CN114830426A - 铅酸电池隔板、电池系统、和相关方法 - Google Patents

铅酸电池隔板、电池系统、和相关方法 Download PDF

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Abstract

可压缩电池隔板，具有适应铅酸电池中电极之间变化间距的能力。本文公开了电池隔板、电池单元、电池、系统以及制造方法和使用方法。

Description

铅酸电池隔板、电池系统、和相关方法
领域
本公开致力于用于各种铅酸电池和/或系统的新的或改进的隔板。此外，本文所公开的示例性实施例致力于新的或改进的电池隔板、包含其的电池单元、包含其的电池、包含其的系统和/或制造和/或使用其的方法和/或之类的，和/或它们的组合。
背景
示例性的铅酸电池具有正极端子和负极端子。在电池内部，是由交替出现的正极和负极构成的阵列，每个电极之间交错有隔板。或者，正极或负极中的任一个可被包封在隔板封套、袋、套袋等内。正极与正极端子电连通，负极与负极端子电连通。正极具有通常掺杂有正极活性材料(PAM)的二氧化铅(PbO2)栅格。负极具有通常掺杂有负极活性材料(NAM)的铅(Pb)栅格。PAM和NAM都有助于增加电极的功能。正极栅格和负极栅格可被设置成合金，其具有锑、钙、锡、硒和/或之类的和/或它们的组合中的至少一种。
正极、负极和隔板基本上被浸没在水性电解质溶液中。电解质可以是，例如，硫酸(H2SO4)和水(H2O)的溶液。电解质溶液可具有，例如，约1.28的比重，变化范围为约1.215至1.300。
隔板的目的是将电极彼此分开并使其电绝缘，以免使电池短路，但仍通过电解质保持电极之间的离子传导，其是电池的电化学反应所必需的。因此，隔板必须是不导电的，但要足够多孔以允许离子传导。如果隔板过于多孔或具有太大的孔，则可能会形成足够大的枝晶，以至于桥接电极之间的间隙，从而使电池短路。非常大的孔可致使电极之间产生直接的物理接触。
一些铅酸电池的制造过程难以控制，导致电极之间的间距变化。此外，一些机动性应用可能会导致电极振动并改变间距。现有技术不能处理或解决这些需求和关切。
如所讨论的，仍然需要提供具有可变厚度的隔板，以适应电极之间的可变间距。截至本申请，发明人知道尚无这样的电池隔板，其能够提供可变的厚度，这种可变的厚度能够适应变化和/或改变的电极间距。因此，本发明旨在至少满足这些和其他迄今为止未被满足的需求。
概述
对于至少特定的应用或电池，本发明的一种或多种示例性实施方式、方面或目标的细节至少提供具有可变总厚度的电池隔板，比如总厚度作为施加到隔板上的压力的函数而变化。本发明的其他特征、目的和优势提供减少的电池故障、提高的电池循环寿命和/或改善的性能。更具体地，仍然需要提供在电池的生产过程和/或在其制造之后的使用中的至少一个中能够适应变化的电极间距的隔板。
一种或多种示例性实施方式、方面或目标的细节在下文阐述的发明详述和权利要求中。从下文阐述的发明详述和权利要求中，其他特征、目的和优势将显而易见。根据一种或多种选定的实施方式、方面或目标，本公开或发明至少解决了本文列举的困难、问题或需求，并在一些情况下提供令人惊讶和意想不到地超出需求和期望的解决方案。
根据至少特定的示例性实施方式、目标或方面，本公开或发明提供至少克服上述问题的新的或改进的隔板、电池单元、电池、系统、这种新的或改进的隔板、电池单元、电池和/或系统的制造、使用和/或应用方法。例如，至少特定的示例性实施方式、目标或方面提供这样的电池，其具有能适应电极具有变化的间距的隔板，并且提供具有可变厚度的隔板的电池。
根据至少选定的示例性实施方式、方面或目标，本公开或发明提供一种隔板，该隔板的组成和物理属性和特征协同地组合，通过改进的电池隔板，以令人惊讶和意想不到的方式解决铅酸电池行业中先前未被满足的需求。在特定的优选示例性实施方式中，本公开或发明提供使用如本文所述的隔板的电池，通过改进的铅酸电池隔板，以令人惊讶和意想不到的方式解决铅酸电池行业中先前未被满足的需求。在特定的优选示例性实施方式中，本公开或发明提供使用如本文所述的电池的系统，通过使用改进的系统(其使用所发明的铅酸电池，该铅酸电池使用如本文所描述的所发明的隔板)，以令人惊讶和意想不到的方式解决铅酸电池行业中先前未被满足的需求。
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隔板、电池单元、电池、系统和/或制造和/或使用和/或应用这种新的隔板、电池单元、电池和/或系统的方法。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电池隔板，其用于：铅酸电池、富液式铅酸电池、增强型富液式铅酸电池(EFB)、平板电池、管状电池、深循环电池、在部分充电状态(PSoC)下运行的电池、阀控铅酸(VRLA)电池、凝胶电池、吸收式玻璃垫(AGM)电池、逆变器电池、固定电池、运动时使用的电池、用于发电(比如通过蒸汽涡轮发电机，比如通过燃煤和/或燃气的发电厂和/或核电厂)的储能装置、用于通过太阳能、风能、水力或其他可替代和/或可再生能源发电的储能装置、通用储能电池、不间断电源(UPS)电池、具有高冷启动电流(CCA)要求的电池、车辆电池(比如启动-照明-点火(SLI)车辆电池、怠速启停(ISS)车辆电池)、船用电池、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(也称为高尔夫车)电池、混合动力车辆(HEV)电池、电动车辆电池、轻型电动车辆电池、社区电动车辆(NEV)电池、电动人力车电池、电动三轮车电池、电动自行车电池、电动滑板车电池和/或之类的和/或它们的组合。根据选定的实施方式，本公开或发明致力于电池隔板，其用在包含以上所提及的电池的系统或车辆中的。根据至少特定的方面，本公开或发明致力于改进的方法，其用于制造和/或使用这种改进的隔板、电池单元、电池、系统和/或之类的。
根据本发明的第一种选定实施方式，电池隔板设置有多孔膜背网，该多孔膜背网具有第一表面和第二表面，第二表面在与第一表面相对的一侧上。隔板还设置有肋阵列，其由从第一表面延伸的第一多个肋和从第二表面延伸的第二多个肋组成。第一肋阵列的至少一部分不与布置在第二表面上的第二多个肋中的任何肋相对设置。
根据本发明的一些示例性方面，肋阵列可以或可以不等距间隔开。此外，第一多个肋和第二多个肋中的任一个或两者可以或可以不等距地间隔开。这些肋间距可以以任何组合存在。
根据本发明的至少一个方面，肋阵列可以布置成使得来自第一多个肋的一个或多个与来自第二多个肋的一个或多个在隔板的宽度上交替。
在一些方面，隔板可具有微型横肋，其布置在隔板的一个或两个表面上。这些微型横肋(或负极横肋或NCR)可以在隔板的加工方向或隔板的横跨加工方向上在第一和第二多个肋之间排布。微型横肋可以具有大约25μm至大约75μm的高度。
在选定的实施方式中，第一多个肋可以彼此基本上平行，第二多个肋可以彼此基本上平行，和/或第一多个肋可以基本上平行于第二多个肋。第一多个肋和第二多个肋可以基本上平行于隔板的加工方向。
在本发明选定的优选方面，第一多个肋和/或第二多个肋可以以下列距离间隔开：约4mm至约18mm之间、约5mm至约16mm之间或者约6mm和约14mm之间。间距可以是5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm或20mm。
根据本发明的特定优选实施方式，电池隔板可具有松弛态(其中多孔膜背网通常是平的)和不同于松弛态的压缩态(其中多孔膜背网通常是翘曲的)。
根据选定的优选实施方式，隔板具有由第一多个肋的尖端形成的平面与第二多个肋的尖端形成的平面之间的距离所限定的总厚度。在选定的实施方式中，压缩态下的总厚度为至少大约500μm。在选定的实施方式中，压缩态下的总厚度不超过大约2.0mm。在其他实施方式中，松弛态下的总厚度不超过大约3.0mm。
在松弛态下，总厚度可以测量为多孔膜背网的厚度、第一多个肋的高度和第二多个肋的高度的总和。在这种情况下，松弛态下的总厚度不超过大约3.0mm。
在特定的示例性实施方式中，第一多个肋具有大约200μm至大约1.5mm的第一肋高度。此外，第二多个肋具有大约200μm至大约1.5mm的第二肋高度。
在一些优选实施方式中，第一多个肋具有第一肋高度，并且所述第二多个肋包括第二肋高度。第一肋高度等于第二肋高度的大约25％至大约400％。
本发明的另一方面提供多孔膜背网，其具有在大约125μm至大约250μm之间的厚度。
在本发明的又一方面，电池隔板可以具有这样的组成，其包括下列中的至少一种：聚合物、热塑性聚合物、聚氯乙烯(PVC)、酚醛树脂、天然或合成橡胶、合成木浆、木质素、玻璃纤维、合成纤维、纤维素纤维和/或它们的组合。天然或合成橡胶可包括下列中的一种或多种：橡胶、胶乳、天然橡胶、合成橡胶、交联或非交联天然或合成橡胶、硫化或未硫化橡胶、碎橡胶或研磨橡胶、聚异戊二烯、甲基橡胶、聚丁二烯、氯丁橡胶、丁基橡胶、溴化丁基橡胶、聚氨酯橡胶、环氧氯丙烷橡胶、聚硫橡胶、氯磺酰聚乙烯、聚降冰片烯橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶和硅橡胶以及共聚物橡胶(比如苯乙烯/丁二烯橡胶、丙烯腈/丁二烯橡胶、乙烯/丙烯橡胶(EPM和EPDM)和乙烯/醋酸乙烯酯橡胶)和/或它们的组合。
在本发明的一些方面，电池隔板可进一步具有填料，该填料是下列中的至少一种：二氧化硅、干法细分二氧化硅、沉淀二氧化硅、无定形二氧化硅、高脆性二氧化硅、氧化铝、滑石粉、鱼粉、鱼骨粉、硫酸钡(BaSO4)、碳、导电碳、石墨、人造石墨、活性炭、碳纸、乙炔黑、炭黑、高表面积炭黑、石墨烯、高表面积石墨烯、keitjen黑、碳纤维、碳丝、碳纳米管、开孔碳泡沫、碳垫、碳毡、碳巴克敏斯特富勒烯(巴基球)、水性碳悬浮液、片状石墨、氧化碳和/或它们的组合。
在本发明的其他方面，电池隔板可进一步具有涂层，该涂层是下列中的至少一种：硫酸钡(BaSO4)、锌、硫酸锌、碳、导电碳、石墨、人造石墨、活性炭、碳纸、乙炔黑、炭黑、高表面积炭黑、石墨烯、高表面积石墨烯、keitjen黑、碳纤维、碳丝、碳纳米管、开孔碳泡沫、碳垫、碳毡、碳巴克敏斯特富勒烯(巴基球)、水性碳悬浮液、片状石墨、氧化碳和/或它们的组合。
在本发明的再一个示例性方面，第一多个肋和第二多个肋中的一个或两个是下列中的至少一种：不间断肋、离散间断肋、连续肋、不连续肋、成角度肋、线性肋、基本上在多孔膜的加工方向上延伸的纵向肋、基本上在多孔膜的横跨加工方向上延伸的横向肋、基本上在多孔膜的横跨加工方向上延伸的横切肋、基本上在多孔膜的横跨加工方向上延伸的横肋(或负极横肋或NCR)、离散齿或带齿肋、锯齿状的、带锯齿的肋、垛状的或带垛的肋、弯曲或正弦肋、设置成不间断的或间断的之字形方式、凹槽、沟槽、纹理区域、凸块、柱、压纹、凹坑、多孔的、无孔的、微型肋或微型横肋以及它们的组合。在另一方面，示例性电池隔板可以具有负极横肋(NCR)。
在本发明的选定优选实施方式中，铅酸电池设置有一个或多个正极和一个或多个负极，以及设置在它们之间的如本文所一般描述和要求保护的电池隔板的实施方式。
在本发明的特定方面，铅酸电池可以是下列中的一种：富液式铅酸电池、增强型富液式铅酸电池(EFB)、平板电池、管状电池、深循环电池、在部分充电状态(PSoC)下运行的电池、阀控铅酸(VRLA)电池、凝胶电池、吸收式玻璃垫(AGM)电池、逆变器电池、固定电池、运动时使用的电池、用于发电的储能电池、通用储能电池、不间断电源(UPS)电池、具有高冷启动电流(CCA)要求的电池、车辆电池(比如启动-照明-点火(SLI)车辆电池、怠速启停(ISS)车辆电池)、船用电池、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(也称高尔夫车)电池、混合动力车辆(HEV)电池、电动车辆电池、轻型电动车辆电池、社区电动车辆(NEV)电池、电动人力车电池、电动三轮车电池、电动自行车电池、电动滑板车电池和/或之类的和/或它们的组合。
在特定的优选示例性实施方式中，本发明可以提供车辆、装置或系统，其使用如本文所一般描述和要求保护的铅酸电池，该铅酸电池使用如本文所一般描述和要求保护的电池隔板。车辆、装置或系统可以是下列中的至少一种：发电系统(比如蒸汽涡轮发电机，比如利用燃煤和/或燃气的发电厂，和/或核电厂)，比如通过太阳能、风能、水力发电或其他可替代和/或可再生能源发电的发电系统，不间断电源(UPS)，船只，汽车，卡车，摩托车，全地形车，叉车，高尔夫球车(也称高尔夫车)，混合动力车辆(HEV)，电动车辆，轻型电动车辆，社区电动车辆(NEV)，电动人力车，电动三轮车，电动自行车，电动滑板车和/或之类的和/或它们的组合。
此外，可以设置纤维垫。该垫可以是下列中的一种：玻璃纤维、合成纤维、二氧化硅、至少一种性能增强添加剂、胶乳、天然橡胶、合成橡胶以及它们的组合，并且可以是非织造的、织造的、网眼、绒布、网状物以及它们的组合。
