CN110663124A - 改进的隔板、铅酸电池及与之相关的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

提供隔板，具有新的构造和/或改进的性能组合。还提供与之相关的电池、方法和系统。在特定的实施方式中，提供新的或改进的隔板、电池隔板、增强型富液式电池隔板、电池、原电池和/或制造和/或使用这种隔板、电池隔板、增强型富液式电池隔板、原电池和/或电池的方法。另外，本文中公开的是方法、系统和电池隔板，其具有减小的ER、提高的穿刺强度、增强的隔板CMD刚度、改善的抗氧化性、减小的隔板厚度、减少的基重及其任意组合。根据至少特定的实施方式，提供在电池的应用中用于平板电池、管式电池、车辆SLI和HEV ISS应用、深循环应用、高尔夫车或高尔夫球车以及电动人力车电池、在部分充电状态(“PSOC”)中运行的电池、逆变器电池和用于可再生能源的蓄电池以及其任意组合。

Description

改进的隔板、铅酸电池及与之相关的方法和系统
相关申请
本申请要求2017年3月22日提交的国际申请No.PCT/US2017/023637的优先权和权益。
领域
根据至少选定的实施方式，本公开或发明致力于新的或改进的膜、隔板、电池隔板、增强型富液式电池隔板、电池、原电池、系统、方法和/或使用上述相同组件的车辆和/或制造和/或使用这种隔板、电池隔板、增强型富液式电池隔板、电池、原电池、系统和/或使用上述相同组件的车辆的方法。根据至少特定的实施方式，本公开或发明致力于新的或改进的增强型富液式铅酸电池隔板，其用于逆变器电池、富液式电池(用于深循环应用的)、车辆电池(诸如汽车启动照明点火(“SLI”)电池)、用于汽车怠速起停(“ISS”)应用的电池(诸如用在混合动力电动车中的那些)和/或增强型富液式电池(“EFB”)和/或制造和/或使用这种改进的隔板、原电池、电池、系统、车辆和/或类似物的改进的方法。根据至少特定的实施方式，本公开或发明致力于用于增强型富液式电池的改进的隔板和/或制造、测试和/或使用这种具有这类改进隔板的电池的改进方法。根据至少选定的实施方式，本公开或发明致力于隔板，特别是用于增强型富液式电池的隔板，该电池具有降低的隔板电阻抗(“ER”)、减小的隔板厚度、提高的隔板穿刺强度、增强的隔板横向(Cross-Machine Direction,CMD)刚度、改善的隔板抗氧化性能、减少的隔板基重、增加的隔板润湿性或其任意组合。另外，本文中公开的是方法、系统和电池隔板，其用于在至少增强型富液式电池中延长电池寿命、减少水耗、增加湿润性、降低内阻和/或改善均匀性。根据至少特别的实施方式，本公开或发明致力于用于增强型富液式电池的改进的隔板，其中隔板包括一种或多种性能增强添加剂或涂层、降低的电阻、减小的厚度、提高的穿刺强度、增强的CMD刚度、改善的抗氧化性、减少的基重、或其任意组合。
背景
增强型富液式电池(“EFBs”或“EFB”)和吸收式玻璃垫(“AGM”)电池已被开发出来，以满足对各种应用中所使用电源的不断扩大的需求。EFB系统具有与传统的富液式铅酸电池相似的结构，其中正极和/或负极被微孔隔板包围并浸没在液体电解质中。另一方面，AGM系统不包含游离的液体电解质。取而代之的是，电解质被吸收进玻璃纤维垫中，然后玻璃纤维垫被分层放置在电极的顶部。历史上，AGM系统比富液式电池系统具有更高的放电功率、更好的循环寿命和更大的冷启动电流。然而，AGM电池的制造成本明显更高，并且对过充更为敏感。因此，对移动和固定应用的电源和能量存储解决方案来说，EFB系统仍然是一个有吸引力的选择。这种电源和能量存储应用是多种多样的，如：平板电池、管式电池、车辆SLI和混合动力汽车ISS应用、深循环应用、高尔夫车或高尔夫球车及电动人力车电池、在部分充电状态(“PSOC”)下工作的电池、逆变器电池以及用于可再生能源的蓄电池。
EFB系统通常包括一个或多个电池隔板，其在铅酸电池单元内将一个或多个正极与一个或多个负极分隔开。电池隔板可具有两个主要功能。首先，电池隔板应使一个或多个正极与一个或多个负极保持物理分隔，以防止电流直接在电极之间通过(电短路)。其次，电池隔板应允许正极和负极之间以尽可能小的ER产生离子流。电池隔板可以由多种不同的材料制成，但由多孔非导体制成的电池隔板已很好地满足了这两个相反的功能。通过这种结构，孔有助于离子在电极之间的扩散，而不导电的聚合物网络防止了电短路。
另外，除了上面所列的那些外，电池隔板的其他特性也是被期望的。例如，除了降低的电阻(ER)之外，也可能期望隔板具有提高的穿刺强度、增强的横向(CMD)刚度、改善的抗氧化性、减小的隔板厚度以及减少的基重。
较低的隔板ER可以改善电池功能并提高其充电接受度(减少再充电时间和/或减少充电电流和/或电压)。如果穿刺强度太低，则隔板可能会在组装期间或之后的任何时间在铅合金电极的角上被刺穿，这将导致短路和电池过早失效。如果CMD刚度太低或太高，则在电池组装期间可能难以正确处理隔板。此外，可能还期望电池隔板具有改善的氧化稳定性，这使电池循环寿命更长。较低的基重可降低制造成本。而且，可能期望减小的隔板厚度，以减小电池的整体尺寸。
所有上述特征都可能会导致铅酸电池的其他预期特性，例如，为更多电解质而增加的空间、减少的电极中铅的量、减小的电池尺寸、和/或减少的给电池充电的时间，仅列举一些改进。
典型的电池隔板是微孔的，因此离子可在正极和负极或极板之间通过。隔板可以由聚烯烃(例如聚乙烯和聚丙烯)、木材、纸、天然或合成橡胶、PVC或玻璃纤维制成。在诸如汽车电池和/或工业电池和/或深循环电池之类的铅酸蓄电池中，电池隔板通常为微孔聚乙烯隔板；在一些情况下，这种隔板可包括背网和设于背网一侧或两侧上的多个肋。参见：Besenhard,J.O.编辑的《电池材料手册》,Wiley-VCH Verlag GmbH,Weinheim,德国(1999)，第9章，第245-292页。一些用于汽车电池的隔板被制成连续的长度，并被卷起，随后被折叠，并沿着边缘(或特定的边缘)被密封，以形成接纳电池电极的袋或封套或套筒或袋子。例如，用于工业(或牵引或深循环存储)电池的特定隔板被切割成与电极极板大致相同的尺寸(块或片)。
对于至少特定的应用或电池，仍然需要改进的隔板以降低ER、减小隔板厚度、提高隔板穿刺强度、增强隔板CMD刚度、改善隔板的抗氧化性、降低隔板基重、增加隔板润湿性或其任意组合。更特别地，仍然需要改进的隔板和包含改进的隔板的改进的电池，其可延长电池寿命、减少电池故障、改善氧化稳定性、提高充电终止(“EOC”)电流、减少给电池充电和/或完全充电所需的电流和/或电压和/或时间、使内部ER最小化、提高穿刺强度、增强隔板的刚度、减小隔板的厚度和/或减少隔板的基重。示例性隔板的实施方式可用于各种铅酸电池中，诸如EFB、在深循环电池应用中使用的富液式电池、使用这种电池的车辆、诸如汽车SLI电池、混合电动车辆ISS电池和/或逆变器电池。
概述
一种或多种实施方式的细节在以下描述中阐明。通过说明书和权利要求书，其他特征、目的和优点将显而易见。根据至少选定的实施方式，本公开或发明可以解决上述问题或需求。根据至少特定的目的、方面或实施方式，本公开或发明可提供或公开新的或改进的膜、隔板、电池隔板、增强型富液式电池隔板、电池、原电池、系统、方法和/或使用上述相同组件的车辆和/或制造和/或使用这种隔板、电池隔板、增强型富液式电池隔板、电池、原电池、系统和/或使用上述相同组件的车辆的方法。根据至少特定的实施方式，本公开或发明致力于新的或改进的增强型富液式铅酸电池隔板，其用于逆变器电池、用于深循环应用的富液式电池、车辆电池(诸如汽车启动照明点火(“SLI”)电池)、用于汽车怠速起停(“ISS”)应用的电池(诸如在混合动力电动汽车中使用的那些)和/或增强型富液式电池(“EFB”)和/或制造和/或使用这种改进的隔板、原电池、电池、系统、车辆和/或类似物的改进的方法。根据至少特定的实施方式，本公开或发明致力于用于增强型富液式电池的改进的隔板和/或制造、测试和/或使用具有这种改进隔板的这类电池的改进的方法。根据至少选定的实施方式，本公开或发明致力于隔板，特别是用于增强型富液式电池的隔板，其具有减小的隔板电阻抗(“ER”)、减少的隔板厚度、提高的隔板穿刺强度、增强的隔板横向(“CMD”)刚度、改善的隔板抗氧化性、减少的隔板基重、增加的隔板润湿性或其任意组合。另外，本文中公开的是方法、系统和电池隔板，其在至少增强型富液式电池中用于延长电池寿命、减少水耗、增加润湿性、减小内阻和/或改善均匀性。根据至少特别的实施方式，本公开或发明致力于用于增强型富液式电池的改进的隔板，其中隔板包括一种或多种性能增强添加剂或涂层、减小的电阻、减少的厚度、提高的穿刺强度、增强的CMD刚度、改善的抗氧化性、减少的基重或其任意组合。
根据至少选定的实施例，本公开或发明致力于或可提供克服上述问题的改进隔板和/或电池。例如方法、系统和改进的电池隔板，其提供减小的ER、减少的隔板厚度、提高的隔板穿刺强度、增强的隔板CMD刚度、改善的隔板抗氧化性、减少的隔板基重或其任意组合。
在本发明的选定实施方式中，铅酸电池隔板可具有约130g/m2或更小的基重和大于或等于约25mN的横向上的弯曲刚度。
在本发明的特定的其他选定实施方式中，铅酸电池隔板可具有小于或等于约25mN的横向刚度和小于或等于约125μm的背网厚度。
在本发明的一些方面，隔板可具有小于或等于约40mΩ·cm2的电阻抗、大于或等于约11.0N的平均抗穿刺性、在20小时时大于或等于约200％的抗氧化性、在40小时时大于或等于约100％的抗氧化性、小于或等于约125μm的背网厚度、小于或等于约20％的残余油含量、具有大于或等于约10％残余油含量的多孔膜。
在本发明的其他方面，铅酸电池隔板可具有至少一组肋，其中这至少一组肋是来自下列中的至少一种：实心肋、间断的肋、离散间断的肋、连续的肋、不连续的肋、成角度的肋、线性的肋、基本上在多孔膜的加工方向延伸的纵向肋、基本上在多孔膜的横向延伸的横向肋、基本上在多孔膜的横向延伸的横切肋、基本上在多孔膜的横向延伸的交叉肋、锯齿状突起、锯齿状肋、垛状突起或垛状肋、弯曲的或正弦形的肋、以实心或间断的锯齿状方式排列的、凹槽、通道、纹理区域、凸起、凹陷、多孔的、无孔的、微型肋或交叉微型肋以及其组合。
在选定的实施方式中，隔板可具有从第一背网表面延伸的第一组肋，并具有从第一背网表面测量的第一肋高度；从第二背网表面延伸并基本上正交于第一组肋的第二组肋，并具有从第二背网表面测量的第二肋高度，以及小于或等于约200μm的底网厚度。第二组肋可具有小于或等于约75μm的高度和小于或等于约100μm的背网厚度。
示例性隔板可具有在约400μm至约2.0mm之间的总厚度。
在特定的示例性实施方式中，铅酸电池隔板可具有第一组肋，其是来下列中的至少一种：实心肋、间断的肋、离散间断的肋、连续的肋、不连续的肋、成角度的肋、线性的肋、基本上沿多孔或微孔膜的加工方向延伸的纵向肋、基本上在多孔膜的横向延伸的横向肋、基本上多孔膜的横向上延伸的横切肋、基本上在多孔膜的横向延伸的交叉肋、锯齿状突起、锯齿状肋、垛状突起或垛状肋、弯曲的或正弦形的肋、以实心或间断的锯齿状方式排列的、凹槽、通道、纹理区域、凸起、凹陷、多孔的、无孔的、微型肋或交叉微型肋及其组合。
在其他选定的实施方式中，铅酸电池隔板可具有第二组肋，其是来自下列中的至少一种：实心肋、间断的肋、离散间断的肋、连续的肋、不连续的肋、成角度的肋、线性的肋、基本上在多孔膜的加工方向延伸的纵向肋、基本上在多孔膜的横向延伸的横向肋、基本上在多孔膜的横向延伸的横切肋、基本上在多孔膜的横向延伸的交叉肋、锯齿状突起，锯齿状肋、垛状突起或垛状肋、弯曲的或正弦形的肋、以实心或间断的锯齿状方式排列的、凹槽、通道、纹理区域、凸起、凹陷、多孔的、无孔的、微型肋或交叉微型肋及其组合。
在选定的实施例中，本发明提供一种基本上具有如本文所述隔板的铅酸电池。电池可以是平板电池、管式电池、富液式铅酸电池、增强型富液式铅酸电池、深循环电池、吸收式玻璃垫电池、管状电池、逆变器电池、车辆电池、启动照明点火(“SLI”)电池、怠速起停(“ISS”)电池、汽车电池、卡车电池、摩托车电池、全地形车辆电池、叉车电池、高尔夫球车电池、混合动力电动汽车电池、电动汽车电池、电动人力车电池、电动自行车电池或船舶电池。
电池可在部分充电状态下、在运动中或静止时或上述所有状态的循环下工作。
在特定的选定实施方式中，本发明提供具有铅酸电池的车辆，该铅酸电池具有基本上如本文所述的隔板。车辆可以是汽车、卡车、摩托车、全地形车辆、叉车、高尔夫球车、怠速起停车辆、混合动力电动汽车、电动汽车、电动人力车、电动自行车或船舶。.
