CN114050377B - 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

本文公开了新型或改进的隔板、电池隔板、铅酸电池隔板、电池、电池单元，和/或制造和/或使用这种隔板、电池隔板、铅酸电池隔板、电池单元和/或电池的方法。根据至少某些实施方案，本公开或发明涉及用于铅酸电池的新型或改进的电池隔板。此外，本文公开了用于至少铅酸电池的增强电池寿命、减少水损失、减少浮充电流、最小化内阻增加、降低故障率、减少酸分层、和/或改善均匀性的方法、系统和电池隔板。根据至少特定的实施方案，本公开或发明涉及一种用于铅酸电池的改进的隔板，所述隔板包括改进的涂层、改进的构造等。

Description

改进的隔板、铅酸电池及与之相关的方法和系统
本申请为分案申请，原优先权日是2016年2月17日；原国际申请日是2017年2月17日；原国际申请号为PCT/US2017/018405；进入中国国家阶段的日期是2018年9月14日，中国申请号是201780017662.1；原发明名称是《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2016年2月17日提交的国际申请No.PCT/US2016/018217的优先权和权益。
领域
根据至少选定的实施方案，本公开或发明涉及新型或改进的隔板，特别是用于铅酸电池的隔板。根据至少选定的实施方案，本公开或发明涉及新型或改进的隔板、电池隔板、电池、电池单元、系统、车辆，和/或制造和/或使用这种隔板、电池隔板、电池单元、系统、和/或电池的方法。根据至少某些实施方案，本公开或发明涉及用于铅酸电池的改进的隔板和/或使用具有这种改进的隔板的电池的改进方法。此外，本文公开了铅酸电池中用于增加电池寿命、减少电池故障、减少水损失、降低浮充电流、最小化内阻增加、增加润湿性、减少酸分层、改善酸扩散、和/或改善均匀性的方法、系统、处理和电池隔板。根据至少特定的实施方案，本公开或发明涉及用于铅酸电池的改进的隔板，所述隔板包括改进的功能涂层。
背景
通常在典型铅酸电池的寿命期间观察到电压降低。当铅酸电池循环时，存在于电解质中的水可以可逆地分裂成氢气和氧气，特别是在过充电期间。然而，从系统中损失的氢气和氧气不能用于逆反应，随着时间的推移导致电池中的水位降低。这种水电解和水位降低被称为水损失。水损失导致干燥并且电池容量降低、栅极腐蚀、硫酸化等，最终导致电池隔板的崩解和电池故障。水电解率与充电水平相关；较高的浮充导致较高的电解率，从而导致较高的水损失率。具有降低的浮充的电池将具有减少的电解，并且相应地降低了水损失率。
锌已经被开发作为电池添加剂以减少铅酸电池中的水损失。美国专利No.4,086,392和WO2010/058240描述了向栅极材料或电解质中添加锌化合物降低浮充电流，从而减少水消耗和水损失。尽管锌化合物在电解质中的分散降低了水损失，但是这种方法在商业环境中难以实现，因为这将在制造操作中需要额外的工艺步骤。此外，锌化合物在电解质中的功效在很大程度上取决于隔板的功能涂层。因此，希望在隔板自身具有该特征，从而可以避免引入额外制造过程的要求。
仍然需要具有降低的水损失和/或浮充的电池。仍然需要满足上述需求的电池组件。需要这样的部件，其可以容易地制造并且易于结合到现有的电池制造操作中。
发明内容
根据至少选定的实施方案，本公开或发明可以或可以解决上述问题或需要和/或提供克服上述问题的改进的电池隔板。例如，在铅酸电池中增加电池寿命、减少电池故障、减少水损失、降低浮充电流、最小化内部电阻增加、增加润湿性、减少酸分层、改善酸扩散、和/或改善均匀性。
根据至少选定的实施方案，本公开或发明涉及新型或改进的隔板，特别是用于铅酸电池的隔板。根据至少选定的实施方案，本公开或发明涉及新型或改进的隔板、电池隔板、电池、电池单元、系统、车辆，和/或制造和/或使用这种隔板、电池隔板、电池单元、系统和/或电池的方法。根据至少某些实施方案，本公开或发明涉及用于铅酸电池的改进的隔板和/或使用具有这种改进的隔板的这种电池的改进方法。此外，本文公开了在铅酸电池中用于增加电池寿命、减少电池故障、减少水损失、降低浮充电流、最小化内阻增加、增加润湿性、减少酸分层、改善酸扩散和/或改善均匀性的方法、系统、处理、和电池隔板。根据至少特定的实施方案，本公开或发明涉及一种用于铅酸电池的改进的隔板，所述隔板包括改进的功能涂层。