此外，电池隔板可以被设置为切片、叶、袋、套筒、包裹物、封套和在底部具有开口的混合封套。
可以进一步设置第一多个肋，以增强电池中的酸混合，特别是在电池移动期间。隔板可以设置成使得第一表面和第二表面平行于电池开始和停止运动的方向。隔板可以设置有与正极、负极或隔板相邻的垫。该垫可以至少部分地由下列制成：玻璃纤维、合成纤维、二氧化硅、至少一种性能增强添加剂、胶乳、天然橡胶、合成橡胶以及它们的任意组合。垫可以是非织造的、织造的、网眼、绒布、网状的以及它们的组合。
在特定的实施方式中，电池可以在大约1％和大约99％之间的放电深度下运行。
根据至少选定的示例性实施方式、方面或目标，本发明至少解决、满足和/或克服了迄今为止由目前的技术水平未解决、未满足和/或未克服的困难、需要和/或问题。根据至少特定的目标，本发明提供改进的隔板、使用该改进的隔板的改进的电池和/或使用该改进的电池的改进的系统，其至少克服并且在某些情况下令人惊讶和出乎意料地克服至少上述问题。
附图说明
图1是典型铅酸电池的示意性剖面侧视图，该电池具有多个交替的正(+)电极和负(-)电极以及插入其间的隔板。
图2A示出了典型隔板的平面图，该隔板具有第一表面，多个肋被设置成在其上纵向分布并从其延伸，并且基本上平行于加工方向。图2B示出了图2A中所示的隔板的平面图，该隔板具有与第一表面相对的第二表面，多个微型横肋被设置在其上横向分布并从其延伸，并且基本上平行于横跨加工方向。
图3A是图2A和和图2B中描绘的隔板的侧视图，从垂直于横跨加工方向的cmd观察。图3B是图3A中描绘的隔板的侧视图，从垂直于加工方向的md观察。
图4是电极/隔板组件的侧视图，该组件具有如图2A和2B以及图3A和3B中所描绘的隔板，具有与正极接触的主肋(major rib)和与负极接触的辅肋(minor rib)。
图5A和图5B示出了本发明所发明隔板的示例性实施方式的两个表面的平面图。图5A描绘了具有第一多个肋的第一表面，第一多个肋被设置成在第一表面上纵向分布并从其延伸，并且基本上平行于加工方向。图5B示出了与第一表面相对的第二表面，其具有第二多个肋，第二多个肋被设置成在第二表面上纵向分布并从其延伸，并且被设置成与第一表面上的肋基本相同的方向。图5A和5B进一步显示第一多个肋和第二多个肋彼此偏移，并且未彼此对齐。
图6A和图6B是图5A和5B中所示的所发明隔板的示例性实施方式的侧视图，通过物理尺寸定义示例性实施方式。
图7A和图7B是电极/隔板组件的侧视图，其具有图5A至图6B中给出的所发明隔板的示例性实施方式。图7A示出了处于松弛态的示例性隔板。图7B示出了处于压缩态的示例性隔板。
图8和图9是单独的所发明隔板的示例性发明实施方式的侧视图。
图10是具有微型横肋的所发明隔板的示例性实施方式的平面图。
图11是所发明隔板的示例性实施方式的平面图，示出在锯齿状肋或垛状肋上的锯齿尖端。
图12是所发明隔板的示例性实施方式的平面图，该隔板具有离散的突起而不是肋。
图13是显示4个样品隔板和对照隔板在4压缩阶段的总隔板厚度(μm)的图。
图14是显示4个样品隔板和对照隔板自先前压缩阶段的总厚度(μm)变化的图。
图15是显示4个样品隔板和对照隔板自先前压缩阶段的总厚度变化百分比(％)的图。
发明详述
应当理解，本文所描绘和所描述的附图(或图)不一定按比例绘制或与实际实施方式成比例，并且为了清楚起见，附图中一些特征的尺寸可能被夸大或缩小。
随着电池制造商努力控制电极间距，并且随着电池要经历运动和振动移动以及使电极咯咯作响的应用，仍然需要提供能够适应变化的电极间距的电池隔板。
根据至少特定的示例性实施方式、目标或方面，本公开或发明可以提供克服至少上述问题的新的或改进的隔板、电池单元、电池、系统，制造、使用和/或应用这种新的或改进的隔板、电池、电池单元、电池和/或系统的方法。例如，至少特定的示例性实施方式、目标或方面提供具有隔板的电池，与现有技术的典型电池相比，该隔板适用于具有更小的、被压缩的间距的电极，并且提供尺寸减小且具有增加的功率体积比的电池。
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隔板、电池单元、电池、系统和/或制造和/或使用和/或应用这种新的隔板、电池单元、电池和/或系统的方法。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电池隔板，其用于：铅酸电池、富液式铅酸电池、增强型富液式铅酸电池(EFB)、平板电池、管状电池、深循环电池、在部分充电状态下运行的电池(PSoC)、阀控铅酸(VRLA)电池、凝胶电池、吸收式玻璃垫(AGM)电池、逆变器电池、用于发电(比如通过蒸汽涡轮发电机，比如通过燃煤和/或燃气的发电厂和/或核电厂)的储能装置、用于通过太阳能、风能、水力或其他可替代和/或可再生能源发电的储能装置、通用储能电池、不间断电源(UPS)电池、具有高冷启动电流(CCA)要求的电池、车辆电池(比如启动-照明-点火(SLI)车辆电池、怠速启停(ISS)车辆电池)、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(也称为高尔夫车)电池、混合动力车辆(HEV)电池、电动车辆电池、轻型电动车辆电池、电动人力车电池、电动三轮车电池、电动自行车电池、电动滑板车电池和/或之类的。根据至少特定的方面，本公开或发明致力于改进的方法，其用于制造和/或使用这种改进的隔板、电池单元、电池、系统和/或之类的。
此外，本文公开的是示例性的所发明的电池隔板、方法和系统，其用于减小电池尺寸，增加电池的电量体积比，增加、增强或改善电池性能和/或电池寿命，增加、增强或改善电极处的酸可及性，增加、增强或改善酸扩散，减少或减轻电池故障，减少或减轻酸分层，减少或减轻枝晶的形成和生长，增加、增强或改善氧化稳定性，优化孔隙率，优化曲折度，改善、维持和/或降低浮动电流，改善充电终止电流，降低深循环电池充电和/或完全充电所需的电流和/或电压，提高充电接受性，降低内部电阻，减少或减轻锑中毒，增加润湿性，提高铅酸电池内的均匀性，改善循环性能和/或之类的。根据至少特别的实施方式，本公开或发明致力于改进的隔板，其中该新的隔板包括松弛态或构型和压缩态或构型、新的和改进的肋设计、性能增强添加剂或涂层、改进的填料、负极横肋和/或之类的，以及它们的组合。
现在参考图1，示例性的铅酸电池50设置有电极/隔板阵列50a，该阵列设置有交替的正极52和负极54，以及交错设置在每个正极52和负极之间54的隔板100。电极/隔板阵列50a显示为带有叶状或切片状隔板100，然而其可以可替代地形成为正极封套(即，套封正极)、负极封套(即，套封负极)、混合封套、袋、套筒、包裹物和/或之类的，和/或它们的组合。
正极52具有通常掺杂有正极活性材料(PAM)的二氧化铅(PbO2)栅格。负极54具有通常掺杂有负极活性材料(NAM)的铅(Pb)栅格。PAM和NAM均有助于提高电极的功能。可将正极栅格和负极栅格设置成合金，该合金具有锑(Sb)、钙(Ca)、锡(Sn)、硒(Se)和/或之类的或它们的组合中的至少一种。
示例性的铅酸电池50还设置有正极端子51和负极端子53。正极端子51与正极52电连通。同样地，负极端子53与负极54电连通。通常将端子51、53设置在电池50的顶部或侧面。
电极52、54和隔板100基本上浸没在电解质56中。电解质优选为水和硫酸(H2SO4)的溶液。电解质溶液优选具有大约1.28的比重，范围为大约1.215至大约1.300。
隔板的目的是将电极彼此分开并避免彼此之间导电(这会使电池短路)，但仍通过电解质保持电极之间的离子传导，这是电池的电化学反应所必需的。因此，隔板必须是不导电的，但要足够多孔，以允许离子传导。如果隔板过于多孔或具有太大的孔，则可能会形成足够大的枝晶，使电极之间的间隙桥接，并使电池短路。非常大的孔可导致电极之间直接的物理接触。
图1中标记出了示例性电池50的顶部和底部。图1还标记了纵向或加工方向md箭头和横向或横跨加工方向cmd箭头，其对应于隔板100的加工方向和横跨加工方向。加工方向md通常从电池50的顶部延伸到底部并且基本平行于隔板100，横跨加工方cmd基本垂直于加工方向md并且基本平行于隔板100。
现在参考图2A和图2B，典型的隔板100设置有多孔膜背网102，其是基本上平坦的网，具有两个相对的主表面102p、102n，并且如图所示，具有从相对的主表面102p、102n延伸的肋104、106。示例性的多孔膜可以是微孔膜(具有小于约5μm、优选小于约1μm的孔)、中孔膜或大孔膜(具有大于约1μm的孔)。多孔膜可优选具有直至100μm的亚微米孔径，并且在特定的实施方式中，孔径在约0.1μm至约10μm之间。在特定的实施方式中，本文所描述的多孔膜的孔隙率可大于大约50％至约65％，甚至直至或高于大约70％、75％甚或80％。在特定的选定实施方式中，多孔膜可以是平坦的或具有从其一个或多个主表面102p、102n延伸的肋204、206。
继续参考图2A，示出了典型的示例性隔板100，其具有多孔膜背网102和多个、系列、阵列或组肋104，肋104设置在第一主表面102p上，并从第一主表面102p延伸，且在纵向(基本上与隔板100的加工方向md对齐)上基本对齐。参考图2B，示出了典型的示例性隔板100，其具有多孔膜背网102和多个、系列、阵列或组肋106，肋106设置在第二主表面102n上，并从第二主表面102n延伸，且在基本横向(基本上与隔板100的横跨加工方向cmd对齐)上横向对齐。返回参考图1，加工方向md基本与电池50从顶部到底部对齐，并且基本上平行于隔板100的主表面102p、102n，而横跨加工方向cmd基本上与加工方向基本正交对齐，并且基本上平行于隔板100的主表面102p、102n。当在所有图中显示时，加工方向显示为标记为md的箭头线，横跨加工方向显示为标记为cmd的箭头线。
如上所述，典型的市售电池隔板100，比如由
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制造和销售的一些隔板，设置有多孔膜背网102，其具有第一表面102p和相对的第二表面102n。当将隔板100设置在电池或电池单元组件内时，第一表面102p可以是面向正极的表面；当将隔板100设置在电池或电池单元内时，第二表面102n可以是面向负极的表面。多个、系列、阵列或组正极肋104通常被设置在第一表面102p(正极表面)上并自其延伸，而多个、系列、阵列或组负极肋106通常被设置在第二表面102n(负极表面)上并自其延伸。正极肋104有时被称为主肋，因为其通常比负极肋106大，负极肋106有时被称为次肋。如在图2A、2B、3A、3B和4中所示，第二多个、系列、阵列或组肋106被示为负极横肋，其高度小于正极肋的高度，并且间距比正极肋的间距更小。
现在参考图3A、3B和4，用若干尺寸定义典型的市售隔板100。图3A和3B描绘了没有电池或电池单元组件的典型市售隔板100，而图4描绘了电池或电池单元组件内的典型市售隔板100。图3A描绘并定义了第一多个、系列、阵列或组肋104(即，正极肋)的正极肋间距SpacingPos。对于第一多个肋104的至少一部分，并且可能甚至是大部分至全部横跨隔板宽度WidthSep的第一多个肋104来说，正极肋间距SpacingPos通常是固定的。因此，正极肋间距SpacingPos可以在横跨隔板的宽度WidthSep上变化。图3A和3B进一步描绘并定义了第一多个肋104(即正极肋)的高度HeightPos、第二多个肋106(即负极肋)的高度HeightNeg、背网厚度ThicknessBW和总厚度ThicknessOA(也示于如图4中)。总厚度ThicknessOA通常是正极肋高度HeightPos、负极肋高度HeightNeg和背网厚度ThicknessOA之和。对于典型的市售隔板100来说，无论隔板100是被设置在电池或电池单元组件内还是之外，总厚度ThicknessOA基本上是不变的恒定值。对于给定的隔板100，肋高度尺寸HeightPos、HeightNeg可以是可变的。用具有最高值的高度尺寸决定总厚度ThicknessOA。如图所示，肋高度尺寸HeightPos、HeightNeg对于每个相应的高度尺寸来说具有固定值。图4显示了隔板100，其被设置在电池单元组件内并位于正极52和负极54之间。
现在参考图5A至图9，本公开或本发明的所发明隔板200的示例性实施方式设置有多孔膜背网202。示例性的所发明隔板200的示例性多孔膜可以是微孔膜(具有小于约5μm，优选小于约1μm的孔)、中孔膜或大孔膜(具有大于约1μm的孔)。多孔膜可优选具有直至100μm的亚微米的孔径，并且在特定的实施方式中，孔径在约0.1μm至约10μm之间。在特定的实施方式中，本文所描述的多孔膜孔隙率可大于大约50％至约65％，甚至直至或高于大约70％、75％甚或80％。在特定的选定实施方式中，多孔膜可以是平坦的或具有从其一个或多个主表面202p、202n延伸的肋204、206。
