Os inventores descobriram que uma distância preferencial, não limitadora é aproximadamente 4,2 mm entre os dentes adjacentes. Além disso, os dentes sendo deslocados das fileiras adjacentes estando completamente fora de fase ajuda a facilitar mistura de ácidos. Os inventores também descobriram que a porção de base ajuda a enrijecer o elemento suporte (backweb) o suficiente para fornecer resiliência para o intumescimento do NAM.
[0070] É apreciado que enquanto as nervuras inventivas exemplares são mostradas e descritas como sendo nervuras positivas, elas podem ainda ser fornecidas no lado negativo do separador, e as nervuras negativas ilustradas e descritas podem ser fornecidas no lado positivo do separador.
[0071] As nervuras positivas ou negativas podem adicionalmente ser qualquer forma ou combinação de nervuras sólidas, nervuras quebradas discretas, nervuras contínuas, nervuras descontínuas, nervuras anguladas, nervuras lineares, nervuras longitudinais se estendendo substancialmente em uma direção da máquina de dita membrana porosa, nervuras laterais se estendendo substancialmente em uma direção transversal de máquina da dita membrana porosa, nervuras transversais se estendendo substancialmente em dita direção transversal de máquina do separador, dentes discretos, nervuras com dentes, serrilhas, nervuras serrilhadas, ameias, nervuras ameadas, nervuras curvadas, nervuras sinusoidais, dispostas em um modo contínuo de tipo dente-de-serra em ziguezague, dispostas em um modo descontínuo de tipo dente-de-serra em ziguezague quebrado, ranhuras, canais, áreas texturizadas, relevos, covinhas, colunas, mini colunas, porosa, não porosa, mini-nervuras, mini-nervuras transversais, e combinações dos mesmos.
[0072] As nervuras positivas e negativas podem adicionalmente ser de qualquer forma ou combinação de serem definidas por um ângulo que não é nem paralelo nem ortogonal relativo a uma aresta do separador. Além disso, esse ângulo pode variar ao longo dos dentes ou linhas das nervuras. O padrão de nervura angular pode ser um perfil de nervura de Daramic® RipTide™ para mistura de ácidos possivelmente preferido que pode ajudar a reduzir ou eliminar estratificação de ácido em certas baterias. Além disso, o ângulo pode ser definido como sendo relativo a uma direção de máquina de uma membrana porosa e o ângulo pode ser entre aproximadamente maior que zero graus (0°) e aproximadamente menor que 180 graus (180°), e aproximadamente maior que 180 graus (180°) e aproximadamente menor que 360 graus (360°).
[0073] As nervuras podem se estender uniformemente ao longo da largura do separador, da borda lateral para a borda lateral. Isto é conhecido como um perfil universal. Alternativamente, o separador pode ter painéis laterais adjacentes às bordas laterais com nervuras menores dispostas no painel lateral. Estas nervuras menores podem ser espaçadas mais próximas e menores do que as nervuras primárias. Por exemplo, as nervuras menores podem ser de 25% a 50% da altura das nervuras primárias. Os painéis laterais podem ser alternativamente planos. Os painéis laterais podem auxiliar na vedação de uma borda do separador para uma outra borda do separador como feito enquanto envolvendo o separador, o que é discutido aqui abaixo.
[0074] Em modalidades exemplares selecionadas, pelo menos uma porção das nervuras negativas pode preferivelmente ter uma altura de aproximadamente 5% a aproximadamente 100% da altura das nervuras positivas. Em algumas modalidades exemplares, a altura da nervura negativa pode ser de aproximadamente 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 95%, ou 100% comparada à altura da nervura positiva. Em outras modalidades exemplares, a altura da nervura negativa pode ser não maior do que aproximadamente 100%, 95%, 90%, 85%, 80%, 75%, 70%, 65%, 60%, 55%, 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, ou 5% comparada à altura da nervura positiva.
[0075] Em algumas modalidades selecionadas, pelo menos uma porção de uma membrana porosa pode ter nervuras negativas que são longitudinais ou transversais ou nervuras cruzadas. As nervuras negativas podem ser paralelas à borda superior do separador, ou podem ser dispostas a um ângulo ao mesmo. Por exemplo, as nervuras negativas podem ser orientadas aproximadamente 0°, 5°, 15°, 25°, 30°, 45°, 60°, 70°, 80°, ou 90° relativas à borda superior. As nervuras cruzadas podem ser orientadas aproximadamente 0° a aproximadamente 30°, aproximadamente 30° a aproximadamente 45°, aproximadamente 45° a aproximadamente 60°, aproximadamente 30° a aproximadamente 60°, aproximadamente 30° a aproximadamente 90°, ou aproximadamente 60° a aproximadamente 90° relativas à borda superior.
[0076] Determinadas modalidades exemplares podem possuir uma porção de base. Se presente, ela pode ter uma altura de base média de aproximadamente 5 μm a aproximadamente 200 μm. Por exemplo, altura de base média pode ser maior ou igual a aproximadamente 5 μm, 10 μm, 20 μm, 30 μm, 40 μm, 50 μm, 100 μm, ou 200 μm. Além disso, se presente, pode ter uma largura de base média que é de aproximadamente 0,0 μm a aproximadamente 50 μm mais larga do que a largura do dente. Por exemplo, a largura de base média pode ser maior ou igual a aproximadamente 0,0 μm, 5 μm, 10 μm, 20 μm, 30 μm, 40 μm, ou 50 μm mais larga do que a largura do dente.
[0077] Determinadas modalidades exemplares podem possuir dentes ou nervuras com dentes. Se presente, elas podem ter comprimento da ponta médio de aproximadamente 50 μm a aproximadamente 1,0 mm. Por exemplo, o comprimento de ponta médio pode ser maior ou igual a aproximadamente 50 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, ou 1,0 mm. Alternativamente, elas podem não ser maiores ou iguais a 1,0 mm, 900 μm, 800 μm, 700 μm, 600 μm,
500 μm, 400 μm, 300 μm, 200 μm, 100 μm, ou 50 μm.
[0078] Pelo menos uma porção dos dentes ou nervuras com dentes podem ter um comprimento da base do dente médio de aproximadamente 50 μm a aproximadamente 1,0 mm. Por exemplo, o comprimento da base do dente médio pode ser de aproximadamente 50 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, ou 1,0 mm. Alternativamente, eles podem ser não maiores ou iguais a aproximadamente 1,0 mm, 900 μm, 800 μm, 700 μm, 600 μm, 500 μm, 400 μm, 300 μm, 200 μm, 100 μm, ou 50 μm.
[0079] Pelo menos uma porção dos dentes ou nervuras com dentes podem ter uma altura média (altura da porção de base e altura dos dentes combinadas) de aproximadamente 50 μm a aproximadamente 1,0 mm. Por exemplo, a altura média pode ser de aproximadamente 50 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, ou 1,0 mm. Alternativamente, elas podem ser não maiores ou iguais a aproximadamente 1,0 mm, 900 μm, 800 μm, 700 μm, 600 μm, 500 μm, 400 μm, 300 μm, 200 μm, 100 μm, ou 50 μm.
[0080] Pelo menos uma porção dos dentes ou nervuras com dentes pode ter um passo centro-a-centro médio dentro de uma coluna na direção da máquina de aproximadamente 100 μm a aproximadamente 50 mm. Por exemplo, o passo centro- a-centro médio pode ser maior ou igual a aproximadamente 50 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, ou 1,0 mm, e, em incrementos similares, até 50 mm. Alternativamente, elas podem ser não maiores ou iguais a aproximadamente 50 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, ou 1,0 mm e, em incrementos similares, até 50 mm. Além disso, colunas adjacentes de dentes ou nervuras com dentes podem ser dispostas de forma idêntica na mesma posição em uma direção de máquina ou deslocamento. Em uma configuração de deslocamento, dentes adjacentes ou nervuras com dentes são dispostos em posições diferentes na direção da máquina.
[0081] Pelo menos uma porção dos dentes ou nervuras com dentes podem ter uma razão de altura média para a largura da base de aproximadamente 0,1:1,0 a aproximadamente 500:1,0. Por exemplo, a razão de altura média para a largura da base pode ser de aproximadamente 0,1:1,0, 25:1,0, 50:1,0, 100:1,0, 150:1,0, 200:1,0, 250:1,0, 300:1,0, 350:1, 450:1,0, ou 500:1,0. Alternativamente, a razão de altura média para largura da base pode ser não maior ou igual a aproximadamente 500:1,0, 450:1,0, 400:1,0, 350:1,0, 300:1,0, 250:1,0, 200:1,0, 150:1,0, 100:1,0, 50:1,0, 25:1,0, ou 0,1:1,0.
[0082] Pelo menos uma porção dos dentes ou nervuras com dentes pode ter uma razão média de largura da base para largura da ponta de aproximadamente 1000:1,0 a aproximadamente 0,1:1,0. Por exemplo, a razão média de largura da base para largura da ponta pode ser de aproximadamente 0,1:1,0, 1,0:1,0, 2:1,0, 3:1,0, 4:1,0, 5:1,0, 6:1,0, 7:1,0, 8:1,0, 9:1,0, 10:1,0, 15:1,0, 20:1,0, 25:1,0, 50:1,0, 100:1,0, 150:1,0, 200:1,0, 250:1,0, 300:1,0, 350:1,0, 450:1,0, 500:1,0, 550:1,0, 600:1,0, 650:1,0, 700:1,0, 750:1,0, 800:1,0, 850:1,0, 900:1,0, 950:1,0, ou 1000:1,0. Alternativamente, a razão média de largura da base para largura da ponta pode ser não maior do que aproximadamente 1000:1,0, 950:1,0, 900:1,0, 850:1,0, 800:1,0, 750:1,0, 700:1,0, 650:1,0, 600:1,0, 550:1,0,
500:1,0, 450:1,0, 400:1,0, 350:1,0, 300:1,0, 250:1,0, 200:1,0, 150:1,0, 100:1,0, 50:1,0, 25:1,0, 20:1,0, 15:1,0, 10:1,0, 9:1,0, 8:1,0, 7:1,0, 6:1,0, 5:1,0, 4:1,0, 3:1,0, 2:1,0, 1,0:1,0, ou 0,1:1,0.
[0083] Em determinadas modalidades, o separador aperfeiçoado pode incluir uma membrana porosa que pode ser feita de qualquer um ou mais de: um material de base natural ou sintética; um plastificante de processamento; um enchimento; borracha(s) ou látex naturais ou sintéticos, um aditivo fornecedor de nucleação, e/ou um ou mais outros aditivos e/ou revestimentos, e/ou similares, e combinações dos mesmos.
[0084] Em determinadas modalidades, materiais de base naturais ou sintéticos exemplares podem incluir: polímeros; polímeros termoplásticos; resinas fenólicas; borrachas naturais ou sintéticas; polpa de madeira sintética; ligninas; fibras de vidro; fibras sintéticas; fibras celulósicas; e combinações dos mesmos. Em determinadas modalidades preferidas, um separador exemplar pode ser uma membrana porosa feita a partir de polímeros termoplásticos. Polímeros termoplásticos exemplares podem, em princípio, incluir todos os materiais termoplásticos resistentes a ácidos apropriados para uso em baterias de chumbo-ácido. Em determinadas modalidades preferidas, polímeros termoplásticos exemplares podem incluir polivinilas e poliolefinas. Em determinadas modalidades, as polivinilas podem incluir, por exemplo, cloreto de polivinila (“PVC”). Em determinadas modalidades preferidas, as poliolefinas podem incluir, por exemplo, polietileno, polipropileno, copolímero de etileno-buteno, e combinações dos mesmos, mas preferivelmente polietileno. Em determinadas modalidades, borrachas naturais ou sintéticas exemplares podem incluir, por exemplo, látex, borrachas não reticuladas ou reticuladas, borracha em migalhas ou triturada, e combinações dos mesmos.
[0085] Em determinadas modalidades, uma camada de membrana porosa preferivelmente inclui uma poliolefina, especificamente polietileno. Preferivelmente, o polietileno é polietileno de alto peso molecular (“HMWPE”), (por exemplo, polietileno tendo um peso molecular de, pelo menos, 600000). Ainda mais preferivelmente, o polietileno é polietileno de peso molecular ultra alto (“UHMWPE”). UHMWPE exemplar pode ter um peso molecular de, pelo menos, 1000000, em particular mais do que 4000000 e, mais preferivelmente 5000000 a 8000000 como medido por viscosimetria e calculado por equação de Margolie. Além disso, UHMWPE exemplar pode possuir um índice de fusão de carga padrão de substancialmente zero (0) como medido como especificado em ASTM D 1238 (Condição E) usando uma carga padrão de 2160 g. Além disso, UHMWPE exemplar pode ter um número de viscosidade de não menos do que 600 ml/g, preferivelmente não menos do que 1000 ml/g, mais preferivelmente não menos do que 2000 ml/g e, mais preferivelmente não menos do que 3000 ml/g, como determinado em uma solução de 0,02 g de poliolefina em 100 g de decalina a 130°C.
[0086] Em determinadas modalidades, plastificantes de processamento exemplares podem incluir óleo de processamento, óleo de petróleo, óleo mineral à base de parafina, óleo mineral e combinações dos mesmos.
[0087] O separador pode conter um material de enchimento tendo uma alta morfologia estrutural.
Enchimentos exemplares podem incluir: sílica, sílica seca finamente dividida; sílica precipitada; sílica amorfa; sílica altamente friável; alumina; talco; farinha de peixe; farinha de osso de peixe; carbono; negro de fumo; e similares, e combinações dos mesmos.
Em determinadas modalidades preferidas, o enchimento é uma ou mais sílicas.
Morfologia estrutural elevada se refere à área superficial aumentada.
O enchimento pode ter um área superficial elevada, por exemplo, maior que aproximadamente 100 m2/g, aproximadamente 110 m2/g, aproximadamente 120 m2/g, aproximadamente 130 m2/g, aproximadamente 140 m2/g, aproximadamente 150 m2/g, aproximadamente 160 m2/g, aproximadamente 170 m2/g, aproximadamente 180 m2/g, aproximadamente 190 m2/g, aproximadamente 200 m2/g, aproximadamente 210 m2/g, aproximadamente 220 m2/g, aproximadamente 230 m2/g, aproximadamente 240 m2/g, ou aproximadamente 250 m2/g.
Em algumas modalidades, o enchimento (por exemplo, sílica) pode ter uma área superficial de aproximadamente 100-300 m2/g, aproximadamente 125-275 m2/g, aproximadamente 150-250 m2/g, ou preferivelmente aproximadamente 170-220 m2/g.
Área superficial pode ser avaliada usando TriStar 3000TM para área superficial de nitrogênio BET multiponto.
Morfologia estrutural elevada permite que o enchimento retenha mais óleo durante o processo de fabricação.
Por exemplo, um enchimento com morfologia estrutural elevada tem um alto nível de absorção de óleo, por exemplo, maior do que cerca de 150 ml/100 g, aproximadamente 175 ml/100 g, aproximadamente 200 ml/100 g, aproximadamente 225 ml/100 g, aproximadamente 250 ml/100 g, aproximadamente 275 ml/100 g,
aproximadamente 300 ml/100 g, aproximadamente 325 ml/100 g, ou aproximadamente 350 ml/100 g. Em algumas modalidades o enchimento (por exemplo, sílica) pode ter uma absorção de óleo de aproximadamente 200-500 ml/100 g, aproximadamente 200-400 ml/100 g, aproximadamente 225-375 ml/100 g, aproximadamente 225-350 ml/100 g, aproximadamente 225-325 ml/100 g, preferivelmente aproximadamente 250-300 ml/100 g. Em alguns casos, um enchimento de sílica é usado tendo uma absorção de óleo de aproximadamente 266 ml/100 g. Tal enchimento de sílica possui teor de umidade de aproximadamente 5,1%, uma área superficial BET de aproximadamente 178 m2/g, um tamanho médio de partícula de aproximadamente 23 µm, um valor de malha de resíduo de peneira 230 de aproximadamente 0,1%, e uma densidade aparente de aproximadamente 135 g/L.
