CN111587509A - 包含多种纤维类型的用于电池的涂膏纸 - Google Patents
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Abstract
一般地提供了涉及涂膏纸的制品和方法。在某些实施方案中,涂膏纸可以包含多根纤维素纤维、多根多组分纤维、和多根玻璃纤维。在一些实施方案中,各多根纤维的平均纤维直径大于或等于1微米。在一些实施方案中,涂膏纸可以具有小于0.2mm的厚度、小于或等于300CFM的透气率、大于3cm的1.28spg硫酸芯吸高度,和/或可以被配置成在75℃下在1.28spg硫酸中储存168小时之后在机器方向上的干拉伸强度大于或等于1磅/英寸。在一些实施方案中,涂膏纸可以设置在电池膏例如用于铅酸电池的电池膏上。
Description
技术领域
本发明一般地涉及涂膏纸(pasting paper),更具体地,涉及包含多种类型的纤维的涂膏纸。
背景技术
涂膏纸可以通过增加电池极板的易操作性而用于辅助电池(例如,铅酸电池)的组装。许多涂膏纸具有有利于电池使用或电池组装(而非上述两者)的特性。
因此,需要改善的组成和方法。
发明内容
提供了涂膏纸以及与其相关的相关组件和方法。
在一些实施方案中,提供了铅酸电池。铅酸电池包括包含铅的电池极板和设置在电池极板上的涂膏纸。涂膏纸包括非织造纤维网,其包含多根纤维素纤维、多根多组分纤维、和多根玻璃纤维。多根纤维素纤维、多根多组分纤维、和多根玻璃纤维中的每一者的平均纤维直径大于或等于1微米。基于非织造纤维网的总重量,多根纤维素纤维占非织造纤维网的大于或等于20重量%。
在一些实施方案中,提供了用于电池的涂膏纸。涂膏纸包括非织造纤维网,其包含多根纤维素纤维、多根多组分纤维、和多根玻璃纤维。多根纤维素纤维、多根多组分纤维、和多根玻璃纤维中的每一者的平均纤维直径大于或等于1微米。基于非织造纤维网的总重量,多根纤维素纤维占非织造纤维网的大于或等于20重量%且小于或等于80重量%。基于非织造纤维网的总重量,多根多组分纤维占非织造纤维网的大于或等于10重量%且小于或等于50重量%。基于非织造纤维网的总重量,多根玻璃纤维占非织造纤维网的大于或等于10重量%且小于或等于50重量%。在一些情况下,涂膏纸的厚度小于0.2mm。
在一些实施方案中,提供了用于电池的涂膏纸。涂膏纸包括非织造纤维网,其包含多根纤维素纤维、多根多组分纤维、和多根玻璃纤维。多根纤维素纤维、多根多组分纤维、和多根玻璃纤维中的每一者的平均纤维直径大于或等于1微米。涂膏纸具有小于0.2mm的厚度、小于或等于300CFM的透气率、大于或等于3cm的1.28spg(比重)硫酸芯吸高度,和/或被配置成在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后在机器方向上的干拉伸强度大于或等于1磅/英寸。
在一些实施方案中,提供了形成电池极板的方法。形成电池极板的方法包括将涂膏纸设置在包含铅的电池膏上。涂膏纸包括非织造纤维网,其包含多根纤维素纤维、平均纤维直径大于或等于1微米的多根多组分纤维、和平均纤维直径大于或等于1微米的多根玻璃纤维。基于非织造纤维网的总重量,多根纤维素纤维占非织造纤维网的大于或等于20重量%。
在一些实施方案中,提供了组装铅酸电池的方法。组装铅酸电池的方法包括将包含铅的第一电池极板与隔离件和第二电池极板组装以形成铅酸电池。在第一电池极板上设置有涂膏纸。涂膏纸包括非织造纤维网,其包含多根纤维素纤维、平均纤维直径大于或等于1微米的多根多组分纤维、和平均纤维直径大于或等于1微米的多根玻璃纤维。基于非织造纤维网的总重量,多根纤维素纤维占非织造纤维网的大于或等于20重量%。
在一些实施方案中,提供了形成铅酸电池的方法。形成铅酸电池的方法包括将包含铅的第一电池极板与隔离件、电解质、和第二电池极板组装以形成铅酸电池。在第一电池极板上设置有涂膏纸。涂膏纸包括非织造纤维网,其包含多根纤维素纤维、平均纤维直径大于或等于1微米的多根多组分纤维、和平均纤维直径大于或等于1微米的多根玻璃纤维。基于非织造纤维网的总重量,多根纤维素纤维占非织造纤维网的大于或等于20重量%。所述方法还包括将涂膏纸内的多根纤维素纤维的至少一部分溶解在电解质中。
当结合附图考虑时,本发明的其他优点和新特征将由以下本发明的多个非限制性实施方案的详细描述而变得显而易见。在本说明书与通过引用并入的文献包含冲突和/或不一致的公开内容的情况下,应以本说明书为准。如果通过引用并入的两个或更多个文献包含相对于彼此冲突和/或不一致的公开内容,则应以生效日期在后的文献为准。
附图说明
将参照附图通过实例的方式来描述本发明的非限制性实施方案,附图为示意性的并且不旨在按比例绘制。在附图中,示出的每个相同或几乎相同的组件通常由单一数字表示。为了清楚起见,在不需要图解来使本领域普通技术人员理解本发明的地方,不是每个组件在每幅附图中都被标记,也不是本发明的每个实施方案的每个组件都被示出。在附图中:
图1示出了根据某些实施方案的涂膏纸的示意图;
图2示出了根据某些实施方案的设置在电池极板上的涂膏纸的示意图;以及
图3示出了根据某些实施方案的电池的示意图。
具体实施方式
一般地提供了涉及涂膏纸的制品和方法。在一些实施方案中,涂膏纸包括非织造纤维网,其包含特别有利的纤维类型的组合。例如,涂膏纸可以包括包含多种类型的纤维的非织造纤维网,每种纤维都为涂膏纸提供某些优点,和/或弥补也存在于涂膏纸中的其他类型的纤维的一个或更多个缺点。
作为一种纤维类型的实例,在一些实施方案中,涂膏纸可以包括包含多根玻璃纤维的非织造纤维网。玻璃纤维可以增强涂膏纸并增加其亲水性,但是在缺少将它们粘合在一起的组分的情况下可能无法良好地粘附在一起。
作为纤维类型的另一个实例,在一些实施方案中,涂膏纸可以包括包含多根多组分纤维的非织造纤维网。多组分纤维可能比玻璃纤维弱和/或比玻璃纤维亲水性低,但是可以将玻璃纤维结合在一起。在一些情况下,使用多组分纤维结合玻璃纤维可以是有益的。与使用可以用于将玻璃纤维结合在一起的其他材料例如粘合剂树脂相比,出于该目的使用多组分纤维可以得到疏水性较低的纤维网。
作为纤维类型的第三个实例,在一些实施方案中,涂膏纸可以包括包含多根纤维的非织造纤维网,所述多根纤维能够使涂膏纸在电池组装之前具有与电池循环期间不同的特性。例如,涂膏纸可以包括包含多根纤维素纤维的非织造纤维网,所述多根纤维素纤维可溶于存在于电池中的电解质中。多根纤维素纤维可以在暴露于电解质之前减小涂膏纸的平均孔径和透气率,并增加涂膏纸的亲水性,得到与缺少这些纤维的其他等效涂膏纸相比,具有更小的平均孔径、更低的透气率、和/或更高的亲水性的涂膏纸。进而,这些纤维可以增加涂膏纸的芯吸高度和/或增强电解质向涂膏纸中的初始传输。在暴露于电解质时,多根纤维素纤维可以部分或完全溶解,留下由相对大量的其他纤维类型构成的非织造纤维网。包含具有这种特性的多根纤维例如多根纤维素纤维的涂膏纸可以在电池组装之前具有开放性较低的结构,减少制造期间湿电池膏渗出和/或干电池膏起尘,并且可以在电池使用期间具有更开放的结构,促进电解质和/或气体传输通过涂膏纸。可以选择所使用的纤维素纤维的量使得涂膏纸在纤维素溶解之后仍保持结构完整性,和/或具有适当的孔尺寸和/或拉伸强度使得电池膏脱落最小化。
在一些实施方案中,涂膏纸包含上述纤维类型中的一些或全部。如以下更详细地描述的,其他纤维类型也是可能的。
如上所述,一般地提供了涂膏纸。图1示出了涂膏纸100的一个非限制性实例。一些制品和方法涉及涂膏纸例如图1中示出的涂膏纸;一些制品和方法涉及涂膏纸例如图1中示出的涂膏纸在电池例如铅酸电池中的用途。例如,可以在电池极板(例如,用于铅酸电池的铅电池极板、用于铅酸电池的二氧化铅板)的形成期间采用如本文所述的涂膏纸。本文所述的某些制品可以包括设置在电池极板上的涂膏纸;某些方法可以包括通过将涂膏纸设置在电池膏上来形成这样的制品。
在某些实施方案中,设置在电池极板上的涂膏纸可以有助于操作电池极板。与未覆盖的电池极板相比,覆盖有涂膏纸的电池极板可以更易于操作。图2示出了设置在电池极板200上的涂膏纸100的一个非限制性实例。在一些实施方案中,电池极板还可以包括一个或更多个另外的组件例如其上设置有电池膏的栅格(未示出)。应注意,虽然图2示出了涂膏纸和电池极板作为完全独立的层,但是在一些实施方案中,涂膏纸可以部分和/或完全地嵌入电池极板中。例如,涂膏纸可以定位成使得电池极板的至少一部分(例如,其中的电池膏)渗透到涂膏纸的至少一部分中,和/或使得涂膏纸的至少一部分渗透到电池极板的至少一部分中(例如,渗透到其中的电池膏的至少一部分中)。涂膏纸的与电池极板相反的表面通常没有电池极板中存在的任何组分(例如,其通常没有电池极板中的电池膏)。换言之,涂膏纸的与电池极板相反的表面通常不嵌入电池极板中。
如本文所用,当电池组件被称为“设置在另外的电池组件上”时,其可以直接设置在电池组件上,或者还可以存在中间电池组件。“直接设置在另外的电池组件上”的电池组件意味着不存在中间电池组件。
当设置在电池极板上时,涂膏纸可以在后续的电池制造步骤(例如,将电池极板切割成一定尺寸、使电池极板在烘箱中干燥和/或固化、以及将电池极板与其他电池组件组装)期间覆盖电池极板。在这样的步骤期间,在电池极板上存在涂膏纸可以是有利的。例如,在一些情况下,涂膏纸可以对电池膏具有相对低的渗透率。作为实例,在被配置成设置在包含铅颗粒的电池极板上的涂膏纸的情况下,涂膏纸可以对铅颗粒具有相对低的渗透率。相对少量的湿铅和/或干铅可能能够穿过涂膏纸(例如,涂膏纸可以表现出相对低水平的从其通过的湿铅渗出和/或干铅起尘)。作为另一个实例,在被配置成设置在包含二氧化铅颗粒的电池极板上的涂膏纸的情况下,涂膏纸可以对二氧化铅颗粒具有相对低的渗透率。相对少量的湿二氧化铅和/或干二氧化铅可能能够穿过涂膏纸(例如,涂膏纸可以表现出相对低水平的从其通过的湿二氧化铅渗出和/或干二氧化铅起尘)。在这种情况下,设置在电池极板上的涂膏纸的存在还可以减少操作电池极板的人员暴露于电池极板的组分(例如,有害组分,例如被配置成用于铅酸电池的涂膏纸中的铅颗粒和/或二氧化铅颗粒),和/或可以减少相邻电池极板之间的粘附。
在一些实施方案中,可以将其上设置有涂膏纸的电池极板并入电池中。例如,本文所述的某些方法可以包括将电池极板(例如,其上设置有涂膏纸的电池极板)定位在电池中。可以在电池极板加工期间将涂膏纸定位在电池极板上,然后在将电池极板并入电池中之前不从电池极板移除涂膏纸。作为另一个实例,某些方法可以包括组装电池,例如铅酸电池。电池可以通过组装其上设置有涂膏纸的第一电池极板与其他电池组件来组装。这些组件可以包括第二电池极板、隔离件、电解质、和一个或更多个集流体(current collector)中的一者或更多者。图3示出了包括涂膏纸100、第一电池极板200、隔离件300、和第二电池极板400的电池1000的一个非限制性实例。应理解,本文所述的涂膏纸可以被并入包括比图3示出的组件更少的组件的电池(例如,缺少隔离件的电池)中,和/或可以被并入包括比图3示出的组件更多的组件的电池(例如,包括一个或更多个集流体的电池)中。其他配置也是可能的。
在一些实施方案中,电池极板和设置在其上的涂膏纸可以暴露于电解质(例如,在电池制造期间、在电池组装期间)。在某些情况下,在电池极板和涂膏纸暴露于电解质时,涂膏纸的至少一部分可以溶解在电解质中。剩余的涂膏纸可以具有更开放的结构(例如,如通过更大的平均孔径和/或更大的透气率所证明的),并因此可以比部分溶解之前的涂膏纸更易透过电解质和/或气体。所述更开放的结构仍可以足够强并且不可透过电池膏(例如,铅、二氧化铅)以防止明显的电池膏脱落(例如,铅脱落、二氧化铅脱落)。例如,涂膏纸最初可以包括非织造纤维网,其包含被配置成溶解在电解质(例如,电解质如硫酸,如浓度为1.28spg的硫酸)中的多根纤维素纤维以及被配置成不溶解在电解质中的多根玻璃纤维和多组分纤维。在涂膏纸的至少一部分(例如,多根纤维素纤维的至少一部分、或多根纤维素纤维的全部)溶解之后,非织造纤维网仍可以包含多根玻璃纤维和多根多组分纤维。这些剩余的纤维可以占非织造纤维网的足够百分比,并且可以足够强地粘合在一起以为所得电池提供优点,例如防止电池膏脱落。