本公开或发明的示例性的所发明隔板200设置有多孔膜背网202，其为基本上平坦的网，具有两个相对的主表面202p、202n。第一多个、系列、阵列或组肋204被设置在第一表面202p上并从其延伸，第二多个、系列、阵列或组肋204被设置在第二表面202n上并从其延伸。当隔板200被设置在电池或电池单元组件内时，第一表面202p可以是面向正极的表面。当隔板200被设置在电池或电池单元组件内时，第二表面202n可以是面向负极的表面。因此，当被设置在电池或电池单元组件内时，第一多个、系列、阵列或组肋204可以被称为正极肋204，并且与正极52相邻；当被设置在电池组或电池单元组件内时，第二多个、系列、阵列或组肋206可以被称为负极肋206，并且与负极54相邻。如图所示，第一多个肋204和第二多个肋206与隔板200的加工方向基本对齐并平行，且彼此平行。此外，第一多个肋204的至少一部分与第二多个肋206的任何肋偏移并且不对齐。如图5A至图9所示，第一多个肋204中没有一个与第二多个肋206中的任何一个肋对齐。
现在参考图6A，通过若干物理尺寸限定示例性隔板200的一种实施方式。第一多个、系列、阵列或组肋204(即，正极肋)具有高度尺寸HeightPos和横跨隔板宽度WidthSep的间距尺寸SpacingPos。对于第一多个肋204的至少一部分，并且可能甚至是横跨隔板宽度WidthSep的大部分至全部，正极肋间距SpacingPos可以是固定的或恒定的。因此，正极肋间距SpacingPos在横跨隔板的宽度WidthSep上可以是固定的或恒定的和/或有变化。当正极肋间距SpacingPos是固定的或恒定的时，正极肋204在横跨隔板的宽度Width Sep上等距设置。如图所示，正极肋间距SpacingPos是固定的。第二多个、系列、阵列或组肋206(即，负极肋)具有高度尺寸HeightNeg和横跨隔板宽度WidthSep的间距尺寸SpacingNeg。对于第二多个肋206的至少一部分，并且可能甚至是横跨隔板宽度WidthSep的大部分至全部，负极肋间距SpacingNeg可以是固定的或恒定的。因此，负极肋间距SpacingPos在横跨隔板的宽度WidthSep上可以是固定的或恒定的和/或有变化。如图所示，负极肋间距SpacingPos是固定的。当负极肋间距SpacingNeg是固定的或恒定的时，负极肋206在横跨隔板的宽度WidthSep上等距设置。高度尺寸HeightPos、HeightNeg被定义为肋204、206的高度，其是从背网202的相应表面102p、102n测量的，肋204、206从那里延伸。高度尺寸HeightPos、HeightNeg可以相等也可以不相等。此外，高度尺寸HeightPos、HeightNeg可以对所有肋都是固定的或恒定的--这意味着所有肋的高度相同。反过来，正极肋高度HeightPos可以在正极肋204中变化，负极肋高度HeightNeg可以在负极肋204中变化。
继续参考图6A，示例性的新的隔板200的实施方式进一步设置有总肋间距尺寸SpacingRib，其是从一个肋到下一个肋的距离，而不考虑肋位于其上的背网的侧面。如图所示，正极肋间距SpacingPos等于负极肋间距SpacingNeg。如进一步示出的，总肋间距SpacingRib在隔板宽度WidthSep上的至少一部分或全部是固定的或恒定的，使得肋204、206总体上等距地间隔开。然而，正极肋间距SpacingPos可以等于负极肋间距SpacingNeg，而总肋间距SpacingRib在隔板宽度WidthSep上是固定的或恒定的。
在新的隔板200的至少特定的选定实施方式中，正极肋间距尺寸SpacingPos优选地等于负极肋间距尺寸SpacingNeg。此外，总肋间距尺寸SpacingRib优选地等于正极肋和负极肋间距尺寸SpacingPos、SpacingNeg的一半。
参考图6B，示例性的所述隔板200的实施例进一步由总厚度ThicknessOA限定。总厚度ThicknessOA被定义为从第一平面210到第二平面212的距离。第一平面210与第一多个肋204的尖端211大体上且基本上共面。第二平面212与第二多个肋206的尖端213大体上且基本上共面。肋的尖端211、213被定义为肋204、206的离隔板背网202最远的点。
现参考图7A和图7B，将示例性的新隔板200设置在正极52和负极54之间。图7A示出了设置在电极/隔板组件50a中的处于松弛态的示例性的新隔板200--意味着隔板没有受到压缩。在图7A中，新的隔板200具有总松弛厚度ThicknessRelax。图7B示出了设置在电极/隔板组件50a中的处于压缩态下的示例性新的隔板200--意味着隔板受到压缩。在图7B中，新的隔板200具有总压缩厚度ThicknessCompress。可以理解，压缩厚度ThicknessCompress小于松弛厚度ThicknessRelax。
现在参考图8，示例性的新的隔板200由如上文所一般描述的若干尺寸限定。在特别的选定实施方式中，正极肋204被以固定的或恒定的间距SpacingPos等距地间隔开，而负极肋206则被以多种肋间距Spacing1Neg、Spacing2Neg可变化地间隔开。尽管负极肋间距Spacing1Neg、Spacing2Neg是变化的，但总肋间距SpacingRib可以是恒定的，以使肋204、206等距地间隔开。
参考图9，示例性的新的隔板200由如上文所一般描述的若干尺寸限定。在特别的选定实施方式中，正极肋204被以多种肋间距Spacing1Pos、Spacing2Pos可变化地间隔开。负极肋206则被以固定的或恒定的间距SpacingNeg等距地间隔开。图9给出了具有变化的总肋间距的配置。如图所示，整个肋204、206以多个肋间距Spacing1Rib、Spacing2Rib可变化地间隔开。
尽管图中未示出，但是可以设想，不是仅有正极肋204或负极肋206中的一个具有多种肋间距，而是正极肋204和负极肋206都可以具有可变的或多种肋间距。另外，无论正极肋间距SpacingPos或负极肋间距SpacingNeg的值如何，总肋间距SpacingRib可以是固定的或可变的。
如图6A、8、9，肋间距尺寸SpacingRib、Spacing1Rib、Spacing2Rib、SpacingPos、Spacing1Pos、Spacing2Pos、SpacingNeg、Spacing1Neg和Spacing2Neg是从一个肋的边缘到下一个肋的边缘测量的，但也可以从中心到中心测量。如果肋的宽度在隔板的不同表面之间或在同一表面上变化，这样的测量可能会更准确。在选定的示例性实施方式中，正极肋间距可以为在大约1.0mm和大约12mm之间，优选在大约2.0mm和大约9.0mm之间，并且更优选在大约4.0mm和大约6.0mm之间。在特定的示例性实施方式中，负极肋间距可以为在大约1.0mm和大约12mm之间，优选在大约2.0mm和大约9.0mm之间，并且更优选在大约4.0mm和大约6.0mm之间。在选定的实施方式中，正极肋间距和负极肋间距可以优选基本上彼此相等。总肋间距通常可以为在横跨隔板宽度上以正/负极肋间距的50％的优选值平衡和一致或固定。因此，负极肋将位于两个正极肋的中间(但在正极肋的相对表面上)，而正极肋将位于两个负极肋的中间(但在负极肋的相对表面上)。
在一些优选的示例性实施方式中，背网厚度可以为在大约100μm和大约300μm之间，优选在大约150μm和大约250μm之间，并且更优选在大约175μm和大约225μm之间。
在特定的优选示例性实施方式中，肋高度可以为在大约100μm和大约600μm之间，优选在大约150μm和大约500μm之间，并且更优选在大约200μm和大约400μm之间。在选定的示例性实施方式中，正极肋高度和负极肋高度可以基本上彼此相等。或者，一组肋的高度可以在另一组肋高度的大约100％和大约500％之间，并且优选在大约100％和大约300％之间。
尽管上面列举的肋间距尺寸、背网厚度尺寸和肋高度尺寸对于选定的实施方式是优选的，但是应当理解，这些尺寸可以在这些范围之外，并且仍然在本发明的范围之内。
参考图10，本发明的示例性隔板300设置有大致平坦的背网302，其上设置有一组主肋304/306并从其延伸。另外，可以将微型横肋305/307设置在隔板背网302的任一面或两面上，以及主肋304/306之间。这些微型肋305/307提供了沿横跨加工方向cmd的刚度，并且提供了一种减少隔板300重量/材料的方法。应当理解，附图标记的命名是指在隔板背网302第一表面上的第一多个主肋304和第一组微型横肋305、隔板背网302第二表面上的第二多个主肋306和第二组微型横肋307。如果被设置在面向负极的表面上，微型横肋305/307可以被称为负极横肋。
现在参考图11，本发明的示例性隔板400设置有大致平坦的背网402，其上设置有锯齿状肋404、406并从其延伸。第一多个锯齿状肋404设置在第一表面102p上，第二多个锯齿状肋406(用虚线描绘)设置在与第一表面402p相对的表面上。可以看出，两组多个锯齿状肋404、406都彼此偏移，并且锯齿的尖端也彼此偏移。锯齿状肋404、406也可以是或可替代地是如Miller等人的美国专利No.7,094,498中所大体描述的垛状肋，该专利通过引用并入本文。
现在参考图12，本发明的示例性隔板500设置有大致平坦的背网502，其上设置有突起504、506并从其延伸。第一多个突起504设置在第一表面102p上，第二多个突起506(用虚线描绘)设置在与第一表面502p相对的表面上。可以看出，两组多个突起504、506都彼此偏移，并且突起的尖端也彼此偏移。突起504、506也可以是或可替代地是纹理或带纹理的肋，如Miller等人的美国专利No.9,461,291中所大体描述的，该专利通过引用并入本文。
如本文所讨论的，目前在富液式铅酸电池，特别是在部分充电状态下运行或打算在部分充电状态下运行的富液式铅酸电池中销售、售卖和使用的隔板，表现出以上所描述的挤压和酸置换，这最终导致无法使用的电池。因此，需要用于富液式铅酸电池，特别是在部分充电状态下运行的富液式铅酸电池(例如，用于启动/停止车辆、电动车辆、轻型电动车辆、混合动力车辆、动力收集逆变器和/或之类的那些电池)的改进的隔板，其在部分充电状态下在电极处的酸可及性得到改善。
在选定的实施方式中，正极肋或负极肋通常可以是下列中的任何一种或其组合：不间断的或连续的、锯齿状的、不连续的、离散的齿或带齿的肋、离散的间断肋、垛状突起和/或垛状肋、线性的、弯曲的、波浪形的、有角度的、连续的或不连续的锯齿形肋和/或正弦曲线形肋、基本上在隔板的加工方向上纵向延伸的肋、基本上在隔板的横跨加工方向上横向延伸的肋、基本上在隔板的所述横跨加工方向上横切延伸的肋、凹槽、沟槽、带纹理的区域、压花、离散的突起、凹陷、柱、微型柱、多孔的、无孔的、微型肋、微型横肋、酸混合肋以及它们的组合。
在示例性的选定实施方式中，酸混合肋可以在正极肋或负极肋中的任一个或两者上，并且可以是由相对于隔板的边缘既不平行也不正交的角度所限定的任何形式或组合。进一步地，该角度可以在肋的列、行和/或离散组中变化。有角度的肋图案可以是可能优选的
Figure BDA0003688588850000071
RipTideTM酸混合肋构型，其可以帮助减少、消除和/或减轻特定电池中的酸分层，和/或在特定电池中逆转酸分层的影响和/或状态。此外，该角度可以被定义为相对于多孔膜的加工方向，并且角度可以在大约大于零度(0°)和大约小于180度(180°)之间，以及大约大于180度(180°)和大约小于360度(360°)之间。
肋可以在跨隔板的宽度上从横向边缘至横向边缘均匀地延伸。这被称为通用构型。或者，隔板可具有与横向边缘相邻的侧板，侧板上的肋图案与主肋的不同。或者，可替代地，侧板可以是平坦的。侧板可以如在封装隔板时所做的那样，协助将隔板的一个边缘密封至隔板的另一边缘，这将在下文中讨论。
隔板100可被设置为单片叶状或多片叶状叶、包裹物、套筒或者为封套或袋状隔板。示例性的封套隔板可包封正极(正极包封隔板)，这使隔板具有两个面向被包封的正极的内侧和两个面向相邻负极的外侧。或者，另一种示例性的封套隔板可包封负极(负极包封隔板)，这使隔板具有两个面向被包封的负极的内侧和两个面向相邻正极的外侧。在这种包封的隔板中，底部边缘103可以是折叠的或密封的折痕边缘。此外，横向边缘可以是连续或间断的密封接缝边缘。边缘可以通过粘合、加热、超声焊接和/或之类的或者它们的任意组合被夹封、粘合或密封。
特定的示例性隔板可被加工成混合封套。可通过在将隔板片对折并将隔板片的边缘密封在一起以形成封套之前、之中或之后形成一个或多个狭缝或开口来提供混合封套。开口的长度可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。混合封套可具有1-5、1-4、2-4、2-3或2个开口，这些开口可沿底边长度均匀或不均匀地被设置。优选的是在封套角处没有开口。可以在将隔板折叠并密封而产生封套之后切割出狭缝，或者可以在将多孔膜成型为封套之前形成狭缝。