[0088] Sílica com níveis relativamente altos de absorção de óleo e níveis relativamente altos de afinidade para o plastificante (por exemplo, óleo mineral) se torna desejavelmente dispersável na mistura de poliolefina (por exemplo, polietileno) e o plastificante quando formando um separador de bateria de chumbo-ácido exemplar do tipo mostrado aqui. No passado, alguns separadores experimentaram o detrimento da pobre dispersabilidade causada por agregação de sílica quando grandes quantidades de sílica são usadas para fazer tais separadores ou membranas. Em pelo menos certos separadores inventivos mostrados e descritos aqui, a poliolefina, como o polietileno, formam uma estrutura de tipo shish-kebab, uma vez que há poucas agregações ou aglomerados de sílica que inibem o movimento molecular da poliolefina no momento do resfriamento da poliolefina fundida. Tudo isso contribui para permeabilidade de íon melhorada através da membrana de separador resultante, e a formação da estrutura shish-kebab ou morfologia significa que a resistência mecânica é mantida ou ainda melhorada enquanto um separador de ER geral mais baixo é produzido.
[0089] Em algumas modalidades selecionadas, o enchimento (por exemplo, sílica) tem um tamanho médio de partícula não maior do que aproximadamente 25 μm, em alguns casos, não maior do que aproximadamente 22 μm, 20 μm, 18 μm, 15 μm, ou 10 μm. Em alguns casos, o tamanho médio de partícula das partículas do enchimento é de 15-25 μm. O tamanho de partícula do enchimento de sílica e/ou a área superficial do enchimento de sílica contribui para a absorção de óleo do enchimento de sílica. Partículas de sílica no produto ou separador final podem estar dentro dos tamanhos descritos acima. No entanto, a sílica inicial usada como matéria prima pode vir como um ou mais aglomerados e/ou agregados e pode ter tamanhos em torno de aproximadamente 200 μm ou mais.
[0090] Em algumas modalidades preferidas, a sílica usada para fazer os separadores inventivos possui uma quantidade ou número de grupos de silanol de superfície aumentados (grupos de hidroxila de superfície) comparado com enchimentos de sílica usados previamente para fazer separadores de bateria de chumbo-ácidos. Por exemplo, os enchimentos de sílica que podem ser usados com determinadas modalidades preferidas aqui podem ser aqueles enchimentos de sílica tendo pelo menos aproximadamente 10%, pelo menos 15%, pelo menos 20%, pelo menos 25%, pelo menos 30%, ou pelo menos 35% mais grupos de superfície de silanol e/ou hidroxila comparados com enchimentos de sílica conhecidos usados para produzir separadores de bateria de chumbo-ácido de poliolefina conhecidos.
[0091] A razão (Si-OH)/Si de grupos de silanol (Si-OH) para silício elementar (Si) pode ser medida, por exemplo, como a seguir.
[0092] 1. Esmagar congelada uma membrana porosa de poliolefina (onde certas membranas inventivas contém uma certa variedade de sílica absorvendo óleo, de acordo com a presente invenção), e preparar a amostra em pó para o espectroscópio de ressonância magnética nuclear em estado sólido (29Si –RMN).
[0093] 2. Realizar a 29Si-RMN para a amostra em pó, e observar os espectros incluindo a resistência do espectro Si que está diretamente ligada a um grupo hidroxila (Espectro: Q2 e Q3) e a resistência do espectro Si que só está diretamente ligada a um átomo de oxigênio (Espectro: Q4), em que a estrutura molecular de cada espectro de pico RMN pode ser delineada como segue: • Q2: (SiO)2 - Si* - (OH)2: tendo dois grupos hidroxila • Q3: (SiO)3 - Si* - (OH): tendo um grupo hidroxila • Q4: (SiO)4 - Si*: Todas as ligações Si são SiO • Onde Si* é elemento comprovado por observação de RMN.
[0094] 3. As condições para 29Si-RMN usado para observação são como a seguir: • Instrumento: Bruker BioSpin Avance 500 • Frequência de Ressonância: 99,36 MHz • Quantidade de amostra: 250 mg • Tubo RMN: 7 mφ • Método de Observação: DD/MAS • Largura de Pulso: 45°
• Tempo de repetição: 100 s • Varreduras: 800 • Rotação de Ângulo Mágico: 5000 Hz • Referência de mudança química: Borracha de silicone como -22,43 ppm (Referência Externa)
[0095] 4. Numericamente, separar picos do espectro, e calcular a razão da área de cada pico pertencendo a Q2, Q3 e Q4. Depois disso, com base nas razões, calcular a razão molar dos grupos hidroxila (-OH) ligados diretamente a Si. As condições para a separação do pico numérico são conduzidas do seguinte modo: • Região ajustada: -80 a -130 ppm • Topo do pico inicial: -93 ppm para Q2, -101 ppm para Q3, -111 ppm para Q4, respectivamente. • Metade do máximo da largura completa inicial: 400Hz para Q2, 350Hz para Q3, 450Hz para Q4, respectivamente. • Razão da função Gaussiana: 80% no início e 70 a 100% durante o ajuste.
[0096] 5. As razões da área de pico (Total é 100) de Q2, Q3, e Q4 são calculadas com base em cada pico obtido por ajuste. O área de pico de RMN correspondente ao número molecular de cada estrutura de ligação de silicato (assim, para o pico de Q4 RMN, quatro ligações de Si-O-Si estão presentes dentro dessa estrutura de silicato; para o pico de Q3 RMN, três ligações de Si-O-Si estão presentes dentro dessa estrutura de silicato enquanto uma ligação de Si-OH está presente; e para o pico de Q2 RMN, duas ligações de Si-O-Si estão presentes dentro dessa estrutura de silicato enquanto duas ligações de Si-OH estão presentes). Portanto cada número do grupo hidroxila (-OH) de Q2, Q3, e Q4 é multiplicado por dois (2) um (1), e zero (0), respectivamente. Estes três resultados são somados. O valor somado exibe a razão molar dos grupos hidroxila (-OH) diretamente ligados a Si.
[0097] Em determinadas modalidades, a sílica pode ter uma razão molecular de OH para grupos Si, medida por 29Si-RMN, que pode estar dentro de uma faixa de aproximadamente 21:100 a 35:100, em algumas modalidades preferidas aproximadamente 23:100 a aproximadamente 31:100, em determinadas modalidades preferidas, aproximadamente 25:100 a aproximadamente 29:100, e em outras modalidades preferidas pelo menos aproximadamente 27:100 ou maior.
[0098] Em algumas modalidades selecionadas, o uso dos enchimentos descritos acima permite o uso de uma maior proporção do óleo de processamento durante a etapa de extrusão. Como a estrutura porosa no separador é formada, em parte, por remoção do óleo após a extrusão, quantidades de óleo iniciais absorvidas mais altas resultam em porosidade mais alta ou volume de vazio mais alto. Enquanto o óleo de processamento é um componente integral da etapa de extrusão, o óleo é um componente não condutor do separador. Óleo residual no separador protege o separador de oxidação quando em contato com o eletrodo positivo. A quantidade precisa de óleo na etapa de processamento pode ser controlada na fabricação de separadores convencionais. Falando de um modo geral, separadores convencionais são fabricados usando 50- 70% de óleo de processamento, em algumas modalidades, 55- 65%, em algumas modalidades, 60-65%, e em algumas modalidades, cerca de 62% por peso de óleo de processamento. Reduzir o óleo para abaixo de cerca 59% sabidamente provoca queima devido a fricção aumentada contra os componentes da extrusora. No entanto, aumentar o óleo muito acima da quantidade prescrita pode provocar encolhimento durante a etapa de secagem, levando a instabilidade dimensional. Embora tentativas anteriores de aumentar o teor de óleo resultados em encolhimento ou condensação dos poros durante a remoção do óleo, separadores preparados como divulgado aqui exibem encolhimento e condensação mínimos, se existentes, durante a remoção do óleo. Assim, a porosidade pode ser aumentada sem comprometer o tamanho e estabilidade dimensional do poro, diminuindo assim a resistência elétrica.
[0099] Em determinadas modalidades selecionadas, o uso do enchimento descrito acima permite uma concentração de óleo final reduzida no separador acabado. Uma vez que o óleo é um não condutor, reduzir o teor de óleo pode aumentar a condutividade iônica do separador e ajudar a diminuir o ER do separador. Assim, separadores tendo teores de óleo final reduzidos podem ter eficiência aumentada. Em determinadas modalidades selecionadas são fornecidos separadores tendo um teor de óleo de processamento final (por peso) menor do que 20%, por exemplo, entre cerca de 14% e 20%, e em algumas modalidades particulares, menos do que 19%, 18%, 17%, 16%, 15%, 14%, 13%, 12%, 11%, 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, ou 5%.
[00100] Os enchimentos podem ainda reduzir o que é chamado a esfera de hidratação dos íons eletrólitos, melhorando seu transporte através da membrana, diminuindo assim mais uma vez a resistência elétrica geral ou ER da bateria, tal como uma bateria ou sistema inundados aprimorados.
[00101] O enchimento ou enchimentos podem conter várias espécies (por exemplo, espécies polares, como metais) que facilitam o fluxo de eletrólito e íons através do separador. Isso também leva a uma diminuição da resistência elétrica geral de modo que tal separador é usado em uma bateria inundada, como uma bateria inundada aprimorada.
[00102] Em determinadas modalidades, um separador pode conter um aditivo intensificador do desempenho na forma de um elemento condutor ou um aditivo de nucleação e/ou revestimento. O elemento condutor ou aditivo de nucleação pode preferivelmente ser estável no eletrólito da bateria, e pode ainda ser dispersado dentro do eletrólito.
[00103] Formas exemplares de elementos condutivos e/ou revestimentos podem ser ou conter carbono, tal como carbono, carbono condutivo, grafite, grafite artificial, carbono ativado, papel-carbono, negro de acetileno, negro de fumo, negro de fumo de área superficial elevada, grafeno, grafeno de área superficial elevada, negro keitjen, fibras de carbono, filamentos de carbono, nanotubos de carbono, espuma de carbono de célula aberta, uma esteira de carbono, feltro de carbono, carbono Buckminsterfulereno (bolas- bucky), uma suspensão aquosa de carbono, grafite em flocos, carbono oxidado, e combinações dos mesmos. Além dessas várias formas de carbono, o aditivo de nucleação e/ou revestimento pode ainda incluir ou conter sulfato de bário (BaSO4) tanto sozinho quanto em combinação com carbono. Uma forma exemplar de carbono é PBX®-135, fabricado por Cabot Corporation of Boston, MA, EUA. Uma forma preferencial exemplar de carbono é PBX®-51 fabricado por Cabot Corporation of Boston, MA, EUA. Os inventores teorizam que quanto maior a área de área superficial do carbono, maior a aceitação de carga dinâmica na bateria. Por exemplo, PBX®-51 tem uma área superficial específica de, pelo menos, aproximadamente 1300 m2/g a aproximadamente 1500 m2/g, e negro keitjen tem uma área superficial de, pelo menos, aproximadamente 1250 m2/g.
[00104] O revestimento de nucleação pode ser aplicado a um separador acabado por tais meios como um revestimento de pasta fluída, revestimento de matriz de fenda, revestimento de pulverização, revestimento de cortina, impressão à jato de tinta, impressão de tela ou por deposição à vácuo ou deposição de vapor químico (“CVD”). Além disso, o aditivo e/ou revestimento pode ser fornecido como papel-carbono, tanto tecido como não tecido, e disposto entre e em contato íntimo com o separador e eletrodo(s).
[00105] O aditivo de nucleação e/ou revestimento pode estar dentro do separador, ou em um ou ambos os eletrodos voltados para as superfícies do separador. Tipicamente, um revestimento ou camada do aditivo de nucleação pode estar somente no eletrodo negativo voltado para superfície. No entanto, ele pode estar no eletrodo positivo voltado para a superfície, ou em ambas as superfícies.
[00106] Em determinadas modalidades, o aditivo de nucleação pode ser adicionado à mistura de extrusão de materiais de base e extrudado com o separador, ou co- extrudado como uma camada no separador. Quando incluído na mistura de extrusão, o aditivo de nucleação pode substituir parte do enchimento de sílica em até 5% a 75% por peso. Por exemplo, o aditivo de nucleação pode ser de aproximadamente 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, ou aproximadamente 75% por peso. Em outras modalidades exemplares, o aditivo de nucleação pode ser não maior do que aproximadamente 75%, 70%, 65%, 60%, 55%, 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, ou aproximadamente 5% em peso.
[00107] Figuras 3A-3C são imagens de Microscópio Eletrônico de Escaneamento (“SEM”) de grafite 100. Figura 3D é uma imagem de SEM de grafite artificial. Figura 3E é uma imagem de SEM de negro de acetileno. Estas imagens foram tiradas com um zoom de 1000x. Como pode ser visto, o grafite 100 e grafite artificial possuem estruturas similares e parecem possuir rugosidade de superfície e área superficial similares nas quais o sulfato de chumbo pode nuclear. No entanto, negro de acetileno mostra uma superfície substancialmente mais áspera e, portanto, mais área superficial na qual o sulfato de chumbo possa nuclear, o que pode fornecer mais locais de nucleação.
[00108] Figuras 4A-4C são imagens de SEM de um eletrodo de chumbo após 100 ciclos de carga/descarga, mostrando o crescimento de cristais de sulfato de chumbo no eletrodo. Figuras 4A e 4B são imagens de SEM que foram tiradas a 15,0 kV com zoom de 5000x. Figura 4A é eletrodo de chumbo de controle que estava na presença de um vazio separador de qualquer aditivo de carbono e/ou revestimento. Figura 4B é uma imagem de um eletrodo de chumbo que estava na presença de um separador revestido de negro de fumo. Figura 4C é uma imagem de SEM (tirada a 15,0 kV com zoom de 5500x) de um eletrodo de chumbo que estava na presença de um separador revestido de grafite artificial. Como pode ser visto, os cristais de sulfato de chumbo são menores em tamanho na presença de carbono comparado ao controle.
[00109] Figuras 5A-5C são imagens de SEM de separador de chumbo-ácido após 100 ciclos de carga/descarga, mostrando o crescimento de cristais de sulfato de chumbo no separador. Estas imagens de SEM foram tiradas a 15,0kV com zoom de 1000x. Figura 5A é um separador de controle sem qualquer carbono adicionado. Figura 5B é um separador com 5% de carbono adicionado à mistura de extrusão, e Figura 5C é uma imagem de um separador com 10% de carbono adicionado à mistura de extrusão. Como pode ser visto, quanto mais alto o teor de carbono, menores e em menor quantidade os cristais de sulfato de chumbo que são criados.
[00110] Figuras 6A-6C são imagens de SEM de um eletrodo de chumbo após 100 ciclos de carga/descarga, mostrando o crescimento de cristais de sulfato de chumbo no eletrodo. Estas imagens de SEM foram tiradas a 15,0 kV com zoom de 10000x. Figura 6A é uma imagem de SEM de um eletrodo de chumbo de controle que estava na presença de um vazio separador de aditivo de carbono e/ou revestimento. Figura 6B é uma imagem de SEM de um eletrodo de chumbo que estava na presença de um separador com 5% de carbono na mistura de extrusão. Figura 6C é uma imagem de SEM de um eletrodo de chumbo que estava na presença de um separador com 10% de carbono na mistura de extrusão. Como pode ser visto, quanto mais alto o teor de carbono, menores e em menor quantidade os cristais de sulfato de chumbo que são criados.