新的或改进的隔板、电池隔板、增强型富液式电池隔板、电池、原电池、系统、方法和/或制造和/或使用这种隔板、电池隔板、增强型富液式电池隔板、原电池、系统和/或电池的方法；新的或改进的用于增强型富液式电池的电池隔板；方法、系统和电池隔板，其具有降低的ER、提高的穿刺强度、增强的隔板CMD刚度、改善的抗氧化性、减小的隔板厚度、减少的基重及其任意组合；改进的用于增强型富液式电池的隔板，其中隔板具有降低的ER、提高的穿刺强度、增强的隔板CMD刚度、改善的抗氧化性、减小的隔板厚度、减少的基重或其任意组合；所提供的隔板包括或显示出降低的ER、提高的穿刺强度、增强的隔板CMD刚度、改善的抗氧化性、减小的隔板厚度、减少的基重及其任意组合；所提供的隔板在电池的应用中用于平板电池、管式电池、车辆SLI和HEV ISS应用、深循环应用、高尔夫车或高尔夫球车以及电动人力车电池、在部分充电状态下(“PSOC”)工作的电池、逆变器电池和用于可再生能源的蓄电池以及它们的任意组合和/或如本文所示、所要求保护的或所描述的类似物。
根据至少选定的实施方式，本公开或发明致力于新的或改进的隔板、电池隔板、增强型富液式电池隔板、电池、原电池、系统、方法和/或使用上述相同组件的车辆，和/或制造和/或使用这种隔板、电池隔板、增强型富液式电池隔板、电池、原电池、系统和/或使用上述相同组件的车辆的方法。根据至少特定的实施方式，本公开或发明致力于新的或改进的增强型富液式铅酸电池隔板，其用于逆变器电池、用于深循环应用的富液式电池、车辆电池(诸如汽车启动照明点火(“SLI”)电池)、用于汽车怠速起停(“ISS”)应用的电池(诸如那些在混合动力电动汽车中使用的那些)和/或增强型富液式电池(“EFB”)和/或制造和/或使用这种改进的隔板、原电池、电池、系统、车辆等等的改进的方法。根据至少特定的实施方式，本公开或发明致力于一种改进的用于增强型富液式电池的隔板和/或制造、测试和/或使用具有这种改进隔板的这类电池的改进的方法。根据至少选定的实施方式，本公开或发明致力于隔板，特别是用于增强型富液式电池的隔板，其具有降低的隔板电阻(“ER”)、减小的隔板厚度、提高的隔板穿刺强度、增强的隔板横向(“CMD”)刚度、改善的隔板抗氧化性、减少的隔板基重、增加的隔板润湿性或其任意组合。另外，本文中公开的是方法、系统和电池隔板，其在至少增强型富液式电池中用于延长电池寿命、减少水耗、增加润湿性、降低内阻和/或改善均匀性。根据至少特别的实施方式，本公开或发明致力于改进的用于增强型富液式电池的隔板，其中隔板包括一种或多种性能增强添加剂或涂层、降低的电阻、减小的厚度、提高的穿刺强度、增强的CMD刚度、改善的抗氧化性、减少的基重或其任意组合。
根据至少选定的实施方式，本公开致力于改进的铅酸电池(诸如富液式铅酸电池)，包括铅酸电池和/或电池隔板的改进的系统，改进的电池隔板，改进的车辆(其包括这种系统)，制造、测试或使用的方法或其组合。根据至少特定的实施方式，本公开或发明致力于改进的富液式铅酸电池、用于这种电池的改进的电池隔板和/或制造、测试或使用这种改进的富液式铅酸电池的方法或它们的组合。另外，本文中公开的是方法、系统、电池和/或电池隔板，其用于降低电阻、减少隔板厚度、提高隔板穿刺强度、增强隔板CMD刚度、改善隔板抗氧化性、减少隔板基重、增加隔板润湿性或其任意组合。
附图说明
图1图示性地说明了一种示例性的富液式铅酸电池。
图2图示性地说明了本发明隔板的两种示例性表面。
图3A至图3c描绘了示例性隔板的实施方式及其各种关键尺寸。图3A图示性地描绘了面向示例性隔板的表面的正极。图3B是沿加工方向示出的示例性隔板的横截面(由图3A中的A-A所确定)图。图3C是沿横向示出的示例性隔板的横截面(由图3B中的b-b所确定)图。
图4A至图4C描绘了具有示例性肋剖面的隔板的不同实施方式。
图5示出了用于穿刺测试隔板的尖端。
图6是隔板的弯曲试验的示意图。
图7A是延伸率测试样品的示意图。
图7B示出了用于延伸率测试的样品夹。
发明详述
通过参考以下的发明详述、实施例和图(即“FIGS”)，能更容易地理解本文中所述的实施方式。本文中描述了各种用于防止酸分层等的电池、车辆或设备以及方法等，然而，这些并不局限于在发明详述、实施例和图中所提出的具体实施方式。应认识到，这些实施方式仅仅是本发明原理的说明。在不背离所公开主题的情况下，对于本领域的技术人员来说，许多修改和调整将是显而易见的。
铅酸电池
参见图1，示例性的富液式铅酸电池50，例如EFB，设置有正极52和负极54相交替的阵列50a，这使得正极52和负极54彼此间交错。阵列50a还设置有在每个电极52、54之间交错的隔板100，这使得隔板100将电极52、54分隔开以防止电极52、54之间接触。阵列50a充分浸没在硫酸(H2SO4)电解液56(例如，具有相对于水在约1.20至约1.35之间的示例性比重的硫酸)中。正极52与正极端子51电连通，负极54与负极端子53电连通。
现参见图2，隔板100包括多孔膜且还可在其任一或两个表面上设置从多孔膜102延伸的一组或多组肋。多孔膜102设置有面对正极的表面102p(因为当将隔板放置在铅酸电池中时，此表面将面朝正极)和面对负极的表面102n(因为当放置在铅酸电池中时，此表面将面朝负极)。正极肋104可从面对正极的表面102p延伸，而负极肋106可从面对负极的表面102n延伸。隔板进一步设置有如箭头所示的加工方向和横向，用md表示加工方向并用cmd表示横向，这两个方向大致彼此正交。示例性隔板可具有基本上在加工方向md延伸的正极肋104和基本上在横向cmd延伸的负极肋106。返回参见图1，示例性隔板100的加工方向md基本上在电池50的顶部和底部之间延伸，而横向cmd基本上正交于加工方向md。
另外，示例性隔板100可与一个或多个纤维垫(未示出)联接、相邻或层合。
对本文中所述的铅酸电池没有太多限制，并且可以是富液式铅酸电池(诸如增强型富液式铅酸电池)、吸收式玻璃垫(“AGM”)电池、阀控式铅酸(“VRLA”)电池、胶体电池和/或类似的电池。在一些优选的实施方式中，本文中所述的铅酸电池是富液式铅酸电池，至少因为本文中的一些公开致力于解决富液式铅酸电池，特别是在部分充电状态下运行或是处在部分充电状态中的富液式铅酸电池的问题，也就是酸分层和活性材料脱落。
如本文中所述，示例性隔板可用于各种应用中使用的铅酸电池中。这些应用可包括，例如：部分充电状态应用、深循环应用、汽车应用、卡车应用、摩托车应用、动力应用(诸如叉车、高尔夫车(也称为高尔夫球车)等等)、电动汽车应用、混合动力汽车(“HEV”)的应用、ISS车辆应用、电动人力车应用、电动三轮车应用、电动自行车应用、船舶应用、能量收集和存储应用(诸如可再生和/或可替代能量的收集和存储，诸如风能、太阳能等等)。另外，示例性隔板可用于各种电池。这种示例性电池可包括，例如：富液式铅酸电池(诸如增强型富液式铅酸电池)、AGM电池、VRLA电池、平板电池、管式电池、部分充电状态的电池、深循环电池、汽车电池、卡车电池、摩托车电池、动力电池(诸如叉车电池，高尔夫车(也称为高尔夫球车)电池以及类似的电池)、电动汽车电池、混合动力汽车(“HEVs”)电池、ISS车辆电池、电动人力车电池、电动三轮车电池、电动自行车电池、船用电池、能量收集和存储电池(诸如可再生和/或可替代能量收集和存储，诸如风能、太阳能等等)。
隔板
隔板100必须防止电极52、54之间的电导，而允许电极52、54之间的离子传导。因此，本发明的隔板100的示例性实施方式优选包括多孔膜，诸如具有小于约5μm优选小于约1.0μm的孔的微孔膜、介孔膜或具有大于约1.0μm的孔的大孔膜。在特定的优选实施方式中，示例性多孔膜是具有约0.1μm孔径和约60％至约68％孔隙率的微孔膜。
对多孔膜没有太多限制，并且可为任何多孔膜、有任意大小孔(例如，大孔、微孔、纳米孔等等)并由耐酸性电解质的任何材料制得的多孔膜。在一些优选的实施方式中，多孔膜是诸如电池隔板的微孔膜。例如，微孔膜可以是由
Figure BDA0002278400700000061
或任何其他铅酸电池隔板制造商在现在或将来制造的任何聚乙烯电池隔板。
在一些实施方式中，多孔膜的孔径小于5μm、优选小于1μm。优选大于50％的孔为0.5μm或更小。可能优选的是，至少90％的孔具有小于0.9μm的直径。微孔隔板优选具有在0.05μm-0.9μm(在某些情况下为0.1μm-0.3μm)范围内的平均孔径。
物理描述
现参见图3A-3C，示例性隔板100具有顶端边缘101、底部边缘103、侧边缘105a和105b、加工方向(“MD”)和横向(“CMD”)。示例性隔板100可设置有多孔膜的背网102，以及从面对正极的表面102p延伸的一系列主要的或正极肋104。如所显示的，肋104是分段或锯齿状的。然而，肋104可以是肋、凹槽、纹理区域、锯齿状突起或锯齿状肋、实心肋、垛状突起或垛状肋、间断的肋、成角度的肋、线性肋或弯曲的或正弦形的肋、锯齿状的肋、凸起、凹陷和/或延伸入或延伸自背网102的类似物或它们的任意组合。示例性实施方式按照使肋104面向正极(未示出)的方式将隔板102放置在电池中，但这不是必需的。如果肋104面朝正极，则其可被称为正极肋。图3B示出了沿加工方向md的隔板100，详细描述了背网厚度(厚度背网)、正极肋高度(高度正)，并且示出了负极肋高度(高度负)，它们的组合等于总的隔板厚度(厚度总)。图3B进一步示出了底网厚度厚度底网，它是背网厚度厚度背网和负极肋高度高度负的和。图3C示出了沿横向的隔板100，其示出了在横向上被横向设置负极肋106(下文将讨论并进一步被称为“负极交叉肋”或“NCR”或“NCRs”)。图3C进一步示出了正极肋锯齿状突起104s。隔板100将典型地按照负极交叉肋朝向负极的方式被放置在电池中，但这不是必需的。没有负极交叉肋时，背网厚度厚度背网等于底网厚度厚度底网。需要明白的是，图3A至3C未按比例绘制。
肋
在本发明特定的选定方面，正极肋和/或负极肋中的一组或两组可以是实心肋、离散的间断肋、连续的肋、不连续的肋、成角度的肋、线性的肋、基本上在多孔膜的加工方向延伸的纵向肋、基本上在多孔膜的横向延伸的横向肋、基本上在多孔膜的横向延伸的横切肋、基本上在多孔膜的横向延伸的交叉肋、锯齿状突起、锯齿状肋、垛状突起或垛状肋、弯曲的或正弦形的肋、以实心或间断锯齿状排列的、凹槽、通道、纹理区域、凸起、凹陷、多孔的、无孔的、微型肋或交叉微型肋和/或类似物和/或它们的组合。
