[发明专利]改进的VRLA电池隔板及相关方法

说明书

本发明公开了用于多种铅酸电池，例如包括一个或多个AGM层的阀控铅酸(VRLA)电池的改进的电池隔板、电池和系统以及与其相关的方法。本文所述的改进的电池隔板可以提供具有显着降低的酸填充时间和显着提高的酸填充速度的优点的电池系统。本文描述了使用提高VRLA电池的酸填充速度并减少酸填充时间的改进的电池隔板的多种改进的电池、方法和系统。

相关申请的引用

本申请要求于2015年5月5日提交的申请序列号为No.62/157,039的美国临时专利的权益和优先权，其通过引用全部并入本文。

技术领域

根据至少选定的实施例，本公开或本发明涉及改进的电池隔板、电池、和/或制造和/或使用方法。根据至少某些实施例，本公开或本发明涉及用于VRLA电池(包括AGM、凝胶、密封和/或免维护电池)的改进的隔板和/或使用特别改进的电池隔板用酸填充VRLA电池的改进方法。此外，本文公开了一种用于增强酸填充、改善酸扩散、提高酸填充速度、减少用酸填充电池所需的时间、改善酸输送(例如，使酸输送在整个电极表面上更均匀)的方法、系统和电池隔板，以避免水合短路，降低电池制造成本(由于提高酸的填充速度)，保护电极和/或改善铅酸电池，特别是VRLA AGM铅酸电池的整体电池寿命。

背景技术

阀控铅酸电池(VRLA)是本领域已知的，通常为在电极之间悬浮有电解质的排气电池。与富液式铅酸电池相比，它们可能具有某些优点(仅作为示例，自由流动的电解质)，而与富液式电池相比，它们可能具有某些缺点(仅作为示例，与相应的富液式电池相比，它们可能需要3-10倍或更长时间填充酸，并且它们可能比富液式电池更昂贵，因为它们可能含有更多的铅)。当VRLA电池填充入酸时，酸被注入以覆盖电极，这在一些情况下可以在真空或减压下进行(可能确保均匀的酸填充)。

一些VRLA电池被称为VRLA-AGM电池，这意味着在这种电池中使用的隔板可以包括一层或多层AGM(吸收玻璃板或吸收玻璃垫)。根据VRLA-AGM电池设计，可能需要多达2-4次或更多次数的尝试来用酸填充VRLA-AGM电池，而填充相应的富液式电池可能只需要一个酸填充过程或步骤、尝试。为了减少生产时间(从而降低生产成本)，同时保持电池质量，重要的是尽可能快地将酸填充入电池中。这是因为，当电池填充酸时，酸可以与未成型的极板反应并转为水，从而溶解铅并潜在地导致短路，例如水合短路。因此，酸填充需要均匀和快速，使得电池制造商可以尽快完成电池形成和充电的步骤并且保持电池的高质量。

用于VRLA电池的多种电池隔板在本领域中也是已知的。如上所述，用户可以使用一层或多层AGM(吸收玻璃板或玻璃垫)作为VRLA电池的隔板。这样的AGM层可以由玻璃纤维、聚合物纤维或其组合制成。AGM层可以像海绵一样吸收电池酸，或者作为酸性储存器，固定酸，并且这种AGM层可以在受压缩的酸限制或酸缺乏系统中表现良好。然而，AGM隔板中的玻璃纤维可能随时间推移在循环和高压缩期间断裂。玻璃纤维的降解可能随时间推移改变电池系统中的压缩水平，并且可能影响AGM隔板内的酸迁移，可能导致电极的酸可利用性差和/或潜在地导致酸分层。VRLA电池中的酸分层可能导致部分电极的利用不足，可能导致硫酸化、电池性能差和/或短或更短的循环寿命。另外，当使用传统的AGM隔板对VRLA电池进行酸填充时，电极可能变得更具反应性，消耗酸和/或将其转化为水或蒸汽，这可能产生硫酸铅并且可能导致水合短路、枝晶生长、电池寿命减少、干点和/或热失控。被电解液润湿的AGM隔板的最后一个区域最容易出现水合短路的风险。

在某些情况下，例如在北卡罗莱纳州夏洛特的Daramic,LLC拥有的美国专利No.6,703,161中，已经公开了通过引用并入本文的铅酸蓄电池的电池隔板，例如多层电池隔板和可以与VRLA电池一起使用的这种隔板。