吸收性玻璃毡、铅酸蓄电池、电池隔板和相关制造方法技术

本文公开了用于VRLA、AGM或VRLA AGM电池的可溶物吸收性玻璃毡或AGM隔板。这种玻璃毡可以由不溶性玻璃纤维与可溶物材料混合制备。在暴露于合适的溶剂时，可溶物溶解或分解在玻璃毡内产生空隙。空隙增强了玻璃毡内溶剂的吸收。所述可溶物可以是酸溶性玻璃纤维或微纤维。维。维。

【技术实现步骤摘要】
吸收性玻璃毡、铅酸蓄电池、电池隔板和相关制造方法
[0001]本申请为分案申请，原优先权日是2015年6月26日；原国际申请日是2016年6月24日；原国际申请号为PCT/US2016/039170；进入中国国家阶段的日期是2018年2月24日，中国申请号是201680049271.3；原专利技术名称是《吸收性玻璃毡、铅酸蓄电池和相关制造方法》。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求于2015年6月26日提交的序列号为No.62/185,083的美国临时专利申请的优先权和权益，其通过引用并入本文。


[0004]根据至少选定的实施方案，本公开至少涉及新型或改进的吸收性玻璃毡、隔板、电池，和/或制造、使用、酸填充方法或其组合。根据至少某些实施方案，本公开涉及具有增强的孔隙度和/或润湿性的新型或改进的吸收性玻璃毡(AGM)可溶物隔板、AGM隔板、阀控式铅酸(VRLA)AGM电池，和/或相关的制造、使用、酸填充方法或其组合。根据至少其他实施方案，本公开涉及与新型或改进的可溶物粘贴纸和/或新型或改进的可溶物聚乙烯(PE)隔板结合的新型或改进的可溶物吸收性玻璃毡和/或吸收性玻璃毡(AGM)隔板。根据至少某些选定的实施方案，所述可溶物可以是纤维、层、薄片、颗粒等。