根据至少某些实施方案、方面或目的，本公开或发明涉及或提供用于铅酸电池的改进的隔板和/或使用具有这种改进的隔板的这种电池的改进方法。根据至少选定的实施方案，本公开或发明可以解决上述问题或需要和/或可以提供新型或改进的铅酸电池。根据至少选定的实施方案，本公开或发明涉及新型或改进的隔板、电池隔板、铅酸电池隔板、电池、电池单元、和/或制造和/或使用这种隔板、电池隔板、铅酸电池隔板、电池单元和/或电池的方法。此外，本文公开了在铅酸电池中用于增强电池寿命、减少电池故障、水损失、增加润湿性、减少酸分层、改善酸扩散和/或改善均匀性的方法、系统和电池隔板。根据至少特定实施例，本公开或发明涉及一种用于铅酸电池的改进的隔板，所述隔板包括改进的功能涂层。
根据至少某些选定的实施方案，提供了一种微孔隔板，其能够降低铅酸电池中的浮充电流。
根据至少某些选定的实施方案，提供了一种微孔隔板，其可降低铅酸电池中的水损失。
所述隔板可含有一种或多种性能增强添加剂，例如表面活性剂和/或金属盐，以及其他添加剂或试剂、残油和填料。这种性能增强添加剂可以减少隔板氧化，进一步减少水损失、降低浮充电流、最小化内阻增加、和/或促进离子跨膜传输。
附图简要说明
在所有附图中，具有各种隔板的测试电池的结果，其中包括一些具有本公开或发明实施方案的隔板，是在以20小时率放电时具有75Ah容量的汽车电池的结果，充电电压为14.4V，试验温度为60℃。所述电池测试84天。
图1是显示包含五种不同隔板实施方案的测试电池以21天间隔共84天的水损失数据的图表。
图2是显示包含五种不同隔板实施方案的测试电池以21天间隔共84天的内阻数据的图表。
图3A-3D是显示包含五种不同隔板实施方案的测试电池以21天间隔共84天的浮充电流数据的图表。
图4是显示在测试84天结束时三个测试电池样品中的总有机化合物(TOC)的图表。
图5是显示在测试84天结束时三个测试电池样品中的化学需氧量(COD)的图表。
图6是隔板的至少一部分以及在其一侧上的玻璃垫的示意图。
详细说明
根据至少选定的实施方案，可能优选的本发明的隔板包括多孔膜(例如具有小于约1微米孔的微孔膜、中孔膜或具有大于约1微米孔的大孔膜)，其由天然或合成材料，例如聚烯烃、聚乙烯、聚丙烯、酚醛树脂、PVC、天然或合成橡胶、合成木浆(SWP)、玻璃纤维、纤维素纤维或其组合，更优选由热塑性聚合物制成的微孔膜。优选的微孔膜可具有约0.1微米(100纳米)的孔径和约60％的孔隙率。原则上，热塑性聚合物可包括适用于铅酸电池的所有耐酸热塑性材料。优选的热塑性聚合物包括乙烯类聚合物和聚烯烃。乙烯类聚合物包括例如聚氯乙烯(PVC)。聚烯烃包括，例如，聚乙烯，如超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和聚丙烯。一种优选的膜的实施方案可包括填料(例如二氧化硅)和UHMWPE的混合物(以及任选的残留油)。
所述多孔膜层可包括聚烯烃，例如聚丙烯、乙烯-丁烯共聚物，优选聚乙烯，更优选高分子量聚乙烯，即分子量至少为600,000的聚乙烯，甚至更优选超高分子量聚乙烯(UHMWPE)，即分子量至少为1,000,000，特别是大于4,000,000，最优选为5,000,000至8,000,000(通过粘度测定法测量并由Margolie方程计算)的聚乙烯，其标准载荷熔融指数基本为0(测量按照ASTM D1238(条件E)的规定，使用标准载荷2,160g)，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，最优选不低于3,000ml/g(130℃下在0.02g聚烯烃溶于100g十氢萘的溶液中测定)。
根据至少一个实施方案，所述多孔膜可包括与加工油和二氧化硅混合的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。根据至少一个实施方案，所述微孔膜可包括与加工油、添加剂和二氧化硅混合的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。该混合物还可包括少量其他添加剂或试剂，如隔板领域中常见的那些(例如润湿剂、着色剂、抗静电添加剂和/或类似物)。所述微孔聚合物层可以是体积比8至100％的聚烯烃，体积比0至40％的增塑剂和体积比0至92％的惰性填料的均匀混合物。填料可以是干燥的细分二氧化硅。优选的增塑剂是石油。由于增塑剂是最容易从聚合物-填料-增塑剂组合物中除去的组分，因此，它可用于赋予电池隔板多孔性。在一些实施方案中，所述多孔膜可以通过在挤出机中混合重量比约30％的二氧化硅和重量比约10％的UHMWPE和重量比约60％的加工油来制备。
