性能改进的铅酸电池隔板及其电池和具有该电池的车辆及其相关方法技术

本文公开了改进的电池隔板用于富液式铅酸电池，特别是增强型富液式铅酸电池。本文公开的改进的隔板提供增强的电解质混合和显着减少的酸分层。改进的富液式铅酸电池可以有利地应用于电池保持在部分充电状态的应用中，例如在启动/停止车辆系统中。此外，提供了改进的铅酸电池如富液式铅酸电池，包括铅酸电池和电池隔板的改进的系统，改进的电池隔板，包含这种系统的改进的车辆和/或制造和/或使用方法。

Improved lead-acid battery separator and its battery and vehicle with the battery and related method thereof

The improved battery separator is used for liquid enriched lead-acid batteries, especially the enhanced liquid enriched lead-acid batteries. The improved separators disclosed herein provide enhanced electrolyte mixing and significantly reduced acid layering. The improved liquid rich lead-acid battery can be advantageously applied to batteries in partially charged state applications, such as in starting / stopping vehicle systems. In addition, improved lead-acid batteries, such as rich liquid lead-acid batteries, improved systems including lead-acid batteries and battery separators, improved battery separators, improved vehicle and / or manufacturing and / or use methods containing this system.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】性能改进的铅酸电池隔板及其电池和具有该电池的车辆及其相关方法代理人案号：2001.108-3相关申请的交叉引用本申请要求于2015年10月7日提交的美国临时专利申请序列号No.62/238,373；2016年1月11日提交的PCT专利申请系列号No.PCT/US2016/012805(其要求于2015年10月7日提交的美国临时专利申请序列号62/238,373的优先权)；和2016年9月9日提交的No.62/385,347的优先权和权益。其中每一个的全部内容在此通过引用全部并入本文。领域根据至少选择的实施方式，本公开涉及改进的铅酸电池，如富液式铅酸电池，包括铅酸电池和/或电池隔板的改进系统，改进的电池隔板，改进的包括这种系统的车辆，制造或使用方法，或其组合。根据至少某些实施方式，本公开或本专利技术涉及改进的富液式铅酸电池，用于这种电池的改进的电池隔板，和/或制造、测试或使用这种改进的富液式铅酸电池的方法，或它们的组合。另外，本文公开的是用于在富液式铅酸电池中以及在部分充电状态下操作的富液式铅酸电池中减少酸分层，增加电池寿命和性能的方法、系统、电池和/或电池隔板。背景为了减少燃料消耗和尾管排放，汽车制造商已经实施了不同程度的电子混合动力(electricalhybridization)。一种形式的混合动力电动车辆(HEV)有时被称为“微型HEV”或“微型混合动力”。在这种微型HEV或类似车辆中，汽车可具有怠速启动/停止(ISS)功能，其中发动机可能在怠速启动/停止和/或再生制动期间的各个点处关闭。尽管这增加了车辆的燃料经济性，但它也增加了电池的负担，其在车辆不运行时必须为辅助装置(例如空调、媒体播放器等)供电。常规车辆(例如没有启动/停止能力的汽车)可以使用传统的富液式铅酸电池，例如SLI铅酸电池。由于发动机始终不会关闭，所以只在发动机启动时从电池中提取动力。如此，电池通常处于过充电状态，而不是处于部分充电状态。例如，这样的常规富液式铅酸电池，由于它通常处于过度充电状态，可以以大于95％充电、大于96％、大于97％、大于98％、大于99％或甚至大于100％的充电状态存在。在过度充电时，在常规铅酸电池内产生气泡(例如氢气泡)，并且这些循环气泡用于混合电池内的液体电解质(酸)。另一方面，具有启动/停止的车辆不断从电池获取电力，因此电池始终处于部分充电状态。在部分充电时，不会产生气泡，并且电解质的内部混合大大减少，导致电池内的酸分层。因此，在启动/停止富液式铅酸电池和各种强化富液式电池内，酸分层是一个问题，而酸性分层对于更常规或传统的富液式铅酸电池并不是问题，这些电池在过充电或全充电(或接近全部)下工作。