如上所述,在某些实施方案中,涂膏纸可以包括包含多根玻璃纤维的非织造纤维网。当存在时,多根玻璃纤维内的全部玻璃纤维可以一起占非织造纤维网或涂膏纸的任何合适的量。换言之,非织造纤维网或涂膏纸中的玻璃纤维的总量(例如,为微玻璃纤维、短切原丝玻璃纤维、或任何其他类型的玻璃纤维的纤维的总量)可以根据需要来选择。玻璃纤维可以占非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于2重量%、大于或等于5重量%、大于或等于10重量%、大于或等于20重量%、大于或等于30重量%、大于或等于40重量%、大于或等于50重量%、或者大于或等于60重量%。玻璃纤维可以占非织造纤维网或涂膏纸的小于或等于70重量%、小于或等于60重量%、小于或等于50重量%、小于或等于40重量%、小于或等于30重量%、小于或等于20重量%、小于或等于10重量%、或者小于或等于5重量%。上述范围的组合也是可能的(例如,非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于2重量%且小于或等于70重量%、非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于10重量%且小于或等于50重量%、或者非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于20重量%且小于或等于30重量%)。其他范围也是可能的。在一些实施方案中,重量百分比的以上范围基于非织造纤维网或涂膏纸的总重量。例如,玻璃纤维可以以非织造纤维网或涂膏纸的总重量的大于或等于2重量%且小于或等于70重量%的量存在。在一些实施方案中,重量百分比的以上范围基于非织造纤维网或涂膏纸中的纤维的总量。例如,玻璃纤维可以以非织造纤维网或涂膏纸中的纤维的总量的大于或等于2重量%且小于或等于70重量%的量存在。
当涂膏纸中存在玻璃纤维时,全部玻璃纤维的平均纤维直径可以为任何合适的值。换言之,非织造纤维网或涂膏纸中的玻璃纤维的平均直径(例如,为微玻璃纤维、短切原丝玻璃纤维、或任何其他类型的玻璃纤维的纤维的平均直径)可以根据需要来选择。玻璃纤维的平均纤维直径可以大于或等于1微米、大于或等于2微米、大于或等于5微米、大于或等于10微米、大于或等于15微米、大于或等于20微米、或者大于或等于25微米。玻璃纤维的平均纤维直径可以小于或等于30微米、小于或等于25微米、小于或等于20微米、小于或等于15微米、小于或等于10微米、小于或等于5微米、或者小于或等于2微米。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于1微米且小于或等于30微米、大于或等于1微米且小于或等于20微米、或者大于或等于1微米且小于或等于15微米)。其他范围也是可能的。本领域普通技术人员将熟悉可以用于确定非织造纤维网或涂膏纸中的玻璃纤维的平均纤维直径的技术。一种合适的技术的实例为扫描电子显微镜。
当涂膏纸中存在玻璃纤维时,全部玻璃纤维的平均长度可以为任何合适的值。换言之,非织造纤维网或涂膏纸中的玻璃纤维的平均长度(例如,为微玻璃纤维、短切原丝玻璃纤维、或任何其他类型的玻璃纤维的纤维的平均长度)可以根据需要来选择。玻璃纤维的平均长度可以大于或等于0.1mm、大于或等于0.2mm、大于或等于0.5mm、大于或等于1mm、大于或等于2mm、大于或等于5mm、大于或等于10mm、大于或等于15mm、或者大于或等于20mm。玻璃纤维的平均长度可以小于或等于25mm、小于或等于20mm、小于或等于15mm、小于或等于10mm、小于或等于5mm、小于或等于2mm、小于或等于1mm、小于或等于0.5mm、或者小于或等于0.2mm。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于0.1mm且小于或等于25mm、大于或等于0.1mm且小于或等于25mm、或者大于或等于0.2mm且小于或等于15mm)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中,涂膏纸中存在的玻璃纤维可以为微玻璃纤维和/或短切原丝玻璃纤维。
在一些实施方案中,多根玻璃纤维可以包括微玻璃纤维。当存在时,微玻璃纤维可以占非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于2重量%、大于或等于5重量%、大于或等于10重量%、大于或等于15重量%、大于或等于20重量%、大于或等于25重量%、大于或等于30重量%、大于或等于35重量%、大于或等于40重量%、大于或等于45重量%、大于或等于50重量%、大于或等于55重量%、或者大于或等于60重量%。当存在时,微玻璃纤维可以占非织造纤维网或涂膏纸的小于或等于70重量%、小于或等于60重量%、小于或等于50重量%、小于或等于40重量%、小于或等于30重量%、小于或等于20重量%、小于或等于10重量%、或者小于或等于5重量%。上述范围的组合也是可能的(例如,非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于2重量%且小于或等于70重量%、非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于10重量%且小于或等于50重量%、或者非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于20重量%且小于或等于30重量%)。其他范围也是可能的。在一些实施方案中,重量百分比的以上范围基于非织造纤维网或涂膏纸的总重量。例如,微玻璃纤维可以以非织造纤维网或涂膏纸的总重量的大于或等于2重量%且小于或等于70重量%的量存在。在一些实施方案中,重量百分比的以上范围基于非织造纤维网或涂膏纸中的纤维的总量。例如,微玻璃纤维可以以非织造纤维网或涂膏纸中的纤维的总量的大于或等于2重量%且小于或等于70重量%的量存在。
当存在时,多根微玻璃纤维可以包括任何合适的类型的微玻璃纤维。多根微玻璃纤维可以包括从套管尖端拉出并进一步经历火焰吹制或旋转纺丝过程的微玻璃纤维。在一些情况下,微玻璃纤维可以使用重熔方法来制造。多根微玻璃纤维可以包括碱金属氧化物(例如,钠氧化物、镁氧化物)占纤维的10重量%至20重量%的微玻璃纤维。这样的纤维可以具有相对较低的熔化和加工温度。微玻璃纤维的非限制性实例是由TIMA Inc.的命名委员会,1993年3月,第45页的根据人造玻璃质纤维的M-玻璃纤维。
当存在时,微玻璃纤维可以具有任何合适的平均纤维直径。微玻璃纤维的平均纤维直径可以大于或等于1微米、大于或等于2微米、大于或等于3微米、大于或等于4微米、大于或等于5微米、大于或等于6微米、大于或等于7微米、大于或等于8微米、或者大于或等于9微米。微玻璃纤维的平均纤维直径可以小于或等于10微米、小于或等于9微米、小于或等于8微米、小于或等于7微米、小于或等于6微米、小于或等于5微米、小于或等于4微米、小于或等于3微米、或者小于或等于2微米。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于1微米且小于或等于10微米、大于或等于1微米且小于或等于5微米、或者大于或等于1微米且小于或等于2微米)。其他范围也是可能的。本领域普通技术人员将熟悉可以用于确定非织造纤维网或涂膏纸中的微玻璃纤维的平均纤维直径的技术。一种合适的技术的实例为扫描电子显微镜。
当存在时,微玻璃纤维可以具有任何合适的平均长度。微玻璃纤维的平均长度可以大于或等于0.1mm、大于或等于0.2mm、大于或等于0.5mm、大于或等于0.7mm、大于或等于1mm、大于或等于1.2mm、大于或等于1.5mm、或者大于或等于1.7mm。微玻璃纤维的平均长度可以小于或等于2mm、小于或等于1.7mm、小于或等于1.5mm、小于或等于1.2mm、小于或等于1mm、小于或等于0.7mm、小于或等于0.5mm、或者小于或等于0.2mm。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于0.1mm且小于或等于2mm、大于或等于0.1mm且小于或等于1mm、或者大于或等于0.1mm且小于或等于0.7mm)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中,涂膏纸可以包含多根玻璃纤维,并且多根玻璃纤维可以包括短切原丝玻璃纤维。当存在短切原丝玻璃纤维时,其可以占非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于2重量%、大于或等于5重量%、大于或等于10重量%、大于或等于20重量%、大于或等于30重量%、大于或等于40重量%、大于或等于50重量%、或者大于或等于60重量%。当存在时,短切原丝玻璃纤维可以占非织造纤维网或涂膏纸的小于或等于70重量%、小于或等于60重量%、小于或等于50重量%、小于或等于40重量%、小于或等于30重量%、小于或等于20重量%、小于或等于10重量%、或者小于或等于5重量%。上述范围的组合也是可能的(例如,非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于2重量%且小于或等于70重量%、非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于10重量%且小于或等于50重量%、或者非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于20重量%且小于或等于30重量%)。其他范围也是可能的。在一些实施方案中,重量百分比的以上范围基于非织造纤维网或涂膏纸的总重量。例如,短切原丝玻璃纤维可以以非织造纤维网或涂膏纸的总重量的大于或等于2重量%且小于或等于70重量%的量存在。在一些实施方案中,重量百分比的以上范围基于非织造纤维网或涂膏纸中的纤维的总量。例如,短切原丝玻璃纤维可以以非织造纤维网或涂膏纸中的纤维的总量的大于或等于2重量%且小于或等于70重量%的量存在。
当存在时,多根短切原丝玻璃纤维可以包括任何合适的类型的短切原丝玻璃纤维。多根短切原丝玻璃纤维可以包括通过将玻璃熔体从套管(bushing)尖端拉出为连续纤维然后将连续纤维切成短纤维而生产的短切原丝玻璃纤维。多根短切原丝玻璃纤维可以包括碱金属氧化物(例如,钠氧化物、镁氧化物)占纤维的相对低的量的短切原丝玻璃纤维。某些短切原丝玻璃纤维可以包含相对大量的钙氧化物和/或铝氧化物。
当存在时,短切原丝玻璃纤维可以具有任何合适的平均纤维直径。短切原丝玻璃纤维的平均纤维直径可以大于或等于5微米、大于或等于7微米、大于或等于10微米、大于或等于12微米、大于或等于15微米、大于或等于17微米、大于或等于20微米、大于或等于22微米、大于或等于25微米、或者大于或等于27微米。短切原丝玻璃纤维的平均纤维直径可以小于或等于30微米、小于或等于27微米、小于或等于25微米、小于或等于22微米、小于或等于20微米、小于或等于17微米、小于或等于15微米、小于或等于12微米、小于或等于10微米、或者小于或等于7微米。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于5微米且小于或等于30微米、大于或等于10微米且小于或等于30微米、大于或等于10微米且小于或等于20微米、或者大于或等于10微米且小于或等于15微米)。其他范围也是可能的。本领域普通技术人员将熟悉可以用于确定非织造纤维网或涂膏纸中的短切原丝玻璃纤维的平均纤维直径的技术。一种合适的技术的实例为扫描电子显微镜。