在各种可能的优选实施方式中，多孔膜102可具有设置在膜102任一表面上的肋104、106，其可以是正极肋或负极交叉肋。肋104、106可以是肋、凹槽、纹理区域、锯齿状突起或锯齿状肋、实心肋、垛状突起或垛状肋、间断的肋、成角度的肋、线性肋或弯曲或正弦形的肋、锯齿形肋、凸起、凹陷和/或延伸入或延伸自背网的类似物或它们的任意组合。在一些实施方式中，肋可以以一种模式存在，诸如它们可以仅在多孔膜的一个表面上，或者在膜的两个表面上。隔板可包括在多孔膜的第一侧或表面、或正侧或表面、或前侧或表面上的正极肋，以及在隔板的第二侧或负极侧或背侧上的负极交叉肋。这种负极交叉肋可以比正极肋更小且间隔更近。正极肋104可具有8μm至1mm之间的高度高度正，并且可以被隔开1μm至20mm，而优选的微孔聚烯烃多孔膜(不包括肋或凸起)背网的厚度厚度背网可以为大约50μm至约500μm(例如，在特定的实施方式中，小于或等于约125μm)。例如，肋可以分开0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm，并且以类似的增量直至20mm。
负极交叉肋(NCRs)106可以具有在约25μm至约100μm之间的高度高度负，并且优选在约50μm-75μm，但可以小至25μm。在一些情况下，NCRs106可以为约25μm至约250μm或优选为约50μm至125μm或优选为约50μm-75μm。
在一些实施方式中，正极肋104可以在多孔膜102的第一表面上，并且负极或负极交叉肋106可以在多孔膜的第二表面上且相对于正极肋104基本上成90°。在一些实施方式中，正极肋104可以在多孔膜102的第一表面上，并且通常设置成正交于隔板100的顶端边缘101，而负极或负极交叉肋106可以在多孔膜102的第二表面上，并且通常设置成平行于隔板100的顶端边缘101。在一些实施方式中，正极肋104可以在多孔膜的第一表面上，并且通常设置成平行于隔板100的加工方向md，而负极或负极交叉肋106可以在多孔膜102的第二表面上，并且通常设置成平行于隔板的横向cmd。在一些实施方式中，正极肋104可以在多孔膜的第一表面上，并且设置成相对于隔板100的加工方向md的角度取向在大于约0°和小于约180°之间或大于约180°和小于约360°；而负极或负极交叉肋106可在多孔膜的第二表面上，并且通常设置成平行于隔板100的顶端边缘101或横向cmd。在一些实施方式中，正极肋104可以在多孔膜的第一表面上，而负极微型肋106可以在多孔膜102的第二表面上，并且通常设置成平行于多孔膜第一表面上的正极肋104。
在特定的优选实施方式中，肋可以是锯齿状的。锯齿状突起或锯齿状肋可具有约0.05mm至约1mm的平均尖端长度。例如，平均尖端长度可大于或等于0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm或0.9mm；和/或小于或等于1.0mm、0.9mm、0.8mm、0.7mm、0.6mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mm或0.1mm。
锯齿状突起或锯齿状肋可具有约0.05mm至约1mm的平均底部长度。例如，平均底部长度可大于或等于约0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm或0.9mm；和/或小于或等于约1.0mm、0.9mm、0.8mm、0.7mm、0.6mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mm或0.1mm。
如果锯齿状突起或锯齿状肋存在，则其可具有约0.05mm至约4mm的平均高度。例如，平均高度可大于或等于约0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm或0.9mm；和/或小于或等于约1.0mm、0.9mm、0.8mm、0.7mm、0.6mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mm或0.1mm。对于其中锯齿状突起的高度与肋高度相同的实施方式，锯齿状肋也可被称为突起。这样的范围可适用于工业牵引型启动/停止电池的隔板，其中隔板的总厚度通常可为约1mm至约4mm，以及汽车启动/停止电池，其中隔板的总厚度可以稍小一些(例如，通常约0.3mm至约1mm)。
锯齿状突起或锯齿状肋可具有在加工方向上的一列内的约0.1mm至约50mm的平均中心距。例如，平均中心距可大于或等于约0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.25mm或1.5mm；和/或小于或等于约1.5mm、1.25mm、1.0mm、0.9mm、0.8mm、0.7mm、0.6mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm或0.2mm。另外，相邻的一列锯齿状突起或锯齿状肋可以被同样地设置在加工方向的同一位置或有所偏移。在偏移配置中，相邻的锯齿状突起或锯齿状肋被设置在加工方向的不同位置。图3A示出了在偏移配置中设置的锯齿状肋。
锯齿状突起或锯齿状肋可具有约0.1:1至约500:1的平均的高度与底部宽度之比。例如，平均的高度与底部宽度之比可大于或等于约0.1:1、25:1、50:1、100:1、150:1、200:1、250:1、300:1、350:1或450:1；和/或，小于或等于约500:1、450:1、400:1、350:1、300:1、250:1、200:1、150:1、100:1、50:1或25:1。
锯齿状突起或锯齿状肋可具有约1000:1至约0.1:1的平均底部宽度与尖端宽度之比。例如，平均底部宽度与尖端宽度之比可大于或等于约0.1:1、1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、15:1、20:1、25:1、50:1、100:1、150:1、200:1、250:1、300:1、350:1、450:1、500:1、550:1、600:1、650:1、700:1、750:1、800:1、850:1、900:1、950:1，和/或，小于或等于约1000:1、950:1、900:1、850:1、800:1、750:1、700:1、650:1、600:1、550:1、500:1、450:1、400:1、350:1、300:1、250:1、200:1、150:1、100:1、50:1、25:1、20:1、15:1、10:1、9:1、8:1、7:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1或1:1。
在一些实施方式中，隔板的特征可在于具有肋、锯齿状突起或锯齿状肋、凹陷或其组合的组合。例如，隔板可具有沿隔板顶端到底部延伸的一系列锯齿状肋，以及沿隔板水平地延伸的第二系列锯齿状肋。在其他实施方式中，隔板可具有锯齿状肋、凹陷、连续的、间断的或间断实心肋或其组合的交替序列。
在一些选定的实施方式中，多孔隔板可在膜的相对面上具有负极纵向或交叉肋作为突起。负极肋或背肋可平行于隔板的顶端边缘，或可设置成与其成一定角度。例如，相对于顶端边缘，交叉肋可取向约90°、80°、75°、60°、50°、45°、35°、25°、15°或5°。相对于顶端边缘，交叉肋可取向约90°-60°、60°-30°、60°-45°、45°-30°或30°-0°。通常，交叉肋位于膜面对负极的表面上。在本发明的一些实施方式中，带肋的膜可具有至少约0.005mm、0.01mm、0.025mm、0.05mm、0.075mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1.0mm的横切交叉肋高度高度负。在本发明的一些实施方式中，带肋的膜可具有不大于约1.0mm、0.5mm、0.25mm、0.20mm、0.15mm、0.10mm或0.05mm的横切交叉肋高度。
在本发明的一些实施方式中，带肋的膜可具有至少约0.005mm、0.01mm、0.025mm、0.05mm、0.075mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1.0mm的横切交叉肋宽度。在本发明的一些实施方式中，带肋的膜可具有不大于约1.0mm、0.5mm、0.25mm、0.20mm、0.15mm、0.10mm或0.05mm的横切交叉肋宽度。
在特定的选定实施方式中，多孔膜可具有约0.10-0.15mm的横切交叉肋高度和约0.10-0.15mm的纵向肋高度。在一些实施方式中，多孔膜可具有约0.10-0.125mm的横切交叉肋高度和约0.10-0.125mm的纵向肋高度。
厚度
在特定的选定实施方式中，示例性微孔膜可具有至少为50μm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1.0mm的背网厚度厚度背网。带肋的隔板可具有不大于约1.0mm、0.9mm、0.8mm、0.7mm、0.6mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mm、0.1mm或50μm的背网厚度。在一些实施方式中，微孔膜可具有在约0.050-1.0mm、0.050-0.8mm、0.050-0.5mm、0.050-0.4mm或0.050-0.3mm之间的背网厚度。在一些实施方式中，微孔膜可具有约125μm或200μm的背网厚度。
在特定的选定实施方式中，示例性的隔板可具有可以为至少约100μm、200μm、300μm、400μm、500μm或更大且高达约1.0mm至约2.0mm或更大的总厚度厚度总。
基重
在特定的选定实施方式中，示例性的隔板可以基重(也称为面积重量)为的特征，其以g/m2为单位测量。示例性的隔板可表现出降低的基重。例如，示例性的隔板可具有小于或等于140g/m2、小于或等于130g/m2、小于或等于120g/m2、小于或等于110g/m2、小于或等于100g/m2、小于或等于90g/m2或更低的基重。示例性的隔板优选具有约130g/m2至约90g/m2或更低且优选约120g/m2至约90g/m2或更低的基重。
通过称量样品重量，然后用该值除以样品的面积来简单地测量基重。例如，取一个1.0m乘1.0m的样品称重。计算面积不考虑任何肋、凹槽、凸起等。作为实例，一个1.0m乘1.0m的带肋隔板样品会具有与一个1.0m乘1.0m的平面隔板样品相同的面积。.