[00111] Uma camada condutiva pode ser disposta em um separador de bateria exemplar 100. A camada condutiva pode ser preferivelmente adaptada para estar em contato com um eletrodo positivo da bateria (não mostrado). A camada condutiva pode ser para fornecer uma nova via de corrente para e a partir do eletrodo positivo (não mostrado). A camada condutiva pode ser feita de qualquer material condutor, incluindo, mas não limitado a, alumina, chumbo, ouro, antimônio, arsênico, zinco, bário, berílio, lítio, magnésio, níquel, alumínio, prata, estanho e ligas combinadas dos mesmos, ou fibras de carbono, grafite, nanotubos de carbono, Buckminsterfulereno (ou bolas-bucky) e combinações dos mesmos. Os nanotubos de carbono ou bolas-bucky podem ser dispersados em um meio com um ligante e pintados no separador de bateria. A camada condutiva pode ser feita de qualquer material condutor que é mais resistente à corrosão do que o condutor do eletrodo positivo, permitindo, portanto, que a camada condutiva funcione como o condutor do eletrodo positivo quando a capacidade do condutor do eletrodo positivo se deteriorar. A camada condutiva pode ser uma liga à base de chumbo com 0,8% a 1,17% de estanho, e com mais do que zero (0) a 0,015% de prata. A camada condutiva pode ser uma liga à base de chumbo com 0,02% a 0,06% de cálcio, 0,3% a 3% de estanho, e 0,01% a 0,05% de prata. A camada condutiva pode ser feita de qualquer forma, incluindo, mas não limitado a, uma tira, uma tela, uma folha, uma linha, um fio, um revestimento, etc., ou combinações dos mesmos. A camada condutiva pode ser de qualquer espessura, por exemplo, uma espessura de aproximadamente 3 μm. A camada condutiva pode ser disposta sobre o separador de bateria por qualquer meio, incluindo, mas não limitado a, adesivos, fusão a quente, pintura, etc. A camada condutiva pode ser como descrito na Patente U.S. No. 9.564.623, que é incorporada aqui por referência em sua totalidade.
[00112] O novo separador divulgado aqui pode conter látex e/ou borracha. Como usado aqui, borracha pode descrever, borracha, látex, borracha natural, borracha sintética, borrachas reticuladas ou não reticuladas, borracha curada ou não curada, migalhas ou borracha triturada, ou mistures das mesmas. Borrachas naturais exemplares podem incluir uma ou mais misturas de poliisoprenos, que são comercialmente disponíveis a partir de uma variedade de fornecedores. Borrachas sintéticas exemplares incluem borracha de metila, polibutadieno, borrachas de cloropeno, borracha de butila, borracha de bromobutila, borracha de poliuretano, borracha de epicloridrina, borracha de polissulfeto, polietileno de clorossulfonila, borracha de polinorborneno, borracha de acrilato, borracha de flúor e borracha de silicone e borrachas de copolímero, como borrachas de estireno/butadieno, borrachas de acrilonitrila/butadieno, borrachas de etileno/propileno (“EPM” e “EPDM”) e borrachas de etileno/acetato de vinila. A borracha pode ser uma borracha reticulada ou uma borracha não reticulada; em determinadas modalidades preferidas, a borracha é borracha não reticulada. Em determinadas modalidades, a borracha pode ser uma mistura de borracha reticulada e não reticulada.
[00113] Em determinadas modalidades, separadores exemplares podem conter um ou mais aditivos intensificadores do desempenho adicionados ao separador ou membrana porosa. O aditivo intensificador do desempenho pode ser tensoativos, agentes umectantes, colorantes, aditivos antiestáticos, um aditivo supressor de antimônio, aditivos de proteção de UV, antioxidantes, e/ou similares, e combinações dos mesmos. Em determinadas modalidades, os tensoativos aditivos podem ser tensoativos iônicos, catiônicos, aniônicos ou não iônicos.
[00114] Em determinadas modalidades descritas aqui, uma quantidade reduzida de tensoativo aniônico ou não iônico é adicionada à membrana porosa inventiva ou separador. Por causa da quantidade mais baixa de tensoativo, uma característica desejável pode incluir carbonos orgânicos totais (“TOCs”) reduzidos e/ou compostos orgânicos voláteis (“VOCs”) reduzidos.
[00115] Certos tensoativos apropriados são não iônicos enquanto outros tensoativos apropriados são aniônicos. O aditivo pode ser um único tensoativo ou uma mistura de dois ou mais tensoativos, por exemplo dois ou mais tensoativos aniônicos, dois ou mais tensoativos não iônicos, ou pelo menos um tensoativo iônico e pelo menos um tensoativo não iônico. Certos tensoativos apropriados podem ter valores de HLB menores do que 6, preferivelmente menores do que 3. O uso destes certos tensoativos apropriados em conjunção com os separadores inventivos descritos aqui podem levar a separadores ainda mais aperfeiçoados que, quando usados em uma bateria de chumbo-ácido, levam à perda reduzida de água, envenenamento por antimônio reduzido, ciclos melhorados, corrente de flutuação reduzida, potencial de flutuação reduzido e/ou similares, ou qualquer combinação dos mesmos para essas baterias de chumbo-ácido. Tensoativos apropriados incluem tensoativos como sais de alquilsulfatos; sais de alquilarilsulfonato; produtos de adição de alquilfenol-óxido de alquileno; sabões; sais de alquil- naftaleno-sulfonato; um ou mais sulfo-succinatos, como um sulfo-succinato aniônico; ésteres dialquílicos de sais de sulfo-succinato; compostos amino (aminas primárias,
secundárias, terciárias ou aminas quaternárias); copolímeros em bloco de óxido de etileno e óxido de propileno; vários óxidos de polietileno; e sais de ésteres de mono e dialquil fosfato. O aditivo pode incluir um tensoativo não iônico como ésteres de poliol de ácidos graxos, ésteres polietoxilados, álcoois polietoxilados, polissacarídeos de alquila como alquil poliglicosídeos e misturas dos mesmos, etoxilatos de amina, etoxilatos de éster de ácidos graxos de sorbitano, tensoativos à base de organosilicone, terpolímeros de etileno vinil acetato, ésteres de alquil arilfosfato etoxilados e ésteres de sacarose de ácidos graxos.
[00116] Em determinadas modalidades, o aditivo pode ser representado por um composto da Fórmula (I) R OR COOM / (I) em que: • R é um radical hidrocarboneto linear ou não aromático com 10 a 4200 átomos de carbono, preferivelmente 13 a 4200, que pode ser interrompido por átomos de oxigênio; R = H, — CH COOM ⁄ , ou — CH — SO M ⁄ , preferivelmente H, onde k = 1 ou 2; • M é um íon metal alcalino ou metal alcalino-terroso, H+ ou NH , onde nem todas as variáveis M simultaneamente têm o significado H+; • n = 0 ou 1; • m = 0 ou um número inteiro de 10 a 1400; e • x = 1 ou 2.
[00117] A razão de átomos de oxigênio para átomos de carbono no composto de acordo com a Fórmula (I) estando na faixa de 1:1,5 a 1:30 e m e n não sendo aptos a serem 0 simultaneamente. No entanto, preferivelmente apenas uma das variáveis n e m é diferente de 0.
[00118] Por radicais hidrocarbonetos não aromáticos, entende-se radicais que contém grupos não aromáticos ou que eles próprios representam um. Os radicais hidrocarbonetos podem ser interrompidos por átomos de oxigênio (isto é, contém um ou mais grupos éter).
[00119] R é preferivelmente um radical hidrocarboneto alifático de cadeia linear ou ramificado que pode ser interrompido por átomos de oxigênio. Os radicais hidrocarbonetos saturados e não reticulados são particularmente preferidos. No entanto, como notado acima, R pode, em determinadas modalidades, conter anel aromático.
[00120] Através do uso dos compostos da Fórmula (I) para a produção de separadores de bateria, eles podem ser efetivamente protegidos contra destruição oxidativa.
[00121] São preferidos os separadores de bateria que contém um composto de acordo com a Fórmula (I) em que: • R é um radical hidrocarboneto com 10 a 180, preferivelmente 12 a 75 e particularmente preferivelmente 14 a 40 átomos de carbono, que pode ser interrompido por 1 a 60, preferivelmente 1 a 20 e particularmente preferivelmente 1 a 8 átomos de oxigênio, particularmente preferivelmente um radical hidrocarboneto de fórmula R — " OC H # OC H$ % &—, em que: o R2 é um radical alquila com 10 a 30 átomos de carbono, preferivelmente 12 a 25, particularmente preferivelmente 14 a 20 átomos de carbono, em que R2 pode ser linear ou não linear, tal como conter um anel aromático; o P é um número inteiro de 0 a 30, preferivelmente
0 a 10, particularmente preferivelmente 0 a 4; e o q é um número inteiro de 0 a 30, preferivelmente 0 a 10, particularmente preferivelmente 0 a 4; o compostos sendo particularmente preferidos em que a soma de p e q é 0 a 10, em particular 0 a 4; • n = 1; e • m = 0.
[00122] Fórmula R — " OC H # OC H$ % &— deve ser entendida como também incluindo aqueles compostos em que a sequência dos grupos nos colchetes difere daquela mostrada. Por exemplo, de acordo com a invenção, compostos são apropriados em que o radical nos colchetes é formado pelos grupos (OC2H4) e (OC3H6) alternados.
[00123] Aditivos em que R2 é um radical alquila de cadeia linear ou ramificada com 10 a 20, preferivelmente 14 a 18 átomos de carbono, provaram ser particularmente vantajosos. OC2H4 preferivelmente significa OCH2CH2, OC3H6 para OCH(CH3)2 e/ou OCH2CH2CH3.
[00124] Como aditivos preferidos, podem ser mencionados em particular álcoois (p = q=0; m = 0) álcoois primários sendo particularmente preferidos, etoxilatos de álcool graxo (p = 1 a 4, q = 0), propoxilatos de álcool graxo (p = 0; q = 1 a 4) e alcoxilatos de álcool graxo (p = 1 a 2; q = 1 a 4) sendo etoxilatos de álcoois primários preferidos. Os alcoxilatos de álcool graxo são, por exemplo, acessíveis através de reação de álcoois correspondentes com óxido de etileno ou óxido de propileno.
[00125] Os aditivos do tipo m = 0 que não são, ou são apenas com dificuldade, solúveis em água e ácido sulfúrico provaram ser particularmente vantajosos.
[00126] Também são preferidos aditivos que contém um composto de acordo com a Fórmula (I), em que: • R é um radical alcano com 20 a 4200, preferivelmente 50 a 750 e particularmente preferivelmente 80 a 225 átomos de carbono; • M é um íon de metal alcalino ou metal alcalino-terroso, H+ ou NH , em particular um íon de metal alcalino como Li+, Na+ e K+ ou H+, onde nem todas as variáveis M simultaneamente possuem o significado H+; • n = 0; • m é um número inteiro de 10 a 1400; e • x = 1 ou 2.
[00127] Em determinadas modalidades, aditivos apropriados podem incluir, em particular, ácidos poliacrílicos, ácidos polimetacrílicos e copolímeros de ácido acrílico-ácido metacrílico, cujos grupos ácidos são pelo menos parcialmente neutralizados, como por preferivelmente 40%, e particularmente preferivelmente por 80%. A porcentagem se refere ao número de grupos ácidos. São particularmente preferidos os ácidos poli(met)acrílicos que estão presentes inteiramente na forma de sal. Sais apropriados incluem Li, Na, K, Rb, Be, Mg, Ca, Sr, Zn e amônio (NR4, em que R é um grupo funcional tanto de hidrogênio quanto de carbono). Ácidos poli(met)acrílicos podem incluir ácidos poliacrílicos, ácidos polimetacrílicos e copolímeros de ácido acrílico-ácido metacrílico. Ácidos poli(met)acrílicos são preferidos e, em particular, ácidos poliacrílicos com uma massa molar média Mw de 1000 a 100000 g/mol, particularmente preferivelmente 1000 a 15000 g/mol e particularmente preferivelmente 1000 a 4000 g/mol. O peso molecular dos polímeros e copolímeros de ácido poli(met)acrílico é determinado medindo a viscosidade de uma solução aquosa de 1%, neutralizada com solução de hidróxido de sódio, do polímero (constante de Fikentscher).
[00128] Também são apropriados copolímeros de ácido (met)acrílico, em particular copolímeros que, além do ácido (met)acrílico, contém etileno, ácido maleico, acrilato de metila, acrilato de etila, acrilato de butila e/ou acrilato de etil-hexila como co-monômero. São preferidos os copolímeros que contém pelo menos 40% por peso e preferivelmente pelo menos 80% por peso de monômero de ácido (met)acrílico; as porcentagens sendo baseadas na forma ácida dos monômeros ou polímeros.
[00129] Para neutralizar os polímeros e copolímeros de ácido poliacrílico, hidróxidos de metal alcalino e metal alcalino-terroso como hidróxido de potássio e, em particular, hidróxido de sódio são particularmente apropriados. Além disso, um revestimento e/ou aditivo para intensificar o separador pode incluir, por exemplo, um alcóxido de metal, em que o metal pode ser, apenas a título de exemplo (não pretendendo ser limitante), Zn, Na, ou Al, a título de exemplo apenas, etóxido de sódio.
[00130] Em algumas modalidades, a membrana porosa de poliolefina porosa pode incluir um revestimento em um ou ambos os lados de tal camada. Tal revestimento pode incluir um tensoativo ou outro material. Em algumas modalidades, o revestimento pode incluir um ou mais materiais descritos, por exemplo, na Patente U.S. No. 9.876.209, que é incorporada aqui por referência. Tal revestimento pode, por exemplo, reduzir a tensão de sobrecarga do sistema de bateria,
estendendo assim a vida útil da bateria com menos corrosão da grade e prevenindo a secagem e/ou perda de água.
[00131] Em determinadas modalidades selecionadas, a membrana pode ser preparada combinando-se, por peso, cerca de 5-15% de polímero, em alguns casos, cerca de 10% de polímero (por exemplo, polietileno), cerca de 10-75% de enchimento (por exemplo, sílica), em alguns casos, cerca de 30% de enchimento, e cerca de 10-85% de óleo de processamento, em alguns casos, cerca de 60% de óleo de processamento. Em outras modalidades, o teor de enchimento é reduzido, e o teor de óleo é mais alto, por exemplo, maior do que cerca de 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69% ou 70% por peso. A razão enchimento:polímero (por peso) pode ser cerca de (ou pode ser entre estas faixas específicas) como 2:1, 2,5:1, 3:1, 3,5:1, 4,0:1, 4,5:1, 5,0:1, 5,5:1 ou 6:1. A razão de enchimento:polímero (por peso) pode ser de cerca de 1,5:1 a cerca de 6:1, em alguns casos, 2:1 a 6:1, de cerca de 2:1 a 5:1, de cerca de 2:1 a 4:1, e em alguns casos, de cerca de 2:1 a cerca de 3:1. As quantidades do enchimento, do óleo e de polímero são todas balanceadas para a capacidade de execução e propriedades do separador desejáveis, como resistência elétrica, peso de base, resistência à punção, rigidez à flexão, resistência à oxidação, porosidade, resistência física, tortuosidade e similares.