当存在时,短切原丝玻璃纤维可以具有任何合适的平均长度。短切原丝玻璃纤维的平均长度可以大于或等于2mm、大于或等于4mm、大于或等于5mm、大于或等于10mm、大于或等于15mm、或者大于或等于20mm。短切原丝玻璃纤维的平均长度可以小于或等于25mm、小于或等于20mm、小于或等于15mm、小于或等于10mm、小于或等于5mm、或者小于或等于4mm。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于2mm且小于或等于25mm、大于或等于4mm且小于或等于20mm、或者大于或等于5mm且小于或等于15mm)。其他范围也是可能的。
如上所述,在某些实施方案中,涂膏纸可以包括包含多根多组分纤维的非织造纤维网。当存在时,多组分纤维可以占纤维网或涂膏纸的任何合适的量。多组分纤维可以占非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于2重量%、大于或等于5重量%、大于或等于10重量%、大于或等于15重量%、大于或等于20重量%、大于或等于25重量%、大于或等于30重量%、大于或等于35重量%、大于或等于40重量%、大于或等于45重量%、大于或等于50重量%、或者大于或等于60重量%。多组分纤维可以占非织造纤维网或涂膏纸的小于或等于70重量%、小于或等于60重量%、小于或等于50重量%、小于或等于45重量%、小于或等于40重量%、小于或等于35重量%、小于或等于30重量%、小于或等于25重量%、小于或等于20重量%、小于或等于15重量%、小于或等于10重量%、小于或等于5重量%、或者小于或等于2重量%。上述范围的组合也是可能的(例如,非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于2重量%且小于或等于70重量%、非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于10重量%且小于或等于50重量%、或者非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于25重量%且小于或等于45重量%)。其他范围也是可能的。在一些实施方案中,重量百分比的以上范围基于非织造纤维网或涂膏纸的总重量。例如,多组分纤维可以以非织造纤维网或涂膏纸的总重量的大于或等于2重量%且小于或等于70重量%的量存在。在一些实施方案中,重量百分比的以上范围基于非织造纤维网或涂膏纸中的纤维的总量。例如,多组分纤维可以以非织造纤维网或涂膏纸中的纤维的总量的大于或等于2重量%且小于或等于70重量%的量存在。
当存在时,多根多组分纤维可以包括任何合适的类型的多组分纤维。多组分纤维可以在每根纤维中包含多于一种组分。可以存在于多组分纤维中的合适的组分的非限制性实例包括聚烯烃例如聚(乙烯)(PE)、聚(丙烯)(PP)、和聚(丁烯);聚酯和/或共聚酯例如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)和聚(对苯二甲酸丁二醇酯)(PBT);聚酰胺例如尼龙和芳族聚酰胺;卤化聚合物例如聚四氟乙烯。
在一些实施方案中,多根多组分纤维可以包括双组分纤维。应理解,相对于多组分纤维,双组分纤维可以占上述非织造纤维网或涂膏纸的任何量(例如,基于非织造纤维网或涂膏纸的总重量,双组分纤维可以占非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于2重量%且小于或等于70重量%;基于非织造纤维网或涂膏纸中的纤维的总量,双组分纤维可以占非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于2重量%且小于或等于70重量%)。当存在时,双组分纤维具有任何合适的结构,例如芯/鞘(例如,同心芯/鞘、非同心芯-鞘)、裂膜纤维、并列纤维、和“海岛型”纤维。当存在芯-鞘双组分纤维时,鞘的熔化温度可以低于芯。当加热时,鞘可以在芯之前熔化,将非织造纤维网或涂膏纸内的其他纤维粘合在一起,而芯保持为固体。合适的双组分纤维的非限制性实例(其中首先列出具有较低熔化温度的组分,然后列出具有较高熔化温度的组分)包括以下:PE/PET、PP/PET、共-PET/PET、PBT/PET、共聚酰胺/聚酰胺、和PE/PP。
当存在时,多组分纤维可以具有任何合适的平均纤维直径。多组分纤维的平均纤维直径可以大于或等于1微米、大于或等于2微米、大于或等于5微米、大于或等于10微米、大于或等于15微米、大于或等于20微米、或者大于或等于25微米。多组分纤维的平均纤维直径可以小于或等于30微米、小于或等于25微米、小于或等于20微米、小于或等于15微米、小于或等于10微米、小于或等于5微米、或者小于或等于2微米。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于1微米且小于或等于30微米、大于或等于5微米且小于或等于20微米、或者大于或等于10微米且小于或等于15微米)。其他范围也是可能的。本领域普通技术人员将熟悉可以用于确定非织造纤维网或涂膏纸中的多组分纤维的平均纤维直径的技术。一种合适的技术的实例为扫描电子显微镜。
当存在时,多组分纤维可以具有任何合适的平均长度。多组分纤维的平均长度可以大于或等于2mm、大于或等于4mm、大于或等于5mm、大于或等于10mm、大于或等于15mm、或者大于或等于20mm。多组分纤维的平均长度可以小于或等于25mm、小于或等于20mm、小于或等于15mm、小于或等于10mm、小于或等于5mm、小于或等于4mm、或者小于或等于2mm。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于2mm且小于或等于25mm、大于或等于4mm且小于或等于20mm、或者大于或等于5mm且小于或等于15mm)。其他范围也是可能的。
如上所述,在某些实施方案中,涂膏纸可以包括包含多根纤维素纤维的非织造纤维网。纤维素纤维可以溶于某些电解质(例如,硫酸如1.28spg硫酸)中,并且可以在电池制造期间和/或之后至少部分地溶解在涂膏纸所暴露的电解质中。当存在时,纤维素纤维可以占非织造纤维网或涂膏纸的任何合适的量。纤维素纤维可以占非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于10重量%、大于或等于15重量%、大于或等于20重量%、大于或等于25重量%、大于或等于30重量%、大于或等于35重量%、大于或等于40重量%、大于或等于45重量%、大于或等于50重量%、大于或等于55重量%、大于或等于60重量%、大于或等于65重量%、大于或等于70重量%、大于或等于75重量%、大于或等于80重量%、大于或等于85重量%、或者大于或等于90重量%。纤维素纤维可以占非织造纤维网或涂膏纸的小于或等于95重量%、小于或等于90重量%、小于或等于85重量%、小于或等于80重量%、小于或等于75重量%、小于或等于70重量%、小于或等于65重量%、小于或等于60重量%、小于或等于55重量%、小于或等于50重量%、小于或等于45重量%、小于或等于40重量%、小于或等于35重量%、小于或等于30重量%、小于或等于25重量%、小于或等于20重量%、或者小于或等于15重量%。上述范围的组合也是可能的(例如,非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于10重量%且小于或等于95重量%、非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于20重量%且小于或等于80重量%、或者非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于25重量%且小于或等于55重量%)。其他范围也是可能的。在一些实施方案中,重量百分比的以上范围基于非织造纤维网或涂膏纸的总重量。例如,纤维素纤维可以以非织造纤维网或涂膏纸的总重量的大于或等于10重量%且小于或等于95重量%的量存在。在一些实施方案中,重量百分比的以上范围基于非织造纤维网或涂膏纸中的纤维的总量。例如,纤维素纤维可以以非织造纤维网或涂膏纸中的纤维的总量的大于或等于10重量%且小于或等于95重量%的量存在。
当存在时,纤维素纤维可以包括任何合适的类型的纤维素。在一些实施方案中,纤维素纤维可以包括天然纤维素纤维例如纤维素木材(例如,雪松)、软木纤维、和/或硬木纤维。示例性软木纤维包括从以下获得的纤维:丝光南方松(“丝光南方松纤维或HPZ纤维”)、北方漂白软木牛皮纸(例如,从栎树闪光(Robur Flash)获得的纤维(“栎树闪光纤维”))、南方漂白软木牛皮纸(例如,从不伦瑞克(Brunswick)松获得的纤维(“不伦瑞克松纤维”))、或者化学处理的机械纸浆(“CTMP纤维”)。例如,HPZ纤维可以从田纳西州孟菲斯的BuckeyeTechnologies,Inc.获得;栎树闪光纤维可以从瑞典斯德哥尔摩的Rottneros AB获得;以及不伦瑞克松纤维可以从佐治亚州亚特兰大的Georgia-Pacific获得。
示例性硬木纤维包括从桉树获得的纤维(“桉树纤维”)。桉树纤维可商购自例如(1)巴西苏扎诺的Suzano Group(“Suzano纤维”);(2)葡萄牙Cacia的Group PortucelSoporcel(“Cacia纤维”);(3)加拿大魁北克Temiscaming的Tembec,Inc.(“Tarascon纤维”);(4)德国杜塞尔多夫的Kartonimex Intercell(“Acacia纤维”);(5)康涅狄格州斯坦福德的Mead-Westvaco(“Westvaco纤维”);以及(6)佐治亚州亚特兰大的Georgia-Pacific(“Leaf River纤维”)。
在一些实施方案中,涂膏纸可以包括非织造纤维网,其包含除天然纤维素纤维之外的纤维素纤维。作为实例,纤维素纤维可以包括再生和/或合成纤维素,例如莱赛尔、人造丝、和赛璐珞。作为另一个实例,纤维素纤维包括天然纤维素衍生物,例如乙酸纤维素和羧甲基纤维素。
当存在时,纤维素纤维可以包括原纤化纤维素纤维,和/或可以包括非原纤化纤维素纤维。
当存在时,纤维素纤维可以具有任何合适的平均纤维直径。纤维素纤维的平均纤维直径可以大于或等于0.1微米、大于或等于0.2微米、大于或等于0.5微米、大于或等于1微米、大于或等于2微米、大于或等于5微米、大于或等于10微米、大于或等于15微米、大于或等于20微米、大于或等于25微米、大于或等于30微米、大于或等于40微米、大于或等于50微米、大于或等于60微米、或者大于或等于70微米。纤维素纤维的平均纤维直径可以小于或等于75微米、小于或等于70微米、小于或等于60微米、小于或等于50微米、小于或等于40微米、小于或等于30微米、小于或等于25微米、小于或等于20微米、小于或等于15微米、小于或等于10微米、小于或等于5微米、小于或等于2微米、小于或等于1微米、小于或等于0.5微米、或者小于或等于0.2微米。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于0.1微米且小于或等于75微米、大于或等于1微米且小于或等于40微米、或者大于或等于10微米且小于或等于30微米)。其他范围也是可能的。本领域普通技术人员将熟悉可以用于确定非织造纤维网或涂膏纸中的纤维素纤维的平均纤维直径的技术。一种合适的技术的实例为扫描电子显微镜。