封套
隔板100可被设置为平板、一片或多片叶状、包裹状、套筒状或作为封套或袋状隔板。示例性的封套隔板可以包封正极(“正极包封隔板”)，这使得隔板具有面对正极的两个内侧和面对邻近负极的两个外侧。或者，另一种示例性的封套隔板可以包封负极(“负极包封隔板”)，这使得隔板具有面向负极的两个内侧和面向相邻正极的两个外侧。在这种封套隔板中，底边缘103可以是折叠的或密封的折缝边缘。进一步地，侧边缘105a、105b可以是连续的或间断地密封的接缝边缘。边缘可以通过粘合剂、加热、超声焊接和/或类似方法或其任意组合来粘合或密封。
隔板组件配置的一些其他示例性实施方式包括：面向正极的多个肋104、面向负极的多个肋104、负极或正极封套、负极或正极套筒、负极或正极混合封套、两个电极可被包封或套住以及其任意组合。例如，FIGS.4A-4C描绘了具有不同肋图案的带肋隔板(诸如薄片、套筒、封套或袋)的几种实施方式。可能优选的是，所示的肋是负极极板封套(负极极板在封套内)的正极肋。图4A的成角度的肋图案可以是可能优选的
Figure BDA0002278400700000091
RipTideTM酸混肋图案，其可帮助减少或消除在特定电池中的酸分层。图4B的图案可以是纵向锯齿状肋图案。图4C的图案可以是对角偏移的肋图案。负极面可能没有肋(光滑的)、相同的肋、较小的肋、纵向微型肋、交叉微型肋或NCRs、对角肋或其组合。
特定的示例性隔板可以被加工成混合封套。该混合封套可以通过在将隔板薄片对折并将隔板薄片的边缘粘合在一起形成封套之前、期间或之后形成一个或多个狭缝或开口来提供。开口的长度可以是整个边缘长度的至少1/50、1/25、1/20、1/15、1/10、1/8、1/5、1/4或1/3。开口的长度可以是整个边缘长度的1/50至1/3、1/25至1/3、1/20至1/3、1/20至1/4、1/15至1/4、1/15至1/5或1/10至1/5。混合封套可以具有1-5、1-4、2-4、2-3或2个开口，这些开口可以沿底部边缘长度均匀或不均匀地设置。优选的是在封套角没有开口。可以在隔板被折叠和密封而形成封套之后切割出狭缝，或者可在将多孔膜成形为封套之前形成狭缝。
与纤维垫结合
在特定的实施方式中，示例性的多孔膜可进一步层合到另一层，诸如具有增强的芯吸性能和/或增加的电解质湿润性或保持性的纤维垫。纤维垫可以是织造的、非织造的、玻璃的或合成的、单层的、多层的(其中每一层可具有与其他层相同、相似或不同的特性)或其任意组合。
当存在纤维层时，优选地，微孔膜具有比纤维层更大的表面积。因此，当将微孔膜和纤维层结合在一起时，纤维层不会完全覆盖微孔层。优选地，膜层的至少两个相对边缘区域保持未被覆盖以提供用于热密封的边缘，这有利于袋或封套可选的形成。这种纤维垫可具有至少100μm的厚度，在一些实施例中，至少约200μm、至少约250μm、至少约300μm、至少约400μm、至少约500μm、至少约600μm、至少约700μm、至少约800μm、至少约900μm、至少约1mm、至少约2mm等等。随后的层合隔板可被切割成片。在特定的实施方式中，纤维垫被层合至微孔膜多孔膜的带肋的表面。在特定的实施方式中，本文所描述的改进的隔板给电池制造商提供了操作和/或组装优势，因为其可以卷的形式和/或切片的形式被供应。并且如前所述，改进的隔板可以是不添加一种或多种纤维垫或类似物的独立的隔板片或层。
组成
多孔膜可以由下列制成：天然或合成基材、加工增塑剂和填料，以及可选地，其他添加剂和/或涂层和/或之类的。
基材
在特定的实施方式中，示例性的天然或合成的基材可包括：聚合物、热塑性聚合物、酚醛树脂、天然或合成橡胶、合成木浆、玻璃纤维、合成纤维、纤维素纤维以及其任意组合。在特定的优选实施方式中，示例性隔板可以是由热塑性聚合物制成的微孔膜。示例性的热塑性聚合物原则上可包括适合用在铅酸电池中的所有耐酸热塑性材料。在特定的优选实施方式中，示例性的热塑性聚合物可包括乙烯类聚合物和聚烯烃。在特定的实施方式中，乙烯类聚合物可包括例如聚氯乙烯(“PVC”)。在特定的优选实施方式中，聚烯烃可包括例如聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丁烯共聚物以及其任意组合，但优选聚乙烯。在特定的实施方式中，示例性的天然或合成橡胶可包括例如乳胶、未交联或交联的橡胶、粒状或研磨橡胶以及其任意组合。
在特定的实施方式中，多孔膜层优选包含聚烯烃，特别是聚乙烯。优选地，聚乙烯是高分子量聚乙烯(“HMWPE”)(例如，具有至少600,000分子量的聚乙烯)。甚至更优选地，聚乙烯是超高分子量聚乙烯(“UHMWPE”)(例如，具有用粘度测量法测量并用Margolie方程计算的至少1,000,000、特别是超过4,000,000且最优选5,000,000至8,000,000分子量的聚乙烯)，标准负荷熔体指数基本为零(0)(按照ASTM D 1238(条件E)中所规定的使用2160g标准负荷来测量)，并且粘度值不小于600ml/g、优选不小于1,000ml/g、更优选不小于2,000ml/g且最优选不小于3,000ml/g(于130℃下在100g十氢化萘中0.02g聚烯烃的溶液中测定)。
增塑剂
在特定的实施方式中，示例性的加工增塑剂可包括加工油、石油、石蜡基矿物油、矿物油以及其任意组合。
在一些实施方式中，隔板具有在约0.5％重量至约40％重量范围内的总残余油或最终油含量，在一些实施方式中，约10％至约30％的残余加工油，并且在一些情况下，每隔板片产品重量约20％至约30％的残余加工油或残余油。在一些示例性实施方式中，多孔膜独自可具有约小于或等于约10％的残余油含量，而隔板(多孔膜和肋)可具有约小于或等于约20％的残余油含量。
填料
在特定实施例中，示例性的填料可包括：干燥的细分二氧化硅、沉淀二氧化硅、无定形二氧化硅、氧化铝、滑石粉、鱼粉、鱼骨粉和类似物以及其任意组合。在特定的优选实施方式中，填料是一种或多种二氧化硅、气相法二氧化硅、沉淀二氧化硅、脆性二氧化硅、可分散二氧化硅和/或之类的。在形成本文所示类型的铅酸电池隔板时，具有相对高水平油吸性和对增塑剂(例如矿物油)有相对高水平亲和力的二氧化硅变得理想地可分散在聚烯烃基材(例如聚乙烯)和矿物油的混合物中。在一些选定的实施方式中，填料具有不大于25μm的平均粒径，在一些情况下，不大于22μm、20μm、18μm、15μm或10μm。在一些情况下，二氧化硅填料颗粒的平均粒径为15μm–25μm。二氧化硅填料的粒径和/或二氧化硅填料的表面积有助于吸油。最终产品或隔板中的二氧化硅颗粒可以落在上述尺寸内。然而，作为原料的初始二氧化硅可以一种或多种附聚物和/或聚集体出现，并且可以具有约200μm或更大的尺寸。
填料可进一步减少所谓的电解质离子的水合球，增强其跨膜传输，从而再次降低电池(诸如增强型富液式电池)或系统的总电阻，或称ER。
一种或多种填料可包含有助于电解质和离子流过隔板的不同种类(例如，极性种类，诸如金属)。由于这种隔板用于诸如增强型富液式电池的富液式电池中，这也导致了整体电阻降低。
添加剂/表面活性剂
在特定的实施方式中，示例性的隔板可包含添加到隔板或多孔膜中的一种或多种性能增强添加剂。性能增强添加剂可以是表面活性剂、润湿剂、着色剂、抗静电添加剂、锑抑制添加剂、紫外线保护添加剂、抗氧化剂和/或类似物以及其任意组合。在特定的实施方式中，添加的表面活性剂可以是离子、阳离子、阴离子或非离子表面活性剂。
在本文所描述的特定实施方式中，向本发明的多孔膜或隔板中加入减少量的阴离子或非离子表面活性剂。由于表面活性剂的量较少，所以期望的特征可包括降低的总有机碳(“TOC”)和/或降低的挥发性有机化合物(“VOC”)。
特定的适合的表面活性剂是非离子的，而其他适合的表面活性剂是阴离子的。添加剂可以是单一表面活性剂或两种或多种表面活性剂的混合物，例如两种或多种阴离子表面活性剂、两种或多种非离子表面活性剂、或至少一种离子表面活性剂和至少一种非离子表面活性剂。特定的适合的表面活性剂可具有小于6，优选小于3的HLB值。这些特定的适合的表面活性剂连同本文所描述的本发明隔板一起使用，可给隔板带来更进一步的改进，当用于铅酸电池中时，可给该铅酸电池带来水耗减少、锑中毒减少、循环改善、浮充电流减小、浮充电位降低和/或之类的，或其任意组合。适合的表面活性剂包括诸如烷基硫酸盐、烷基芳基磺酸盐、烷基酚-环氧烷加成产物、肥皂、烷基萘磺酸盐、一种或多种磺基琥珀酸酯(例如阴离子磺基琥珀酸酯、磺基琥珀酸盐的二烷基酯)、胺基化合物(伯、仲、叔胺或季胺)、环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段共聚物、各种聚环氧乙烷以及磷酸单酯和二烷基磷酸酯盐的表面活性剂。添加剂可包括诸如多元醇脂肪酸酯、聚乙氧基化酯、聚乙氧基化醇、诸如烷基多糖苷及其混合物的烷基多糖、胺乙氧基化物、失水山梨糖醇脂肪酸酯乙氧基化物、有机硅基表面活性剂、乙烯乙酸乙烯酯三元共聚物、脂肪酸的乙氧基化烷基芳基磷酸酯和蔗糖酯的非离子表面活性剂。
在特定的实施方式中，添加剂可用式(I)的化合物表示
Figure BDA0002278400700000111
其中
·R是具有10至4200个碳原子，优选13至4200个碳原子的线性或非芳族烃基，其可以被氧原子中断；
·
Figure BDA0002278400700000112
或优选为H，其中k＝1或2；
·M是碱金属或碱土金属离子、H+或
Figure BDA0002278400700000114
其中并非所有变量M同时为H+；
·n＝0或1；
·m＝0或从10到200的整数；和
·x＝1或2.
