KR102182372B1 - 금속 축적 억제 및 성능 향상 보충제와 보충제 전달을 위한 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지와 관련하여 또는 내에서 사용하기 위한 금속 축적을 억제하고 성능을 향상시키는 추출된 또는 합성된 보충제와 관련 있고, 플라스틱 아티클(article), 플라스틱을 포함하는 아티클, 플라스틱에 유사한 아티클, 플라스틱 컨테이너, 장치, 다공성 전극, 액체 및 전해질, 특히 하나 또는 둘 이상의 보충제를 통합하는 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지와 관련된 아티클, 장치, 전극, 추출된 시트, 액체 및 전해질을 포함하는 보충제의 전달을 위한 시스템과 관련 있다. 보충제의 유효량은 전형적으로 전해질의 거품을 나타내고, 퇴적되는 금속의 감쇠의 행동의 시각적 지시자를 제공하고, 그리하여 재충전 가능한 전기화학 저장 전지 내의 다양한 표면에의 금속 축적을 감소시킨다.

Description

금속 축적 억제 및 성능 향상 보충제와 보충제 전달을 위한 시스템 {A METAL ACCUMULATION INHIBITING AND PERFORMANCE ENHANCING SUPPLEMENT AND A SYSTEM FOR DELIVERING THE SUPPLEMENT}
본 발명은 2013. 05. 31에 제출된 61/829,517호 미국 임시 특허에 대해 우선권을 주장한다.
본 발명은 금속 축적을 억제하고 성능을 향상시키는 추출된 또는 합성된 보충제 및 보충제의 전달을 위한 시스템과 관련 있다. 본 발명은 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지, 특히, 하나 또는 둘 이상의 보충제를 통한하는 아티클, 장치, 전극, 액체 및 전해질과 관련하여 사용 또는 내에서 사용하기 위한 보충된 플라스틱 아티클(article), 플라스틱을 포함하는 아티클, 플라스틱과 유사한 아티클, 플라스틱 컨테이너, 장치, 다공성 전극, 액체 및 전해질을 포함한다. 본 발명의 보충제들은 금속 퇴적을 감쇠시키는 행동의 시각적 지시자로서 전해질의 거품을 낳고 그리하여 음의 전극과 같은 저장 전지 내의 다양한 표면에의 금속 축적을 감소시키는 기능에 특징이 있다. 특히, 본 발명의 주제인 보충된 아티클은 전기화학 전지의 양의 전극 및 음의 전극 사이에 전형적으로 배치되는 다공성 절연체이다. 이것은 이온적으로 다공성이나 전극들 사이의 단락을 방지할 수 있도록 유전체 물질로 만들어지는 구조이다.
플라스틱 격실 내에 보관된 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지는 매우 흔해졌다. 그들은 완전 충전된 상태에서 PbO2-양의 전극 및 Pb-음의 전극을 갖고, 전극들은 묽은 H2SO4 전해질에 의해 둘러싸여있다. 전극들 사이의 물리적 접촉은 적절한 형태의 다공성 절연체에 의해 방지된다. 주로 자동차 엔진을 시작하기 위해서, 약 10억 개의 6-전지 구성이 세계적으로 사용되고 있다. 부하 관리(load leveling) 적용과 신호 및 조명 적용 등에서 실내외 전기 차량, 전화 교환, 가정, 사무실 및 산업 장비, 컴퓨터, 서버에 동력을 공급하기 위한 본질적으로 동일한 화학에 기반한 수많은 다른 전지 구성들이 존재한다.
사용자 불만 사항은 이러한 재충전 가능한 에너지 저장 전지의 작동에서 흔히 마주하는 여러 어려움 및 굉장히 자주 예측 불가능한 제한된 유용한 사용 기간을 포함한다. 더 구체적으로, 차량에 동력을 제공하기 위한 에너지 저장 전지가 노화됨에 따라, 충전 완료 전압은 떨어지고, 가스 처리 속도는 증가하고, 온도 및 물 소비는 상승한다. 전지들은 일상적 사용에서 계속해서 양의 전극의 일체형 금속 지지체를 손상시키고 지지 구조로부터 양의 전극의 PbO2의 이탈을 낳고, 결과적으로 전지의 에너지 저장 능력의 계속적인 손실로 인한 전지의 일상적 사용에의 부적합을 야기하는 충전 전류의 누적되는 부식 효과에 놓인다.
본 명세서에 기재된 구성요소 Ba, C, Cd, Cu, H, K, N, O, Pb, S, Sb, Sn를 포함하는 화합물을 포함하는 구성요소 및 화합물에 대한 포괄적인 서술은 "CRC Handbook of Chemistry and Physics", Editor David R Lide, 83rd Edition, (2002-2003), Section 4, chapter 1.에 제공된다.
양의 전극 지지 구조에 대한 충전 전류의 손상 효과는 전통적으로 그들의 건설에 약 1 내지 12wt%의 Sb, 전형적으로 2.75wt%의 Sb 및 주로 나머지 Pb를 사용하여 금속을 합금함으로써 감소되었다. Sb의 높은 비율은 에너지 저장 전지의 높은 내구성을 제공할 뿐만 아니라 현저히 많은 물 소비를 제공한다.
Pb-Sb 합금의 주요한 단점은 Sb의 양의 전극의 지지 구조로부터 용출되어 나가는 경향 및 Sb의 거주하는 Pb과 함께 도착하는 Sb가 작은 전해조를 형성하는 음의 전극의 활성 납(Pb) 상에 전기 도금되는 경향이다. 이것은 Pb이 PbSO4로 전환되는 것 및 Sb로부터의 수소 기체의 발생을 야기하고, 계속적으로 음의 전극을 방전시킨다. 이 효과는 Sb '중독'으로 거래계에 알려져 있다.
충전 전류의 손상 효과는 또한 최대 충전 전압에 제한을 부과함으로써 감소되어왔다. 이것은 전극 내의 영구 PbSO4의 축적을 포함하는 원치 않는 효과를 가질 수 있고, 전지가 빈번하지 않게 사용될 때 에너지 저장 전지의 재충전을 어렵게, 심지어는 불가능하게 만든다.
개시된 것, 또한 다른 인지된 제한 및 원치 않는 특성에 대응하기 위하여 설계된 많은 수의 성능 향상 지원이 거의 한 세기에 걸쳐 제안되어왔고, 재충전 가능한 에너지 저장 전지에 사용되어왔다. 절대적 다수가 산업계에 알려져 있고 고심을 필요로 하지 않고, 그들이 만족스럽게 가장 흔한 그러므로 주요한 사용자 불만인 제한된 사용 기간을 다루는 것을 실패했다는 것을 확인하는 것을 제외한다.
사용 기간 기대 기준은 여가 수준 에너지 저장 전지를 위한 800 얕은 주기, 산업 수준을 위한 1500 깊은 주기에 수 십년 동안 변하지 않고 남아있다.
만족스러운 성능은 파라 고무 나무(Hevea brasiliensis trees)로부터 얻은 천연 시스-폴리이소프렌 열경화성 탄성 중합체의 처리되고 경화된 형태를 포함하는 얕은 주기 및 깊은 주기의 건설에서 얻어져 왔다. 이 특정 열경화성 탄성 중합체는 주로 특별한 형태의 고 다공성 실리카 및 선택적으로 다양한 다른 물질과 조합되고, 그 후 압출되고 경화되어 에너지 저장 전지 전극 사이의 분리를 제공하는데 사용되는 고 다공성 절연 시트를 생산한다.
탄성 중합체에 자연적으로 존재하는 특정 화합물은 전해질 내로 극도로 천천히 이주하고 음의 전극의 Sb '중독'의 감쇠 및 나무가지형 성장의 감쇠를 제공하는 방식으로 반응하고, 충전 완료 전압의 상승을 포함한 다른 이점 및 가스 처리 속도의 감소, 온도 및 물 소비의 감소, 에너지 저장 전지의 유용한 사용 기간의 현저한 증가를 제공한다. 이 마지막 장점의 중요성은 제조자들에게 간과되어왔다.
탄성 중합체의 유리한 전기화학 감쇠 효과는 이 분야의 연구자들에 의해 물 또는 묽은 H2SO4 내에서 처리되고 경화된 탄성 중합체의 시료의 가열에 의해 획득된 추출물을 포함하는 전해질에 순환 전압 전류법의 사용을 통해 확인되어왔다. 감쇠 및 감쇠에 책임 있는 메커니즘을 제공하는 부분의 정체성은 보도적으로 알려지지 않은 채 남아있다. 사실상 천연 열경화성 탄성 중합체와 관련된 특정 화합물을 밝혀내기 위한 노력은 성공적이지 못했다. 예를 들어 미국 특허 5,221,587 to Bohnstedt et al에서는 “메커니즘은 알려져 있지 않고 본 발명의 성공을 완전히 설명하는 것은 불가능하다”고 기재되어있다.(단락 2의 45~50; 단락 3의 66-67)
미국 특허 공개 20120270110, 2012.10.25 공개, Waterhouse et al에는 “경화된[열경화성 탄성 중합체] 입자의 활성 재료의 정확한 특성은 알려져 있지 않다”(단락 0024)고 기재되어있다.