[00132] De acordo com pelo menos uma modalidade, a membrana porosa pode incluir um UHMWPE misturado com um óleo de processamento e sílica precipitada. De acordo com pelo menos uma modalidade, a membrana porosa pode incluir um UHMWPE misturado com um óleo de processamento, aditivo e sílica precipitada. A mistura pode incluir também quantidades menores de outros aditivos ou agentes como é comum nas técnicas do separador (por exemplo, tensoativos, agentes umectantes, colorantes, aditivos antiestáticos, antioxidantes, e/ou similares, e combinações dos mesmos). Em certos casos, a camada de polímero poroso pode ser uma mistura homogênea de aproximadamente 8 a aproximadamente 100% por volume de poliolefina, aproximadamente 0 a aproximadamente 40% por volume de um plastificante e aproximadamente 0 a aproximadamente 92% por volume de material de enchimento inerte. O plastificante preferido é óleo de petróleo. Uma vez que o plastificante é o componente que é mais fácil de remover, por extração e secagem de solvente, a partir da composição polímero-enchimento- plastificante, ele é útil em transmitir porosidade para o separador de bateria.
[00133] Em determinadas modalidades, a membrana porosa divulgada aqui pode conter látex e/ou borracha, que pode ser uma borracha natural, borracha sintética, ou uma mistura das mesmas. Borrachas naturais podem incluir uma ou mais misturas de poliisoprenos, que são comercialmente disponíveis a partir de vários fornecedores. Borrachas sintéticas exemplares incluem borracha de metila, polibutadieno, borrachas de cloropeno, borracha butílica, borracha de bromobutila, borracha de poliuretano, borracha de epicloridrina, borracha de polissulfeto, polietileno de clorossulfonila, borracha de polinorborneno, borracha de acrilato, borracha de flúor e borracha de silicone e borrachas de copolímero, como borrachas de estireno/butadieno, borrachas de acrilonitrila/butadieno,
borrachas de etileno/propileno (EPM e EPDM) e borrachas de etileno/acetato de vinila. A borracha pode ser uma borracha reticulada ou uma borracha não reticulada; em determinadas modalidades preferidas, a borracha é borracha não reticulada. Em determinadas modalidades, a borracha pode ser uma mistura de borracha reticulada e não reticulada. A borracha pode estar presente no separador em uma quantidade que é, pelo menos, cerca de 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, ou cerca de 10% por peso relativo ao peso final do separador (o peso da folha ou camada do separador de poliolefina contendo borracha e/ou látex). Em determinadas modalidades, a borracha pode estar presente em uma quantidade de cerca de 1-6%, aproximadamente 3-6% por peso, aproximadamente 3% por peso, e aproximadamente 6% por peso. A membrana porosa pode ter uma razão de peso de enchimento para polímero e borracha (enchimento: polímero e borracha) de aproximadamente 2,6:1,0. As quantidades da borracha, enchimento, óleo, e polímero são todas balanceadas para capacidade de execução e propriedades do separador desejáveis, como resistência elétrica, peso de base, resistência à punção, rigidez à flexão, resistência à oxidação, porosidade, resistência física, tortuosidade e similares.
[00134] A membrana porosa feita de acordo com a presente invenção, compreendendo polietileno e enchimento (por exemplo, sílica) tipicamente possui um teor de óleo residual; em algumas modalidades, tal teor de óleo residual é de cerca de 0,5% até cerca de 40% do peso total da membrana do separador (em alguns casos, cerca de 10-40% do peso total da membrana do separador, e em alguns casos, cerca de 20-40%
do peso total). Em determinadas modalidades selecionadas aqui, algum a todo o teor de óleo residual no separador pode ser substituído pela adição de mais de um aditivo intensificador do desempenho, como um tensoativo, como um tensoativo com um equilíbrio hidrofílico-lipofílico (“HLB”) menor do que cerca de 6, ou como um tensoativo não iônico. Por exemplo, um aditivo intensificador do desempenho como um tensoativo, como um tensoativo não iônico, pode compreender até 0,5% até a quantidade total do teor de óleo residual (por exemplo, até 20% ou 30% ou ainda 40%) do peso total da membrana do separador porosa, substituindo assim parcialmente ou completamente o óleo residual na membrana do separador.
[00135] Um separador exemplar pode ser fornecido com uma tela de uma membrana porosa, como uma membrana microporosa tendo poros menores do que cerca de 5 μm, preferivelmente menos do que cerca de 1 μm, uma membrana mesoporosa, ou uma membrana macroporosa tendo poros maiores do que cerca de 1 μm. A membrana porosa pode preferivelmente ter um tamanho de poro que é submícron até 100 μm, e em determinadas modalidades entre cerca de 0,1 μm a cerca de 10 μm. Porosidade da membrana do separador descrita aqui pode ser maior do que aproximadamente 50% a aproximadamente 70% em determinadas modalidades. Em determinadas modalidades selecionadas, a membrana porosa pode ser plana ou possuir nervuras que estendem de uma superfície da mesma. Como mostrado nas Figuras 6A-6C, o separador pode ser definido por uma variedade de dimensões, que serão aqui explicadas em detalhes a seguir. Por exemplo, o separador pode ter uma espessura de elemento suporte (backweb) TBACK, uma espessura total TTOTAL, uma altura de nervura positiva HPOS, uma largura de base de nervura positiva WPOSBASE, um passo de nervura positivo PPOS, uma altura de nervura negativa HNEG, uma largura de base de nervura negativa (não mostrada), e um passo de nervura negativo PNEG.
[00136] Com referência agora às Figuras 6A-6C, um separador exemplar 100 é fornecido com uma tela de uma membrana porosa 102. O separador 100 e a membrana 102 possuem uma direção de máquina (“MD”) e uma direção de máquina transversal (“CMD”), uma borda superior 101 e uma borda inferior 103 (ambas substancialmente paralelas ao CMD), e bordas de lado lateral 105a, 105b (ambas substancialmente paralelas ao MD).
[00137] Com referência à Figura 7A, o separador 100 é fornecido com uma superfície positiva, assim denominada pois está voltada para um eletrodo positivo (não mostrado) quando o separador 100 é disposto dentro de uma bateria (não mostrada). Figura 7A representa a superfície positiva do separador. Um ou mais conjuntos de nervuras primárias ou positivas 104 pode ser fornecido e se estender a partir de pelo menos uma porção da superfície positiva de uma membrana porosa 102. Como mostrado, as nervuras 104 são sólidas e dispostas na membrana 102 substancialmente longitudinal, que é substancialmente paralela ao separador MD. As nervuras positivas 104 também são representadas como se estendendo uniformemente através de toda a largura W do separador a partir da borda lateral 105a para a borda lateral 105, isto é conhecido como um “perfil universal”. Como mostrado na Figura 7C, o separador possui uma largura W que pode variar de, dependendo do tipo da bateria na qual o separador 100 será usado, aproximadamente 40 mm a aproximadamente 170 mm em pelo menos modalidades selecionadas.
[00138] Com referência à Figura 7B, o separador 100 é fornecido com uma superfície negativa, assim denominada pois está voltada para um eletrodo negativo (não mostrado) quando o separador 100 é disposto dentro de uma bateria (não mostrada). Figura 7B representa superfície negativa do separador. Um ou mais conjuntos de nervuras secundárias ou negativas 106 pode ser fornecido e se estender a partir de pelo menos uma porção da superfície negativa de uma membrana porosa 102. Como mostrado, as nervuras 104 são sólidas e dispostas em uma orientação que é ortogonal às nervuras positivas 104, as quais são substancialmente paralelas ao separador CMD. Como tal, pode-se dizer que as nervuras estão dispostas transversalmente, lateralmente ou serem referidas como nervuras transversais, ou nervuras transversais negativas (“NCR” ou “NCRs”). As nervuras negativas 106, entretanto, não precisam ser ortogonais às nervuras positivas 104. Elas podem ser do mesmo tamanho, maiores, menores, no mesmo ou diferente padrão, ou combinações dos mesmos.
[00139] As nervuras 104, 106 podem ser um conjunto uniforme, um conjunto alternado, ou uma mistura ou combinação de nervuras quebradas discretas e sólidas, nervuras longitudinais contínuas, descontínuas, angulares, lineares se estendendo substancialmente em um MD do separador, nervuras laterais se estendendo substancialmente em uma direção de máquina transversal CMD do separador, nervuras transversais se estendendo substancialmente em um CMD do separador, nervuras transversais se estendendo substancialmente em uma direção de máquina transversal do separador, serrilhas ou nervuras serrilhadas, ameias ou nervuras ameadas, curvas ou sinusoidais, dispostas em um estilo tipo ziguezague sólido ou quebrado, ranhuras, canais, áreas texturizadas, relevos, covinhas, porosa, não porosa, mini-nervuras ou mini-nervuras transversais, e/ou similares, e combinações dos mesmos. Além disso, as nervuras 104, 106 podem se estender a partir do ou para o lado positivo, o lado negativo, ou ambos os lados.
[00140] Referindo-se agora às Figuras 8A-8E, várias modalidades de separadores com nervuras com diferentes perfis de nervura são representadas. Pode-se preferir que as nervuras mostradas sejam nervuras positivas
104. O padrão de nervura angular das Figuras 8A-8C pode ser um perfil de nervura de mistura de ácidos Daramic® RipTideTM possivelmente preferido que pode ajudar a reduzir ou eliminar a estratificação de ácido em certas baterias. Em algumas modalidades, as nervuras podem ser nervuras quebradas discretas com uma orientação angular relativa ao separador MD. A orientação angular pode ser um ângulo entre maior do que zero graus (0°) e menos do que 180 graus (180°) ou maior do que 180 graus (180°) e menos do que 360 graus (360°). Como mostrado ainda nas Figuras 8A-8C, as nervuras podem possuir um ou mais conjuntos de nervuras, com cada conjunto tendo orientações e localizações angulares variadas no separador. A face negativa pode ter nenhuma nervura (lisa), as mesmas nervuras, nervuras menores, mini-nervuras longitudinais, mini-nervuras transversais ou NCRs, nervuras diagonais, ou combinações das mesmas.
[00141] Figura 8D representa um perfil de um padrão longitudinal de nervura serrilhada. Figura 8E ilustra um perfil de um padrão de nervuras de deslocamento diagonal. A face negativa pode ter nenhuma nervura (lisa), as mesmas nervuras, nervuras menores, mini-nervuras longitudinais, mini-nervuras transversais ou NCRs, nervuras diagonais, ou combinações dos mesmos.
[00142] Como discutido acima, as nervuras podem se estender uniformemente ao longo da largura do separador, de borda lateral para borda lateral. Isto é conhecido como um perfil universal. Alternativamente, o separador pode ter painéis laterais adjacente às bordas laterais com nervuras menores dispostas no painel lateral. Estas nervuras menores podem estar mais proximamente espaçadas e menores do que as nervuras primárias. Por exemplo, as nervuras menores podem ser de 25% a 50% da altura das nervuras primárias. Os painéis laterais podem alternativamente ser planos. Os painéis laterais podem ajudar na vedação de uma borda do separador para uma outra borda do separador como feito ao envolver o separador, o que é discutido aqui abaixo.
[00143] Em modalidades exemplares selecionadas, pelo menos uma porção das nervuras positivas pode ter preferivelmente uma altura (HPOS na Figura 7C) de aproximadamente 50 μm a aproximadamente 2,0 mm. Em algumas modalidades exemplares, a altura da nervura positiva HPOS pode ser de aproximadamente 50 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, 1,0 mm, 1,2 mm, 1,4 mm, 1,6 mm, 1,8 mm, ou aproximadamente 2,0 mm. Em outras modalidades exemplares, a altura da nervura positiva HPOS pode ser não maior do que aproximadamente 2,0 mm, 1,8 mm, 1,6 mm, 1,4 mm, 1,2 mm, 1,0 mm, 900 μm, 800 μm, 700 μm,
600 μm, 500 μm, 400 μm, 300 μm, 200 μm, 100 μm, ou aproximadamente 50 μm.
[00144] Em determinadas modalidades selecionadas, as nervuras positivas podem preferivelmente ter uma largura de base (WPOSBASE na Figura 6C) de aproximadamente 300 μm a aproximadamente 750 μm. Em algumas modalidades exemplares, a largura de base da nervura positiva pode ser de aproximadamente 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, ou aproximadamente 750 μm. Em algumas modalidades exemplares, a largura de base da nervura positiva pode ser não maior do que aproximadamente 750 μm, 700 μm, 600 μm, 500 μm, 400 μm, ou aproximadamente 300 μm.
[00145] Caso uma porção das nervuras positivas seja substancialmente reta e substancialmente paralela uma à outra, elas podem possuir um comprimento ou passo de espaçamento (PPOS na Figura 7C) de aproximadamente 50 μm a aproximadamente 20 mm. Em algumas modalidades exemplares, o passo da nervura positiva pode ser de aproximadamente 50 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, 1,0 mm, 2,0 mm, 3,0 mm, 4,0 mm, ou 5,0 mm, 6,0 mm, 7,0 mm, 8,0 mm, 9,0 mm, ou 10,0 mm, 11,0 mm, 12,0 mm, 13,0 mm, 14,0 mm, ou 15,0 mm, 16,0 mm, 17,0 mm, 18,0 mm, 19,0 mm, ou aproximadamente 20,0 mm. Em outras modalidades exemplares, o passo da nervura positiva pode ser não maior do que aproximadamente 20,0 mm, 19,0 mm, 18,0 mm, 17,0 mm, 16,0 mm, 15,0 mm, 14,0 mm, 13,0 mm, 12,0 mm, 11,0 mm, 10,0 mm, 9,0 mm, 8,0 mm, 7,0 mm, 6,0 mm 5,0 mm, 4,0 mm, 3,0 mm, 2,0 mm, 1,0 mm, 900 μm, 800 μm, 700 μm, 600 μm, 500 μm, 400 μm, 300 μm, 200 μm, 100 μm, ou aproximadamente 50 μm.
[00146] Em modalidades exemplares selecionadas,
pelo menos uma porção das nervuras negativas pode preferivelmente ter uma altura de aproximadamente 5% a aproximadamente 100% da altura das nervuras positivas. Em algumas modalidades exemplares, a altura da nervura negativa pode ser de aproximadamente 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 95%, ou aproximadamente 100% comparado à altura da nervura positiva. Em outras modalidades exemplares, a altura da nervura negativa pode ser não maior do que aproximadamente 100%, 95%, 90%, 85%, 80%, 75%, 70%, 65%, 60%, 55%, 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, ou aproximadamente 5% comparado à altura da nervura positiva.
[00147] Em modalidades exemplares selecionadas, pelo menos uma porção das nervuras negativas pode preferivelmente ter uma altura (HNEG na Figura 7C) de aproximadamente 5 μm a aproximadamente 1,0 mm. Em determinadas modalidades, a altura da nervura negativa HNEG pode ser de aproximadamente 5 μm, 10 μm, 25 μm, 50 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, 1,0 mm, 1,2 mm, 1,4 mm, 1,6 mm, 1,8 mm, ou aproximadamente 2,0 mm. Em outras modalidades exemplares, a altura da nervura positiva HNEG pode ser não maior do que aproximadamente 2,0 mm, 1,8 mm, 1,6 mm, 1,4 mm, 1,2 mm, 1,0 mm, 900 μm, 800 μm, 700 μm, 600 μm, 500 μm, 400 μm, 300 μm, 200 μm, 100 μm, ou 50 μm, 25 μm, 10 μm, ou aproximadamente 5 μm.
[00148] Em determinadas modalidades exemplares, pelo menos uma porção das nervuras negativas pode preferivelmente ter uma largura de base de aproximadamente 5 μm a aproximadamente 1,0 mm. Por exemplo, a largura de base negativa pode ser de aproximadamente 5 μm, 10 μm, 25 μm, 25 μm, 75 μm, 100 μm, 150 μm, 200 μm, 250 μm, 300 μm, 350 μm, 400 μm, 450 μm, 500 μm, 550 μm, 600 μm, 650 μm, 700 μm, 750 μm, 800 μm, 850 μm, 900 μm, 950 μm, ou aproximadamente 1,0 mm. Em outras modalidades, a largura de base negativa pode ser não maior do que aproximadamente 1,0 mm, 900 μm, 800 μm, 700 μm, 600 μm, 500 μm, 400 μm, 300 μm, 200 μm, 150 μm, 100 μm, 75 μm, 50 μm, 25 μm, 10 μm, ou aproximadamente 5 μm.