在依据式(I)的化合物中，氧原子与碳原子的比例在1:1.5至1:30的范围内，并且m和n不能同时为0。然而，优选变量n和m中仅有一个不等于0。
所谓非芳族烃基是指其不包含芳族基团或其本身代表一个芳族基团的自由基。烃基可以被氧原子中断(即，含有一个或多个醚基)。
R优选为可以被氧原子中断的直链或支链脂肪族烃基。饱和的、非交联的烃基是非常特别优选的。但是，如上所指出的，在特定的实施方式中，R可以是含芳环的。
通过在电池隔板的生产中使用式(I)的化合物，可以有效地保护隔板免受氧化破坏。
含有根据式(I)化合物的电池隔板是优选的，其中：
·R是具有10至180个、优选12至75个且非常特别优选14至40个碳原子的烃基，其可被1至60个、优选1至20个且非常特别优选1至8个氧原子中断，特别优选式R2—[(OC2H4)p(OC3H6)q]—,的烃基，其中：
οR2是具有10至30个碳原子、优选12至25、特别优选14至20个碳原子的烷基，其中R2可以是线性或非线性的，例如含有芳环；
οP是从0至30、优选0至10、特别优选0至4的整数；和
οq是从0至30、优选0至10、特别优选0至4的整数；
ο其中p和q之和是0至10，特别是0至4的化合物是特别优选的；
·n＝1；和
·m＝0。
式R2—[(OC2H4)p(OC3H6)q]—应被理解为还包含方括号中的基团序列与所示不同的那些化合物。例如，括号中的自由基是由交替的(OC2H4)和(OC3H6)基团形成的根据发明的化合物是适合的。
已证明，其中R2是具有10至20、优选14至18个碳原子的直链或支链烷基的添加剂是特别有利的。优选OC2H4代表OCH2CH2，OC3H6代表OCH(CH3)2和/或OCH2CH2CH3。
作为优选的添加剂，可特别提及的是醇类(p＝q＝0；m＝0)，伯醇是特别优选的，脂肪醇乙氧基化物(p＝1至4，q＝0)、脂肪醇丙氧基化物(p＝0；q＝1至4)和脂肪醇烷氧基化物(p＝1至2；q＝1至4)、伯醇的乙氧基化物是优选的。脂肪醇烷氧基化物例如可通过相应的醇与环氧乙烷或环氧丙烷反应而获得。
已证明，不溶于或仅难溶于水和硫酸的m＝0型的添加剂是特别有利的。
还优选的是含有依据式(I)的化合物的添加剂，其中：
·R是具有20至4200、优选50至750、并且非常特别优选80至225个碳原子的烷基；
·M是碱金属或碱土金属离子、H+或
Figure BDA0002278400700000121
特别是诸如Li+、Na+和K+或H+的碱金属离子，其中不是所有变量M同时为H+；
·n＝0；
·m是从10到200的整数；和
·x＝1或2.
盐添加剂
在特定的实施方式中，适合的添加剂可特别地包括聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸和丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物，其酸基团至少部分(诸如优选40％且特别优选80％)被中和。百分比是指酸基团的数量。非常特别优选的是完全以盐形式存在的聚(甲基)丙烯酸。适合的盐包括Li、Na、K、Rb、Be、Mg、Ca、Sr、Zn和铵(NR4，其中R为氢或碳官能团)。聚(甲基)丙烯酸可包括聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸和丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物。聚(甲基)丙烯酸是优选的，特别是具有1,000至100,000g/mol、特别优选1,000至15,000g/mol以及非常特别优选1,000至4,000g/mol平均摩尔质量Mw的聚丙烯酸。聚(甲基)丙烯酸聚合物和共聚物的分子量通过测量用氢氧化钠溶液中和的1％的聚合物的水性溶液的粘度(Fikentscher常数)来确定。
同样适合的是(甲基)丙烯酸的共聚物，特别是除(甲基)丙烯酸外，还含有乙烯、马来酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和/或丙烯酸乙基己酯作为共聚单体的共聚物。含至少40重量％、优选至少80重量％的(甲基)丙烯酸单体的共聚物是优选的，该百分比基于单体或聚合物的酸形式。
为了中和聚丙烯酸聚合物和共聚物，碱金属和碱土金属氢氧化物，诸如氢氧化钾和尤其氢氧化钠是特别适合的。另外，用于增强隔板的涂层和/或添加剂可包括例如金属醇盐，仅作为示例(无意于限制)，金属醇盐中的金属可以是Zn、Na或Al，仅作为示例，金属醇盐可以是乙醇钠。
在一些实施方式中，微孔聚烯烃多孔膜可包括在这种层的一侧或两侧上的涂层。这类涂层可包括表面活性剂或其他材料。在一些实施方式中，涂层可包括例如在美国专利公开No.2012/0094183中(其内容通过引用并入本文)所描述的一种或多种材料。例如，这种涂层可以减少电池系统的过充电电压，从而以较少的栅格腐蚀来延长电池寿命并防止变干和/或水耗。
比例
在特定的选定实施方式中，可以通过按重量组合约5-15％的聚合物(在一些情况下，约10％的聚合物)、约10-75％的填料(在一些情况下，约30％的填料)和约10-85％的加工油(在一些情况下，约60％的加工油)来制备膜。在其他实施方式中，填料含量减少，而油含量更高，例如，以重量计，大于约61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％或70％。填料:聚合物之比(以重量计)可以为大约(或可在大约这些特定的范围之间)诸如2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4.0:1、4.5:1、5.0:1、5.5:1或6:1。填料:聚合物之比(以重量计)可以为从约1.5:1至约6:1，在一些情况下，为2:1至6:1、从约2:1至5:1、从约2:1至4:1，并且在一些情况下，从约2:1至约3:1。为了运行性能和所期望的诸如电阻、基重、抗穿刺性、弯曲刚度、抗氧化性、孔隙率、物理强度、弯曲度等等的隔板特性，填料、油、聚合物(例如聚乙烯)的数量都保持平衡。
根据至少一种实施方式，多孔膜可包括与加工油和沉淀二氧化硅混合的UHMWPE。根据至少一种实施方式，微孔膜可包括与加工油、添加剂和沉淀二氧化硅混合的UHMWPE。混合物还可包括少量的如在隔板领域中常见的其他添加剂或试剂(例如，表面活性剂、润湿剂、着色剂、抗静电添加剂、抗氧化剂和/或之类的以及其任意组合)。在特定的情况下，微孔聚合物层可以是8至100％体积的聚烯烃、0至40％体积的增塑剂和0至92％体积的惰性填充材料的均质混合物。优选的增塑剂是石油。由于增塑剂是最容易从聚合物-填料-增塑剂组合物中去除的组分，因此其在赋予电池隔板以孔隙率方面是有用的。
根据本发明制成的含有聚乙烯和填料(例如二氧化硅)的微孔膜通常具有残余油含量；在一些实施方式中，这种残余油含量是从隔板膜总重量的约0.5％直至约40％(在一些情况下，是隔板膜总重量的约10-40％，且在一些情况下，是总重量的约20-40％)。在本文特定的选定实施方式中，隔板中一些至全部残余油含量可通过加入更多的性能增强添加剂来替代，诸如表面活性剂，诸如具有亲水-亲脂平衡(“HLB”)小于6的表面活性剂或诸如非离子表面活性剂。例如，诸如表面活性剂、诸如非离子表面活性剂的性能增强添加剂可构成微孔隔板膜总重量的残余油含量的0.5％一直至所有量(例如，一直至20％或30％或甚至40％)，从而部分或完全地替代隔板膜中的残留油。
制造
在一些实施方式中，示例性的多孔膜可通过在挤出机中混合组成部分来制备。例如，可以在挤出机中混合约30重量％的二氧化硅、约10重量％的UHMWPE和约60％的加工油。可通过使组成部分通过加热的挤出机，使由挤出机产生的挤出物通过模具并进入由两个加热的压力机或压延机组或辊形成的间隙中以形成连续的网来制备示例性微孔膜。压延辊还确定了底网厚度TBASE和/或背网厚度TBACK。可以通过使用溶剂从网中提取出大量的加工油。然后，可将网干燥并切割成预定宽度的条，然后缠绕到辊上。或者，或是额外地，可以将压力机或压延辊刻出各种凹槽图案以赋予隔板延伸进微孔膜或从微孔膜延伸出的肋、凹槽、纹理区域、锯齿状突起、锯齿肋、垛状突起或垛状肋、间断的肋、成角度的肋、线性肋或者弯曲或正弦形的肋、凸起、凹陷和/或类似物，以及其任意组合。.
