JP2020511767A - 改善されたセパレーター、鉛蓄電池並びにそれに関連する方法及びシステム - Google Patents

改善されたセパレーター、鉛蓄電池並びにそれに関連する方法及びシステム Download PDF

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Abstract

新規構成及び／又は改善された特性の組み合わせを有するセパレーターを提供する。それに関連する電池、方法及びシステムも提供する。特定の実施形態では、新規又は改善されたセパレーター、電池セパレーター、増強したフラデッド電池セパレーター、電池、セル及び／又はセパレーター、増強したフラデッド電池セパレーター、セル及び／又は電池の製造及び／又は使用方法を提供する。さらに、本明細書では、減少したＥＲ、改善された突刺強度、改善されたセパレーターのＣＭＤ剛度、改善された酸化抵抗、減少したセパレーターの厚み、減少した坪量及びその組み合わせを有する方法、システム及び電池セパレーターを開示する。少なくとも特定の実施形態において、セパレーターは、平板状電池、管状電池、車両ＳＬＩ及びＨＥＶ ＩＳＳ用途、ディープサイクル用途、ゴルフ用自動車又はゴルフカート、及びｅ−ｒｉｃｋｓｈａｗ電池、部分充電状態（「ＰＳＯＣ」）で動作する電池、インバーター電池、並びに再生可能エネルギー資源の蓄電池、並びにその組み合わせが提供される。

Description

関連出願
本出願は、２０１７年３月２２日に出願された国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／０２３６３７号の利益に対する優先権を主張する。
少なくとも選択された実施形態において、本開示又は本発明は、新規又は改善された膜、セパレーター、電池セパレーター、増強されたフラデッド電池セパレーター、電池、セル、システム及び／又は同部品を使用した車両、並びに／又はこのようなセパレーター、電池セパレーター、増強されたフラデッド電池セパレーター、電池、セル、システム及び／又は同部品を使用した車両の製造及び／若しくは使用方法に関する。少なくとも特定の実施形態では、本開示は、インバーター電池、ディープサイクル用途のためのフラデッド電池、自動車の始動照明イグニッション（「ＳＬＩ」）電池、アイドル−スタート−ストップ（「ＩＳＳ」）用途の電池、例えば、ハイブリッド−電気車両、及び／又は増強されたフラデッド電池（ｅｎｈａｎｃｅｄ ｆｌｏｏｄｅｄ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ、「ＥＦＢ」）等の車両用電池のための新規又は改善された増強されたフラデッド鉛蓄電池セパレーターに関し、並びに／又はこのような改善されたセパレーター、セル、電池、システム、車両等を製造及び／又は使用する改善された方法に関する。少なくとも特定の実施形態において、本開示又は本発明は、増強されたフラデッド電池のための改善されたセパレーター、並びに／又はこのような改善されたセパレーターを有する電池を製造、試験及び／又は使用する改善された方法に関する。少なくとも選択された実施形態において、本開示又は本発明は、セパレーター、特に、減少したセパレーターの電気抵抗（「ＥＲ」）、減少したセパレーターの厚み、増加したセパレーターの突刺強度、改善されたセパレーターの幅方向（「ＣＭＤ」）剛度、改善された酸化抵抗、減少したセパレーターの坪量、増加したセパレーターの水和性又はその組み合わせを有する増強されたフラデッド電池のためのセパレーターに関する。さらに、本明細書では、電池寿命を長くし、水分喪失を減少し、水和性を増加し、内部抵抗を減少し、及び／又は少なくとも増強されたフラデッド電池の均一性を改善する方法、システム及び電池セパレーターが開示される。少なくとも特定の実施形態において、本開示又は本発明は、増強されたフラデッド電池の改善されたセパレーターに関し、セパレーターは、１つ以上の性能増強添加剤又はコーティング剤、電気抵抗の減少、厚みの減少、突刺強度の増加、ＣＭＤ剛度の改善、酸化抵抗の改善、坪量の減少又はその組み合わせを含む。
増強されたフラデッド電池（「ＥＦＢ」）及びグラスマット吸収式（ＡＧＭ）電池は、様々な用途で使用される電源の拡大する必要性を満足するために開発されてきた。ＥＦＢシステムは、伝統的なフラデッド鉛蓄電池と同様の構造を有し、正電極及び／又は負電極が微多孔性のセパレーターによって取り囲まれ、液体電解質に浸漬される。他方、ＡＧＭシステムは遊離液体電解質を含まない。その代わりに、電解質は、電極の上部に層化されたグラスファイバーマットに吸収される。歴史的に、ＡＧＭシステムは、フラデッド電池システムよりも高い放電力、長い電池寿命、及び優れたコールドクランキング電流を伴っていた。しかし、ＡＧＭ電池は、製造コストが非常に高く、過充電に感度が高い。そのため、ＥＦＢシステムは、電源にとって魅力的な選択肢であり、携帯型及び据え付け用途にとって蓄電の解決策であり続ける。このような電源及び蓄電用途は、平板状電池、管状電池、車両ＳＬＩ、及びハイブリッド−電気車両のＩＳＳ用途、ディープサイクル用途、ゴルフ用自動車又はゴルフカート及びｅ−ｒｉｃｋｓｈａｗ電池、部分充電状態（「ＰＳＯＣ」）で動作する電池、インバーター電池及び再生可能エネルギー資源のための蓄電池として多様である。
ＥＦＢシステムは、通常、鉛蓄電池セル内部に、負電極から正電極を分ける１つ以上の電池セパレーターを含む。電池セパレーターは２つの主要な機能を有し得る。第一に、電池セパレーターは、電極間で電流が直接流れるのを防ぐために（電気ショート）、負電極から物理的に離れた場所に正電極を保持することである。第二に、電池セパレーターは、少なくとも考えられるＥＲで正電極と負電極のイオン電流を許容することである。電池セパレーターは、多くの異なる材料から作製することができるが、多孔性不導体から作製される電池セパレーターによってこれらの２つの相反する機能は達成されている。この構造で、孔が電極間のイオン拡散に寄与し、非導通性ポリマーネットワークが、電気ショートを防ぐ。
さらに、前述以外にも電池セパレーターは望まれ得る。例えば、減少した電気抵抗（ＥＲ）の他に、セパレーターは、改善された突刺強度、改善されたセパレーターの幅方向（ＣＭＤ）剛度、改善された酸化抵抗、減少したセパレーターの厚み、及び減少したセパレーターの坪量を有することが望まれる。
より減少したセパレーターのＥＲは、電池の機能性を改善し得、電荷受容性を増加し得る（再充電までの時間を短くし、並びに／又は充電の電流及び／若しくは電圧を減少させる）。突刺強度が低すぎる場合、セパレーターは、組立中、又はその後に鉛合金の電極の角で穴が開き、ショート及び早い電池故障を引き起こしてしまうだろう。ＣＭＤ剛度が低すぎる又は高すぎる場合、電池の組立中にセパレーターを適切に扱うことが困難になり得る。さらに、電池セパレーターは改善された酸化安定性を有することが望まれ得、それにより電池寿命が長くなる。坪量が少ないことは、製造コストを減らすことができる。また、セパレーターの厚みが少ないことは、電池の全体的なサイズを減少させるために望まれ得る。
前述の特徴は全て、２〜３の改善点を示すが、鉛蓄電池のその他の望まれる性質、例えば、より多くの電解質のための空間の増加、電極の鉛の量の減少、電池のサイズの減少、及び／又は電池の再充電に費やす時間の減少等を導き得る。
典型的な電池セパレーターは、イオンが正電極と負電極、又は板の間を通過することができるように微多孔性である。セパレーターは、ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィン、木、紙、天然ゴム又は合成ゴム、ＰＶＣ又はガラス繊維から作製することができる。自動車用バッテリー及び／又は産業用電池及び／又はディープサイクル電池等鉛蓄電池の蓄電池では、電池セパレーターは、通常、微多孔性ポリエチレンセパレーターであり、いくつかの場合では、このようなセパレーターは、バックウェブ（ｂａｃｋｗｅｂ）及びバックウェブの片側又は両側に静置している複数のリブを含み得る。Ｂｅｓｅｎｈａｒｄ，Ｊ．Ｏ．、Ｅｄｉｔｏｒ、Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ Ｖｅｒｌａｇ ＧｍｂＨ、Ｗｅｉｎｈｅｉｍ、Ｇｅｒｍａｎｙ（１９９９）、Ｃｈａｐｔｅｒ９、ｐｐ．２４５〜２９２を参照されたい。自動車用バッテリーのいくつかのセパレーターは、連続した長さで作製され、巻かれ、その後、折りたたまれ、縁（又は特定の縁）に沿って密封されて、電池の電極を受けるポーチ、エンベロープ、スリーブ又はポケットを形成する。例えば、産業用電池（又はトラクション電池又はディープサイクル電池）の特定のセパレーターは、電極板（片又はリーフ）とほぼ同じ大きさに切り分けられる。
少なくとも特定の用途又は電池のために、ＥＲの減少、セパレーターの厚みの減少、セパレーターの突刺強度の増加、セパレーターのＣＭＤ剛度の改善、セパレーターの酸化抵抗の改善、セパレーターの坪量の減少、セパレーターの水和性の増加又はその組み合わせを提供する改善されたセパレーターが必要とされている。より詳細には、改善されたセパレーター及び改善されたセパレーターを含む改善された電池が必要とされており、電池寿命を長くし、電池故障を減少し、酸化安定性を改善し、充電終了（「ＥＯＣ」）電流を改善し、電池を充電及び／又は完全充電するのに必要とされる電流及び／又は電圧及び／又は時間を減少し、内部ＥＲを最小にし、突刺強度を改善し、セパレーターの剛度を改善し、セパレーターの厚みを減少し、及び／又はセパレーターの坪量を減少させる。例示的なセパレーターの実施形態は、様々な鉛蓄電池、例えば、ＥＦＢ、ディープサイクル電池用途、自動車用ＳＬＩ電池、ハイブリッド−電気車両用ＩＳＳ電池及び／又はインバーター電池等の電池を使用する車両に使用されるフラデッド電池に使用され得る。
概要
１つ以上の実施形態の詳細を以下に記載する。その他の特性、目的及び利点は、記述及び請求項から明らかになる。少なくとも選択された実施形態において、本開示又は本発明は、前述の課題又は必要性に対処し得る。少なくとも特定の目的、態様又は実施形態では、本開示又は本発明は、新規又は改善された膜、セパレーター、電池セパレーター、増強されたフラデッド電池セパレーター、電池、セル、システム、及び／又は同部品を使用する車両、及び／又はこのようなセパレーター、電池セパレーター、増強されたフラデッド電池セパレーター、電池、セル、システム、方法及び／又は同部品を使用する車両を製造及び／又は使用する方法を提供又は開示し得る。少なくとも特定の実施形態では、本開示は、インバーター電池、ディープサイクル用途のためのフラデッド電池、自動車の始動照明イグニッション（「ＳＬＩ」）電池、アイドル−スタート−ストップ（「ＩＳＳ」）用途の電池、例えば、ハイブリッド−電気車両、及び／又は増強されたフラデッド電池（ｅｎｈａｎｃｅｄ ｆｌｏｏｄｅｄ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ、「ＥＦＢ」）等の車両用電池のための新規又は改善された増強されたフラデッド鉛蓄電池セパレーターに関し、並びに／又はこのような改善されたセパレーター、セル、電池、システム、車両等を製造及び／又は使用する改善された方法に関する。少なくとも特定の実施形態において、本開示又は本発明は、増強されたフラデッド電池のための改善されたセパレーター、並びに／又はこのような改善されたセパレーターを有する電池を製造、試験及び／又は使用する改善された方法に関する。少なくとも選択された実施形態において、本開示又は本発明は、セパレーター、特に、減少したセパレーターの電気抵抗（「ＥＲ」）、減少したセパレーターの厚み、増加したセパレーターの突刺強度、改善されたセパレーターの幅方向（「ＣＭＤ」）剛度、改善された酸化抵抗、減少したセパレーターの坪量、増加したセパレーターの水和性又はその組み合わせを有する増強されたフラデッド電池のためのセパレーターに関する。さらに、本明細書では、電池寿命を長くし、水分喪失を減少し、水和性を増加し、内部抵抗を減少し、及び／又は少なくとも増強されたフラデッド電池の均一性を改善する方法、システム及び電池セパレーターが開示される。少なくとも特定の実施形態において、本開示又は本発明は、増強されたフラデッド電池の改善されたセパレーターに関し、セパレーターは、１つ以上の性能増強添加剤又はコーティング剤、電気抵抗の減少、厚みの減少、突刺強度の増加、ＣＭＤ剛度の改善、酸化抵抗の改善、坪量の減少又はその組み合わせを含む。
少なくとも選択された実施形態において、本開示又は本発明は、前述の問題を克服する改善されたセパレーター及び／又は電池に関し、又は提供し得る。例えば、方法、システム及び改善された電池セパレーターは、ＥＲの減少、セパレーターの厚みの減少、セパレーターの突刺強度の増加、セパレーターのＣＭＤ剛度の改善、セパレーターの酸化抵抗の改善、セパレーターの坪量の減少、又はそれらの組み合わせを提供する。
本発明の選択された実施形態において、約１３０ｇ／ｍ２以下の坪量、約２５ｍＮ以上の幅方向の屈曲剛度の鉛蓄電池セパレーターが提供され得る。
本発明の特定のその他の選択された実施形態において、約２５ｍＮ以下の幅方向の屈曲剛度及び約１２５μｍ以下のバックウェブ厚を有する鉛蓄電池セパレーターが提供され得る。
本発明のいくつかの態様において、約４０ｍΩ・ｃｍ２以下の電気抵抗、約１１．０Ｎ以上の平均突刺抵抗、約２００％以上の２０時間の酸化抵抗、約１００％以上の４０時間の酸化抵抗、約１２５μｍ以下のバックウェブ厚、約２０％以下の残油量、約１０％以上の残油量を有する多孔性膜を有するセパレーターが提供され得る。
