ES2685575T3 - Separador de batería con capacidad humectable mejorada y métodos para su utilización - Google Patents

Separador de batería con capacidad humectable mejorada y métodos para su utilización Download PDF

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Abstract

Una batería de plomo-ácido que comprende; (I) una placa o electrodo positivo (204); (II) una placa o electrodo negativo (214); y (III) un separador (220) dispuesto entre la placa positiva y la placa negativa para aislar eléctricamente las placas positiva y negativa, comprendiendo el separador: (III.i) una membrana de polímero microporosa; y (III.ii) al menos una alfombrilla de fibra no tejida posicionada junto a la membrana de polímero microporosa para reforzar dicha membrana de polímero microporosa, incluyendo la alfombrilla de fibra no tejida: (III.ii.a) una pluralidad de fibras de vidrio; (III.ii.b) un aglutinante resistente a los ácidos que acople una con otra la pluralidad de fibras de vidrio para formar la alfombrilla de fibra no tejida; y (III.ii.c) un componente de polímero impregnado en la pluralidad de fibras de vidrio, (III.ii.d) comprendiendo el componente de polímero un grupo funcional acoplado en una cadena principal de polímero del aglutinante resistente a los ácidos, seleccionándose dicho grupo funcional del grupo que consiste en: un grupo hidroxilo (OH); un grupo carboxilo (COOH); un grupo carbonilo (>=O, aldehídos y cetonas); un grupo amino (NH2); un grupo sulfhidrilo (-SH); y un grupo fosfato (-PO4) interactuando el componente de polímero con agua o un electrolito de la batería de plomo-ácido para aumentar la capacidad humectable de la alfombrilla de fibra no tejida al permitir a las fibras de vidrio revestidas de polímero formar un ángulo de contacto menor o igual que 70º con una solución de ácido sulfúrico al 33% en peso, siendo medido dicho ángulo de acuerdo con la norma ASTM D7334.

Description

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DESCRIPCION
Separador de batería con capacidad humectable mejorada y métodos para su utilización Antecedentes de la invención
[0001] Las baterías de plomo-ácido se caracterizan por ser económicas y altamente fiables. Por estas razones son muy usadas como fuente de alimentación eléctrica para el arranque de vehículos de motor o carros de golf y otros vehículos eléctricos. Comúnmente las baterías de plomo-ácido incluyen un separador posicionado entre los electrodos positivo y negativo de la batería. El entorno de las baterías de plomo-ácido es muy duro. En consecuencia, los componentes de las baterías, incluido el separador, han de poder soportar estos entornos. A modo de ejemplo, los separadores de batería han de ser capaces de funcionar en la solución de electrolito de una batería, que comúnmente incluye una concentración de agua relativamente alta. En consecuencia, las composiciones aglutinantes convencionales son típicamente hidrófobas. Aglutinantes hidrófobos son comúnmente usados para garantizar que dichos aglutinantes se mantengan acoplados con las fibras en vez de disolverse y/o romperse en la solución acuosa de electrolito. La demanda creciente de baterías de plomo-ácido lleva consigo una necesidad constante de baterías de esta clase con propiedades o características mejoradas.
[0002] El documento WO 2009/102946 se refiere a un separador para uso, por ejemplo, en una batería de plomo- ácido, provisto de una capa de separador secundaria que comprende un material menos poroso que el de una capa de separador primaria. Describe también (párrafos [0026], [0030], [0033]) una batería (20) de plomo-ácido que comprende: una placa o electrodo positivo (26); una placa o electrodo negativo (22); y un separador (24) dispuesto entre la placa positiva y la placa negativa para aislarlas eléctricamente (figuras 1-2, [0020], [0022], [0025]), comprendiendo el separador: una alfombrilla (32) de fibra no tejida con porosidad de al menos 16 micras ([0029]), incluyendo la alfombrilla de fibra no tejida: una pluralidad de fibras de vidrio ([0029]) y un aglutinante resistente a los ácidos (látex acrílico) que acopla una con otra la pluralidad de fibras de vidrio para formar la alfombrilla de fibra no tejida ([0030]). Especifica también ([0030]) que la alfombrilla (32) puede incluir otros materiales tales como plásticos resistentes a los ácidos, policarbonatos, caucho natural, poliolefinas, distintos compuestos poliméricos, y/o cualquier otro material adecuado, pudiendo ser usado uno de esos materiales para impregnar la pluralidad de fibras de vidrio; y una segunda capa (31) de separador, menos porosa que la alfombrilla (32) de fibra no tejida ([0033]), posicionada junto a la alfombrilla de fibra no tejida (figura 2).
[0003] El documento US 4 440 838 A describe un separador (10) para una batería de plomo-ácido que comprende un sustrato polimérico fibroso (12) y una composición humectante (14) depositada en la superficie de microfibras (16) (figura 1, página 2, líneas 3-7; página 3, líneas 28-31). La composición (14) comprende un 73,5% de una emulsión premezclada y un 26,5% de un agente de curado de poli(etilenimina). La emulsión premezclada comprende un 70% de un compuesto de resina epoxi sintética de bajo peso molecular no curado, un 23,3% de un agente humectante surfactante no iónico de alto peso molecular y un 6,7% de un agente emulsionante de dioctil sulfosuccinato de sodio (página 3, línea 56; página 4, línea 4). Describe también que di- o poli-aminas tales como trietilentetramina (TETA) y dietilaminopropilamina (DEAPA) han sido usadas en vez de poli(etilenimina) con efecto de curado excelente. La composición humectante (14) modifica una banda soplada en fusión de fibras de poliolefina al elevar la tensión superficial crítica del sustrato (12) con respecto a la tensión superficial de una solución de electrolito de H2SO4 al 30- 40%, lo que hace que el separador sea más hidrófilo y lo siga siendo mientras esté sumergido en el electrolito (página 3, líneas 46-55).
Breve compendio de la invención
[0004] Las realizaciones descritas en este documento proporcionan separadores de batería de plomo-ácido que presentan capacidad acidófila y/o hidrófila aumentada. Tales alfombrillas pueden ser especialmente útiles en baterías de plomo-ácido húmedas en las que los electrodos positivo y negativo estén sumergidos en la solución de electrolito de la batería. De acuerdo con la invención, se proporciona una batería de plomo-ácido. La batería de plomo-ácido incluye una placa o electrodo positivo, una placa o electrodo negativo, y un separador dispuesto entre las placas positiva y negativa para aislarlas eléctricamente. El separador incluye una membrana de polímero microporosa y al menos una alfombrilla de fibra no tejida posicionada junto a una superficie de la membrana de polímero microporosa y acoplada con ella para reforzar la membrana de polímero microporosa. La alfombrilla de fibra no tejida incluye una pluralidad de fibras de vidrio, un aglutinante resistente a los ácidos que acopla una con otra la pluralidad de fibras de vidrio para formar la alfombrilla de fibra no tejida, y un componente de polímero impregnado en la pluralidad de fibras de vidrio. El componente de polímero puede interactuar con agua o un electrolito de la batería de plomo-ácido para aumentar la capacidad humectable de la alfombrilla de fibra no tejida al permitir a las fibras de vidrio revestidas de polímero formar un ángulo de contacto menor o igual que 70° con una solución de ácido sulfúrico al 33% en peso.
