[发明专利]性能改进的电池串

说明书

相关申请的交叉引用

本中国专利申请要求享有2015年8月10日提交的第62/203,050号美国临时专利申请的优先权。

技术领域

根据至少选定的实施方案，本公开内容或本发明涉及改进的电池串，和/或制造和/或使用方法。根据至少某些实施方案，本公开内容或本发明涉及改进的VRLA电池(包括AGM电池和/或凝胶电池)串和/或使用VRLA电池串的改进方法。此外，本文中公开了用于使电池串(特别是VRLAAGM铅酸电池串)中的电池寿命延长和均匀性提高的方法、系统及电池隔板。

发明背景

阀控式铅酸(VRLA)电池是所属领域中已知的，其通常是排气式电池，电解质悬浮在电极之间。一些VRLA电池被称为VRLAAGM电池，意味着在这类电池中使用的隔板可包括一个或多个AGM(吸收性玻璃毡或吸收的玻璃毡，其含有玻璃纤维)层。然而，在循环期间和/或在高压缩情况下，随着时间的推移，AGM隔板中的玻璃纤维可能会折断。另外，常规的AGM隔板不能对电池系统提供抗穿刺性。玻璃纤维的劣化可能会随着时间的推移而改变电池系统中的压缩水平，并且可能会影响AGM隔板内的酸迁移，这有可能造成酸对电极的可用性差，和/或潜在地导致酸分层。VRLA电池中的酸分层可导致一个或多个电极的一部分利用不足，潜在地造成硫酸盐化、电池性能差和/或循环寿命减少或缩短。另外，在用酸灌装使用传统AGM隔板的VRLA电池时，电极可能会变得更具反应性，消耗酸和/或将其转化成水或蒸汽，这些物质可能会产生硫酸铅，并且可导致水化短路、枝晶生长、电池寿命减少、干斑和/或热失控。AGM隔板中最后被电解质润湿的区域可能是最容易发生水化短路危险的区域。

另外，为确保VRLAAGM电池串内的均匀性，电池系统内的电极和隔板的制造精度可能是重要的。在电池串循环时，板或隔板中的缺陷可能会影响单元电池均匀性，并因此影响整个电池串。

通常情况下，对于铅酸电池而言，每个单元电池可以是2伏单元电池。单块VRLA和/或VRLAAGM电池可包括不止一个2伏单元电池。例如，12伏单块VRLA或VRLAAGM电池可包括六个2伏单元电池。通常以“串”的形式使用6、8或12伏VRLA和/或VRLAAGM单块电池以将电压增加到例如36或48伏。可以将电池(包括VRLA电池)连结在一起以形成电池串，其中串的总电压等于个体电池的总和。比如，三个12伏单块电池的串名义上产生总共为36伏。单块电池的串可能在整个串中具有许多电极、板、隔板等，从而潜在地增加了发生故障的危险，因为对制造精度有要求，并且对均匀度有要求。

电池串内许多单元电池内的变化可能会产生不均匀电压。举例来说，均匀的容器灌装和均匀的形成可能是重要的，并且在高压缩与板栅薄及AGM隔板易碎的情况下，系统可能会处于发生短路的危险之中。另外，举例来说，随着时间的推移,在正电极老化时，它们可能会脱落正极活性材料(PAM)，其可在该电池中并且最终在电池串中造成缺乏均匀性，因为该电池上的电压有可能较低，并且通过该电池隔板有可能产生潜在的微短路。PAM对电极板栅缺乏粘附性结合可能发生的任何短路情况可能会增加电池串内缺乏电压均匀性的情况。缺乏均匀性可能影响电池的复合速率(例如，使发生的复合量增加到不可取的水平)，造成干斑，并潜在地导致热失控。

另外，如果电池串内的单个电池失效，则整个系统的深度循环可能会受到损害，并且电池的性能可能会受到消弱，且其寿命可能会缩短。如此，电池串可能实际上仅仅是串中最薄弱的链接。在整个电池串的寿命期间上提高整体均匀性将导致较长的串寿命，并最终可以生产出因为寿命较长而比现今已知的电池价值高且有可能保修期长的电池。这样可增加电池串或包整体的价值。

在一些情况下，如在由北卡罗莱纳州夏洛特的Daramic,LLC拥有(并且以引用的方式并入本文)的第6,703,161号美国专利中已经公开了用于铅酸蓄电池的电池隔板，它们比如是多层电池隔板，并且这类隔板可用于VRLA电池。其中，公开的隔板包括夹在至少两个纤维性层之间的微孔聚合物层。

有必要针对所有类型的VRLA电池(包括AGM电池、凝胶电池以及结合了AGM电池和凝胶电池的各方面的电池)进一步开发甚至更多改进的电池隔板。有必要使改进的电池串相比于先前已有的电池串均匀性及性能得到提高。

发明内容

根据至少选定的实施方案，本公开内容或本发明可解决上文提到的以及其它需求问题。例如，根据至少某些实施方案，本公开内容或本发明涉及改进的VRLA电池串。