当存在时,纤维素纤维可以具有任何合适的平均长度。纤维素纤维的平均长度可以为0.1mm、大于或等于0.2mm、大于或等于0.5mm、大于或等于1mm、大于或等于2mm、大于或等于5mm、大于或等于10mm、大于或等于15mm、或者大于或等于20mm。纤维素纤维的平均长度可以小于或等于25mm、小于或等于20mm、小于或等于15mm、小于或等于10mm、小于或等于5mm、小于或等于2mm、小于或等于1mm、小于或等于0.5mm、或者小于或等于0.2mm。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于0.1mm且小于或等于25mm、大于或等于1mm且小于或等于10mm、或者大于或等于2mm且小于或等于5mm)。其他范围也是可能的。
当存在时,纤维素纤维可以具有任何合适的加拿大标准游离度。可以选择纤维素纤维的加拿大标准游离度以为涂膏纸提供期望的孔尺寸和/或透气率。通常,较低的加拿大标准游离度值与包含纤维素纤维的涂膏纸或非织造纤维网的较小的孔尺寸和较低的透气率相关,较高的加拿大标准游离度值与包含纤维素纤维的涂膏纸或非织造纤维网的较大的孔尺寸和较高的透气率相关。纤维素纤维的加拿大标准游离度可以大于或等于45CSF、大于或等于100CSF、大于或等于150CSF、大于或等于200CSF、大于或等于250CSF、大于或等于300CSF、大于或等于350CSF、大于或等于400CSF、大于或等于450CSF、大于或等于500CSF、大于或等于550CSF、大于或等于600CSF、大于或等于650CSF、大于或等于700CSF、或者大于或等于750CSF。纤维素纤维的加拿大标准游离度可以小于或等于800CSF、小于或等于750CSF、小于或等于700CSF、小于或等于650CSF、小于或等于600CSF、小于或等于550CSF、小于或等于500CSF、小于或等于450CSF、小于或等于400CSF、小于或等于350CSF、小于或等于300CSF、小于或等于250CSF、小于或等于200CSF、小于或等于150CSF、或者小于或等于100CSF。上述范围的组合也适用(例如,大于或等于45CSF且小于或等于800CSF、大于或等于300CSF且小于或等于700CSF、或者大于或等于550CSF且小于或等于650CSF)。其他范围也是可能的。纤维素纤维的加拿大标准游离度可以根据由TAPPI测试方法T-227-OM-09纸浆游离度规定的加拿大标准游离度测试来测量。该测试可以提供平均CSF值。
在一些实施方案中,形成涂膏纸的一部分的非织造纤维网可以包含不同于上述纤维素纤维或除上述纤维素纤维之外的多根纤维,其可溶于存在于其中配置有包括涂膏纸的电池极板以使用的电池中的电解质中,和/或在暴露于存在于其中配置有包括涂膏纸的电池极板以使用的电池中的电解质时分解。作为实例,涂膏纸或非织造纤维网可以包含多根纤维,所述多根纤维包括聚(乙烯醇)纤维、聚(酰胺)纤维、聚(丙烯酸酯)纤维、和/或聚(丙烯腈)纤维。应理解,如果存在的话,该多根纤维可以占涂膏纸或非织造纤维网的任何合适的重量%(例如,相对于纤维素纤维,上述范围内的涂膏纸或非织造纤维网的重量%)。
如上所述,在某些实施方案中,如本文所述的纤维网或涂膏纸可以包含相对少量的粘合剂树脂。当存在时,粘合剂树脂可以占非织造纤维网或涂膏纸的小于或等于10重量%、小于或等于7重量%、小于或等于5重量%、小于或等于3重量%、小于或等于2重量%、小于或等于1重量%、小于或等于0.5重量%、或者小于或等于0.2重量%。在一些实施方案中,粘合剂树脂可以占非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于0.1重量%、大于或等于0.2重量%、大于或等于0.5重量%、大于或等于1重量%、大于或等于2重量%、或者大于或等于5重量%。上述范围的组合也是可能的(例如,非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于0.1重量%且小于或等于10重量%、非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于0.5重量%且小于或等于5重量%、或者非织造纤维网或涂膏纸的大于或等于1重量%且小于或等于2重量%)。在一些实施方案中,非织造纤维网或涂膏纸包含0重量%的粘合剂树脂。其他范围也是可能的。重量百分比的以上范围基于非织造纤维网或涂膏纸的总重量。例如,粘合剂树脂可以以非织造纤维网或涂膏纸的总重量的大于或等于0.1重量%且小于或等于10重量%的量存在。
当存在时,粘合剂树脂可以包括任何合适的材料。在一些实施方案中,粘合剂树脂可以包括聚合物,例如合成聚合物和/或天然聚合物。合适的合成聚合物的非限制性实例包括氟聚合物(例如,聚(四氟乙烯)、聚(偏二氟乙烯));苯乙烯-丁二烯;和丙烯酸类聚合物(例如,聚(丙烯酸)、聚(丙烯酸酯))。
当存在时,粘合剂树脂可以以任何合适的方式应用于非织造纤维网。例如,当存在时,粘合剂树脂可以以溶液或悬浮体(例如,对于乳胶粘合剂)应用于非织造纤维网。溶液或悬浮体还可以包含水和/或有机溶剂。
在一些实施方案中,如本文所述的涂膏纸可以具有有利的一种或更多种特性(例如,拉伸强度、芯吸高度、平均孔径、透气率)。涂膏纸可以为例如独立的涂膏纸或者与如本文所述的电池极板或膏组合的涂膏纸。一种或更多种特性可以在暴露于电解质例如硫酸(例如,1.28spg硫酸)之前或者在任何其他合适的时间点(例如,在并入电池中之前、在电池循环之前、在一定数量的电池循环之前、在电池寿命结束时)存在于涂膏纸中。
在一些实施方案中,涂膏纸在机器方向上的干拉伸强度可以大于或等于0.2磅/英寸、大于或等于0.5磅/英寸、大于或等于1磅/英寸、大于或等于2磅/英寸、或者大于或等于3磅/英寸。涂膏纸在机器方向上的干拉伸强度可以小于或等于5磅/英寸、小于或等于3磅/英寸、小于或等于2磅/英寸、小于或等于1磅/英寸、或者小于或等于0.5磅/英寸。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于0.2磅/英寸且小于或等于5磅/英寸、大于或等于0.5磅/英寸且小于或等于3磅/英寸、或者大于或等于1磅/英寸且小于或等于2磅/英寸)。其他范围也是可能的。涂膏纸的干拉伸强度可以根据BCIS 03A,2015年12月修订,方法9来确定。
在一些实施方案中,如本文所述的涂膏纸可以具有相对大的1.28spg硫酸芯吸高度(例如,在暴露于1.28spg硫酸之前)。涂膏纸的1.28spg硫酸芯吸高度(例如,在暴露于1.28spg硫酸之前)可以大于或等于3cm、大于或等于5cm、大于或等于7cm、大于或等于10cm、大于或等于13cm、大于或等于15cm、或者大于或等于17cm。涂膏纸的1.28spg硫酸芯吸高度(例如,在暴露于1.28spg硫酸之前)可以小于或等于20cm、小于或等于17cm、小于或等于15cm、小于或等于13cm、小于或等于10cm、小于或等于7cm、或者小于或等于5cm。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于3cm且小于或等于20cm、大于或等于5cm且小于或等于10cm、或者大于或等于5cm且小于或等于7cm)。其他范围也是可能的。涂膏纸的1.28spg硫酸芯吸高度(例如,在暴露于1.28spg硫酸之前)可以根据ISO 8787(1986)来确定。在ISO 8787中,将涂膏纸垂直定位在1.28硫酸浴中10分钟。然后,测量1.28spg硫酸向上芯吸的高度。
如本文所述的涂膏纸可以具有任何合适的平均孔径。在一些实施方案中,涂膏纸的平均孔径可以大于或等于2微米、大于或等于5微米、大于或等于10微米、大于或等于20微米、大于或等于50微米、或者大于或等于70微米。在一些实施方案中,涂膏纸的平均孔径可以小于或等于100微米、小于或等于70微米、小于或等于50微米、小于或等于20微米、小于或等于10微米、或者小于或等于5微米。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于2微米且小于或等于100微米、大于或等于5微米且小于或等于70微米、或者大于或等于10微米且小于或等于50微米)。其他范围也是可能的。平均孔径可以根据BCIS-03A,2009年9月修订,方法6中描述的液体孔隙度测定法来确定。该方法包括使用PMI毛细管流动孔隙度计。
如本文所述的涂膏纸可以具有任何合适的透气率。在一些实施方案中,涂膏纸的透气率可以大于或等于2CFM、大于或等于5CFM、大于或等于10CFM、大于或等于20CFM、大于或等于40CFM、大于或等于80CFM、大于或等于100CFM、大于或等于150CFM、大于或等于200CFM、大于或等于250CFM、大于或等于300CFM、大于或等于400CFM、大于或等于500CFM、大于或等于750CFM、或者大于或等于1000CFM。在一些实施方案中,涂膏纸的透气率可以小于或等于1300CFM、小于或等于1000CFM、小于或等于750CFM、小于或等于500CFM、小于或等于400CFM、小于或等于300CFM、小于或等于250CFM、小于或等于200CFM、小于或等于150CFM、小于或等于100CFM、小于或等于80CFM、小于或等于40CFM、小于或等于20CFM、小于或等于10CFM、或者小于或等于5CFM。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于2CFM且小于或等于1300CFM、大于或等于20CFM且小于或等于400CFM、或者大于或等于40CFM且小于或等于250CFM)。其他范围也是可能的。如本文所用,CFM是指立方英尺每平方英尺样品面积每分钟(ft3/ft2分钟)。透气率可以根据ASTM测试标准D737-96在测试面积为38cm2的样品上在125Pa的压降下来确定。
如本文所述的涂膏纸可以具有任何合适的比表面积。在一些实施方案中,涂膏纸的比表面积可以大于或等于0.1m2/g、大于或等于0.2m2/g、大于或等于0.3m2/g、大于或等于0.4m2/g、大于或等于0.5m2/g、大于或等于0.8m2/g、大于或等于1m2/g、大于或等于2m2/g、大于或等于5m2/g、或者大于或等于8m2/g。在一些实施方案中,涂膏纸的比表面积可以小于或等于10m2/g、小于或等于8m2/g、小于或等于5m2/g、小于或等于2m2/g、小于或等于1m2/g、小于或等于0.8m2/g、小于或等于0.5m2/g、小于或等于0.4m2/g、小于或等于0.3m2/g、或者小于或等于0.2m2/g。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于0.1m2/g且小于或等于10m2/g、大于或等于0.3m2/g且小于或等于2m2/g、或者大于或等于0.4m2/g且小于或等于0.8m2/g)。其他范围也是可能的。比表面积可以根据电池协会国际标准(Battery CouncilInternational Standard)BCIS-03A(2002),“推荐的电池材料规格阀控式重组电池(Recommended Battery Materials Specifications Valve Regulated RecombinantBatteries)”的第10节来确定,第10节为“重组电池隔离件垫的表面积的标准测试方法(Standard Test Method for Surface Area of Recombinant Battery SeparatorMat)”。按照该技术,使用BET表面分析仪(例如,Micromeritics Gemini III 2375表面积分析仪)用氮气经由吸附分析来测量比表面积;在3/4”管中样品量为0.5克至0.6克;并使样品在75℃下脱气最少3小时。