천연 열경화성 탄성 중합체의 금속 축적에 대한 효과를 논의하는 다른 문헌에서 “메커니즘과 관련된 [Sb]의 효과를 억제하기 위한 천연[열경화성 탄성 중합체]의 능력(은) 잘 이해되지 않는다”고 기재되어있다 (잡종 천연 열경화성 탄성 중합체-폴리에틸렌 아티클의 폴리에틸렌 단독 및 천연 열경화성 탄성 중합체 단독과 비교한 평가, www.mplp.com/TechSheets/cellforce.pdf의 3페이지를 참조). 이 문헌은 폴리에틸렌과 혼합함으로써 약간의 제한된 성공과 함께 천연 열경화성 탄성 중합체의 장점을 얻고자 한다. 흥미롭게도, 또한 “이 천연[열경화성 탄성 중합체]의 효과를 흉내내기 위하여 역사적으로 화학 첨가물 또는 특별한 코팅의 첨가를 포함하는 여러 방법이 시도되었다. 이 시도들은 일시적인 활동성 및/또는 해로운 전압 효과를 낳았다”고 기재되어있다.
탄성 중합체의 중대한 단점은 예를 들어 폴리에틸렌 및 폴리염화비닐 플라스틱으로 만들어진 아티클 보다 현재 3 내지 4배 비싼 그것의 조달 비용이다.
또 다른 단점은 천연 열경화성 탄성 중합체 생산품은 화학 조성이 성장 주기 동안에 발생하는 자연적 변화에 따라 달라질 수 있기 때문에 그들의 활동성이 지속되지 않을 수 있다는 것이다. 변화의 처리는 또한 활동성의 원천일지 모르는 알려지지 않은 화학 구성요소의 농도에 영향을 줄 수 있다.
본 발명의 주 목적은 인공적인 또는 합성적인 수단에 의해여 파라 고무 나무로부터 얻어진 천연 탄성 중합체에 의해 제공되는 이점을 충족시키거나 뛰어넘음으로써, 적어도 동등한 그러나 바람직하게는 우수한 음의 전극과 같은 저장 전지 활성 표면의 Sb “중독” 감쇠, 우수한 기체 발생, 물 소비, 자기 방전, 나무가지형 성장의 감쇠, 충전 전위의 최대치의 상승 및 양의 전극의 구조에의 파괴적인 효과의 축적 감쇠를 제공하는 방법을 찾는 것이다.
본 발명의 이 목적들은 전기화학 에너지 저장 전지로의 복수의 경로, 충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지에 사용하기에 적합하고 충전 가능한 전기화학 에너지 소비 전지, 산성 전해질, 적어도 하나의 양의 전극 및 적어도 하나의 음의 전극을 포함하는 전지에 사용하기 적합한 보충제 중 어느 하나에 의해 이행되는 금속 축적 억제 보충제를 사용함으로써 달성된다.
전지는 전류를 받도록 조정되어있고, 음의 전극은 전류에 책임있고, 그럼으로써 금속을 받고 가스를 발생시키는 수용력을 갖는다. 보충제가 파라 고무 나무로부터 얻어진 시스-폴리이소프렌 열경화성 탄성 중합체로부터의 추출체로 얻어질 수 있지만, 이 탄성 중합체의 시작 물질로서의 비용을 고려했을 때, 경제적, 상업적 및 가장 실용적 목적을 위하여 보충제는 바람직하게는 이하에서 더 논의될 활성 물질의 합성된 버전이고, 추가적으로 활성 유사체, 유도체, 및 구조적으로 유사한 화학 화합물을 포함한다.
“추출체” 또는 “추출된”이란 용어는 다양한 천연 원천으로부터의 추출을 통해 본 발명의 보충제를 얻는 것이 가능한 것처럼 추출 또는 천연 물질로부터의 다른 처리 방법에 의해 얻어지는 추출된 개별 화합물 또는 추출된 화합물의 그룹을 포함하는 것을 의미한다. 용어 “보충제”는 여기에 언급될 때는 언제나 “추출된 또는 합성된 보충제”로 이해되어야 한다. 보충제는 선택적으로 (다른 경로가 있는 것처럼) 조합을 형성하기 위해 유지 매체와 혼합 가능하고, 상기 조합은 전해질과 접촉 가능하고, 보충제가 추가적으로 결론적인 금속 축적 억제 효과를 생산하기 충분한 농도를 달성했다는 시각적 확인을 제공하기 위한 거품 특성을 얻기 위해 전해질을 변형한 보충제이고, 작동에서 보충제에 책임 있는 음의 전극은 그럼으로써 감소된 양의 금속의 축적에 책임 있다.
도 1은 전기적으로 평행하게 연결된, 제1 전지는 본 발명의 처리된 전지를 나타내고, 제2 전지는 제어 전지 및 적합한 전기적 상수 전류 동력 원천을 나타내는 두 개의 인접한 에너지 저장 전지를 보여주는 개략적인 도면이다;
도 2는 한 주의 끝에서 실시예 3의 절차를 따르는 시험 장치에서 취한 이미지이다;
도 3은 5시간 이후의 실시예 4의 절차를 따르는 장치에서 취한 이미지이다;
도 4는 거품 행동을 묘사하는 이미지이다;
도 5는 에너지 저장 전지 전극 사이에 분리를 제공하도록 설계된 본 발명의 보충제를 수용하기 적합한 형태의 이랑이 있는 고 다공성 절연 시트를 보여주는 투시도이다;
도 6은 부착 유리 섬유 매트와 함께, 에너지 저장 전지의 음의 전극 및 양의 전극 사이의 분리를 제공하는 도 5의 이랑이 있는 고 다공성 절연 시트의 부분을 도시하는 평면도이다.
상기 논의된 것처럼, 본 발명의 목적은 금속 축적 억제 보충제 및 전달 시스템을 제공하여 선행 기술의 천연 탄성 중합체의 사용을 피하면서도 적어도 그것과 동등하게 기능하는 것이다. 따라서, 천연 탄성 중합체의 특성을 비교를 위해 설립하는 것이 필요하다.
파라 고무 나무로부터 신선하게 수액을 받은 천연 탄송 중합체는 보통, 일반적 생산에서 주로 그러나 제한적이지 않게 시스-폴리이소프렌으로 구성된 30~35% 고체 물질을 포함하는 콜로이드 서스펜션이다. 고체 물질은 또한 2.4%의 중성 지질, 1%의 주로 당지질 및 인지질, 더 적은 양의 갈락토지질 및 스핑고지질, 2.2% 단백질, 0.4% 탄수화물, 0.2% 재 및 0.1% 기타 화합물을 포함한다. 상대적인 농도는 나무의 나이 및 콜론, 토양, 기후, 수액 받는 빈도, 이후의 공정에 따라 달라진다.
상당한 연구 후에, 음의 전극의 Sb “중독”의 감쇠, 기체 발생, 물 소비, 자기 방전 및 나무가지형 성장의 감쇠, 충전 전위의 최대치 상승, 양의 전극의 구조에의 파괴적 효과의 축적 감쇠에 책임 있을 수 있는 부분은 1% 당지질 및 인지질 부분 내에 대부분 존재하고, 더 구체적으로 이 부분의 인지질의 양상인 것으로 믿어졌다.
인지질은 하나의 지방산 사슬이 콜린인산 배열로 교체된 트리글리세라이드이다. 인지질의 구성요소는 소수성 꼬리 및 친수성 머리를 포함한다. 소수성 꼬리는 두 개의 지방산 탄화수소 사슬로 구성된다. 친수성 머리는 인산염 및 마지막으로 끝에 콜린(경우에 따라 에탄올아민)이 따라오는 중간 주변의 글리세롤 “척추”로 구성된다.
콜린은 4차 암모늄 구조를 닯았다. 그것은 양전하를 가지는 의미의 양이온성이다. 인산염은 음이온성이고 음전하를 갖는다. 생물학적 환경에서, 인산염이 지배적이다. 강한 산성 전해질 환경에서, 인산염은 사실상 중성이고 양전하된 4차 암모늄 양상이 지배적이다.
당지질은 인산염과 콜린 자리에 당이 있다는 것을 제외하고는 인지질을 닮았다. 당 양상은 산성 전해질 환경에서 양전하를 얻을 수 있다. 글리세로인지질은 글리세로 인산의 파생물이고 글리세롤 일부분에 부착된 적어도 하나의 O-아실, O-알킬, 또는 O-알-1’-케닐 부산물을 포함한다.
탄성 중합체로부터 전해질로 이주하는 것처럼 나타나는 당지질 및 인지질 요소는 고체 물질, 특히 금속의 표면, 예를 들어 음의 전극의 표면에서 추출되는 것으로 생각된다. 인지질 분자은 예를 들어 더 또는 덜 원통형으로 나타나고, 그들의 머리가 표면에 가깝고 그들의 꼬리가 표면에 대부분 수직으로 튀어나오도록 정렬된다. 이 4차 암모늄의 행동 양상은 표면 처리, 개인 미용 및 살균 전문가에 의해 잘 이해된다. 전해질로/로부터의 이주 사이 평형이 있고, 전해질 내의 지질 요소의 농도는 약 제한되지 않게 백만 분의 1 내지 2부로 상대적으로 낮게 유지된다. 백만 분의 수 부의 농도가 매우 효과적이라고 생각되고, 백만 분의 수 백, 수 천부 이상은 비생산적일 수 있다.
설명된 탄성 중합체에 의해 발산된 인지질의 용해도는 탄성 중합체를 물에 적신 이후에 결정되고 백만 분의 5부를 초과하고, 세트리모늄클로라이드(해치 모델 DR/2010 - Test 401)로 검정된 물 처리 분광 광도계를 이용한 4차 암모늄 양상을 통해 측정한 상대적 농도이다. 세트리모늄클로라이드를 닮은N-알킬 디메틸 벤질 암모늄 클로라이드 및 인지질은 음의 전극의 나뭇가지형 성장 및 “중독”의 유사한 감쇠를 제공한다.