应当理解，本公开或本发明的所述隔板的示例性实施方式可被配置成使得被描述为面向正极的表面、正极肋和之类的可以被用作面向负极的表面、负极肋和之类的。相应地，本公开或本发明的所述隔板的示例性实施方式可以被配置成使得被描述为面向负极的表面、负极肋和之类的可以被用作面向正极的表面、正极肋和之类的。另外，正极封套、正极混合封套、正极套筒、正极袋和之类的也可以被用作负极封套、负极混合封套、负极套筒、负极袋和之类的，反之亦然。一般而言，涉及正极侧、物体或电极的本发明的实施方式可以用涉及负极侧、物体或电极来代替，反之亦然，而并不偏离本发明的范围。
在特定的实施方式中，包括多孔膜和肋的改进的隔板可由下列制成：天然或合成基底材料、加工增塑剂、填料、一种或多种天然或合成橡胶或胶乳以及一种或多种其他添加剂和/或涂层和/或之类的。
在特定的实施方式中，示例性的天然或合成基底材料可包括：聚合物、热塑性聚合物、酚醛树脂、天然或合成橡胶、合成木浆、木质素、玻璃纤维、合成纤维、纤维素纤维以及它们的组合。在特定的优选实施方式中，示例性的隔板可包含热塑性聚合物。示例性的热塑性聚合物原则上可包括所有适合用在铅酸电池中的耐酸热塑性材料。在特定的优选实施方式中，示例性的热塑性聚合物可包括聚乙烯基化合物和聚烯烃。在特定的实施方式中，聚乙烯基化合物可以包括，例如聚氯乙烯(PVC)。在特定的优选实施方式中，聚烯烃可以包括，例如聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丁烯共聚物以及它们的组合，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以包括，例如胶乳、非交联或交联橡胶、碎屑或研磨橡胶以及它们的组合。
在选定的实施方式中，隔板可优选包含聚烯烃，特别是聚乙烯。优选地，聚乙烯是高分子量聚乙烯(HMWPE)。示例性的HMWPE可以具有至少600,000的分子量。甚至更优选地，聚乙烯是超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。示例性的UHMWPE可具有用粘度测定法测量且用马戈力(Margolie)方程计算的至少1,000,000、特别是大于4,000,000且最优选5,000,000至8,000,000的分子量。此外，示例性的UHMWPE可具有如ASTM D 1238(条件E)中所规定的使用2,160g标准负荷所测量的基本上为零(0)的标准负荷熔融指数。而且，示例性的UHMWPE可具有在130℃下0.02g聚烯烃溶入100g十氢化萘的溶液中所确定的不小于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的粘度值。
本文所公开的新的隔板可包含胶乳和/或橡胶。当用在本文时，“橡胶”将描述橡胶、胶乳、天然橡胶、合成橡胶、交联或非交联橡胶、固化或非固化橡胶、碎屑或研磨橡胶或它们的混合物。示例性的天然橡胶可包括一种或多种聚异戊二烯的共混物，其可从不同供应商处商购得到。示例性的合成橡胶包括甲基橡胶、聚丁二烯、氯丁橡胶、丁基橡胶、溴丁基橡胶、聚氨酯橡胶、环氧氯丙烷橡胶、聚硫化橡胶、氯磺酰基聚乙烯、聚降冰片烯橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶和硅橡胶以及共聚物橡胶，比如苯乙烯/丁二烯橡胶、丙烯腈/丁二烯橡胶、乙烯/丙烯橡胶(EPM和EPDM)以及乙烯/乙酸乙烯酯橡胶。橡胶可以是交联橡胶或非交联橡胶，在特定的优选实施方式中，橡胶是非交联橡胶。在特定的实施方式中，橡胶可以是交联和非交联橡胶的共混物。
在特定的实施方式中，示例性的加工增塑剂可以包括加工油、石油、石蜡基矿物油、矿物油以及它们的组合。
隔板可包含具有高结构形态的填料。示例性的填料可包括：二氧化硅、干法细分二氧化硅、沉淀二氧化硅、无定形二氧化硅、高脆性二氧化硅、氧化铝、滑石、鱼粉、鱼骨粉、碳、碳黑和之类的以及它们的组合。在特定的优选实施方式中，填料是一种或多种二氧化硅。高结构形态指的是增加的表面积。填料可具有高表面积，例如，大于大约100m2/g、110m2/g、120m2/g、130m2/g、140m2/g、150m2/g、160m2/g、170m2/g、180m2/g、190m2/g、200m2/g、210m2/g、220m2/g、230m2/g、240m2/g或250m2/g。在一些实施方式中，填料(例如二氧化硅)可具有约100m2/g至300m2/g、125m2/g至275m2/g、150m2/g至250m2/g或者优选170m2/g至220m2/g的表面积。表面积可使用TriStar 3000TM获得多点BET氮表面积来进行评估。高结构形态使得填料在制造过程中容纳更多的油。例如，有高结构形态的填料具有高水平的吸油率，例如，大于约150ml/100g、175ml/100g、200ml/100g、225ml/100g、250ml/100g、275ml/100g、300ml/100g、325ml/100g或350ml/100g。在一些实施方式中，填料(例如二氧化硅)可具有大约200ml/100g至500ml/100g、200ml/100g至400ml/100g、225ml/100g至375ml/100g、225ml/100g至350ml/100g、225ml/100g至325ml/100g、优选250ml/100g至300ml/100g的吸油率。在一些情况下，使用具有266ml/100g吸油率的二氧化硅填料。这种二氧化硅填料具有5.1％的含水量、178m2/g的BET表面积、大约23μm的平均粒径、约0.1％的230目值筛余值以及约135g/L的堆积密度。
当形成本文所示类型的示例性的铅酸电池隔板时，具有相对高水平吸油率和对增塑剂(例如矿物油)相对高水平亲和力的二氧化硅如所期望的那样分散在聚烯烃(例如聚乙烯)和增塑剂的混合物中。以往，当使用大量的二氧化硅来制造这种隔板或膜时，一些隔板遭受由二氧化硅聚集而引起的分散性差的损害。在至少特定的本文所示和所描述的所发明的隔板中，由于在冷却熔融聚烯烃时几乎没有二氧化硅聚集体或附聚物抑制聚烯烃的分子运动，聚烯烃(比如聚乙烯)形成一种串晶(shish-kebab)结构。所有这些都有助于提高穿过所得隔板膜的离子渗透性，并且shish-kebab结构或形态的形成意味着生产出了机械强度得以保持甚或提高而整体ER较低的隔板。
在一些选定的实施方式中，填料(例如二氧化硅)具有不大于约25μm的平均粒径，在一些情况下，不大于约22μm、20μm、18μm、15μm或10μm。在一些情况下，填料颗粒的平均粒径为约15μm至约25μm。二氧化硅填料的粒径和/或二氧化硅填料的表面积对二氧化硅填料的吸油性有贡献。最终产品或隔板中的二氧化硅颗粒可落入以上所描述的尺寸内。
然而，用作原料的初始二氧化硅可以以一种或多种附聚物和/或聚集体的形式出现，并可具有200μm左右或更大的尺寸。
在一些优选的实施方式中，用于制造所发明隔板的二氧化硅与以前用于制造铅酸电池隔板的二氧化硅填料相比，具有增加的表面硅烷醇基团(表面羟基)数量或数目。例如，可与本文特定的优选实施方式一起使用的二氧化硅填料可以是那些具有比用于制造已知的聚烯烃铅酸电池隔板的已知的二氧化硅填料多至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少约30％或至少约35％的硅烷醇和/或羟基表面基团的二氧化硅填料。
例如，可按如下步骤测量硅烷醇基团(Si-OH)与硅元素(Si)之比(Si-OH)/Si。
1.将聚烯烃多孔膜(其中特定的所发明的膜包含根据本发明的特定种类的吸油二氧化硅)冷冻压碎，并制备用于固态核磁共振光谱(29Si-NMR)的粉末状样品。
2.对粉末状样品进行29Si-NMR，并观察光谱，光谱包括与羟基直接键合的Si的光谱强度(光谱:Q2和Q3)和仅与氧原子直接键合的Si的光谱强度(光谱:Q4)，每个NMR峰光谱的分子结构可被描绘为：
.Q2：(SiO)2-Si*-(OH)2：有两个羟基
.Q3：(SiO)3-Si*-(OH)：有一个羟基
.Q4：(SiO)4-Si*：所有Si键都是SiO
其中，Si*是通过NMR观察证明的元素。
3.用于观察的29Si-NMR的条件如下：
.仪器：Bruker BioSpin Avance 500
.共振频率：99.36MHz
.样品量：250mg
.NMR管：
Figure BDA0003688588850000091
.观测方法：DD/MAS
.脉冲宽度：45°
.重复时间：100秒
.扫描：800
.魔角自旋：5,000Hz
.化学位移参比：硅橡胶为-22.43ppm
4.在数值上，分离光谱的峰，并计算属于Q2、Q3和Q4的每个峰的面积比。之后，根据这些比值，计算直接与Si键合的羟基(-OH)的摩尔比。数值峰分离的条件按下列方式进行：
.拟合区域：-80至-130ppm
.初始峰顶：分别为，Q2：-93ppm、Q3：-101ppm、Q4：-111ppm。
.初始半宽度最大值：分别为，Q2:400Hz、Q3:350Hz、Q4:450Hz。
.高斯函数比率：初始时80％且拟合时70％至100％。
5.根据通过拟合而得的每个峰计算Q2、Q3和Q4的峰面积比(总数为100)。NMR峰面积对应各硅酸盐键结构的分子数(因此，对于Q4NMR峰，该硅酸盐结构内存在四个Si-O-Si键；对于Q3NMR峰，该硅酸盐结构内存在三个Si-O-Si键，同时存在一个Si-OH键；对于Q2NMR峰，该硅酸盐结构内存在两个Si-O-Si键，同时存在两个Si-OH键)。因而，Q2、Q3和Q4的各羟基(-OH)数分别乘以二(2)、一(1)和零(0)。将这三个结果相加。该加和值显示了直接与Si键合的羟基(-OH)的摩尔比。
在特定的实施方式中，二氧化硅可具有通过29Si-NMR测得的OH与Si基团的分子比，其可在大约21:100至大约35:100的范围内；在一些优选的实施方式中，大约23:100至大约31:100；在特定的优选实施方式中，大约25:100至大约29:100；在其他优选实施方式中，至少大约27:100或更大。
在一些选定的实施方式中，使用以上所描述的填料使得能在挤出步骤中使用更大比例的加工油。由于隔板中的多孔结构部分是通过挤出后去除去油而形成的，因此较高的初始吸油量产生较高的孔隙率或较高的空隙体积。由于加工油是挤出步骤不可或缺的组分，因而油是隔板的非导电成分。隔板中的残余油保护隔板与正极接触时不被氧化。在常规隔板的生产中，可以控制加工步骤中油的精确量。一般而言，常规隔板使用约50wt％至70wt％的加工油，在一些实施方式中约55wt％至65wt％，在一些实施方式中大约60wt％至65wt％，且在一些实施方式中约62wt％。已知，将油降低到约59％以下会因与挤出机组件的摩擦增加而引起燃烧。但是，将油增加得远高于所规定的量可能引起在干燥阶段收缩，致使尺寸不稳定。虽然以前增加油含量的尝试导致了在除油期间孔收缩或缩减，但是如本文公开的所制备的隔板在除油期间表现出，即使有，也是最小的收缩和缩减。因此，可不损失孔径和尺寸稳定性而增加孔隙率，从而降低电阻。
在特定的选定实施方式中，以上所描述的填料的使用能使成品隔板中的最终油浓度降低。由于油是非导体，降低油含量可以增加隔板的离子电导率并有助于降低隔板的ER。因此，具有降低的最终油含量的隔板可具有提高的效率。在特定的选定实施方式中，提供了最终加工油含量(以重量计)小于20％，例如在约14％和20％之间，并且在一些特别的实施方式中，小于约19％、18％、17％、16％、15％、14％、13％、12％、11％、10％、9％、8％、7％、6％或5％的隔板。
填料可进一步减少所谓的电解液离子的水合球，增强它们的跨膜传输，从而再次降低电池(比如增强型富液式电池)或系统的总电阻或ER。
一种或多种填料可包含各种有助于电解液和离子流过隔板的物质(例如，极性物质，比如金属)。当这种隔板用在富液式电池(比如增强型富液式电池)中时，这也导致总电阻降低。
在特定的实施方式中，隔板可以导电成分或成核添加剂和/或涂层的形式包含性能增强添加剂。导电成分或成核添加剂可优选在电池电解液中稳定，并可进一步分散在电解液中。
导电成分和/或涂层的示例性形式可以是或包含碳，比如碳、导电碳、石墨、人造石墨、活性炭、碳纸、乙炔黑、炭黑、高表面积碳黑、石墨烯、高表面积石墨烯、keitjen黑、碳纤维、碳丝、碳纳米管、开孔碳泡沫、碳垫、碳毡、碳巴克敏斯特富勒烯(布基球)、水性碳悬浮液、片状石墨、氧化碳以及它们的组合。除了这些多种形式的碳之外，成核添加剂和/或涂层还可单独或与碳相组合地包括或包含硫酸钡(BaSO4)。碳的一种示例性的形式是由美国马萨诸塞州波士顿的卡博特公司(Cabot Corporation of Boston,MA,USA)制造的
