[發明專利]改進的VRLA電池隔板及相關方法

有效

• 申請號: 201680038374.X
• 申請日: 2016-05-05
• 公開（公告）號: CN107836050B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 埃里克·H·米勒;羅伯特·W·斯菲爾
• 申請（專利權）人: 達拉米克有限責任公司
• 主分類號: H01M50/44
• 分類號: H01M50/44;H01M50/417;H01M50/431;H01M50/451;H01M50/463;H01M10/12
• 代理公司: 北京王景林知識產權代理事務所(普通合伙) 11320
• 代理人: 王景林;梁波

本發明公開了用于多種鉛酸電池，例如包括一個或多個AGM層的閥控鉛酸(VRLA)電池的改進的電池隔板、電池和系統以及與其相關的方法。本文所述的改進的電池隔板可以提供具有顯著降低的酸填充時間和顯著提高的酸填充速度的優點的電池系統。本文描述了使用提高VRLA電池的酸填充速度并減少酸填充時間的改進的電池隔板的多種改進的電池、方法和系統。

相關申請的引用

本申請要求于2015年5月5日提交的申請序列號為No.62/157,039的美國臨時專利的權益和優先權，其通過引用全部并入本文。

技術領域

根據至少選定的實施例，本公開或本發明涉及改進的電池隔板、電池、和/或制造和/或使用方法。根據至少某些實施例，本公開或本發明涉及用于VRLA電池(包括AGM、凝膠、密封和/或免維護電池)的改進的隔板和/或使用特別改進的電池隔板用酸填充VRLA電池的改進方法。此外，本文公開了一種用于增強酸填充、改善酸擴散、提高酸填充速度、減少用酸填充電池所需的時間、改善酸輸送(例如，使酸輸送在整個電極表面上更均勻)的方法、系統和電池隔板，以避免水合短路，降低電池制造成本(由于提高酸的填充速度)，保護電極和/或改善鉛酸電池，特別是VRLA AGM鉛酸電池的整體電池壽命。

背景技術

閥控鉛酸電池(VRLA)是本領域已知的，通常為在電極之間懸浮有電解質的排氣電池。與富液式鉛酸電池相比，它們可能具有某些優點(僅作為示例，自由流動的電解質)，而與富液式電池相比，它們可能具有某些缺點(僅作為示例，與相應的富液式電池相比，它們可能需要3-10倍或更長時間填充酸，并且它們可能比富液式電池更昂貴，因為它們可能含有更多的鉛)。當VRLA電池填充入酸時，酸被注入以覆蓋電極，這在一些情況下可以在真空或減壓下進行(可能確保均勻的酸填充)。

一些VRLA電池被稱為VRLA-AGM電池，這意味著在這種電池中使用的隔板可以包括一層或多層AGM(吸收玻璃板或吸收玻璃墊)。根據VRLA-AGM電池設計，可能需要多達2-4次或更多次數的嘗試來用酸填充VRLA-AGM電池，而填充相應的富液式電池可能只需要一個酸填充過程或步驟、嘗試。為了減少生產時間(從而降低生產成本)，同時保持電池質量，重要的是盡可能快地將酸填充入電池中。這是因為，當電池填充酸時，酸可以與未成型的極板反應并轉為水，從而溶解鉛并潛在地導致短路，例如水合短路。因此，酸填充需要均勻和快速，使得電池制造商可以盡快完成電池形成和充電的步驟并且保持電池的高質量。

用于VRLA電池的多種電池隔板在本領域中也是已知的。如上所述，用戶可以使用一層或多層AGM(吸收玻璃板或玻璃墊)作為VRLA電池的隔板。這樣的AGM層可以由玻璃纖維、聚合物纖維或其組合制成。AGM層可以像海綿一樣吸收電池酸，或者作為酸性儲存器，固定酸，并且這種AGM層可以在受壓縮的酸限制或酸缺乏系統中表現良好。然而，AGM隔板中的玻璃纖維可能隨時間推移在循環和高壓縮期間斷裂。玻璃纖維的降解可能隨時間推移改變電池系統中的壓縮水平，并且可能影響AGM隔板內的酸遷移，可能導致電極的酸可利用性差和/或潛在地導致酸分層。VRLA電池中的酸分層可能導致部分電極的利用不足，可能導致硫酸化、電池性能差和/或短或更短的循環壽命。另外，當使用傳統的AGM隔板對VRLA電池進行酸填充時，電極可能變得更具反應性，消耗酸和/或將其轉化為水或蒸汽，這可能產生硫酸鉛并且可能導致水合短路、枝晶生長、電池壽命減少、干點和/或熱失控。被電解液潤濕的AGM隔板的最后一個區域最容易出現水合短路的風險。

在某些情況下，例如在北卡羅萊納州夏洛特的Daramic,LLC擁有的美國專利No.6,703,161中，已經公開了通過引用并入本文的鉛酸蓄電池的電池隔板，例如多層電池隔板和可以與VRLA電池一起使用的這種隔板。