本発明の他の態様では、鉛蓄電池セパレーターは、少なくとも１つのリブのアレイを有し得、少なくとも１つのリブのアレイは、固形リブ、破壊されたリブ、別々の破壊されたリブ、連続したリブ、不連続のリブ、角度のあるリブ、線形のリブ、多孔性膜の縦方向に実質的に伸長する長手方向のリブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長する横リブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長する横断リブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長する横断するクロスリブ、鋸歯状、鋸歯状のリブ、狭間胸壁又は狭間胸壁状のリブ、固体又は破壊されたジグザグ様に配置された湾曲又は類洞状のリブ、溝、チャンネル、手触りのある領域、浮き出し模様、ディンプル、多孔性、非多孔性、ミニリブ又はクロスミニリブ及びその組み合わせから成る群の少なくとも１つを有し得る。
選択された実施形態において、セパレーターは第１バックウェブ面から伸長するリブの第１アレイを有し得、第１バックウェブ面から測定される第１リブの高さを有し、第２バックウェブ面から伸長するリブの第２アレイを有し得、リブの第１アレイと実質的に直交し、第２バックウェブ面から測定される第２リブの高さを有し、約２００μｍ以下のベースウェブの厚みを有し得る。リブの第２アレイは、約７５μｍ以下の高さ、及び約１００μｍ以下のバックウェブ厚を有し得る。
例示的なセパレーターは、約４００μｍ〜約２．０ｍｍの全体厚を有し得る。
特定の例示的な実施形態では、鉛蓄電池セパレーターは、固形リブ、破壊されたリブ、別々の破壊されたリブ、連続したリブ、不連続のリブ、角度のあるリブ、線形のリブ、多孔性膜の縦方向に実質的に伸長する長手方向のリブ、多孔性又は微多孔膜の幅方向に実質的に伸長する横リブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長する横断リブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長するクロスリブ、鋸歯状、鋸歯状のリブ、狭間胸壁又は狭間胸壁状のリブ、固体又は破壊されたジグザグ様に配置された湾曲又は類洞状のリブ、溝、チャンネル、手触りのある領域、浮き出し模様、ディンプル、多孔性、非多孔性、ミニリブ又はクロスミニリブ及びその組み合わせから成る群のリブの第１アレイを有し得る。
その他の選択された実施形態では、鉛蓄電池セパレーターは、固形リブ、破壊されたリブ、別々の破壊されたリブ、連続したリブ、不連続のリブ、角度のあるリブ、線形リブ、多孔性膜の縦方向に実質的に伸長する長手方向のリブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長する横リブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長する横断リブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長するクロスリブ、鋸歯状、鋸歯状のリブ、狭間胸壁又は狭間胸壁状のリブ、固体又は破壊されたジグザグ様に配置された湾曲又は類洞状のリブ、溝、チャンネル、手触りのある領域、浮き出し模様、ディンプル、多孔性、非多孔性、ミニリブ又はクロスミニリブ及びその組み合わせから成る群少なくとも1つのリブの第２アレイを有し得る。
選択された実施形態において、本発明は、本明細書に実質的に記載されるセパレーターを有する鉛蓄電池を提供する。電池は、平板状の電池、管状の電池、フラデッド鉛蓄電池、増強されたフラデッド鉛蓄電池、ディープサイクル電池、吸収性グラスマット電池、管状電池、インバーター電池、車両用バッテリー、始動−照明−イグニッション（「ＳＬＩ」）電池、アイドル−スタート−ストップ（「ＩＳＳ」）電池、自動車用バッテリー、トラック用バッテリー、オートバイ用バッテリー、全地形万能車用バッテリー、フォークリフト用バッテリー、ゴルフカート用バッテリー、ハイブリッド−電気車両用バッテリー、電気車両用バッテリー、ｅ−ｒｉｃｋｓｈａｗバッテリーｅ−ｂｉｋｅバッテリー、又は船舶用バッテリーであり得る。
電池は、動作時、停止時、又は前述の全てのサイクルで、部分充電状態で作動し得る。
特定の選択された実施形態において、本発明は、本明細書に実質的に記載されるセパレーターを有する鉛蓄電池を搭載した車両を提供する。車両は、自動車、トラック、オートバイ、全地形万能車、フォークリフト、ゴルフカート、アイドル−スタート−ストップ車両、ハイブリッド−電気車両、電気車両、ｅ−ｒｉｃｋｓｈａｗ、ｅ−ｂｉｋｅ又は船舶であり得る。
新規又は改善されたセパレーター、電池セパレーター、増強されたフラデッド電池セパレーター、電池、セル、システム、方法、及び／又はこのようなセパレーター、電池セパレーター、増強されたフラデッド電池セパレーター、セル、システム及び／又は電池を製造及び／又は使用する方法、減少したＥＲ、改善された突刺強度、改善されたセパレーターＣＭＤ剛度、改善された酸化抵抗、減少したセパレーターの厚み、減少した坪量及びその組み合わせを有する電池セパレーター、増強されたフラデッド電池のための改善されたセパレーターを提供し、セパレーターは、減少したＥＲ、改善された突刺強度、改善されたセパレーターＣＭＤ剛度、減少した坪量又はその組み合わせを有し、減少したＥＲ、改善された突刺強度、改善されたセパレーターＣＭＤ剛度、改善された酸化抵抗、減少したセパレーターの厚み、減少した坪量及びその組み合わせを含む又は示すセパレーターを提供し、平板状電池、管状電池、車両用ＳＬＩ及びＨＥＶ ＩＳＳ用途、ディープサイクル用途、ゴルフ用自動車又はゴルフカート、及びｅ−ｒｉｃｋｓｈａｗ電池、部分充電状態（「ＰＳＯＣ」）で作動する電池、インバーター電池、再生可能エネルギー資源のための蓄電池及びその組み合わせ、並びに／又は本明細書に示され、請求され又は記載されるものを提供する。
少なくとも選択された実施形態において、本開示又は本発明は、新規又は改善されたセパレーター、電池セパレーター、増強されたフラデッド電池セパレーター、電池、セル、システム及び／又は同部品を使用した車両、並びに／又はこのようなセパレーター、電池セパレーター、増強されたフラデッド電池セパレーター、電池、セル、システム、方法及び／又は同部品を使用した車両の製造及び／若しくは使用方法に関する。少なくとも特定の実施形態では、本開示は、インバーター電池、ディープサイクル用途のためのフラデッド電池、自動車の始動照明イグニッション（「ＳＬＩ」）電池、アイドル−スタート−ストップ（「ＩＳＳ」）用途の電池、例えば、ハイブリッド−電気車両、及び／又は増強されたフラデッド電池（ｅｎｈａｎｃｅｄ ｆｌｏｏｄｅｄ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ、「ＥＦＢ」）等の車両用電池のための新規又は改善された増強されたフラデッド鉛蓄電池セパレーターに関し、並びに／又はこのような改善されたセパレーター、セル、電池、システム、車両等を製造及び／又は使用する改善された方法に関する。少なくとも特定の実施形態において、本開示又は本発明は、増強されたフラデッド電池のための改善されたセパレーター、並びに／又はこのような改善されたセパレーターを有する電池を製造、試験及び／又は使用する改善された方法に関する。少なくとも選択された実施形態において、本開示又は本発明は、セパレーター、特に、減少したセパレーターの電気抵抗（「ＥＲ」）、減少したセパレーターの厚み、増加したセパレーターの突刺強度、改善されたセパレーターの幅方向（「ＣＭＤ」）剛度、改善された酸化抵抗、減少したセパレーターの坪量、増加したセパレーターの水和性又はその組み合わせを有する増強されたフラデッド電池のためのセパレーターに関する。さらに、本明細書では、電池寿命を長くし、水分喪失を減少し、水和性を増加し、内部抵抗を減少し、及び／又は少なくとも増強されたフラデッド電池の均一性を改善する方法、システム及び電池セパレーターが開示される。少なくとも特定の実施形態において、本開示又は本発明は、増強されたフラデッド電池の改善されたセパレーターに関し、セパレーターは、１つ以上の性能増強添加剤又はコーティング剤、電気抵抗の減少、厚みの減少、突刺強度の増加、ＣＭＤ剛度の改善、酸化抵抗の改善、坪量の減少又はその組み合わせを含む。
少なくとも選択された実施形態において、本開示は、改善された鉛蓄電池、例えば、フラデッド鉛蓄電池、鉛蓄電池、及び／又は電池セパレーターを含む改善されたシステム、改善された電池セパレーター、このようなシステムを含む改善された車両、製造、試験若しくは使用方法、又はその組み合わせに関する。少なくとも特定の実施形態において、本開示又は本発明は、改善されたフラデッド鉛蓄電池、このような電池のための改善された電池セパレーター、及び／又はこのような改善されたフラデッド鉛蓄電池の製造、試験又は使用方法、又はその組み合わせに関する。さらに、電気抵抗を減少し、セパレーターの厚みを減少し、セパレーターの突刺強度を増加し、セパレーターのＣＭＤ剛度を改善し、セパレーターの酸化抵抗を改善し、セパレーターの坪量を減少し、セパレーターの水和性を増加し、又はその組み合わせの方法、システム、バッテリー及び／又は電池セパレーターを本明細書に開示する。
例示的な鉛蓄電池の模式図である。 本発明のセパレーターの２つの例示的な表面の模式図である。 図３Ａ〜３Ｃは、例示的なセパレーター及びその様々な主要寸法の実施形態を図示する。図３Ａは、例示的なセパレーターの表面に面する正電極の模式図である。 縦方向に沿って示される例示的なセパレーターの（図３ＡのＡ-Ａによって示される）断面図である。 幅方向に沿って示される例示的なセパレーターの（図３Ｂのｂ-ｂによって示される）断面図である。 例示的なリブ特性を有するセパレーターの異なる実施形態を図示する。 試験用セパレーターに穴を開けるために使用される先端を図示する。 セパレーターの曲げ試験の模式的レンダリングである。 伸び試験用サンプルの模式的レンダリングである。 伸び試験のサンプルホルダーを図示する。
詳細な説明
本明細書に記載の実施形態は、以下の詳細な記述、例及び図を参照することにより、より容易に理解することができる。とりわけ、様々な電池、車両又は装置、酸の層化を防ぐ方法が本明細書に記載されているが、これは、詳細な記述、例及び図に示される特定の実施形態に限定されない。これらの実施形態は、本発明の原理を説明するにすぎないことは認識されるはずである。いくつかの修正及び適用が、開示される主題から逸脱することなく、当業者に容易に明らかになる。
鉛蓄電池
図１を参照すると、ＥＦＢ等の例示的なフラデッド鉛蓄電池５０は、交互の正電極５２及び負電極５４のアレイ５０ａを備えており、正電極５２及び負電極５４は互いにインタリーブされる。アレイ５０ａは、さらに、各電極５２、５４の間にインタリーブされるセパレーター１００を備え、セパレーター１００は、電極５２、５４を分離して、電極５２、５４間の接触を防ぐ。アレイ５０ａは、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）電解液５６（例えば、約１．２０〜約１．３５の水に対する例示的な特定の重量を有する硫酸）に実質的に浸漬される。正電極５２は、正端子５１と電気通信しており、負電極５４は、負端子５３と電気通信している。
図２を参照すると、セパレーター１００は、多孔性膜を含み、さらに、その表面の片側又は両側に多孔性膜１０２から伸長するリブの１つ以上アレイを備える。多孔性膜１０２は、セパレーターが鉛蓄電池に配置される場合に正電極に、この表面が面しているため、正電極対向面１０２ｐを備え、この表面が鉛蓄電池に配置される場合に負電極に面しているため、負電極対向面１０２ｎを備える。正リブ１０４は、正電極対向面１０２ｐから伸長し得、負リブ１０６は負電極対向面１０２ｎから伸長し得る。セパレーターは、縦方向のｍｄ及び幅方向のｃｍｄによって示される矢印によって、線が引かれるように、縦方向及び幅方向をさらに備えており、２つの方向は互いに実質的に直交する。例示的なセパレーターは、縦方向ｍｄに実質的に伸長する正リブ１０４及び幅方向ｃｍｄに実質的に伸長する負リブ１０６を有し得る。図１を参照しなおすと、例示的なセパレーター１００の縦方向ｍｄは、電池５０の上部と下部の間を実質的に進み、幅方向ｃｍｄは、縦方向ｍｄに実質的に直交する。
さらに例示的なセパレーター１００は、１つ以上の繊維マット（図示せず）に連結し、隣接し、又は積層し得る。
本明細書に記載の鉛蓄電池は限定されず、フラデッド鉛蓄電池、例えば、増強されたフラデッド鉛蓄電池、吸収性グラスマット（「ＡＧＭ」）電池、制御弁式鉛蓄電池（「ＶＲＬＡ」）、ゲル電池等であってもよい。いくつかの好ましい実施形態において、本明細書に記載の鉛蓄電池は、少なくとも本明細書の開示のいくつかがフラデッド鉛蓄電池、特に、部分充電状態において、又は部分充電状態の中で作動しているフラデッド鉛蓄電池の問題、すなわち酸の層化及び活性物質の脱落を解決することに向けられているため、フラデッド鉛蓄電池である。