에너지 저장 전지 내에서의 n-알킬 디메틸 벤질 암모늄 클로라이드의 행동 및 사용은 US Patents 6,635,387 to Fitter et al, 6,821,681 and 6,899,978 to Fitter, and 7,147,972 to Fitter et al,에 개시되어있고, 전체 내용은 참고에 의해 여기 통합되어있다. 소수성인 분자의 탄화수소의 양상 또는 꼬리에는 전지가 완전 충전 근처 또는 완전 충전에 있을 때 충전 동안에 에너지 저장 전지의 음의 전극에 의해 발생되는 수소 기체의 부분을 끌어당기거나 유지하고자 하는 경향이 있다.
음의 전극으로부터 방출되는 수소 기체 거품은 전해질의 물의 표면 장력 때문에 매우 작게 시작되고 30 기압을 넘는 매우 높은 압력하에 있을 수 있다. 나노스코픽 사이즈의 기체 거품의 층으로 구성된 매트는 전지에 부과된 전압이 전지의 기체 발생 전위 이상일 때 음의 전극의 표면 위를 형성하는 것이 연구되었다. 매트는 어느 정도 다공성이어서 선택적인 장벽을 형성한다 - 수소 이온(히드로늄이온에 의해 기부된)은 지나가서 음의 전극에 도달하도록 허락하고, 대다수의 훨씬 더 큰 Pb, Sb의 수화된 양이온 및 전해질에 존재할 수 있는 다른 것들은 음의 전극에 도달하는 것을 막는다. 장벽은 역 삼투 장비 막 장벽과 다르지 않게 행동한다. 기체의 과잉은 보통 충전 기체의 형태로 나타나며 발생되고 발산될 수 있다.
장벽은 수소 이온의 높은 흐름 속도를 증가하게 지연시키고, 그리하여 자기 조정의 정도를 달성한다. 장벽은 에너지 저장 전지에 부과된 전압이 전지의 기체 발생 전위 이하일 때 실질적으로 부재할 정도로 희박하고 에너지 저장 전지에 부과된 전압이 전지의 기체 발생 전위 이상일 때는 형성된다.
신중한 연구 후에 천연 물질로부터 추출된 인지질 또한 사용될 수 있음에 불구하고, 산업적으로 준비된, 인공의 합성의 인지질은 본 발명의 금속 축적 억제 보충제에 사용하기 적합하다는 것이 결정되었다. 어떤 경우에도, 본 발명의 보충제의 비용은 파라 고무 나무로부터 얻은 천연 시스-폴리이소프렌 열경화성 탄성 중합체의 처리되고 경화된 형태와 관련된 비용보다 훨씬 적다.
N-알킬 디메틸 벤질 암모늄 클로라이드는 에너지 저장 전지의 사용 기간 기대를 크게 증가시킬 수 있다. 그것의 장벽은 적어도 약 2.45 볼트의 전위가 에너지 저장 전지에 적용되기 전까지는 효율적이지 않을 수 있다. 염화물 반대 이온 농도는 낮지만, 에너지 저장 전지의 기능을 간섭하기에 충분할 수 있고 전지의 암페어-시간 능력은 3%까지 감소할 수 있다. 이 특징들은, 개별적으로 또는 조합으로 전하는 바에 따르면 기술적 및 아마도 상업적 불이익을 가져온다고 생각된다.
알킬 베타인 및 알킬 술타인을 포함하는 양전하는 4차 암모늄인 양전하 및 음전하를 갖는 양쪽성 이온은 반대 이온을 갖지 않고 기대한 것 보다 덜 효율적인 것으로 나타난다. 양전하 및 음전하는 인지질과 비교했을 때 분자 내에 역순으로 수용된다. 인지질과 같은 순서로 전하가 수용된 양쪽성 이온은 만족스럽다. 음전하를 갖는 음이온 표면 활성은 제한된 효율성을 갖는 것으로 나타난다.
전형적인 제한적이지는 않은 보충제의 적절한 예는 [알킬 폴리(에틸렌 글라이콜) 폴리(프로필렌 글라이콜)]이다. 그것의 일반적인 분자 구조는 CH3(CH2)x(OCH2CH2)y(OCH2CHCH3)zOH이고, x는 보통 제한적이지 않게 7 내지 29 사이이고, y는 보통 제한적이지 않게 0 내지 35 사이이고, z는 보통 제한적이지 않게 0 내지 10 사이이다. 이 분자 구조는 때때로 다르게 표현된다. 예를 들어 CH3(CH2)mCH2O(CH2CH2O)n(CH2CH CH3O)pH. 그들의 일반적 분자 구조, 그들의 동체, 당지질 및 인지질의 구조, 4차 암모늄의 분자 구조, 그 들의 조합을 닮은 분자를 포함하는 물질은 본 발명을 실행하는데 사용하기 적합할 수 있다. 일반적으로, 추출된 또는 합성된 보충제는 폴리이소프렌 재료 외의 파라 고무 나무로부터 얻은 라텍스의 재료에 상응한다. 추출된 또는 합성된 보충제는 그러므로 인지질, 지방알코올 에톡실레이트, 지방알코올 알콕실레이트, 알킬 글리세롤 콜린인산 및 그들의 조합에서 선택되거나 글리세로 인산과 함께 콜린을 헤드 기(head group)로 갖는 인지질이거나 적어도 하나의 포화 지방산 및 적어도 하나의 불포화 지방산을 갖는 글리세로 인산과 함께 콜린을 헤드 기로 갖는 인지질일 수 있다. 효율적인 추출된 또는 합성된 보충제는 6개 내지 30개의 에틸렌옥사이드를 갖는 C8 내지 C18 지방알코올이거나, 6개의 에틸렌옥사이드를 갖는 C8 내지 C10 지방알코올이거나, 30개의 에틸렌옥사이드를 갖는 C16 내지 C18 지방알코올일 수 있다. 본 발명에 사용 가능한 효과적인 보충제는 다수의 화합물 및 물질로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 인지질, 글리세로 인산과 함께 콜린을 헤드 기로 갖는 인지질, 8개 이상의 탄소를 갖는 지방알코올, 에틸렌옥사이드와 함께 8개 이상의 탄소를 갖는 지방알코올, 에틸렌옥사이드 및 프로필렌옥사이드와 함께 8개 이상의 탄소를 갖는 지방알코올, 지방알코올 에톡실레이트, 지방알코올 알콕실레이트, 6개 이상의 에틸렌옥사이드를 갖는 지방알코올, 6개 내지 30개의 에틸렌옥사이드를 갖는 C8 내지 C18 지방알코올, 30개의 에틸렌옥사이드를 갖는 C16 내지 C18 지방알코올, 폴리이소프렌 재료 외의 파라 고무 나무로부터 얻은 라텍스의 재료, 인지질과 동일한 순서로 전기 전하를 수용하는 알킬 양쪽성 이온 및 그들의 조합일 수 있다.
구체적인 실시예, [CH3(CH2)11] [(OCH2CH2)6] [OCH2CHCH3)3]OH 및 [CH3(CH2)15] [O(CH2CH2)30]OH는 본 발명의 금속 축적 억제 기능을 달성하기 위한 저장 전지에 통합하기 위한 또한 전해질 내의 아티클의 제조에 사용하기 충분하다. 위에 x, y, z로 지칭된 숫자로 나타낸 양상은 평균값을 표현하기 위한 자연수이고 실제로 전형적으로 마주칠 수 있다.
폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 글라이콜 그룹의 위치는 역전되거나 교체될 수 있다. 직선 또는 가지 친 알킬 페놀 폴리에틸렌/폴리프로필렌 글라이콜, 긴 체인 알킬 아민, 알킬 아민 에틸렌 및 프로필렌 글라이콜, 알킬 에톡실레이트, 프로폭실레이트, 폴리소르베이트 및 다양한 다른 유사한 복잡한 탄화수소가 적합하다. 동물, 식물, 광물 기름 및 가축으로부터 비롯된 석탄이 사용될 수 있다. 일반적으로, 약 150 내지 200℃에서 온건하게 상승한 압력에서 에틸렌옥사이드 및/또는 프로필렌옥사이드와 함께, KOH 또는 유사한 수산화물의 조재하에 반응한 CH3(CH2)xOH의 넓은 다양성, 직선, 가지 친, 페놀 포함 또는 유사 분자들은 본 발명에서의 사용을 위해 선택될 수 있다.