[00149] Caso uma porção das nervuras negativas seja substancialmente reta e substancialmente paralela uma à outra, elas podem possuir um comprimento ou passo de espaçamento (PNEG na Figura 7B) de aproximadamente 50 μm a aproximadamente 20,0 mm. Em algumas modalidades exemplares, o passo da nervura negativa pode ser de aproximadamente 50 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, 1,0 mm, 2,0 mm, 3,0 mm, 4,0 mm, ou 5,0 mm, 6,0 mm, 7,0 mm, 8,0 mm, 9,0 mm, ou 10,0 mm, 11,0 mm, 12,0 mm, 13,0 mm, 14,0 mm, ou 15,0 mm, 16,0 mm, 17,0 mm, 18,0 mm, 19,0 mm, ou aproximadamente 20,0 mm. Em outras modalidades, o passo da nervura negativa pode ser não maior do que aproximadamente 20,0 mm, 19,0 mm, 18,0 mm, 17,0 mm, ou 16,0 mm, 15,0 mm, 14,0 mm, 13,0 mm, 12,0 mm, ou 11,0 mm, 10,0 mm, 9,0 mm, 8,0 mm, 7,0 mm, ou 6,0 mm, 5,0 mm, 4,0 mm, 3,0 mm, 2,0 mm, 1,0 mm, 900 μm, 800 μm, 700 μm, 600 μm, 500 μm, 400 μm, 300 μm, 200 μm, 100 μm, ou aproximadamente 50 μm.
[00150] Em algumas modalidades selecionadas, pelo menos uma porção de uma membrana porosa pode ter nervuras negativas que são nervuras cruzadas ou longitudinais ou transversais. As nervuras negativas podem ser paralelas à borda superior do separador, ou podem estar dispostas em um ângulo ao mesmo. Por exemplo, as nervuras negativas podem ser orientadas aproximadamente 0°, 5°, 15°, 25°, 30°, 45°, 60°, 70°, 80°, ou 90° relativo à borda superior. As nervuras cruzadas podem ser orientadas aproximadamente 0° a aproximadamente 30°, aproximadamente 30° a aproximadamente 45°, aproximadamente 45° a aproximadamente 60°, aproximadamente 30° a aproximadamente 60°, aproximadamente 30° a aproximadamente 90°, ou aproximadamente 60° a aproximadamente 90° relativo à borda superior.
[00151] Determinadas modalidades exemplares podem possuir serrilhas ou nervuras serrilhadas. Se presente, elas podem ter um comprimento de ponta médio de aproximadamente 50 μm a aproximadamente 1,0 mm. Por exemplo, o comprimento de ponta médio pode ser maior ou igual a aproximadamente 50 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, ou aproximadamente 1,0 mm. Alternativamente, eles podem ser não maiores ou iguais a 1,0 mm, 900 μm, 800 μm, 700 μm, 600 μm, 500 μm, 400 μm, 300 μm, 200 μm, 100 μm, ou aproximadamente 50 μm.
[00152] Pelo menos uma porção das serrilhas ou nervuras serrilhadas podem ter um comprimento de base médio de aproximadamente 50 μm a aproximadamente 1,0 mm. Por exemplo, o comprimento de base médio pode ser de aproximadamente 50 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, ou 1,0 mm. Alternativamente, eles podem ser não maiores ou iguais a aproximadamente 1,0 mm, 900 μm, 800 μm, 700 μm, 600 μm, 500 μm, 400 μm, 300 μm, 200 μm, 100 μm, ou aproximadamente 50 μm.
[00153] Pelo menos uma porção das serrilhas ou nervuras serrilhadas podem ter uma altura média de aproximadamente 50 μm a aproximadamente 1,0 mm. Por exemplo, a altura média pode ser de aproximadamente 50 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, ou aproximadamente 1,0 mm. Alternativamente, elas podem ser não maiores ou iguais a aproximadamente 1,0 mm, 900 μm, 800 μm, 700 μm, 600 μm, 500 μm, 400 μm, 300 μm, 200 μm, 100 μm, ou aproximadamente 50 μm. Para modalidades nas quais a altura da serrilhada é a mesma altura da nervura, as nervuras serrilhadas podem também ser referidas como saliências. Tais faixas podem ser aplicadas a separadores para baterias de partida/parada do tipo tração industrial, onde a espessura total TTOTAL do separador pode tipicamente ser de cerca de 1 mm a cerca de 4 mm, assim como baterias de partida/parada automotivas, onde a espessura total TTOTAL do separador pode ser um pouco menor (por exemplo, tipicamente cerca de 0,3 mm a cerca de 1mm).
[00154] Pelo menos uma porção das serrilhas ou nervuras serrilhadas podem ter um passo centro-a-centro médio dentro de uma coluna na direção da máquina de aproximadamente 100 μm a aproximadamente 50 mm. Por exemplo, o passo centro-a-centro médio pode ser maior ou igual a aproximadamente 50 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, ou aproximadamente 1,0 mm, e em incrementos similares até aproximadamente 50 mm. Alternativamente, eles podem ser não maiores ou iguais a aproximadamente 50 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, ou aproximadamente 1,0 mm, e em incrementos similares até 50 mm. Além disso, colunas adjacentes de serrilhas ou nervuras serrilhadas podem ser identicamente dispostas na mesma posição em uma direção de máquina ou deslocamento. Em uma configuração de deslocamento, serrilhas adjacentes ou nervuras serrilhadas são dispostas em diferentes posições na direção da máquina.
[00155] Pelo menos uma porção das serrilhas ou nervuras serrilhadas pode ter uma razão de altura média para largura da base de aproximadamente 0,1:1,0 a aproximadamente 500:1,0. Por exemplo, a razão de altura média para largura da base pode ser de aproximadamente 0,1:1,0, 25:1,0, 50:1,0, 100:1,0, 150:1,0, 200:1,0, 250:1,0, 300:1,0, 350:1, 450:1,0, ou 500:1,0. Alternativamente, a razão de altura média para largura da base pode ser não maior ou igual a aproximadamente 500:1,0, 450:1,0, 400:1,0, 350:1,0, 300:1,0, 250:1,0, 200:1,0, 150:1,0, 100:1,0, 50:1,0, 25:1,0, ou aproximadamente 0,1:1,0.
[00156] Pelo menos uma porção das serrilhas ou nervuras serrilhadas pode ter uma razão de largura da base média para largura da ponta de aproximadamente 1000:1,0 a aproximadamente 0,1:1,0. Por exemplo, a razão de largura da base média para largura da ponta pode ser de aproximadamente 0,1:1,0, 1,0:1,0, 2:1,0, 3:1,0, 4:1,0, 5:1,0, 6:1,0, 7:1,0, 8:1,0, 9:1,0, 10:1,0, 15:1,0, 20:1,0, 25:1,0, 50:1,0, 100:1,0, 150:1,0, 200:1,0, 250:1,0, 300:1,0, 350:1,0, 450:1,0, 500:1,0, 550:1,0, 600:1,0, 650:1,0, 700:1,0, 750:1,0, 800:1,0, 850:1,0, 900:1,0, 950:1,0, ou aproximadamente 1000:1,0. Alternativamente, a razão de largura da base média para largura da ponta pode ser não maior do que aproximadamente 1000:1,0, 950:1,0, 900:1,0, 850:1,0, 800:1,0, 750:1,0, 700:1,0, 650:1,0, 600:1,0,
550:1,0, 500:1,0, 450:1,0, 400:1,0, 350:1,0, 300:1,0, 250:1,0, 200:1,0, 150:1,0, 100:1,0, 50:1,0, 25:1,0, 20:1,0, 15:1,0, 10:1,0, 9:1,0, 8:1,0, 7:1,0, 6:1,0, 5:1,0, 4:1,0, 3:1,0, 2:1,0, 1,0:1,0, ou aproximadamente 0,1:1,0.
[00157] Em algumas modalidades, a membrana porosa do separador pode ter uma espessura do elemento suporte (backweb) TBACK de aproximadamente 50 μm a aproximadamente 1,0 mm. Por exemplo, a espessura do elemento suporte (backweb) TBACK pode ser de aproximadamente 50 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, ou aproximadamente 1,0 mm. Em outras modalidades exemplares, a espessura do elemento suporte (backweb) TBACK pode ser não maior do que aproximadamente 1,0 mm, 900 μm, 800 μm, 700 μm, 600 μm, 500 μm, 400 μm, 300 μm, 200 μm, 100 μm, ou aproximadamente 50 μm. Apesar de em determinadas modalidades, uma espessura do elemento suporte (backweb) muito fina e plana de 50 μm ou mais fina é fornecida, por exemplo, entre aproximadamente 10 μm a aproximadamente 50 μm de espessura.
[00158] O separador 100 pode ser fornecido como um separador de folha plana, uma folha ou folhas, um envoltório, uma luva ou como um envelope ou bolso. Um separador de envelope exemplar pode envelopar um eletrodo positivo (“separador de envelope positivo”), de modo que o separador tem dois lados interiores voltados para o eletrodo positivo e dois lados exteriores voltados para os eletrodos negativos adjacentes. Alternativamente, um outro separador de envelope exemplar pode envelopar um eletrodo negativo (“separador de envelope negativo”), de modo que o separador possui dois lados interiores voltados para o eletrodo negativo e dois lados exteriores voltados para os eletrodos positivos adjacentes. Em tais separadores envelopados, a borda inferior 103 pode ser uma borda de vinco dobrada ou selada. Além disso, as bordas laterais 105a, 105b podem ser continuamente ou intermitentemente bordas da linha de junção seladas. As bordas podem ser coladas ou seladas por adesivo, calor, soldagem ultrassônica, e/ou similares, ou qualquer combinação dos mesmos.
[00159] Certos separadores exemplares podem ser processados para formar envelopes híbridos. O envelope híbrido pode ser fornecido formando uma ou mais fendas ou aberturas antes, durante ou depois, dobrando a folha do separador no meio e colando as bordas da folha do separador juntas de maneira a formar um envelope. O comprimento das aberturas pode ser de pelo menos 1/50o., 1/25o., 1/20o., 1/15o., 1/10o., 1/8o., 1/5o., 1/4o., ou 1/3o. do comprimento da borda inteira. O comprimento das aberturas pode ser 1/50o. a 1/3o., 1/25o. a 1/3o., 1/20o. a 1/3o., 1/20o. a 1/4o., 1/15o. a 1/4o., 1/15o. a 1/5o. ou 1/10o. a 1/5o. o comprimento da borda inteira. O envelope híbrido pode ter 1-5, 1-4, 2-4, 2-3 ou 2 aberturas, que podem ou não ser igualmente dispostas ao longo do comprimento da borda inferior. Prefere-se que nenhuma abertura esteja no canto do envelope. As fendas podem ser cortadas depois que o separador foi dobrado e selado para dar um envelope, ou as fendas podem ser formadas antes de moldar a membrana porosa no envelope.
[00160] Algumas outras modalidades exemplares de configurações de conjunto de separador incluem: as nervuras 104 voltadas para um eletrodo positivo; as nervuras 104 voltadas para um eletrodo negativo; um envelope de eletrodo negativo ou positivo; uma luva de eletrodo negativo ou positivo, um envelope híbrido de eletrodo negativo ou positivo; ambos os eletrodos podem ser envelopados ou com luvas, e combinações dos mesmos.
[00161] Em algumas modalidades, uma membrana porosa exemplar pode ser obtida misturando as partes constituintes em uma extrusora. Por exemplo, cerca de 30% por peso de enchimento com cerca de 10% por peso de UHMWPE, e cerca de 60% de óleo de processamento podem ser misturados em uma extrusora. A membrana porosa exemplar pode ser obtida passando as partes constituintes através de uma extrusora aquecida, passando o extrudado gerado pela extrusora através de uma matriz e para um estreitamento formado por duas prensas aquecidas ou pilhas ou rolos de calandra para formar uma tela contínua. Uma quantidade substancial do óleo de processamento da tela pode ser extraída por uso de um solvente, seguido assim da remoção do solvente por secagem. A tela pode ser então cortada em faixas de largura predeterminada, e depois enroladas em rolos. Adicionalmente, as prensas ou rolos de calandra podem ser gravados com vários padrões de ranhuras para conferir nervuras, ranhuras, áreas texturizadas, relevos, e/ou similares como substancialmente descrito aqui.
[00162] Em algumas modalidades, uma membrana porosa exemplar pode ser obtida misturando as partes constituintes em uma extrusora. Por exemplo, aproximadamente 5-15% por peso de polímero (por exemplo, polietileno), aproximadamente 10-75% por peso de enchimento (por exemplo, sílica), aproximadamente 5-25% por peso de um aditivo de nucleação, e aproximadamente 10-85% de óleo de processamento pode ser misturado em uma extrusora. A membrana porosa exemplar pode ser obtida passando as partes constituintes através de uma extrusora aquecida, passando o extrudado gerado pela extrusora através de uma matriz e para um estreitamento formado por duas prensas aquecidas ou pilhas ou rolos de calandra para formar uma tela contínua. Uma quantidade substancial do óleo de processamento da tela pode ser extraída pelo uso de um solvente. A tela pode então ser seca e cortada em faixas de largura predeterminada e, então, enrolada em rolos. Adicionalmente, as prensas ou rolos de calandra podem ser gravados com vários padrões de ranhuras para conferir nervuras, ranhuras, áreas texturizadas, relevos, e/ou similares como substancialmente descrito aqui. As quantidades da borracha, enchimento, óleo, e polímero são todas equilibradas para capacidade de execução e propriedades do separador desejáveis, como resistência elétrica, peso de base, resistência à punção, rigidez à flexão, resistência à oxidação, porosidade, resistência física, tortuosidade dos poros, e similares.
[00163] Em determinadas modalidades, agentes ou aditivos intensificadores do desempenho (por exemplo, aditivos de nucleação, tensoativos, agentes umectantes, colorantes, aditivos antiestáticos, antioxidantes, e/ou similares, e combinações dos mesmos) podem ser misturados juntos com as outras partes constituintes dentro da extrusora. A membrana porosa de acordo com a presente divulgação pode então ser extrudada no formato de uma folha ou tela, e finalizada substancialmente da mesma maneira que descrito acima.
[00164] Nas modalidades selecionadas, e em adição ou alternativa a adicionar na extrusora, o aditivo ou aditivos podem, por exemplo, ser co-extrudados com o separador como uma camada distinta do separador.
[00165] Em determinadas modalidades, e em adição ou alternativa a adicionar na extrusora, o aditivo ou aditivos podem, por exemplo, ser aplicados à membrana porosa do separador quando é finalizado (por exemplo, depois de extrair uma grande parte do óleo de processamento). De acordo com determinadas modalidades preferidas, o aditivo ou uma solução (por exemplo, uma solução aquosa, pasta fluida, etc.) do aditivo é aplicado a uma ou mais superfícies do separador. Esta variante é apropriada em particular para a aplicação de aditivos não termoestáveis e aditivos que são solúveis no solvente usado para a extração do óleo de processamento. Particularmente apropriados como solventes para os aditivos de acordo com a invenção são álcoois de baixo peso molecular, como metanol e etanol, assim como misturas destes álcoois com água. A aplicação pode ocorrer no lado voltado para o eletrodo negativo, o lado voltado para o eletrodo positivo, ou em ambos os lados do separador. A aplicação pode também ocorrer durante a extração do agente formador de poros (por exemplo, o óleo de processamento) enquanto em um banho de solvente. Em determinadas modalidades selecionadas, alguma porção de um aditivo intensificador do desempenho, como um revestimento de tensoativo ou um aditivo intensificador do desempenho adicionado à extrusora antes do separador ser feito (ou ambos) pode combinar com o antimônio no sistema de bateria e pode inativar a mesma e/ou formar um composto com ela e/ou fazer com que ela caia no resto da pasta fluida da bateria e/ou prevenir que ela se deposite no eletrodo negativo. O tensoativo ou aditivo pode também ser adicionado ao eletrólito, a esteira de vidro, a caixa da bateria, papel colante, esteira colante, e/ou similares, ou combinações dos mesmos.