如本文所述的涂膏纸可以具有任何合适的厚度。在一些实施方案中,涂膏纸的厚度可以大于或等于0.05mm、大于或等于0.075mm、大于或等于0.1mm、大于或等于0.12mm、大于或等于0.14mm、大于或等于0.16mm、或者大于或等于0.175mm。在一些实施方案中,涂膏纸的厚度可以小于0.2mm、小于或等于0.175mm、小于或等于0.16mm、小于或等于0.14mm、小于或等于0.12mm、小于或等于0.1mm、或者小于或等于0.075mm。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于0.05mm且小于0.2mm、大于或等于0.1mm且小于或等于0.175mm、或者大于或等于0.12mm且小于或等于0.16mm)。其他范围也是可能的。厚度可以根据BCIS-03A,2009年9月,方法10在10kPa的施加压力下来测量。
如本文所述的涂膏纸可以具有任何合适的定量(basis weight)。在一些实施方案中,涂膏纸的定量可以大于或等于5g/m2、大于或等于10g/m2、大于或等于15g/m2、大于或等于20g/m2、大于或等于25g/m2、大于或等于30g/m2、大于或等于35g/m2、大于或等于40g/m2、大于或等于45g/m2、大于或等于50g/m2、大于或等于60g/m2、大于或等于70g/m2、大于或等于80g/m2、或者大于或等于90g/m2。在一些实施方案中,涂膏纸的定量可以小于或等于100g/m2、小于或等于90g/m2、小于或等于80g/m2、小于或等于70g/m2、小于或等于60g/m2、小于或等于50g/m2、小于或等于45g/m2、小于或等于40g/m2、小于或等于35g/m2、小于或等于30g/m2、小于或等于25g/m2、小于或等于20g/m2、小于或等于15g/m2、或者小于或等于10g/m2。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于5g/m2且小于或等于100g/m2、大于或等于20g/m2且小于或等于40g/m2、或者大于或等于25g/m2且小于或等于35g/m2)。其他范围也是可能的。定量可以根据BCIS-03A,2009年9月,方法3来确定。
如本文所述的涂膏纸可以具有任何合适的电阻。在一些实施方案中,涂膏纸的电阻可以大于或等于5毫欧·cm2、大于或等于10毫欧·cm2、大于或等于20毫欧·cm2、大于或等于30毫欧·cm2、大于或等于50毫欧·cm2、或者大于或等于75毫欧·cm2。在一些实施方案中,涂膏纸的电阻可以小于或等于100毫欧·cm2、小于或等于75毫欧·cm2、小于或等于50毫欧·cm2、小于或等于30毫欧·cm2、小于或等于20毫欧·cm2、或者小于或等于10毫欧·cm2。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于5毫欧·cm2且小于或等于100毫欧·cm2、大于或等于5毫欧·cm2且小于或等于50毫欧·cm2、或者大于或等于5毫欧·cm2且小于或等于30毫欧·cm2)。其他范围也是可能的。电阻可以根据通过执行BCIS-03B(2002),方法18并省略预处理或调节步骤来确定。
如上所述,本文所述的某些涂膏纸可以被配置成使得在暴露于电解质时例如在暴露于硫酸(例如,浓度为1.28spg)时,涂膏纸的至少一部分溶解。这样的涂膏纸的一些特性在暴露于电解质之前与在暴露于电解质一定时间段之后可以有所不同。
例如,在一些实施方案中,在暴露于电解质(例如硫酸,如1.28spg硫酸)时,涂膏纸和/或非织造纤维网的至少一部分可以溶解。在某些情况下,涂膏纸和/或非织造纤维网可以包含多根纤维素纤维,并且在暴露于电解质(例如硫酸,如1.28spg硫酸)时,纤维素纤维的至少一部分可以溶解。涂膏纸或非织造纤维网可以被配置成使得在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后,大于或等于0重量%、大于或等于1重量%、大于或等于2重量%、大于或等于5重量%、大于或等于10重量%、大于或等于20重量%、大于或等于30重量%、大于或等于40重量%、大于或等于50重量%、大于或等于60重量%、或者大于或等于70重量%的纤维素纤维溶解。涂膏纸或非织造纤维网可以被配置成使得在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后,小于或等于80重量%、小于或等于70重量%、小于或等于60重量%、小于或等于50重量%、小于或等于40重量%、小于或等于30重量%、小于或等于20重量%、小于或等于10重量%、小于或等于5重量%、小于或等于2重量%、或者小于或等于1重量%的纤维素纤维溶解。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于0重量%且小于或等于80重量%)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中,涂膏纸在暴露于1.28spg硫酸之后可以具有相对高的干拉伸强度。涂膏纸可以被配置成在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后的干拉伸强度大于或等于0.2磅/英寸、大于或等于0.5磅/英寸、大于或等于1磅/英寸、大于或等于2磅/英寸、大于或等于3磅/英寸、大于或等于4磅/英寸、大于或等于5磅/英寸、或者大于或等于7磅/英寸。涂膏纸可以被配置成在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后的干拉伸强度小于或等于10磅/英寸、小于或等于7磅/英寸、小于或等于5磅/英寸、小于或等于4磅/英寸、小于或等于3磅/英寸、小于或等于2磅/英寸、小于或等于1磅/英寸、或者小于或等于0.5磅/英寸。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于0.2磅/英寸且小于或等于10磅/英寸、大于或等于1磅/英寸且小于或等于10磅/英寸、大于或等于0.5磅/英寸且小于或等于5磅/英寸、大于或等于1磅/英寸且小于或等于5磅/英寸、大于或等于1磅/英寸且小于或等于3磅/英寸、或者大于或等于1磅/英寸且小于或等于2磅/英寸)。其他范围也是可能的。涂膏纸的干拉伸强度可以根据BCIS 03A,2015年12月修订,方法9来确定。
在一些实施方案中,在暴露于1.28spg硫酸之后,涂膏纸的干拉伸强度可以变化相对较小。涂膏纸可以被配置成在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后的干拉伸强度为其在具有其最大干拉伸强度的时间点(例如,在制造之后,在暴露于硫酸之前)的干拉伸强度的40%之内、35%之内、30%之内、25%之内、20%之内、15%之内、10%之内、5%之内、2%之内、或1%之内。
在一些实施方案中,如本文所述的涂膏纸可以被配置成在暴露于1.28spg硫酸之后的平均孔径大于其在暴露于1.28spg硫酸之前的平均孔径。涂膏纸可以被配置成在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后的平均孔径大于或等于2微米、大于或等于5微米、大于或等于10微米、大于或等于20微米、大于或等于50微米、大于或等于100微米、大于或等于150微米、大于或等于200微米、或者大于或等于250微米。涂膏纸可以被配置成在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后的平均孔径小于或等于300微米、小于或等于250微米、小于或等于200微米、小于或等于150微米、小于或等于100微米、小于或等于50微米、小于或等于20微米、小于或等于10微米、小于或等于5微米、或者小于或等于2微米。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于2微米且小于或等于300微米、大于或等于5微米且小于或等于200微米、或者大于或等于10微米且小于或等于150微米)。其他范围也是可能的。平均孔径可以根据BCIS-03A,2009年9月修订,方法6中描述的液体孔隙度测定法来确定。该方法包括使用PMI毛细管流动孔隙度计。
在暴露于1.28spg硫酸之后,涂膏纸的平均孔径可以改变任何适当的量。涂膏纸可以被配置成在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后的平均孔径比其在另一时间点(例如,在制造之后,在暴露于硫酸之前)的平均孔径大出大于或等于0%、大出大于或等于1%、大出大于或等于2%、大出大于或等于5%、大出大于或等于10%、大出大于或等于25%、大出大于或等于50%、大出大于或等于100%、或者大出大于或等于200%。涂膏纸可以被配置成在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后的平均孔径比其在另一时间点(例如,在制造之后,在暴露于硫酸之前)的平均孔径大出小于或等于300%、大出小于或等于200%、大出小于或等于100%、大出小于或等于50%、大出小于或等于25%、大出小于或等于10%、大出小于或等于5%、大出小于或等于2%、或者大出小于或等于1%。上述范围的组合也是可能的(例如,大出大于或等于0%且大出小于或等于300%)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中,如本文所述的涂膏纸可以被配置成在暴露于1.28spg硫酸之后的透气率大于其在暴露于1.28spg硫酸之前的透气率。涂膏纸可以被配置成在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后的透气率大于或等于100CFM、大于或等于200CFM、大于或等于300CFM、大于或等于500CFM、大于或等于750CFM、或者大于或等于1000CFM。涂膏纸可以被配置成在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后的透气率小于或等于1300CFM、小于或等于1000CFM、小于或等于750CFM、小于或等于500CFM、小于或等于300CFM、或者小于或等于200CFM。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于100CFM且小于或等于1300CFM、大于或等于200CFM且小于或等于1300CFM、或者大于或等于300CFM且小于或等于1000CFM)。其他范围也是可能的。如本文所用,CFM是指立方英尺每平方英尺样品面积每分钟(ft3/ft2分钟)。透气率可以根据ASTM测试标准D737-96在测试面积为38cm2的样品上在125Pa的压降下来确定。
