功能化的铅酸电池隔板、改进的铅酸电池及相关方法技术

根据至少选择的实施方案，本申请或发明专利技术涉及新型或改进的多孔膜或基底、隔膜、隔板、复合材料、电化学装置、电池，制造这种膜或基底、隔板和/或电池的方法，和/或使用这种膜或基底、隔板和/或电池的方法。根据至少某些实施方案，本申请涉及具有涂层的新型或改进的多孔膜、具有涂层的电池隔膜、隔板、能量储存装置、电池、包含这种隔板的铅酸电池，制造这种膜、隔板和/或电池的方法，和/或使用这种膜、隔板和/或电池的方法。所公开的隔板和/或电池具有改善的充电接受性、改善的表面电导率、改善的抗氧化性、降低的酸分层、改善的抗金属污染引起的氧化、减少的黑色残留物、改善的润湿性和/或改善的刚度。

Functional lead-acid battery separator, improved lead-acid battery and related methods

According to the at least selected implementation scheme, this application or invention involves a new or improved porous membrane or substrate, a diaphragm, a partition, a composite material, an electrochemical device, a battery, a method for making such a membrane or base, a partition and / or a battery, and / or a method of using such a membrane or substrate, septum and / or batteries. According to at least some of the implementation schemes, the application involves a new or improved porous membrane with a coating, a coated battery diaphragm, a baffle, an energy storage device, a battery, a lead-acid battery containing such a baffle, a method for making such a membrane, a baffle and / or a battery, and / or the use of such a membrane, partition and / or battery. Law. The open baffles and / or batteries have improved charging acceptability, improved surface conductivity, improved oxidation resistance, reduced acid stratification, improved oxidation induced by metal pollution, reduced black residue, improved wettability, and / or improved stiffness.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功能化的铅酸电池隔板、改进的铅酸电池及相关方法相关申请的交叉引用本申请要求于2015年10月5日提交的美国临时专利申请序列号No.62/237,174的优先权和权益。上述申请的全部内容通过引用并入本文。领域根据至少选择的实施方式，本申请或专利技术涉及新型、改进或优化的多孔薄膜，膜或基底，功能化、涂覆或经处理的多孔薄膜、膜或基底，新型、改进、优化、功能化、涂覆或经处理的隔膜、隔板、多层隔板、铅酸电池隔板或复合材料，包括这种薄膜、膜、基底、隔膜、隔板、铅酸电池隔板或复合材料的电化学装置、电池或电池单元，具有这种薄膜、膜、基底、隔膜、隔板、铅酸电池隔板或复合材料的新型、改进或优化的板或电极的组合或系统，制造这种薄膜、膜、基底、隔膜、隔板、铅酸电池隔板、复合材料、系统、组合、电池单元、装置和/或电池的方法，和/或使用这种薄膜、膜、基底、隔膜、隔板、铅酸电池隔板、复合材料、系统、组合、电池单元、装置和/或电池。