酸分层是浓硫酸浓缩在电池底部的过程的一个术语，导致电池顶部的相应较高的水浓度。在富液式铅酸电池内，例如增强的富液式铅酸电池或启动/停止富液式铅酸电池内，酸分层是不希望的。电极顶部的酸含量降低可能会抑制电池系统内的均匀性和充电接受性，并且可能会增加内部电阻沿电池高度从顶部到底部的变化。电池底部的酸性水平升高会人为地提高电池电压，这会干扰电池管理系统，可能会向电池管理系统发送意外/错误的健康信号状态。总的来说，酸分层会导致电池部件的更高电阻，这可能会导致电极问题和/或电池寿命缩短。鉴于启动/停止电池和/或其他增强型富液式铅酸电池预计将越来越多地用于混合动力车辆和全电动车辆以提高车辆燃料效率和减少二氧化碳排放，因此减少酸分层和/或用于改善酸混合的解决方案是非常需要的。在某些情况下，使用VRLA(阀控铅酸)技术可避免酸分层，其中酸通过凝胶电解质和/或吸收玻璃垫(AGM)电池隔板系统固定。与富液式铅酸电池中的自由流体电解质相反，在VRLA电池中，电解质被吸收在纤维或纤维材料上，例如玻璃纤维垫、聚合物纤维垫、凝胶电解质等等。然而，VRLAAGM电池系统的制造成本远高于富液式电池系统。VRLA-AGM技术在某些情况下可能对过度充电更为敏感，在高温下可能会变干，容量可能会逐渐下降，并且可能具有较低的比能。类似地，在一些情况下，凝胶VRLA技术可能具有较高的内阻并可能具有降低的充电接受度。因此，需要进一步开发增强的富液式铅酸电池，例如，增强型富液式启动/停止电池，其在使用中不经历酸分层和/或在使用时表现出降低或显著降低的酸分层水平。需要改进的增强型富液式铅酸电池，其与先前可用的相比具有改进的均匀性和性能，并且具有与某些VRLAAGM电池相同甚至更佳的性能。
技术实现思路
根据至少选择的实施方式，本公开或本专利技术可以解决上述和其他需求。例如，根据至少某些实施方式，本公开或本专利技术涉及用于增强型富液式铅酸电池的新的、改进的或优化的富液式铅酸电池、系统和隔板，以及制造、测试和/或使用它们的方法，和/或包括它们的车辆。本文公开了具有特定种类的隔板的新型的、改进的或优化的增强型富液式铅酸电池。令人惊讶地发现，通过适当选择隔板表面特性(并且可选地在车辆中具有特定的电池板和隔板定向)，可以减少和/或防止酸分层，并且可以观察到电池性能的相应增加，性能接近、等同或甚至高于某些VRLAAGM或VRLA-AGM电池的性能。此外，令人惊讶地发现，使用本文所述的隔板以及本文所述的一个或多个电池并使用它们运行时，本专利技术的电池和隔板的这种运行有助于改进的酸混合或循环，和/或减少或全部防止酸分层，而不需要机械手段或工具(例如用于酸混合的泵)进行酸混合。下面进一步详细描述多种实施方式。根据至少选择的实施方式、方面或目的，本公开或本专利技术涉及改进的铅酸电池，诸如富液式铅酸电池、包括铅酸电池和电池隔板的改进系统、改进的电池隔板、包括这种系统的改进的车辆、和/或制造和/或使用的方法。根据至少选择的实施方式、方面或目的，本公开可以提供增强型富液式铅酸电池，例如增强型富液式启动/停止电池，其在使用时不经历酸分层和/或体现了减少或显著减少的酸分层，具有改进的均匀性，例如酸混合均匀性等的增强型富液式铅酸电池，与之前已有的相比，改进的工作在部分充电状态的电池，和/或性能，和/或至少可与某些VRLA-AGM电池性能能力相媲美或超过其性能能力的改进的增强型富液式铅酸电池。附图简要说明图1包括比较经历90次停止/开始事件或循环的电池单元的一系列照片。根据示例性实施方式，顶行示出了具有锯齿状肋式隔板的电池单元。底行描绘了具有传统实心肋式隔板的电池单元，其中这种实心肋沿着隔板垂直延伸。图2包括比较经历60次停止/开始事件或循环，然后休息一整夜的电池单元的一系列照片。测试电池单元具有与图1中所示类似的隔板，顶行示出了根据示例性实施方式的锯齿状肋式隔板，而底行示出了具有常规实心肋式隔板的电池单元。图3包括比较经历90次停止/开始事件或循环的电池单元的一系列照片。与图1和图2中所示的那些相比，顶行的测试电池单元设置有具有更紧密间隔的锯齿状肋的隔板。底行设有具有常规实心肋式隔板的电池单元，其中实心肋沿着隔板垂直延伸。图4包括比较经历90次停止/开始事件或循环的电池单元的一系列照片。顶行描绘了根据示例性实施方式的具有凹坑隔板的电池单元。底行描绘了具有包括实心大肋和实心小肋的常规隔板的电池单元，其中所述大小实心肋沿着隔板垂直延伸。图5包括比较经历90次停止/开始事件或循环的电池单元的一系列照片。顶行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于增强富液式铅酸电池中酸混合的电池隔板，包括：多孔背网和从该背网的至少一侧延伸的多个断肋；以及所述多个断肋中的至少一部分由角度取向限定，以增强酸混合，特别是在电池运动期间，所述隔板定位成平行于所述电池的启动和停止运动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.07 US 62/238,373;2016.01.11 US PCT/US2016/1.