在暴露于1.28spg硫酸之后,涂膏纸的透气率可以改变任何适当的量。涂膏纸可以被配置成在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后的透气率比其在另一时间点(例如,在制造之后,在暴露于硫酸之前)的透气率大小大出大于或等于0%、大出大于或等于1%、大出大于或等于2%、大出大于或等于5%、大出大于或等于10%、大出大于或等于25%、大出大于或等于50%、大出大于或等于100%、大出大于或等于200%、大出大于或等于300%、大出大于或等于400%、大出大于或等于500%、或者大出大于或等于750%。涂膏纸可以被配置成在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后的透气率比其在另一时间点(例如,在制造之后,在暴露于硫酸之前)的透气率大小大出小于或等于1000%、大出小于或等于750%、大出小于或等于500%、大出小于或等于400%、大出小于或等于300%、大出小于或等于200%、大出小于或等于100%、大出小于或等于50%、大出小于或等于25%、大出小于或等于10%、大出小于或等于5%、大出小于或等于2%、或者大出小于或等于1%。上述范围的组合也是可能的(例如,大出大于或等于0%且大出小于或等于1000%)。其他范围也是可能的。
如上所述,在一些实施方案中,本文所述的涂膏纸可以适用于铅酸电池。然而,涂膏纸还可以用于其他电池类型,并且本文中对铅酸电池的引用不应被理解为限制性的。铅酸电池通常包括包含铅的第一电池极板(例如,负电池极板)和包含二氧化铅的第二电池极板(例如,正电池极板)。在放电期间,电子从第一电池极板传递至第二电池极板,同时第一电池极板中的铅膏被氧化以形成硫酸铅并且第二电池极板中的二氧化铅被还原也以形成硫酸铅。在充电期间,电子从第二电池极板传递至第一电池极板,同时第一电池极板中的硫酸铅被还原以形成铅并且第二电池极板中的硫酸铅被氧化以形成二氧化铅。如本文所述的涂膏纸可以适合在正电池极板和/或负电池极板上使用。
在一些实施方案中,如本文所述的涂膏纸可以设置在用于阀控式铅酸电池(valveregulated lead-acid battery,VRLA)电池例如AGM/VRLA电池的电池极板上(和/或可以存在于VRLA电池例如AGM/VRLA电池中),或者可以设置在用于VRLA/凝胶电池的电池极板上(和/或可以存在于VRLA/凝胶电池中)。VRLA电池为包括被配置成从电池排放一种或更多种气体的阀的铅酸电池。这些气体可以包括由于在过充电期间电解质分解而形成的气体,例如氢气和/或氧气。可能期望将气体保持在电池中,使得其可以再结合,减少或消除补充被分解的电解质的需要。然而,可能还期望将电池内部的压力保持在安全水平。出于这些原因,阀可以被配置成在一些情况下(例如当电池内部的压力高于阈值时)排放一种或更多种气体,但在其他情况下(例如当电池内部的压力低于阈值时)不排放一种或更多种气体。
应注意,在一些实施方案中,本文所述的涂膏纸可以设置在被配置成与其他类型的铅酸电池一起使用的电池极板(和/或定位在其他类型的铅酸电池中的电池极板)上。例如,涂膏纸可以设置在用于常规富液式电池的电池极板上(和/或可以存在于常规富液式电池中),和/或可以设置在用于增强型富液式电池(EFB)的电池极板上(和/或可以存在于EFB电池中)。
本文所述的电池极板(例如,其上设置有涂膏纸的电池极板、第一电池极板、负电池极板、第二电池极板、正电池极板)通常包含设置在栅格上的电池膏。第一电池极板(例如,负电池极板)中包含的电池膏可以包含铅,和/或可以包含铅和二氧化铅二者(例如,在完全充电之前,在制造、电池组装期间,和/或在本文所述的方法的一个或更多个部分期间)。第二电池极板(例如,正电池极板)中包含的电池膏可以包含二氧化铅,和/或可以包含铅和二氧化铅二者(例如,在完全充电之前,在制造、电池组装期间,和/或在本文所述的方法的一个或更多个部分期间)。在一些实施方案中,栅格(例如,第一电池极板中包括的栅格、负电池极板中包括的栅格、第二电池极板中包括的栅格、正电池极板中包括的栅格)包含铅和/或铅合金。
在一些实施方案中,一个或更多个电池极板(例如,其上设置有涂膏纸的电池极板、第一电池极板、负电池极板、第二电池极板、正电池极板)还可以包含一种或更多种另外的组分。例如,电池极板可以包含增强材料,例如膨胀剂。当存在时,膨胀剂可以包含硫酸钡、炭黑和木质素磺酸盐作为主要组分。可以将膨胀剂的组分(例如,炭黑和/或木质素磺酸盐,如果存在的话,和/或任何其他组分)预混合或不预混合。在一些实施方案中,电池极板可以包含可商购的膨胀剂,例如由Hammond Lead Products(Hammond,IN)生产的膨胀剂(例如,膨胀剂)或由Atomized Products Group,Inc.(Garland,TX)生产的膨胀剂。增强材料的另外的实例包括短切有机纤维(例如,平均长度为0.125英寸或更大)、短切玻璃纤维、金属硫酸盐(例如,硫酸镍、硫酸铜)、红铅(例如,含Pb3O4的材料)、一氧化铅、和石蜡油。
应理解,虽然上述另外的组分可以存在于电池中的电池极板的任何组合中(例如,在第一电池极板或负电池极板以及第二电池极板或正电池极板中,在第一电池极板或负电池极板中但不在第二电池极板或正电池极板中,在第二电池极板或正电池极板中但不在第一电池极板或负电池极板中,不在电池极板中),但某些另外的组分可以特别有利地用于一些类型的电池极板。例如,膨胀剂、金属硫酸盐、和石蜡可以特别有利地用于第二电池极板或正电池极板。这些组分中的一者或更多者可以存在于第二电池极板或正电池极板中,而不存在于第一电池极板或负电池极板中。一些上述另外的组分可以在许多类型的电池极板(例如,第一电池极板、负电池极板、第二电池极板、正电池极板)中具有效用。这样的组分的非限制性实例包括纤维(例如,短切有机纤维、短切玻璃纤维)。在一些实施方案中,这些组分可以存在于第一电池极板和第二电池极板二者中,和/或存在于负电池极板和正电池极板二者中。
在一些实施方案中,包括其上设置有如本文所述的涂膏纸的电池极板的电池还可以包括隔离件。隔离件可以定位在其中的负电池极板与正电池极板之间以防止电子短路。合适的隔离件的非限制性实例包括非织造玻璃隔离件(例如,吸收性玻璃垫(AGM)隔离件)、聚(乙烯)隔离件、包含酚醛树脂的隔离件、叶片隔离件、封套隔离件(即在三个侧面上密封的隔离件)、z形折叠隔离件、套筒隔离件、波纹隔离件、C形卷绕隔离件、U形卷绕隔离件等。如果存在的话,隔离件可以被电解质例如硫酸(例如,1.28spg)渗透,这在放电和充电期间促进两个电池极板之间的离子传输。
本文所述的非织造纤维网和涂膏纸可以使用合适的工艺来生产,例如湿法成网工艺。通常,湿法成网工艺包括将一种或更多种类型的纤维混合在一起,例如,可以将多根玻璃纤维与多根多组分纤维和多根纤维素纤维混合在一起以提供纤维浆料。浆料可以为例如基于水的浆料。在某些实施方案中,纤维在被混合在一起之前任选地分别或组合地储存在各种储存罐中。
例如,可以将各多种纤维或纤维类型在单独的容器中一起混合并制浆。作为实例,可以将多根玻璃纤维在一个容器中一起混合并制浆,可以将多根多组分纤维在第二容器中混合并制浆,可以将多根纤维素纤维在第三容器中混合并制浆。随后可以将多种纤维合并到一起成为单一纤维混合物。可以在混合在一起之前和/或之后通过碎浆机对适当的纤维进行处理。在一些实施方案中,在混合在一起之前,通过碎浆机和/或储存罐对纤维的组合进行处理。可以理解,还可以将其他组分引入混合物中。此外,应理解,可以在纤维混合物中使用纤维类型的其他组合,例如本文所述的纤维类型。
在某些实施方案中,非织造纤维网可以通过湿法成网工艺形成。例如,在一些实施方案中,可以将溶剂(例如,水性溶剂,例如水)中的单一分散体(例如,纸浆)或浆料施加到造纸机(例如,长网造纸机或真空圆网造纸机)中的网传送带(wire conveyor)上以形成由网传送带支撑的单层。在上述工艺期间可以持续向纤维分散体施加真空以从纤维中除去溶剂,从而得到包括单层的制品。
在一些实施方案中,可以在湿法成网工艺中同时或顺序形成多层。例如,可以如上所述形成第一层,然后可以通过遵循相同的步骤在第一层上形成一个或更多个层。作为实例,可以将浆料或溶剂中的分散体施加至网传送带上的第一层,并且向分散体或浆料施加真空以在第一层上形成第二层。通过遵循该相同的工艺,可以在第一层和第二层上形成另外的层。
可以使用用于产生纤维浆料的任何合适的方法。在一些实施方案中,向浆料中添加另外的添加剂以促进处理。还可以将温度调节至合适的范围,例如,33°F至100°F(例如,50°F至85°F)。在一些情况下,保持浆料的温度。在一些情况下,不主动调节温度。
在一些实施方案中,湿法成网工艺使用与常规造纸工艺中类似的设备,例如,水力碎浆机、成形机或流浆箱、干燥机和任选的转换器。在一些情况下,非织造纤维网或涂膏纸也可以用实验室手抄纸模具制成。如上所述,可以在一个或更多个碎浆机中制备浆料。在将浆料在碎浆机中适当地混合之后,可以将浆料泵送到流浆箱中,在流浆箱中浆料可以或可以不与其他浆料合并。可以添加或可以不添加其他添加剂。还可以用另外的水稀释浆料使得纤维的最终浓度在合适的范围内,例如如,约0.1重量%至0.5重量%。
在一些情况下,可以根据需要调节纤维浆料的pH。例如,浆料的纤维可以在酸性或中性条件下分散。
在将浆料送至流浆箱之前,可以使浆料任选地通过离心净化器和/或压力筛以除去不期望的材料(例如,未纤维化的材料)。可以或可以不使浆料通过另外的设备例如精制机或疏解机以进一步增强纤维的分散。例如,疏解机可用于平滑或除去可能在纤维浆料形成期间的任何点处出现的块或突出物。然后可以使用任何合适的设备(例如,长网造纸机、真空圆网造纸机、或斜网长网造纸机)以适当的速率将纤维收集至筛或网上。
在形成涂膏纸之后,可以将其并入电池极板中。例如,可以将涂膏纸设置在电池极板上。用于铅酸电池的电池极板通常通过将包含铅和/或二氧化铅的电池膏设置在金属栅格上来形成。在形成电池极板之后,然后可以将涂膏纸设置在(并且任选地,至少部分地嵌入)其中的电池膏上。然后,可以使覆盖有涂膏纸的电池极板经历进一步的制造步骤,例如被切割以形成尺寸适合于容纳在电池中的板,和/或在烘箱中固化。
一旦准备好包括在最终电池中,就可以将覆盖有涂膏纸的电池极板与其他电池组件例如另外的电池极板(例如,负电池极板可以与正电池极板组装)、隔离件等组装。这些组件可以放置在外壳中,并且任选地被压缩。如果被压缩,则可以减小一个或更多个电池组件(例如,设置在电池极板上的涂膏纸)的厚度。然后,可以向电池中添加电解质例如1.28spg硫酸。
在组装之后,可以使电池经历成形步骤,在此期间,电池变得完全充电并准备好用于操作。成形可以包括使电流通过由隔离件隔开的交替的负电池极板和正电池极板的组合件。在成形期间,负电池极板和正电池极板中的电池膏可以分别转化为负活性材料和正活性材料。例如,设置在负电池极板上的电池膏中的二氧化铅可以转化为二氧化铅,和/或设置在正电池极板上的电池膏中的铅可以转化为二氧化铅。
当存在时,涂膏纸中的多根纤维素纤维可以在向电池中添加电解质之后的任何合适的时间段内溶解在电解质中。例如,多根纤维素纤维的至少一部分或多根纤维素纤维的全部可以在成形之前溶解在电解质中。在一些实施方案中,多根纤维素纤维的至少一部分或多根纤维素纤维的全部在成形期间溶解在电解质中。在一些实施方案中,多根纤维素纤维的至少一部分或多根纤维素纤维的全部可以在成形之后溶解在电解质中。
第1段:在一些实施方案中,提供了铅酸电池。铅酸电池包括包含铅的电池极板和设置在电池极板上的涂膏纸。涂膏纸包括非织造纤维网,其包含多根纤维素纤维、多根多组分纤维、和多根玻璃纤维。多根纤维素纤维、多根多组分纤维、和多根玻璃纤维中的每一者的平均纤维直径大于或等于1微米。
第2段:在一些实施方案中,铅酸电池包括包含铅的电池极板和设置在电池极板上的涂膏纸。涂膏纸包括非织造纤维网,其包含多根纤维素纤维、多根多组分纤维、和多根玻璃纤维。多根纤维素纤维、多根多组分纤维、和多根玻璃纤维中的每一者的平均纤维直径大于或等于1微米。基于非织造纤维网的总重量,多根纤维素纤维占非织造纤维网的大于或等于20重量%。