所述微孔膜可以由以下过程制成：使成分通过加热的挤出机，使挤出机产生的挤出物通过模头并进入由两个加热的压延辊形成的辊隙以形成连续的网状物，使用溶剂从网状物中提取大量的加工油，干燥提取的网状物，将网状物切成预定宽度的条，并将这些条卷成卷。压延辊可以雕刻有各种凹槽图案，以将肋、锯齿、压花等赋予膜。除此之外，或作为另外一种选择，通过使挤出的膜通过另外的适当开槽的压延辊或压机，可以将肋等赋予多孔膜。
所述微孔聚合物层的平均孔径(直径)可以小于1μm。优选地，超过50％的孔的直径为0.5μm或更小。特别优选至少90％的孔的直径小于0.5μm。所述微孔聚合物层的平均孔径优选为在0.05至0.5μm的范围内，优选0.1至0.2μm。
在一些实施方案中，所述添加剂包括表面活性剂。适合的表面活性剂包括例如烷基硫酸盐；烷基芳基磺酸盐；烷基酚-烯化氧加成产物；皂；烷基-萘-磺酸盐；磺基琥珀酸盐的二烷基酯；季胺；环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段共聚物；以及单和二烷基磷酸酯的盐。所述添加剂可以是非离子表面活性剂，如多元醇脂肪酸酯、聚乙氧基化酯、聚乙氧基化醇、烷基多糖如烷基多糖苷及其混合物、胺乙氧基化物、脱水山梨糖醇脂肪酸酯乙氧基化物、有机硅氧烷基表面活性剂、乙烯乙酸乙烯酯三元共聚物、乙氧基化的烷基芳基磷酸酯和脂肪酸的蔗糖酯。
在某些实施方式中，所述添加剂可以由式(I)的化合物表示
R(OR1)n(COOMx+ 1/x)m (I)
其中：
·R是非芳族烃基，其具有10至4200个碳原子，优选13至4200个碳原子，其可被氧原子间隔；
·R1是H、—(CH2)kCOOMx+ 1/x或—(CH2)k—SO3Mx+ 1/x，优选H，其中k＝1或2；
·M是碱金属或碱土金属离子、H+或NH4 +，其中并非所有变量M同时具有H+基；
·n＝0或1；
·m＝0或10至1400的整数；以及
·x＝1或2。
氧原子与碳原子的比例在1:1.5至1:30的范围内，m和n不能同时为0。然而，优选n和m中只有一个变量不等于0。
非芳族烃基是指不含芳族基团或其本身代表一个的基团。烃基可被氧原子中断，即含有一个或多个醚基。
R优选为直链或支链脂族烃基，其可被氧原子中断。饱和、未交联的烃基是非常特别优选的。
令人惊奇的是，发现通过使用式(I)化合物制备电池隔板，可以有效地保护它们免受氧化破坏。
含有如式(I)所示化合物的电池隔板是优选的，其中：
·R是具有10-180，优选12-75且非常特别优选14-40个碳原子的烃基，其可以被1-60
个，优选1-20个和非常特别优选1-8个氧原子间隔，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个，特别优选14至20个碳原子的烷基；
οp是0至30的整数，优选0至10，特别优选0至4；以及
o q是0至30的整数，优选0至10，特别优选0至4；
o特别优选的化合物中p和q的总和为0至10，特别是0至4；
·n＝1；以及
·m＝0。
式R2—[(OC2H4)p(OC3H6)q]—应理解为也包括方括号内的基团序列不同于所示的那些化合物。例如根据本发明，其中方括号内的基团由替代的(OC2H4)和(OC3H6)基团形成的化合物是适合的。
R2为具有10至20，优选14至18个碳原子的直链或支链烷基的添加剂已被证明是特别有利的。OC2H4优选代表OCH2CH2，OC3H6代表OCH(CH3)CH2和/或OCH2CH(CH3)。
作为优选添加剂提出的是特别优选的醇(p＝q＝0；m＝0)伯醇，优选为脂肪醇乙氧基化物(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)的伯醇。脂肪醇烷氧基化物可通过例如相应醇与环氧乙烷或环氧丙烷的反应获得。
已经证明m＝0类型的不溶或难溶于水和硫酸的添加剂是特别有利的。