用表面活性剂制造
在特定的实施方式中，还可以在挤出机中将可选的添加剂或试剂(例如表面活性剂、湿润剂、着色剂、抗静电添加剂、抗氧化剂和/或类似物以及其任意组合)与其他组成部分一起混合。然后，可以将根据本公开的微孔膜挤成片或网的形状，并以基本上与上面所描述相同的方式完成。
在特定的实施方式中，除了添加到挤出机中外，或者作为替代，可以例如在隔板完成时(例如，在提取大部分加工油之后)将一种或多种添加剂施加到隔板多孔膜上。根据特定的优选实施方式，将添加剂或添加剂溶液(例如水性溶液)施加到隔板的一个或多个表面上。这种变体对于施加非热稳定的添加剂和可溶于用于提取加工油的溶剂中的添加剂是特别适合的。特别适合作为根据本发明的添加剂的溶剂是诸如甲醇和乙醇的低分子量醇，以及这些醇与水的混合物。施加可在隔板面向负极的一侧、面向正极的一侧或在两侧上进行。施加还可以在成孔剂(例如加工油)的提取过程中在溶剂浴中进行。在特定的选定实施方式中，在隔板被制造之前被添加到挤出机中的诸如表面活性剂涂层的性能增强添加剂的一部分或性能增强添加剂(或两者)可以与电池系统中的锑结合并可使之失去活性和/或与之形成化合物和/或使其掉进电池的泥浆中和/或防止其在负极上沉积。
在特定实施例中，添加剂(如非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或其混合物)可以至少0.5g/m2、1.0g/m2、1.5g/m2、2.0g/m2、2.5g/m2、3.0g/m2、3.5g/m2、4.0g/m2、4.5g/m2、5.0g/m2、5.5g/m2、6.0g/m2、6.5g/m2、7.0g/m2、7.5g/m2、8.0g/m2、8.5g/m2、9.0g/m2、9.5g/m2或10.0g/m2或者甚至高达约20.0g/m2的密度或添加水平存在。添加剂可在隔板上以在0.5-15g/m2、0.5-10g/m2、1.0-10.0g/m2、1.5-10.0g/m2、2.0-10.0g/m2、2.5-10.0g/m2、3.0-10.0g/m2、3.5-10.0g/m2、4.0-10.0g/m2、4.5-10.0g/m2、5.0-10.0g/m2、5.5-10.0g/m2、6.0-10.0g/m2、6.5-10.0g/m2、7.0-10.0g/m2、7.5-10.0g/m2、4.5-7.5g/m2、5.0-10.5g/m2、5.0-11.0g/m2、5.0-12.0g/m2或5.0-15.0g/m2之间的密度或添加水平存在。
施加还可通过将电池隔板浸渍在添加剂或添加剂溶液中(溶剂浴添加)且在必要时除去溶剂(例如，通过干燥)来进行。在这种方式中，添加剂的施加可以例如与在膜生产期间经常采用的提取相结合。其他优选的方法是用添加剂喷涂隔板的表面，将一种或多种添加剂浸涂、辊涂或幕涂在隔板的表面上。
在本文描述的特定实施方式中，在发明的隔板中加入了减少量的阴离子或非离子表面活性剂。在这种情况下，期望的特性可以包括降低的总有机碳和/或减少的挥发性有机化合物(由于较少量的表面活性剂)，可以产生根据这种实施方式的期望的发明隔板。
制造/厚度
如上所述，压力机或压延机可被雕刻以赋予延伸入微孔膜或从微孔膜延伸的肋、凹槽、纹理区域，锯齿状突起、锯齿肋、垛状突起或垛状肋、间断的肋、成角度的肋、线性肋或弯曲的或正弦形的肋、凸起、凹陷和/或类似物或它们的任意组合。
在一些实施方式中，多孔隔板膜可具有从约50μm-1.0mm且至少约50μm、至少约75μm、至少约100μm、至少约125μm、至少约150μm、至少约175μm、至少约200μm、至少约225μm、至少约250μm、至少约275μm、至少约300μm、至少约325μm、至少约350μm、至少约375μm、至少约400μm、至少约425μm、至少约450μm、至少约475μm或至少约500μm的背网厚度厚度背网(尽管在特定的实施方式中，提供了50μm的非常薄平的背网厚度厚度背网，例如在50μm和75μm之间厚)。在特定的实施方式中，背网厚度厚度背网可以为小于或等于约125μm±75μm。
在特定的实施方式中，多孔膜可具有从约50μm-1.0mm、约50μm-750μm、约100μm-750μm、约200μm-750μm、约200μm-500μm、约150μm–500μm、约250μm–500μm、约250μm–400μm或约250μm–350μm的底网厚度TBASE。在特定的实施方式中，底网厚度TBASE可以小于或等于约200μm±35μm。
抗穿刺性
在特定的选定实施例中，示例性的隔板可以具有增强的抗穿刺性为特征。例如，大约9N或更高、9.5N或更高、10N或更高、10.5N或更高、11N或更高、11.5N或更高、12N或更高、12.5N或更高、13N或更高、13.5N或更高、14N或更高、14.5N或更高、15N或更高、15.5N或更高、16N或更高、16.5N或更高、17N或更高、17.5N或更高、18N或更高、18.5N或更高，19N或更高、19.5N或更高或20N或更高的抗穿刺性。在特定实施例中，示例性隔板可优选地用约9N–20N或更高或更优选约11N–20N或更高的平均抗穿刺性来定义。
如图5中通常所描绘的，抗刺穿性可被测量为使用尖端200刺穿多孔膜所需的力。在尖端200刺穿膜的同时，支撑多孔膜的穿刺基底通常可被描述为具有6.5mm直径、10mm深度的直孔。尖端的行进界限可以在穿刺基面以下约4mm–8mm。穿刺尖端200以大约5mm/s的速率线性地移动进膜中。
电阻
在特定的选定实施方式中，示例性的隔板表现出降低的电阻。例如，电阻抗不大于约200mΩ·cm2、180mΩ·cm2、160mΩ·cm2、140mΩ·cm2、120mΩ·cm2、100mΩ·cm2、80mΩ·cm2、60mΩ·cm2、50mΩ·cm2、40mΩ·cm2、30mΩ·cm2或20mΩ·cm2。在特定的选定实施方式中，示例性的隔板可具有优选40mΩ·cm2–25mΩ·cm2或更低的优选的电阻。
根据本发明来测试用于ER测试评估的样品隔板，首先必须做好准备。为此，优选将样品隔板浸没在脱矿质水浴中，然后将水煮沸，在隔板在沸腾的脱矿质水浴中10分钟后被移出。移出后，将多余的水从隔板上抖落，然后放入具有在27℃±1℃下1.280的比重的硫酸浴中。将隔板在硫酸浴中浸泡20分钟。之后，隔板就准备好进行电阻测试了。
弯曲刚度
在特定的选定实施方式中，示例性的隔板可以以具有在横向上增强的弯曲刚度为特征。尽管不希望被理论所束缚，但相信在横向上增强的弯曲刚度提高了在铅酸电池制造过程中隔板的加工性能。
例如，隔板的一种实施方式可具有约20mN或更高、21mN或更高、22mN或更高、23mN或更高、24mN或更高、25mN或更高、26mN或更高、27mN或更高、28mN或更高、29mN或更高、30mN或更高、31mN或更高、32mN或更高、33mN或更高、34mN或更高、35mN或更高、36mN或更高、37mN或更高、38mN或更高、39mN或更高、40mN或更高、41mN或更高、42mN或更高、43mN或更高、44mN或更高、45mN或更高的弯曲刚度。在特定的实施方式中，示例性的隔板可以用约20mN-40mN或更高、或更优选约25mN-45mN或更高的抗穿刺性来定义。
在横向的弯曲刚度可被测量为弯曲样品所需的力。图6示出了用于测量弯曲刚度的测试装置。为了测量该值，可能优选将隔板样片切成150mm乘10.0mm的长方形。为了进行测试，将样品的150mm的边缘沿长度夹紧。在5mm的弯曲长度D施加力。弯曲刚度由将样品弯曲至30°的弯曲角度α所需的力来确定。弯曲角度α由平面来确定，该平面在夹持和施加力之间贯穿样品，并且与测试结束时的平面相同。
氧化稳定性
在特定的选定实施方式中，示例性的隔板可以以具有改善的和更高的抗氧化性为特征。抗氧化性是用样品隔板样本在长时间暴露于铅酸电池电解质后在横向的延伸率来测量。例如，示例性的隔板可具有在40小时时约100％或更高、150％或更高、200％或更高、250％或更高、300％或更高，350％或更高、400％或更高、450％或更高或500％或更高的延伸率。在特定的实施方式中，示例性的隔板可具有在40小时时约100％或更高的优选的抗氧化性或延伸率。此外，示例性的隔板可具有在20小时时约200％或更高、250％或更高、300％或更高、350％或更高、400％或更高、450％或更高或500％或更高的延伸率。在特定的实施方式中，示例性隔板可具有在20小时时约200％或更高的优选的抗氧化性或延伸率。
为了测试样品的抗氧化性，首先将示例性的隔板的样品样本400切割成如图7A中所通常阐述的形状。然后将样本400放置在如图7B中通常所示的样品夹中。
在时间＝0小时，干燥测试第一组样品断开的延伸百分数。延伸率是基于图7A中从点A和点B测量的50mm的距离。例如，假如将点A和B拉伸到300％的距离，那么A和B之间的最终距离将为150mm。
延伸率测试被设计成模拟在缩短的时间周期内长时间暴露于循环电池中的电解质的情况。首先将样品400完全浸没在异丙醇中，沥干，然后在水中浸1-2秒。之后将样品浸没在电解质溶液中。该溶液通过依次加入360ml的1.28比重的硫酸、35ml的1.84比重的硫酸，然后加入105ml的35％过氧化氢来制备。将溶液保持在80℃，并将样品长时间浸没在溶液中。可以在固定的时间间隔(诸如20小时、40小时、60小时、80小时等等)来测量样品的延伸率。为了以这些间隔测试，将样品400从80℃的电解质浴中移出并置于微温的流动水下，直到酸被除去。之后，即可测试延长率。
根据至少选定的实施方式，本公开或发明致力于改进的电池隔板、低ER或高电导率隔板、诸如富液式铅酸电池的改进的铅酸电池、高电导率电池和/或包括这种电池的改进的车辆和/或制造或使用这种隔板或电池的方法和/或其组合。根据至少特定的实施方式，本公开或发明致力于结合了改进的隔板的改进的铅酸电池，其表现出增加的电导率。
实施例
表1详细列出了根据本公开的示例性的发明电池隔板的参数。
性能 值
底网厚度厚度<sub>底网</sub>(μm) 200±35
背网厚度厚度背<sub>网</sub>(μm) 125±75
NCR高度高度<sub>Neg</sub>(μm) 50–75
抗穿刺性(N) ≥12.5
电阻(mΩ·cm<sup>2</sup>) ≤40
CMD延伸率(％) ≥200
CMD弯曲刚度(mN) ≥35
抗氧化性–40h(％) ≥200
抗氧化性–20h(％) ≥200
基重(g/m<sup>2</sup>) ≤130
总油含量(％) ≤20
背网油含量(％) ≥10
灰分含量(％) 67.0±2.5
水中的孔隙率(％) 64±4
表1
表2代表根据本公开的示例性的发明电池隔板的参数。改进的隔板#1代表在创建本发明的隔板中的首次尝试，改进的隔板#2代表从精加工中产生的示例性的隔板。
Figure BDA0002278400700000161
表2
表3详细列出了示例性的改进的隔板#2与对照隔板#1和对照隔板#2(两者都是市场上可买到的铅酸电池隔板)之间的对比。
Figure BDA0002278400700000171
表3
结论
改进的隔板在各种电池中都是有用的，特别是在铅酸电池和铅酸电池的应用中。电池可以是富液式电池，其可以是管式或平板式电池。电池可用于诸如高尔夫车(有时称为高尔夫球车)电池的动力应用中，或诸如太阳能或风能电池的其他深循环应用中。
另外，本文公开和描述的所发明的电池隔板提供了改进的深循环电池，在这种深循环电池中，其以更一致且较低的终止充电电流(EOC)被使用。维持较低的EOC电流表明本文所描述的改进电池表现出锑中毒抑制。举例来说，随着新深循环铅酸电池老化，电池中会有更多的锑，这意味着EOC电流可能会随着电池的使用寿命而增加，从而增加电池的水耗并从而降低电池的整个寿命的循环性能。本文描述的所发明的隔板意味着在电池的整个循环寿命中，EOC电流始终保持更一致，从而显示出Sb中毒的减少。
此外，本文所描述的改进的电池隔板还提供了一种深循环富液式铅酸电池，相对于用先前已知隔板制造的电池，其显示出在稳态电势下降低的浮充电流；相对于用先前已知的隔板制造的深循环电池，其显示出使深度循环操作的电池恢复充满电所需的电压和/或能量的减少；相对于用先前已知的隔板制造的电池，其显示出总体上改善的电压控制；和/或相对于用先前已知的隔板制造的电池，其显示出栅格腐蚀的减少。
在本发明的选定实施方式中，铅酸电池隔板可被提供有约130g/m2或更小的基重和大于或等于约25mN的在横向上的弯曲刚度。
在本发明的特定的其他选定实施方式中，铅酸电池隔板可被提供有小于或等于约25mN的横向的刚度和小于或等于约125μm的背网厚度。.