[00166] Em determinadas modalidades, o aditivo (por exemplo, um tensoativo não iônico, um tensoativo aniônico, ou misturas dos mesmos) podem estar presente a um nível de densidade ou adição de, pelo menos, aproximadamente 0,5 g/m2, 1,0 g/m2, 1,5 g/m2, 2,0 g/m2, 2,5 g/m2, 3,0 g/m2, 3,5 g/m2, 4,0 g/m2, 4,5 g/m2, 5,0 g/m2, 5,5 g/m2, 6,0 g/m2, 6,5 g/m2, 7,0 g/m2, 7,5 g/m2, 8,0 g/m2, 8,5 g/m2, 9,0 g/m2, 9,5 g/m2 ou 10,0 g/m2 ou até cerca de aproximadamente 25,0 g/m2. O aditivo pode estar presente no separador a um nível de densidade ou de adição entre aproximadamente 0,5-15 g/m2, 0,5-10 g/m2, 1,0-10,0 g/m2, 1,5-10,0 g/m2, 2,0-10,0 g/m2, 2,5- 10,0 g/m2, 3,0-10,0 g/m2, 3,5-10,0 g/m2, 4,0-10,0 g/m2, 4,5- 10,0 g/m2, 5,0-10,0 g/m2, 5,5-10,0 g/m2, 6,0-10,0 g/m2, 6,5- 10,0 g/m2, 7,0-10,0 g/m2, 7,5-10,0 g/m2, 4,5-7,5 g/m2, 5,0- 10,5 g/m2, 5,0-11,0 g/m2, 5,0-12,0 g/m2, 5,0-15,0 g/m2, 5,0- 16,0 g/m2, 5,0-17,0 g/m2, 5,0-18,0 g/m2, 5,0-19,0 g/m2, 5,0- 20,0 g/m2, 5,0-21,0 g/m2, 5,0-22,0 g/m2, 5,0-23,0 g/m2, 5,0- 24,0 g/m2, ou aproximadamente 5,0-25,0 g/m2.
[00167] A aplicação pode também ocorrer mergulhando o separador de bateria no aditivo ou uma solução do aditivo (adição de banho de solvente) e removendo o solvente se necessário (por exemplo, por secagem). Deste modo a aplicação do aditivo pode ser combinada, por exemplo, com a extração frequentemente aplicada durante a produção da membrana. Outros métodos preferidos são aplicar pulverização na superfície com aditivo, camada de imersão, camada de rolo,
ou camada de cortina no um ou mais aditivos na superfície de separador.
[00168] Os aditivos podem também ser impregnados no separador após ou antes da extração do óleo de processamento.
[00169] Em determinadas modalidades descritas aqui, uma quantidade reduzida de tensoativo iônico, catiônico, aniônico, e/ou não iônico é adicionada ao separador inventivo. Em tais casos, uma característica desejável pode incluir carbonos orgânicos totais reduzidos e/ou compostos orgânicos voláteis reduzidos (por causa da quantidade reduzida de tensoativo) pode produzir um separador inventivo desejável de acordo com tal modalidade.
[00170] Em algumas modalidades, uma membrana porosa exemplar pode ser obtida misturando as partes constituintes em uma extrusora. Por exemplo, cerca de 5-15% por peso de polímero (por exemplo, polietileno), cerca de 10-75% por peso de enchimento (por exemplo, sílica), cerca de 1-50% por peso de borracha e/ou látex, e cerca de 10-85% de óleo de processamento podem ser misturados em uma extrusora. A membrana porosa exemplar pode ser obtida passando as partes constituintes através de uma extrusora aquecida, passando o extrudado gerado pela extrusora através de uma matriz e para um estreitamento formado por duas prensas aquecidas ou pilhas de calandra ou rolos para formar uma tela continua. Uma quantidade substancial do óleo de processamento da tela pode ser extraída pelo uso de um solvente. A tela pode então ser seca e cortada em faixas de largura predeterminada e, então, enrolada em rolos. Adicionalmente, as prensas ou rolos de calandra podem ser gravados com vários padrões de ranhuras para conferir nervuras, ranhuras, áreas texturizadas, relevos, e/ou similares como substancialmente descrito aqui. As quantidades da borracha, enchimento, óleo, e polímero são todas equilibradas para capacidade de execução e propriedades do separador desejáveis, como resistência elétrica, peso de base, resistência à punção, rigidez à flexão, resistência à oxidação, porosidade, resistência física, tortuosidade e similares.
[00171] Em adição a serem adicionadas às partes constituintes da extrusora, determinadas modalidades combinam a borracha a uma membrana porosa após extrusão. Por exemplo, a borracha pode ser revestida em um ou ambos os lados, preferivelmente no lado voltado para o eletrodo negativo, com uma pasta líquida compreendendo a borracha e/ou látex, opcionalmente, sílica e água e, então, secos de tal modo que um película deste material é formada sobre a superfície de uma membrana porosa exemplar. Para melhor molhabilidade desta camada, agentes umectantes conhecidos podem ser adicionados à pasta para uso em baterias de chumbo- ácido.
[00172] Em determinadas modalidades, a pasta fluida pode conter também um ou mais aditivos intensificadores do desempenho como descrito aqui. Após secagem, uma camada porosa e/ou película se forma na superfície do separador, que adere muito bem à membrana porosa e aumenta a resistência elétrica apenas insignificantemente, se aumentar. Após a borracha ser adicionada, ela pode ainda ser comprimida usando tanto uma prensa de máquina quanto uma pilha ou rolo de calandra.
Outros métodos possíveis para aplicar a borracha e/ou látex são aplicar uma pasta fluida de borracha e/ou látex por revestimento de imersão, revestimento de rolo, revestimento de pulverização ou revestimento de cortina em uma ou mais superfícies do separador, ou qualquer combinação dos mesmos. Estes processos podem ocorrer antes ou após o óleo de processamento ser extraído, ou antes ou após ele ser dividido em faixas.
[00173] Uma modalidade adicional da presente invenção envolve depositar borracha sobre a membrana por impregnação e secagem.
[00174] Em determinadas modalidades, separadores exemplares de acordo com a presente divulgação podem ser combinados com uma outra camada (laminada ou não), como uma camada fibrosa ou esteira fibrosa tendo propriedades de absorção aperfeiçoadas e/ou propriedades de umedecimento ou retenção de eletrólito aperfeiçoadas. A esteira fibrosa pode ser de tecido, não tecido, lãs, malha, rede, camada única, multicamada (onde cada camada pode ter a mesma, similar ou diferentes características do que outras camadas), composta de fibras de vidro, ou fibras sintéticas, lãs ou tecidos feitos de fibras sintéticas ou misturas com vidro e fibras sintéticas ou papel, ou qualquer combinação dos mesmos. A camada fibrosa ou esteira fibrosa pode conter também um aditivo de nucleação.
[00175] Em determinadas modalidades, a esteira fibrosa (laminada ou não) pode ser usada como um carreador para materiais adicionais. O material de adição pode incluir, por exemplo, borracha e/ou látex, opcionalmente sílica, água, e/ou um ou mais aditivo intensificador do desempenho,
tal como vários aditivos descritos aqui, incluindo um aditivo de nucleação como descrito aqui, ou qualquer combinação dos mesmos. A título de exemplo, o material adicional pode ser entregue na forma de uma pasta que pode então ser revestida em uma ou mais superfícies da esteira fibrosa para formar um filme, ou embebida e impregnada na esteira fibrosa.
[00176] Quando a camada fibrosa está presente, é preferível que a membrana porosa tenha uma área superficial maior do que as camadas fibrosas. Assim, quando combinando a membrana porosa e as camadas fibrosas, as camadas fibrosas não cobrem completamente a camada porosa. É preferível que pelo menos duas regiões de bordas opostas da camada da membrana permaneçam descobertas para fornecer bordas para selagem por calor que facilita a formação opcional de bolsos ou envelopes e/ou similares. Tal esteira fibrosa pode ter uma espessura que é de, pelo menos, 100 μm, em algumas modalidades, de pelo menos cerca de 200 μm, de pelo menos cerca de 250 μm, de pelo menos cerca de 300 μm, de pelo menos cerca de 400 μm, de pelo menos cerca de 500 μm, de pelo menos cerca de 600 μm, de pelo menos cerca de 700 μm, de pelo menos cerca de 800 μm, de pelo menos cerca de 900 μm, de pelo menos cerca de 1 mm, de pelo menos cerca de 2 mm, e assim por diante. O separador laminado subsequente pode ser cortado em pedaços. Em determinadas modalidades, a esteira fibrosa é laminada para uma superfície nervurada da membrana porosa da membrana porosa. Em determinadas modalidades, vantagens de manuseio e/ou montagens são fornecidas para o fabricante da bateria com o separador aperfeiçoado descrito aqui, pois pode ser fornecido em forma de rolo e/ou na forma de peça cortada. E, como mencionado previamente, o separador aperfeiçoado pode ser uma folha ou camada do separador independente sem a adição de uma ou mais esteiras fibrosas ou similares.
[00177] Se a esteira fibrosa é laminada para a membrana porosa, elas podem ser unidas juntas por adesivo, calor, soldagem ultrassônica, compressão e/ou similares, ou qualquer combinação dos mesmos. E, a esteira fibrosa pode ser uma esteira de retenção de PAM ou NAM. Exemplo
[00178] Para medir a aceitação de carga, células de bateria foram descarregadas por 20 horas e então carregadas. Durante a carga a aceitação de carga dinâmica (A/Ah) foi medida no 1º segundo da carga e no 60º segundo da carga e em múltiplos estados da carga (%).
[00179] Cada célula testada foi uma célula de 2,5 Ah AMCO com uma grade de Pb contendo 2,5% de antimônio (Sb). A célula de Controle usou um separador comercialmente disponível típico sem incorporar um carbono. A célula de Negro de Acetileno usou um separador substancialmente similar como a célula de Controle com a exceção de ter um separador incorporando um revestimento de negro de acetileno de aproximadamente 10 μm de espessura e uma distribuição de peso de revestimento de aproximadamente 0,35 mg/cm2. O revestimento de negro de acetileno teve aproximadamente 1% por peso a aproximadamente 5% por peso de um ligante acrílico.
[00180] Os valores acima são usados para fins de exemplo, apenas. A espessura do revestimento pode ser, por exemplo, de aproximadamente 5 μm a aproximadamente 60 μm de espessura. A distribuição de peso do revestimento pode ser,
por exemplo, de aproximadamente 0,1 mg/cm2 a aproximadamente 0,5 mg/cm2. Além disso, o revestimento pode ter um ligante acrílico de, por exemplo, aproximadamente 0,5% por peso a aproximadamente 15% por peso.
[00181] Os valores medidos durante este teste a 1 segundo são memorizados na Tabela 1 e Figura 9A. Os valores medidos durante este teste a 60 segundos são memorizados na Tabela 2 e Figura 9B. Como pode ser visto, a célula utilizando o separador revestido de negro de acetileno exibiu uma aceitação de carga substancialmente melhor se comparada à célula de controle que utilizou o separador comercialmente disponível sem um carbono incorporado. A Especificação é um desempenho teórico de bateria possivelmente desejado de acordo com pelo menos uma modalidade. Aceitação de Carga Dinâmica (A/Ah) a 1 segundo Especifi- Negro de Estado de Amps de Controle cação acetileno carga Carga (A) (A/Ah) (A/Ah) (A/Ah) 90% 1,25 0,50 1,50 2,13 80% 2,50 1,00 1,48 1,99 70% 3,75 1,50 1,45 1,95 60% 5,00 2,00 1,46 1,97 Tabela 2 Aceitação de Carga Dinâmica (A/Ah) a 60 segundos Especifi- Negro de Estado de Amps de Controle cação acetileno carga Carga (A) (A/Ah) (A/Ah) (A/Ah) 90% 1,00 0,40 0,63 0,67 80% 1,50 0,60 0,60 0,70 70% 2,00 0,80 0,67 0,77 60% 2,50 1,00 0,59 0,81 Tabela 3 Exemplo de perfil de NH (18 nervuras positivas, nenhuma nervura negativa):
[00182] Os perfis preferidos podem incluir também nervuras laterais negativas (como mini-nervuras negativas longitudinais ou transversais), podem ter nervuras positivas de mistura de ácidos (como RipTide ou nervuras serrilhadas), e/ou combinações dos mesmos.
[00183] Modalidades selecionadas da presente invenção são fornecidas com um separador de bateria de chumbo-ácido tendo uma membrana porosa e um aditivo de nucleação. A membrana porosa pode ser selecionada a partir de poliolefina, polietileno, polipropileno, borracha, cloreto de polivinila, resinas fenólicas, celulósica, pasta de madeira sintética, fibras de vidro, fibras sintéticas, borrachas naturais, borrachas sintéticas, látex, bisfenol formaldeído, e combinações dos mesmos. Se o separador for polietileno, ele pode ser polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE).
[00184] O aditivo de nucleação pode ser condutor. O aditivo de nucleação pode ser ainda uma forma de carbono e/ou sulfato de bário. O carbono pode estar na forma de carbono condutivo, grafite, grafite artificial, carbono ativado, papel-carbono, negro de acetileno, negro de fumo, negro de fumo de área superficial elevada, grafeno, grafeno de área superficial elevada, negro keitjen, fibras de carbono, filamentos de carbono, nanotubos de carbono, espuma de carbono de célula aberta, carbono Buckminsterfulereno, uma suspensão aquosa de carbono, e combinações dos mesmos. O aditivo de nucleação pode estar dentro de uma membrana porosa, e/ou em uma ou mais superfícies de uma membrana porosa.
[00185] O aditivo de nucleação pode ser aplicado a uma membrana porosa por vários métodos, como por qualquer um dos seguintes métodos: revestimento por rolo, deposição de vapor químico, co-extrusão, uma queima controlada para chamuscar a dita superfície, uma queima controlada para chamuscar a dita superfície via exposição a plasma, uma queima controlada para chamuscar a dita superfície via exposição a UV, impressão com toner, impressão a jato de tinta, impressão de flexografia, impressão de litografia, revestimento de pasta fluida, pulverização de uma suspensão aquosa de carbono, impregnação, e combinações dos mesmos.
[00186] Em modalidades selecionadas, o separador de bateria de chumbo-ácido pode ser um separador de AGM.
[00187] Em outras modalidades exemplares, uma membrana porosa pode conter um enchimento de tipo partícula, e um plastificante de processamento. O carbono pode ainda estar em uma superfície do separador com uma quantidade do enchimento de tipo partícula. O enchimento de tipo partícula pode ser qualquer um dos seguintes: sílica seca finamente dividida, sílica precipitada, sílica amorfa, alumina, talco, ou combinações dos mesmos.
[00188] Em determinadas modalidades, o plastificante de processamento pode ser qualquer um dos seguintes: óleo de processamento, óleo mineral à base de parafina, óleo mineral, ou combinações dos mesmos.
[00189] Em modalidades selecionadas, a membrana porosa pode ser fornecida com um aditivo intensificador do desempenho, que pode ser qualquer um dos seguintes: um tensoativo não iônico, um tensoativo iônico, um tensoativo aniônico, agentes umectantes, colorantes, aditivos antiestáticos, aditivos de proteção de UV, antioxidantes, ou combinações dos mesmos.