[0005] De acuerdo con la invención, el componente de polímero es un grupo funcional acoplado en una cadena principal polimérica del aglutinante resistente a los ácidos. El grupo funcional puede incluir un grupo hidroxilo (OH), un grupo carboxilo (COOH), un grupo carbonilo (=O; aldehídos y cetonas), un grupo amino (NH2), un grupo sulfhidrilo (- SH), un grupo fosfato (-PO4) y similares. Se dice que estos grupos funcionales son hidrófilos por interactuar o disolverse en agua formando enlaces de hidrógeno. Estos grupos funcionales típicamente son polares o capaces de ionizarse. Casi siempre estos grupos funcionales son también acidófilos (con respecto al electrolito, es decir, ácido
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sulfúrico al 30% en peso usado en baterías de plomo-ácido) al ser agua la mayor parte del electrolito. Como consecuencia de esta capacidad hidrófila/acidófila el polímero puede ser humectado mediante agua (o ácido sulfúrico al 30% aproximadamente en peso). Dicho de otro modo, hidrófilo, acidófilo y humectable se consideran términos intercambiables en esta solicitud. De manera similar son intercambiables las capacidades hidrófila, acidófila y humectable. En otras realizaciones el componente de polímero puede ser una solución o emulsión de polímero (por ejemplo, solución de almidón) separada del aglutinante resistente a los ácidos y añadida a la alfombrilla de fibra no tejida. El aglutinante resistente a los ácidos y el componente de polímero de algunas realizaciones puede ser una mezcla de un aglutinante hidrófobo y un aglutinante hidrófilo.
[0006] En algunas realizaciones, la alfombrilla de fibra no tejida puede consistir en una primera alfombrilla de fibra no tejida posicionada junto a un primer lado o superficie de la membrana de polímero microporosa, y el separador puede incluir también una segunda alfombrilla de fibra no tejida posicionada junto a un segundo lado o superficie de la membrana de polímero microporosa opuesto a la primera alfombrilla de fibra no tejida. La segunda alfombrilla de fibra no tejida puede incluir una pluralidad de fibras de vidrio y un aglutinante resistente a los ácidos que acople una con otra la pluralidad de fibras de vidrio para formar la segunda alfombrilla de fibra no tejida. En algunas realizaciones la segunda alfombrilla de fibra no tejida incluye también un componente de polímero impregnado en la pluralidad de fibras de vidrio y que aumente la capacidad humectable de la segunda alfombrilla de fibra no tejida. En tales realizaciones la capacidad humectable de la primera alfombrilla de fibra no tejida puede ser mayor que la de la segunda.
[0007] De acuerdo con la invención, se proporciona un separador para una batería de plomo-ácido. El separador puede incluir una membrana de polímero microporosa y al menos una alfombrilla de fibra no tejida posicionada junto a la membrana de polímero microporosa para reforzar dicha membrana de polímero microporosa. La alfombrilla de fibra no tejida incluye una pluralidad de fibras de vidrio y un aglutinante resistente a los ácidos que acopla una con otra la pluralidad de fibras de vidrio para formar la alfombrilla de fibra no tejida. El aglutinante resistente a los ácidos presenta o incluye uno o más grupos funcionales hidrófilos acoplados en una cadena principal del aglutinante resistente a los ácidos. Dichos uno o más grupos funcionales hidrófilos aumentan la capacidad humectable de la alfombrilla de fibra no tejida al mejorar su capacidad de funcionar o interactuar con agua o un electrolito de una batería de plomo-ácido. De acuerdo con la invención, el aglutinante resistente a los ácidos curado puede formar un ángulo de contacto menor o igual que 70° con una solución de ácido sulfúrico al 33% en peso. El aglutinante resistente a los ácidos curado de otras realizaciones puede formar un ángulo de contacto menor o igual que 50° con una solución de ácido sulfúrico al 33% en peso. El aglutinante resistente a los ácidos es aplicado a las fibras de vidrio y/o polímero de manera que una vez curado cubra dichas fibras de vidrio y/o polímero.
[0008] De acuerdo con la invención dichos uno o más grupos funcionales hidrófilos pueden incluir un grupo hidroxilo (OH), un grupo carboxilo (COOH), un grupo carbonilo (=O; aldehídos y cetonas), un grupo amino (NH2), un grupo sulfhidrilo (-SH), un grupo fosfato (-PO4) y similares. En algunas realizaciones, el aglutinante resistente a los ácidos puede incluir una mezcla de un aglutinante hidrófobo y un aglutinante hidrófilo. En algunas realizaciones, una segunda alfombrilla de fibra no tejida puede estar posicionada junto a un segundo lado de una membrana de polímero microporosa de manera que dicha membrana de polímero microporosa se encuentre emparedada entre dos alfombrillas de fibra no tejida. La segunda alfombrilla de fibra no tejida puede incluir una pluralidad de fibras de vidrio y un aglutinante resistente a los ácidos que acople una con otra la pluralidad de fibras de vidrio para formar dicha segunda alfombrilla de fibra no tejida. El aglutinante resistente a los ácidos de la segunda alfombrilla de fibra no tejida puede incluir también uno o más grupos funcionales hidrófilos que aumenten la capacidad humectable de la segunda alfombrilla de fibra no tejida al mejorar la capacidad de la alfombrilla de fibra no tejida para funcionar o interactuar con agua o un electrolito de una batería de plomo-ácido. En algunas realizaciones, la capacidad humectable de una de las alfombrillas de fibra no tejida puede ser mayor que la de la otra.
[0009] En algunas realizaciones, el aglutinante resistente a los ácidos puede incluir al menos dos grupos funcionales diferentes acoplados en la cadena principal del aglutinante resistente a los ácidos. En tales realizaciones, uno de los grupos funcionales puede ser un grupo hidroxilo.
[0010] De acuerdo con la invención, se proporciona un método de fabricación de un separador para una batería de plomo-ácido. El método incluye proporcionar una membrana de polímero microporosa y una pluralidad de fibras de vidrio enmarañadas. El método incluye también aplicar un aglutinante resistente a los ácidos a la pluralidad de fibras de vidrio enmarañadas para acoplar una con otra la pluralidad de fibras de vidrio de manera que formen una alfombrilla de fibra no tejida. El aglutinante resistente a los ácidos incluye uno o más grupos funcionales hidrófilos acoplados en una cadena principal del aglutinante resistente a los ácidos. Dichos uno o más grupos hidrófilos, funcionales con agua o un electrolito de una batería de plomo-ácido, aumentan la capacidad humectable de la alfombrilla de fibra no tejida. El método puede incluir también acoplar la alfombrilla de fibra no tejida con la membrana de polímero microporosa para reforzar dicha membrana de polímero microporosa.
[0011] En algunas realizaciones el método incluye también injertar los grupos funcionales hidrófilos en la cadena principal del aglutinante resistente a los ácidos. En algunas realizaciones el método incluye también neutralizar dichos uno o más grupos funcionales hidrófilos mediante un ácido para aumentar la capacidad hidrófila del aglutinante resistente a los ácidos. Dichos uno o más grupos funcionales hidrófilos pueden ser neutralizados antes de que el
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aglutinante resistente a los ácidos sea aplicado a la pluralidad de fibras enmarañadas o bien de manera subsiguiente a la formación de la alfombrilla de fibra no tejida.
[0012] En algunas realizaciones el método puede incluir, además, formar una segunda alfombrilla de fibra no tejida y acoplarla con la membrana de polímero microporosa de manera que esta se encuentre emparedada entre dos alfombrillas de fibra no tejida. La segunda alfombrilla de fibra no tejida puede incluir una pluralidad de fibras enmarañadas y un aglutinante resistente a los ácidos que acople una con otra la pluralidad de fibras enmarañadas para formar la segunda alfombrilla de fibra no tejida. El separador puede estar posicionado entre los electrodos de una batería de plomo-ácido para aislar eléctricamente los electrodos.