-OH 말단 및 보충제로 선택된 바람직한 화합물의 분자의 극성 양상은 전해질의 낮은 pH 전형에서 양전하를 얻는다 (-OH + H = -OH2+). 글라이콜 내의 에테르 또는 “O” 연결은 물에 대한 친밀감을 갖는다. 낮은 pH에서, 예를 들어 제한적이지 않게 pH 0.0에서, 비 이온성 보충제라고 알려진 친수성 부분은 양전하된 머리 및 인지질의 수소 결합 목을 닮았다. 바람직한 물질의 분자의 전형적인 단일 탄화수소 사슬 배치의 효율성은, 실용적인 목적에서, 인지질 분자의 이중 탄화수소 사슬과 어울린다. 보충제의 용해도의 정도는 예를 들어, 더 나은 물에 대한 용해도를 위해, 보충제의 제조 동안에 적절한 수의 –OH 말단, 더 바람직하게는 에테르 연결을 통합시킴으로써 조절될 수 있다. 물에 대한 용해도는, 이러한 형태의 화합물에서, 보통 H2SO4 전해질에 맞먹는 더 나은 용해도를 의미한다. 본 발명의 보충제는 전기화학 전지에서 파라 고무 탄성 중합체의 이동하는 화합물과 실질적으로 동일한 원하는 기능적 이점을 제공한다. 보충제는 유사하게 산성 전해질로 이동한다. 이론적으로 보충제는 파라 고무 탄성 중합체의 추출물로서 얻어질 수 잇다. 비록 이러한 추출과정에서의 높은 비용이 주어졌을 때 합성되고 상업적 원천으로부터 얻는 것이 바람직하나, 여기 인지된 활성 이동 화합물은 다양한 상업 원천으로부터 얻을 수 있다.
용해도의 정도는 전통적으로 보통 숫자로 표현되는, 0은 물에 대해 녹지 않고 기름에 녹는 것을 나타내고, 10은 동일하게 녹고, 20은 물에는 녹고 기름에는 녹지 않는 것을 나타내는 친수성 친유성 평형 또는 HLB로 설명되었다. HLB 숫자가 바람직하게는 약 10 이하인 보충제는 다공성 전극 특히 음의 전극에 사용하기 적합할 수 있고, HLB 숫자가 바람직하게는 10 이상인 보충제는 에너지 저장 전지의 플라스틱 아티클, 플라스틱을 포함하는 것, 플라스틱에 유사한 것 및 컨테이너가 플라스틱으로 만들어진 것에 사용하기 적합할 수 있다. HLB 숫자가 제한적이지는 않게 12 내지 18인 보충제는 전해질에 사용하기 적합할 수 있고, 적어도 2보다 큰, 바람직하게는 5 내지 16인 것은 에너지 저장 전지의 전극 사이에 분리를 제공하는 시트에, 2 내지 10인 것은 다공성 전극에 사용하기 적합할 수 있다.
본 발명의 보충제를 보충된 플라스틱으로 만들어진 아티클, 플라스틱과 유사한 물질로 만들어진 보충된 아티클, 보충된 플라스틱을 포함하는 아티클, 보충된 플라스틱 컨테이너, 에너지 저장 전지를 위한 보충된 다공성 전극 및 보충된 전해질을 형성하기 위해 플라스틱과 조합하는데 사용될 수 있는 많은 공정이 있다. 목록은 포함할 수 있으나 이하에 제한되지 않는다.
보충된 플라스틱을 포함하는, 유사한 것으로 만들어진 아티클은 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체, 고 밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌 및 폴리염화비닐 플라스틱을 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있으나 제한되지는 않고, 아티클은 선택된 플라스틱과 함께 플라스틱을 보충제와 염료가 공정에 앞서 플라스틱에 혼합되는 것과 본질적으로 동일한 방식으로 혼합하는 것에 의해 보충제를 바람직한 농도로 받으면서 사출 성형되거나, 압출되거나, 소결되거나, 회전되거나, 블로(blow) 성형된다. 보충제는 선택적으로 운반체로 통합되고, 그리하여 플라스틱에 혼합하기에 앞서 보충제를 캡슐화한다. 다수의 캡슐 물질이 통상의 기술자에게 알려져 있다. 일 실시예에서, 운반체는 보충제와 혼합될 수 있는 가루 물질로 구성될 수 있고, 운반체는 공정 동안 플라스틱의 분배를 촉진하고, 공정 동안 보충제를 보호하기 위해 플라스틱과 호환된다. 또는 다른 실시예에서는 사용 동안에 아티클로부터의 보충제의 조절된 방출을 제공하기 위해 호환된다. 보충제-운반체 조합은 플라스틱의 아티클로의 공정 동안의 소모를 처리하기 위하여 상대적으로 높은 농도로 아티클로 통합될 수 있다. 다른 실시예에서, 운반체의 양 및/또는 조성은 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지가 사용에 들어간 후에 보충제의 점진적 방출에 영향을 주도록 선택될 수 있다. 바람직하게 직접적으로 조합된 플라스틱-보충제 농도는 일상적으로 사용되는 염료의 농도와 유사하다. 공정 온도는 가장 바람직하게는 230℃ 이하이고, 바람직하게는 200℃이하이고, 바람직하지 않게는 150℃ 이하이고, 대안적으로는 280℃ 미만에서 수십 초 동안 가열될 수 있다.
이 공정에 자기 자신을 주는 실시예의 자세한 설명은 U.S. Patent no. 3,123,654 to Malischewski et al에 제공되고, 전체 내용은 여기에 참고에 의해 통합되어있다. 이 공정에 자기 자신을 주는 실시예의 다른 자세한 설명은 U.S. Patent no. 3,351,495 to Larsen et al에 제공되고, 전체 내용은 여기에 참고에 의해 통합되어있다.
캡슐화된 보충제는 전형적으로 제한적이지는 않게 필요한 양의 적합한 운반체와 보충제를 일체된 혼합물로 함께 섞고, 선택적으로 혼합물이 일체된 후에 없어지는 적합한 용매와 함께 섞음으로써 준비된다. 그 후에, 캡슐화된 보충제는 온수에 의해 씻길 수 있는 가루로 제공되도록 처리되고, 열 피막 처리된 입자를 갖는 가루를 제공하도록 뜨거운 공기로 건조되고 가열된다.
플라스틱으로 만들어진, 플라스틱과 유사한, 플라스틱을 포함하는 보충된 아티클은 예를 들어 가열 연화되는 대신에 용매의 도움으로 가소되거나 도우로 제공되는 폴리염화비닐로부터 만들어질 수 있다. 이것은 그 후 압출되고, 염료와 본질적으로 같이 공정에 앞서 보충제를 받거나, 보충제를 바람직한 농도에서 받거나, 용매에 미리 용해 또는 뜨게 한다. 공정 온도는 바람직하게는 물의 끓는점 이하이다. 이 공정에 자기 자신을 주는 실시예의 자세한 설명은 U.S. Patent no. 2,772,322 to Witt et al 에 제공되고, 전체 내용은 여기에 참고에 의해 통합되어있다. 이 공정에 자기 자신을 주는 실시예의 다른 자세한 설명은 U.S. Patent no. 4,153,760 to Sundberg et al 에 제공되고, 전체 내용은 여기에 참고에 의해 통합되어있다.
음의 전극은 보충제를 확장자의 동반체로, 대략적으로 유사한 농도로 받을 수 있다. 확장자는 바람직하게는 리그닌 유도체, 정밀하게 나누어진 C 및 BaSO4를 포함한다. 여러 물질이 적합한 장치로 혼합된다. 대안적으로, 보충제는 용매에 용해될 수 있고, 용질은 조립된 전극에 적용되고 에너지 저장 전지로의 통합에 앞서 건조된다.
보충된 플라스틱 격실은 사출 성형에 앞서 격실을 만드는데 사용되는 플라스틱 물질에 전통적으로 포함되거나 첨가되는 염료의 대안체 또는 동반체로 대략적으로 유사한 농도로 보충제를 통합할 수 있다. 사출 성형 공정은 보통으로 진행된다.
보충된 전해질은 전해질이 보충제를 직접 받거나 보충제가 에너지 저장 전지 보충 수에 용해되는 곳에 적합한 농도로 생산되고 적합한 간격으로 전해질로 투여될 수 있다. 보충제는 그것이 음의 전극에 의해 소모될 뿐만 아니라 양의 전극에 의해 산화되기 때문에 높은 수준의 농도로 축적되기 어렵다.
본 발명의 보충제의 적합한 양은 여기에 설명된 것처럼 플라스틱의 아티클로 통합될 수 있다. 선택적으로, 다량의 파라 고무 탄성 중합체 또는 합성 탄성 중합체를 아티클로 통합해야 할 대안적 필요성이 있는 몇몇 환경에서 이것들은 또한 혼합을 제공하기 위해 보충제와 함께 통합될 수 있고, 그리하여 금속 축적 억제 및 성능 향상 효과를 향상시킬 수 있다. 이런 경우에, 그들의 개별적인 구분되는 특징은 예를 들어 제한적이지는 않게, 수소1 및/또는 탄소13 핵 자기 공명 분광법에 의하여 신뢰성 있게 인식될 수 있다.
음의 전극 상의 수상 돌기의 형성 및 Sb '중독'은 전기 도금의 징후이다. 작업에서의 메커니즘은 가상적으로 금속 입자를 생산하기 위해 상업적으로 사용되는 대개 산성 전해질을 통한 상업적 전기 도금과 동일하다. 배치는 가루적이거나 선형적이거나 스폰지적이거나 알갱이가 있거나 및/또는 이끼 낀 듯할 수 있다. 양의 전극 지지 구조를 포함하는 Pb-Sb 금속 합금의 전해질에 대한 농도는 낮지만 0은 아니다. 충분한 전위의 적용에서 양의 전극에의 몇몇 표면 금속은 산화물로 바뀔 수 있고 몇몇은 이후에 전자를 제공하고, 점차 전해질에 용해되어 전해질을 통해 양이온의 형태로 양이온이 전자를 받고 금속 결정으로 석출되는 음의 전극으로 이동한다. Sb의 음의 전극 상의 축적은 기체 방출을 증가시키고, 물 소비를 증가시키고, 자기 방전을 증가시키고, 충전 전위의 최대치를 낮춘다. 금속 양이온은 상대적으로 무겁고, 점진적으로 음의 전극의 바닥을 향해 더 많은 금속이 퇴적되도록 한다. 음의 전극에 도달한 금속의 부분들은 침전물을 형성하도록 제거될 수 있다.