本明細書に記載されるように、例示的なセパレーターは、様々な用途に使用される鉛蓄電池に使用され得る。このような用途として、例えば、部分充電状態の用途、ディープサイクル用途、自動車の用途、トラックの用途、オートバイの用途、フォークトラック、ゴルフカート（ゴルフ用自動車とも呼ぶ）等の動力車の用途、電気車両の用途、ハイブリッド−電気車両（「ＨＥＶ」）の用途、ＩＳＳ車両の用途、ｅ−ｒｉｃｋｓｈａｗの用途、ｅ−ｔｒｉｋｅの用途、ｅ−ｂｉｋｅの用途、ボートの用途、再生可能及び／又は代替エネルギー収集及び保管、例えば、風力エネルギー、ソーラーエネルギー等のエネルギーの収集及び保管の用途が挙げられ得る。さらに、例示的なセパレーターは、様々な電池で使用され得る。このような電池として、例えば、増強されたフラデッド鉛蓄電池等のフラデッド鉛蓄電池、ＡＧＭ電池、ＶＲＬＡ電池、板状電池、管状電池、部分充電状態電池、ディープサイクル電池、自動車用電池、トラック用電池、オートバイ用電池、フォークトラック用電池、ゴルフカート（ゴルフ用自動車とも呼ぶ）等の動力車用電池、電気車両用電池、ハイブリッド−電気車両（「ＨＥＶ」）用電池、ＩＳＳ車両用電池、ｅ−ｒｉｃｋｓｈａｗ用電池、ｅ−ｔｒｉｋｅ用電池、ｅ−ｂｉｋｅ用電池、ボート用電池、エネルギー収集及び保管、例えば、風力エネルギー、ソーラーエネルギー等の再生可能及び／又は代替エネルギーの収集及び保管等が挙げられ得る。
セパレーター
セパレーター１００は、電極５２、５４の電気伝導性を防ぐが、電極５２、５４のイオン電導性は許容しなければならない。したがって、本発明のセパレーター１００の例示的な実施形態として、約５μｍ未満、好ましくは約１．０μｍ未満の孔を有する微多孔膜、メソポーラス膜、又は約１．０μｍ超の孔を有するマクロポーラス膜が挙げられる。特定の好ましい実施形態において、例示的な多孔性膜は、約０．１μｍの孔径及び約６０％〜約６８％の多孔度を有する微多孔膜である。
多孔性膜はそれほど限定されないが、任意の多孔性膜、任意の孔径（例えば、マクロポーラス、微多孔、ナノポーラス等）を有する多孔性膜であってもよく、酸性電解液に抵抗性のある材料から作製される。いくつかの好ましい実施形態において、多孔性膜は、電池セパレーター等の微多孔膜である。例えば、微多孔膜は、Ｄａｒａｍｉｃ（登録商標）又はその他の鉛蓄電池セパレーターの製造者によって製造された、または将来的に製造されるポリエチレン電池セパレーターであってもよい。
いくつかの実施形態において、多孔性膜の孔径は、５μｍ未満、好ましくは１μｍ未満である。好ましくは、孔の５０％超は０．５μｍ以下である。孔の少なくとも９０％は、０．９μｍ未満の直径を有することが好ましい。微多孔セパレーターは、好ましくは、０．０５μｍ〜０．９μｍ、例えば、０．１μｍ〜０．３μｍの平均孔径を有する。
物理的性質
図３Ａ〜３Ｃを参照すると、例示的なセパレーター１００は、上端１０１、下端１０３、側方端１０５ａ、１０５ｂ、縦方向（「ＭＤ」）及び幅方向（「ＣＭＤ」）を有する。例示的なセパレーター１００は、多孔性膜のバックウェブ１０２、正電極対向面１０２ｐから伸長する一連の主要な又は正リブ１０４を備え得る。示されるように、リブ１０４はセグメント化され、又は鋸歯状である。しかし、リブ１０４は、リブ、溝、手触りのある領域、鋸歯状又は鋸歯状のリブ、固形リブ、狭間胸壁又は狭間胸壁状のリブ、破壊されたリブ、角度のあるリブ、線形リブ、湾曲又は類洞状のリブ、ジグザグリブ、浮き出し模様、ディンプル、及び／又はバックウェブ１０２に若しくはそこから伸長するリブ又はその組み合わせであり得る。例示的な実施形態は、セパレーター１０２を正極（図示せず）に面するリブ１０４を有する電池（図示せず）に配置するが、このことは重要ではない。リブ１０４が正極に面していれば、リブは正リブとして周知であり得る。図３Ｂは、バックウェブ厚ＴｈｉｃｋｎｅｓｓＢａｃｋｗｅｂを詳述する縦方向ｍｄ、正リブの高さＨｅｉｇｈｔＰｏｓ、負リブの高さＨｅｉｇｈｔＮｅｇと共にセパレーター１００を示し、その組み合わせは全体のセパレーターの厚みＴｈｉｃｋｎｅｓｓＯｖｅｒａｌｌに等しい。図３Ｂは、バックウェブ厚ＴｈｉｃｋｎｅｓｓＢａｃｋｗｅｂと負リブの高さＨｅｉｇｈｔＮｅｇの和であるベースウェブ厚ＴｈｉｃｋｎｅｓｓＢａｓｅｗｅｂを示す。図３Ｃは、幅方向に側方に配置される負リブ１０６を示す幅方向に沿ったセパレーター１００を示す（以降、検討し、さらに「負クロスリブ」又は「ＮＣＲ」として示される）。図３Ｃは、正リブ鋸歯状１０４ｓをさらに示す。セパレーター１００は、通常、負電極に向かって負クロスリブを位置決めする電池に配置されるが、このことは重要ではない。負クロスリブがなくとも、バックウェブ厚ＴｈｉｃｋｎｅｓｓＢａｃｋｗｅｂは、ベースウェブＴｈｉｃｋｎｅｓｓＢａｓｅｗｅｂ厚に等しい。図３Ａ〜３Ｃは、縮尺されていないことが理解される。
リブ
本発明の特定の選択された態様では、正リブ及び／又は負リブの何れか又は両方は、固形リブ、別々の破壊されたリブ、連続したリブ、不連続のリブ、角度のあるリブ、線形リブ、多孔性膜の縦方向に実質的に伸長する長手方向のリブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長する横リブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長する横断リブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長するクロスリブ、鋸歯状、鋸歯状のリブ、狭間胸壁又は狭間胸壁状のリブ、固体又は破壊されたジグザグ様に配置された湾曲又は類洞状のリブ、溝、チャンネル、手触りのある領域、浮き出し模様、ディンプル、多孔性、非多孔性、ミニリブ又はクロスミニリブ及び／又はその組み合わせであり得る。
様々な可能な好ましい実施形態において、多孔性膜１０２は、リブ１０４、１０６を有し得、このリブは、膜１０２の何れかの表面に配置される正リブ又は負クロスリブであり得る。リブ１０４、１０６は、リブ、溝、手触りのある領域、鋸歯状又は鋸歯状のリブ、固形リブ、狭間胸壁又は狭間胸壁状のリブ、破壊されたリブ、角度のあるリブ、線形リブ、湾曲若しくは類洞状のリブ、ジグザグリブ、浮き出し模様、ディンプル、及び／又はバックウェブに若しくはそこから伸長するリブ又はその組み合わせであり得る。いくつかの実施形態において、リブは、多孔性膜の表面の１つのみ、又は膜の両面に存在するようにあってもよい。セパレーターは、多孔性膜の第１側若しくは第１面、正側若しくは正表面、又は前側又は前面に正リブを、セパレーターの第２側、負側又は後部に負クロスリブを含み得る。このような負クロスリブは、正リブより小さく、より密接に空間が空いていてもよい。正リブ１０４は、８μｍ〜１ｍｍの高さＨｅｉｇｈｔＰｏｓを有し得、１μｍ〜２０ｍｍ離れていてもよく、（リブ又は浮き出し模様を含まない）微多孔ポリオレフィン多孔性膜の好ましいバックウェブ厚ＴｈｉｃｋｎｅｓｓＢａｃｋｗｅｂは、約５０μｍ〜約５００μｍであり得る（例えば、特定の実施形態では、約１２５μｍ以下である）。例えば、リブは、０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、１．０ｍｍ、１．１ｍｍ、１．２ｍｍ、１．３ｍｍ、１．４ｍｍ、１．５ｍｍ、１．６ｍｍ、１．７ｍｍ、１．８ｍｍ、１．９ｍｍ、２．０ｍｍ、同様に、最大２０ｍｍまで増加して離れることができる。
ＮＣＲ１０６は、約２５μｍ〜約１００μｍ、好ましくは約５０μｍ〜７５μｍの高さＨｅｉｇｈｔＮｅｇを有し得るが、２５μｍ程度であってもよい。例えば、ＮＣＲ１０６は、約２５μｍ〜約２５０μｍ、好ましくは約５０μｍ〜１２５μｍ、又は好ましくは約５０μｍ〜７５μｍであってもよい。
いくつかの実施形態では、正リブ１０４は、多孔性膜１０２の第１表面にあってもよく、負又は負クロスリブ１０６は、実質的に正リブ１０４に対して９０°の多孔性膜の第２表面にあってもよい。いくつかの実施形態において、正リブ１０４は、多孔性膜１０２の第１表面にあってもよく、概して、セパレーター１００の上端１０１に直交して配置されていてもよく、負又は負クロスリブ１０６は、多孔性膜１０２の第２表面にあってもよく、概して、セパレーター１００の上端１０１に平行して配置されていてもよい。いくつかの実施形態において、正リブ１０４は、多孔性膜の第１表面にあってもよく、概して、セパレーター１００の縦方向ｍｄに平行して配置されていてもよく、負又は負クロスリブ１０６は多孔性膜１０２の第２表面にあってもよく、概して、セパレーターの幅方向ｃｍｄに平行して配置されていてもよい。いくつかの実施形態において、正リブ１０４は、多孔性膜の第１表面にあってもよく、約０°超〜約１８０°未満の角度、又は約１８０°超〜約３６０°未満の角度で、セパレーター１００の縦方向ｍｄに対する配向角度に配置されていてもよく、負又は負クロスリブ１０６は、多孔性膜の第２表面にあってもよく、概して、セパレーター１００の上端１０１又は幅方向ｃｍｄに平行して配置されていてもよい。いくつかの実施形態において、正リブ１０４は、多孔性膜の第１表面にあってもよく、負ミニリブ１０６は、多孔性膜１０２の第２表面にあってもよく、概して、多孔性膜の第１表面の正リブ１０４に平行して配置されていてもよい。
リブは、特定の実施形態では鋸歯状であり得る。鋸歯状又は鋸歯状のリブは、約０．０５ｍｍ〜約１ｍｍの平均先端長を有し得る。例えば、平均先端長は、０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、若しくは０．９ｍｍ以上であり、及び／又は１．０ｍｍ、０．９ｍｍ、０．８ｍｍ、０．７ｍｍ、０．６ｍｍ、０．５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．３ｍｍ、０．２ｍｍ、若しくは０．１ｍｍ以下であり得る。
鋸歯状又は鋸歯状のリブは、約０．０５ｍｍ〜約１ｍｍの平均ベース長を有し得る。例えば、平均ベース長は、約０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、若しくは０．９ｍｍ以上であり、及び／又は約１．０ｍｍ、０．９ｍｍ、０．８ｍｍ、０．７ｍｍ、０．６ｍｍ、０．５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．３ｍｍ、０．２ｍｍ、若しくは０．１ｍｍ以下であり得る。
鋸歯状又は鋸歯状のリブが存在する場合、このリブは、約０．０５ｍｍ〜約４ｍｍの平均高さを有し得る。例えば、平均高さは、約０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、若しくは０．９ｍｍ以上であり、及び／又は約１．０ｍｍ、０．９ｍｍ、０．８ｍｍ、０．７ｍｍ、０．６ｍｍ、０．５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．３ｍｍ、０．２ｍｍ、若しくは０．１ｍｍ以下であり得る。鋸歯状の高さがリブの高さと同じである実施形態について、鋸歯状のリブは、また、突出物として示され得る。このような範囲は、産業用牽引式スタート／ストップ電池のセパレーターに適用され得、セパレーターの総厚は、自動車用のスタート／ストップ電池と同じように、通常、約１ｍｍ〜約４ｍｍであり得るが、そのセパレーターの総厚は僅かに小さい場合もある（通常、約０．３ｍｍ〜約１ｍｍ）。
鋸歯状又は鋸歯状リブは、縦方向のカラム内で約０．１ｍｍ〜約５０ｍｍの中心間ピッチを有し得る。例えば、平均中心間ピッチは、約０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、若しくは０．９ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２５ｍｍ若しくは１．５ｍｍ以上であり、及び／又は約１．５ｍｍ、１．２５ｍｍ、１．０ｍｍ、０．９ｍｍ、０．８ｍｍ、０．７ｍｍ、０．６ｍｍ、０．５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．３ｍｍ若しくは０．２ｍｍ以下であり得る。さらに、鋸歯状又は鋸歯状リブの隣接するカラムは、縦方向又はオフセットの同じ位置に等しく配置され得る。オフセット構成では、隣接する鋸歯状又は鋸歯状リブは、縦方向の異なる位置に配置される。図３Ａは、オフセット構成に配置された鋸歯状リブを示す。
鋸歯状又は鋸歯状リブは、約０．１：１〜約５００：１のベース幅比に対する平均高さを有し得る。例えば、ベース幅比に対する平均高さは、０．１：１、２５：１、５０：１、１００：１、１５０：１、２００：１、２５０：１、３００：１、３５０：１若しくは４５０：１以上であり得、及び／又は５００：１、４５０：１、４００：１、３５０：１、３００：１、２５０：１、２００：１、１５０：１、１００：１、５０：１若しくは２５：１以下であり得る。
鋸歯状又は鋸歯状リブは、約１０００：１〜約０．１：１の先端幅比に対する平均ベース幅を有し得る。例えば、先端幅比に対する平均ベース幅は、約０．１：１、１：１、２：１、３：１、４：１、５：１、６：１、７：１、８：１、９：１、１０：１、１５：１、２０：１、２５：１、５０：１、１００：１、１５０：１、２００：１、２５０：１、３００：１、３５０：１、４５０：１、５００：１、５５０：１、６００：１、６５０：１、７００：１、７５０：１、８００：１、８５０：１、９００：１、９５０：１以上、及び／又は約１０００：１、９５０：１、９００：１、８５０：１、８００：１、７５０：１、７００：１、６５０：１、６００：１、５５０：１、５００：１、４５０：１、４００：１、３５０：１、３００：１、２５０：１、２００：１、１５０：１、１００：１、５０：１、２５：１、２０：１、１５：１、１０：１、９：１、８：１、７：１、６：１、５：１、４：１、３：１、２：１若しくは１：１以下であり得る。
いくつかの実施形態において、セパレーターは、リブ、鋸歯状若しくは鋸歯状リブ、ディンプル又はその組み合わせを特徴とし得る。例えば、セパレーターは、セパレーターに沿って上部から下部にかけて連続した一連の鋸歯状リブ、及びセパレーターに沿って水平に連続した一連の鋸歯状リブを有し得る。その他の実施形態において、セパレーターは、鋸歯状リブ、ディンプル、連続した、中断した又は壊れた固形リブ又はその組み合わせを有し得る。