Figure BDA0003688588850000101
-135。碳的一种示例性的优选形式是由美国马萨诸塞州波士顿的卡博特公司制造的
Figure BDA0003688588850000102
-51。发明人推论，碳的表面积越大，电池中动态充电接受力就越大。例如，
Figure BDA0003688588850000103
-51具有至少大约1,300m2/g至大约1,500m2/g的比表面积，而keitjen黑具有至少大约1,250m2/g的表面积。
可通过诸如浆料涂覆、狭缝模头涂覆、喷涂、幕涂、喷墨印刷、丝网印刷或通过真空沉积或化学气相沉积(CVD)的这些方式将成核涂层施加于最终的隔板。另外，添加剂和/或涂层可被设置为织造的或非织造的碳纸，并被设置在隔板和电极之间且与之紧密接触。
成核添加剂和/或涂层可在隔板内，或者在隔板的面向电极的一个或两个表面上。通常，成核添加剂的涂层或层可以仅在面向负极的表面上。但是，其可以在面向正极的表面上，或者在两个表面上都有。
在特定的实施方式中，可将成核添加剂添加到基底材料的挤出混合物中，并与隔板一起挤出，或者作为隔板上的层而被共挤出。当被包含在挤出混合物中时，成核添加剂可以替代以重量计约5％至约75％的一些二氧化硅填料。例如，成核添加剂可以为以重量计大约5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％或大约75％。在其他示例性的实施方式中，成核添加剂可以为不大于大约75％、70％、65％、60％、55％、50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％或大约5％的重量。
在特定的选定实施方式中，填料可以是氧化铝、滑石、二氧化硅或它们的组合。在一些实施方式中，填料可以是沉淀二氧化硅，并且在一些实施方式中，沉淀二氧化硅可以是无定形二氧化硅。在一些实施方式中，优选使用二氧化硅的聚集体和/或附聚物，其使得填料在整个隔板中精细分散，从而优化弯曲度并降低电阻。在特定的优选实施方式中，填料(例如二氧化硅)的特征在于高水平的脆性。良好的脆性提高了在多孔膜的挤出过程中填料在整个聚合物中的分散，提高了孔隙率，从而提高了通过隔板的总离子电导率。
使用具有一种或多种上述特性的填料能够生产具有更高最终孔隙率的隔板。本文公开的隔板可具有大于约60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、75％或80％的最终孔隙率。可以使用气体吸附法测量孔隙率。可通过BS-TE-2060测量孔隙率。
在一些选定的实施方式中，多孔隔板可以具有更大比例的较大的孔，同时保持平均孔径不大于约1μm、0.9μm、0.8μm、0.7μm、0.6μm、0.5μm或0.1μm。
根据至少一种实施方式，隔板由聚乙烯(比如UHMWPE)与加工油和填料以及任何所需的添加剂混合制成。根据至少一种其他实施方式，隔板由UHMWPE与加工油和滑石混合制成。根据至少一种其他实施方式，隔板由与UHMWPE加工油和二氧化硅(例如沉淀二氧化硅，例如无定形沉淀二氧化硅)混合制成。之后，可以通过以上描述的一种或多种技术将添加剂施加到隔板上。
除了降低电阻和增加冷启动电流外，优选的隔板还被设计成带来其他益处。在组装方面，隔板更容易通过加工设备，因此制造效率更高。为了防止在高速组装过程中和后期使用过程中发生短路，与标准PE隔板相比，该隔板具有出色的穿刺强度和抗氧化性。结合了降低的电阻和增加的冷启动电流，电池制造商可能会发现，在他们的电池中使用这些新隔板得到改进的和持续的电性能。
在特定的示例性的方面，所述隔板可设置有碳和/或成核添加剂层或填料。该成核添加剂可以是导电的，并且是碳或硫酸钡(BaSO4)中的一种。示例性的碳添加剂可以是碳、导电碳、石墨、人造石墨、活性炭、碳纸、乙炔黑、炭黑、高表面积炭黑、石墨烯、高表面积石墨烯、keitjen黑、碳纤维、碳丝、碳纳米管、开孔碳泡沫、碳垫、碳毡、碳巴克敏斯特富勒烯(布基球)、水性碳悬浮液、片状石墨、氧化碳以及它们的组合。导电成分或成核添加剂可具有至少大约1,250m2/g至大约1,750m2/g或更大的比表面积。成核添加剂或导电成分可以是隔板内的添加剂，或者是隔板表面上的添加剂。可以通过下列方法将导电成分或成核添加剂施加到隔板、稀松布和/或垫的表面上：辊涂、化学气相沉积、共挤出、使所述表面受控燃烧以炭化、通过等离子曝光使所述表面受控燃烧以炭化、通过UV曝光使所述表面受控燃烧以炭化、调色印刷、喷墨印刷、柔版印刷、平版印刷、浆料涂覆、喷涂水性碳悬浮液、浸渍以及它们的组合。
在特定的实施方式中，示例性的隔板可包含一种或多种添加到隔板或多孔膜的性能增强添加剂。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、UV-保护添加剂、抗氧化剂和/或之类的以及它们的组合。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，向所发明的多孔膜或隔板添加减量的阴离子或非离子表面活性剂。由于表面活性剂的用量较少，期望的特征可包括降低的总有机碳(TOC)和/或减少的挥发性有机化合物(VOC)。
特定的合适的表面活性剂是非离子的，其他合适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是两种或多种表面活性剂的混合物，例如两种或更多种阴离子表面活性剂、两种或更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。特定的合适的表面活性剂可具有小于6、优选小于3的HLB值。将这些特定的合适的表面活性剂与本文所描述的所发明的隔板配合使用，可产生更进一步改进的隔板，当该隔板用在铅酸电池中时，为铅酸电池带来减少的水耗、减少的锑中毒、改善的循环、减少的浮充电流、降低的浮充电压和/或之类的或它们的任意组合。合适的表面活性剂包括这样的表面活性剂，比如烷基硫酸盐、烷基芳基磺酸盐、烷基酚-环氧烷烃加成产物、肥皂、烷基萘磺酸盐、一种或多种磺基琥珀酸酯，比如阴离子磺基琥珀酸酯、磺基琥珀酸盐的二烷基酯、氨基化合物(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单和二烷基磷酸酯的盐。添加剂可以包括非离子表面活性剂，比如多元醇脂肪酸酯、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。
在特定的实施方式中，添加剂可用式(I)的化合物表示。
Figure BDA0003688588850000111
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，其可被氧原子中断；
.R1＝H、
Figure BDA0003688588850000112
或
Figure BDA0003688588850000113
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 BDA0003688588850000114
其中并非所有变量M同时为H+；
.n＝0或1；
.m＝0或10至1400的整数；和
.x＝1或2。
在根据式(I)的化合物中，氧原子与碳原子之比在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中只有一个不等于0。
所谓非芳族烃基是指其不含芳族基团或其本身就代表芳族基团的自由基。烃基可被氧原子中断(即，含有一个或多个醚基)。
R优选为可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。然而，如上所述，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。
含依据式(I)的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个且更优选1至8个氧原子中断，特别优选式R2—[(OC2H4)p(OC3H6)q]—的烃基，其中：
。R2为具有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，其中R2可以是诸如含有芳环的线性或非线性的；
。P为0至30、优选0至10、特别优选0至4的整数；和
。q为0至30、优选0至10、特别优选0至4的整数；
。其中p和q之和为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]—应被理解为还包括方括号中的基团序列与所示不同的那些化合物。例如，根据本发明，其中括号中的自由基是由交替的(OC2H4)和(OC3H6)基团形成的化合物是合适的。
已证实，其中R2是具有10至20个、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。OC2H4优选代表OCH2CH2，OC3H6代表OCH(CH3)2和/或OCH2CH2CH3。
作为优选的添加剂，在此可特别提及的是醇(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的反应而获得。
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个、优选50至750个且非常特别优选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 BDA0003688588850000121
特别是诸如Li+、Na+和K+的碱金属离子或H+，其中并非所有的变量M同时为H+；
.n＝0；
.m为10至1400的整数；和
.x＝1或2。
在特定的实施方式中，合适的添加剂可包括，特别是聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸和丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物，其酸基团至少部分比如优选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的形式存在的聚(甲基)丙烯酸。合适的盐包括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，而且特别是具有1,000g/mol至100,000g/mol、特别优选1,000g/mol至15,000g/mol且非常特别优选1,000g/mol至4,000g/mol平均摩尔质量Mw的聚丙烯酸。通过测量用氢氧化钠溶液中和的聚合物的1％的水性溶液的粘度(Fikentscher常数)来确定聚(甲基)丙烯酸聚合物和共聚物的分子量。
同样合适的是(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。包含至少40wt％和优选至少80wt％的(甲基)丙烯酸单体的共聚物是优选，该百分比是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，诸如氢氧化钾、特别是氢氧化钠的碱金属和碱土金属氢氧化物是特别合适的。另外，用于增强隔板的涂层和/或添加剂可以包括例如金属醇盐，其中金属可以是，仅作为示例(无意于限制)，Zn、Na或Al，仅作为示例，如乙醇钠。
在一些实施方式中，多孔聚烯烃多孔膜可以包括在这种层的一面或两面上的涂层。这种涂层可以包括表面活性剂或其他材料。在一些实施方式中，涂层可以包括例如在美国专利No.9,876,209(通过引用并入本文)中所描述的一种或多种材料。这种涂层可以，例如，减少电池系统的过充电压，从而因更少的栅极腐蚀而延长电池寿命并防止变干和/或水耗。
在特定的选定实施方式中，可以通过将以重量计约5％至15％的聚合物(在一些情况下，约10％的聚合物，例如，聚乙烯)、约10％至75％的填料(例如，二氧化硅，在一些情况下，约30％的填料)和约10％至85％的加工油(在某些情况下，约60％的加工油)组合来制备膜。在其他实施方式中，减少填料的含量，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)可以为约(或可以在大约这些特定的范围之间)，比如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)可以为约1.5:1至约6:1，在一些情况下，为2:1至6:1、约2:1至5:1、约2:1至4:1，且在一些情况下，为约2:1至约3:1。填料、油和聚合物的量均针对可运行性和所期望的隔板特性(比如电阻、基重、耐穿刺性、抗弯刚度、抗氧化性、孔隙率、物理强度、弯曲度等)进行平衡。