재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지의 전기 도금은 바람직하지 않으나 피할 수 없다. 평상시의 관점에서 그것은 거의 감지할 수 없기 때문에 종종 간과된다. 그것은 음의 전극에서의 충전 중 기체 발생의 동반물이다. 그것은 전기도금을 시작하고 유지하기에 충분한 전위의 적용을 필요로 한다. PbO2-Pb 전극 및 H2SO4 전해질을 갖는 전형적인 에너지 저장 전지는 2.25 볼트의 적용된 전위 아래에서 중요하지 않은 기체 발생을 겪고, 제공된 음의 전극은 상대적으로 Sb로부터 자유롭고, 2.35 볼트에서 전기 도금 및 가시적 기체 발생은 거의 없고, 2.65 볼트에서는 비록 온건하나 결국은 파괴적인 전기 도금 및 방대한 기체 발생이 있고, 이 둘은 모두 2.35볼트에서 2.65볼트로 점점 증가한다. 이 형태의 전지에 의해 발달된 전위의 1.6913 볼트 부분은 양의 전극의 PbO2의 전기화학 전위에 특화된 특성이다.
본 발명의 전기화학 전지 내의 본 발명의 금속 축적 억제 보충제의 존재는 결국 보충제의 일부가 전지의 표면을 향해 이동하고, 특히 음의 전극 표면을 향해 이동하는 것이 된다. 이 일부는 음의 전극으로부터 그것이 발생할 때 기체를 받을 수 있고, 결국 음의 전극의 표면에 본 발명의 장벽을 형성한다. 음의 전극에 존재할 수 있는 임의의 Sb로부터 기체 발생은 또한 장벽의 형성을 촉진한다. 모든 전지 전위가 본 발명의 장벽의 활성화에 기여하는 것은 아니다. 활성화는 2.25 (전체 전지 볼트) - 1.6913 (PbO2 볼트) = 0.5587 볼트 부분에 의해 제공된다. 장벽의 활성화는 음의 전극에서의 전기화학 활동과 관련 있고, 양의 전극에서의 활동과 관련 있지 않다. 전기 도금은 음의 전극에서만큼이나 양의 전극에서의 전기화학 활동에 관련 있다. 본 발명의 보충제는 에너지 저장 전지의 건설에 사용될 수 있는 다양한 금속의 보존 및 Pb, Sb, Sn, Cd 및 Cu를 포함하나 제한되지는 않는 대체로 유사한 전기화학 및 기체 발생 전위의 소유에 효과적이다. 본 발명의 보충제 및 그것의 적용의 설명된 방법은 이러한 금속들 중 하나가 적용된 형태의 전지 전기 도금에 사용하기 적합하다.
음의 전극의 표면에의 본 발명의 충전제의 충분한 양의 존재는 본 발명의 보충제를 구비하지 않은 동등한 완전히 충전된 에너지 저장 전지의 음의 전극과 비교했을 때 동등한 강도의 일정한 전류 전하가 적용되는 완전히 충전된 에너지 저장 전지의 명백히 증가한 음의 전극의 전위에 의해 확인될 수 있다.
에너지 저장 전지에 사용되는 전해질 내의 본 발명의 보충제의 활성량의 존재는 전해질의 일부 또는 적합한 온도에서, 기체의 부피보다 적어도 10배 큰 격실을 갖는, 바람직하게는 80 내지 105 kPa에서, 10 내지 100 ℃에서, 교반에 앞서 끓지 않고 바람직하게는 평온한 전해질과 함께 보충제를 수용할 수 있는 다른 적합한 유체의 적합한 교반에 의해 발생하고 지속되는 거품에 의해 증명될 수 있다. 묽은 H2SO4 (1.250 sg)은 NTP에서 109.2℃ 근처에서 끓는다는 것을 주목해야 한다. 에너지 저장 전지 내의 전극의 존재는 점진적으로 보충제의 전해질을 고갈시킨다. 그러므로, 보충제의 축적은 전형적으로 설명된 절차에 앞서 적합한 시간 동안의 전극의 철회 또는 전극으로부터의 분리에 의해 촉진된다. 본 발명의 보충제의 음의 전극 내의 존재는 평가 절차에 앞서 적합한 시간 동안의 양의 전극의 제거, 그 후 일반적으로 상기 설명된 방법에 따라 교반에 의해 발생되는 거품에 의한 증명에 의해 확인된다.
어떤 거품 유도 특성 없이는 금속 축적 억제가 있을 수 없다는 것이 발견되었다. 거품은 보충제 분자의 기체와 상호 작용할 수 있는 능력을 증명하고, 따라서 활성 농도의 보충제의 존재의 증거이나, 거품 그 자체로는 효과에 기여하지 않는다. 심지어 거의 인지할 수 없는 거품도 활동의 유용한 지시자이다.
본 발명의 충전 가능한 전기화학 에너지 소비 전지에 사용하기 위한 본 발명의 금속 축적 억제 보충제를 포함하는 충분한 양의 전해질의 준비는 이제 설명된다. 특히, 여기 아래 설명된 전지 14에는 본 발명의 에너지 저장 전지에 통합하거나 사용하도록 의도된 보충제-통합 형태의 100 제곱 센치미터 외부 크기의 부분의 제1 추출이 있고, 표면의 흙은 제거하도록 청소하고 건조시키고 그 후 추출된 부분을 약 10 밀리미터 미만의 크기의 적합한 조각들로 나누고, 건조된 조각을 1.5 내지 2리터 유리 또는 불활성 플라스틱 병에 넣고, 150 밀리리터의 종래의 강도의 에너지 저장 전지 H2SO4 전해질을 예를 들어 1.250 SG 첨가한다. 본 발명의 전해질의 효율적인 처리는 일정 시간 동안의 흡수와 이따금의 교반을 필요로 한다. 병은 밀폐되고 30 내지 40℃에서 보관된다. 병은 손에 의하여 하루에 한 번 약 10초 동안 위 아래로 수직으로 격렬하게 흔들어진다. 충분한 숫자의 날짜 동안 반복함으로써, (드물게 7일 이상), 흔드는 것은 전해질의 표면에 거품을 만들고, 거품은 흔들기의 결론에서 거품이 약 5초까지 가장 바람직하게는 5초 내지 10초, 그러나 바람직하게는 10초 이상이 아니게, 가장 바람직하게는 3분 이상이 아니게 유지될 때까지 각각의 연속적인 흔들기에 따라 점진적으로 증가한다. (만약 거품이 3 내지 5분 지속된다면, 보충제의 농도는 작업 최적의 10 내지 100 배이다. 전해질 내의 보충제의 만족스러운 농도는 대략 100만분의 1 내지 2부이다. 플레인(plain) 전해질을 이용한 희석은 과도한 농도에 대한 적절한 대처 법이다. 대안적으로, 액체 부분은 신속하게 버려지거나 흡수될 수 있다.) 이것은 종래의 차량-구동 에너지 저장 전지 상황에서 보충제를 전해질로 이동시키는 올바른 상황을 나타낸다. 거품은 음의 전극에서의 흡착 및 양의 전극에서 보충제의 발생하는 구성요소들이 방출되었을 때 그들은 산화시킴으로써 거품 희석을 제공하는 것 때문에 일반적으로 에너지 저장 전지에서 감지될 수 없다. 흡착은 제한되고자 하고, 산화는 계속되고자 한다. 이 전극들로부터의 분리는 거품 발생을 촉진시킨다.
실내외 차량에 사용하기 위한 시리즈로 연결된 큰 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지는 전지가 완전히 충전되었을 때 전류가 파괴적으로 상승하는 것을 막으면서, 그들이 완전 충전 상태에 도달해도 전류를 계속 흐르게 하는 철-공명 또는 고 리액턴스(high reactance) 및 정류자, 실리콘 제어 정류자 또는 고 주파수 트랜지스터 동력 전환기를 통해 충전된다. 이것은 전류 제어에 의해 달성된다. 충전기가 충전의 끝을 향해 점점 가늘어지는 전류를 공급하는 것이 가능하지만 2.35 볼트의 전지 당 전위에서 기체 발생의 시작에 따라오는 적절한 시간 동안 제어된 일정한 전류 종료 속도를 공급하는 것이 더 바람직하다. 기체 발생에는 전기 도금이 동반된다. 전기 도금의 정도를 평가하기 위한 이 작동 및 수단의 양상은 현실적으로 이하에 설명되는 장치에 의해 실시예된다.
최소의 실행 가능한 부피에 제한된 전극 조립체와 함께 만들어진 상업용 에너지 저장 전지는 음의 전극의 전-후의 질량을 신뢰성 있게 평가하기 어렵게 하고 퇴적 지점에서 음의 퇴적물을 양의 퇴적물로부터 구분하고 극도로 어렵게 만드는 양의 전극 및 음의 전극으로부터의 예측하지 못한 입자의 발산에 놓이는 물질로 만들어진다. 전지 건축의 방식은 평가 목적을 위한 해체를 필요로 한다. 이것은 건축의 형태 및 발명의 장치의 효율적인 평가가 이루어지기 어려운 와해 공정 모두에 부적합하다. 평가를 위한 전지들은, 실용적인 목적에서 떠나서, 목적을 가지고 제작되어야 한다.