いくつかの選択された実施形態において、多孔性セパレーターは、突出物として膜の反対面に負の長手方向又はクロスリブを有し得る。負又はバックリブは、セパレーターの上端に平行であり得、又はそれに対する角度で配置され得る。例えば、クロスリブは、上端に対して約９０°、８０°、７５°、６０°、５０°、４５°、３５°、２５°、１５°又は５°の角度で配向され得る。クロスリブは、上端に対して、約９０°〜６０°、６０°〜３０°、６０°〜４５°、４５°〜３０°又は３０°〜０°の角度で配向され得る。通常、クロスリブは、負電極に面する膜の面に存在する。本発明のいくつかの実施形態において、リブ状の膜は、少なくとも約０．００５ｍｍ、０．０１ｍｍ、０．０２５ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．０７５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ又は１．０ｍｍの横断クロスリブ高さＨｅｉｇｈｔＮｅｇを有し得る。本発明のいくつかの実施形態において、リブ上の膜は、約１．０ｍｍ、０．５ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．２０ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．１０ｍｍ又は０．０５ｍｍ以下の横断クロスリブ高さを有し得る。
本発明のいくつかの実施形態において、リブ状の膜は、少なくとも約０．００５ｍｍ、０．０１ｍｍ、０．０２５ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．０７５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ又は１．０ｍｍの横断クロスリブ幅を有し得る。本発明のいくつかの実施形態において、リブ上の膜は、約１．０ｍｍ、０．５ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．２０ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．１０ｍｍ又は０．０５ｍｍ以下の横断クロスリブ幅を有し得る。
いくつかの選択された実施形態において、多孔性膜は、約０．１０〜０．１５ｍｍの横断クロスリブ高さ及び約０．１０〜０．１５ｍｍの長手方向のリブ高さを有し得る。いくつかの実施形態において、多孔性膜は、約０．１０〜０．１２５ｍｍの横のクロスリブ高さ及び約０．１０〜０．１２５ｍｍの長手方向のリブ高さを有し得る。
厚み
特定の選択された実施形態において、例示的な微多孔膜は、少なくとも５０μｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ又は１．０ｍｍであり得るバックウェブ厚をＴｈｉｃｋｎｅｓｓＢａｃｋｗｅｂ有し得る。リブ状のセパレーターは、約１．０ｍｍ、０．９ｍｍ、０．８ｍｍ、０．７ｍｍ、０．６ｍｍ、０．５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．３ｍｍ、０．２ｍｍ、０．１ｍｍ、又は５０μｍ以下のバックウェブ厚を有し得る。いくつかの実施形態において、微多孔膜は、約０．０５０〜１．０ｍｍ、０．０５０〜０．８ｍｍ、０．０５０〜０．５ｍｍ、０．０５０〜０．４ｍｍ、又は０．０５０〜０．３ｍｍのバックウェブ厚を有し得る。いくつかの実施形態において、微多孔膜は、約１２５μｍ又は２００μｍのバックウェブ厚を有し得る。
特定の選択された実施形態において、例示的なセパレーターは、少なくとも約１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ以上、及び最大約１．０ｍｍ〜約２．０ｍｍ以上の総厚ＴｈｉｃｋｎｅｓｓＯｖｅｒａｌｌを有し得る。
坪量
特定の選択された実施形態において、例示的なセパレーターは、単位ｇ／ｍ２で測定される坪量（面積重量とも呼ぶ）で特徴化され得る。例示的なセパレーターは、減少した坪量を示し得る。例えば、例示的なセパレーターは、１４０ｇ／ｍ２以下、１３０ｇ／ｍ２以下、１２０ｇ／ｍ２以下、１１０ｇ／ｍ２以下、１００ｇ／ｍ２以下、９０ｇ／ｍ２以下又はそれ以下の坪量を有し得る。例示的なセパレーターは、好ましくは、約１３０ｇ／ｍ２〜約９０ｇ／ｍ２以下、及び好ましくは約１２０ｇ／ｍ２〜約９０ｇ／ｍ２以下の坪量を有し得る。
坪量は、サンプルを秤量することによって単純に測定され、その後、サンプルの面積で割る。例えば、１．０ｍのサンプルの１．０ｍを取り、秤量する。リブ、溝、浮き出し模様等を考慮せず面積を計算する。例えば、リブ状のセパレーターの１．０ｍのサンプルの１．０ｍは、平坦なセパレーターの１．０ｍのサンプルの１．０ｍと同じ面積を有する。
エンベロープ
セパレーター１００は、平坦なシート、リーフ、ラップ、スリーブ、又はエンベロープ若しくはポケットセパレーターとして提供され得る。例示的なエンベロープセパレーターは、正電極を包み得（「正を包むセパレーター」）、セパレーターは、正電極に面する２つの内側及び隣接する負電極に面する２つの外側を有する。あるいは、別の例示的なエンベロープセパレーターは、負電極を包み得（「負を包むセパレーター」）、セパレーターは負電極に面する２つの内側及び隣接する正電極に面する２つの外側を有する。このようなエンベロープセパレーターでは、下端１０３は折りたたまれ、又は密封された折り目の付いた端であり得る。さらに、横端１０５ａ、１０５ｂは、連続して又は間欠的に密封されたシーム端であり得る。この端は、接着剤、熱、超音波溶接等、又はその組み合わせによって結合され、又は密封され得る。
セパレーターの組立構成のいくつかのその他の例示的な実施形態は、正電極に面するリブ１０４、負電極に面するリブ１０４、負又は正電極エンベロープ、負又は正電極スリーブ、負又は正電極ハイブリッドエンベロープを含み、両方の電極は包まれ、又はスリーブされ、及びその組み合わせであり得る。例えば、図４Ａ〜４Ｃは、異なるリブ特性を有するリブ状セパレーター（片、スリーブ、エンベロープ又はポケット等）のいくつかの実施形態を描写する。示されるリブは、負極板エンベロープの正リブである（負極板はエンベロープの内部にある）。図４Ａの角度のあるリブパターンは、可能性として、特定の電池の酸の層化を取り除き、又は無くすことを助けることができるＤａｒａｍｉｃ（登録商標）ＲｉｐＴｉｄｅ（商標）酸混合リブ特性が好まれ得る。図４Ｂの特性は、長手方向の鋸歯状リブパターンであり得る。図４Ｃの特性は、対角のオフセットリブパターンであり得る。負表面は、リブ（平滑な）、同じリブ、より小さいリブ、長手方向のミニリブ、クロスミニリブ又はＮＣＲ、対角リブ又はその組み合わせを有しない。
特定の例示的なセパレーターは、加工されて、ハイブリッドエンベロープを形成することができる。ハイブリッドエンベロープは、セパレーターのシートを半分に折り畳み、一緒にセパレーターシートの端同士を合わせて、エンベロープを形成する前、最中又は後に、１つ以上のスリット又は開口を形成することによって提供され得る。開口の長さは、全体の端の少なくとも１／５０、１／２５、１／２０、１／１５、１／１０、１／８、１／５、１／４又は１／３の長さであり得る。開口の長さは、全体の端の少なくとも１／５０〜１／３、１／２５〜１／３、１／２０〜１／３、１／２０〜１／４、１／１５〜１／４、１／１５〜１／５又は１／１０〜１／５の長さであり得る。ハイブリッドエンベロープは、１〜５、１〜４、２〜４、２〜３又は２個の開口を有し得、下端の長さに沿って等しく配置されても、配置されていなくてもよい。エンベロープの角には開口がないことが好ましい。スリットは、セパレーターが折りたたまれ、密封されてエンベロープになった後に切られてもよく、又は多孔性膜をエンベロープに形成する前に、スリットは形成されてもよい。
繊維マットとの組み合わせ
特定の実施形態では、例示的な多孔性膜は、ウィッキング特性を向上し、及び／又は電解質の湿潤又は保持特性を向上させる繊維マット等の別の層にさらに積層され得る。繊維マットは織られていても、織られていなくても、ガラス製又は合成、単一層、多層（各層は、他の層と同じ、類似の又は異なる特徴を有し得る）、又はその組み合わせであってもよい。
繊維層が存在する場合、微多孔膜は、繊維層よりも広い表面積を有することが好ましい。したがって、微多孔膜及び繊維層を組み合わせる場合、繊維層は、微多孔層を完全に覆わない。膜の層の少なくとも２つの対向する端領域が覆われていないままで、ポケット又はエンベロープの任意の形成を容易にするヒートシーリングを端に与えることが好ましい。このような繊維マットは、少なくとも１００μｍ、いくつかの実施形態において、少なくとも約２００μｍ、少なくとも約２５０μｍ、少なくとも約３００μｍ、少なくとも約４００μｍ、少なくとも約５００μｍ、少なくとも約６００μｍ、少なくとも約７００μｍ、少なくとも約８００μｍ、少なくとも約９００μｍ、少なくとも約１ｍｍ、少なくとも約２ｍｍ等の厚みを有し得る。続く積層されたセパレーターはいくつかの片に切り分けられ得る。特定の実施形態では、繊維マットは微多孔膜多孔性膜のリブ状の表面に積層される。特定の実施形態では、セパレーターはロール状及び／又はカットピース状に供給することができるため、本明細書に記載の改善されたセパレーターと共に取り扱い及び／又は組立の利点を電池メーカーに提供する。前述のように、改善されたセパレーターは、１つ以上の繊維マット等を加えていないスタンドアローンのセパレーターシート又は層であり得る。
組成
多孔性膜は、天然又は合成基材、加工可塑剤、及び充填剤、並びに任意にその他の添加剤及び／又はコーティング剤等から作製され得る。
基材
特定の実施形態では、例示的な天然又は合成基材として、ポリマー、熱可塑性ポリマー、フェノール樹脂、天然又は合成ゴム、合成木材パルプ、ガラス繊維、合成繊維、セルロース系繊維及びその組み合わせが挙げられ得る。特定の好ましい実施形態において、例示的なセパレーターは、熱可塑性ポリマーから作製される微多孔膜であり得る。例示的な熱可塑性ポリマーは、本質的に、鉛蓄電池に使用するのに適した酸耐性熱可塑性材料を全て含み得る。特定の好ましい実施形態において、例示的な熱可塑性ポリマーとして、ポリビニル及びポリオレフィンが挙げられ得る。特定の実施形態では、ポリビニルとして、例えば、塩化ポリビニル（「ＰＶＣ」）が挙げられ得る。特定の好ましい実施形態において、ポリオレフィンとして、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−ブテンコポリマー、及びその組み合わせが挙げられ得るが、ポリエチレンが好ましい。特定の実施形態において、例示的な天然又は合成ゴムとして、例えば、ラテックス、非架橋又は架橋ゴム、クラムラバー又は粉砕ゴム、及びその組み合わせが挙げられ得る。
特定の実施形態では、多孔性膜の層は、好ましくは、ポリオレフィン、特にポリエチレンを含む。好ましくは、ポリエチレンは、高分子量ポリエチレン（「ＨＭＷＰＥ」）（例えば、少なくとも６００，０００の分子量を有するポリエチレン）である。さらに好ましくは、ポリエチレンは、超高分子量ポリエチレン（「ＵＨＭＷＰＥ」）（例えば、粘度測定法によって測定し、Ｍａｒｇｏｌｉｅ方程式によって計算した場合に、少なくとも１，０００，０００、特に４，０００，０００超、最も好ましくは５，０００，０００〜８，０００，０００の分子量を有するポリエチレン）、実質的にゼロ（０）の標準荷重メルトインデックス（２，１６０ｇの標準荷重を使用してＡＳＴＭ Ｄ １２３８（Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ Ｅ）に指示されるように測定した場合）、及び６００ｍｌ／ｇ未満、好ましくは１，０００ｍｌ／ｇ未満、より好ましくは２，０００ｍｌ／ｇ未満、最も好ましくは３，０００ｍｌ／ｇ未満（１３０℃の１００ｇのデカリン中の０．０２ｇのポリオレフィンの溶液で測定した場合）の粘度数である。
可塑剤
特定の実施形態では、例示的な加工可塑剤として、プロセスオイル、石油系油分、パラフィン系鉱油、鉱油及びその組み合わせが挙げられ得る。
いくつかの実施形態において、セパレーターは、約０．５重量％〜約４０重量％の総残油又は最終油量を有し、いくつかの実施形態では、セパレーターシート産物の重量につき、約１０％〜約３０％の残留加工油、及びいくつかの例では約２０〜約３０％の残留加工油又は残油を有する。いくつかの例示的な実施形態において、多孔性膜は、単独で、約１０％以下の残油量を有し得、セパレーター（多孔性膜及びリブ）は、約２０％以下の残油量を有し得る。
充填剤
特定の実施形態では、例示的な充填剤として、乾燥微細シリカ、沈降シリカ、非晶質シリカ、アルミナ、タルク、魚粉、魚骨粉等及びその組み合わせが挙げられ得る。特定の好ましい実施形態において、充填剤は、１つ以上のシリカ、ヒュームドシリカ、沈降シリカ、砕けやすいシリカ、分散シリカ等である。比較的高レベルの油吸収、及び可塑剤（例えば、鉱油）に対して比較的高レベルの親和性を有するシリカは、本明細書に示される種類の鉛蓄電池セパレーターを形成する場合、ポリオレフィン基材（例えば、ポリエチレン）及び鉱油の混合物に望ましく分散する。いくつかの選択された実施形態において、充填剤は、２５μｍ以下、いくつかの例では２２μｍ、２０μｍ、１８μｍ、１５μｍ又は１０μｍ以下の平均粒径を有する。いくつかの例では、シリカ充填剤の粒子の平均粒径は、１５μｍ〜２５μｍである。シリカ充填剤の粒径及び／又はシリカ充填剤の表面積は、油分の吸収に寄与する。最終産物のシリカ粒子又はセパレーターは、前述の大きさの範囲内にあり得る。しかし、原材料として使用される最初のシリカは、１つ以上の集塊物及び／又は凝集物であり得、約２００μｍ以上の大きさを有し得る。
