[發明專利]具有改進的性能、改進的電池隔板的富液式鉛酸電池和相關方法

在審

• 申請號: 201680070307.6
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN108292783A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 埃里克·H·米勒;M·尼爾·戈洛溫;阿希拉·克里斯哈拉莫斯;馬修·霍華德;詹姆斯·P·佩里
• 申請（專利權）人: 達拉米克有限責任公司
• 主分類號: H01M10/12
• 分類號: H01M10/12;H01M2/16;H01M2/18;H01M10/48
• 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

本文公開了改進的電池隔板用于富液式鉛酸電池，特別是增強型富液式鉛酸電池。本文公開的改進的隔板提供增強的電解質混合和顯著降低的酸分層。改進的富液鉛酸電池可以有利地應用于電池保持在部分充電狀態的應用中，例如在啟動/停止車輛系統中。此外，可以提供改進的鉛酸電池，例如富液式鉛酸電池，改進的包括鉛酸電池和電池隔板的系統，改進的電池隔板，包括這種系統的改進的車輛和/或制造和/或使用方法。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2015年10月7日提交的美國臨時專利申請序列號No.62/238,373的優先權和權益。上述申請的全部內容通過引用并入本文。

領域

根據至少選擇的實施方式，本公開或本發明涉及改進的鉛酸電池，諸如富液式鉛酸電池，包括鉛酸電池和電池隔板的改進系統，改進的電池隔板，包括這種系統的改進的車輛，和/或制造和/或使用的方法。根據至少某些實施方式，本公開或本發明涉及用于這種電池的改進的富液式鉛酸電池和/或改進的電池隔板，和/或制造、測試和/或使用這種改進的富液式鉛酸電池的方法。此外，本文公開的是用于在富液式鉛酸電池中減少酸分層，提升電池壽命和性能的方法、系統、電池和電池隔板。

背景

為了減少燃料消耗和尾管排放，汽車制造商已經實施了不同程度的混合電動。一種形式的混合電動車輛(HEV)有時被稱為“微型HEV”或“微型混合動力”。在這種微型HEV或類似車輛中，汽車可具有怠速啟動/停止(ISS)功能，其中發動機可能在怠速啟動/停止和/或再生制動期間的各個點處關閉。盡管這增加了車輛的燃料經濟性，但它也增加了電池的負擔，其在車輛不運動時必須為輔助裝置(例如空調、媒體播放器等)供電。

常規車輛(例如沒有啟動/停止能力的汽車)可以使用傳統的富液式鉛酸電池，例如SLI鉛酸電池。由于發動機始終不會關閉，所以只在發動機啟動時從電池中提取動力。如此，電池通常處于過充電狀態，而不是處于部分充電狀態。例如，這樣的常規富液式鉛酸電池，由于它通常處于過度充電狀態，可以以大于95％充電、大于96％、大于97％、大于98％、大于99％或甚至大于100％的充電狀態存在。在過度充電時，在常規鉛酸電池內產生氣泡(例如氫氣泡)，并且這些循環氣泡用于混合電池內的液體電解質(酸)。

另一方面，具有啟動/停止的車輛不斷從電池獲取電力，因此電池始終處于部分充電狀態。在部分充電時，不會產生氣泡，并且電解質的內部混合大大減少，導致電池內的酸分層。因此，在啟動/停止富液式鉛酸電池和各種強化富液式電池內，酸分層是一個問題，而酸性分層對于更常規或傳統的富液式鉛酸電池并不是問題，這些電池在過充電或全充電(或接近全部)下工作。

酸分層是濃硫酸濃縮在電池底部的過程的一個術語，導致電池頂部的相應較高的水濃度。在富液式鉛酸電池內，例如增強的富液式鉛酸電池或啟動/停止富液式鉛酸電池內，酸分層是不希望的。電極頂部的酸含量降低可能會抑制電池系統內的均勻性和充電接受性，并且可能會增加內部電阻沿電池高度從頂部到底部的變化。電池底部的酸性水平升高會人為地提高電池電壓，這會干擾電池管理系統，可能會向電池管理系統發送意外/錯誤的健康信號狀態。總的來說，酸分層會導致電池部件的更高電阻，這可能會導致電極問題和/或電池壽命縮短。鑒于啟動/停止電池和/或其他增強型富液式鉛酸電池預計將越來越多地用于混合動力車輛和全電動車輛以提高車輛燃料效率和減少二氧化碳排放，因此減少酸分層和/或用于改善酸混合的解決方案是非常需要的。

在某些情況下，使用VRLA(閥控鉛酸)技術可避免酸分層，其中酸通過凝膠電解質和/或吸收玻璃墊(AGM)電池隔板系統固定。與富液式鉛酸電池中的自由流體電解質相反，在VRLA電池中，電解質被吸收在纖維或纖維材料上，例如玻璃纖維墊、聚合物纖維墊、凝膠電解質等等。然而，VRLA電池系統的制造成本遠高于富液式電池系統。VRLA-AGM技術在某些情況下可能對過度充電更為敏感，在高溫下可能會變干，容量可能會逐漸下降，并且可能具有較低的比能。類似地，在一些情況下，凝膠VRLA技術可能具有較高的內阻并可能具有降低的充電接受度。