[00190] Em determinadas modalidades exemplares, a membrana porosa pode ser fornecida com qualquer um dos seguintes: nervuras sólidas, nervuras quebradas discretas, nervuras contínuas, nervuras descontínuas, nervuras anguladas, nervuras lineares, nervuras longitudinais se estendendo substancialmente em uma direção de máquina da dita membrana porosa, nervuras laterais se estendendo substancialmente em uma direção de máquina transversal da dita membrana porosa, nervuras transversais se estendendo substancialmente na dita direção de máquina transversal do separador, serrilhas ou nervuras serrilhadas, ameias ou nervuras ameadas, nervuras curvas ou sinusoidais, dispostas em um estilo tipo ziguezague sólido ou quebrado, ranhuras, canais, áreas texturizadas, relevos, covinhas, porosa, não porosa, mini-nervuras, mini-nervuras transversais, e combinações dos mesmos.
[00191] Uma outra modalidade exemplar da presente invenção fornece uma bateria de chumbo-ácido nova ou melhorada tendo um eletrólito, um eletrodo positivo, um eletrodo negativo, e um separador disposto entre os mesmos, e um aditivo de nucleação. O aditivo de nucleação pode preferivelmente ser estável no eletrólito, e pode ser disperso dentro do eletrólito. O aditivo de nucleação pode ser pelo menos semicondutor. Em algumas modalidades, o separador pode ser fornecido com o aditivo de nucleação. Em adição, o aditivo de nucleação pode ser qualquer um dos seguintes: carbono, carbono condutivo, grafite, grafite artificial, carbono ativado, papel-carbono, negro de acetileno, negro de fumo, negro de fumo de área superficial elevada, grafeno, grafeno de área superficial elevada, negro keitjen, fibras de carbono, filamentos de carbono, nanotubos de carbono, espuma de carbono de célula aberta, carbono Buckminsterfulereno, uma suspensão aquosa de carbono, sulfato de bário, e combinações dos mesmos.
[00192] Em determinadas modalidades, o aditivo de nucleação pode estar em uma superfície do(s) separador(es) e pode ser adjacente ao eletrodo negativo. Além disso, o aditivo de nucleação pode estar dentro do separador.
[00193] Em modalidades selecionadas da presente invenção, o aditivo de nucleação pode ser aplicado a uma superfície do separador por qualquer um dos seguintes: revestimento por rolo, deposição de vapor químico, co- extrusão, uma queima controlada para chamuscar a dita superfície, uma queima controlada para chamuscar a dita superfície via exposição a plasma, uma queima controlada para chamuscar a dita superfície via exposição a UV, impressão com toner, impressão a jato de tinta, impressão de flexografia, impressão de litografia, revestimento de pasta fluída, pulverização de uma suspensão aquosa de carbono, e combinações dos mesmos. Além disso, o aditivo de nucleação pode ser incorporado em qualquer dos seguintes: um papel separador, uma talagarça, e combinações dos mesmos.
[00194] Em algumas modalidades exemplares, o separador pode ser qualquer um dos seguintes: poliolefina, UHMWPE, polietileno, polipropileno, borracha, cloreto de polivinila, resinas fenólicas, celulósica, pasta de madeira sintética, fibras de vidro, fibras sintéticas, borrachas naturais, borrachas sintéticas, látex, bisfenol formaldeído, e combinações dos mesmos. Outro separador pode ser separadores de AGM.
[00195] A bateria de chumbo-ácido pode ser qualquer uma dos seguintes: uma bateria de placa plana, uma bateria de chumbo-ácido inundada, uma bateria de chumbo- ácido inundada aperfeiçoada, uma bateria de ciclo profundo, uma bateria de esteira de vidro absorvedora, uma bateria tubular, uma bateria de inversor, uma bateria de veículo, uma bateria de SLI, uma bateria de ISS, uma bateria de automóvel, uma bateria de caminhão, uma bateria de motocicleta, uma bateria de veículo todo-o-terreno, uma bateria de empilhadeira, uma bateria de carrinho de golfe, uma bateria de veículo híbrido-elétrico, uma bateria de veículo elétrico, uma bateria de riquixá elétrico, uma bateria de triciclo elétrico, e uma bateria de bicicleta elétrica. A bateria pode operar em um estado parcial de carga, e enquanto em movimento ou estacionária.
[00196] Em uma outra modalidade exemplar da presente invenção, um veículo pode ser fornecido com uma bateria, um separador, e um aditivo de nucleação. Em algumas modalidades, o separador pode ser fornecido com o aditivo de nucleação, tanto dentro quanto sobre uma superfície do separador. Além disso, o aditivo de nucleação pode ser qualquer um dos seguintes: carbono, carbono condutivo, grafite, grafite artificial, carbono ativado, papel-carbono,
negro de acetileno, negro de fumo, negro de fumo de área superficial elevada, grafeno, grafeno de área superficial elevada, negro keitjen, fibras de carbono, filamentos de carbono, nanotubos de carbono, espuma de carbono de célula aberta, carbono Buckminsterfulereno, uma suspensão aquosa de carbono, sulfato de bário, e combinações dos mesmos.
[00197] Em modalidades selecionadas da presente invenção, o aditivo de nucleação pode ser aplicado a uma superfície do separador por qualquer um dos seguintes: revestimento por rolo, deposição de vapor químico, co- extrusão, uma queima controlada para chamuscar a dita superfície, uma queima controlada para chamuscar a dita superfície via exposição a plasma, uma queima controlada para chamuscar a dita superfície via exposição a UV, impressão com toner, impressão a jato de tinta, impressão de flexografia, impressão de litografia, revestimento de pasta fluída, pulverização de uma suspensão aquosa de carbono, e combinações dos mesmos. Além disso, o aditivo de nucleação pode ser incorporado em qualquer um dos seguintes: um papel separador, uma talagarça, e combinações dos mesmos.
[00198] Em modalidades selecionadas, a bateria pode operar em um estado parcial de carga. Em outras modalidades, o veículo pode ser qualquer um dos seguintes: um automóvel, um caminhão, uma motocicleta, um veículo todo- o-terreno, uma empilhadeira, um carrinho de golfe, um veículo híbrido-elétrico, um veículo elétrico, um riquixá elétrico, um triciclo elétrico, e uma bicicleta elétrica.
[00199] De acordo com pelo menos modalidades selecionadas, os aspectos ou objetos, divulgados aqui ou fornecidos, são separadores novos ou aperfeiçoados,
separadores de bateria, separadores de bateria inundada melhorados, baterias, células, e/ou métodos de fabricação e/ou uso de tais separadores, separadores de bateria, separadores de bateria inundada melhorados, células e/ou baterias.
De acordo com pelo menos determinadas modalidades, a presente divulgação ou invenção é direcionada a separadores de bateria novos ou aperfeiçoados para baterias inundadas melhoradas.
Além disso, são apresentados aqui métodos, sistemas, e separadores de bateria tendo um ER reduzido, resistência à punção aperfeiçoada, rigidez do separador de CMD aperfeiçoada, resistência à oxidação aperfeiçoada, espessura do separador reduzida, peso de base reduzido, e combinações dos mesmos.
De acordo com pelo menos modalidades particulares, a presente divulgação ou invenção é dirigida a um separador aperfeiçoado para baterias inundadas melhoradas em que o separador tem um ER reduzido, resistência à punção aperfeiçoada, rigidez do separador de CMD aperfeiçoada, resistência à oxidação aperfeiçoada, espessura do separador reduzida, peso de base reduzido, ou qualquer combinação dos mesmos.
De acordo com pelo menos determinadas modalidades, separadores são fornecidos que incluem ou exibem um ER reduzido, resistência à punção aperfeiçoada, rigidez do separador de CMD aperfeiçoada, resistência à oxidação aperfeiçoada, espessura do separador reduzida, peso de base reduzido, e combinações dos mesmos.
De acordo com pelo menos determinadas modalidades, separadores são fornecidos em aplicações de bateria para baterias de placa plana, baterias tubulares, aplicações de veículo SLI, e HEV ISS, aplicações de ciclo profundo, baterias de carro de golfe ou carrinho de golfe e riquixá elétrico, baterias operando em um estado parcial de carga (“PSOC”), baterias de inversor; e baterias de armazenamento para fontes de energia renováveis, e combinações dos mesmos.
[00200] De acordo com pelo menos modalidades selecionadas, a presente divulgação ou invenção pode abordar as questões ou necessidades acima. De acordo com pelo menos certos objetos, aspectos ou modalidades, a presente divulgação ou invenção pode fornecer um separador e/ou bateria que superam os problemas acima mencionados, por exemplo, ao fornecer baterias mitigando a formação de dendritos, tendo aceitação de carga aperfeiçoada, e/ou tendo desempenho de ciclo aperfeiçoado.
[00201] São divulgados aqui separadores aperfeiçoados para baterias de chumbo-ácido, baterias de chumbo-ácido, sistemas, veículos, e/ou métodos e/ou usos dos mesmos. Os separadores podem incluir uma membrana porosa e um aditivo de nucleação. De acordo com pelo menos modalidades selecionadas, a presente divulgação ou invenção pode abordar questões ou necessidades atuais, e/ou pode fornecer um separador e/ou bateria aperfeiçoado que superam as questões ou problemas atuais, por exemplo, ao fornecer baterias mitigando a formação de dendritos, tendo aceitação de carga aperfeiçoada, e/ou tendo desempenho de ciclo aperfeiçoado.
[00202] De acordo com pelo menos modalidades selecionadas, aspectos ou objetos, a presente divulgação ou invenção pode ser dirigida para e/ou pode fornecer:
1. Um perfil de separador resistente à compressão pode reduzir o tamanho de cristal além dos aditivos de nucleação;
2. Vida útil do ciclo e fim da tensão de descarga podem ser aperfeiçoados:
3. O aditivo de carbono pode ser usado em aplicações onde a aceitação de carga dinâmica superior é a exigência de desempenho primário. O aditivo de carbono pode encontrar as necessidades das baterias de chumbo-ácido reguladas por válvula para veículos de partida-parada com consumo de combustível eficiente e em aplicações de armazenamento em rede;
4. O aditivo de carbono pode: Reduzir a sulfatação negativa da placa Habilitar a aceitação de carga dinâmica superior, encontrando as demandas de ciclos de carga/descarga múltiplos Entregar alto ciclo de vida útil em condições de estado-de-carga parciais, ajudando a garantir uma vida útil da bateria mais longa;
5. Possíveis aplicações de bateria: Veículos micro híbridos Veículos híbridos leves Móbil Sistemas de armazenamento de energia (ESS) Bicicletas elétricas;
6. Em um exemplo, o aditivo de carbono possivelmente preferido tem:
PROPRIEDADE VALORES MÉTODO DE TESTE Área superficial de 1300 - 1550 ASTM D6556 Nitrogênio BET (m2/g) Número de adsorção de 140 - 200 ASTM D2414 óleo (OAN) (ml/100g) Ferro (ppm) <50 CTM* Total Co, Cr, Cu, Fe, <60 CTM* Mn, Ni (ppm)
[00203] A presente invenção pode ser incorporada em outras formas sem sair do espírito e dos atributos essenciais da mesma e, consequentemente, deve ser feita referência às reivindicações em anexo, em vez do relatório descritivo acima, como indica o escopo da invenção. São divulgados componentes que podem ser usados para desempenhar os métodos e sistemas divulgados. Estes e outros componentes são divulgados aqui, e entende-se que quando combinações, subconjuntos, interações, grupos, etc. destes componentes são divulgados, enquanto a referência específica de cada uma das várias combinações individuais e coletivas e permutação destas pode não ser explicitamente divulgada, cada uma é especificamente contemplada e descrita aqui, para todos os métodos e sistemas. Isto se aplica a todos os aspectos deste pedido incluindo, mas não se limitando a, etapas em métodos divulgados. Assim, se há uma variedade de etapas adicionais que podem ser desempenhadas, entende-se que cada uma destas etapas adicionais pode ser desempenhada com qualquer modalidade específica ou combinação de modalidades dos métodos divulgados.
[00204] A descrição escrita anterior das estruturas e métodos foi apresentada para fins de ilustração apenas. Exemplos são usados para divulgar modalidades exemplares, incluindo o melhor modo, e também para permitir que qualquer pessoa técnica no assunto ponha em prática a invenção, incluindo fazer e usar quaisquer dispositivos ou sistemas e desempenhar quaisquer métodos incorporados. Estes exemplos não pretendem ser exaustivos ou limitar a invenção às etapas precisas e/ou formas divulgadas, e muitas modificações e variações são possíveis sob a luz dos ensinamentos acima. Características descritas aqui podem ser combinadas em qualquer combinação. Etapas de um método descrito aqui podem ser desempenhadas em qualquer sequência que é fisicamente possível. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações anexas, e pode incluir outros exemplos que ocorrem para os técnicos no assunto. Tais outros exemplos pretendem estar dentro do escopo das reivindicações se eles têm elementos estruturais que não diferem da linguagem literal das reivindicações, ou se incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças não substanciais da linguagem literal das reivindicações.
[00205] As composições e métodos das reivindicações anexas não são limitados no escopo pelas composições e métodos específicos descritos aqui, que pretendem ser ilustrações de alguns aspectos das reivindicações. Quaisquer composições e métodos que são funcionalmente equivalentes pretendem estar dentro do escopo das reivindicações. Várias modificações das composições e métodos em adição àqueles mostrados e descritos aqui pretendem estar dentro do escopo das reivindicações em anexo. Além disso, enquanto apenas determinadas etapas de composições e métodos representativos divulgados aqui são especificamente descritos, outras combinações das etapas de composições e métodos também pretendem estar dentro do escopo das reivindicações anexas, mesmo que não sejam recitados especificamente. Assim, uma combinação de etapas, elementos, componentes ou constituintes pode ser explicitamente mencionada aqui ou menos, no entanto, outras combinações de etapas, elementos, componentes e constituintes são incluídas, mesmo que não especificamente declaradas.
[00206] Como usado no relatório descritivo e nas reivindicações em anexo, as formas singulares “um,” “uma,” e “o/a” incluem referentes plurais a não ser que o contexto dite claramente de outra forma. Faixas podem ser expressas aqui como de “cerca de” ou “aproximadamente” um valor particular, e/ou para “cerca de” ou “aproximadamente” um outro valor particular. Quando tal faixa é expressa, uma outra modalidade inclui de um valor particular e/ou para outro valor particular. Similarmente, quando valores são expressos como aproximações, pelo uso do “cerca de” antecedente, será entendido que o valor particular forma uma outra modalidade. Será entendido ainda que os pontos finais de cada uma das faixas são significantes tanto em relação a um outro ponto final, e independentemente do outro ponto final. “Opcional” ou “opcionalmente” significam que o evento ou circunstância subsequentemente descrito pode ou não ocorrer, e que a descrição inclui casos em que o dito evento ou circunstância ocorre e casos em que não.
[00207] Através de toda a descrição e reivindicações deste relatório descritivo, a palavra “compreende” e variações da palavra, como “compreendendo” e “compreendem,” significa “incluindo, mas não limitado a,” e não pretende excluir, por exemplo, outros aditivos, componentes, números inteiros ou etapas. Os termos
“consistindo essencialmente de” e “consistindo de” podem ser usados no lugar de “compreendendo” e “incluindo” para fornecer para modalidades mais específicas da invenção e também são divulgados. “Exemplar” ou “por exemplo” significam “um exemplo de” e não pretendem transmitir uma indicação de uma modalidade preferida ou ideal. Similarmente, “tal como” não é usado em um sentido restritivo, mas para fins explanatórios ou exemplares.