Breve descripción de los dibujos
[0013] La presente invención es descrita junto con las figuras adjuntas:
La figura 1 muestra un separador de batería destinado a separar placas o electrodos cargados de manera opuesta de una batería de plomo-ácido de acuerdo con una realización.
La figura 2 muestra una vista de despiece frontal de una celda de batería de plomo-ácido de acuerdo con una realización.
La figura 3 representa un método de fabricación de un separador para una batería de plomo-ácido de acuerdo con una realización.
[0014] En las figuras adjuntas, componentes y/o particularidades similares pueden presentar el mismo número de referencia. Pueden distinguirse componentes del mismo tipo merced a una letra pospuesta que los diferencie de componentes y/o particularidades similares. Cuando la memoria use solo número de referencia, la descripción es aplicable a cualquiera de los componentes y/o particularidades similares que presenten dicho número de referencia, independientemente de la letra pospuesta.
Descripción detallada de la invención
[0015] La descripción que sigue ofrece solo realizaciones ilustrativas y no está destinada a limitar el alcance, aplicabilidad o configuración de la divulgación. Se pretende que la descripción que sigue de las realizaciones ilustrativas permita a los expertos en la técnica llevar a la práctica una o más realizaciones ilustrativas. Debe entenderse que pueden hacerse distintos cambios en la función y disposición de elementos sin salirse del alcance de la invención, establecido mediante las reivindicaciones adjuntas.
[0016] Las realizaciones descritas en este documento proporcionan separadores de batería de plomo-ácido que presentan capacidad acidófila y/o hidrófila aumentada. Tales alfombrillas pueden ser especialmente útiles en baterías de plomo-ácido húmedas en las que los electrodos positivo y negativo están sumergidos en la solución de electrolito de la batería. En tales entornos, los separadores de batería descritos en este documento presentan más capacidad humectable que los separadores de batería convencionales. La capacidad humectable aumentada de los separadores descritos en este documento facilita la reacción electroquímica global en las celdas de batería. A modo de ejemplo, una capacidad humectable aumentada puede mejorar la disponibilidad de agua/electrolito en la interfaz separador/electrolito y proteger de esa manera los electrodos contra la exposición al aire y/o mejorar la eficacia de la reacción electroquímica, puede reducir la resistencia eléctrica interna de la celda, y/o prolongar la vida útil de la batería.
[0017] La capacidad acidófila y/o hidrófila de los separadores de batería se consigue merced a la provisión de una alfombrilla de fibra con propiedades hidrófilas. Las alfombrillas de fibra convencionales usadas en separadores de batería con frecuencia se hacen de fibras de vidrio, típicamente hidrófilas, y/o fibras poliméricas (poliolefina, poliéster, etc.), inherentemente hidrófobas. El carácter hidrófobo inherente de las fibras poliméricas hace a la alfombrilla resultante relativamente hidrófoba, especialmente si esta no es tratada. Además, las composiciones aglutinantes convencionales son típicamente hidrófobas y son usadas comúnmente para garantizar que el aglutinante permanece acoplado con las fibras en vez de disolverse y/o romperse en la solución acuosa de electrolito. Así, aun cuando sean usadas fibras de vidrio hidrófilas, la alfombrilla resultante es típicamente hidrófoba porque el aglutinante hidrófobo cubre las fibras de vidrio, lo que hace hidrófoba a la alfombrilla.
[0018] La capacidad acidófila y/o hidrófila de las alfombrillas de fibra descritas en este documento puede aumentarse de varias maneras. Por ejemplo, en algunas realizaciones puede añadirse a la alfombrilla de fibra un componente o emulsión de polímero tal como solución de almidón. En algunas realizaciones el componente o emulsión de polímero puede ser añadido a la alfombrilla de fibra separadamente de un aglutinante resistente a los ácidos usado para acoplar una con otra las fibras de vidrio y/o polímero. El componente o emulsión de polímero de otra realización puede ser un grupo funcional hidrófilo del aglutinante resistente a los ácidos para que no sea necesario añadir otras soluciones o materiales a la alfombrilla de fibra. En otra realización, el aglutinante puede incluir una mezcla de un aglutinante hidrófilo y un aglutinante hidrófobo. En algunas realizaciones el componente o emulsión de polímero puede ser soluble en agua, tal como un polímero superabsorbente. Tales componentes/emulsiones pueden ser capaces de absorber una cantidad significativa de agua, por ejemplo hasta más de 100 veces su peso. En algunas realizaciones, el aglutinante incluye menos de aproximadamente un 30% en peso del grupo funcional hidrófilo para evitar que la
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alfombrilla de vidrio resultante se hinche por efecto de la absorción de agua. En otras realizaciones el aglutinante puede incluir más de un 30% en peso del grupo funcional hidrófilo. En tales realizaciones la alfombrilla resultante puede hincharse como consecuencia de la absorción de agua.
[0019] En una realización específica, el aglutinante de la alfombrilla de fibra incluye uno o más grupos funcionales hidrófilos. Los grupos funcionales hidrófilos pueden ser añadidos o injertados en la cadena principal polimérica del aglutinante. Usualmente esto se consigue durante la síntesis del aglutinante (polímero), esto es, la copolimerización. Por ejemplo, monómero de ácido acrílico o anhídrido maleico puede ser añadido al monómero principal (metacrilato de metilo) para que, por copolimerización, el polímero deseado (poli(metacrilato de metilo) o PMMA) incorpore grupos carboxilo en la cadena principal polimérica. De acuerdo con otro ejemplo, puede añadirse ácido acrílico a etileno para su copolimerización en forma de polímero de etileno-ácido acrílico. Merced a este método, los grupos funcionales son incorporados en la cadena principal polimérica. Hay además diferentes técnicas disponibles para injertar grupos funcionales deseables en un polímero con el fin de conseguir un copolímero de injerto. De acuerdo con este método los grupos funcionales son injertados en la cadena principal polimérica pero no en parte de ella. Los grupos funcionales hidrófilos pueden formar un enlace de hidrógeno con agua para permitir a la alfombrilla de fibra resultante ser más hidrófila. De manera similar al componente/emulsión de polímero, los grupos funcionales hidrófilos pueden ser solubles en agua y capaces de absorber una cantidad significativa de agua (por ejemplo hasta más de 100 veces su peso). En una realización, los grupos funcionales hidrófilos incluyen múltiples grupos ácido que proporcionan el carácter superabsorbente.
[0020] En algunas realizaciones, los grupos funcionales hidrófilos pueden incluir una amina cuaternaria (N+R-|R2R3R4, siendo R1, R2, R3 y R4 hidrógeno, un alquilo, un cicloalquilo, un cicloalquileno, etc.) que permita la afinidad del aglutinante y de la alfombrilla de fibra por el agua y el ácido sulfúrico. En algunas realizaciones, el posible contraión SO42" de la amina cuaternaria puede participar en la reacción electroquímica proporcionando otros iones SO42". Tales aglutinantes y alfombrillas de fibra pueden mejorar el régimen de reacción de la batería de plomo-ácido, proporcionando así más corriente y capacidad.