一种用于增强富液式铅酸电池中酸混合的电池隔板，包括：多孔背网和从该背网的至少一侧延伸的多个断肋；以及所述多个断肋中的至少一部分由角度取向限定，以增强酸混合，特别是在电池运动期间，所述隔板定位成平行于所述电池的启动和停止运动。2.如权利要求1所述的电池隔板，所述角取向为相对于所述隔板的加工方向，并且所述角取向由大于零度(0°)且小于180度(180°)以及大于180度(180°)且小于360度(360°)中选取。3.如权利要求1所述的电池隔板，还包括：所述多个断肋内的一组或多组肋；以及所述一组或多组肋中的具有第一角取向的第一组肋；所述一组或多组肋中的具有第二角取向的至少第二组肋。4.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述多个断肋以列和行的阵列设置。5.如权利要求4所述的电池隔板，其中，所述列被可变的列间隔分开。6.如权利要求4所述的电池隔板，其中，所述行被可变的行间隔分开。7.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述多个断肋以列阵列设置；所述列的阵列设置在多个列区间中；所述多个列区间中的至少一个与所述多个列区间中的至少另一个相比具有不同的多个断肋的设置。8.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述多个断肋以行阵列设置；所述行阵列被设置在多个行区间中；以及所述多个行区间中的至少一个与所述多个行区间中的至少另一个相比具有不同的多个断肋的设置。9.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述隔板选自聚烯烃、橡胶、聚氯乙烯、酚醛树脂、纤维素或其组合。10.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述隔板包括选自填料、表面活性剂或其组合的一种。11.如权利要求1所述的电池隔板，还包括：吸收性玻璃垫。12.一种隔板，包括：设置在所述隔板上的一个或多个肋；其中，所述隔板设置在电池内，并浸没在设置在所述电池内的酸性电解质内；所述一个或多个肋在所述电池的速度变化期间促进所述酸性电解质的混合。13.一种铅酸电池，其包括权利要求1-12中任一项所述的隔板。14.如权利要求13所述的铅酸电池，其包括一个或多个隔板或分隔件，其中，所述一个或多个隔板或分隔件各自包括从材料的网或框架延伸的多个离散的肋；所述多个离散的肋各自由相对于所述一个或多个隔板或分隔件的加工方向的角取向限定；所述多个离散的肋内的一组或多组肋；以及所述一组或多组肋的第一组具有相同的肋的角取向。15.如权利要求13-14中任一项所述的铅酸电池，其中，所述铅酸电池是富液式铅酸电池，部分充电状态操作电池，或者用于选自以下的应用中：怠速停止/启动应用、动力应用和深循环应用或其组合。16.如权利要求13所述的铅酸电池，其中，所述铅酸电池用于部分充电状态下的电池中。17.如权利要求13所述的铅酸电池，其中，所述铅酸电池经历运动和停止运动。18.如权利要求17所述的铅酸电池，其中，所述一个或多个隔板中的每一个大致平行于所述运动和停止的方向设置。19.如权利要求13所述的铅酸电池，还包括：具有交替顺序的正电极和负电极的电池；其中，所述隔板围绕所述负电极设置。20.如权利要求19所述的铅酸电池，其中，所述多个断肋与所述正电极相邻。21.一种减少电池中酸分层的方法，其包括：提供电池，其中，所述电池容纳一个或多个正电极和一个或多个负电极；提供一个或多个隔板，其中，所述隔板设置在所述一个或多个正电极中的每一个与所述一个或多个负电极的每一个之间，并且所述一个或多个隔板中的每一个设置有多个由角取向限定的肋；提供电解质；以及向所述电池提供运动。22.如权利要求21所述的减少电池中酸分层的方法，所述方法还包括：将所述多个交替的正极和负极平行于所述运动的方向布置。23.如权利要求21所述的减少电池中酸分层的方法，所述方法还包括：所述一个或多隔板中的每一个围绕所述负电极。24.如权利要求23所述的减少电池中酸分层的方法，其中，所述多个肋与所述正极相邻。25.如权利要求21所述的减少电池中酸分层的方法，所述方法还包括：提供能够进行运动和停止运动的车辆；和将所述电池放置在所述车辆中，使得所述多个隔板平行于所述运动和停止运动。26.如权利要求21所述的减少电池中酸分层的方法，其中，所述壳体和盖在所述电池的顶部限定一个内部空间；以及在所述内部空间中提供一个或多个挡板，以将所述电解质的至少一部分重新导向，在所述运动过程中可以被诱导成运动到所述电池。27.一种铅酸电池，包括：壳体和盖；多个正电极和负电极，将带分别安装到所述正电极和负电极；酸性电解质；其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·H·米勒，M·尼尔·戈洛温，阿希拉·克里斯哈拉莫斯，马修·霍华德，詹姆斯·P·佩里，J·凯文·威尔，
申请(专利权)人：达拉米克有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US