[00208] Exceto quando indicado, todos os números expressando geometrias, dimensões e assim por diante, usados no relatório descritivo e reivindicações, devem ser entendidos no mínimo, e não como uma tentativa de limitar a aplicação da doutrina de equivalentes ao escopo das reivindicações, para ser interpretado sob a luz dos números de dígitos significativos e abordagens de arredondamento comuns.
[00209] Salvo definido de outra forma, todos os termos técnicos e científicos usados aqui têm os mesmos significados como comumente entendidos por um técnico no assunto para o qual a invenção divulgada pertence. Publicações citadas aqui e os materiais para os quais elas são citadas são especificamente incorporados por referência.
[00210] Adicionalmente, a invenção ilustrativamente divulgada aqui pode ser praticada na ausência de qualquer elemento que não é especificamente divulgado aqui.
Claims (63)
1. Separador de bateria de chumbo-ácido, caracterizado pelo fato de que compreende: uma membrana porosa; em que dita membrana porosa compreende um ou mais de um elemento condutivo ou um aditivo de nucleação no e/ou sobre o mesmo.
2. Separador de bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dita membrana porosa é selecionada dentre o grupo consistindo em: poliolefina, polietileno, polipropileno, borracha, cloreto de polivinila, resinas fenólicas, celulósico, pasta de madeira sintética, fibras de vidro, fibras sintéticas, borrachas naturais, borrachas sintéticas, látex, bisfenol formaldeído, e combinações dos mesmos.
3. Separador de bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que dita membrana porosa é polietileno.
4. Separador de bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que dito polietileno é um polietileno de peso molecular ultra alto.
5. Separador de bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dita membrana porosa tem uma porosidade de, pelo menos, aproximadamente 50%.
6. Separador de bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dita membrana porosa tem uma porosidade de, pelo menos, aproximadamente 60%.
7. Separador de bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dita membrana porosa tem uma porosidade de, pelo menos, aproximadamente 65%.
8. Separador de bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dito aditivo de nucleação é condutivo.
9. Separador de bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dito aditivo de nucleação é, pelo menos, um dentre carbono e sulfato de bário (BaSO4).
10. Separador de bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dito elemento condutivo é selecionado dentre o grupo consistindo em: carbono, carbono condutivo, grafite, grafite artificial, carbono ativado, papel-carbono, negro de acetileno, negro de fumo, negro de fumo de área superficial elevada, grafeno, grafeno de área superficial elevada, negro keitjen, fibras de carbono, filamentos de carbono, nanotubos de carbono, espuma de carbono de célula aberta, uma esteira de carbono, feltro de carbono, carbono Buckminsterfulereno (“bolas- Bucky”), uma suspensão aquosa de carbono, grafite em flocos, carbono oxidado, e combinações dos mesmos.
11. Separador de bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dito elemento condutivo tem uma área superficial específica de, pelo menos, aproximadamente 1.250 m2/g a aproximadamente
1.750 m2/g.
12. Separador de bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dito elemento condutivo tem uma área superficial específica de,
pelo menos, aproximadamente 1.750 m2/g.
13. Separador de bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dito elemento condutivo ou aditivo de nucleação está dentro da dita membrana porosa.
14. Separador de bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dito elemento condutivo ou aditivo de nucleação está em uma superfície de dita membrana porosa.
15. Separador de bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dito elemento condutivo ou aditivo de nucleação é aplicado à dita superfície de dita membrana porosa, talagarça, e/ou esteira por um método selecionado dentre o grupo consistindo em: revestimento por rolo, deposição de vapor químico, co- extrusão, uma queima controlada para chamuscar dita superfície, uma queima controlada para chamuscar dita superfície por meio de exposição a plasma, uma queima controlada para chamuscar dita superfície por meio de exposição a UV, impressão com toner, impressão a jato de tinta, impressão de flexografia, impressão de litografia, revestimento de pasta fluida, pulverização de uma suspensão aquosa de carbono, impregnação, e combinações dos mesmos.
16. Separador de bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dita membrana porosa é um separador de AGM ou é adjacente a um separador de AGM.
17. Separador de bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que dita membrana porosa compreende um enchimento de tipo partícula.
18. Separador de bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que dito elemento condutivo ou aditivo de nucleação está na dita superfície de dita membrana porosa com uma quantidade de um enchimento de tipo partícula.
19. Separador de bateria de chumbo-ácido, de acordo com as reivindicações 17 ou 18, caracterizado pelo fato de que dito enchimento de tipo partícula é selecionado dentre o grupo consistindo em: sílica seca finamente dividida, sílica precipitada, sílica amorfa, alumina, talco, e combinações dos mesmos.
20. Separador de bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que dita membrana porosa compreende um aditivo intensificador do desempenho.
21. Separador de bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que dito aditivo intensificador do desempenho é selecionado dentre o grupo consistindo em: um tensoativo, agentes umectantes, colorantes, aditivos antiestáticos, aditivos de proteção de UV, antioxidantes, e combinações dos mesmos.
22. Separador de bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dita membrana porosa compreende uma do grupo consistindo em: nervuras sólidas, nervuras quebradas discretas, nervuras contínuas, nervuras descontínuas, picos descontínuos, protrusões descontínuas, nervuras anguladas, nervuras lineares, nervuras longitudinais se estendendo substancialmente em uma direção de máquina de dita membrana porosa, nervuras laterais se estendendo substancialmente em uma direção transversal de máquina de dita membrana porosa, nervuras transversais se estendendo substancialmente em dita direção transversal de máquina do separador, dentes discretos, nervuras com dentes, serrilhas, nervuras serrilhadas, ameias, nervuras ameadas, nervuras curvadas, nervuras sinusoidais, dispostas em um modo contínuo de tipo dente-de-serra em ziguezague, dispostas em um modo descontínuo de tipo dente-de-serra em ziguezague quebrado, ranhuras, canais, áreas texturizadas, relevos, ondulações, colunas, minicolunas, mininervuras porosas, não porosas, mininervuras transversais, e combinações dos mesmos.
23. Bateria de chumbo-ácido, caracterizada pelo fato de que compreende: um eletrólito um eletrodo positivo, um eletrodo negativo, e um separador disposto entre os mesmos, e um ou mais de um elemento condutivo ou um aditivo de nucleação.
24. Bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que dito elemento condutivo tem uma área superficial específica de, pelo menos, aproximadamente 1.250 m2/g a aproximadamente
1.750 m2/g.
25. Bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que dito elemento condutivo tem uma área superficial específica de, pelo menos, aproximadamente 1.750 m2/g.
26. Bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente uma aceitação de carga dinâmica de aproximadamente 0,75 A/Ah a aproximadamente 2,50 A/Ah.
27. Bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que dito elemento condutivo ou aditivo de nucleação é estável em dito eletrólito.
28. Bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que dito elemento condutivo ou aditivo de nucleação é disperso em dito eletrólito.
29. Bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que dito elemento condutivo ou aditivo de nucleação é, pelo menos, semi-condutivo.
30. Bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que dito separador compreende dito elemento condutivo ou aditivo de nucleação.
31. Bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que dito elemento condutivo ou aditivo de nucleação é, pelo menos, um dentre carbono e sulfato de bário.
32. Bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 31, caracterizada pelo fato de que dito carbono é selecionado dentre o grupo consistindo em: carbono condutivo, grafite, grafite artificial, carbono ativado, papel-carbono, negro de acetileno, negro de fumo, negro de fumo de área superficial elevada, grafeno, grafeno de área superficial elevada, negro keitjen, fibras de carbono, filamentos de carbono, nanotubos de carbono, espuma de carbono de célula aberta, uma esteira de carbono, feltro de carbono, carbono Buckminsterfulereno (bolas-Bucky), uma suspensão aquosa de carbono, grafite em flocos, carbono oxidado, e combinações dos mesmos.
33. Bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que dito aditivo de nucleação é sulfato de bário (BaSO4).
34. Bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que dito elemento condutivo ou aditivo de nucleação está em uma superfície de dito separador.
35. Bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que dito elemento condutivo ou aditivo de nucleação é adjacente a dito eletrodo negativo.
36. Bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que dito elemento condutivo ou aditivo de nucleação está dentro de dito separador.
37. Bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que dito elemento condutivo ou aditivo de nucleação é aplicado à dita superfície de dito separador por um método selecionado dentre o grupo consistindo em: revestimento por rolo, deposição de vapor químico, co-extrusão, uma queima controlada para chamuscar dita superfície, uma queima controlada para chamuscar dita superfície por meio de exposição a plasma, uma queima controlada para chamuscar dita superfície por meio de exposição a UV, impressão com toner, impressão a jato de tinta, impressão de flexografia, impressão de litografia, revestimento de pasta fluida, pulverização de uma suspensão aquosa de carbono, e combinações dos mesmos.
38. Bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que dito separador compreende, pelo menos, um de: um papel separador, uma talagarça, uma micromembrana porosa, e combinações dos mesmos.
39. Bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que dito separador compreende, pelo menos, um do grupo consistindo em: poliolefina, polietileno, polipropileno, borracha, cloreto de polivinila, resinas fenólicas, celulósico, pasta de madeira sintética, fibras de vidro, fibras sintéticas, borrachas naturais, borrachas sintéticas, látex, bisfenol formaldeído, e combinações dos mesmos.
40. Separador de bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 39, caracterizado pelo fato de que dito separador é polietileno.
41. Separador de bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 40, caracterizado pelo fato de que dito polietileno é um polietileno de peso molecular ultra alto.
42. Separador de bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que dito separador é um separador de AGM.
43. Bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que dita bateria é selecionada dentre o grupo consistindo em: uma bateria de placa plana, uma bateria de chumbo-ácido inundada, uma bateria de chumbo-ácido inundada intensificada, uma bateria de ciclo profundo, uma bateria de esteira de vidro absorvedora, uma bateria tubular, uma bateria de inversor,
uma bateria de veículo, uma bateria SLI, uma bateria ISS, uma bateria de automóvel, uma bateria de caminhão, uma bateria de motocicleta, uma bateria de veículo “qualquer terreno”, uma bateria de empilhadeira, uma bateria de carrinho de golfe, uma bateria de veículo híbrido-elétrico, uma bateria de veículo elétrico, uma bateria de riquixá elétrico, uma bateria de triciclo elétrico e uma bateria de bicicleta elétrica.
44. Bateria de chumbo-ácido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 37, caracterizada pelo fato de que dita bateria opera em um estado parcial de carga.
45. Bateria de chumbo-ácido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 37, caracterizada pelo fato de que dita bateria opera enquanto em movimento.
46. Bateria de chumbo-ácido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 37, caracterizada pelo fato de que dita bateria opera enquanto estacionária.
47. Veículo, caracterizado pelo fato de que compreende: uma bateria de chumbo-ácido tendo eletrodos, eletrólito, pelo menos um separador, e pelo menos um de um elemento condutivo e um aditivo de nucleação.
48. Veículo, de acordo com a reivindicação 47, caracterizado pelo fato de que dito elemento condutivo ou aditivo de nucleação é, pelo menos, um dentre carbono e sulfato de bário.
49. Veículo, de acordo com a reivindicação 48, caracterizado pelo fato de que dito carbono é selecionado dentre o grupo consistindo em: carbono condutivo, grafite, grafite artificial, carbono ativado, papel-carbono, negro de acetileno, negro de fumo, negro de fumo de área superficial elevada, grafeno, grafeno de área superficial elevada, negro keitjen, fibras de carbono, filamentos de carbono, nanotubos de carbono, espuma de carbono de célula aberta, uma esteira de carbono, feltro de carbono, carbono Buckminsterfulereno (bolas-Bucky), uma suspensão aquosa de carbono, grafite em flocos, carbono oxidado, e combinações dos mesmos.
50. Veículo, de acordo com a reivindicação 47, caracterizado pelo fato de que dito elemento condutivo ou aditivo de nucleação é sulfato de bário (BaSO4).
51. Veículo, de acordo com a reivindicação 47, caracterizado pelo fato de que dito elemento condutivo ou aditivo de nucleação está em e/ou sobre pelo menos uma superfície de, pelo menos, um dos ditos separadores.
52. Veículo, de acordo com a reivindicação 47, caracterizado pelo fato de que dito elemento condutivo ou aditivo de nucleação está em e/ou dentro de cada um dos ditos separadores.
53. Veículo, de acordo com uma das reivindicações 45 e 46, caracterizado pelo fato de que dito elemento condutivo ou aditivo de nucleação é aplicado a pelo menos uma superfície de cada um dos ditos um ou mais separadores por um método selecionado dentre o grupo consistindo em: revestimento por rolo, deposição de vapor químico, co- extrusão, uma queima controlada para chamuscar dita superfície, uma queima controlada para chamuscar dita superfície por meio de exposição a plasma, uma queima controlada para chamuscar dita superfície por meio de exposição a UV, impressão com toner, impressão a jato de tinta, impressão de flexografia, impressão de litografia, revestimento de pasta fluida, pulverização de uma suspensão aquosa de carbono, e combinações dos mesmos.
54. Veículo, de acordo com a reivindicação 47, caracterizado pelo fato de que dita bateria opera em um estado parcial de carga.
55. Veículo, de acordo com a reivindicação 47, caracterizado pelo fato de que dito veículo compreende um do grupo consistindo em: um automóvel, um caminhão, uma motocicleta, um veículo “qualquer terreno”, uma empilhadeira, um carrinho de golfe, um veículo híbrido- elétrico, um veículo elétrico, um veículo riquixá elétrico, um triciclo elétrico e uma bicicleta elétrica.
56. Separador de bateria de chumbo-ácido, caracterizado pelo fato de que compreende: uma esteira fibrosa; e um ou mais de um elemento condutivo ou um aditivo de nucleação no e/ou sobre o mesmo.
57. Bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 56, caracterizada pelo fato de que dito elemento condutivo ou aditivo de nucleação está em e/ou sobre dita esteira fibrosa, é uma camada, é um revestimento, e combinações dos mesmos.
58. Bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 56, caracterizada pelo fato de que dita esteira fibrosa é uma do grupo consistindo em: um separador de AGM, um papel separador, uma talagarça, uma membrana, e combinações dos mesmos.
59. Bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 56, caracterizada pelo fato de que dito elemento condutivo ou aditivo de nucleação é, pelo menos, um dentre carbono e sulfato de bário.
60. Bateria de chumbo-ácido, de acordo com a reivindicação 59, caracterizada pelo fato de que dito carbono é selecionado dentre o grupo consistindo em: carbono condutivo, grafite, grafite artificial, carbono ativado, papel-carbono, negro de acetileno, negro de fumo, negro de fumo de área superficial elevada, grafeno, grafeno de área superficial elevada, negro keitjen, fibras de carbono, filamentos de carbono, nanotubos de carbono, espuma de carbono de célula aberta, um feltro de carbono, feltro de carbono, carbono Buckminsterfulereno (bolas-Bucky), uma suspensão aquosa de carbono, grafite em flocos, carbono oxidado, e combinações dos mesmos.
61. Membrana de separador, papel separador, talagarça, e/ou esteira aperfeiçoados, caracterizados pelo fato de que compreendem, pelo menos um de um elemento condutivo ou um aditivo de nucleação.
62. Membrana de separador, papel separador, talagarça, e/ou feltro de acordo com a reivindicação 61, caracterizados pelo fato de que compreendem, pelo menos, dois de um elemento condutivo ou um aditivo de nucleação.
63. Separador e/ou bateria aperfeiçoados, caracterizados pelo fato de serem como mostrados ou descritos aqui, que preferivelmente superam os problemas ou questões atuais, por exemplo, ao fornecerem baterias atenuando a formação de dendritos, tendo aceitação de carga melhorada e/ou tendo desempenho de ciclos melhorado, como mostrado ou descrito aqui.
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