含有如式(I)所示化合物的添加剂也是优选的，其中:
·R是具有20至4200，优选50至750且非常特别优选80至225个碳原子的烷烃基团；
·M是碱金属或碱土金属离子、H+或NH4+，特别是碱金属离子如Li+、Na+和K+或H+，其中并非所有变量M同时具有H+基；
·n＝0；
·m是从10到1400的整数；以及
·x＝1或2。
作为适合的添加剂，这里特别提出的是聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸和丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物，其酸基至少部分(优选40％，特别优选80％)被中和。所述百分比是指酸基团的数量。非常特别优选的是完全以盐的形式存在的聚(甲基)丙烯酸。聚(甲基)丙烯酸是指聚丙烯酸、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，特别是聚丙烯酸，其平均摩尔质量Mw为1,000至100,000g/mol，特别优选1,000至15,000g/mol，非常特别优选1,000至4,000g/mol。聚(甲基)丙烯酸聚合物和共聚物的分子量通过测量聚合物的1％水溶液(用氢氧化钠溶液中和)的粘度来确定(Fikentscher常数)。
(甲基)丙烯酸的共聚物也是适合的，特别适合的共聚物除了(甲基)丙烯酸外，还包括乙烯、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。含有以重量计至少40％，优选以重量计至少80％(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如氢氧化钾，尤其是氢氧化钠是特别适合的。
所述添加剂，试剂、填料或添加剂，可以以多种方式加入到所述多孔膜。例如，将所述添加剂在多孔膜完成时(即在提取后)施加到其上和/或添加到用于制备膜的混合物或组分中。根据优选的实施方案，将添加剂或添加剂溶液施加到多孔膜的表面上。该变体特别适用于非热稳定添加剂和可溶于用于后续提取的溶剂中的添加剂的应用。特别适合作为本发明添加剂的溶剂是低分子量醇，如甲醇和乙醇，以及这些醇与水的混合物。所述施加可以在面向负电极的一侧、面向正电极的一侧或在微孔膜的两侧进行。
还可以通过将所述微孔膜浸入所述添加剂或添加剂的溶液中并随后选择性地除去溶剂(例如，通过干燥)来进行施加。以这种方式，所述添加剂的施加可以例如与在隔板生产期间经常应用的提取相结合。
另一个优选的选择是将一种或多种添加剂混合到用于制备多孔膜的热塑性聚合物和任选的填料和其它添加剂的混合物中。然后将含添加剂的均匀混合物制成网状材料。
所述添加剂可以至少约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的密度存在。所述添加剂可以以约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、5.0-10.5g/m2、5.0-11.0g/m2、5.0-12.0g/m2或5.0-15.0g/m2之间的密度存在于隔板上。所述添加剂可以以约6.0-10.0g/m2、6.5-9.5g/m2、6.5-9.0g/m2、6.5-8.5g/m2、6.5-8.0g/m2或7.0-8.0g/m2的密度存在于微孔膜上。在一些实施方案中，所述添加剂以约7.5g/m2的密度存在。在一些实施方案中，所述添加剂可以以约2.0-8.0g/m2、2.5-7.5g/m2、3.0-7.0g/m2、3.5-6.5g/m2、4.0-6.0g/m2或4.5-5.5g/m2的密度存在于微孔膜上。在一些实施方案中，所述添加剂以约5.0g/m2的密度存在。
在某些选定的实施方案中，所述多孔膜可含有金属盐。示例性金属盐包括锌和铋的化合物，包括其混合物。适合的反离子包括硫酸根、氢氧根、磷酸根、四氟硼酸根和氟离子。
在一些实施方案中，所述金属盐可以是硫酸盐，例如ZnSO4或Bi2(SO4)3。除非另有说明，术语“ZnSO4”包括无水盐及其水合物/溶剂化物，例如ZnSO4·7H2O。
所述金属盐可以在多孔膜完成时(即在提取后)施加到其上和/或添加到用于制备膜的混合物中。根据优选的实施方案，将金属盐溶液施加到多孔膜的表面上。特别适合作为金属盐的溶剂是水或稀硫酸。所述施加可以在面向负电极的一侧、面向正电极的一侧或在微孔膜的两侧进行。