充填剤は、いわゆる電解質イオンの水和層をさらに還元し得、膜通過を向上させ、それにより、再び、増強されたフラデッド電池又はシステム等の電池の総電気抵抗又はＥＲが減少する。
充填剤は、セパレーターの電解質及びイオンの流れを容易にする様々な種（例えば、金属等の極性種）を含む。また、このことは、セパレーターが増強されたフラデッド電池等のフラデッド電池に使用されるように、総電気抵抗が減少する。
添加剤／界面活性剤
特定の実施形態では、例示的なセパレーターは、セパレーター又は多孔性膜に添加される１つ以上の性能強化添加剤を含み得る。性能強化添加剤は、界面活性剤、湿潤剤、着色剤、帯電防止剤、アンチモン抑制添加剤、ＵＶ保護添加剤、抗酸化剤等及びその組み合わせであり得る。特定の実施形態では、添加剤の界面活性剤は、イオン性、カチオン性、アニオン性、又は非イオン界面活性剤であり得る。
本明細書に記載の特定の実施形態では、少ない量のアニオン性又は非イオン性界面活性剤を本発明の多孔性膜又はセパレーターに添加する。少量の界面活性剤であるため、望ましい特性として、少ない全有機炭素（「ＴＯＣ」）及び／又は少ない揮発性有機化合物（「ＶＯＣ」）を含み得る。
特定の適切な界面活性剤は、非イオン性であるが、その他の適切な界面活性剤はアニオン性である。添加剤は、１つの界面活性剤であっても、２つ以上の界面活性剤の混合物、例えば、２つ以上のアニオン性界面活性剤、２つ以上の非イオン性界面活性剤、又は少なくとも１つのイオン性界面活性剤及び少なくとも１つの非イオン性界面活性剤であってもよい。特定の適切な界面活性剤は、６未満、好ましくは３未満のＨＬＢ値を有し得る。本明細書に記載の本発明のセパレーターと合わせて、これらの特定の適切な界面活性剤を使用することによって、鉛蓄電池について、鉛蓄電池に使用する場合にセパレーターをさらに改善し、水分喪失を減少し、アンチモン中毒を減少し、循環を改善し、フロート電流を減少し、フロート電位を減少し、又はその組み合わせを可能にする。適切な界面活性剤として、アルキル硫酸塩の塩等の界面活性剤、アルキルアリールスルホン酸塩、アルキルフェノール−アルキレンオキシド添加産物、石鹸、アルキル−ナフタレン−スルホン酸塩、アニオン性スルホサクシネート等の１つ以上のスルホサクシネート、スルホサクシネートのジアルキルエステル、アミノ化合物（第一級、第二級、第三級アミン又は第四級アミン）、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドのブロックコポリマー、様々なポリエチレンオキシド、並びにモノ及びジアルキルリン酸エステルが挙げられる。添加剤として、ポリオール脂肪酸エステル等の非イオン性界面活性剤、ポリエトキシル化エステル、ポリエトキシル化アルコール、アルキルポリグリコシド等の多糖類及びそのブレンド、アミンエトキシラート、ソルビタン脂肪酸エステルエトキシラート、有機シリコン系界面活性剤、エチレン酢酸ビニルターポリマー、エトキシル化アルキルアリールリン酸エステル及び脂肪酸のショ糖エステルが挙げられ得る。
特定の実施形態では、添加剤は式（Ｉ）の化合物によって示され得る。
Figure 2020511767
Ｒは、１０〜４２００個、好ましくは１３〜４２００個の炭素原子を有する線形又は非芳香族炭化水素ラジカルであり、酸素原子によって中断され得る。
ｋ＝１又は２である場合、
Figure 2020511767
又は
Figure 2020511767
好ましくはＨであり、
Ｍは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属イオン、Ｈ＋又はＮＨ４ ＋であり、全ての変数Ｍが同時に意味Ｈ＋を有しなく、
ｎ＝０又は１であり、
ｍ＝０又は１０〜２００の整数であり、
ｘ＝１又は２である。
式（Ｉ）の化合物の炭素原子に対する酸素原子の比は、１：１．５〜１：３０であり、ｍ及びｎは同時に０であることができない。しかし、好ましくは、変数ｎ及びｍの１つだけ０とは異なる。
非芳香族炭化水素ラジカルは、芳香族基を含まない又はそれ自体が１つの非芳香族炭化水素ラジカルを示すラジカルを意味する。炭化水素ラジカルは、酸素原子によって中断され得る（すなわち、１つ以上のエーテル基を含む）。
Ｒは、好ましくは、酸素原子によって中断され得る直鎖又は分岐脂肪族炭化水素ラジカルである。飽和、非架橋炭化水素ラジカルが特に好ましい。しかし、前述のように、Ｒは、特定の実施形態において、芳香族環を含む。
電池セパレーターの製造について、式（Ｉ）の化合物を使用することで、酸化分解に対して効果的に保護され得る。
式（Ｉ）の化合物を含む電池セパレーターが好ましく、
Ｒは、１０〜１８０、好ましくは１２〜７５、特に好ましくは１４〜４０この炭素原子を有する炭化水素基であり、１〜６０、好ましくは１〜２０、及び特に好ましくは１〜８個の酸素原子によって中断され得、特に好ましくは式
Figure 2020511767
の炭化水素ラジカルであり、
Ｒ２は、１０〜３０個の炭素原子、好ましくは１２〜２５個、特に好ましくは１４〜２０個の炭素原子を有するアルキルラジカルであり、Ｒ２は、芳香族環を含む線形又は非線形であり得、
Ｐは、０〜３０、好ましくは０〜１０、特に好ましくは０〜４の整数であり、
ｑは、０〜３０、好ましくは０〜１０、特に好ましくは０〜４の整数であり、
ｐとｑの和が０〜１０、特に０〜４である化合物が特に好ましく、
ｎ＝１であり、
ｍ＝０である。
式
Figure 2020511767
は、角括弧の基の配列が示されるものとは異なる化合物を含むものとして理解される。例えば、括弧のラジカルが（ＯＣ２Ｈ４）及び（ＯＣ３Ｈ６）基を交互にすることによって形成される本発明の化合物が適している。
Ｒ２が１０〜２０好ましくは１４〜１８個の炭素原子を有する直鎖又は分岐アルキルラジカルが特に有利であることが証明された。ＯＣ２Ｈ４は、好ましくは、ＯＣＨ２ＣＨ２の略語であり、ＯＣ３Ｈ６は、ＯＣＨ（ＣＨ３）２及び／又はＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ３の略語である。
好ましい添加剤として、特定のアルコール類において、（ｐ＝ｑ＝０；ｍ＝０）第一級アルコールが特に好ましく、第一級アルコールの脂肪アルコールエトキシレート（ｐ＝１〜４、ｑ＝０）、脂肪アルコールポロポキシレート（ｐ＝０；ｑ＝１〜４）及び脂肪アルコールアルコキシレート（ｐ＝１〜２；ｑ＝１〜４）エトキシレートが好ましい。脂肪アルコールアルコキシレートは、例えば、エチレンオキシド又はプロピレンオキシドを有する対応するアルコール類の反応によって到達できる。
タイプｍ＝０の添加剤は、水に可溶性ではなく、又は困難であり、硫酸が特に有利であることが証明された。
式（Ｉ）の化合物を含む添加剤も好ましく、
Ｒは、２０〜４２００、好ましくは５０〜７５０、及び特に好ましくは８０〜２２５個の炭素原子を有するアルカンラジカルであり、
Ｍは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属イオン、Ｈ＋又はＮＨ４ ＋であり、特に、Ｌｉ＋、Ｎａ＋及びＫ＋又はＨ＋等のアルカリ金属イオンにおいて、全ての変数Ｍが同時に意味Ｈ＋を有しなく、
ｎ＝０であり、
ｍ＝１０〜２００の整数であり、
ｘ＝１又は２である。
塩添加剤
特定の実施形態において、適切な添加剤として、特にポリアクリル酸、ポリメタクリル酸及びアクリル酸−メタクリル酸コポリマーが挙げられ得、酸基は、好ましくは４０％、特に好ましくは８０％、少なくとも部分的に中和される。この割合は、酸基の数を指す。塩形態に全体的に存在するポリ（メタ）クリル酸が特に好ましい。適切な塩として、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｚｎ及びアンモニウムが挙げられる（Ｒが水素又は炭素官能基の何れかである場合ＮＲ４）。ポリ（メタ）クリル酸として、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸及びアクリル酸−メタクリル酸コポリマーが挙げられ得る。ポリ（メタ）クリル酸が好ましく、特に１，０００〜１００，０００ｇ／ｍｏｌ、特に好ましくは１，０００〜１５，０００ｇ／ｍｏｌ、及び特に好ましくは１，０００〜４，０００ｇ／ｍｏｌの平均モル質量Ｍｗを有するポリアクリル酸が好ましい。ポリ（メタ）クリル酸ポリマー及びコポリマーの分子量は、ポリマーの水酸化ナトリウム溶液で中和された１％の水溶液の粘度を測定することによって確認される（フィケンチャー定数）。
（メタ）クリル酸のコポリマー、特に、（メタ）クリル酸の他に、コモノマーとしてエチレン、マレイン酸、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル及び／又はアクリル酸エチルヘキシルを含むコポリマーも適している。少なくとも４０重量％及び特に少なくとも８０重量％の（メタ）クリル酸モノマーを含むコポリマーが好ましく、その割合は、モノマー又はポリマーの酸形態に基づく。
ポリアクリル酸ポリマー及びコポリマーを中和するために、水酸化カリウム及び特に水酸化ナトリウム等のアルカリ金属及びアルカリ土類金属ヒドロキシドが特に適している。さらに、セパレーターを強化するコーティング剤及び／又は添加剤として、例えば、金属アルコキシドを含み得、金属は、例示のためだけに（限定することを意図せず）、Ｚｎ、Ｎａ、又はＡｌ、例示のためだけにナトリウムエトキシドが挙げられ得る。
いくつかの実施形態では、微多孔ポリオレフィン多孔性膜は、このような層の片側又は両側にコーティング剤を含み得る。このようなコーティング剤は、界面活性剤又はその他の物質を含み得る。いくつかの実施形態において、コーティング剤は、例えば、米国特許出願第２０１２／００９４１８３号に記載の１つ以上の物質を含み得、参照により本明細書に組み込まれる。このようなコーティング剤は、例えば、電池システムの過充電電圧を減少し、それによって、格子体の腐食の少ない電池寿命を延ばし、乾燥及び／又は水分喪失を防ぐ。
比
特定に選択された実施形態において、膜は、重量で、約５〜１５％のポリマー、いくつかの例では約１０％のポリマー、約１０〜７５％の充填剤、いくつかの例では約３０％の充填剤、約１０〜８５％のプロセスオイル、いくつかの例では約６０％のプロセスオイルを合わせることによって、調製され得る。その他の実施形態において、充填剤の含量は減少し、油分量が約６１重量％、６２重量％、６３重量％、６４重量％、６５重量％、６６重量％、６７％重量％、６８％重量％、６９重量％又は７０重量％超に増える。充填剤：ポリマーの比（重量）は、約２：１、２．５：１、３：１、３．５：１、４．０：１、４．５：１、５．０：１、５．５：１又は６：１であり得る（又は大体のこれらの特定の範囲の間であり得る）。充填剤：ポリマーの比（重量）は、約１．５：１〜約６：１、いくつかの例では、２：１〜６：１、約２：１〜５：１、約２：１〜４：１、いくつかの例では、約２：１〜約３：１であり得る。充填剤、油、ポリマー（例えば、ポリエチレン）の量は、全て、走行性及び電気抵抗、坪量、突刺抵抗、屈曲剛度、酸化抵抗、多孔性、物理滴強度、屈曲度等の所望のセパレーター特性についてバランスが取れている。
少なくとも１つ実施形態において、多孔性膜は、加工油及び沈降シリカと混合されたＵＨＭＷＰＥを含むことができる。少なくとも１つの実施形態において、微多孔膜は、加工油、添加剤及び沈降シリカと混合されたＵＨＭＷＰＥを含むことができる。混合物は、また、セパレーターの技術に共通のその他の添加材又は薬剤（例えば、界面活性剤、湿潤剤、着色剤、帯電防止剤、酸化防止剤等、及びその組み合わせ）を少量含み得る。特定の例では、微多孔ポリマー層は、８〜１００容量％のポリオレフィン、０〜４０容量％の可塑剤及び０〜９２容量％の不活充填剤の均一な混合物であり得る。好ましい可塑剤は石油系油分である。可塑剤は、ポリマー−充填剤−可塑剤組成物から取り除くことが最も容易な成分であるため、電池セパレーターに多孔性を与えるのに有用である。
本発明に従って作製される微多孔膜は、ポリエチレン及び充填剤（例えば、シリカ）を含み、通常、残油量を有し、いくつかの実施形態では、残油量は、セパレーター膜の総重量の約０．５％〜最大約４０％である（いくつかの例では、セパレーター膜の総重量の約１０〜４０％、いくつかの例では総重量の約２０〜４０％）。本明細書の特定の選択された実施形態において、セパレーターの残油量は、性能強化添加剤、例えば、６未満の親水性親油性バランス（「ＨＬＢ」）を有する界面活性剤、又は非イオン性界面活性剤等の界面活性剤をより多く添加することによって、置き換えることができる。例えば、界面活性剤、非イオン性界面活性剤等の性能強化添加剤は、微多孔セパレーター膜の総重量の最大０．５％、残油量の総量まで（例えば、２０％、３０％又はさらに４０％まで）含み得、それによって、セパレーター膜の残油を部分的又は完全に置き換える。
製造