技术介绍

[0005]电池隔板用作电子绝缘体和离子导体，即，它们防止极性相反的电极的直接电子接触，同时使离子电流在它们之间流动。为了满足这两个功能，隔板通常是孔径尽可能小的多孔绝缘体以防止由树枝状或板状颗粒引起的电子短路，并且孔隙度尽可能高以使内部电池电阻最小化。在铅酸电池中，隔板也可以确定适当的板间距，从而可以限定参与电池反应的电解质的量。通常隔板必须在电池的使用寿命期间保持稳定，以承受高度腐蚀性的电解质和氧化环境。
[0006]除了这些基本上被动的功能之外，铅酸蓄电池中的隔板也会以多种方式积极地影响电池性能。铅酸蓄电池有两大类：富液式电池和阀控式铅酸(通常缩写为VRLA)电池。在富液式电池中，电池隔板通常包括纤维素、聚氯乙烯(PVC)、有机橡胶或聚烯烃的多孔衍生物。通常优选微孔聚烯烃隔板，例如，位于Charlotte,North Carolina(美国北卡罗莱纳州夏洛特市)的Daramic,LLC(达拉米克有限责任公司)出售的微孔聚烯烃隔板，并且可以含有可改善润湿性的二氧化硅填料。
[0007]对于VRLA电池，两种技术是主要的：具有吸收性玻璃毡(AGM)和凝胶隔板的电池。吸收性玻璃毡可以是织造的或者是非织造的，都保存电解质又起到隔板的作用。在凝胶电池中，电解质被凝胶化并通过例如热解法二氧化硅固定。与AGM电池相比，由于较高的内阻，胶体电池的制造成本较高且比功率较低。
[0008]在VRLA AGM电池中，电解液在电池运行过程中被AGM隔板吸收并保存在那里。用于这种AGM电池隔板的材料通常是由不溶的微细玻璃纤维材料制成的玻璃毡。在密封铅酸(SLA)
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VRLA电池中稀硫酸的通用比重在约1.265至1.36的范围内，对于VRLA，通常约为
1.28。
[0009]VRLA AGM电池的电池单元均由AGM隔板、正极和负极电极(或板)和电解质组成。AGM隔板可以在底部包裹正极板以防止正极板和负极板之间的底部短路，并且可以延伸超过板的侧边缘以防止侧短路，并且如果需要也可以超出顶部边缘。通常的AGM隔板几乎全部由玻璃微纤维(可能包括粗纤维和细纤维)制成，或者可能含有玻璃微纤维和一些合成纤维。通常的AGM隔板不溶于水、硫酸或电解质。通常被称为微孔或孔隙的玻璃纤维之间形成的空间吸收并保留电解质(稀硫酸或电池级硫酸)，在隔板外面没有任何额外的酸(电解质)，因此在AGM电池中没有酸泄漏。这种酸缺乏使得AGM电池可以保持在水平或垂直位置，而不用担心酸性溢出或损坏顶部的带条或触点。
[0010]包括正极和负极组件以及中间AGM隔板的组件通常在约10kPa压力下被压缩并且被装入电池外壳或箱中。压缩后的最终AGM隔板厚度低于初始厚度，因此，压缩后的最终孔隙度低于初始孔隙度。由于其由松散支撑的微细玻璃纤维制成，AGM隔板的这种压缩需要在VRLA AGM电池的操作过程中保持正极板上的正极活性物质不脱落，以保持AGM隔板完好无损，从而保持电池的完整性。
[0011]在电极(或电极板)之间压缩AGM隔板并将电极和隔板单元放入电池容器内后，电池中充满预定体积的酸 (电解液)。然而，AGM隔板的这种压缩抑制酸填充过程。压缩隔板的厚度减小和孔隙度降低减慢了酸化过程。这种缓慢的充填过程不仅增加了电池生产成本，而且还会损坏极板并降低电池功能。孔是允许酸被吸收和保存的区域。尽管AGM隔板具有高孔隙度(一般超过90％，压缩之前)，但由于压缩造成的孔隙度降低抑制电池填充酸的速度。如果AGM隔板的填充、润湿或浸透能力低(由于高压缩引起的孔隙度降低)，则AGM隔板的顶部部分(当从电池容器的顶部添加酸时)首先浸透保持酸与负极板接触引发硫酸化(否则在电池放电期间发生)。负极板的过早硫酸化导致电池的容量减小(当电池形成时未充电的区域)。因此，压缩的AGM隔板的较低的孔隙度和减小的厚度导致缓慢的酸填充过程，结果导致电池制造工程过程生产率低、板之间的酸量减少，以及与电极的差别酸接触(电极的底部与顶部)，从而导致硫酸化并降低电池容量。电池容量的降低可能是酸填充缓慢最关键的问题。
[0012]而且，如果AGM隔板不是多孔的，则电解质不能有效地通过隔板。结果，填充电极之间的区域可能是困难的。如果隔板没有完全被电解质浸透，则电极的一部分可能没有与电解质接触，并且可能不提供离子传导。电解质和电极之间的接触减少可能会降低由电池提供的容量，并最终导致电池失效。由于较长的酸填充时间或部分电解质填充而导致包括硫酸化在内的问题增加。
[0013]在占据孔隙之前，电解质必须置换孔隙中的空气。这种慢速移动过程导致压缩的AGM隔板的酸填充过程缓慢。这可以通过真空的帮助来加快。目前的VRLA AGM电池制造工艺通常需要大约30分钟来完全吸收、填充或芯吸电解质(酸)到压缩的玻璃毡中，并且通常使用真空来略微加速填充过程。因此，即使在真空辅助下，仍然需要改进的吸收性玻璃毡。改进的VRLA电池。更好的酸填充率等。而且为了产生更低的成本，更高的容量或更长的VRLA AGM电池循环寿命，最大限度地减少酸填充时间(以提高填充率)仍然是可取的。