还可以通过将微孔膜浸入金属盐溶液中并随后选择性地除去溶剂(例如，通过干燥)来进行施加。以这种方式，所述金属盐的施加可以在隔板生产期间与经常应用的提取相结合。
另一个优选的选择是将金属盐混合到用于制备多孔膜的热塑性聚合物和任选的填料以及其它添加剂的混合物中。然后将含金属盐的均匀混合物制成网状材料。
可以在与上述添加剂相同的层中将所述金属盐加入所述多孔膜。在这样的实施方案中，所述金属盐和添加剂可以组合成为单一溶液并使用上述一种或多种方式进行施加。通常，这种组合施加在多孔膜上得到添加剂和金属盐的均匀涂层。在其他实施方案中，所述金属盐可以作为与添加剂分开的层施加。可以在将所述金属盐施加到所述多孔膜之前或之后将所述添加剂施加到多孔膜上。这些实施方案可称为分层涂层。应理解，分层涂层不一定彼此完全分开。也就是说，所述添加剂涂层可以有一定量渗透到所述金属盐涂层中，反之亦然。在某些选定的实施方案中，本发明的隔板可包括具有所述添加剂层和金属盐层的多孔膜，所述添加剂层位于所述多孔膜和金属盐层之间。
如图1-5所示，用具有添加剂和金属盐涂层的隔板制备的电池相对于缺少金属盐的隔板的电池表现出减少的水损失，降低的内阻和降低的浮充电流。而且，相对于具有添加剂和盐的单一组合涂层的隔板，具有添加剂和金属盐独立层的隔板可具有减少的水损失、降低的内阻和降低的浮充电流。
所述金属盐可以至少约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的密度存在。所述金属盐可以以约0.5-10g/m2、0.5-8.0g/m2、0.5-7.0g/m2、1.0-7.0g/m2、1.0-6.0g/m2、2.0-6.0g/m2、2-5g/m2、2-4.0g/m2、2.5-4.0g/m2或2.5-3.5.0g/m2之间的密度存在于隔板上。在一些实施方案中，所述金属盐以约3.0g/m2的密度存在。
在某些选定的实施方案中，所述填料可进一步含有一种或多种沸石或PIMS材料。可以将沸石作为填料材料之一添加到混合物中，从而提供缠绕在复合垫内的沸石。沸石减少了通过复合材料的金属和类金属的运动，从而减少了金属诱导的氧化、锑中毒等。在某些选定的实施方案中，所述隔板可含有焦磷酸盐，例如在PIMS材料中发现的焦磷酸盐。来自鱼骨(例如商业、实验室磨碎鱼粉)的PIMS矿物已经显示出对金属离子具有高亲和力。根据至少某些实施方案，优选加入鱼骨粉以代替一部分二氧化硅，其取代水平为二氧化硅重量的约1％至20％，更优选以重量计约2％至10％，最优选以重量计约2％至5％。根据至少其它某些实施方案，优选加入研磨的鱼骨粉(磨碎鱼粉)以取代一部分二氧化硅，其取代水平为二氧化硅重量的约1％至50％或更多。更优选以重量计约5％至30％，最优选以重量计约10％至20％。
在一些选定的实施方案中，所述多孔隔板可具有肋。所述多孔膜可以在作为纵向肋的膜的相对面上具有横向横肋(transverse cross-rib)。所述横肋可以与纵向肋平行，或者可以与其成一定角度设置。例如，所述横肋相对于纵向肋可以定向约90°、80°、75°、60°、50°、45°、35°、25°、15°或5°。所述横肋相对于纵向肋可以定向约90-60°、60-30°、60-45°、45-30°或30-0°。通常，所述横肋位于膜的面向负电极的面上。在本发明的一些实施例中，所述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的横向横肋高度。在本发明的一些实施方案中，所述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的横向横肋高度。
在本发明的一些实施方案中，所述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的横向横肋宽度。在本发明的一些实施方案中，所述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的横向横肋宽度。
在本发明的一些实施方案中，所述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、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm或1.5mm的纵向肋高度。