[0021] Una vez descritas de manera general algunas realizaciones, otros aspectos y particularidades de las realizaciones serán entendidos en relación con las figuras, descritas en lo que sigue. Por conveniencia de descripción de las realizaciones, las fibras de las distintas alfombrillas se denominan en general fibras de vidrio. Pero debe entenderse que además de las fibras de vidrio o en vez de ellas pueden ser usadas fibras que no sean de vidrio. Por ejemplo, diversas fibras de polímero (tales como poliolefina, poliéster y similares) pueden ser usadas fácilmente en vez de fibras de vidrio o además de ellas sin afectar de manera significativa a la alfombrilla resultante. Por otro lado, tal como se usa en este documento, la expresión aglutinante acidófilo/hidrófilo se refiere a un aglutinante que forma un ángulo de contacto con un medio de ácido sulfúrico al 33% en peso (agua en el caso hidrófilo) menor que aproximadamente 90°, preferiblemente menor que 70°, y de manera más preferida menor que 50°. Para determinar el ángulo de contacto de un aglutinante, este puede ser aplicado por centrifugación en un portaobjetos de vidrio y después curado antes de ser expuesto a la solución antedicha para la medición del ángulo de contacto. En cambio, la expresión aglutinante acidófobo/hidrófobo es usada con referencia a un aglutinante que forma un ángulo de contacto con la concentración de ácido sulfúrico antedicha (agua en el caso hidrófobo) mayor que 70° y más comúnmente mayor que 90°.
Realizaciones
[0022] La figura 1 muestra una realización de un separador 100 de batería destinado a separar placas o electrodos cargados de manera opuesta de una batería de plomo-ácido (en lo sucesivo, separador 100). Específicamente, el separador 100 es posicionado entre un electrodo positivo y un electrodo negativo de manera que separe físicamente los dos electrodos pero permita el transporte iónico y, por tanto, que un circuito sea completado para que una corriente eléctrica pueda fluir entre un terminal positivo y un terminal negativo de la batería. El separador 100 incluye una membrana microporosa, típicamente una película de polímero de conductancia despreciable (por ejemplo, película de polietileno). La membrana de polímero microporosa incluye huecos microdimensionados que permiten transporte iónico (es decir, transporte de portadores de carga iónica) en el separador 100. La membrana de polímero microporosa es típicamente delgada y dimensionalmente inestable o débil.
[0023] Una alfombrilla de fibra no tejida es posicionada de manera adyacente a, al menos, una superficie de la membrana de polímero microporosa. Típicamente, la alfombrilla de fibra no tejida está hecha de fibras de vidrio pero también puede estar hecha de otras fibras, tales como diversas fibras de polímero (por ejemplo, poliolefina, poliéster y similares). La alfombrilla de fibra no tejida es unida con la superficie de la película de polímero para reforzar la membrana de película microporosa y proporcionar estabilidad dimensional. La alfombrilla de fibra no tejida de refuerzo permite al separador 100 estar posicionado entre electrodos de una batería de plomo-ácido y al mismo tiempo impedir que la membrana de polímero microporosa se rompa, rasgue o dañe de otro modo.
[0024] El diámetro de las fibras de cristal de la alfombrilla de fibra no tejida puede variar entre aproximadamente 0,1 |jm y 30 |jm. La alfombrilla de fibra no tejida de una realización incluye solo, o principalmente, fibras de vidrio del diámetro mayor, o de diámetro entre aproximadamente 10 jm y 20 jm, y más comúnmente entre aproximadamente 10 jm y 15 jm. La alfombrilla de otra realización incluye solo, o principalmente, fibras de vidrio del diámetro menor o de diámetro entre aproximadamente 0,1 jm y 5 jm. En todavía otra realización, la alfombrilla de fibra no tejida incluye
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una mezcla de fibras de vidrio del diámetro mayor y del diámetro menor. A modo de ejemplo, la alfombrilla puede incluir fibras con un diámetro de entre aproximadamente 0,1 pm y 5 pm, y fibras con un diámetro de entre aproximadamente 10 pm y 20 pm.
[0025] Como ha sido descrito de manera breve, las fibras de vidrio pueden ser acopladas o unidas una con otra merced a un aglutinante resistente a los ácidos para formar la alfombrilla de fibra no tejida. La alfombrilla de fibra no tejida incluye también un componente o emulsión de polímero impregnado en la pluralidad de fibras de vidrio. El componente de polímero puede interactuar con agua o un electrolito de una batería de plomo-ácido para que la alfombrilla de fibra no tejida presente más capacidad humectable. Por ejemplo, el componente/emulsión de polímero puede aumentar la capacidad humectable de la alfombrilla de fibra no tejida al permitir a las fibras de vidrio revestidas de polímero formar un ángulo de contacto menor o igual que 70° con una solución de ácido sulfúrico al 33% en peso. En algunas realizaciones el componente de polímero puede permitir a las fibras de vidrio revestidas de polímero formar un ángulo de contacto menor o igual que 50° con la solución de ácido sulfúrico al 33% en peso. El componente/emulsión de polímero puede ser añadido a la alfombrilla de fibra no tejida además del aglutinante resistente a los ácidos, separadamente de él. Pero de manera más común el componente/emulsión de polímero es incluido en el aglutinante resistente a los ácidos (por ejemplo, injertado en la cadena principal polimérica) de manera que solo el aglutinante resistente a los ácidos tenga que ser añadido a las fibras de vidrio para permitir a la alfombrilla de fibra no tejida presentar más capacidad humectable. De acuerdo con la invención, el aglutinante resistente a los ácidos curado, o las fibras revestidas de aglutinante, forman un ángulo de contacto menor o igual que 70° con una solución de ácido sulfúrico al 33% en peso, y en algunas realizaciones puede formar un ángulo de contacto menor o igual que 50° con una solución de ácido sulfúrico al 33% en peso.
[0026] Como ha sido descrito, el aglutinante resistente a los ácidos es aplicado a un portaobjetos de vidrio u otro material, y curado para formar una superficie de aglutinante sólido. La solución de ácido sulfúrico al 33% en peso es aplicada a la superficie del aglutinante sólido para permitir medir el ángulo de contacto entre la solución de ácido sulfúrico y el aglutinante. Cuando el aglutinante resistente a los ácidos es aplicado a las fibras de vidrio o polímero de una alfombrilla, típicamente el aglutinante reviste dichas fibras. El aglutinante es entonces curado de manera que las fibras incluyan un revestimiento de aglutinante sólido. En tales casos, el aglutinante puede permitir a las fibras, típicamente hidrófobas, formar un ángulo de contacto de 70°, 50° o menor con la solución de ácido sulfúrico al 33% en peso. Como ha sido descrito en este documento, para formar alfombrillas de fibra comúnmente se usan aglutinantes hidrófobos. En consecuencia, las fibras de estas alfombrillas de fibra convencionales típicamente presentan un revestimiento de aglutinante hidrófobo después del curado. Por tanto, los aglutinantes y/o las fibras de tales alfombrillas convencionales no pueden formar ángulos de contacto de 70°, 50° o menores con la solución de ácido sulfúrico al 33% en peso. En otros términos, la alfombrilla no puede ser humectada por la solución de ácido sulfúrico.