在本发明的一些方面，隔板可被提供小于或等于约40mΩ·cm2的电阻、大于或等于约11.0N的平均抗穿刺性、在20小时时大于或等于200％的抗氧化性、在40小时时大于或等于大约100％的抗氧化性、小于或等于约125μm的背网度、小于或等于约20％的残余油含量、具有大于或等于约10％的残余油含量的多孔膜。
在本发明的其他方面，铅酸电池隔板可具有至少一组肋，其中该至少一组肋是选自下列中的至少一种：实心肋、间断肋、离散间裂肋、连续的肋、不连续的肋、成角度的肋、线性的肋、基本上在多孔膜的加工方向延伸的纵向肋、基本上在多孔膜的横向延伸的横向肋、基本上在多孔膜的横向延伸的横切肋、基本上在多孔膜的横向延伸的交叉肋、锯齿状突起、锯齿状肋、垛状突起或垛状肋、弯曲的或正弦形的肋、以实心或间断锯齿状方式排列的、凹槽、通道、纹理区域、凸起、凹陷、多孔的、无孔的、微型肋或交叉微型肋以及其组合。
在选定的实施方式中，隔板可具有从第一背网表面延伸的第一组肋，其具有从第一背网表面测量的第一肋高度；从第二背网表面延伸并基本正交于第一组肋的第二组肋，其具有从第二背网表面测量的第二肋高度；以及小于或等于约200μm底网厚度。第二组肋可具有小于或等于约75μm的高度和小于或等于约100μm的背网厚度。
示例性的隔板可具有在约400μm至约2.0mm之间的总厚度。
在特定的示例性实施方式中，铅酸电池隔板可具有第一组肋，其是来自下列中的至少一种：实心肋、间断肋、离散间断肋、连续的肋、不连续的肋、成角度的肋、线性的肋、基本上在多孔膜的加工方向延伸的纵向肋、基本上在多孔膜的横向延伸的横向肋、基本上在多孔膜的横向延伸的横切肋、基本上在多孔膜的横向上延伸的交叉肋、锯齿状突起、锯齿状肋、垛状突起或垛状肋、弯曲的或正弦形的肋、以实心或间断的锯齿状方式排列的、凹槽、通道、纹理区域、凸起、凹陷、多孔的、无孔的、微型肋或交叉微型肋以及其组合。
在其他选定的实施方式中，铅酸电池隔板可具有第二组肋，其是来自下列中的至少一种：实心肋、间断肋、离散间断肋、连续的肋、不连续的肋、成角度的肋、线性的肋、基本上在多孔膜的加工方向延伸的纵向肋、基本上在多孔膜的横向延伸的横向肋、基本上在多孔膜的横向延伸的横切肋、基本上在多孔膜的横向延伸的交叉肋、锯齿状突起、锯齿状肋、垛状突起或垛状肋、弯曲的或正弦形的肋、以实心或间断锯齿状方式排列的、凹槽、通道、纹理区域、凸起、凹陷、多孔的、无孔的、微型肋或交叉微型肋以及其组合。
在选定的实施方式中，本发明提供装备有如本文充分描述的隔板的铅酸电池。电池可以是平板电池、管式电池、富液式铅酸电池、增强型富液式铅酸电池、深循环电池、吸收性玻璃垫电池、管状电池、逆变器电池、车辆电池、启动照明点火(“SLI”)电池、怠速起停(“ISS”)电池、汽车电池、卡车电池、摩托车电池、全地形车电池、叉车电池，、高尔夫球车电池、混合动力电动汽车电池、电动汽车电池、电动人力车电池、电动自行车电池或船舶电池。
电池可在部分充电状态下，在运动中、或在静止时或上面所有的循环中工作。
在特定的选定实施方式中，本发明提供装备有铅酸电池的车辆，该铅酸电池装备有如本文充分描述的隔板。车辆可以是汽车、卡车、摩托车、全地形车、叉车、高尔夫球车、怠速起停车辆、混合动力电动汽车、电动汽车、电动人力车、电动自行车或船舶。
本文示出、要求保护或描述了新的或改进的隔板、电池隔板、增强型富液式电池隔板、电池、原电池、系统、方法和/或制造和/或使用这种隔板、电池隔板、增强型富液式电池隔板、原电池、系统和/或电池的方法；用于增强型富液式电池的新的或改进的电池隔板；方法、系统和电池隔板，其具有降低的ER、提高的穿刺强度、增强的隔板CMD刚度、改善的抗氧化性、减小的隔板厚度、减少的基重及其任意组合；用于增强型富液式电池的改进的隔板，其中隔板具有降低的ER、提高的穿刺强度、增强的隔板CMD刚度、改善的抗氧化性、减小的隔板厚度、减少的基重或其任意组合；提供的是隔板，其包括或显示出降低的ER、提高的穿刺强度、增强的隔板CMD刚度、改善的抗氧化性、减小的隔板厚度、减少的基重及其任意组合；隔板被装备在电池的应用中用于平板电池、管式电池、车辆SLI和HEV ISS应用、深循环应用、高尔夫汽车或高尔夫球车以及电动人力车电池、在部分充电状态(“PSOC”)下运行的电池、逆变器电池和用于可再生能源的蓄电池以及它们的任意组合；和/或之类的。
根据至少选定的实施方式、方面或目的，本文公开或提供的是新的或改进的隔板、电池隔板、增强型富液式电池隔板、电池、原电池和/或制造和/或使用这种隔板、电池隔板、增强型富液式电池隔板、原电池和/或电池的方法。根据至少特定的实施方式，本公开或发明致力于用于增强型富液式电池的新的或改进的电池隔板。另外，本文公开的是方法、系统和电池隔板，其具有降低的ER、提高的穿刺强度、增强的隔板CMD刚度、改善的抗氧化性、减小的隔板厚度、减少的基重及其任意组合。根据至少特别的实施方式，本公开或发明致力于用于增强型富液式电池的改进的隔板，其中隔板具有降低的ER、提高的穿刺强度、增强的隔板CMD刚度、改善的抗氧化性、减小的隔板厚度、减少的基重或其任意组合。根据至少特定的实施方式，提供的是隔板，其包括或表现出降低的ER、提高的穿刺强度、增强的隔板CMD刚度、改善的抗氧化性、减小的隔板厚度、减少的基重以及其任意组合。根据至少特定的实施方式，隔板被提供在电池的应用中，用于平板电池、管式电池、车辆SLI和HEV ISS应用、深循环应用、高尔夫车或高尔夫球车和电动人力车电池、在部分充电状态(“PSOC”)下运行的电池、逆变器电池和用于可再生能源的蓄电池以及其任意组合。
根据至少选定的实施方式，本公开或发明致力于新的或改进的膜、隔板、电池隔板、增强型富液式电池隔板、电池、原电池、系统、方法和/或使用它们的车辆和/或制造和/或使用这种隔板、电池隔板、增强型富液式电池隔板、电池、原电池、系统和/或使用上述相同组件的车辆的方法。根据至少特定的实施方式，本公开或发明致力于用于逆变器电池、用于深循环应用的富液式电池、诸如汽车启动照明点火(“SLI”)电池的车辆电池、用于诸如那些在混合动力电动车中被使用的用于汽车怠速起停(“ISS”)应用的电池和/或增强型富液式电池(“EFB”)的新的或改进的增强型富液式铅酸电池隔板和/或制造和/或使用这类改进的隔板、原电池、电池、系统、车辆和/或类似物的改进的方法。根据至少特定的实施方式，本公开或发明致力于用于增强型富液式电池的改进的隔板和/或制造、测试和/或使用这类具有这种改进的隔板的电池的改进方法。根据至少选定的实施方式，本公开或发明致力于隔板，特别是用于增强型富液式电池的隔板，其具有降低的隔板电阻抗(“ER”)、减小的隔板厚度、提高的隔板穿刺强度、增强的隔板横向(“CMD”)刚度、改善的隔板抗氧化性、减少的隔板基重、增加的隔板润湿性或其任意组合。另外，本文公开的是方法、系统和电池隔板，其在至少增强型富液式电池中用于延长电池寿命、减少水耗、增加润湿性、减小内阻和/或改善均匀性。根据至少特别的实施方式，本公开或发明致力于用于增强型富液式电池的改进的隔板，其中隔板包括一种或多种性能增强添加剂或涂层、降低的电阻、减小的厚度、提高的穿刺强度、增加的CMD刚度、改善的抗氧化性、减少的基重或其任意组合。
根据至少特定的可能优选的实施方式、方面或目的，提供的是具有新的构造和/或改进的性能组合的膜、隔板膜或隔板。还提供与之相关的电池、方法和系统。在特定的实施方式中，提供新的或改进的隔板、电池隔板、增强型富液式电池隔板、电池、原电池和/或制造和/或使用这种隔板、电池隔板、增强型富液式电池隔板、原电池和/或电池的方法。另外，本文公开的是方法、系统和电池隔板，其具有减小的ER、提高的穿刺强度、增强的隔板CMD刚度、改善的抗氧化性、减小的隔板厚度、减少的基重以及其任意组合。根据至少特定的实施方式，所提供的隔板在电池的应用中用于平板电池、管式电池、车辆SLI和HEV ISS应用、深循环应用、高尔夫车或高尔夫球车以及电动人力车电池、在部分充电状态(“PSOC”)下运行的电池、逆变器电池和用于可再生能源的蓄电池以及其任意组合。
根据至少特定的可能优选的实施方式、方面或目的，提供或公开：
一种铅酸电池隔板，其包含：
至少一种具有约140g/m2或更小基重的膜，和
大于或等于约25mN的在横向的弯曲刚度。
上述隔板，其中，膜具有约135g/m2或更少的基重，和
大于或等于约25mN的在横向的弯曲刚度。
上述隔板，其中，膜具有约130g/m2或更少的基重，和
大于或等于约25mN的在横向的弯曲刚度。
上述隔板，其中，膜具有小于或等于约40mΩ·cm2的电阻和大于或等于约9.0N的平均抗穿刺性。
上述隔板，其中，膜具有小于或等于约40mΩ·cm2的电阻。
上述隔板，其中，膜具有大于或等于约10.0N的平均抗穿刺性。
上述隔板，其中，膜具有大于或等于约12.0N的平均抗穿刺性。
上述隔板，其中，膜具有大于或等于约14.0N的平均抗穿刺性。
在不背离本发明的精神和本质特性的情况下，本发明可以以其他形式实施，因此，当表明本发明的范围时，应参照所附权利要求书，而不是前述说明书。
已经仅出于说明的目的，给出了前述结构和方法的书面描述。实施例，包括最佳方式，被用来公开示例性的实施方式，并且还使本领域的技术人员实施本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何相关联的方法。这些实施例并非旨在穷举或将发明限制在所公开的精确步骤和/或形式，并且根据上述教导，许多修改和变化是可能的。本文所描述的特征可以任意组合方式组合。本文所描述的方法的步骤可以以物理上可能的任何顺序来执行。本发明的可专利范围由所附权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他实施例。如果这样的其他实施例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果其包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等同结构元件，则这样的其他实施例意欲在权利要求的范围内。