根据至少一种实施方式，多孔膜可包含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，多孔膜可包含与加工油、添加剂和沉淀二氧化硅混合的UHMWPE。混合物还可以包含少量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/或之类的以及它们的组合)。在特定的情况下，多孔聚合物层可以是约8体积％至约100体积％的聚烯烃、约0体积％至约40体积％的增塑剂和约0体积％至约92体积％的惰性填料材料的均质混合物。优选的增塑剂是石油。由于增塑剂是通过溶剂提取和干燥最容易从聚合物-填料-增塑剂组合物中除去的组分，因此其在赋予电池隔板以孔隙率方面是有用的。
在特定的实施方式中，本文公开的多孔膜可包含胶乳和/或橡胶，其可以是天然橡胶、合成橡胶或其混合物。天然橡胶可包括一种或多种聚异戊二烯的共混物，其可以从不同的供应商处商购得到。示例性合成橡胶包括甲基橡胶、聚丁二烯、氯丁橡胶、丁基橡胶、溴丁基橡胶、聚氨酯橡胶、环氧氯丙烷橡胶、聚硫橡胶、氯磺酰基聚乙烯、聚降冰片烯橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶和硅橡胶以及共聚物橡胶，比如苯乙烯/丁二烯橡胶、丙烯腈/丁二烯橡胶、乙烯/丙烯橡胶(EPM和EPDM)和乙烯/乙酸乙烯酯橡胶。橡胶可以是交联橡胶或非交联橡胶。在特定的优选实施方式中，橡胶是非交联橡胶。在特定的实施方式中，橡胶可以是交联和非交联橡胶的共混物。橡胶可以按重量以相对于最终隔板重量(含橡胶和/或胶乳的聚烯烃隔板片或层的重量)至少约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或约10％的量存在于隔板中。在特定的实施方式中，橡胶可以大约1wt％至6wt％、大约3wt％至6wt％、大约3wt％和约6wt％的量存在。多孔膜可具有大约2.6:1.0的填料与聚合物和橡胶(填料：聚合物和橡胶)的重量比。橡胶、填料、油和聚合物的量都针对可运行性和所期望的隔板特性(比如电阻、基重、耐刺穿性、抗弯刚度、抗氧化性、孔隙率、物理强度、弯曲度等)进行平衡。
根据本发明制造的含聚乙烯和填料(例如二氧化硅)的多孔膜通常具有残余油含量；在一些实施方式中，这种残余油含量为隔板膜总重量的约0.5％直至约40％(在一些情况下，为隔板膜总重量的约10-40％；在一些情况下，约为总重量的20％至40％)。在本文特定的选定实施方式中，可通过添加更多的性能增强添加剂(比如表面活性剂，例如具有小于约6的亲水-亲脂平衡(HLB)的表面活性剂，或者例如非离子表面活性剂)来代替隔板中的部分至全部的残余油含量。例如，性能增强添加剂，比如表面活性剂(比如非离子表面活性剂)，可以占多孔隔板膜总重量的残余油含量的0.5％至一直高达全部(例如，一直高达20％或30％或者甚至40％)，从而部分或全部替代隔板膜中的残余油。
在一些实施例中，可通过在挤出机中混合各组分来制备示例性多孔膜。例如，可在挤出机中混合约5wt％至15wt％的聚合物(例如，聚乙烯)、约10wt％至75wt％的填料(例如，二氧化硅)、约10％至85％的加工油和可选的约1wt％至50wt％的橡胶和/或胶乳。可通过使各组分通过加热的挤出机、使由挤出机产生的挤出物通过模头并进入由两个加热的压力机或压延机或辊形成的夹缝中以形成连续的网来制造示例性的多孔膜。可以通过使用溶剂将网中的大量加工油提取出来。之后，可将网干燥并切割成预定宽度的带，然后将其缠绕到辊上。此外，压力机或压延辊上可被刻上各种凹槽图案，以赋予如同本文中所充分描述的肋、凹槽、纹理区域、凸起和/或之类的。橡胶、填料、油和聚合物的量都针对可运行性和所期望的隔板特性(比如电阻、基重、耐穿刺性、抗弯刚度、抗氧化性、孔隙率、物理强度、弯曲度等)进行平衡。
除了添加到挤出机的组分中之外，或者作为添加到挤出机的组分中的替代方案，特定的实施方式在挤出之后将橡胶与多孔膜结合。例如，可以用含有橡胶和/或胶乳、任选地二氧化硅和水的液体浆料将橡胶涂覆在一面或两面上，优选在面向负极的一面上，然后干燥，使得在示例性的多孔膜的表面上形成这种材料的薄膜。为了这层的润湿性更好，可以将已知的用在铅酸电池中的润湿剂添加到浆料中。在特定的实施方式中，浆料还可以包含一种或多种如本文所描述的性能增强添加剂。干燥后，在隔板表面上形成多孔层和/或薄膜，其很好地粘附在多孔膜上，并且即使有，也只是微不足道地增加电阻。在添加橡胶后，可以使用压机或压延机或辊进一步压缩。其他可能的施加橡胶和/或胶乳的方法是通过浸涂、辊涂、喷涂、幕涂或其任意组合，将橡胶和/或胶乳浆料涂覆到隔板的一个或多个表面上。这些过程可以发生在加工油被提取之前或之后，或者在其被且割成带之前或之后。
本发明的进一步的实施方式涉及通过浸渍和干燥将橡胶沉积到膜上。
在特定的实施方式中，可以在挤出机内将性能增强添加剂或试剂(例如表面活性剂、润湿剂、着色剂、抗静电添加剂、抗氧化剂和/或之类的以及它们的任意组合)与其他组分混合在一起。然后，可以将根据本公开的多孔膜以同以上所描述的基本相同的方式挤出成片或网的形状，并制成成品。
在特定的实施方式中，除了加进挤出机之外，或者作为加进挤出机的替代方案，可以例如在隔板多孔膜制成时(例如，在提取大量加工油之后，以及在引入橡胶之前或之后)，将一种或多种添加剂施加于隔板多孔膜上。根据特定的优选实施方式，将添加剂或添加剂的溶液(例如水性溶液)施加于隔板的一个或多个表面。这种变体特别适合用于施加非热稳定的添加剂和可溶于提取加工油所用溶剂的添加剂。特别适合作为根据本发明的添加剂的溶剂的是低分子量醇，比如甲醇和乙醇，以及这些醇与水的混合物。施加可在隔板面向负极的一面、面向正极的一面或两面上进行。施加还可以在提取成孔剂(例如加工油)的过程中同时在溶剂浴中进行。在特定的选定实施方式中，在制造隔板之前加入到挤出机中的性能增强添加剂(比如表面活性剂涂层)的一部分或性能增强添加剂(或两者)可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/或使之落入电池的泥浆中和/或防止其沉积在负极上。也可以将表面活性剂或添加剂加至电解液、玻璃垫、电池箱、粘贴纸、粘贴垫和/或之类的或它们的组合。
在特定的实施方式中，添加剂(例如，非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或它们的混合物)可以以至少约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或者甚至直至约25.0g/m2的密度或添加量存在。添加剂可以以在约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、5.0-15.0g/m2、5.0-16.0g/m2、5.0-17.0g/m2、5.0-18.0g/m2、5.0-19.0g/m2、5.0-20.0g/m2、5.0-21.0g/m2、5.0-22.0g/m2、5.0-23.0g/m2、5.0-24.0g/m2或5.0-25.0g/m2之间的密度或添加量存在于隔板上。
也可以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)并在必要时除去溶剂(例如，通过干燥)而进行施加。用这种方式，可以将添加剂的施加与例如在膜生产过程中经常使用的提取相结合。其他优选的方法是用添加剂喷表面，将一种或多种添加剂浸涂、辊涂或幕涂在隔板的表面上。
在本文所描述的特定实施方式中，向所发明的隔板添加减量的离子、阳离子、阴离子或非离子表面活性剂。在这种情况下，所期望的特征可包括降低的总有机碳和/或降低的挥发性有机化合物(由于较少量的表面活性剂)，根据这种实施方式，可以生产所期望的发明的隔板。
在特定的实施方式中，可以将根据本公开的示例性隔板与另一层(比如具有增强的芯吸特性和/或增强的电解液润湿性或保持特性的纤维层或纤维垫)相结合(层合或其他方式)。纤维垫可以是织造的、非织造的、绒布、网眼、网状、单层的、多层的(其中每一层可以具有与其他层相同、相似或不同的特征)、由玻璃纤维或合成纤维构成、由合成纤维或玻璃纤维和合成纤维的混合物制成的绒布、纸或它们的组合。
在特定的实施方式中，可以将纤维垫(层合的或其他方式的)用作添加材料的载体。添加材料可以包括，例如，橡胶和/或胶乳、可选的二氧化硅、水和/或一种或多种性能增强添加剂，比如本文所描述的各种添加剂，或者它们的任意组合。举例来说，可以以浆料的形式提供添加材料，然后可将其涂覆到纤维垫的一个或多个表面上形成薄膜，或者将其浸入并浸渍到纤维垫中。
当存在纤维层时，优选的是多孔膜具有比纤维层更大的表面积。这样，当将多孔膜和纤维层结合时，纤维层不完全覆盖多孔层。优选的是，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，这有利于可选地形成袋或封套和/或之类的。这种纤维垫可具有至少100μm、在一些实施方式中，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等等的厚度。可以将随后层合的隔板切割成片。在特定的实施方式中，将纤维垫层合至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为电池制造商提供处理和/或组装的优点，因为其可以以卷筒形式和/或切割件的形式被供应。并且如前所述，改进的隔板可以是不添加一个或多个纤维垫或类似物的独立的隔板片或层。
如果将纤维垫层合于多孔膜，可以通过粘合、加热、超声焊接、挤压和/或之类的或它们的任意组合将纤维垫和多孔膜粘在一起。
实施例
根据如本文所详述的本发明的示例性实施方式的描述制作三个样品隔板，并对比对照隔板进行测试。下面的表1描述了四种被测试隔板的规格。作为概念验证，在4个不同的压力下测试四个隔板。所采用的测试方法使用0.0oz(盎司，0.0g)、8oz(224g)、11oz(308g)和16oz(448g)的重量。将这些重量施加到面积为3.14in2或0.00203m2的圆板上。这样，根据施加的重量和测试面积，可以很容易地计算出总的施加的力和压力。施加的力为0.0N、2.2N、3.0N和4.4N。采用的压力为0.0kPa(不施加任何力)、1.098kPa(施加力为2.2N)、1.510kPa(施加力为3.0N)和2.196kPa(施加力为4.4N)。测试过程中使用的板施加了少量重量(由于其质量)，因此实际施加的压力可能比所列压力大一些，但可以忽略不计。
Figure BDA0003688588850000141
表1隔板特性和规格
在四种不同压力下测试每种测试隔板的五个样品，并计算平均总厚度，如下表2至表6所示。测量施加0.0kPa压力(即无压力)时的总厚度。此测量值是隔板的松弛态厚度。对样品施加压力的所有其他测量值代表压缩态下的总厚度。
样品A总厚度(mm)
Figure BDA0003688588850000151
表2
样品B总厚度(mm)
Figure BDA0003688588850000152
表3
样品C总厚度(mm)
Figure BDA0003688588850000153
表4
样品D总厚度(mm)
Figure BDA0003688588850000154
表5
对照样品总厚度(mm)
Figure BDA0003688588850000155
表6
现在参考图13，以图形形式描绘四个测试隔板的平均总厚度。图13中描述的数据见下表7。
平均总厚度(mm)
Figure BDA0003688588850000161
表7
现在参考图14和图15，以图形形式描绘了四个测试隔板厚度从松弛态的变化百分比。图14中描述的数据见下表8，图15的数据见下表9。
自先前状态的厚度变化(μm)
Figure BDA0003688588850000162
表8
自松弛态的厚度变化百分比(％)
Figure BDA0003688588850000163
表9
如图所示，对照隔板在所有施加的压力下保持基本稳定的总厚度。如上表8和表9所示，由聚乙烯制成的隔板样品A和B在整个压缩中在总厚度百分上比显示出显著的变化。然而，上面的表8表明，大部分变化发生在压缩的第一阶段。考虑到总体变化，样品B的压缩量是样品A的两倍(总变化：-220μmv.-110μm)。酚醛基隔板样品C和D，相同的背网厚度和相同的肋间距。区别在于肋高度。如表8所示，两个样品具有相似的压缩值(总变化：-200μmv.-210μm)，两个样品之间减少的总厚度仅相差10μm。与样品B相比，酚醛隔板(样品C和D)在整个压缩步骤中的压缩似乎更加恒定。表8还显示，当负极和正极肋间距由样品A中的约4mm增加到样品B中的约6mm时，可压缩性(总变化)翻倍。因此，看起来对于实现更高的可压缩性来说，大于约4mm的间距很重要。
此外，发现本文所描述的隔板在施加压力后表现出优异的恢复性。