도 1을 참조하면, 이것은 전기화학 장치 10의 전기적 개략적 표현을 보여주고, 충전 장치에 연결된 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지와 유사하고, 일정한 전류 원천 12을 포함하고, 전형적으로 안정된 50 밀리암페어의 전류를 전압에서 전달하도록 조정된 실험실 벤치 파워 공급 장치, 전형적으로 그러나 제한적이지는 않게 10 볼트를 넘지 않는, 제1 전지 14 및 제2 전지 16. 전지 14는 100 밀리리터로 분배된 전해질 18을 포함하고 전지 16는 100 밀리리터로 분배된 전해질 20을 포함한다. 분배는 부피는 100 내지 125 밀리리터 중 어느 부피나 될 수 있고, 공급된 전지 14, 16는 실질적으로 동일한 부피의 전해질 18, 20을 받는다. 전해질 18, 20은 동일한 원천 컨테이너로부터 조달된 종래의 에너지 저장 전지 H2SO4 전해질이다. 전지 14는 양의 전극 22을 포함하고, 전지 16는 실질적으로 동일한 양의 전극 24을 포함하고, 전극 22 및 24은 전도체 34 및 전도체 36를 통해 서로 전기적으로 연결된다. 전지 14는 음의 전극 26 또는 처리 전극을 포함하고, 전지 16는 실질적으로 동일한 음의 전극 28 또는 제어 전극을 포함하고, 전극 26, 28은 전도체 38 및 전도체 40를 통해 서로 전기적으로 연결된다. 전기도금 장치 10의 작동 동안에 전극 22 및 26은 전해질 18에 잠수되어있고 전극 24, 28은 전해질 20에 잠수되어있다. 짝을 지은 전극 22, 26 및 짝을 지은 전극 24, 28의 잠수된 부분은 실질적으로 대칭적으로 위치하고 실질적으로 동일하게 실용적이고 효율적으로 같게 된 전기 영역에서 가장 가깝게 접근한 곳에서 적어도 18 밀리리터로 분리된다. 전지 14, 16의 건설은 일반적으로 개략적인 표현에 보여진 형세에 대응된다.
전극 26, 28은 편리하게 그리고 바람직하게 각각 납 땜을 위해 배관공들에게 흔히 사용되는 2 밀리리터 직경의 40 밀리미터 길이의 97% Sn 와이어가 관련된 전해질에 잠수되도록 건설된다. 전극 22, 24은 Cd, Cu, Pb 및 Sb을 포함하는 다른 금속 단독으로 또는 조합으로 건설될 수 있다. Sn 와이어는 공기 중에서 흐려지지 않는 그것의 표면이 밝은 금속 광택을 갖기 때문에, 그리고 -0.1375V에서 그것이 다른 금속들 보다 -0.1262볼트에서의 납의 전기화학 전위를 가깝게 닮기 때문에 음의 전극 물질로 사용되기 선호된다. 전극 26, 28은 전지 14, 16로의 통합 전에 아세톤으로 세척되고 일반적인 휴지 종이로 닦아진다.
동력 원천 12은 실질적으로 동일하게 50 밀리암페어에 유지되는 전류를 전도체 30, 32에 제공한다. 전달된 전류의 값은 실질적으로 일정하게 유지되는 50 밀리암페어의 5% 내의 어떤 값일 수도 있다. 전도체 34에 흐르는 전류 더하기 전도체 36에 흐르는 전류는 전도체 30에 흐르는 전류와 동일하다. 유사하게, 전도체 38에 흐르는 전류 더하기 전도체 40에 흐르는 전류는 전도체 32에 흐르는 전류와 동일하다. 전도체 34 및 38에 걸쳐 나타나는 전압은 전도체 36 및 40에 걸쳐 나타나는 전압과 항상 동일하다. 전지 14 및 전지 16는 그러므로 동일한 전기적 전위에 항상 놓인다. 이 회로 배열은 “긴 꼬리 쌍(long-tailed pair)” 증폭기 회로의 전기 화학 유도체이다 British Patent 482,740, to Blumlein (1936).
일정한 전류 원천 12에 의한 전류 전달은 전지 14가 전해질 18의 100 밀리리터의 전량을 받을 때까지 억제되고 전지 16가 전해질 20의 100 밀리리터의 전량을 받을 때까지 억제된다. 전지 14, 16는 손에 의해 계속 붓는 것에 의하여 전해질의 전체 부피를 받는다. 전해질 18, 20은 동일한 컨테이너로부터 비롯된다.
실시예1의 전해질 18은 컨테이터로부터 150 밀리리터의 제1 부피를 끌어냄에 의해 준비되고 위에 설명된 추출, 흡수 및 거품 시험에 따라 준비되고, 그 후 100 밀리리터 부피의 처리된 전해질이 병으로부터 제거되어 전지 14에 놓여 전해질 18이 된다. 100 밀리리터의 제2 부피의 전해질은 컨테이너로부터 끌어내져 바로 전지 16에 놓여 전해질 20이 된다. 전해질 18, 20은 전기도금 장치 10의 작동의 시작에서 실질적으로 동일한 온도에 있다. 일정한 전류 원천 12은 전지들 14, 16이 전해질 18, 20을 받은 수십 초 내에 켜진다.
실시예 1
전극 22, 24은 각각 공간을 절약하도록 적절하게 꼬인, 음의 전극 26, 28과 동일한 형태의 Sn 와이어의 500 밀리미터 길이로 각각 건설된다. 전해질 18은 위에 설명된 추출, 흡수 및 거품 시험 절차에 따라 조달되고 준비되며 결론적으로 적절한 보충제-함유 시료로부터 보충제를 포함한다. 전지 14는 근본적으로는 컨테이너로부터 끌어내진 이 전해질의 100 밀리리터 부분을 받고 전지 18는 컨테이너로부터 직접적으로 컨테이너로부터 끌어내진 100 밀리리터의 전해질을 받는다. 50 밀리암페어에서 5시간 이후에, 전극 26은 투명한 회색 금속의 안개를 받고, 전극 28은 소나무 모양의 얽힌 금속 수정 성장을 축적한다.
실시예2
전극 22, 24은 실시예 1의 전극 22, 24과 실질적으로 동일한 Sn 와이어의 코일로 각각 건설된다. 이 실시예에 사용하기 위한 전해질 18, 20의 준비는 보충제-함유 시료 대신에 에너지 저장 전지 전극 사이에 분리를 제공하기 위해 사용되는 형태의 파라 고무 천연 탄성 중합체를 함유하는 고 다공성 절연 시트가 추출, 흡수 및 거품되고 거기서부터의 전해질이 사용되는 것을 제외하고는 실시예1에 적용된 추출, 흡수 및 거품 시험 절차에 따라 제조되고 준비된다. 50 밀리암페어에서 5시간 이후에, 전극 26은 투명한 회색 금속의 안개를 받고, 전극 28은 소나무 모양의 얽힌 금속 수정 성장을 축적한다.
실시예3
전극 22, 24는 각각 작은 정밀하게 짜인 폴리에스터 섬유 원통형 홀더에 가볍게 채워진 5그램의 Sb 금속 가루로 건설되고, 홀더는 사전에 순수한 Pb으로 만들어진 전체 길이 및 기저 폭 내재 스트립 전도체와 맞추어진다. 전극 22의 Pb 전도체는 전도체 34에 연결되고 전극 24의 Pb 전도체는 전도체 38에 연결된다. 보충제는 [CH3(CH2)x][(OCH2CH2)6][(OCH2CHCH3)3]OH(x는 7 내지 15 사이의 수이고, 이성질체를 포함한다) 0.5 밀리리터를 99 밀리리터의 물에 용해하고 1밀리리터 부분의 그것을 전지 14에 옮김으로써 준비된다. 전지 16는 1 밀리리터의 순수한 물을 받는다. 그 후 전해질 18, 20은 전지 14, 16로 부어진다. 전해질 18 보충제 농도는 백만 분의 50 부피 부로 산정된다. 50 밀리암페어에서 5시간 후에, 전극 26은 거의 인지할 수 없는 코팅을 얻고, 그것의 원래 밝은 Sn 금속 광택의 대부분을 유지하며, 전극 28은 얇은, 불투명, 어두운 색깔 코팅을 얻고 Sb의 전형 및 같은 색의 적은 양의 퇴적물 전극의 발 밑에 퇴적된다.
50 밀리암페어에서 10시간 후에, 양의 전극 22의 높은 표면 영역에 의한 보충제의 산화를 보상하기 위하여 전해질 18은 제공된 원래의 양의 부피와 농도와 동일한 보충제 다량을 받고, 전해질 20은 동일한 부피의 물을 받는다. (채워지고, 형성되고 상업적 에너지 저장 전지의 전해질은 전지들이 배송 또는 그들의 일반적인 작동을 위해 준비되었을 때 유사하게 적절한 양의 보충제를 받을 수 있다.) 50밀리암페어에서 1주일 후에, 전극 26은 인지 가능한 코팅을 지니지만 아직 광택의 몇몇 증거가 남아있고, 전극 28은 전극의 발 밑에 상당한 부피의 어두운 퇴적을 퇴적하였다. 원래 5 그램의 Sb 가루를 포함하였던 전극 24 홀더는 원래 양의 Sb 가루의 3분의 1 정도를 유지하였다. 전극 22 홀더는 원래 양의 Sb 가루의 거의 전체를 유지하였다. 차이는 명백했다.