第3段:在一些实施方案中,提供了用于电池的涂膏纸。涂膏纸包括非织造纤维网,其包含多根纤维素纤维、多根多组分纤维、和多根玻璃纤维。多根纤维素纤维、多根多组分纤维、和多根玻璃纤维中的每一者的平均纤维直径大于或等于1微米。基于非织造纤维网的总重量,多根纤维素纤维占非织造纤维网的大于或等于20重量%且小于或等于80重量%。基于非织造纤维网的总重量,多根多组分纤维占非织造纤维网的大于或等于10重量%且小于或等于50重量%。基于非织造纤维网的总重量,多根玻璃纤维占非织造纤维网的大于或等于10重量%且小于或等于50重量%。在一些情况下,涂膏纸的厚度小于0.2mm。
第4段:在一些实施方案中,提供了用于电池的涂膏纸。涂膏纸包括非织造纤维网,其包含多根纤维素纤维、多根多组分纤维、和多根玻璃纤维。多根纤维素纤维、多根多组分纤维、和多根玻璃纤维中的每一者的平均纤维直径大于或等于1微米。涂膏纸具有小于0.2mm的厚度、小于或等于300CFM的透气率、大于或等于3cm的1.28spg硫酸芯吸高度,和/或被配置成在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后在机器方向上的干拉伸强度大于或等于1磅/英寸。
第5段:在一些实施方案中,提供了形成电池极板的方法。形成电池极板的方法包括将涂膏纸设置在包含铅的电池膏上。涂膏纸包括非织造纤维网,其包含多根纤维素纤维、平均纤维直径大于或等于1微米的多根多组分纤维、和平均纤维直径大于或等于1微米的多根玻璃纤维。
第6段:在一些实施方案中,形成电池极板的方法包括将涂膏纸设置在包含铅的电池膏上。涂膏纸包括非织造纤维网,其包含多根纤维素纤维、平均纤维直径大于或等于1微米的多根多组分纤维、和平均纤维直径大于或等于1微米的多根玻璃纤维。基于非织造纤维网的总重量,多根纤维素纤维占非织造纤维网的大于或等于20重量%。
第7段:在一些实施方案中,提供了组装铅酸电池的方法。组装铅酸电池的方法包括将包含铅的第一电池极板与隔离件和第二电池极板组装以形成铅酸电池。在第一电池极板上设置有涂膏纸。涂膏纸包括非织造纤维网,其包含多根纤维素纤维、平均纤维直径大于或等于1微米的多根多组分纤维、和平均纤维直径大于或等于1微米的多根玻璃纤维。
第8段:在一些实施方案中,组装铅酸电池的方法包括将包含铅的第一电池极板与隔离件和第二电池极板组装以形成铅酸电池。在第一电池极板上设置有涂膏纸。涂膏纸包括非织造纤维网,其包含多根纤维素纤维、平均纤维直径大于或等于1微米的多根多组分纤维、和平均纤维直径大于或等于1微米的多根玻璃纤维。基于非织造纤维网的总重量,多根纤维素纤维占非织造纤维网的大于或等于20重量%。
第9段:在一些实施方案中,提供了形成铅酸电池的方法。形成铅酸电池的方法包括将包含铅的第一电池极板与隔离件、电解质、和第二电池极板组装以形成铅酸电池。在第一电池极板上设置有涂膏纸。涂膏纸包括非织造纤维网,其包含多根纤维素纤维、平均纤维直径大于或等于1微米的多根多组分纤维、和平均纤维直径大于或等于1微米的多根玻璃纤维。所述方法还包括将涂膏纸内的多根纤维素纤维的至少一部分溶解在电解质中。
第10段:在一些实施方案中,形成铅酸电池的方法包括将包含铅的第一电池极板与隔离件、电解质、和第二电池极板组装以形成铅酸电池。在第一电池极板上设置有涂膏纸。涂膏纸包括非织造纤维网,其包含多根纤维素纤维、平均纤维直径大于或等于1微米的多根多组分纤维、和平均纤维直径大于或等于1微米的多根玻璃纤维。基于非织造纤维网的总重量,多根纤维素纤维占非织造纤维网的大于或等于20重量%。所述方法还包括将涂膏纸内的多根纤维素纤维的至少一部分溶解在电解质中。
第11段:在一些实施方案中,第1段至第10段中任一段所述的涂膏纸的透气率小于或等于300CFM(例如,透气率大于或等于2CFM且小于或等于1300CFM,透气率大于或等于20CFM且小于或等于400CFM,透气率大于或等于40CFM且小于或等于250CFM)。
第12段:在一些实施方案中,第1段至第11段中任一段所述的涂膏纸的1.28spg硫酸芯吸高度大于或等于3cm(例如,1.28spg硫酸芯吸高度大于或等于3cm且小于或等于20cm,1.28spg硫酸芯吸高度大于或等于5cm且小于或等于10cm,1.28spg硫酸芯吸高度大于或等于5cm且小于或等于7cm)。
第13段:在一些实施方案中,第1段至第12段中任一段所述的涂膏纸被配置成在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后在机器方向上的干拉伸强度大于或等于1磅/英寸(例如,在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后在机器方向上的干拉伸强度大于或等于0.2磅/英寸且小于或等于10磅/英寸,在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后在机器方向上的干拉伸强度大于或等于1磅/英寸且小于或等于10磅/英寸,在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后在机器方向上的干拉伸强度大于或等于0.5磅/英寸且小于或等于5磅/英寸,在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后在机器方向上的干拉伸强度大于或等于1磅/英寸且小于或等于5磅/英寸,在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后在机器方向上的干拉伸强度大于或等于1磅/英寸且小于或等于3磅/英寸,在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后在机器方向上的干拉伸强度大于或等于1磅/英寸且小于或等于2磅/英寸)。
第14段:在一些实施方案中,根据第1段至第13段中任一段所述的涂膏纸具有这样的组成:使得基于涂膏纸的总重量,粘合剂树脂占涂膏纸的小于或等于10重量%、小于或等于5重量%、或者小于或等于2重量%。
第15段:在一些实施方案中,根据第1段至第14段中任一段所述的多根纤维素纤维包括原纤化纤维素纤维。
第16段:在一些实施方案中,根据第1段至第15段中任一段所述的多根纤维素纤维的加拿大标准游离度大于或等于45CSF且小于或等于800CSF(例如,加拿大标准游离度大于或等于45CSF且小于或等于800CSF,加拿大标准游离度大于或等于300CSF且小于或等于700CSF,加拿大标准游离度大于或等于550CSF且小于或等于650CSF)。
第17段:在一些实施方案中,根据第1段至第16段中任一段所述的多根玻璃纤维包括微玻璃纤维。
第18段:在一些实施方案中,根据第1段至第17段中任一段所述的多根玻璃纤维包括短切原丝玻璃纤维。
第19段:在一些实施方案中,根据第1段至第18段中任一段所述的涂膏纸的平均孔径大于或等于2微米且小于或等于100微米(例如,平均孔径大于或等于5微米且小于或等于70微米,平均孔径大于或等于10微米且小于或等于50微米)。
第20段:在一些实施方案中,根据第1段至第19段中任一段所述的涂膏纸的比表面积大于或等于0.1m2/g且小于或等于10m2/g(例如,比表面积大于或等于0.3m2/g且小于或等于2m2/g,比表面积大于或等于0.4m2/g且小于或等于0.8m2/g)。
第21段:在一些实施方案中,根据第1段至第20段中任一段所述的涂膏纸被配置成在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后的平均孔径大于或等于2微米且小于或等于300微米(例如,在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后的平均孔径大于或等于5微米且小于或等于200微米,在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后的平均孔径大于或等于10微米且小于或等于150微米)。
第22段:在一些实施方案中,根据第1段至第21段中任一段所述的涂膏纸被配置成在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后的透气率大于或等于100CFM且小于或等于1300CFM(例如,在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后的透气率大于或等于200CFM且小于或等于1300CFM,在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后的透气率大于或等于300CFM且小于或等于1000CFM)。
第23段:在一些实施方案中,根据第1段至第22段中任一段所述的涂膏纸的电阻大于或等于5毫欧·cm2且小于或等于100毫欧·cm2(例如,电阻大于或等于5毫欧·cm2且小于或等于50毫欧·cm2,电阻大于或等于5毫欧·cm2且小于或等于30毫欧·cm2)。
第24段:在一些实施方案中,根据第1段至第23段中任一段所述的方法还包括将电池极板定位在电池中。
第25段:在一些实施方案中,根据第1段至第24段中任一段所述的方法还包括使电池极板暴露于电解质。
第26段:在一些实施方案中,根据第1段至第25段中任一段所述的电解质包括硫酸(例如,电解质包括1.28spg硫酸)。
第27段:在一些实施方案中,在使第1段至第26段中任一段所述的电池极板暴露于电解质时,涂膏纸的至少一部分溶解在电解质中。
第28段:在一些实施方案中,在根据第1段至第27段中任一段所述的涂膏纸的至少一部分溶解在电解质中之后,非织造纤维网为多孔非织造纤维网,其包含多根玻璃纤维和多根多组分纤维。
第29段:在一些实施方案中,在第1段至第28段中任一段所述的涂膏纸的至少一部分溶解在电解质中之后,涂膏纸的平均孔径大于在涂膏纸的至少一部分溶解在电解质中之前的涂膏纸的平均孔径。
第30段:在一些实施方案中,在涂膏纸的至少一部分溶解在电解质中之后,第1段至第29段中任一段所述的涂膏纸的透气率大于在涂膏纸的至少一部分溶解在电解质中之前的涂膏纸的透气率。
实施例1
该实施例描述了包含玻璃纤维、双组分纤维和纤维素纤维的某些涂膏纸与缺少这些类型的纤维中的两种的其他涂膏纸之间的比较。
通过湿法成网成形制备三种涂膏纸。各涂膏纸包含纤维素纤维、双组分纤维和玻璃纤维。双组分纤维为6mm长的1.3Dtex PET/PE。玻璃纤维包括平均纤维直径为13.5微米且长度为12mm的短切原丝玻璃纤维和/或平均纤维直径为1.3微米的微玻璃纤维。将这些涂膏纸与两种可商购的涂膏纸进行比较,其中一种缺少双组分纤维和玻璃纤维,其中另一种缺少双组分纤维和纤维素纤维。根据上述方法,对各涂膏纸确定定量、厚度、透气率、和1.28spg硫酸芯吸高度。然后,将涂膏纸在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天。在1.28spg硫酸储存之后,将涂膏纸从1.28spg硫酸中取出,用水洗涤,然后干燥。目视检查涂膏纸以确定其是否保持其结构完整性,并根据上述方法测量其机器方向干拉伸强度。下表1示出了各样品的组成以及在其上进行的测量的结果。
表1
如表1所示,包含玻璃纤维、双组分纤维、和纤维素纤维的涂膏纸(样品1至3)在初始和在1.28spg硫酸中储存之后均具有有益的特性。这些涂膏纸具有足够低的透气率的初始值以防止电池极板中的铅颗粒和/或二氧化铅颗粒迁移通过涂膏纸、表明涂膏纸的可观的润湿性的芯吸高度、以及在1.28spg硫酸中储存之后的足够的拉伸强度以减少铅脱落通过涂膏纸。相比之下,缺少玻璃纤维和双组分纤维的涂膏纸(DynaGridTM)以及缺少纤维素纤维和双组分纤维的涂膏纸(Dura-GlassTM PR-9)二者均具有一种或更多种不利的特性。缺少玻璃纤维和双组分纤维的涂膏纸在1.28spg硫酸中迅速崩解,使其不适合于当存在于具有1.28spg硫酸电解质的电池中时防止铅脱落。缺少纤维素纤维和双组分纤维的涂膏纸具有难以置信的高透气率(这将导致不可接受的高铅颗粒和二氧化铅颗粒传输通过涂膏纸)以及0cm的芯吸高度,使其不适用于具有1.28spg硫酸电解质的电池。因此,包含玻璃纤维、双组分纤维和纤维素纤维的涂膏纸优于缺少这些纤维类型中的至少两种的涂膏纸。