[0027] De acuerdo con la invención, el aglutinante resistente a los ácidos puede incluir uno o más grupos funcionales hidrófilos que interactúen con agua o un electrolito de la batería de plomo-ácido para que la alfombrilla de fibra no tejida presente más capacidad humectable. Dichos uno o más grupos funcionales hidrófilos incluyen un grupo hidroxilo (OH), un grupo carboxilo (COOH), un grupo carbonilo (=O; aldehídos y cetonas), un grupo amino (NH2), un grupo sulfhidrilo (-SH), un grupo fosfato (-PO4) y similares. El aglutinante resistente a los ácidos de una realización puede incluir dos o más grupos funcionales diferentes. En una realización específica, al menos uno de los grupos funcionales es un grupo hidroxilo. El aglutinante resistente a los ácidos puede incluir hasta aproximadamente un 50% en peso de dichos uno o más grupos funcionales hidrófilos, aunque más comúnmente incluye entre un 0,01% y un 10% o bien entre un 0,1% y un 5% de dichos uno o más grupos funcionales hidrófilos.
[0028] El grupo funcional hidrófilo puede ser añadido o introducido en la cadena principal polimérica del aglutinante resistente a los ácidos de otro modo, por ejemplo, mediante injerto. El aglutinante resistente a los ácidos de una realización específica puede ser un copolímero acrílico con algunos componentes autorreticulantes. Los grupos funcionales hidrófilos identificados en lo que antecede pueden ser añadidos o injertados en la cadena principal polimérica del aglutinante para hacer a este más hidrófilo, como ha sido descrito. Una vez curados, tales aglutinantes a base de poli(ácido acrílico) presentan ángulos de contacto mucho menores en agua y ácido sulfúrico que aglutinantes convencionales usados en alfombrillas separadoras de batería. A modo de ejemplo, la Tabla 1 muestra el ángulo de contacto de cuatro aglutinantes de prueba y el de un aglutinante de control al ser expuestos a una solución de ácido sulfúrico al 33% en peso. Como se muestra, los cuatro aglutinantes de prueba presentan ángulos de contacto de menos de aproximadamente 70° o menos de aproximadamente 50°, mientras que el aglutinante de control presenta un ángulo de contacto mayor que 70°. La incorporación de un grupo -COOH en la cadena principal polimérica de los aglutinantes de prueba puede explicar la reducción de su ángulo de contacto.
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Tabla 1
Aglutinante
Rhoplex HA-16 de Dow Chemical Aglutinante de prueba 1 Aglutinante de prueba 2 Aglutinante de prueba 3 Aglutinante de prueba 4
Ángulo de contacto (en ácido sulfúrico al 33% en peso)
77,2 ± 1,0 45,7 ± 1,5 50,8 ± 1,4 57,3 ± 0,3 58,2 ± 3,5
[0029] La Tabla 2 muestra el ángulo de contacto de un aglutinante mezclado y de los componentes del aglutinante mezclado después de ser expuestos a una solución de ácido sulfúrico al 33% en peso. El aglutinante mezclado incluía una combinación de un primer aglutinante, Hycar 26-0688, y un segundo aglutinante o aglutinante de prueba 5. El aglutinante de prueba 5 se basa en la química SMAc-TEA (SMAc: ácido ámico de estireno-anhídrido maleico; TEA: trietanolamina). Detalles adicionales de la composición del aglutinante de prueba 5 son proporcionados en la solicitud de patente norteamericana n° 12/697,968, presentada el 1 de febrero de 2010, titulada “Composiciones de aglutinante con proteína y sin formaldehido”. El aglutinante de prueba 5 es más hidrófilo que Hycar 26-0688 por efecto de sus grupos funcionales -COOH disponibles una vez curado. Como muestra la Tabla 2, las composiciones de aglutinante mezclado actuaban de manera sinérgica para reducir al ángulo de contacto hasta aproximadamente 77°.
Tabla 2
Aglutinante
Líquido Ángulo de contacto medio (°)
Hycar 26-0688/Aglutinante de prueba 5
Ácido sulfúrico al 33% en peso 77,7
Agua 66,2
Hycar 26-0688
Ácido sulfúrico al 33% en peso 84,5
Agua 76,9
Aglutinante de prueba 5
Ácido sulfúrico al 33% en peso 80,7
Agua 65,7
[0030] Cuando un grupo amino (NH2) o NR1R2 (pudiendo ser R1 y R2 hidrógeno, alquilo, alquenilo, cicloalquilo, cicloalquenilo, etc.) es usado como grupo funcional hidrófilo, puede mejorarse aún más su capacidad hidrófila por neutralización mediante un ácido, tal como ácido sulfúrico, para que el aglutinante de polímero sea catiónico. La neutralización mediante el ácido puede realizarse antes de que el aglutinante sea usado para acoplar una con otra las fibras de vidrio de la alfombrilla de fibra o bien una vez formada la alfombrilla de fibra no tejida. De manera similar, la inclusión de grupos hidroxilo (OH) además de uno de los grupos funcionales antedichos puede mejorar de manera significativa la capacidad hidrófila del aglutinante resistente a los ácidos y, por tanto, de la alfombrilla de fibra no tejida resultante.
[0031] En otra realización, el aglutinante usado para acoplar las fibras de vidrio puede incluir una mezcla de una pluralidad de componentes. Por ejemplo, el aglutinante puede incluir una mezcla compatible de un aglutinante hidrófobo y un aglutinante hidrófilo. El aglutinante y la alfombrilla resultantes pueden presentar algunas propiedades o capacidades hidrófobas e hidrófilas. En algunas realizaciones el aglutinante puede incluir una mezcla de aproximadamente el 50% de un aglutinante hidrófobo y aproximadamente el 50% de un aglutinante hidrófilo. A modo de ejemplo, la mezcla de aglutinante de una realización específica puede incluir Hycar® 26-0688, que es un aglutinante hidrófobo, y un componente más hidrófilo, el aglutinante de prueba 5 (o los aglutinantes de prueba 1-4), que presentan grupos carboxílicos y son compatibles con Hycar® 26-0688. El aglutinante de otra realización puede incluir una mezcla de 1-99% de un aglutinante hidrófobo y 1-99% de un aglutinante hidrófilo, en función de de la capacidad hidrófila necesaria.
[0032] En algunas realizaciones, el separador 100 puede incluir una segunda alfombrilla de fibra no tejida posicionada junto a una superficie opuesta de la membrana de polímero microporosa, de manera que la membrana de polímero microporosa esté emparedada entre dos alfombrillas de fibra no tejida. La segunda alfombrilla de fibra no tejida puede incluir también una pluralidad de fibras de vidrio y un aglutinante resistente a los ácidos que acople una con otra la pluralidad de fibras de vidrio para formar la segunda alfombrilla de fibra no tejida. En algunas realizaciones, el aglutinante de la segunda alfombrilla de fibra no tejida puede no incluir grupos funcionales hidrófilos y/o no estar impregnado con un componente o emulsión de polímero. Dicho de otro modo, la segunda alfombrilla de fibra no tejida puede no presentar propiedades o características de capacidad humectable aumentada como la otra alfombrilla de fibra no tejida. En tales realizaciones la membrana de polímero microporosa puede estar emparedada entre una alfombrilla de fibra no tejida que presente una capacidad humectable aumentada y otra alfombrilla de fibra no tejida
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que no presente una capacidad humectable aumentada. Un separador 100 de esta clase puede ser posicionado en una celda de batería de modo que la alfombrilla de fibra no tejida que presente la capacidad humectable aumentada esté situada enfrente del electrodo positivo.