技术实现思路

[0014]根据至少选定的实施方案、方面或目的，至少本公开可以解决与传统的AGM隔板或电池相关的上述需求、问题和困难，和/或可以提供新型或改进的可溶物吸收性玻璃毡、更好芯吸、更快填充速度、更好的VRLA 电池的吸收式玻璃纤维隔板(AGM)隔板、改进的VRLA AGM电池、改进的VRLA电池、改进的VRLA电池组，和/或具有改进的容量和/或循环寿命的VRLA或AGM电池，和/或提供改进的AGM隔板、VRLA电池等的制造、酸填充、使用等方法，和/或其组合。
[0015]在一些实施方案中，新型或改进的可溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于SLA、VRLA、AGM或VRLA AGM电池或用于电池串的可吸收性玻璃毡，其包括：a)酸不溶纤维或材料；以及b)至少一种酸可溶玻璃成分，其中，所述酸可溶玻璃成分是含氧化硅的微纤维；并且所述酸可溶玻璃微纤维的平均纤维长度小于2毫米。2.如权利要求1所述的可吸收性玻璃毡，其中，所述酸可溶玻璃成分包括以下至少一种：氧化铝、氧化硼、氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化镁、氧化钡、氧化锌。3.如权利要求1所述的可吸收性玻璃毡，其中，所述酸可溶玻璃微纤维在可吸收性玻璃毡中的存在量以重量计为0.1％
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20％。4.如权利要求1所述的可吸收性玻璃毡，其中，所述酸可溶玻璃微纤维的平均纤维直径为0.02
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10微米。5.一种电池的制造方法，包括将被压缩的可吸收性玻璃毡与电解质结合的步骤，其中，所述被压缩的可吸收性玻璃毡包括：不溶于电解质的纤维或材料；以及至少一种电解质可溶玻璃成分，其中，所述电解质可溶玻璃成分含酸可溶玻璃微纤维；并且所述酸可溶玻璃微纤维的平均纤维长度小于2毫米。6.一种阀控式铅酸电池，其包括：至少两个电极，其在封闭容器中带相反的电荷；电解质，其包含来自玻璃毡的已溶解的可溶性玻璃成份，该玻璃毡含可溶性玻璃成份，其中，所述可溶玻璃成份含微纤维，该微纤维含氧化硅；所述可溶玻璃微纤维的平均纤维长度小于2毫米；以及隔板，其位于所述电极中相邻电极之间。7.一种可吸收性玻璃毡(AGM)隔板，其包括：a)酸不溶纤维或材料；以及b)至少一种酸可溶玻璃纤维，其中，所述酸可溶玻璃成分是含氧化硅的微纤维；并且所述酸可溶玻璃微纤维的平均纤维长度小于2毫米。8.如权利要求1所述的可吸收性玻璃毡，其中，所述可吸收性玻璃毡进一步包括粘贴纸或隔板前体。9.如权利要求1所述的可吸收性玻璃毡，其中，所述可吸收性玻璃毡进一步包括材料、纤维、聚合物、盐、层、薄片、颗粒、片、部分、和/或其共混物、混合物或组合物。10.如权利要求1所述的可吸收性玻璃毡，其中，所述可溶玻璃微纤维包含至少一种化合物，其选自：氧化铝、氧化硼、氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化镁、氧化钡、氧化锌、以及混合物。11.一种电池隔板，其包括：至少一种酸不溶纤维成分；以及至少一种酸可溶纤维成分，其中，所述至少一种酸可溶纤维成分含以下其一，选自：至少一种金属氧化物、至少一种类金属氧化物(metalloid oxide)、以及任意组合。12.如权利要求11所述的隔板，其中，所述至少一种类金属氧化物包括以下一种或多种，选自：氧化硅、氧化硼、以及任意组合。13.如权利要求11所述的隔板，其中，所述至少一种金属氧化物包括以下一种或多种，
选自：一种或多种碱金属、一种或多种碱土金属、一种或多种过渡金属、一种或多种后过渡金属、以及任意组合。14.如权利要求11所述的隔板，其中，所述至少一种金属氧化物包括以下至少一种：氧化铝、氧化硼、氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化镁、氧化钡、氧化锌、以及任意组合。15.如权利要求11所述的隔板，其中，所述至少一种酸可溶纤维成分在所述隔板中的存在量以重量计为约0.1％至约20％。16.如权利要求15所述的隔板，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿希拉，
申请(专利权)人：达拉米克有限责任公司，
类型：发明
国别省市：