所附权利要求书的组合物和方法的范围不受本文所描述的具体组合物和方法的限制，其目的是作为权利要求的几个方面的说明。功能上等同的任何组合物和方法都意欲落在权利要求的范围内。除了本文所示和所描述的那些以外，组合物和方法的各种变体也意欲落在所附权利要求的范围内。此外，虽然仅具体描述了本文公开的特定的代表性组合物和方法步骤，但是即使没特别叙述，组合物和方法步骤的其他组合也意欲落在所附权利要求的范围内。因此，步骤、元件、组件或成分的组合可能在本文中被明确地或不那么明确地被提及，但是，即使没有明确说明，步骤、元件、组件和成分的其他组合也包括在内。
当被用在说明书和所附权利要求书中时，单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数指称，除非上下文另有明确规定。范围可在本文中表示为从“约”或“大约”一个特定值和/或至“约”或“大约”另一特定值。当表达这样的范围时，另一种实施方式包括从一个特定值和/或至另一特定值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，将被理解为，特定值形成另一种实施方式。应进一步理解，每个范围的端点在相关于另一个端点和独立于另一个端点两者都是重要的。“任选的”或“任选地”意味着随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且该描述包括所述事件或情况发生的实例和未发生的实例。
在本说明的整个说明书和权利要求书中，单词“包含”和该单词的变体，例如“分词形式的包含”和“单数形式的包含”，意指“包括但不限于”，且不意图排除，例如，其他添加剂、组分、整数或步骤。术语“基本上由...组成”和“由...组成”可代替“包含”和“包括”使用，以提供本发明更具体的实施方式，并且也被公开。“示例性的”是指“...的一个例子”，并且无意传达优选或理想的实施方式的指示。同样地，“诸如”不是限制性的，而是用于解释或示例性目的。
除非有说明，说明书和权利要求书中使用的表示几何形状、尺寸等的所有数字，至少应被理解为不是试图将等同原则的应用限制于权利要求书的范围内，并根据有效数字的数目和常规的四舍五入方法来解释。
除非另有定义，本文中使用的所有技术和科学术语与所公开发明所属领域的本领域的技术人员通常所理解的具有相同含义。本文中所引用的出版物及其所引用材料通过引用的方式具体并入。
另外，本文说明性地公开的发明可以在不存在本文未具体公开的任何要素的情况下适当地实施。

Claims (39)

1.一种铅酸电池隔板，其包含：
约130g/m2或更小的基重；和
大于或等于约25mN的在横向的弯曲刚度。
2.如权利要求1所述的铅酸电池隔板，含有小于或等于约40mΩ·cm2的电阻抗。
3.如权利要求1所述的铅酸电池隔板，含有大于或等于约11.0N的平均抗穿刺性。
4.如权利要求1所述的铅酸电池隔板，含有20小时大于或等于约200％的抗氧化性。
5.如权利要求1所述的铅酸电池隔板，含有40小时大于或等于约100％的抗氧化性。
6.如权利要求1所述的铅酸电池隔板，包含具有小于或等于约125μm厚度的多孔膜。
7.如权利要求1所述的铅酸电池隔板，含有小于或等于约20％的残余油含量。
8.如权利要求1所述的铅酸电池隔板，包含具有大于或等于约10％残余油含量的多孔膜。
9.如权利要求1所述的铅酸电池隔板，包含至少一组肋，其中，所述至少一组肋是选自下列中的至少一种：实心肋、间断肋、离散间断肋、连续的肋、不连续的肋、呈现角度的肋、线性的肋、基本上在多孔膜的加工方向延伸的纵向肋、基本上在多孔膜的横向延伸的横向肋、基本上在多孔膜的横向延伸的横切肋、基本上在多孔膜的横向延伸的交叉肋、锯齿状突起、锯齿状肋、垛状突起或垛状肋、弯曲的或正弦形的肋、以实心或间断的锯齿状方式排列的、凹槽、通道、纹理区域，凸起、凹陷、多孔的、无孔的、微型肋或交叉微型肋，以及其组合。
10.一种铅酸电池隔板，其包含：
大于或等于约25mN并且小于或等于40mN的横向的刚度；
和，限定了第一背网表面和第二背网表面之间距离的背网厚度，其中，所述背网厚度小于或等于约125μm。
11.如权利要求10所述的铅酸电池隔板，其包含：
从所述第一背网表面延伸的第一组肋，其具有从所述第一背网表面测量的第一肋高度；
从所述第二背网表面延伸的且与所述第一组肋基本正交的第二组肋，其具有从所述第二背网表面测量的第二肋高度；
其中，所述多孔膜具有定义为所述背网厚度和所述第二肋高度之和的底网厚度；和
其中，所述底网厚度小于或等于约200μm。
12.如权利要求11所述的铅酸电池隔板，其包含：
定义为所述背网厚度、所述第一肋高度和所述第二肋高度之和的总厚度；其中，所述总厚度在约400μm至约2.0mm之间。
13.如权利要求10所述的铅酸电池隔板，其包含：
从所述第一背网表面延伸的第一组肋，其具有从所述第一背网表面测量的第一肋高度；
从所述第二背网表面延伸并与所述第一组肋基本正交的第二组肋，其具有从所述第二背网表面测量的第二肋高度；
其中，所述第二肋高度小于或等于大约75μm。
14.如权利要求13所述的铅酸电池隔板，其包含：
定义为所述背网厚度、所述第一肋高度和所述第二肋高度之和的总厚度；其中，所述总厚度在约400μm至约2.0mm之间。
15.如权利要求10所述的铅酸电池隔板，其中，所述背网厚度小于或等于大约100μm。
16.如权利要求10所述的铅酸电池隔板，包含小于或等于大约130g/m2的基重。
17.如权利要求10所述的铅酸电池隔板，包含小于或等于大约40mΩ·cm2的电阻抗。
18.如权利要求10所述的铅酸电池隔板，包含大于或等于约11.0N的平均抗穿刺性。
19.如权利要求10所述的铅酸电池隔板，包含20小时大于或等于约200％的抗氧化性。
20.如权利要求10所述的铅酸电池隔板，包含40小时大于或等于约100％的抗氧化性。
21.如权利要求10所述的铅酸电池隔板，其包含第一组肋，该第一组肋来自下列中的至少一种：实心肋、间断肋、离散间断肋、连续的肋、不连续的肋、呈角度的肋、线性的肋、基本上在多孔膜的加工方向延伸的纵向肋、基本上在多孔膜的横向延伸的横向肋、基本上在多孔膜的横向延伸的横切肋、基本上在多孔膜的横向延伸的交叉肋、锯齿状突起、锯齿状肋、垛状突起或垛状肋、弯曲的或正弦形的肋、以实心或间断的锯齿状方式排列的、凹槽、通道、纹理区域、凸起、凹陷、多孔的、无孔的、微型肋或交叉微型肋、以及其组合。
22.如权利要求21所述的铅酸电池隔板，其包含第二组肋，该第二组肋来自下列中的至少一种：实心肋、间断肋、离散间断肋、连续的肋、不连续的肋、呈角度的肋、线性的肋、基本上在多孔膜的加工方向延伸的纵向肋、基本上在多孔膜的横向延伸的横向肋、基本上在多孔膜的横向延伸的横切肋、基本上在多孔膜的横向延伸的交叉肋、锯齿状突起、锯齿状肋、垛状突起或垛状肋、弯曲的或正弦形的肋、以实心或间断的锯齿状方式排列的、凹槽、通道、纹理区域、凸起、凹陷、多孔的、无孔的、微型肋或交叉微型肋、以及其组合。
23.一种铅酸电池，包含如权利要求1至22和权利要求31至38中任一项所述的铅酸电池隔板。
24.如权利要求23所述的铅酸电池，其中，所述电池选自：平板电池、管式电池、富液式铅酸电池、增强型富液式铅酸电池、深循环电池、吸收性玻璃垫电池、管式电池、逆变器电池、车辆电池、启动照明点火(“SLI”)电池、怠速启停(“ISS”)电池、汽车电池、卡车电池、摩托车电池、全地形车电池、叉车电池、高尔夫球车电池、混合动力电动车辆电池、电动车辆电池、电动人力车电池、电动自行车电池、和船舶电池。
25.如权利要求23所述的铅酸电池，其中，所述电池在部分充电状态中工作。
26.如权利要求23所述的铅酸电池，其中，所述电池在运动中工作。
27.如权利要求23所述的铅酸电池，其中，所述电池在静止下工作。
28.一种车辆，其包含如权利要求23所述的铅酸电池。
29.如权利要求28所述的车辆，其中，所述电池在部分充电状态中运行。
30.如权利要求28所述的车辆，其中，所述车辆包括来自下列中的一种：汽车、卡车、摩托车、全地形车、叉车、高尔夫球车、混合动力电动车、怠速启停车辆、电动车、电动人力车、电动自行车、和船舶。
31.一种铅酸电池隔板，包含：
至少一种具有约140g/m2或更小基重的膜，和
大于或等于约25mN的横向的弯曲刚度。
32.如权利要求31所述的隔板，其中，所述膜具有约135g/m2或更小的基重，和
大于或等于约25mN的横向的弯曲刚度。
33.如权利要求31所述的隔板，其中，所述膜具有约130g/m2或更小的基重，和
大于或等于约25mN的横向的弯曲刚度。
34.如权利要求31-33中任一项所述的隔板，其中，所述膜具有小于或等于约40mΩ·cm2的电阻抗和大于或等于约9.0N的平均抗穿刺性。
35.如权利要求31-33中任一项所述的隔板，其中，所述膜具有小于或等于约40mΩ·cm2的电阻抗。
36.如权利要求31-33中任一项所述的隔板，其中，所述膜具有大于或等于约10.0N的平均抗穿刺性。
37.如权利要求31-33中任一项所述的隔板，其中，所述膜具有大于或等于约12.0N的平均抗穿刺性。
38.如权利要求31-33中任一项所述的隔板，其中，所述膜具有大于或等于约14.0N的平均抗穿刺性。
39.新的或改进的膜、隔板、电池隔板、增强型富液式电池隔板、电池、原电池、系统、方法和/或制造和/或使用这种隔板、电池隔板、增强型富液式电池隔板、原电池、系统和/或电池的方法；新的或改进的用于增强型富液式电池的电池隔板；方法、系统和电池隔板，其具有降低的ER、提高的穿刺强度、增强的隔板CMD刚度、改善的抗氧化性、减小的隔板厚度、减少的基重及其任意组合；改进的用于增强型富液式电池的隔板，其中隔板具有降低的ER、提高的穿刺强度、增强的隔板CMD刚度、改善的抗氧化性、减小的隔板厚度、减少的基重或其任意组合；提供隔板，其包括或表现出降低的ER、提高的穿刺强度、增强的隔板CMD刚度、改善的抗氧化性、减小的隔板厚度、减少的基重及其任意组合；提供的隔板在电池的应用中用于平板电池、管式电池、车辆SLI和HEVISS应用、深循环应用、高尔夫车或高尔夫球车以及电动人力车电池、在部分充电状态中运行的电池(“PSOC”)、逆变器电池和用于可再生能源的蓄电池以及其任意组合和/或类似物如本文所示、所要求保护或所描述的。
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