根据至少某些实施方式，本申请涉及新型的、改进的或优化的、功能化的，涂覆或处理的微孔膜、电池隔膜、铅酸电池隔膜、隔板和/或在至少一侧上具有至少一个功能化、涂覆或经处理的表面的铅酸电池隔板，在至少一侧、肋或表面上具有至少一个涂层、薄膜、层或材料的铅酸电池隔板，包括这种膜、电池隔膜，铅酸电池隔膜、隔板和/或铅酸电池隔板的储能装置、电池单元、系统、组合、和/或电池，制造这种膜、电池隔膜、铅酸电池隔膜、隔板和/或铅酸电池隔板的方法，和/或使用这种膜、电池隔膜、铅酸电池隔膜、隔板、铅酸电池隔板、复合材料、组合、系统、装置、电池单元和/或电池等的方法。背景铅酸电池有四个基本组成部分：正极，其可以是涂有氧化铅正极活性物质(PAM)涂层的铅或铅合金栅极；负极，其可以是涂有负极活性物质(NAM)涂层的铅或铅合金栅极；隔板；以及液体电解质，通常为硫酸。为了防止极性相反的电极之间的物理接触，同时允许离子流动，电绝缘的多孔隔板放置在电极之间。隔板通常包括微孔聚合物膜或材料，例如聚烯烃膜，如聚乙烯(PE)膜。在铅酸电池中，电解质和正电极相遇的区域称为界面“氧化区”。氧化可以是纯化学或纯电化学的或者是两者的组合。该氧化区为几百微米或者μm量级，延伸到放置隔板的电解质中。聚乙烯和类似聚合物在电池操作过程中不具有固有的抗氧化性，因此可能发生加速氧化，尤其是位于氧化区中的部分隔板。隔板材料的氧化可能导致电池性能和寿命降低。典型的隔板通常围绕正极或负极的任一个或两个，一般以封套、袋或套筒构造。封套或套筒由单片隔板材料获得，所述隔板材料折叠成围绕电极所需的形状。这种折叠和切割通常以自动化设备连续进行。随着时间的推移，汽车电池制造商已将隔板的背网厚度从250μm减小到150μm，因为减少隔板的体积可使电池中存在额外的电解液和电极材料，从而提高功率和性能。但是，由于弯曲刚度与厚度的立方相关，所以即使很小的厚度减小也可以显着降低弯曲刚度。例如，厚度减少30％可能导致弯曲刚度下降70％。降低的隔板刚度对于现有设备存在制造上的挑战。例如，刚度降低会增加无意折叠和折痕的倾向，从而导致成品隔板较高的废品率。降低生产速度可降低废品率，但伴随这种速度降低的生产力损失通常在商业上不可取或不可行。当铅酸电池深度放电时，电解质的重力会随着硫酸参与储能反应而降低。再次充电时，在电极表面(即边界层)产生比本体(bulk)电解质密度更高的纯硫酸。在边界层，只有外部的硫酸会扩散到本体电解质中，而剩余的硫酸由于比电解质重，所以会聚集在电池的底部。硫酸与本体电解质的这种分离被称为“酸分层”。电池顶部酸的降低水平抑制了板激活并增加了腐蚀。而且，底部酸浓度的增加人为地提高了电池的电压，这可能会干扰电池管理系统。总的来说，酸分层导致更高的电阻，导致电池寿命缩短。因此，需要改进的隔板和/或电池。例如，可能需要改进的隔板或电池，其可以提供提高的或增强的充电接受度、表面电导率、抗氧化性、润湿性、弯曲刚度和/或循环寿命，和/或减少的酸分层；需要一种电池，尤其是铅酸电池，其具有改进的充电接受性和/或减少的酸分层；需要一种电池隔板，其具有改善的润湿性、改善的表面电导率、提高的抗氧化性和/或增加的刚度；和/或需要一种制造工艺，其允许隔板在内的电池组件的快速生产，减少成品隔板的废品率。
技术实现思路
根据本申请或专利技术的至少选定的实施方式、方面或目的，新型或改进的隔板、电池和/或方法可以满足上述需要，可以满足对改进的隔板的需求，该隔板可以提供改进的或增强的充电接受度、表面导电性、抗氧化性、润湿性、弯曲刚度和/或循环寿命和/或酸分层降低；满足对改进的电池，特别是铅酸电池的需求，其具增强的充电接受度和/或酸分层降低，对改进的电池隔板的需求，其具有改进的润湿性、改善的表面电导率、改进的抗氧化性和/或增加的刚度；和/或满足对改进的制造工艺的需求，其允许包括隔板在内的电池部件的快速生产以及降低的成品隔板的废品率，和/或可以提供新型的改进的隔板、电池和/或方法，和/或可以提供改进的或增强的充电接受度、表面导电性、抗氧化性和/或循环寿命，降低的酸分层，改进的抗滥用性或污染性，改进的抗金属污染引起的氧化，减少的黑色残留，改善的润湿性，提高的刚度，提高的隔板使用寿命，或其组合。根据本申请或专利技术的至少一个实施方式、方面或目的，防止隔板的氧化以增强、改善或保持电池的期望循环寿命、隔板的可用寿命或两者。根据本申请或专利技术的至少一个实施方式、方面或目的，基底顶部上的较硬材料层可以代替增加隔板本体的刚度，从而避免可能的坚硬、脆性隔板本体。