层合的氧化受保护性隔板的制作方法
【专利说明】层合的氧化受保护性隔板
[0001] 相关申请
[0002] 本申请要求享有2013年3月7日提交的序号为61/774144的待审美国临时申请 的权益，该临时申请的内容以引用的方式并入本文。 发明领域
[0003] 本发明涉及用于铅/酸电池的电池隔板，其具有附于微孔膜上的扩散毡。
【背景技术】
[0004] 在过度热应用中（例如，具有高交通量的拥挤区域、热带或沙漠区域、外部储存应 用等），电池（例如，铅酸电池，特别是淹没式铅酸（FLA)电池）易于发生电解质损失。电解 质可以是水和酸（例如，硫酸）的混合物。电解质的损失使电极暴露于电池顶部空间内所 含有的气态环境以及热量，这可最终导致电极板的干涸，并且继而电极加速腐蚀，其导致过 早的电池失效。
[0005] 进一步地，在电池（例如，铅酸电池）的充电期间，电解质中的酸可能会发生分层。 酸分层不利地影响电池的性能及寿命。现有技术对电池（例如，铅酸电池）中酸分层问题 的解决方案包括使用附于隔板上的"玻璃毡"。然而，这些玻璃毡显著地抬高了隔板的成本， 具有大孔（因此，芯吸情况不好），并且在一些情况下使其本身不适合高速制造技术（例如， 形成"袋"并熔接于隔板）。
[0006] 在世界上的一些地区，例如在亚洲，铅/酸电池是以"干荷"电池的形式出售的。购 买的这些干荷电池没有包括水/酸。干荷电池具有较长的保存期。然而，使用者在用未被 污染的水/酸填充电池时可能会不小心。被污染的水/酸将会导致隔板的氧化，并最终导 致电池失效。水/酸中的污染物可能来源于水/酸容器，例如钢桶。
[0007] 另外，隔板（如用于铅/酸电池的隔板）的氧化可能会缩短电池的循环寿命，并因 此缩短电池的有效寿命。这种氧化可能是由对"干荷"电池添加的水或酸中的污染物引起 的。氧化使隔板脆化（通过例如％伸长率的损失测定），其可导致电池的部分或完全失效。
[0008] 污染物通常起源于对电池添加的水和/或硫酸以及构成电极板的合金及活性材 料中的杂质，并且这类污染物可引起氧化。这类污染物通常包括周期表的过渡金属，例如： 铬（Cr)、锰（Μη)、钛（Ti)、铜（Cu)等。污染物水平（Cr、Mn和/或Ti)超过约2. 0ppm[2. Omg/ L]是不可取的。Cu污染物水平超过26ppm[26mg/L]是不可取的。
[0009] USPN5221587公开了在隔板中使用乳胶以防止铅/酸电池的锑（Sb)中毒。锑来 源于电池的铅板（电极）。锑被用作铅中的合金化剂以改进板的制造并延长电池的循环寿 命。普通技术人员将不会考虑USPN5221587的教导来达成上文提到的隔板氧化问题的解决 方案。
[0010] USPN6242127公开了在常规的聚烯烃隔板中使用固化的多孔橡胶以提高隔板的电 化学性质（锑抑制）。
[0011] 需要开发解决前述酸分层及氧化问题的新型隔板（例如，用于铅/酸电池）。
【发明内容】
[0012] -种用于铅酸电池的电池隔板解决了由污染物引起的酸分层和/或隔板氧化的 问题。该隔板包括微孔膜和附于其上的扩散毡。扩散毡的三小时芯吸为至少约
[0013] 2.5cm。扩散毡可由合成纤维、玻璃纤维、天然纤维以及它们的组合制成。扩散毡 可包括二氧化硅。隔板可包括橡胶。
【附图说明】
[0014] 为了例示本发明的目的，附图中显示了目前优选的形式；然而要理解的是，本发明 并不限于所示的精确布置及实施手段。
[0015] 图1是本发明隔板（扩散毡）INV对比带有常规玻璃毡的隔板PA的图示比较。
[0016] 图2是本发明隔板（扩散毡）INV对比另一带有常规玻璃毡的隔板PA的图示比较。
[0017] 图3是本发明隔板（扩散毡）INV对比另一带有常规玻璃毡的隔板PA的图示比较。
[0018] 图4是本发明隔板（扩散毡）INV对比另一带有常规玻璃毡的隔板PA的图示比较。
[0019] 图5是本发明隔板（扩散毡）INV对比另一带有常规玻璃毡的隔板PA的图示比较。
【具体实施方式】
[0020] 铅/酸电池是公知的，参见例如Linden，Hand book of Batteries，第2版， McGraw-Hill, Inc. New York, NY(1995)和 / 或 Besenhard，Hand book of Battery Materials, Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim, Germany (1999)，两者均以引用的方式并入 本文。隔板可用在任何铅/酸电池中。在一个实施方案中，铅/酸电池是淹没式铅/酸 (FLA)电池，如用作逆变器电池、增强型淹没式电池（EFB)、ISS电池、固定电池、高尔夫球车 电池等的那些。
[0021] 在本发明的第一方面中，包括了扩散毡（DM)与微孔膜，以通过例如赋予阻止酸分 层的优异扩散性质、减少锑中毒、提高耐氧化性和提高微短路保护性（由枝晶生长引起）而 提高电池性能。DM和微孔膜的层合体还通过保持电极不藉由电解质芯吸作用干涸而防止水 损失，从而通过扩散性质的改进而解决干涸状况并防止酸分层。
[0022] 扩散毡（DM)不是常规的玻璃毡。常规的玻璃毡是被动性的，并且没有扩散或芯吸 能力。比起常规的湿式或干式玻璃毡，DM可具有芯吸25倍或更多的能力。芯吸速率与酸分 层是反比的关系。常规玻璃毡的"三小时芯吸"不超过0. 6cm，而DM的"三小时芯吸"为至 少约2. 5cm。或者，DM的"三小时芯吸"可为至少约2. 5cm或至少约3. 0cm或至少约4. 0cm 或在约2. 5-约10. 0cm范围内或在约3. 〇-约10. 0cm范围内或在约4. 〇-约10. 0cm范围内 或为它们的各种子组合。
[0023] 通过以下方式进行"三小时芯吸"的测试，将标准尺寸的材料件插在液体（比重为 1.280的硫酸）中，等待三个小时，并测量液体沿材料的上行高度。"标准尺寸件"意指具有 相同的宽度和长度，但厚度可根据被测试材料的自然厚度而有所变化，以便可以进行有意 义的比较。对于"三小时芯吸"测试，样品具有1英寸的宽度和至少40cm的长度。沿样品 的垂直轴向上标示样品的每一厘米。将保持在液体上方的夹具中的样品插入液体里到2cm 的深度。在一分钟、五分钟、十分钟和十五分钟由样品上的刻度测量芯吸高度，并且测量三 小时后的最大芯吸高度。DM可进一步包括粒状填料，如二氧化硅。
[0024] 可以按任意方式将DM层合到微孔膜上。可以通过熔接或胶合使DM附于微孔膜上。 可以将DM形成为"S"包套的袋、套筒、叶片。DM可以是由纤维制成的非织造或织造或编织 织物。DM可由玻璃纤维、合成纤维、天然纤维或它们的组合制成。在一个实施方案中，DM可 由玻璃纤维及合成纤维