절차는 시작 후 1주일 만에 종결되었다. 일정한 전압 원천 보다 일정한 전류 원천의 사용은 전지의 자연 값에서 안정시키는 전지 14 및 16을 걸친 전위를 수용했다. 전류 원천 12의 분리에 있어서, 전도체 30 및 32를 걸친 전위는 0으로 떨어지지 않았다. 전지 14 및 16는 전도체 30 및 32를 걸친 전위를 지지하였고 PbO2 - Pb - H2SO4 에너지 저장 전지의 특성, 비록 제한된 저장 능력 및 상대적으로 높은 속도의 자기 방전을 나타내지만 그럼에도 불구하고 충분히 전기화학 에너지 저장과 전기 도금 기술 아래에 있는 메커니즘이 상당히 중첩된다는 것을 증명한다.
실시예4
Sn의 코일로 각각 건설된 전극 22, 24은 실시예 1의 전극 22, 24과 실질적으로 동일하다. 이 실시예에 사용하기 위한 전해질 18, 20의 준비는 실시예 3의 전해질 18, 20의 준비와 실질적으로 동일하나, 백만 분의 1 볼륨 부로 산정되는 농도까지 감소하는 전해질 18의 보충제 농도는 적절한 추가적인 중간체 희석에 의해 달성된다. 50 밀리암페어에서 5시간 후에, 전극 26은 투명한 회색 금속의 안개를 받고, 전극 28은 소나무 모양의 얽힌 금속 수정 성장을 축적한다.
실시예 3의 Pb 스트립 전도체는 PbO2의 어두운 갈색 푸른 녹의 특성을 전류 원천 12가 전류를 보내기 시작하고 수 십분 내에 얻음으로써, 효율적으로 전지 14, 16의 작업 양의 전극이 되고 전지 14, 16를 걸친 전체 전위를 향한 1.6913 볼트 부분에 기여한다. 실시예 1, 2, 4의 Sn-양의, Sn-음의 전극 배열은 전지 14, 16에 걸친 실시예 3에서 보다 비례하여 적은, 50 밀리암페어에서의, 약 1.6913볼트의 양에 의한 전위를 발달시킨다.
도 2 및 3을 참조하면, 왼쪽에 처리 전지가 있고 오른쪽에 제어 전지가 있는 이미지를 볼 수 있다. 도 2는 한 주의 끝에서 실시예3의 절차를 따르는 장치에서 취한 이미지이다. 도 3은 5시간 후에, 실시예 4의 절차를 따르는 장치에서 취한 이미지이다. 실시예 1 및 2는 가상적으로 실시예 4와 동일한 결과를 준다. 즉, 금속 축적의 정도는 양 실험의 끝에서 가상적으로 동일하다. Sn은 산성 전해질에 아주 잘 용해되나, Sb는 그렇지 않고 이것은 왜 실시예 3에서는 결과를 얻는데 일주일이 걸린 반면 실시예 4에서 결과가 겨우 5시간 만에 얻어졌는지를 설명하는 것으로 판단된다. 이 이미지들은 본 발명의 보충제를 사용한 중대한 금속 축적 억제 효과를 매우 선명하게 보여준다. 도 4는 거품 행동을 도시한 이미지이다.
실시예 1, 2, 3 및 4는 Pb - PbO2 - H2SO4에너지 저장 전지의 작동 동안에 일어나는 전기 도금의 형태의 정확한 복제 및 전형적으로는 Sb 및 그럼으로써 Sb '중독'을 줄이는 이러한 에너지 저장 전지의 음의 전극 상의 금속 퇴적을 감소시킬 수 있는 본 발명의 장치의 능력 또는 수용력의 정확한 복제를 제공한다. 본 발명의 장치에 의해 제공되는 전기 도금을 통한 음의 전극 상의 금속 퇴적의 감소의 정도는 제어 전극에 이끌린 질량 나누기 처리 전극에 이끌린 질량으로 정의되고, 전형적으로 그러나 제한되지 않게 적어도 1.05에, 바람직하게는 1.1, 더 바람직하게는 2 및 가장 바람직하게는 적어도 10 이상에 의해 동등화된다.
플라스틱, 구체적으로는 폴리염화비닐(PVC)로 만들어진 아티클은 보충된 플라스틱 아티클을 만들기 위하여 합성된 보충제와 함께 준비된다. 시료는 물로 반복적으로 세척되고 그 후 흔들어지고, 거품을 보이고, 상기 개설된 절차를 따라, 전해질 내 보충제의 존재를 지시하는, 천연 열경화성 탄성 중합체로부터 만들어진 고 다공성 절연 시트의 거품과 비교하여 전해질에 담가진다. 시료가 전기화학 전지에 위치했을 때, 천연 열경화성 탄성 중합체로부터 만들어진 유사한 고 다공성 절연 시트에서 얻어지는 것과 동일한 작동 이점을 갖고 작동하여 다양한 전지 구성요소들을 보충된 플라스틱 밖에서 만드는 본 발명의 이점을 설립하고 천연 열경화성 탄성 중합체와 유사한 이점과 함께 그러나 비용 및 지속성 문제는 없는 것으로 발견되었다. PVC가 설명되었지만, 상기는 여러 가지 플라스틱에도 적용 가능하고, PVC는 도시적인 목적을 위해 선택되었고 본 발명은 PVC의 사용에 제한되지 않는다.
본 발명의 보충제를 통합할 수 있는 이러한 아티클 중 하나는 전형적으로 전기화학 전지의 양의 전극 및 음의 전극 사이에 배치된 다공성 절연체이다. 이것들은 전극 사이의 단락을 방지하기 위해 모순적으로 다공성이나 유전체 물질로 만들어진다.
도 5는 이러한 절연체의 예시를 보여준다. 본 발명으로부터 혜택을 받을 수 있는 여러 가지 디자인이 물론 존재하지만 이것은 그룹 가운데 한가지 예시이다. 도 5는 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지의 양의 전극과 음의 전극 사이의 분리를 제공하는 단일 늑골이 있는 고 다공성 절연 시트 42를 보여준다. 시트 42는 전형적으로 그러나 제한되지는 않게 약 0.2 내지 0.5 밀리미터 두께의 평평한 백웹(backweb) 44으로 구성된다. 늑골 46은 표면 47으로부터 바깥쪽으로 연장되고, 전형적으로 약 0.2 내지 3.0 밀리미터 돌출된다. 늑골 46은 약 0.5 내지 1.5 밀리미터 두께일 수 있다. 고 다공성 절연 시트 42는 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지에 투과 가능하다.
늑골 46이 있는 시트의 바람직한 배향은 늑골이 전해질이 순환하도록 하고 또한 충전 동안 발생된 임의의 기체가 위로 탈출되도록 하는 채널 48을 형성하도록 수직이다. 유사하게, 형성되는 임의의 미립자는 시트 42의 표면에서 미끄러져나갈 수 있다. 절연체의 폭과 길이는 그들 사이에 완전한 수렴을 제공하기 위해 전형적으로 전극의 폭과 길이를 약간 초과하고 백웹44은 일반적으로 음의 전극 가까이 배치되고 늑골은 양의 전극 쪽으로 향한다.
고 다공성 절연 시트는 고분자 물질로 만들어질 수 있고, 선택적으로 실리카를 포함하고, 본 발명에 따라, 그 안에 본 발명의 보충제의 유효량을 더 포함한다.
도 6은 늑골이 있는 고 다공성 절연 시트 42를 포함하는 조립체의 일부의 평면도를 보여준다. 섬유 매트 50는 유리 또는 폴리에스터 섬유로 만들어지고 늑골의 끝에 접하며 거기에 접착될 수 있다. 백웹 44은 음의 전극 52과 접촉하고 매트 50는 양의 전극 54과 접촉한다. 실제 전기화학 전지가 봉투, 튜브, 건틀렛 및 스페이서 같은 다른 선택적인 구성요소를 포함할 수 있지만 이것은 도시의 편이를 위하여 도시되지 않았다.
조립체는 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지를 형성하기 위하여 전해질 내에 잠수된다. 물론, 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지는 전형적으로 복수의 조립체, 적어도 하나의 인접한 절연 시트 42 및 섬유 매트 50를 갖는 용이하게 연속적인 전극을 포함한하고, 양의 전극 및 음의 전극을 교환함으로써 절연 시트 42와 섬유 매트 50에 의해서 공간이 생긴다. 다시, 하나만이 도시의 편이를 위해 보여진다.
음의 전극 52에 접촉하는 백웹 44은 절연 시트 42에 포함된 보충제의 전해질을 통한 음의 전극 52으로의 이동을 촉진하기 위하여 양의 전극 54으로부터 상대적으로 멀리 떨어져있다. 양의 전극에서 발생한 금속으로 구성되어 음의 전극의 표면 상에 천천히 전기 도금 되는 수상돌기는 선행 기술의 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지에 형성될 수 있다. 전지의 사용 기간 동안에, 이 수상돌기들은 날씬한 척추를 형성하고 결국 절연 시트 42의 기공을 관통하고 채널 48로 연장된다. 채널 48에 도달하는 수상 돌기 부분이 일반적으로 전지의 바닥의 퇴적물 트랩에 해악 없이 떨어지고 부서지지만, 단락이 음의 전극 및 양의 전극 사이에 형성되는 것을 방지하고, 단락을 결국 발생할 수 있다. 절연 시트 내의 보충제의 존재는 양의 전극으로부터 금속의 방출을 억제하여 수상 돌기의 형성을 크게 감소시키고 그리하여 단락의 습격을 지연시키는 것이 발견되었다.