根据至少具体的实施方式，本文描述的电池隔板针对多层或复合微孔膜电池隔板，其可以具有优异的抗氧化性并且在铅酸电池体系中稳定。根据至少其他选择的实施方式，本专利技术涉及一种电池隔板，其具有增加抗氧化性的层，在存在金属离子污染物如铬离子的情况下提高抗氧化性，减少酸分层，改善表面电导率，改善充电接受性，提高刚度和可加工性，和/或增加表面润湿性。根据至少某些选定的实施方式，本专利技术涉及一种用于电池的隔板，其为功能化的、涂覆的、处理等的微孔聚合物膜，以将至少一种材料、处理、功能或层施加至其至少一侧。在某些选择的特定实施方式中，所述材料、处理、功能或层可以包括或可以不包括粘合剂，可以包括一种或多种材料，例如硅石、氧化硅、矾土、氧化铝、金属、金属氧化物、传导碳材料、酸稳定的纤维素和/或类似物，和/或可以包括一个或多个导电的或非导电的或绝缘的层。根据至少某些实施方式，提供了一种获得改进的隔板的方法，该方法将处理、材料或层施加到聚合物微孔膜、聚乙烯(PE)微孔膜、织造或非织造材料、非织造玻璃垫、非织造吸收性玻璃垫(AGM)、非织造或织造PET、纤维素非织造毡和/或类似物的至少一个表面或侧面上。所述材料、处理或层可通过气相沉积、化学沉积、真空辅助方法、PVD、CVD、TD、DCD、PACVD、DLC、薄膜涂覆或沉积技术、纳米薄膜技术、单原子厚涂层技术、溶胶-凝胶、溶剂涂覆、水性涂覆等施加。在一些实施方式中，通过无溶剂方法、无粘合剂方法或无溶剂和无粘合剂方法施加或加入材料、处理、涂层、层或功能。在其他选择的实施方式中，所述层在粘结剂和/或溶剂存在下施加，所述粘结剂和/或溶剂随后可以通过后处理去除。根据至少选择的实施方式，具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铅酸电池隔板，其包含多孔膜或基底，所述多孔膜或基底在其至少一侧上具有由颗粒、纤维或材料中的至少一种构成的至少一种不导电、导电或半导电层、薄膜、涂层、沉积物或材料，所述颗粒、纤维或材料为以下物质中的至少一种：硅石、热解硅石、氧化硅、矾土、氧化铝、金属、金属氧化物、纤维素、纤维素材料、玻璃、玻璃纤维、碳、导电碳或其组合物、共混物或混合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.05 US 62/237,1741.一种铅酸电池隔板，其包含多孔膜或基底，所述多孔膜或基底在其至少一侧上具有由颗粒、纤维或材料中的至少一种构成的至少一种不导电、导电或半导电层、薄膜、涂层、沉积物或材料，所述颗粒、纤维或材料为以下物质中的至少一种：硅石、热解硅石、氧化硅、矾土、氧化铝、金属、金属氧化物、纤维素、纤维素材料、玻璃、玻璃纤维、碳、导电碳或其组合物、共混物或混合物。2.如权利要求1所述的铅酸电池隔板，其包含选自石墨、石墨烯、碳纳米管、氧化石墨烯、碳纤维及其组合、共混物或混合物的导电碳。3.如权利要求1所述的铅酸电池隔板，其包含选自氧化铝(Al2O3)、勃姆石AlO(OH)、氧化硅、热解硅石、过渡金属氧化物及其组合物、共混物或混合物的金属氧化物。4.如权利要求1所述的铅酸电池隔板，其包含硅石、氧化硅、矾土、氧化铝及其组合物、共混物或混合物。5.如权利要求1-4中任一项所述的铅酸电池隔板，其中，所述层进一步包含聚合物、粘合剂或载体材料。6.如权利要求5所述的铅酸电池隔板，其中，所述载体或粘合剂包括一个或多个玻璃垫、纤维垫、合成垫、陶瓷和聚合物。7.如权利要求5-6中任一项所述的铅酸电池隔板，其中，所述聚合物包括一种或多种聚合物、无机或有机聚合物或聚合物材料、聚合物粘合剂、有机粘合剂、丙烯酸树脂、纤维素、聚烯烃、PVDF、PVDF:HFP、PEO、PTFE、SBR、PVA、酚醛树脂或丙烯酸酯。8.如权利要求1-7中任一项所述的铅酸电池隔板，其中，所述层具有500埃至500μm的厚度范围，优选0.1μm至250μm，可能更优选1至250μm、1至150μm、2.5至150μm、2.5至125μm、2.5至100μm、2.5至75μm、5至75μm、5至100μm、10至100μm、5至50μm、5至25μm、25至100μm、25至50μm、25至75μm。9.如权利要求1-8中任一项所述的铅酸蓄电池隔板...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·凯文·威尔，阿希拉·克里斯哈拉莫斯，萨斯米塔·安比卡特拉，
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