いくつかの実施形態において、例示的な多孔性膜は、押出し機で構成要素を混合することによって、作製され得る。例えば、約１０重量％のＵＨＭＷＰＥを有する約３０重量％のシリカ、及び約６０％の加工油を押出し機で混合し得る。例示的な微多孔膜は、熱押し機に構成要素を通過し、押出し機によって生成された押出成形物を型に通し、２つの加熱工程、カレンダースタック又はロールによって形成されるニップになって、連続したウェブを形成することによって作製され得る。カレンダーロールは、また、ベースウェブ厚ＴＢＡＳＥ及び／又はバックウェブ厚ＴＢＡＣＫを確立する。ウェブからの加工油の実質量は、溶媒を使用することで抽出され得る。ウェブは、乾燥され、所定の幅のレーンに切り開かれ、その後、ロールに巻かれ得る。あるいは、さらに、プレス又はカレンダーロールは、様々な溝パターンで彫り込まれて、リブ、溝、手触りのある領域、鋸歯状又は鋸歯状のリブ、狭間胸壁又は狭間胸壁状のリブ、破壊されたリブ、角度のあるリブ、線形リブ、又は湾曲若しくは類洞状のリブ、浮き出し模様、ディンプル等が与えられ、微多孔膜若しくはその組み合わせに、又はそこからセパレーターに伸長する。
界面活性剤による製造
特定の選択された実施形態において、任意の添加剤又は剤（例えば、界面活性剤、湿潤剤、着色剤、帯電防止剤、抗酸化剤等及びその組み合わせ）は、また、押出し機において、その他の構成要素と一緒に混合され得る。本開示に記載の微多孔膜は、シート又はウェブの形状に押出され、実質的に前述と同じように完成され得る。
特定の実施形態において、押出し機に添加又は交互に添加する際に、添加剤は、例えば、完成した場合に（例えば、多くの加工油を抽出した後に）セパレーター多孔性膜に適用される。特定の好ましい実施形態に従って、添加剤又は添加剤の溶液（例えば、水溶液）がセパレーターの１つ以上の表面に適用される。この変形は、加工油の抽出に使用される溶媒に可溶性の非熱安定性添加剤及び添加剤の適用に特に適している。本発明に記載の添加剤の溶媒として特に適しているものは、低分子量のアルコール類、例えば、メタノール及びエタノール、並びに水とこれらのアルコール類の混合物である。添加剤は、負電極に面する側、正電極に面する側、又はセパレーターの両側に適用することができる。添加剤は、溶媒浴中で、孔形成剤（例えば、加工油）を抽出する最中に適用することもできる。特定の選択された実施形態において、界面活性剤コーティング剤等の性能強化添加剤のいくらか、又はセパレーターを作製する前に押出し機に添加される性能強化添加剤（又はその両方）は、電池システムのアンチモンと合わせてもよく、不活性にし、及び／又はそれと化合物を形成してもよく、及び／又は電池のｍｕｄ ｒｅｓｔに落下させてもよく、及び／又は負電極に沈殿することを防いでもよい。
特定の実施形態において、添加剤（例えば、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤又はその混合物）は、少なくとも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、１０．０ｇ／ｍ２又は最大約２０．０ｇ／ｍ２の密度又はアドオンレベルで存在することができる。添加剤は、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又は５．０〜１５．０ｇ／ｍ２の密度又はアドオンレベルでセパレーターに存在することができる。
添加剤は、また、添加剤又は添加剤の溶液（溶媒浴添加）に電池セパレーターを浸し、必要な場合（例えば、乾燥することによって）溶媒を取り除くことによって適用し得る。このように、添加剤の適用は、例えば、膜の作製中に適用されることの多い抽出と組み合わせることができる。その他の好ましい方法は、添加剤、ディップコート、ローラーコート又はカーテンコートをセパレーターの表面に噴霧することである。
本明細書に記載の特定の実施形態では、少ない量のアニオン性又は非イオン性界面活性剤を本発明のセパレーターに添加する。このような例では、望ましい特徴は少ない全有機炭素を含み得、及び／又は少ない揮発性有機化合物が、（界面活性剤が少量であるため）この実施形態の望ましい本発明のセパレーターを生成することができる。
製造／厚み
述べられているように、プレス又はカレンダーは、彫り込まれて、リブ、溝、手触りのある領域、鋸歯状又は鋸歯状のリブ、狭間胸壁又は狭間胸壁状のリブ、破壊されたリブ、角度のあるリブ、線形リブ、又は湾曲若しくは類洞状のリブ、浮き出し模様、ディンプル等が与えられ、微多孔膜若しくはその組み合わせに、又はそこから伸長する。
いくつかの実施形態において、多孔性セパレーター膜は、約５０μｍ〜１．０ｍｍ、少なくとも約５０μｍ、少なくとも約７５μｍ、少なくとも約１００μｍ、少なくとも約１２５μｍ、少なくとも約１５０μｍ、少なくとも約１７５μｍ、少なくとも約２００μｍ、少なくとも約２２５μｍ、少なくとも約２５０μｍ、少なくとも約２７５μｍ、少なくとも約３００μｍ、少なくとも約３２５μｍ、少なくとも約３５０μｍ、少なくとも約３７５μｍ、少なくとも約４００μｍ、少なくとも約４２５μｍ、少なくとも約４５０μｍ、少なくとも約４７５μｍ又は、少なくとも約５００μｍのバックウェブ厚ＴｈｉｃｋｎｅｓｓＢａｃｋｗｅｂを有することができる（しかし、いくつかの実施形態において、５０μｍの厚みの非常に薄いバックウェブ厚ＴｈｉｃｋｎｅｓｓＢａｃｋｗｅｂが提供され、その厚みは、例えば５０μｍ〜７５μｍ厚である）。特定の実施形態において、バックウェブ厚ＴｈｉｃｋｎｅｓｓＢａｃｋｗｅｂは、約１２５μｍ±７５μｍ以下であり得る。
特定の実施形態において、多孔性膜は、約５０μｍ〜１．０ｍｍ、約５０μｍ〜７５０μｍ、約１００μｍ〜７５０μｍ、約２００μｍ〜７５０μｍ、約２００μｍ〜５００μｍ、約１５０μｍ〜５００μｍ、約２５０μｍ〜５００μｍ、約２５０μｍ〜４００μｍ、又は約２５０μｍ〜３５０μｍのベースウェブ厚ＴＢＡＳＥを有することができる。特定の実施形態において、ベースウェブ厚ＴＢＡＳＥは、約２００μｍ±３５μｍ以下であり得る。
突刺抵抗
特定の選択された実施形態において、例示的なセパレーターは、増加した突刺抵抗を特徴とし得る。例えば、突刺抵抗は、約９Ｎ以上、９．５Ｎ以上、１０Ｎ以上、１０．５Ｎ以上、１１Ｎ以上、１１．５Ｎ以上、１２Ｎ以上、１２．５Ｎ以上、１３Ｎ以上、１３．５Ｎ以上、１４Ｎ以上、１４．５Ｎ以上、１５Ｎ以上、１５．５Ｎ以上、１６Ｎ以上、１６．５Ｎ以上、１７Ｎ以上、１７．５Ｎ以上、１８Ｎ以上、１８．５Ｎ以上、１９Ｎ以上、１９．５Ｎ以上、又は２０Ｎ以上である。特定の実施形態において、例示的なセパレーターは、約９Ｎ〜２０Ｎ以上、約１１Ｎ〜２０Ｎ以上の平均突刺抵抗で好ましくは規定され得る。
突刺抵抗は、図５に概して記載されるように、先端２００を使用して、多孔性膜を突刺するのに必要とされる力として測定され得る。先端２００が膜を突刺しながら、多孔性膜が支持される突刺ベースは、概して１０ｍｍの深さの６．５ｍｍの直径の直状孔を有するベースとして概して記載され得る。先端の移動限界は、突刺ベースの表面下の約４ｍｍ〜８ｍｍであり得る。突刺先端２００は、約５ｍｍ／秒の速度で、膜を直線的に移動する。
電気抵抗
特定の選択された実施形態において、例示的なセパレーターは、減少した電気抵抗を示す。例えば、電気抵抗は、約２００ｍΩ・ｃｍ2、１８０ｍΩ・ｃｍ2、１６０ｍΩ・ｃｍ2、１４０ｍΩ・ｃｍ2、１２０ｍΩ・ｃｍ2、１００ｍΩ・ｃｍ2、８０ｍΩ・ｃｍ2、６０ｍΩ・ｃｍ2、５０ｍΩ・ｃｍ2、４０ｍΩ・ｃｍ2、３０ｍΩ・ｃｍ2又は２０ｍΩ・ｃｍ2以下である。特定の選択された実施形態において、例示的なセパレーターは、好ましくは４０ｍΩ・ｃｍ2〜２５ｍΩ・ｃｍ2以下の好ましい電気抵抗を有し得る。
本発明に記載のＥＲ試験評価のためのサンプルのセパレーターに試験を行うために、最初にサンプルのセパレーターを調製しなければならない。そのために、サンプルのセパレーターを脱塩水の浴に浸すことが好ましく、その後、水を沸騰させ、沸騰した脱塩水浴に浸して１０分後にセパレーター取り除く。取り除いた後に、余剰な水をセパレーターから振り落とし、２７°Ｃ±１℃の１．２８０の比重を有する硫酸の浴に配置する。セパレーターを硫酸浴に２０分間浸す。セパレーターは、その後、電気抵抗の試験の準備を行う。
屈曲剛度
特定の選択された実施形態において、例示的なセパレーターは、幅方向に増加した屈曲剛度を特徴とし得る。理論に縛られることを望まないが、幅方向の増加した屈曲剛度は、鉛蓄電池の製造中に加工されるセパレーターの能力を改善すると考えられる。
例えば、セパレーターの実施形態は、約２０ｍＮ以上、２１ｍＮ以上、２２ｍＮ以上、２３ｍＮ以上、２４ｍＮ以上、２５ｍＮ以上、２６ｍＮ以上、２７ｍＮ以上、２８ｍＮ以上、２９ｍＮ以上、３０ｍＮ以上、３１ｍＮ以上、３２ｍＮ以上、３３ｍＮ以上、３４ｍＮ以上、３５ｍＮ以上、３６ｍＮ以上、３７ｍＮ以上、３８ｍＮ以上、３９ｍＮ以上、４０ｍＮ以上、４１ｍＮ以上、４２ｍＮ以上、４３ｍＮ以上、４４ｍＮ以上、４５ｍＮ以上の屈曲剛度を有し得る。特定の実施形態において、例示的なセパレーターは、約２０ｍＮ〜４０ｍＮ以上、又はより好ましくは約２５ｍＮ〜４５ｍＮ以上の突刺抵抗で規定され得る。
幅方向の屈曲剛度は、サンプルを屈曲するのに必要とされる力として測定され得る。図６は、屈曲剛度を測定するために使用される試験の設定を示す。この値を測定するために、１５０ｍｍのセパレーターのサンプル片を１０．０ｍｍの長方形に切り分けることが好ましい場合がある。試験を行うために、サンプルの１５０ｍｍの端を長さに沿って固定する。５ｍｍの屈曲長で力を加える。屈曲剛度は、サンプルを３０°の屈曲角度αで折り曲げるのに必要とされる力によって測定される。屈曲角度αは、固定と力の適用の間で、サンプルを通る平面及び試験の最後の同平面によって測定される。
酸化安定性
特定の選択された実施形態において、例示的なセパレーターは、改善されたより高い酸化抵抗を特徴とし得る。酸化抵抗は、鉛蓄電池電解液に長時間暴露した後に、幅方向のサンプルセパレーターの標本の伸長を測定する。例えば、例示的なセパレーターは、４０時間で、約１００％以上、１５０％以上、２００％以上、２５０％以上、３００％以上、３５０％以上、４００％以上、４５０％又は５００％以上の伸長を有し得る。特定の実施形態において、例示的なセパレーターは、４０時間で、約１００％以上の好ましい酸化抵抗又は伸長を有し得る。さらに、例示的なセパレーターは、２０時間で、約２００％以上、２５０％以上、３００％以上、３５０％以上、４００％以上、４５０％又は５００％以上の伸長を有し得る。特定の実施形態において、例示的なセパレーターは、２０時間で、約２００％以上の好ましい酸化抵抗又は伸長を有し得る。
酸化抵抗についてサンプルの試験を行うために、例示的なセパレーターのサンプル標本４００個を、最初に、概して図７Ａに記載される形状に切り分ける。概して図７Ｂに示されるように、標本４００を試料ホルダーに置く。
第１のサンプルは、壊れるまでの伸長％について、時間＝０時間、乾燥した状態で試験を行った。伸長は、図７Ａの点Ａ及びＢから測定される５０ｍｍの距離に基づく。例えば、点Ａ及びＢが３００％の距離まで伸展する場合、ＡとＢの最終距離は１５０ｍｍである。
伸長試験は、短時間、サイクル電池の電解液に長期間暴露することをシミュレートするために設計する。サンプル４００は、最初にイソプロパノールに完全に浸し、排出し、その後水に１〜２秒間浸される。サンプルは、その後、電解液に浸す。溶液は、順に、３６０ｍｌの１．２８比重の硫酸、３５ｍｌの１．８４比重の硫酸、その後、１０５ｍｌの３５％の過酸化水素を加えることによって調製される。溶液を８０℃に保持し、サンプルを長時間溶液に浸す。サンプルの伸長について、一定時間、例えば、２０時間、４０時間、６０時間、８０時間試験を行ってもよい。この間隔試験を行うために、サンプル４００を８０℃の電解質浴から取り除き、酸が取り除かれるまで、微温の流水下に置く。伸展の試験を行うことができる。
少なくとも選択された実施形態において、本開示又は本発明は、改善された電池セパレーター、低いＥＲ又は高いコンダクタンスセパレーター、改善された鉛蓄電池、例えば、フラデッド鉛蓄電池、高いコンダクタンス電池、及び／又は当該電池を含む改善された車両、及び／又はこのようなセパレーター又は電池及び／又はその組み合わせを製造又は使用する方法に関する。少なくとも特定の実施形態において、本開示又は本発明は、改善されたセパレーターを組み込み、増加したコンダクタンスを示す改善された鉛蓄電池に関する。
表１は、本開示の例示的な電池セパレーターのパラメータを詳細に示す。
Figure 2020511767
表２は、本開示の例示的な電池セパレーターのパラメータを示す。改善されたセパレーター＃１は、本発明のセパレーターを作製する第１試行を示し、改善されたセパレーター＃２は、精製工程から作製された例示的なセパレーターを示す。
Figure 2020511767
表３は、例示的な改善されたセパレーター＃２、コントロールセパレーター＃１及びコントロールセパレーター＃２の比較を詳細に示し、両者とも市販の鉛蓄電池セパレーターである。
Figure 2020511767
結論
改善されたセパレーターは、様々な電池、特に鉛蓄電池及び鉛蓄電池の用途に有用である。電池は、フラデッド電池であり得、管状でも平板状電池であってもよい。電池は、ゴルフカート（ゴルフ用自動車とも呼ばれるときがある）用の電池、又はソーラー又は風力エネルギー電池等のその他のディープサイクル用途等の動力用途に使用することができる。
さらに、本明細書に開示され記載される本発明の電池セパレーターは、より一定した低い充電終了（ＥＯＣ）電流と使用される改善されたディープサイクル電池を提供する。低いＥＯＣ電流を維持することは、本明細書に記載の改善された電池がアンチモン中毒を抑制することを明らかにする。例として、新規のディープサイクル鉛蓄電池の寿命として、より多くのアンチモンが電池に存在し、このことは、ＥＯＣ電流が電池の寿命を上回って増加し得、それによって、電池の水分消費が増加し、電池の全体的なサイクル寿命性能が減少することを意味する。本明細書に記載の本発明のセパレーターは、ＥＯＣ電流が電池のサイクル寿命にわたって、より一定して保持され、それによってＳｂ中毒の減少を示すことを意味する。