[0033] En otra realización, el aglutinante resistente a los ácidos de la segunda alfombrilla de fibra no tejida puede incluir también uno o más grupos funcionales hidrófilos y/o un componente o emulsión de polímero que interactúen con agua o un electrolito de la batería de plomo-ácido de manera que la segunda alfombrilla de fibra no tejida presente capacidad humectable aumentada. En tales realizaciones la membrana de polímero microporosa puede estar emparedada entre dos alfombrillas de fibra no tejida que presenten más capacidad humectable que las alfombrillas convencionales. En algunas realizaciones, una de las alfombrillas de fibra no tejida puede estar prevista de manera que presente más capacidad humectable que la otra alfombrilla de fibra no tejida, como ha sido descrito. El separador 100 resultante puede ser posicionado en una celda de batería de modo que la alfombrilla de fibra no tejida que presente la capacidad humectable mayor esté situada enfrente del electrodo positivo.
[0034] La figura 2 muestra una vista frontal de despiece de una celda 200 de batería de plomo-ácido. Dicha celda 200 puede representar una celda usada en una batería de plomo-ácido húmeda. Cada celda 200 puede proporcionar una fuerza electromotriz de aproximadamente 2,1 voltios, y una batería de plomo-ácido puede incluir 3 celdas 200 de esta clase conectadas en serie para proporcionar una fuerza electromotriz de aproximadamente 6,3 voltios, o puede incluir 6 celdas 200 que proporcionen 12,6 voltios, etc. Una celda 200 incluye una placa o electrodo positivo 204 y una placa o electrodo negativo 214 separados por un separador 220 de batería. El electrodo positivo 204 incluye una rejilla o conductor 206 de material de aleación de plomo. Típicamente, un material activo positivo (no mostrado), tal como dióxido de plomo, es aplicado o pegado en la rejilla 206. La rejilla 206 también está acoplada con un terminal positivo 208. En algunas realizaciones una alfombrilla de refuerzo (no mostrada) puede estar acoplada con la rejilla 206 y el material activo positivo. La alfombrilla de refuerzo puede proporcionar soporte estructural a la rejilla 206 y al material activo positivo.
[0035] De manera similar, el electrodo negativo 214 incluye una rejilla o conductor 216 de material de aleación de plomo en la que es aplicado o pegado un material activo negativo (no mostrado), tal como plomo. La rejilla 216 está acoplada eléctricamente con un terminal negativo 218. Una alfombrilla de refuerzo (no mostrada) también puede estar acoplada con la rejilla 216 y el material activo negativo. La alfombrilla de refuerzo puede proporcionar soporte estructural a la rejilla 216 y al material activo negativo. En baterías de plomo-ácido húmedas, el electrodo positivo 204 y el electrodo negativo 214 están sumergidos en un electrolito (no mostrado) que puede incluir una solución de ácido sulfúrico y agua.
[0036] Como ha sido descrito, el separador 220 incluye una membrana de polímero microporosa (por ejemplo, una membrana o película porosa de polietileno) y una alfombrilla de fibra no tejida posicionada junto a, al menos, una superficie de la membrana de polímero microporosa. La alfombrilla de fibra no tejida refuerza la membrana de polímero microporosa y/o proporciona estabilidad dimensional. La alfombrilla de fibra no tejida incluye una pluralidad de fibras de vidrio y un aglutinante resistente a los ácidos que acopla una con otra la pluralidad de fibras de vidrio para formar la alfombrilla de fibra no tejida. La alfombrilla de fibra no tejida puede incluir también un componente de polímero impregnado en la pluralidad de fibras de vidrio que funcione o interactúe con agua o con el electrolito de la batería de plomo-ácido para que la alfombrilla de fibra no tejida presente una capacidad humectable aumentada. Como ha sido descrito, la emulsión/componente de polímero puede aumentar la capacidad humectable de la alfombrilla de fibra no tejida al permitir a las fibras de vidrio revestidas de polímero/aglutinante formar un ángulo de contacto de 70°, 50° o menor con una solución de ácido sulfúrico al 33% en peso.
[0037] Como ha sido descrito, el componente de polímero es un grupo funcional acoplado en una cadena principal polimérica del aglutinante resistente a los ácidos. El grupo funcional puede incluir un grupo hidroxilo (OH), un grupo carboxilo (COOH), un grupo carbonilo (=O; aldehídos y cetonas), un grupo amino (NH2), un grupo sulfhidrilo (-SH), un grupo fosfato (-PO4) y similares. El aglutinante resistente a los ácidos puede formar un ángulo de contacto con una solución de ácido sulfúrico al 33% en peso menor o igual que 70°, y en algunas realizaciones, puede formar un ángulo de contacto con una solución de ácido sulfúrico al 33% en peso menor o igual que 50°. En otras realizaciones el componente de polímero puede ser una solución o emulsión de polímero, tal como una solución de almidón, añadida a la alfombrilla de fibra no tejida. La solución o emulsión de polímero puede estar separada del aglutinante resistente a los ácidos. En todavía otras realizaciones, el componente de polímero puede incluir una mezcla de un aglutinante hidrófobo y un aglutinante hidrófilo, como ha sido descrito en lo que antecede.
[0038] El separador 220 de algunas realizaciones puede incluir también una segunda alfombrilla de fibra no tejida posicionada junto a una superficie opuesta de la membrana de polímero microporosa de manera que la membrana de polímero microporosa esté emparedada entre dos alfombrillas de fibra no tejida. La segunda alfombrilla de fibra no tejida puede incluir una pluralidad de fibras de vidrio y un aglutinante resistente a los ácidos que acople una con otra la pluralidad de fibras de vidrio para formar la segunda alfombrilla de fibra no tejida. Como ha sido descrito, la segunda alfombrilla de fibra no tejida de algunas realizaciones puede no incluir un componente de polímero para que dicha segunda alfombrilla de fibra no tejida no presente más capacidad humectable que alfombrillas de fibra de separador convencional. En tales realizaciones, el separador 220 incluye una superficie con capacidad humectable aumentada y una superficie con capacidad humectable no aumentada.
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[0039] La segunda alfombrilla de fibra no tejida de otras realizaciones puede incluir un componente de polímero impregnado en la pluralidad de fibras de vidrio que aumente la capacidad humectable de la segunda alfombrilla de fibra no tejida. Como ha sido descrito en este documento, el componente de polímero puede incluir uno o más grupos funcionales del aglutinante resistente a los ácidos, puede incluir una solución o emulsión separada del aglutinante resistente a los ácidos, y/o incluir una mezcla de aglutinantes hidrófilo e hidrófobo. En algunas realizaciones, la capacidad humectable de una de las alfombrillas de fibra no tejida puede ser mayor que la de la otra. El separador 220 puede ser posicionado en la ceda 200 de manera que la superficie del separador 220 que presente la capacidad humectable mayor mire al electrodo positivo 204. Dicho de otro modo, el separador 220 puede ser posicionado en la celda 200 de manera que la alfombrilla de fibra no tejida que presente la capacidad humectable mayor esté posicionada junto al electrodo positivo 204. Posicionar la alfombrilla que presente la capacidad humectable mayor junto al electrodo positivo 204 puede mejorar la disponibilidad de agua en la interfaz PbO2/separador, reduciéndose así la posibilidad de que la celda se seque.
Métodos
[0040] La medición del ángulo de contacto cumple la norma ASTM D7334.