在本发明的一些实施方案中，所述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、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm或1.5mm的纵向肋宽度。所述带肋的膜的纵向肋宽度可以在约0.005-1.5mm、0.01-1.0mm、0.025-1.0mm、0.05-1.0mm、0.075-1.0mm、0.1-1.0mm、0.2-1.0mm、0.3-1.0mm、0.4-1.0mm、0.5-1.0mm、0.4-0.8mm或0.4-0.6mm之间。
在某些选定的实施方案中，所述多孔膜可具有约0.10-0.15mm的横向横肋高度和约0.1-0.15mm的纵向肋高度。在一些实施方案中，所述多孔膜可具有约0.10-0.125mm的横向横肋高度和约0.1-0.125mm的纵向肋高度。
所述微孔膜可具有至少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。所述带肋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或0.1mm的背网厚度。在一些实施方案中，所述微孔膜可具有约0.1-1.0mm、0.1-0.8mm、0.1-0.5mm、0.1-0.5mm、0.1-0.4mm、0.1-0.3mm的背网厚度。在一些实施方案中，所述微孔膜可具有约0.2mm的背网厚度。
所述纤维层可以以至少约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或1.5mm的厚度存在于微孔膜上。在一些实施方案中，所述纤维层可以以约0.1-1.5mm、0.5-1.5mm、0.75-1.5mm、0.75-1.25mm或1.0-1.25mm的厚度存在于微孔膜上。
图6是隔板100的至少一部分和在其一侧上的玻璃垫110的示意图。隔板100可以是多孔膜，在其一侧或两侧上具有背网102和肋104。这种隔板100可以用在富液式铅酸电池中，并且可以与玻璃垫110一起使用或不与玻璃垫110一起使用，或者可以在其两侧具有玻璃垫110。
本发明的隔板可以以片材形式或以封套的形式提供。在一些实施方案中，提供可以在至少一侧上覆盖有至少一个纤维层的微孔膜作为袋或封套。当存在纤维层时，优选微孔膜具有比纤维层更大的表面积。因此，当组合微孔膜和纤维层时，所述纤维层不完全覆盖微孔层。优选的是，所述膜层的至少两个相对的边缘区域保持未被覆盖，以提供用于热密封的边缘，这有利于形成袋或封套。所述隔板可以经过加工以形成混合封套。所述混合封套可以通过在将隔板片材折叠成两半并将隔板片材的边缘粘合在一起以便形成一个封套之前、期间或之后形成一个或多个狭缝或开口(例如或靠近封套的底部或折叠)。使用焊接或机械密封将侧面粘合在一起以形成接缝，该接缝使隔板片材的一侧与隔板片材的另一侧接触。例如，可以使用加热或超声波工艺来完成焊接。该过程产生具有底部折叠边缘和两个侧边缘的封套形状。
本文公开的封套形式的隔板可以沿着封套的折叠或密封折痕具有一个或多个狭缝或开口。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，这些开口可以沿底边的长度均等或不均等地设置。优选地，在封套的角部没有开口。在将隔板折叠并密封以形成封套之后可以切割狭缝，或者可以在将多孔膜成形为封套之前形成狭缝。
与由传统隔板制成或具有传统隔板的电池相比，本文提供的隔板允许生产具有减少的水损失和/或降低的浮充电流的电池。在一些实施方案中，水损失可减少超过10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％或80％。在一些实施方案中，浮充电流可以降低大于10％、20％、
30％、40％、50％、60％、70％或80％。使用所公开的隔板制备的电池随着时间的推移表现出降低的内阻增加，并且在一些情况下表现出没有内阻的增加。
实施例
以下实施例涉及具有下表1中所述属性的五组独立电池。所有测试的电池都是汽车电池，在20℃时容量为75Ah，充电电压为14.4V，测试温度为60℃。电池测试84天。
表1.测试电池.