上述结构和方法的书面描述仅用于说明目的。实施例用于公开示例性的实施方式，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何内含的方法。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，并且根据以上教导，许多修改和变化是可能的。本文所描述的特征可以以任意组合进行组合。本文所描述方法的步骤可以按物理上可能的任何顺序执行。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书的字面语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言没有实质性差异的等效结构元素，则它们意欲处于权利要求书的范围内。
在不背离本发明的精神和本质属性的情况下，可以以其他形式实施本发明，因此，当指明本发明的范围时，应参考所附权利要求书，而非前述说明书。所公开的是可用于实施公开的方法和系统的组件。本文公开了这些和其他组件，并且应当理解，当这些组件的组合、子集、相互作用、群组等被公开时，虽然可能没有明确公开每一个不同个体和集体组合和排列的具体参照，对于所有方法和系统，每一种都在本文中被特意考虑和描述。这适用于本申请的所有方面，包括但不限于公开方法中的步骤。因此，如果存在可以执行的多种额外步骤，则应当理解，这些额外步骤中的每一个都可以与所公开方法的任何具体实施方式或实施方式的组合一起执行。
对于至少特定的应用或电池，本发明的一种或多种示例性实施方式、方面或目标的细节至少提供具有可变总厚度(比如作为施加到隔板的压力的函数而变化的总厚度)的电池隔板。本发明的其他特征、目标和优势提供减少的电池故障、提高的电池循环寿命和/或改善的性能。更特别地，仍然需要提供这样的隔板，其能在电池的生产过程和/或在其被制造之后的使用过程中的至少一个中适应变化的电极间距。
在发明详述和下文阐述的权利要求书中，是一种或多种示例性实施方式、方面或目标的细节。从发明详述和下文阐述的权利要求书中，其他特征、目标和优势将显而易见。根据一种或多种选定的实施方式、方面或目标，本公开或发明至少解决了本文列举的困难、问题或需求，并且在一些情况下，提供了令人惊讶和出乎意料地超出需求和期望的解决方案。
根据至少特定的示例性实施方式、目标或方面，本公开或发明可以提供至少克服上述问题的新的或改进的隔板、电池单元、电池、系统，这种新的或改进的隔板、电池单元、电池和/或系统的制造、使用和/或应用方法。例如，至少特定的示例性实施方式、目标或方面提供这样的电池，其具有能适应电极具有变化的间距的隔板，并且提供具有可变厚度的隔板的电池。
根据至少选定的示例性实施方式、方面或目标，本公开或发明提供一种隔板，该隔板的组成和物理属性和特征协同地组合，通过改进的电池隔板，以令人惊讶和意想不到的方式解决铅酸电池行业中先前未被满足的需求。在特定的优选示例性实施方式中，本公开或发明提供使用如本文所述的隔板的电池，通过改进的铅酸电池隔板，以令人惊讶和意想不到的方式解决铅酸电池行业中先前未被满足的需求。在特定的优选示例性实施方式中，本公开或发明提供使用如本文所描述的电池的系统，通过使用改进的系统(其使用如本文所描述的铅酸电池，该铅酸电池使用如本文所描述的所发明的隔板)，以令人惊讶和意想不到的方式解决铅酸电池行业中先前未被满足的需求。
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隔板、电池单元、电池、系统和/或制造和/或使用和/或应用这种新的隔板、电池单元、电池和/或系统的方法。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电池隔板，其用于：铅酸电池、富液式铅酸电池、增强型富液式铅酸电池(EFB)、平板电池、管状电池、深循环电池、在部分充电状态(PSoC)下运行的电池、阀控铅酸(VRLA)电池、凝胶电池、吸收式玻璃垫(AGM)电池、逆变器电池、固定电池、运动时使用的电池、用于发电(比如通过蒸汽涡轮发电机，比如通过燃煤和/或燃气的发电厂和/或核电厂)的储能装置、用于通过太阳能、风能、水力或其他可替代和/或可再生能源发电的储能装置、通用储能电池、不间断电源(UPS)电池、具有高冷启动电流(CCA)要求的电池、车辆电池(比如启动-照明-点火(SLI)车辆电池、怠速启停(ISS)车辆电池)、船用电池、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(也称为高尔夫车)电池、混合动力车辆(HEV)电池、电动车辆电池、轻型电动车辆电池、社区电动车辆(NEV)电池、电动人力车电池、电动三轮车电池、电动自行车电池、电动滑板车电池和/或之类的和/或它们的组合。根据选定的实施方式，本公开或发明致力于电池隔板，其用在包含以上所提及的电池的系统或车辆中。根据至少特定的方面，本公开或发明致力于改进的方法，其用于制造和/或使用这种改进的隔板、电池单元、电池、系统和/或之类的。
根据本发明的第一种选定实施方式，电池隔板设置有多孔膜背网，该多孔膜背网具有第一表面和第二表面，第二表面在与第一表面相对的一侧上。隔板还设置有肋阵列，其由从第一表面延伸的第一多个肋和从第二表面延伸的第二多个肋组成。第一肋阵列的至少一部分不与布置在第二表面上的第二多个肋中的任何肋相对设置。
根据本发明的一些示例性方面，肋阵列可以或可以不等距间隔开。此外，第一多个肋和第二多个肋中的任一个或两者可以或可以不等距地间隔开。这些肋间距可以以任何组合存在。
根据本发明的至少一个方面，肋阵列可以布置成使得来自第一多个肋的一个或多个与来自第二多个肋的一个或多个在隔板的宽度上交替。
在一些方面，隔板可具有微型横肋，其布置在隔板的一个或两个表面上。这些微型横肋可以在隔板的加工方向或隔板的横跨加工方向上在第一和第二多个肋之间排布。微型横肋可以具有大约25μm至大约75μm的高度。
在选定的实施方式中，第一多个肋可以彼此基本上平行，第二多个肋可以彼此基本上平行，和/或第一多个肋可以基本上平行于第二多个肋。第一多个肋和第二多个肋可以基本上平行于隔板的加工方向。
在本发明选定的优选方面，第一多个肋和/或第二多个肋可以以下列距离间隔开：大约4mm至大约18mm之间、大约5mm至大约16mm之间或者大约6mm和大约14mm之间。间距可以是5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm或20mm。
本文的结果显示，当使用大约6mm的间距时(与4mm相比)，压缩性显著提高；并且当间距超过12mm或14mm时，比如18mm、20mm或更大时，压缩性减小或消失。在这样较高的间距下，可能会出现酸置换问题。
根据本发明的特定优选实施方式，电池隔板可具有松弛态(其中多孔膜背网通常是平的)和不同于松弛态的压缩态(其中多孔膜背网通常是翘曲的)。
根据选定的优选实施方式，隔板具有由第一多个肋的尖端形成的平面与第二多个肋的尖端形成的平面之间的距离所限定的总厚度。在选定的实施方式中，压缩态下的总厚度为至少大约500μm。在选定的实施方式中，压缩态下的总厚度不超过大约2.0mm。在其他实施方式中，松弛态下的总厚度不超过大约3.0mm。
在松弛态下，总厚度可以测量为多孔膜背网的厚度、第一多个肋的高度和第二多个肋的高度的总和。在这种情况下，松弛态下的总厚度不超过大约3.0mm。
在特定的示例性实施方式中，第一多个肋具有大约200μm至大约1.5mm的第一肋高度。此外，第二多个肋具有大约200μm至大约1.5mm的第二肋高度。
在一些优选实施方式中，第一多个肋具有第一肋高度，并且所述第二多个肋包括第二肋高度。第一肋高度等于第二肋高度的大约25％至大约400％。
本发明的另一方面提供多孔膜背网，其具有在大约125μm至大约250μm之间的厚度。
在本发明的又一方面，电池隔板可以具有这样的组成，其包括下列中的至少一种：聚合物、热塑性聚合物、聚氯乙烯(PVC)、酚醛树脂、天然或合成橡胶、合成木浆、木质素、玻璃纤维、合成纤维、纤维素纤维和/或它们的组合。天然或合成橡胶可包括下列中的一种或多种：橡胶、胶乳、天然橡胶、合成橡胶、交联或非交联天然或合成橡胶、硫化或未硫化橡胶、碎橡胶或研磨橡胶、聚异戊二烯、甲基橡胶、聚丁二烯、氯丁橡胶、丁基橡胶、溴化丁基橡胶、聚氨酯橡胶、环氧氯丙烷橡胶、聚硫橡胶、氯磺酰聚乙烯、聚降冰片烯橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶和硅橡胶以及共聚物橡胶(比如苯乙烯/丁二烯橡胶、丙烯腈/丁二烯橡胶、乙烯/丙烯橡胶(EPM和EPDM)和乙烯/醋酸乙烯酯橡胶)和/或它们的组合。
在本发明的一些方面，电池隔板可进一步具有填料，该填料是下列中的至少一种：二氧化硅、干法细分二氧化硅、沉淀二氧化硅、无定形二氧化硅、高脆性二氧化硅、氧化铝、滑石粉、鱼粉、鱼骨粉、硫酸钡(BaSO4)、碳、导电碳、石墨、人造石墨、活性炭、碳纸、乙炔黑、炭黑、高表面积炭黑、石墨烯、高表面积石墨烯、keitjen黑、碳纤维、碳丝、碳纳米管、开孔碳泡沫、碳垫、碳毡、碳巴克敏斯特富勒烯(巴基球)、水性碳悬浮液、片状石墨、氧化碳和/或它们的组合。
在本发明的其他方面，电池隔板可进一步具有涂层，该涂层是下列中的至少一种：硫酸钡(BaSO4)、碳、导电碳、石墨、人造石墨、活性炭、碳纸、乙炔黑、炭黑、高表面积炭黑、石墨烯、高表面积石墨烯、keitjen黑、碳纤维、碳丝、碳纳米管、开孔碳泡沫、碳垫、碳毡、碳巴克敏斯特富勒烯(巴基球)、水性碳悬浮液、片状石墨、氧化碳和/或它们的组合。
在本发明的再一个示例性方面，第一多个肋和第二多个肋中的一个或两个是下列中的至少一种：不间断肋、离散间断肋、连续肋、不连续肋、成角度肋、线性肋、基本上在多孔膜的加工方向上延伸的纵向肋、基本上在多孔膜的横跨加工方向上延伸的横向肋、基本上在多孔膜的横跨加工方向上延伸的横切肋、基本上在多孔膜的横跨加工方向上延伸的横肋、离散齿或带齿肋、锯齿状的、带锯齿的肋、垛状的或带垛的肋、弯曲或正弦肋、设置成不间断的或间断的之字形方式、凹槽、沟槽、纹理区域、凸块、柱、压纹、凹坑、多孔的、无孔的、微型肋或微型横肋以及它们的组合。在另一方面，示例性电池隔板可以具有负极横肋。
在本发明的选定优选实施方式中，铅酸电池设置有一个或多个正极和一个或多个负极，以及设置在它们之间的如本文所一般描述和要求保护的电池隔板的实施方式。
在本发明的特定方面，铅酸电池可以是下列中的一种：富液式铅酸电池、增强型富液式铅酸电池(EFB)、平板电池、管状电池、深循环电池、在部分充电状态(PSoC)下运行的电池、阀控铅酸(VRLA)电池、凝胶电池、吸收式玻璃垫(AGM)电池、逆变器电池、固定电池、运动时使用的电池、用于发电的储能电池、通用储能电池、不间断电源(UPS)电池、具有高冷启动电流(CCA)要求的电池、车辆电池(比如启动-照明-点火(SLI)车辆电池、怠速启停(ISS)车辆电池)、船用电池、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(也称高尔夫车)电池、混合动力车辆(HEV)电池、电动车辆电池、轻型电动车辆电池、社区电动车辆(NEV)电池、电动人力车电池、电动三轮车电池、电动自行车电池、电动滑板车电池和/或之类的和/或它们的组合。
在特定的优选示例性实施方式中，本发明可以提供车辆、装置或系统，其使用如本文所一般描述和要求保护的铅酸电池，该铅酸电池使用如本文所一般描述和要求保护的电池隔板。车辆、装置或系统可以是下列中的至少一种：发电系统(比如蒸汽涡轮发电机，比如利用燃煤和/或燃气的发电厂，和/或核电厂)，比如通过太阳能、风能、水力发电或其他可替代和/或可再生能源发电的发电系统，不间断电源(UPS)，船只，汽车，卡车，摩托车，全地形车，叉车，高尔夫球车(也称高尔夫车)，混合动力车辆(HEV)，电动车辆，轻型电动车辆，社区电动车辆(NEV)，电动人力车，电动三轮车，电动自行车，电动滑板车和/或之类的和/或它们的组合。
此外，可以设置纤维垫。该垫可以是下列中的一种：玻璃纤维、合成纤维、二氧化硅、至少一种性能增强添加剂、胶乳、天然橡胶、合成橡胶以及它们的组合，并且可以是非织造的、织造的、网眼、绒布、网状物以及它们的组合。
此外，电池隔板可以被设置为切片、叶、袋、套筒、包裹物、封套和在底部具有开口的混合封套。
可以进一步设置第一多个肋，以增强电池中的酸混合，特别是在电池移动期间。隔板可以设置成使得第一表面和第二表面平行于电池开始和停止运动的方向。隔板可以设置有与正极、负极或隔板相邻的垫。该垫可以至少部分地由下列制成：玻璃纤维、合成纤维、二氧化硅、至少一种性能增强添加剂、胶乳、天然橡胶、合成橡胶以及它们的任意组合。垫可以是非织造的、织造的、网眼、绒布、网状的以及它们的组合。
在特定的实施方式中，电池可以在大约1％和大约99％之间的放电深度下运行。