[0041] La figura 3 muestra una realización de un método 300 para fabricar un separador de batería que presenta propiedades o características de capacidad humectable aumentadas en comparación con separadores de batería convencionales. Los separadores hechos según el método 300 son utilizables ventajosamente en baterías de plomo- ácido, especialmente en baterías de plomo-ácido húmedas. De acuerdo con el bloque 310, se proporciona una membrana de polímero microporosa. De acuerdo con el bloque 320, se proporciona una pluralidad de fibras de vidrio enmarañadas. De acuerdo con el bloque 330, un aglutinante resistente a los ácidos es aplicado a la pluralidad de fibras de vidrio enmarañadas para acoplar una con otra la pluralidad de fibras de vidrio con el fin de formar una alfombrilla de fibra no tejida. Como ha sido descrito en este documento, el aglutinante resistente a los ácidos incluye uno o más grupos funcionales hidrófilos y/o un componente de polímero que funcionen o interactúen con agua o un electrolito de la batería de plomo-ácido de manera que la alfombrilla de fibra no tejida presente una capacidad humectable aumentada. Los grupos funcionales hidrófilos de una realización específica son acoplados en una cadena principal del aglutinante resistente a los ácidos, por ejemplo, merced al injerto de los grupos funcionales hidrófilos en la cadena principal polimérica del aglutinante. De acuerdo con el bloque 340, la alfombrilla de fibra no tejida es acoplada con la membrana de polímero microporosa para reforzar y/o estabilizar dimensionalmente la membrana de polímero microporosa.
[0042] En algunas realizaciones el método puede incluir también neutralizar dichos uno o más grupos funcionales hidrófilos mediante un ácido para aumentar la capacidad hidrófila del aglutinante resistente a los ácidos. En tales realizaciones, dichos uno o más grupos funcionales hidrófilos pueden ser neutralizados antes de que el aglutinante resistente a los ácidos sea aplicado a la pluralidad de fibras enmarañadas, o bien de manera subsiguiente a la formación de la alfombrilla de fibra no tejida.
[0043] En algunas realizaciones el método puede incluir también formar una segunda alfombrilla de fibra no tejida y acoplarla con un lado opuesto de la membrana de polímero microporosa de manera que esta esté emparedada entre dos alfombrillas de fibra no tejida. La segunda alfombrilla de fibra no tejida puede incluir una pluralidad de fibras enmarañadas y un aglutinante resistente a los ácidos que acople una con otra la pluralidad de fibras enmarañadas para formar la segunda alfombrilla de fibra no tejida. Como ha sido descrito en este documento, la segunda alfombrilla de fibra no tejida puede presentar o no presentar propiedades y/o características de capacidad humectable aumentada en comparación con alfombrillas de fibra de separador convencional. El método puede incluir también posicionar el separador entre electrodos de una batería de plomo-ácido para aislar eléctricamente los electrodos. El separador puede ser posicionado entre los electrodos de modo que la superficie que presente la capacidad humectable mayor esté situada junto o mirando al electrodo positivo.
[0044] Adicionalmente, algunos procedimientos y elementos bien conocidos no han sido descritos para no dificultar innecesariamente la comprensión de la presente invención. La descripción que antecede, por tanto, no limita el alcance de la invención.
[0045] Cuando se proporciona un margen de valores ha de entenderse que específicamente se divulga también cada valor que se encuentre entre los límites superior e inferior del margen, hasta un décimo de la unidad del límite inferior, a menos que el contexto claramente no lo admita. Se incluye cada margen menor entre cualquier valor indicado o intermedio de un margen indicado y cualquier otro valor indicado o intermedio de dicho margen indicado. Los límites superior e inferior de estos márgenes menores pueden ser incluidos o excluidos del margen de manera independiente, y todo margen del que uno, ninguno o los dos límites estén incluidos en los márgenes menores también se incluye en la invención, si no están excluidos específicamente del margen indicado. Cuando el margen indicado incluya uno o los dos límites, los márgenes que excluyan uno o los dos límites incluidos están incluidos también.
[0046] Tal como se usa en este documento y en las reivindicaciones adjuntas, las formas singulares “un/una” y “el/la” incluyen referentes en plural a menos que el contexto no lo admita. Así, por ejemplo, una referencia a “un procedimiento” incluye una pluralidad de tales procedimientos y la referencia a “un dispositivo” incluye referencia a uno o más dispositivos y sus equivalentes conocidos por los expertos en la técnica, y así sucesivamente.
[0047] Además, los términos “comprende” e “incluye” usados en esta memoria y en las reivindicaciones que siguen están destinados a especificarla existencia de particularidades, números, componentes u operaciones indicados, pero no excluyen la existencia o adición de otras particularidades, números, componentes, operaciones, acciones o grupos.

Claims (18)

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    REIVINDICACIONES
    1. Una batería de plomo-ácido que comprende;
    (I) una placa o electrodo positivo (204);
    (II) una placa o electrodo negativo (214); y
    (III) un separador (220) dispuesto entre la placa positiva y la placa negativa para aislar eléctricamente las placas positiva y negativa, comprendiendo el separador:
    (111.1) una membrana de polímero microporosa; y
    (111.11) al menos una alfombrilla de fibra no tejida posicionada junto a la membrana de polímero microporosa para reforzar dicha membrana de polímero microporosa, incluyendo la alfombrilla de fibra no tejida:
    (III.ii.a) una pluralidad de fibras de vidrio;
    (III.ii.b) un aglutinante resistente a los ácidos que acople una con otra la pluralidad de fibras de vidrio para formar la alfombrilla de fibra no tejida; y
    (III.ii.c) un componente de polímero impregnado en la pluralidad de fibras de vidrio,
    (III.ii.d) comprendiendo el componente de polímero un grupo funcional acoplado en una cadena principal de
    polímero del aglutinante resistente a los ácidos, seleccionándose dicho grupo funcional del grupo que consiste en:
    un grupo hidroxilo (OH);
    un grupo carboxilo (COOH);
    un grupo carbonilo (=O, aldehídos y cetonas);
    un grupo amino (NH2);
    un grupo sulfhidrilo (-SH); y
    un grupo fosfato (-PO4)
    interactuando el componente de polímero con agua o un electrolito de la batería de plomo-ácido para aumentar la capacidad humectable de la alfombrilla de fibra no tejida al permitir a las fibras de vidrio revestidas de polímero formar un ángulo de contacto menor o igual que 70° con una solución de ácido sulfúrico al 33% en peso, siendo medido dicho ángulo de acuerdo con la norma ASTM D7334.
  2. 2. La batería de plomo-ácido de la reivindicación 1, en la que el componente de polímero permite a las fibras de vidrio revestidas de polímero formar un ángulo de contacto menor o igual que 50° con la solución de ácido sulfúrico al 33% en peso.
  3. 3. La batería de plomo-ácido de la reivindicación 1, en la que el componente de polímero comprende una solución o emulsión de polímero añadida a la alfombrilla de fibra no tejida, estando la solución o emulsión de polímero separada del aglutinante resistente a los ácidos.
  4. 4. La batería de plomo-ácido de la reivindicación 1, en la que el aglutinante resistente a los ácidos y el componente de polímero comprenden una mezcla del 50% en peso de un aglutinante hidrófobo y del 50% en peso de un aglutinante hidrófilo.
  5. 5. La batería de plomo-ácido de la reivindicación 1, en la que la alfombrilla de fibra no tejida comprende una primera alfombrilla de fibra no tejida posicionada junto a un primer lado de la membrana de polímero microporosa, y en la que el separador también comprende:
    (I) una segunda alfombrilla de fibra no tejida posicionada junto a un segundo lado de la membrana de polímero microporosa opuesto a la primera alfombrilla de fibra no tejida, incluyendo la segunda alfombrilla de fibra no tejida:
    (1.1) una pluralidad de fibras de vidrio; y
    (1.11) un aglutinante resistente a los ácidos que acopla una con otra la pluralidad de fibras de vidrio para formar la segunda alfombrilla de fibra no tejida.