虽然本文已经描述和举例说明了本发明的多个实施方案,但是本领域普通技术人员将容易想到用于执行本文所述的功能和/或获得本文所述的结果和/或一个或更多个优点的多种其他手段和/或结构,并且每个这样的变化和/或修改被认为在本发明的范围内。更一般地,本领域技术人员将容易认识到,本文所述的所有参数、尺寸、材料和配置意在是示例性的,并且实际的参数、尺寸、材料和/或配置将取决于使用本发明的教导的一个或更多个具体应用。本领域技术人员将认识到或者能够仅使用常规实验确定本文所述的本发明的具体实施方案的许多等同方案。因此,应理解,前述实施方案仅通过实例的方式呈现,并且在所附权利要求及其等同方案的范围内,本发明可以以不同于具体描述和要求保护的方式的其他方式实施。本发明涉及本文所述的各个单独的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法。此外,如果两个或更多个这样的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法并非互不一致,则这样的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法的任何组合包括在本发明的范围内。
如本文所定义和使用的所有定义应理解为凌驾于词典定义、通过引用并入的文献中的定义和/或所定义的术语的普通含义。
除非明确相反指示,否则如本文在说明书和权利要求中使用的单数形式应理解为意指“至少一个/种”。
如本文在说明书和权利要求中所用,短语“和/或”应理解为意指这样联合的要素中的“任一个或两个”,即在一些情况下共同存在而在其他情况下分开存在的要素。用“和/或”列举的多个要素应以相同的方式理解,即这样联合的要素中的“一个或更多个”。除了由“和/或”子句具体指明的要素之外,其他要素可以任选地存在,无论与具体指明的那些要素相关还是无关。因此,作为非限制性实例,当与诸如“包括”的开放式语言结合使用时,提及“A和/或B”可以在一个实施方案中仅指A(任选地包括除B之外的要素);在另一个实施方案中仅指B(任选地包括除A之外的要素);在又一个实施方案中指A和B二者(任选地包括其他要素);等等。
如本文在说明书和权利要求中所用,“或”应理解为具有与如上定义的“和/或”相同的含义。例如,当分开列表中的项目时,“或”或者“和/或”应理解为包括,即包括多个要素或要素列表中的至少一个,但也包括其中的多于一个,并且任选地包括另外的未列举项目。仅明确指出相反的术语,例如“仅一个”或“恰好一个”,或者当用于权利要求时“由......组成”,是指包括多个要素或要素列表中的恰好一个要素。一般地,如本文所用的术语“或”当前面有排他性术语例如“任一”、“之一”、“仅一个”或”恰好一个”时,仅应理解为表示排他性替代方案(即“一个或另一,但非二者”)。“基本上由......组成”当在权利要求中使用时应具有其在专利法领域中使用的普通含义。
如本文在说明书和权利要求中所用,短语“至少一个”在提及一个或更多个要素的列表时应理解为意指从要素列表中的任一个或更多个要素中选择的至少一个要素,但并不一定包括要素列表中具体列举的每个要素中的至少一个,也不排除要素列表中要素的任何组合。该定义还允许可以任选地存在除在短语“至少一个”所提及的要素列表中具体指出的要素之外的要素,无论与具体指出的那些要素相关还是无关。因此,作为非限制性实例,“A和B中的至少一个”(或等同地,“A或B中的至少一个”,或等同地,“A和/或B中的至少一个”)在一个实施方案中可以指至少一个A,任选地包括多于一个A,但不存在B(并且任选地包括除B之外的要素);在另一个实施方案中,可以指至少一个B,任选地包括多于一个B,但不存在A(并且任选地包括除A之外的要素);在又一个实施方案中,可以指至少一个A,任选地包括多于一个A,以及至少一个B,任选地包括多于一个B(并且任选地包括其他要素);等等。
还应理解,除非明确相反指示,否则在本文要求保护的包括多于一个步骤或动作的任何方法中,方法的步骤或动作的顺序不一定限于所列举的该方法的步骤或动作的顺序。
在权利要求中以及在以上说明书中,所有过渡性短语例如“包括”、“包含”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“由......构成”等都应理解为开放式的,即意指包括但不限于。如美国专利局专利审查程序手册第2111.03节中所述,仅过渡性短语“由......组成”和“基本上由......组成”应分别是封闭或半封闭的过渡性短语。
Claims (25)
1.一种铅酸电池,包括:
包含铅的电池极板;以及
设置在所述电池极板上的涂膏纸,其中所述涂膏纸包括非织造纤维网,所述非织造纤维网包含:
多根纤维素纤维,其中所述多根纤维素纤维的平均纤维直径大于或等于1微米,以及其中基于所述非织造纤维网的总重量,所述多根纤维素纤维占所述非织造纤维网的大于或等于20重量%;
多根多组分纤维,其中所述多根多组分纤维的平均纤维直径大于或等于1微米;和
多根玻璃纤维,其中所述多根玻璃纤维的平均纤维直径大于或等于1微米。
2.一种用于电池中的涂膏纸,包括:
非织造纤维网,所述非织造纤维网包含:
多根纤维素纤维,其中基于所述非织造纤维网的总重量,所述多根纤维素纤维占所述非织造纤维网的大于或等于20重量%且小于或等于80重量%,以及其中所述多根纤维素纤维的平均纤维直径大于或等于1微米;
多根多组分纤维,其中基于所述非织造纤维网的总重量,所述多根多组分纤维占所述非织造纤维网的大于或等于10重量%且小于或等于50重量%,以及其中所述多根多组分纤维的平均纤维直径大于或等于1微米;和
多根玻璃纤维,其中基于所述非织造纤维网的总重量,所述多根玻璃纤维占所述非织造纤维网的大于或等于10重量%且小于或等于50重量%,以及其中所述多根玻璃纤维的平均纤维直径大于或等于1微米,
其中所述涂膏纸的厚度小于0.2mm。
3.一种用于电池中的涂膏纸,包括:
非织造纤维网,所述非织造纤维网包含:
多根纤维素纤维,其中所述多根纤维素纤维的平均纤维直径大于或等于1微米;
多根多组分纤维,其中所述多根多组分纤维的平均纤维直径大于或等于1微米;和
多根玻璃纤维,其中所述多根玻璃纤维的平均纤维直径大于或等于1微米,
其中所述涂膏纸的厚度小于0.2mm,
其中所述涂膏纸的透气率小于或等于300CFM,
其中所述涂膏纸的1.28spg硫酸芯吸高度大于或等于3cm,以及
其中所述涂膏纸被配置成在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后在机器方向上的干拉伸强度大于或等于1磅/英寸。
4.一种形成电池极板的方法,包括:
将涂膏纸设置在包含铅的电池膏上,其中所述涂膏纸包括非织造纤维网,所述非织造纤维网包含多根纤维素纤维、平均纤维直径大于或等于1微米的多根多组分纤维、和平均纤维直径大于或等于1微米的多根玻璃纤维,以及
其中基于所述非织造纤维网的总重量,所述多根纤维素纤维占所述非织造纤维网的大于或等于20重量%。
5.一种组装铅酸电池的方法,包括:
将包含铅的第一电池极板跟隔离件和第二电池极板组装以形成铅酸电池,
其中在所述第一电池极板上设置有涂膏纸,
其中所述涂膏纸包括非织造纤维网,所述非织造纤维网包含多根纤维素纤维、平均纤维直径大于或等于1微米的多根多组分纤维、和平均纤维直径大于或等于1微米的多根玻璃纤维,以及
其中基于所述非织造纤维网的总重量,所述多根纤维素纤维占所述非织造纤维网的大于或等于20重量%。
6.一种组装铅酸电池的方法,包括:
将包含铅的第一电池极板跟隔离件、电解质、和第二电池极板组装以形成铅酸电池,
其中在所述第一电池极板上设置有涂膏纸,
其中所述涂膏纸包括非织造纤维网,所述非织造纤维网包含多根纤维素纤维、平均纤维直径大于或等于1微米的多根多组分纤维、和平均纤维直径大于或等于1微米的多根玻璃纤维,以及
其中基于所述非织造纤维网的总重量,所述多根纤维素纤维占所述非织造纤维网的大于或等于20重量%;以及
将所述涂膏纸内的所述多根纤维素纤维的至少一部分溶解在所述电解质中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的铅酸电池、涂膏纸或方法,其中所述涂膏纸的透气率小于或等于300CFM。
8.根据前述权利要求中任一项所述的铅酸电池、涂膏纸或方法,其中所述涂膏纸的1.28spg硫酸芯吸高度大于或等于3cm。
9.根据前述权利要求中任一项所述的铅酸电池、涂膏纸或方法,其中所述涂膏纸被配置成在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后在机器方向上的干拉伸强度大于或等于1磅/英寸。
10.根据前述权利要求中任一项所述的铅酸电池、涂膏纸或方法,其中基于所述涂膏纸的总重量,粘合剂树脂占所述涂膏纸的小于或等于10重量%、小于或等于5重量%、小于或等于2重量%、或为0重量%。
11.根据前述权利要求中任一项所述的铅酸电池、涂膏纸或方法,其中所述多根纤维素纤维包括原纤化纤维素纤维。
12.根据前述权利要求中任一项所述的铅酸电池、涂膏纸或方法,其中所述纤维素纤维的加拿大标准游离度大于或等于45CSF且小于或等于800CSF。
13.根据前述权利要求中任一项所述的铅酸电池、涂膏纸或方法,其中所述玻璃纤维包括微玻璃纤维。
14.根据前述权利要求中任一项所述的铅酸电池、涂膏纸或方法,其中所述玻璃纤维包括短切原丝玻璃纤维。
15.根据前述权利要求中任一项所述的铅酸电池、涂膏纸或方法,其中所述涂膏纸的平均孔径大于或等于2微米且小于或等于100微米。
16.根据前述权利要求中任一项所述的铅酸电池、涂膏纸或方法,其中所述涂膏纸的比表面积大于或等于0.1m2/g且小于或等于10m2/g。
17.根据前述权利要求中任一项所述的铅酸电池、涂膏纸或方法,其中所述涂膏纸被配置成在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后的平均孔径大于或等于2微米且小于或等于300微米。
18.根据前述权利要求中任一项所述的铅酸电池、涂膏纸或方法,其中所述涂膏纸被配置成在75℃下在1.28spg硫酸中储存7天之后的透气率大于或等于100CFM且小于或等于1300CFM。
19.根据前述权利要求中任一项所述的铅酸电池、涂膏纸或方法,其中所述涂膏纸的电阻大于或等于5毫欧·cm2且小于或等于100毫欧·cm2。
20.根据前述权利要求中任一项所述的铅酸电池、涂膏纸或方法,还包括将所述电池极板设置在电池中。
21.根据前述权利要求中任一项所述的铅酸电池、涂膏纸或方法,还包括使所述电池极板暴露于电解质。
22.根据前述权利要求中任一项所述的铅酸电池、涂膏纸或方法,其中所述电解质包括硫酸。
23.根据前述权利要求中任一项所述的铅酸电池、涂膏纸或方法,其中,在使所述电池极板暴露于所述电解质时,所述涂膏纸的至少一部分溶解在所述电解质中。
24.根据前述权利要求中任一项所述的铅酸电池、涂膏纸或方法,其中,在所述涂膏纸的至少一部分溶解在所述电解质中之后,所述涂膏纸的平均孔径大于在所述涂膏纸的至少一部分溶解在所述电解质中之前的所述涂膏纸的平均孔径。
25.根据前述权利要求中任一项所述的铅酸电池、涂膏纸或方法,其中,在所述涂膏纸的至少一部分溶解在所述电解质中之后,所述涂膏纸的透气率大于在所述涂膏纸的至少一部分溶解在所述电解质中之前的所述涂膏纸的透气率。
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