さらに、本明細書に記載の改善された電池セパレーターは、また、以前から周知のセパレーターを使用して作製された電池よりも、定常状態の電位で、減少した浮動の充電電流を示すディープサイクルフラデッド鉛蓄電池を提供し、以前から周知のセパレーターを使用して作製されたディープサイクル電池よりも、ディープサイクル作動の電池を満充電に戻すのに必要な電圧及び／又はエネルギーが減少し、以前から周知のセパレーターを使用して作製された電池よりも、電圧制御が全体的に改善し、並びに／又は、以前から周知のセパレーターを使用して作製された電池よりも、格子体の腐食が減少する。
本発明の選択された実施形態において、約１３０ｇ／ｍ２以下の坪量、約２５ｍＮ以上の幅方向の屈曲剛度の鉛蓄電池セパレーターが提供され得る。
本発明の特定のその他の選択された実施形態において、約２５ｍＮ以下の幅方向の屈曲剛度及び約１２５μｍ以下のバックウェブ厚を有する鉛蓄電池セパレーターが提供され得る。
本発明のいくつかの態様において、約４０ｍΩ・ｃｍ２以下の電気抵抗、約１１．０Ｎ以上の平均突刺抵抗、約２００％以上の２０時間の酸化抵抗、約１００％以上の４０時間の酸化抵抗、約１２５μｍ以下のバックウェブ厚、約２０％以下の残油量、約１０％以上の残油量を有する多孔性膜を有するセパレーターが提供され得る。
本発明の他の態様では、鉛蓄電池セパレーターは、少なくとも１つのリブのアレイを有し得、少なくとも１つのリブのアレイは、固形リブ、破壊されたリブ、別々の破壊されたリブ、連続したリブ、不連続のリブ、角度のあるリブ、線形のリブ、多孔性膜の縦方向に実質的に伸長する長手方向のリブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長する横リブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長する横断リブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長する横断するクロスリブ、鋸歯状、鋸歯状のリブ、狭間胸壁又は狭間胸壁状のリブ、固体又は破壊されたジグザグ様に配置された湾曲又は類洞状のリブ、溝、チャンネル、手触りのある領域、浮き出し模様、ディンプル、多孔性、非多孔性、ミニリブ又はクロスミニリブ及びその組み合わせから成る群の少なくとも１つを有し得る。
選択された実施形態において、セパレーターは第１バックウェブ面から伸長するリブの第１アレイを有し得、第１バックウェブ面から測定される第１リブの高さを有し、第２バックウェブ面から伸長するリブの第２アレイを有し得、リブの第１アレイと実質的に直交し、第２バックウェブ面から測定される第２リブの高さを有し、約２００μｍ以下のベースウェブの厚みを有し得る。リブの第２アレイは、約７５μｍ以下の高さ、及び約１００μｍ以下のバックウェブ厚を有し得る。
例示的なセパレーターは、約４００μｍ〜約２．０ｍｍの全体厚を有し得る。
特定の例示的な実施形態では、鉛蓄電池セパレーターは、固形リブ、破壊されたリブ、別々の破壊されたリブ、連続したリブ、不連続のリブ、角度のあるリブ、線形のリブ、多孔性膜の縦方向に実質的に伸長する長手方向のリブ、多孔性の幅方向に実質的に伸長する横リブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長する横断リブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長するクロスリブ、鋸歯状、鋸歯状のリブ、狭間胸壁又は狭間胸壁状のリブ、固体又は破壊されたジグザグ様に配置された湾曲又は類洞状のリブ、溝、チャンネル、手触りのある領域、浮き出し模様、ディンプル、多孔性、非多孔性、ミニリブ又はクロスミニリブ及びその組み合わせから成る群のリブの第１アレイを有し得る。
その他の選択された実施形態では、鉛蓄電池セパレーターは、固形リブ、破壊されたリブ、別々の破壊されたリブ、連続したリブ、不連続のリブ、角度のあるリブ、線形リブ、多孔性膜の縦方向に実質的に伸長する長手方向のリブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長する横リブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長する横断リブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長するクロスリブ、鋸歯状、鋸歯状のリブ、狭間胸壁又は狭間胸壁状のリブ、固体又は破壊されたジグザグ様に配置された湾曲又は類洞状のリブ、溝、チャンネル、手触りのある領域、浮き出し模様、ディンプル、多孔性、非多孔性、ミニリブ又はクロスミニリブ及びその組み合わせから成る群のリブの第２アレイを有し得る。
選択された実施形態において、本発明は、本明細書に実質的に記載されるセパレーターを有する鉛蓄電池を提供する。電池は、平板状の電池、管状の電池、フラデッド鉛蓄電池、増強されたフラデッド鉛蓄電池、ディープサイクル電池、吸収性グラスマット電池、管状電池、インバーター電池、車両用バッテリー、始動−照明−イグニッション（「ＳＬＩ」）電池、アイドル−スタート−ストップ（「ＩＳＳ」）電池、自動車用バッテリー、トラック用バッテリー、オートバイ用バッテリー、全地形万能車用バッテリー、フォークリフト用バッテリー、ゴルフカート用バッテリー、ハイブリッド−電気車両用バッテリー、電気車両用バッテリー、ｅ−ｒｉｃｋｓｈａｗバッテリーｅ−ｂｉｋｅバッテリー、又は船舶用バッテリーであり得る。
電池は、動作時、停止時、又は前述の全てのサイクルで、部分充電状態で作動し得る。
特定の選択された実施形態において、本発明は、本明細書に実質的に記載されるセパレーターを有する鉛蓄電池を搭載した車両を提供する。車両は、自動車、トラック、オートバイ、全地形万能車、フォークリフト、ゴルフカート、アイドル−スタート−ストップ車両、ハイブリッド−電気車両、電気車両、ｅ−ｒｉｃｋｓｈａｗ、ｅ−ｂｉｋｅ又は船舶であり得る。
新規又は改善されたセパレーター、電池セパレーター、増強されたフラデッド電池セパレーター、電池、セル、システム、方法、及び／又はこのようなセパレーター、電池セパレーター、増強されたフラデッド電池セパレーター、セル、システム及び／又は電池を製造及び／又は使用する方法、減少したＥＲ、改善された突刺強度、改善されたセパレーターＣＭＤ剛度、改善された酸化抵抗、減少したセパレーターの厚み、減少した坪量及びその組み合わせを有する電池セパレーター、増強されたフラデッド電池のための改善されたセパレーターを提供し、セパレーターは、減少したＥＲ、改善された突刺強度、改善されたセパレーターＣＭＤ剛度、減少した坪量又はその組み合わせを有し、減少したＥＲ、改善された突刺強度、改善されたセパレーターＣＭＤ剛度、改善された酸化抵抗、減少したセパレーターの厚み、減少した坪量及びその組み合わせを含む又は示すセパレーターを提供し、平板状電池、管状電池、車両用ＳＬＩ及びＨＥＶ ＩＳＳ用途、ディープサイクル用途、ゴルフ用自動車又はゴルフカート、及びｅ−ｒｉｃｋｓｈａｗ電池、部分充電状態（「ＰＳＯＣ」）で作動する電池、インバーター電池、再生可能エネルギー資源のための蓄電池及びその組み合わせ、並びに／又は本明細書に示され、請求され又は記載されるものを提供する。
少なくとも選択された実施形態、態様又は対象では、新規又は改善されたセパレーター、電池セパレーター、増強したフラデッド電池セパレーター、電池、セル及び／又はセパレーター、増強したフラデッド電池セパレーター、セル及び／又は電池の使用を開示又は提供する。少なくとも特定の実施形態において、本開示又は本発明は、増強されたフラデッド電池の新規又は改善された電池セパレーターに関する。さらに、本明細書では、減少したＥＲ、改善された突刺強度、改善されたセパレーターのＣＭＤ剛度、改善された酸化抵抗、減少したセパレーターの厚み、減少した坪量及びその組み合わせを有する方法、システム及び電池セパレーターを開示する。少なくとも特定の実施形態において、本開示又は本発明は、増強されたフラデッド電池の改善されたセパレーターに関し、セパレーターは、ＥＲの減少、突刺強度の改善、セパレーターのＣＭＤ剛度の改善、酸化抵抗の改善、セパレーターの厚みの減少、坪量の減少又はその組み合わせを有する。少なくとも特定の実施形態において、減少したＥＲ、改善された突刺強度、改善されたセパレーターのＣＭＤ剛度、改善された酸化抵抗、減少したセパレーターの厚み、減少した坪量及びその組み合わせを含み、又は示すセパレーターを提供する。少なくとも特定の実施形態において、セパレーターは、平板状電池、管状電池、車両ＳＬＩ及びＨＥＶ ＩＳＳ用途、ディープサイクル用途、ゴルフ用自動車又はゴルフカート、及びｅ−ｒｉｃｋｓｈａｗ電池、部分充電状態（「ＰＳＯＣ」）で動作する電池、インバーター電池、並びに再生可能エネルギー資源の蓄電池、並びにその組み合わせが提供される。
少なくとも選択された実施形態において、本開示又は本発明は、新規又は改善された膜、セパレーター、電池セパレーター、増強されたフラデッド電池セパレーター、電池、セル、システム及び／又は同部品を使用した車両、並びに／又はこのようなセパレーター、電池セパレーター、増強されたフラデッド電池セパレーター、電池、セル、システム及び／又は同部品を使用した車両の製造及び／若しくは使用方法に関する。少なくとも特定の実施形態では、本開示は、インバーター電池、ディープサイクル用途のためのフラデッド電池、自動車の始動照明イグニッション（「ＳＬＩ」）電池、アイドル−スタート−ストップ（「ＩＳＳ」）用途の電池、例えば、ハイブリッド−電気車両、及び／又は増強されたフラデッド電池（ｅｎｈａｎｃｅｄ ｆｌｏｏｄｅｄ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ、「ＥＦＢ」）等の車両用電池のための新規又は改善された増強されたフラデッド鉛蓄電池セパレーターに関し、並びに／又はこのような改善されたセパレーター、セル、電池、システム、車両等を製造及び／又は使用する改善された方法に関する。少なくとも特定の実施形態において、本開示又は本発明は、増強されたフラデッド電池のための改善されたセパレーター、並びに／又はこのような改善されたセパレーターを有する電池を製造、試験及び／又は使用する改善された方法に関する。少なくとも選択された実施形態において、本開示又は本発明は、セパレーター、特に、減少したセパレーターの電気抵抗（「ＥＲ」）、減少したセパレーターの厚み、増加したセパレーターの突刺強度、改善されたセパレーターの幅方向（「ＣＭＤ」）剛度、改善された酸化抵抗、減少したセパレーターの坪量、増加したセパレーターの水和性又はその組み合わせを有する増強されたフラデッド電池のためのセパレーターに関する。さらに、本明細書では、電池寿命を長くし、水分喪失を減少し、水和性を増加し、内部抵抗を減少し、及び／又は少なくとも増強されたフラデッド電池の均一性を改善する方法、システム及び電池セパレーターが開示される。少なくとも特定の実施形態において、本開示又は本発明は、増強されたフラデッド電池の改善されたセパレーターに関し、セパレーターは、１つ以上の性能増強添加剤又はコーティング剤、電気抵抗の減少、厚みの減少、突刺強度の増加、ＣＭＤ剛度の改善、酸化抵抗の改善、坪量の減少又はその組み合わせを含む。
少なくとも特定の可能な好ましい実施形態、態様又は対象において、新規構成及び／又は改善された特性の組み合わせを有する膜、セパレーター膜又はセパレーターを提供する。それに関連する電池、方法及びシステムも提供する。特定の実施形態では、新規又は改善されたセパレーター、電池セパレーター、増強したフラデッド電池セパレーター、電池、セル及び／又はセパレーター、増強したフラデッド電池セパレーター、セル及び／又は電池の使用を提供する。さらに、本明細書では、減少したＥＲ、改善された突刺強度、改善されたセパレーターのＣＭＤ剛度、改善された酸化抵抗、減少したセパレーターの厚み、減少した坪量及びその組み合わせを有する方法、システム及び電池セパレーターを開示する。少なくとも特定の実施形態において、セパレーターは、平板状電池、管状電池、車両ＳＬＩ及びＨＥＶ ＩＳＳ用途、ディープサイクル用途、ゴルフ用自動車又はゴルフカート、及びｅ−ｒｉｃｋｓｈａｗ電池、部分充電状態（「ＰＳＯＣ」）で動作する電池、インバーター電池、並びに再生可能エネルギー資源の蓄電池、並びにその組み合わせが提供される。
少なくとも特定の可能な好ましい実施形態、態様又は対象において、以下を提供又は開示し、
約１４０ｇ／ｍ２以下の坪量を有する少なくとも１つの膜、及び約２５ｍＮ以上の幅方向の屈曲剛度を含む鉛蓄電池セパレーター、
前述のセパレーターは、膜が約１３５ｇ／ｍ２以下の坪量及び約２５ｍＮ以上の幅方向の屈曲剛度を有する。
前述のセパレーターは、膜が約１３０ｇ／ｍ２以下の坪量及び約２５ｍＮ以上の幅方向の屈曲剛度を有する。
前述のセパレーターは、膜が約４０ｍΩ・ｃｍ２以下の電気抵抗及び約９．０Ｎ以上の平均突刺抵抗を有する。
前述のセパレーターは、膜が約４０ｍΩ・ｃｍ２以下の電気抵抗を有する。
前述のセパレーターは、膜が約１０．０Ｎ以上の平均突刺抵抗を有する。
前述のセパレーターは、膜が約１２．０Ｎ以上の平均突刺抵抗を有する。
前述のセパレーターは、膜が約１４．０Ｎ以上の平均突刺抵抗を有する。
本発明は、その趣旨及び本質的特性から逸脱することなく、その他の形態で具体化されてもよく、したがって、先の明細書よりも本発明の範囲を示す添付の請求項を参照するべきである。
