具有改进的性能、改进的电池隔板的富液式铅酸电池和相关方法技术

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降低的酸分层。改进的富液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，可以提供改进的铅酸电池，例如富液式铅酸电池，改进的包括铅酸电池和电池隔板的系统，改进的电池隔板，包括这种系统的改进的车辆和/或制造和/或使用方法。

Liquid enriched lead-acid batteries with improved performance and improved battery separators and related methods

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 liquid rich lead-acid batteries, improved systems including lead-acid batteries and battery separators, improved battery separators, including improved vehicle and / or manufacturing and / or use methods for such systems.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改进的性能、改进的电池隔板的富液式铅酸电池和相关方法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。根据至少某些实施方式，本公开或本专利技术涉及用于这种电池的改进的富液式铅酸电池和/或改进的电池隔板，和/或制造、测试和/或使用这种改进的富液式铅酸电池的方法。此外，本文公开的是用于在富液式铅酸电池中减少酸分层，提升电池寿命和性能的方法、系统、电池和电池隔板。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混合电动。一种形式的混合电动车辆(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，其在车辆不运动时必须为辅助装置(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，VRLA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，有必要进一步开发增强型富液式铅酸电池，如在使用中不会发生酸分层的增强型富液式启动/停止电池。需要改进的增强型富液式铅酸电池与以前可用的相比具有改进的均匀性和性能，并且具有与某些VRLA-AGM电池中可能存在的性能相媲美的性能。
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。本文公开了具有特定种类的隔板的新型、改进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，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、等于或甚至高于某些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电池并使用它们运动时，本专利技术的电池和隔板的这种运动有助于改进的酸混合或循环，和/或减少或全部防止酸分层，而不需要一些机械手段或一些工具(例如用于酸混合的泵)进行酸混合。下面进一步详细描述各种实施方式。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，本公开或本专利技术可以提供增强的富液式铅酸电池，例如增强的富液式启动/停止电池，其在使用时不经历酸分层，与之前已有的相比具有改进的均匀性和性能的改进的增强型富液式铅酸电池，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包括一系列照片，将根据本专利技术(顶行)的具有锯齿形肋式隔板(这些锯齿也称为垛式肋或垛)的电池单元与具有传统的实心肋式隔板(底行)，其中这种实心肋沿着隔板垂直设置的电池单元进行比较。顶行显示的隔板的垛式肋(肋尖到肋尖)之间的间距约为11毫米。图1显示了电池隔板的通常面向富液式铅酸电池(例如部分充电状态下的富液式铅酸电池)中的正极的一侧。然而，这种肋可以包括在隔板的两侧(例如，也可以包括在设计成面对富液式铅酸电池中的负极的隔板的侧面上)。图1所示的电池经受90次启动/停止事件或循环。如图1所示，在30、60和90个启动/停止循环或事件之后，具有锯齿状带肋隔板的电池单元显示出比具有常规隔板的电池单元明显更少的酸分层。图2包括一系列照片，将与图1相同类型的具有根据本专利技术的锯齿状带肋隔板(顶行)的电池单元与具有传统实心带肋常规隔板(底行)的电池单元进行比较。在一辆汽车每小时行驶25英里的时候，这些电池经受了60次启动/停止事件或循环，然后经过一夜休息。如图2所示，具有锯齿状带肋隔板的电池单元显示出比具有传统隔板的电池单元明显更少的酸分层。这种测试验证了图1照片中显示的实验室结果。图3包括一系列照片，将具有根据本专利技术的较窄间隔锯齿状带肋隔板(顶行)的电池单元与具有常规实心带肋隔板(底行)的电池单元进行比较，其中实心肋沿着隔板是垂直的。顶行显示的隔板的垛式肋之间的间距大约为7毫米。电池经受90次启动/停止事件或循环。如图3所示，在30、60和90个启动/停止循环或事件之后，具有锯齿状带肋隔板的电池单元显示出比具有常规隔板的电池单元明显更少的酸分层。图4包括一系列照片，将具有根据本专利技术的具有凹坑的隔板(顶行)的电池单元与具有传统隔板的电池单元进行比较，所述传统的隔板包括实心的大肋和实心小肋(底行)，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进的停止/启动富液式铅酸电池，其包含微孔聚烯烃电池隔板，其中，所述隔板包括锯齿形肋、间断肋、凹坑或其组合；并且相对于传统的停止/启动或ISS富液式铅酸电池，所述停止/启动富液式铅酸电池具有增强或改善的酸混合和/或减少的酸分层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.07 US 62/238,3731.一种改进的停止/启动富液式铅酸电池，其包含微孔聚烯烃电池隔板，其中，所述隔板包括锯齿形肋、间断肋、凹坑或其组合；并且相对于传统的停止/启动或ISS富液式铅酸电池，所述停止/启动富液式铅酸电池具有增强或改善的酸混合和/或减少的酸分层。2.如权利要求1所述的电池，其中，所述微孔聚烯烃电池隔板包含聚乙烯。3.如权利要求1或2所述的电池，其中，所述电池隔板还包含填料。4.如权利要求1-3中任一项所述的电池，其中，所述电池隔板还包含表面活性剂或添加剂。5.如权利要求1-4中任一项所述的电池，其包含隔板，所述隔板包含多行锯齿形肋、间断肋、凹坑或其组合，其中，所述行间隔0.1-20mm。6.如权利要求1-5中任一项所述的电池，其中，所述电池处于运动中；并且所述运动为增强或改善的酸混合提供能量。7.一种减少电池中酸分层的方法，包括以下步骤：提供正极和负极的交替序列；在各电极之间提供隔板，其中，所述隔板包括微孔聚烯烃电池隔板；所述隔板包括锯齿形肋、间断肋、凹坑或其组合；以及将电极浸入液体电解质中。8.一种增强型富液式电池，改进包括如权利要求1-6中任一项所述的电池。9.一种增强型富液式电池，其包含如权利要求1-6中任一项所述的隔板。10.一种实心肋隔板，其包括在咬合点压痕或...

【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，
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