根据至少选定的示例性实施方式、方面或目标，本发明至少解决、满足和/或克服了迄今为止由目前的技术水平未解决、未满足和/或未克服的困难、需要和/或问题。根据至少特定的目标，本发明提供改进的隔板、使用该改进的隔板的改进的电池和/或使用该改进的电池的改进的系统，其至少克服并且在某些情况下令人惊讶和出乎意料地克服至少上述问题。所附权利要求书的组成和方法不被限于本文所描述的具体组成和方法(其意在作为权利要求书的几个方面的说明)的范围内。功能上等效的任何组成和方法都意欲落在权利要求书的范围内。除了本文所示和所描述的那些外，组成和方法的各种变体都意欲落在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特定的代表性组成和方法步骤，但是即使没有特别叙述，组成和方法步骤的其他组合也意欲落在所附权利要求书的范围内。因此，步骤、元素、组件或成分的组合可能在本文中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、元素、组件和成分的其他组合也包括在内。除了在实施例中或另有说明，说明书和权利要求书中使用的表示成分的量、反应条件等的所有数字，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具有与所公开发明所属领域的本领域技术人员通常所理解的相同的含义。本文所引用的出版物及其所引用的材料通过引用被具体并入。
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指示。范围可在本文中被表示为从“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。将进一步被理解，每个范围的端点相对于另一个端点而言都是重要的，并且独立于另一个端点。“可选的”或“可选地”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情形和未发生的情形。
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，比如“分词形式的包含”和“单数形式的包含”意指“包括但不限于”，并且不意欲排除，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，以提供本发明的更具体的实施方式，并且也被公开。“示例性的”或“例如”是指“一个例子”，而无意欲传达优选的或理想的实施方式。同样，“比如”不是限制性的，而是用于解释或示例性目的。
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 (45)

1.一种电池隔板，其包括：
多孔膜背网，其包括第一表面和在所述第一表面相对侧的第二表面；
至少一个肋阵列，其包括从所述第一表面延伸的第一多个肋，以及从所述第二表面延伸的第二多个肋；
其中，所述第一多个肋的至少一部分不与设置在所述第二表面上的所述第二多个肋的任何肋相对设置。
2.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述肋阵列被等距地间隔开。
3.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述肋阵列不是被等距地间隔开。
4.如权利要求3所述的电池隔板，其中，所述第一多个肋被等距地间隔开。
5.如权利要求4所述的电池隔板，其中，所述第二多个肋不是被等距地间隔开。
6.如权利要求3所述的电池隔板，其中，所述第二多个肋被等距地间隔开。
7.如权利要求6所述的电池隔板，其中，所述第一多个肋被等距地间隔开。
8.如权利要求3所述的电池隔板，其中，所述第一多个肋不是被等距地间隔开，并且所述第二多个肋不是被等距地间隔开。
9.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述第一多个肋被以第一距离间隔开；所述第二多个肋被以第二距离间隔开。
10.如权利要求9所述的电池隔板，其中，所述第一距离等于所述第二距离。
11.如权利要求10所述的电池隔板，其中，所述肋阵列被等距地间隔开。
12.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述肋阵列包括与所述第二多个肋中的一个或多个肋交替的所述第一多个肋中的一个或多个肋的组。
13.如权利要求1所述的电池隔板，进一步包括设置在所述第一表面、所述第二表面、或所述第一表面和所述第二表面两者上的微型横肋。
14.如权利要求13所述的电池隔板，其中，所述微型横肋具有大约在25μm至大约75μm之间的高度。
15.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述第一多个肋中的每一个基本上彼此平行。
16.如权利要求15所述的电池隔板，其中，所述第二多个肋中的每一个基本上彼此平行。
17.如权利要求16所述的电池隔板，其中，所述第一多个肋基本上平行于所述第二多个肋。
18.如权利要求17所述的电池隔板，其中，所述第一多个肋基本上平行于隔板的加工方向。
19.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述第一多个肋以在大约4mm至大约18mm之间、大约5mm至大约16mm之间、或大约6mm至大约14mm之间的距离间隔开。
20.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述第二多个肋以在大约4mm至大约18mm之间、大约5mm至大约16mm之间、或大约6mm至大约14mm之间的距离间隔开。
21.如权利要求1所述的电池隔板，进一步包括其中所述多孔膜背网总体上是平面的松弛态、和其中所述多孔膜背网总体上是翘曲的不同于松弛态的压缩态。
22.如权利要求21所述的电池隔板，进一步包括：
由所述第一多个肋的各尖端形成的第一平面；
由所述第二多个肋的各尖端形成的第二平面；和
在所述压缩态下至少大约500μm的总厚度，其是所述第一平面和所述第二平面之间的距离。
23.如权利要求21所述的电池隔板，进一步包括：
由所述第一多个肋的各尖端形成的第一平面；
由所述第二多个肋的各尖端形成的第二平面；和
在所述压缩态下不超过大约2.0mm的总厚度，其是所述第一平面和所述第二平面之间的距离。
24.如权利要求21所述的电池隔板，进一步包括：
由所述第一多个肋的各尖端形成的第一平面；
由所述第二多个肋的各尖端形成的第二平面；和
在所述松弛态下不超过大约3.0mm的总厚度，其是所述第一平面和所述第二平面之间的距离。
25.如权利要求21所述的电池隔板，进一步包括：
所述松弛态下的总厚度，其等于所述第一多个肋的第一肋高度、所述第二多个肋的第二肋高度、和背网厚度之和；
其中，所述第一肋高度是从所述背网到所述第一多个肋的尖端的距离，而所述第二肋高度是从所述背网到所述第二多个肋的尖端的距离；
其中，所述总厚度不超过大约3.0mm。
26.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述第一多个肋包括在大约200μm至大约1.5mm之间的第一肋高度。
27.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述第二多个肋包括在大约200μm至大约1.5mm之间的第二肋高度。
28.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述第一多个肋具有第一肋高度，所述第二多个肋具有第二肋高度；其中，所述第一肋高度等于所述第二肋高度的大约25％至大约400％。
29.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述多孔膜背网的厚度在大约125μm至大约250μm之间。
30.如权利要求1所述的电池隔板，进一步包括选自下列中的一种：聚合物、热塑性聚合物、聚氯乙烯、酚醛树脂、天然或合成橡胶、合成木浆、木质素、玻璃纤维、合成纤维、纤维素纤维、以及它们的组合。
31.如权利要求30所述的电池隔板，其中，所述天然橡胶或合成橡胶包括选自下列中的一种：橡胶、胶乳、天然橡胶、合成橡胶、交联或未交联的天然或合成橡胶、固化或未固化橡胶、碎屑或磨碎的橡胶、聚异戊二烯、甲基橡胶、聚丁二烯、氯丁橡胶、丁基橡胶、溴化丁基橡胶、聚氨酯橡胶、环氧氯丙烷橡胶、聚硫橡胶、氯磺酰聚乙烯、聚降冰片烯橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶和硅橡胶以及共聚物橡胶，比如苯乙烯/丁二烯橡胶、丙烯腈/丁二烯橡胶、乙烯/丙烯橡胶(EPM和EPDM)和乙烯/醋酸乙烯酯橡胶、以及它们的组合。
32.如权利要求1所述的电池隔板，进一步包括填料，其为选自下列中的至少一种：二氧化硅、干燥细分二氧化硅、沉淀二氧化硅、无定形二氧化硅、高脆性二氧化硅、氧化铝、滑石粉、鱼粉、鱼骨粉、硫酸钡(BaSO4)、碳、导电碳、石墨、人造石墨、活性炭、碳纸、乙炔黑、炭黑、高表面积炭黑、石墨烯、高表面积石墨烯、keitjen黑、碳纤维、碳丝、碳纳米管、开孔碳泡沫、碳垫、碳毡、碳巴克敏斯特富勒烯(巴基球)、水性碳悬浮液、片状石墨、氧化碳、以及它们的组合。
33.如权利要求1所述的电池隔板，进一步包括涂层，其为选自下列中的至少一种：硫酸钡(BaSO4)、碳、导电碳、石墨、人造石墨、活性炭、碳纸、乙炔黑、炭黑、高表面积炭黑、石墨烯、高表面积石墨烯、keitjen黑、碳纤维、碳丝、碳纳米管、开孔碳泡沫、碳垫、碳毡、碳巴克敏斯特富勒烯(巴基球)、水性碳悬浮液、片状石墨、氧化碳、以及它们的组合。
34.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述第一多个肋和所述第二多个肋中的一个或两个选自：实心肋、离散间断肋、连续肋、不连续肋、成角度肋、线性肋、基本上在多孔膜的加工方向上延伸的纵向肋、基本上在多孔膜的横跨加工方向上延伸的横向肋、基本上在多孔膜的横跨加工方向延伸的横切肋、基本上在多孔膜的横跨加工方向上延伸的横肋、离散齿或带齿的肋、锯齿状的、带锯齿的肋、垛状或带垛的肋、弯曲肋、正弦肋、设置成实体(不间断)的或间断的之字形方式、凹槽、沟槽、纹理区域、凸块、柱、压纹、凹坑、多孔的、无孔的、微型肋或微型横肋、酸混合肋或突起、以及它们的组合。
35.如权利要求1所述的电池隔板，进一步包括负侧横向肋。
36.如权利要求1所述的电池隔板，进一步包括酸混合肋。
37.一种铅酸蓄电池，其包括：
正极、负极、以及设置在它们之间的如权利要求1所述的电池隔板。
38.如权利要求37所述的铅酸电池，其中，所述电池是选自下列中的一种：富液式铅酸电池、增强型富液式铅酸电池(EFB)、平板电池、管状电池、深循环电池、在部分充电状态(PSoC)下运行的电池、阀控铅酸(VRLA)电池、凝胶电池、吸收式玻璃垫(AGM)电池、逆变器电池、固定电池、运动中使用的电池、用于发电的储能电池、通用储能电池、不间断电源(UPS)电池、具有高冷启动电流(CCA)要求的电池、车辆电池[比如启动-照明-点火(SLI)车辆电池、怠速启停(ISS)车辆电池]、船用电池、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(也称高尔夫车)电池、混合动力车辆(HEV)电池、电动车辆电池、轻型电动车辆电池、社区电动车辆(NEV)电池、电动人力车电池、电动三轮车电池、电动自行车电池、电动滑板车电池、以及它们的组合。
39.一种车辆、装置或系统，其包括如权利要求37所述的铅酸电池。
40.如权利要求39所述的车辆、装置或系统，包括选自下列中的至少一种：发电系统、不间断电源(UPS)、船只、汽车、卡车、摩托车、全地形车、叉车、高尔夫球车(也称高尔夫车)、混合动力电动车辆(HEV)、电动车辆、轻型电动车辆、社区电动车辆(NEV)、电动人力车、电动三轮车、电动自行车、电动滑板车、以及它们的组合。
41.一种电池单元、系统或铅酸电池，包括：
正极、负极、以及如权利要求1至36中任一项所述的电池隔板，所述隔板为片、叶、袋、封套、包裹物、套筒、折叠物或之类的，其设置在两个电极间之间、或在至少一个之上、或至少一个的周围，用或不用非织造的、PRM、玻璃垫、AGM、粘贴纸、条、板状包裹物、箱和/或之类其中至少一种来封装至少一个或封装每个电极(如正极袋、负极袋或两者)。
42.一种车辆、装置、产品、UPS、ESS、智能电网、系统和/或之类，其包括如权利要求41所述的电池单元、系统或铅酸电池。
43.新的或改进的隔板、膜、型材、阵列、电池单元、系统、电池、车辆、装置、产品和/或之类的，如本文所示、所描述和/或要求保护。
44.可压缩的电池隔板，具有适应铅酸电池中电极之间变化间距的能力，和/或相关的电池隔板、电池单元、电池、系统和制造方法和/或使用方法，如本文所公开、显示或要求保护。
45.一种可压缩电池隔板，其具有自松弛态至少12％的厚度变化能力。
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