  6. 6. La batería de plomo-ácido de la reivindicación 5, en la que la segunda alfombrilla de fibra no tejida incluye también un componente de polímero impregnado en la pluralidad de fibras de vidrio destinado a aumentar la capacidad
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    humectable de la segunda alfombrilla de fibra no tejida, siendo preferiblemente mayor la capacidad humectable de la primera alfombrilla de fibra no tejida que la capacidad humectable de la segunda alfombrilla de fibra no tejida.
  7. 7. Un separador (220) para una batería de plomo-ácido que comprende:
    (I) una membrana de polímero microporosa; y
    (II) al menos una alfombrilla de fibra no tejida posicionada junto a la membrana de polímero microporosa para reforzar la membrana de polímero microporosa, incluyendo la alfombrilla de fibra no tejida:
    (11.1) una pluralidad de fibras de vidrio; y
    (11.11) un aglutinante resistente a los ácidos que acopla una con otra la pluralidad de fibras de vidrio para formar la alfombrilla de fibra no tejida,
    (Il.ii.a) presentando el aglutinante resistente a los ácidos uno o más grupos funcionales hidrófilos acoplados en una cadena principal del aglutinante resistente a los ácidos, siendo seleccionado dicho grupo funcional hidrófilo del grupo que consiste en:
    un grupo hidroxilo (OH);
    un grupo carboxilo (COOH);
    un grupo carbonilo (=O, aldehídos y cetonas);
    un grupo amino (NH2);
    un grupo sulfhidrilo (-SH); y
    un grupo fosfato (-PO4)
    (ll.ii.b) para aumentar la capacidad humectable de la alfombrilla de fibra no tejida merced a la mejora de su capacidad de funcionar o interactuar con agua o un electrolito de la batería de plomo-ácido al permitir a las fibras de vidrio acopladas mediante aglutinante resistente a los ácidos formar un ángulo de contacto menor o igual que 70° con una solución de ácido sulfúrico al 33% en peso, de acuerdo con la norma ASTM D7334.
  8. 8. El separador de la reivindicación 7, en el que el aglutinante resistente a los ácidos forma un ángulo de contacto menor o igual que 50° con una solución de ácido sulfúrico al 33% en peso.
  9. 9. El separador de la reivindicación 7, en el que el aglutinante resistente a los ácidos comprende una mezcla del 50% en peso de un aglutinante hidrófobo y del 50% en peso de un aglutinante hidrófilo.
  10. 10. El separador de la reivindicación 7, en el que la alfombrilla de fibra no tejida comprende una primera alfombrilla de fibra no tejida posicionada junto a un primer lado de la membrana de polímero microporosa, comprendiendo el separador también:
    (I) una segunda alfombrilla de fibra no tejida posicionada junto a un segundo lado de la membrana de polímero microporosa opuesto a la primera alfombrilla de fibra no tejida, incluyendo la segunda alfombrilla de fibra no tejida:
    (1.1) una pluralidad de fibras de vidrio; y
    (1.11) un aglutinante resistente a los ácidos que acopla una con otra la pluralidad de fibras de vidrio para formar la segunda alfombrilla de fibra no tejida.
  11. 11. El separador de la reivindicación 10, en el que el aglutinante resistente a los ácidos de la segunda alfombrilla de fibra no tejida incluye también uno o más grupos funcionales hidrófilos que aumentan la capacidad humectable de la segunda alfombrilla de fibra no tejida al mejorar su capacidad de funcionar o interactuar con agua o el electrolito, siendo preferiblemente mayor la capacidad humectable de la primera alfombrilla de fibra no tejida que la capacidad humectable de la segunda alfombrilla de fibra no tejida.
  12. 12. El separador de la reivindicación 11, en el que el aglutinante resistente a los ácidos incluye al menos dos grupos funcionales diferentes acoplados en la cadena principal del aglutinante resistente a los ácidos.
  13. 13. El separador de la reivindicación 11, en el que uno de los grupos funcionales es un grupo hidroxilo.
  14. 14. Un método de fabricación de un separador para una batería de plomo-ácido, comprendiendo el método:
    (I) proporcionar una membrana de polímero microporosa;
    (II) proporcionar una pluralidad de fibras de vidrio enmarañadas;
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    30
    35
    (III) aplicar un aglutinante resistente a los ácidos a la pluralidad de fibras de vidrio enmarañadas para acoplarlas una con otra con el fin de formar una alfombrilla de fibra no tejida,
    (111.1) incluyendo el aglutinante resistente a los ácidos uno o más grupos funcionales hidrófilos acoplados en una cadena principal del aglutinante resistente a los ácidos, siendo seleccionado dicho grupo funcional hidrófilo del grupo que consiste en:
    un grupo hidroxilo (OH);
    un grupo carboxilo (COOH);
    un grupo carbonilo (=O, aldehídos y cetonas);
    un grupo amino (NH2);
    un grupo sulfhidrilo (-SH); y
    un grupo fosfato (-PO4)
    estando destinados dichos uno o más grupos hidrófilos, funcionales con agua o un electrolito de una batería de plomo-ácido, a aumentar la capacidad humectable de la alfombrilla de fibra no tejida al permitir a las fibras de vidrio acopladas mediante dicho aglutinante resistente a los ácidos formar un ángulo de contacto menor o igual que 70° con una solución de ácido sulfúrico al 33% en peso, siendo medido dicho ángulo de acuerdo con la norma ASTM D7334, y
    (IV) acoplar la alfombrilla de fibra no tejida con la membrana de polímero microporosa para reforzar dicha membrana de polímero microporosa.
  15. 15. El método de la reivindicación 14, que comprende también injertar los grupos funcionales hidrófilos en la cadena principal del aglutinante resistente a los ácidos.
  16. 16. El método de la reivindicación 14, que comprende también neutralizar dichos uno o más grupos funcionales hidrófilos mediante un ácido para aumentar la capacidad hidrófila del aglutinante resistente a los ácidos, siendo neutralizados dichos uno o más grupos funcionales hidrófilos, preferiblemente, antes de que el aglutinante resistente a los ácidos sea aplicado a la pluralidad de fibras enmarañadas o bien de manera subsiguiente a la formación de la alfombrilla de fibra no tejida.
  17. 17. El método de la reivindicación 14, por el que la alfombrilla de fibra no tejida comprende una primera alfombrilla de fibra no tejida posicionada junto a un primer lado de la membrana de polímero microporosa, comprendiendo además el método:
    (I) formar una segunda alfombrilla de fibra no tejida que incluya:
    (1.1) una pluralidad de fibras enmarañadas; y
    (I.ii) un aglutinante resistente a los ácidos que acople una con otra la pluralidad de fibras enmarañadas para formar la segunda alfombrilla de fibra no tejida; y
    (II) acoplar la segunda alfombrilla de fibra no tejida en un segundo lado de la membrana de polímero microporosa opuesto a la primera alfombrilla de fibra no tejida de manera que la membrana de polímero microporosa esté emparedada entre dos alfombrillas de fibra no tejida.
  18. 18. El método de la reivindicación 14, que comprende también posicionar el separador entre electrodos de una batería de plomo-ácido para aislar eléctricamente los electrodos.
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