前述の構造及び方法は、例示のためだけに示されている。例は、最良の形態を含む例示的な実施形態を開示し、また、当業者が本発明を実施することができるように使用され、装置又はシステムを作製し、使用し、組み込まれた方法を実施することを含む。これらの例は、本発明を開示される詳細なステップ及び／又は形態に余すところなく又は限定することを意図していなく、多くの修正及び変形が前述の教示の観点から可能である。本明細書に記載の特性は、任意の組み合わせて組み合わせることができる。本明細書に記載の方法のステップは、物理的に可能なシークエンスで実施することができる。本発明の特許性の範囲は、添付の請求項によって規定され、当業者に思い浮かぶその他の例を含み得る。このようなその他の例は、請求項の文字通りの言葉と異なっていない構造的要素を有する場合、又は文字通りの言葉と実質のない差を有する等価の構造的要素を含む場合、請求項の範囲内にあることが意図される。
添付の請求項の組成物及び方法は、本明細書に記載特定の組成物及び方法によって範囲を限定されず、請求項の少数の態様の説明として意図される。機能的に等価な組成物及び方法は、請求項の範囲内にあることが意図される。本明細書に示され、記載されるものの他に、組成物及び方法の様々な変形例は、添付の請求項の範囲内にあることが意図される。さらに、本明細書に開示される特定の代表的な組成物及び方法だけが特別に記載されているが、組成物及び方法ステップのその他の組み合わせも、特に記載されていなくても、添付の請求項の範囲内にあることが意図される。したがって、ステップ、要素、成分又は構成要素の組み合わせは、本明細書に明示的に言及され得るが、その他のステップ、要素、成分又は構成要素の組み合わせは、明示的に記載されていなくても含まれる。
本明細書及び添付の請求項で使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、その内容が他に明確に記載されない限り、複数のものを含む。特定の値に対して「約」（「ａｂｏｕｔ」又は「ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ」）から、及び／又は別の特定の値に対して「約」（「ａｂｏｕｔ」又は「ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ」）までのように、本明細書に範囲が示され得る。このような範囲が示されるとき、別の実施形態は、１つの特定の値及び／又は他方の特定の値を含む。同様に、先行して「約」を使用することで近似値として値を表す場合、特定の値が別の実施形態を形成することが理解される。範囲のそれぞれの終点が、他の終点に関係して両方とも重要であり、その他の終点と独立していることがさらに理解される。「任意の」又は「任意に」は、それに続く記載の事象又は状況が生じても、又は生じていなくてもよく、その記述は、その事象又は状況が発生する例及び発生していない例を含む。
本明細書の記載及び請求項にわたって、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及びその用語の変形例、例えば、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」及び「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」は、「限定されないが含む」ことを意味し、例えば、その他の添加剤、成分、整数又はステップを除外することを意図しない。用語「〜から本質的に成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」及び「〜から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」は、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」及び「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」の代わりに使用することができ、本発明のより詳細な実施形態を提供し、開示する。「例示的な」は、「〜の例」を意味し、好ましい又は理想的な実施形態を示すことを伝えることを意図してない。同様に、「〜等」は、制限的な意味で使用されていなく、説明又は例示の目的で使用される。
他に断りの無い限り、本明細書及び請求項で使用されるジオメトリー、寸法等は、最低限、請求項の範囲に等価物の理論の適用を意図していなく、いくつかの有効数字及び通常の丸め方法の観点で考慮される。
他に規定の無い限り、本明細書で使用される技術用語及び科学用語は全て、開示される発明が属する当業者によって共通に理解される意味と同じ意味を有する。本明細書に記載の刊行物及びそこに記載される材料は、特に、参照により組み込まれる。
さらに本明細書に例示的に開示される発明は、本明細書に特に開示されていない要素がない場合も適切に実施され得る。

Claims (38)

  1. 約１３０ｇ／ｍ２以下の坪量、及び約２５ｍＮ以上の幅方向の屈曲剛度を有する鉛蓄電池セパレーター。
  2. 約４０ｍΩ・ｃｍ２以下の電気抵抗を有する請求項１に記載の鉛蓄電池セパレーター。
  3. 約１１．０Ｎ以上の平均突刺抵抗を有する請求項１に記載の鉛蓄電池セパレーター。
  4. 約２００％以上の２０時間の酸化抵抗を有する請求項１に記載の鉛蓄電池セパレーター。
  5. 約１００％以上の４０時間の酸化抵抗を有する請求項１に記載の鉛蓄電池セパレーター。
  6. 約１２５μｍ以下の厚みを有する多孔性膜を有する請求項１に記載の鉛蓄電池セパレーター。
  7. 約２０％以下の残油量を有する請求項１に記載の鉛蓄電池セパレーター。
  8. 約１０％以上の残油量を有する多孔性膜を有する請求項１に記載の鉛蓄電池セパレーター。
  9. 少なくとも１つのリブのアレイを有する請求項１に記載の鉛蓄電池セパレーターであって、前記少なくとも１つのリブのアレイが、固形リブ、破壊されたリブ、別々の破壊されたリブ、連続したリブ、不連続のリブ、角度のあるリブ、線形のリブ、多孔性膜の縦方向に実質的に伸長する長手方向のリブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長する横リブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長する横断リブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長するクロスリブ、鋸歯状、鋸歯状のリブ、狭間胸壁又は狭間胸壁状のリブ、固体又は破壊されたジグザグ様に配置された湾曲又は類洞状のリブ、溝、チャンネル、手触りのある領域、浮き出し模様、ディンプル、多孔性、非多孔性、ミニリブ又はクロスミニリブ及びその組み合わせから成る群の少なくとも１つに存在する鉛蓄電池セパレーター。
  10. 約２５ｍＮ以上及び４０ｍＮ以下の幅方向の屈曲剛度、及び第１バックウェブ面と第２バックウェブ面の間の距離として規定されるバックウェブ厚を有し、前記バックウェブ厚が約１２５μｍ以下である、鉛蓄電池セパレーター。
  11. 前記第１バックウェブ面から伸長し、前記第１バックウェブ面から測定される第１リブの高さを有するリブの第１アレイ、
    前記第２バックウェブ面から伸長し、前記第１リブに対して実質的に直交し、及び前記第２バックウェブ面から測定される第２リブの高さを有するリブの第２アレイを含み、
    前記多孔性膜が前記バックウェブ厚と前記第２リブの高さの和として規定されるベースウェブ厚を有し、
    前記ベースウェブ厚が約２００μｍ以下である、請求項１０に記載の鉛蓄電池セパレーター。
  12. 前記バックウェブ厚、前記第１リブの高さ及び前記第２リブの高さの和として規定される全厚を有し、前記全厚が約４００μｍ〜約２．０ｍｍである、請求項１１に記載の鉛蓄電池セパレーター。
  13. 前記第１バックウェブ面から伸長し、前記第１バックウェブ面から測定される第１リブの高さを有するリブの第１アレイ、
    前記第２バックウェブ面から伸長し、前記リブの第１アレイに対して実質的に直交し、及び前記第２バックウェブ面から測定される第２リブの高さを有するリブの第２アレイを含み、
    前記第２リブの高さが約７５μｍ以下である、請求項１０に記載の鉛蓄電池セパレーター。
  14. 前記バックウェブ厚、前記第１リブの高さ及び前記第２リブの高さの和として規定される全厚を有し、前記全厚が約４００μｍ〜約２．０ｍｍである、請求項１３に記載の鉛蓄電池セパレーター。
  15. 前記バックウェブ厚が約１００μｍ以下である請求項１０に記載の鉛蓄電池セパレーター。
  16. 約１３０ｇ／ｍ２以下の坪量を有する請求項１０に記載の鉛蓄電池セパレーター。
  17. 約４０ｍΩ・ｃｍ２以下の電気抵抗を有する請求項１０に記載の鉛蓄電池セパレーター。
  18. 約１１．０Ｎ以上の平均突刺抵抗を有する請求項１０に記載の鉛蓄電池セパレーター。
  19. 約２００％以上の２０時間の酸化抵抗を有する請求項１０に記載の鉛蓄電池セパレーター。
  20. 約１００％以上の４０時間の酸化抵抗を有する請求項１０に記載の鉛蓄電池セパレーター。
  21. 固形リブ、破壊されたリブ、別々の破壊されたリブ、連続したリブ、不連続のリブ、角度のあるリブ、線形のリブ、多孔性膜の縦方向に実質的に伸長する長手方向のリブ、多孔性の幅方向に実質的に伸長する横のリブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長する横行性のリブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長する横断するリブ、鋸歯状、鋸歯状のリブ、狭間胸壁又は狭間胸壁状のリブ、固体又は破壊されたジグザグ様に配置された湾曲又は類洞状のリブ、溝、チャンネル、手触りのある領域、浮き出し模様、ディンプル、多孔性、非多孔性、ミニリブ又はクロスミニリブ及びその組み合わせから成る群の少なくとも1つのリブの第１アレイを含む、請求項１０に記載の鉛蓄電池セパレーター。
  22. 固形リブ、破壊されたリブ、別々の破壊されたリブ、連続したリブ、不連続のリブ、角度のあるリブ、線形リブ、多孔性膜の縦方向に実質的に伸長する長手方向のリブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長する横リブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長する横断リブ、多孔性膜の幅方向に実質的に伸長するクロスリブ、鋸歯状、鋸歯状のリブ、狭間胸壁又は狭間胸壁状のリブ、固体又は破壊されたジグザグ様に配置された湾曲又は類洞状のリブ、溝、チャンネル、手触りのある領域、浮き出し模様、ディンプル、多孔性、非多孔性、ミニリブ又はクロスミニリブ及びその組み合わせから成る群の少なくとも1つのリブの第２アレイを含む請求項２１に記載の鉛蓄電池セパレーター。
  23. 請求項１〜２２及び請求項３１〜３３の何れか一項に記載の鉛蓄電池セパレーターを有する鉛蓄電池。
  24. 前記電池が、平板状の電池、管状の電池、フラデッド鉛蓄電池、増強されたフラデッド鉛蓄電池、ディープサイクル電池、吸収性グラスマット電池、管状電池、インバーター電池、車両用バッテリー、始動−照明−イグニッション（「ＳＬＩ」）電池、アイドル−スタート−ストップ（「ＩＳＳ」）電池、自動車用バッテリー、トラック用バッテリー、オートバイ用バッテリー、全地形万能車用バッテリー、フォークリフト用バッテリー、ゴルフカート用バッテリー、ハイブリッド−電気車両用バッテリー、電気車両用バッテリー、ｅ−ｒｉｃｋｓｈａｗバッテリー、ｅ−ｂｉｋｅバッテリー、及び船舶用バッテリーから成る群から選択される、請求項２３に記載の鉛蓄電池。
  25. 前記電池が部分充電状態で動作する請求項２３に記載の鉛蓄電池。
  26. 前記電池が動作時に動作する請求項２３に記載の鉛蓄電池。
  27. 前記電池が停止時に動作する請求項２３に記載の鉛蓄電池。
  28. 請求項２３に記載の鉛蓄電池を有する車両。
  29. 前記電池が部分充電状態で動作する請求項２８に記載の車両。
  30. 前記車両が、自動車、トラック、オートバイ、全地形万能車、フォークリフト、ゴルフカート、アイドル−スタート−ストップ車両、ハイブリッド−電気車両、電気車両、ｅ−ｒｉｃｋｓｈａｗ、ｅ−ｂｉｋｅ又は船舶から成る群から選択される１つを含む、請求項２８に記載の車両。
  31. 約１４０ｇ／ｍ２以下の坪量、及び約２５ｍＮ以上の幅方向の屈曲剛度を有する少なくとも１つの膜を含む鉛蓄電池セパレーター。
  32. 前記膜が、約１３５ｇ／ｍ２以下の坪量、及び約２５ｍＮ以上の幅方向の屈曲剛度を有する請求項３１に記載のセパレーター。
  33. 前記膜が、約１３０ｇ／ｍ２以下の坪量、及び約２５ｍＮ以上の幅方向の屈曲剛度を有する請求項３１に記載のセパレーター。
  34. 前記膜が、約４０ｍΩ・ｃｍ２以下の電気抵抗及び約９．０Ｎ以上の平均突刺抵抗を有する請求項３１〜３３の何れか一項に記載のセパレーター。
  35. 前記膜が、約４０ｍΩ・ｃｍ２以下の電気抵抗を有する請求項３１〜３３の何れか一項に記載のセパレーター。
  36. 前記膜が約１０．０Ｎ以上の平均突刺抵抗を有する請求項３１〜３３の何れか一項に記載のセパレーター。
  37. 前記膜が約１２．０Ｎ以上の平均突刺抵抗を有する請求項３１〜３３の何れか一項に記載のセパレーター。
  38. 前記膜が約１４．０Ｎ以上の平均突刺抵抗を有する請求項３１〜３３の何れか一項に記載のセパレーター。
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