섬유 매트 50는 활성 물질의 양의 전극 54으로부터의 발산을 감소시키도록 배치된다. 전지의 수명 동안에 실수로 유리 매트 50를 관통하는 활성 물질 입자는 채널 48로 들어갈 수 있고 그 후 전지 바닥의 퇴적물 트랩(미도시)로 해악 없이 떨어진다.
다공성 절연 시트가 PVC로 구성된 경우, 절연 시트로의 공정에 앞서서 벌크 PVC 가루와 쉽게 섞일 수 있는 물질을 제공하기 위해 PVC 플라스틱과 약간의 보충제를 미리 혼합하는 것이 유리하다. 이것은 다루기 쉽게 하고 공정 동안의 분배 및 적합성을 보장한다. 예를 들어, 보충제는 질량으로 2-30% 범위의 다량의 PVC와 함께 용매에 용해될 수 있고, 농도는 보충제의 선택, 최종 생성물의 원하는 양 등에 따라 달라진다. 한가지 예는 약 25%가 될 수 있다. 용매는 제거되고 제품은 원하는 입자 크기를 만들기 위하여 분쇄되고 분류된다. 가루는 철저히 세척되고 건조되고, 선택적으로 입자의 표면을 굳게 하기 위해 가열된다. 입자는 PVC 내에 캡슐화된 보충제를 제공하기 위해 선택적으로 다시 세척되고 건조된다. 이 물질은 그 후 벌크 PVC 물질과 혼합되어 여러 원하는 농도의 절연 시트로 처리될 운명이 되고, 혼합된 물질은 예를 들어 압출 혼합물로 사용되어 공지된 제조 단계에 따라 절연체 시트를 제조하도록 압출기로 공급되고, 그리하여 재충전 가능한 전기화학 저장 전지에 사용되었을 때 제어된 방출에 적합한 형태의 보충제를 포함하는 절연 시트가 제조된다.
물론, PVC 이외의 플라스틱이 사용될 수 있고, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리올레핀, 폴리스타이렌, 폴리염화비닐(PVC), 페놀 수지 및 그들의 조합 중에서 선택될 수 있다.
절연 시트로의 공정에 앞서 벌크 고분자 물질이 편리하게 혼합된 미리 혼합된 물질을 제공하기 위하여 적절한 양의 보충제를 적절한 양의 고분자 물질과 혼합하는 것이 유리하다. 이것은 다루기 쉽게 하고, 다른 종류의 미리 혼합된 벌크 고분자 물질을 사용할 수 있게 하고, 후-압출 용매 추출 공정과 같은 이후의 임의의 공정 동안의 부주의한 보충제의 손실을 최소화 할 수 있다. 예를 들어, 보충제는 직접 다량의 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 임의의 다른 적합한 고분자 물질과 혼합될 수 있고 충분히 연화되거나 녹을 때까지 가열되고, 혼합되고 그 후 냉각될 수 있다.
다른 예시는 다량의 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 다른 적합한 고분자 물질과 함께 미리 조합된 용매의 끓는점 또는 그 부근의 온도에서 미리 조합된 용매에 용해된 보충제를 갖고, 실질적으로 모든 미리 조합된 용매를 제거하기 위하여 가열되고 그 후 냉각된다. 온건하게 높은 끓는점을 갖는 다양한 미리 조합된 용매가 적합하고, 예를 들어 비록 제한되지는 않더라도 사이클로헥사논 및 데칼린이 있다. 미리 조합된 물질 내의 보충제의 양은 질량으로 1 내지 40%일 수 있다. 한 가지 예는 15%이다.
미리 조합된 물질은 원하는 입자 크기를 만들기 위하여 분쇄되고 분류된다. 분류된 가루는 선택적으로, 예를 들어 제한되지는 않게 온수 또는 물-용매 혼합물에 의해 세척되어 분류된 보충제 가루 입자의 표면 영역을 비우고, 보충제의 벌크를 그 안에 유지함으로써, 보충제 캡슐화된 고분자 물질을 제공한다. 이 미리 조합된 물질은 다양한 원하는 농도에서 벌크 고분자 물질 및 압출 또는 소결 공정의 추가적인 필요한 물질과 혼합되고, 절연 시트로 처리될 운명이다. 압출 공정 또는 소결 공정은 예를 들어 제한되지는 않지만 공지된 제조 단계에 따라 진행되고 그리하여 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지에 위치했을 때 제어된 방출에 적합한 형태의 보충제를 포함하는 절연 시트를 만든다.
본 발명의 개시된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이고 제한적인 것이 아닌 것으로 고려되어야 한다. 본 발명은 특히 첨부된 청구항에 개시되어있고 본 발명의 의미, 동일성, 범위 및 본질 내에서 만들어질 수 있는 모든 변경이 그 안에 포함되어있는 의도이다.

Claims (40)

  1. 향상된 성능의 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지(cell)에 있어서,
    양의(positive) 연결기를 갖는 적어도 하나의 양의 전극 및 음의(negative) 연결기를 갖는 적어도 하나의 음의 전극이 내부에 배치되고, H2SO4 전해질을 포함하는 컨테이너(container); 및
    상기 컨테이너, 상기 적어도 하나의 음의 전극, 상기 적어도 하나의 양의 전극 및 상기 적어도 하나의 음의 전극 사이에 배치되도록 조정된 적어도 하나의 분리판, 상기 H2SO4 전해질 및 그들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 상기 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지의 적어도 하나의 구성요소와 통합되어, 처리된 전지(treated cell)을 형성하는, 다량의 추출된 또는 합성된 성능 향상 보충제;를 포함하고,
    상기 추출된 또는 합성된 성능 향상 보충제는 인지질, 지방알코올 에톡실레이트, 지방알코올 알콕실레이트, 알킬 글리세롤 콜린인산 및 그들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되며,
    상기 처리된 전지는, 비처리 전지의 성능과 비교할 때, 상기 처리된 전지 내의 금속 이동의 감소, 상기 처리된 전지로부터의 가스 발생의 감소, 상기 처리된 전지에 의한 물 소비의 감소, 상기 처리된 전지의 충전 상태 전위의 증가, 상기 처리된 전지의 상기 양의 전극의 부식 감소, 상기 처리된 전지의 자기 방전의 감소 및 그들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 성능 향상을 갖는, 향상된 성능의 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    비처리 전지와 비교할 때, 상기 처리된 전지에서 더 높은 전위가 생성되는, 향상된 성능의 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 처리된 전지는, 비처리 전지와 비교할 때, 상기 음의 전극에서의 더 적은 금속 축적을 나타내는, 향상된 성능의 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 H2SO4 전해질은 10 내지 100℃의 온도 및 80 내지 105kPa의 기압 하에 1 내지 7일 동안 놓이고, 거기서부터 취해진 상기 H2SO4 전해질을 함께 흔들었을 때 거품이 발생하고, 5초 이상 지속되는 거품은 상기 보충제의 유효량이 상기 향상된 성능의 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지에 통합되었다는 것을 나타내는, 향상된 성능의 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 추출된 또는 합성된 성능 향상 보충제는 상기 H2SO4 전해질에 통합되는 것을 특징으로 하는
    향상된 성능의 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 추출된 또는 합성된 보충제는, 폴리이소프렌 재료 외의 파라 고무 나무(Hevea brasiliensis tree)로부터 추출된 라텍스의 재료이거나, 폴리이소프렌 재료 외의 파라 고무 나무로부터 얻어진 라텍스의 재료와 동등하도록 합성된, 향상된 성능의 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 성능 향상 보충제는 2보다 큰 숫자의 친수성 친유성 평형(hydrophilic-lipophilic balance; HLB) 값을 갖는, 향상된 성능의 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지.
  8. 제1항에 있어서,
    파라 고무 나무로부터 얻어진 천연 시스-폴리이소프렌 열경화성 탄성 중합체를 더 포함하는, 향상된 성능의 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 컨테이너는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리올레핀, 폴리스타이렌, 폴리염화비닐(PVC), 페놀 수지 및 그들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 고분자로 구성되고, 상기 성능 향상 보충제는 그들과 통합되는, 향상된 성능의 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 폴리올레핀은 초고분자량(ultra high molecular weight) 폴리에틸렌을 포함하는, 향상된 성능의 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 성능 향상 보충제는 글리세로 인산과 함께 콜린을 헤드 기(head group)으로 갖는 인지질인, 향상된 성능의 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 성능 향상 보충제는 글리세로 인산과 함께 콜린을 헤드 기로 갖는 인지질이고, 적어도 하나의 포화 지방산 및 적어도 하나의 불포화 지방산을 갖는, 향상된 성능의 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 성능 향상 보충제는 6개 내지 30개의 에틸렌옥사이드를 갖는 C8 내지 C18 지방알코올인, 향상된 성능의 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 성능 향상 보충제는 30개의 에틸렌옥사이드를 갖는 C16 내지 C18 지방알코올인, 향상된 성능의 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 컨테이너는 고분자 물질로 구성되는, 향상된 성능의 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 성능 향상 보충제는 운반체와 조합되는, 향상된 성능의 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 운반체는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리올레핀, 폴리스타이렌, 폴리염화비닐(PVC), 페놀 수지 및 그들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 고분자인, 향상된 성능의 재충전 가능한 전기화학 에너지 저장 전지.
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