在图1-3D中：电池A用粗实线表示；电池B用带有圆形数据点的虚线表示；电池C用带有圆形数据点的实线表示；电池D用带有三角形数据点的虚线表示；电池E用带有三角形数据点的实线表示。
现在参考图1。在图1中，在84天测试的持续时间内的累积水分损失数据(以克为单位)以图表形式呈现。以21天的间隔收集数据(测试21天，测试42天，测试63天，测试84天)。可以看出，电池C在测试期间表现出最少量的水损失。下面的表2显示了在测试期间每21天采集的累积水损失数据。这与图1中呈现的数据相同。可以看出，具有最少水损失至最大水损失的电池的顺序如下：电池C、电池E、电池B、电池D、电池A。表明所述表面活性剂添加剂与ZnSO4添加剂一起使用在水损失方面表现最佳。
表2.水损失数据(g)
现在参考图2。在84天测试期间内的内阻数据(以mΩ为单位)以图表形式显示。以21天的间隔收集数据(测试21天、测试42天、测试63天、测试84天)。下表3显示了在测试期间每21天采集的内阻数据。这与图2中呈现的数据相同。电池A以最低的内阻开始测试，但可以看出，电池C和电池E在测试期间表现出最低的内阻。再次表明，所述表面活性剂添加剂与ZnSO4添加剂一起使用表现最佳。
表3.内阻数据(mΩ)
现在参考图3A-3D，图表中示出了具有各种隔板实施例的五个测试电池在84天内的浮充电流数据。从第21天到第84天以21天的间隔显示电池的浮充电流结果。图3A示出了第21天的数据，图3B示出了第42天的数据，图3C示出了第63天的数据，图3D显示第84天的数据。当比较数据时，可以看出使用具有ZnSO4的隔板的电池超出了其他电池。此外，电池C，利用表面活性剂和ZnSO4两步涂覆的电池，在84天测试中产生最低的浮充电流。
现在转向在图4和5，测量了电池A、电池B和电池D的总有机化合物(TOC)和化学需氧量(COD)。可以理解，这些值越低，电池的性能越好。如图所示，电池B，具有第一表面活性剂的隔板的电池，比没有表面活性剂或具有其他表面活性剂的电池表现更好。
除了降低水损失并延长电池寿命之外，优选的隔板还设计用于带来其他益处。关于组装，隔板具有负交叉肋设计，以最大化弯曲刚度并确保最高的制造生产率。为了防止高速装配期间和以后寿命期间的短路，与标准PE隔板相比，隔板具有优异的抗穿刺性和抗氧化性。
根据至少某些实施例、方面或目的，本公开或者本发明涉及或提供新型或改进的隔板，特别是用于铅酸电池的隔板；新型或改进的隔板、电池隔板、电池、电池单元、系统、车辆和/或制造和/或使用这种隔板、电池隔板、电池单元、系统和/或电池的方法；用于铅酸电池的改进的隔板和/或使用具有这种改进的隔板的这种电池的改进方法；用于在铅酸电池中延长电池寿命、减少电池故障、减少水损失、降低浮充电流、最小化内阻增加、增加润湿性、减少酸分层、改善酸扩散和/或改善均匀性的方法、系统、处理和电池隔板；一种用于铅酸电池的改进的隔板，所述隔板包括改进的功能涂层，降低铅酸电池中的水损失的改进的电池隔板，包括这种改进的隔板的改进的铅酸电池，长寿命汽车铅酸电池，混合合金型汽车电池，混合合金平板逆变器电池，改进的富液式铅酸电池和/或类似物，干式充电电池，和/或具有降低的浮充和/或降低的电解和/或降低的水损失率的电池等。
本文公开了新型或改进的隔板、电池隔板、铅酸电池隔板、电池、电池单元，和/或制造和/或使用这种隔板、电池隔板、铅酸电池隔板、电池单元和/或电池的方法。根据至少某些实施例，本公开或发明涉及用于铅酸电池的新型或改进的电池隔板。此外，本文公开了至少在铅酸电池中用于增强电池寿命、减少水损失、减少浮充电流、最小化内阻增加、降低故障率、减少酸分层和/或改善均匀性的方法、系统和电池隔板。根据至少特定实施例，本公开或发明涉及一种用于铅酸电池的改进的隔板，所述隔板包括改进的涂层、改进的构造等。
在不脱离本发明的精神和基本属性的情况下，本发明可以以其他形式实施，因此，当指示本发明的范围时，应当参考所附权利要求，而不是前述说明书。
另外，本文说明性公开的本发明可适当地在不存在本文未具体公开的任何要素的情况下实施。
在不脱离本发明的精神和基本属性的情况下，本发明可以以其他形式实施，因此，当指示本发明的范围时，应当参考所附权利要求，而不是前述说明书。
已经出于说明的目的呈现了前述结构和方法的书面描述。示例用于公开示例性实施例，包括最佳模式，并且还使本领域的技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。这些实施例并非旨在穷举或将本发明限制于所公开的精确步骤和/或形式，并且鉴于上述教导，许多修改和变化是可能的。本文描述的特征可以以任何组合进行组合。可以以物理上可能的任何顺序执行本文描述的方法的步骤。本发明的可专利范围由所附权利要求书限定，并且可包括本领域的技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，则这些其他示例意图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述的具体组合物和方法的限制，这些组合物和方法旨在说明权利要求的一些方面。功能上等同的任何组合物和方法都旨在落入权利要求的范围内。除了本文所示和所述的那些之外，组合物和方法的各种修改旨在落入所附权利要求书的范围内。此外，虽然仅具体描述了本文公开的某些代表性组成和方法步骤，但其他组成和方法步骤的组合也旨在落入所附权利要求书的范围内，即使没有具体叙述。因此，本文或下文中可明确提及步骤、元件、组件或构成的组合，然而，其他步骤、元件、组件和构成的组合也包括在内，即使未明确说明。
如说明书和所附权利要求中所使用的，单数形式“一”，“一个”和“该”包括复数指示物，除非上下文另有明确说明。范围在本文中可以表示为从“约”或“近似”一个特定值，和/或到“约”或“近似”另一个特定值。当表达这样的范围时，另一个实施例包括从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，将理解该特定值形成另一个实施例。将进一步理解，每个范围的端点相对于另一个端点都是重要的，并且独立于另一个端点。“任选的”或“任选地”是指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不发生的实例。
在本说明书的整个说明书和权利要求书中，词语“包括”和该词语的变体，例如“包括着”和“包含”，意指“包括但不限于”，并且不意图排除，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”可用于代替“包含”和“包括”以提供本发明的更具体的实施方案并且也被公开。“示例性”意指“的一个例子”。并非旨在表达优选或理想实施例的指示。类似地，“诸如”不是用于限制性意义，而是用于说明或示例性目的。
除了注明之外，在说明书和权利要求中使用的表示几何形状、尺寸等的所有数字应被最简单理解，而不是试图将等同原则的应用限制在权利要求的范围内，根据有效数字和普通舍入方法的数量来解释权利要求书。
除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与所公开发明所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。本文引用的出版物和引用它们的材料通过引用明确地并入本文。
另外，本文说明性公开的本发明可适当地在不存在本文未具体公开的任何要素的情况下实施。

Claims (14)

1.一种电池隔板，用于在铅酸电池中减少浮充、减少水电解和/或降低水损失率，其包括：
多孔膜；
多孔膜的至少一种添加剂涂层，添加剂的密度至少为5.0g/m2；以及
至少一种金属盐的涂层，金属盐的密度至少为1.0g/m2，
其中，所述至少一种金属盐包含ZnSO4盐。
2.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述多孔膜包含聚乙烯。
3.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述多孔膜包含超高分子量聚乙烯。
4.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述添加剂是非离子表面活性剂。
5.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述金属盐以1.0g/m2的密度存在。
6.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述电池隔板包括所述添加剂和所述金属盐的均匀层。
7.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述电池隔板包括与所述多孔膜相邻的添加剂层，以及与所述添加剂层相邻的金属盐层。
8.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述电池隔板还包括纤维层。
9.如权利要求8所述的电池隔板，其中，所述纤维层的厚度为0.3-1.25mm。
10.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述多孔膜为片、套、包裹或封套的形状。
11.一种电池隔板，用于在铅酸电池中减少浮充、减少水电解和/或降低水损失率，其包括：
多孔膜，其包括：
多孔膜的至少一种添加剂涂层，该添加剂的密度为5.0-10.0g/m2；以及
多孔膜的至少一种金属盐涂层，该金属盐的密度为1.0-7.5g/m2，
其中，所述至少一种金属盐包含ZnSO4盐。
12.一种铅酸电池，其包括如权利要求1所述的电池隔板。
13.一种铅酸电池，其特征在于，所述铅酸电池具有至少下列特性之一：
较低的浮充电流；
降低的水损失；
降低的故障率；或
降低的内阻增加；
其中，所述铅酸电池包括如权利要求1所述的电池隔板。
14.一种减少铅酸电池中故障的方法，其中，该方法包括提供如权利要求1所述的电池隔板。
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