[发明专利]性能改善的改进的隔板、电池、电池串及相关方法

说明书

本文公开了改进的电池隔板，其用于各种铅酸电池，特别是铅酸电池串。本文公开的改进的隔板、电池、电池串、方法和车辆提供显著增加的电池寿命，显著降低的电池失效率以及电池串中的各电池之间显著更高的电压均匀性。改进的电池串可以有效地应用于诸如电动自行车、高尔夫球车(或高尔夫车)、不间断电源(UPS)备用电源电池串等高深度放电应用中。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年8月10日提交的美国临时专利申请No.62/203,050的优先权和权益，上述申请的全部内容通过引用并入本文。

领域

根据至少选定的实施方式，本公开或发明涉及改进的隔板、电池、电池串、和/或制造和/或使用的方法。根据至少某些实施方式，本公开或发明涉及改进的VRLA电池串(包括AGM电池和/或凝胶电池)和/或使用VRLA电池串的改进方法。此外，本文公开的是用于增强电池寿命和提高电池串特别是VRLA AGM铅酸电池串均匀性的方法、系统、电池、电池串和电池隔板。

背景

阀控铅酸(VRLA)电池，通常为电解质悬浮在电极之间的通气式电池，是本领域已知的。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(吸收性玻璃毡或吸收玻璃毡，其包含玻璃纤维)。然而，AGM隔毡中的玻璃纤维在循环期间随时间推移和/或在高压下可能会发生断裂。另外，传统的AGM隔板不能为电池隔板或系统提供抗穿刺性。随时间推移玻璃纤维的降解可能会改变电池系统中的压缩水平，并且可能会影响电池内和AGM隔板内的酸迁移，可能导致对电极的酸可用性差和/或可能导致酸分层。当VRLA电池中的酸产生分层而不是均匀混合时，可能导致一个或多个电极的一部分利用不充分，从而可能导致硫酸化，电池性能差和/或循环寿命缩短或减少。此外，酸填充使用传统AGM隔板的VRLA电池时，电极可能变得更活跃，更多的消耗酸和/或将其转化成水或蒸汽，这会产生硫酸铅，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。AGM隔板最后被电解质润湿的区域可能最容易发生水合短路风险。

此外，电池系统内的电极和隔板的制造精度对于确保VRLA AGM电池串内的均匀性可能是重要的。随着电池串循环，极板或隔板中的缺陷可能影响电池单元的均匀性，从而影响整个电池串。

通常，对于铅酸电池，每个电池单元可以是2伏电池单元。单块VRLA电池和/或单块VRLA AGM电池可包括不只一个2伏电池单元。例如，12伏的单块VRLA电池或VRLA AGM电池包括6个2伏电池单元。通常，6伏、8伏或12伏的VRLA和/或VRLA AGM单块电池以“串”的形式使用以将电压增加到例如36伏或48伏。电池，包括VRLA电池，可以连接在一起形成一个电池串，所述电池串的总电压等于各个电池电压的总和。例如，三个12伏单块电池的串理论上总共产生36伏。单块电池的串在整个串中可具有许多电极、极板、隔板等，由于制造精度的需要以及所有这些单独制造的不同的电池单元之间的均匀性的需要，潜在地增加了失效的风险。

一个电池串中很多电池单元内的变化可能会产生不均匀的电压。举例来说，均匀的容器填充和均匀的形成可能是重要的，并且在高压缩下，由于薄的栅极和脆弱的AGM隔板，系统可能有短路的风险。此外，举例来说，随着时间的推移，随着正极老化，它们可能脱落正极活性物质(PAM)，这可能造成该电池中均匀性的缺失，并且因为来自该电池的可能较低的电压以及通过电池隔板潜在的微短路，最终造成电池串中均匀性的缺失。正电极栅极上缺乏PAM粘合以及可能发生的任何短路会增加电池串内电压均匀性的缺失。缺乏均匀性会影响电池的复合率(例如，增加复合发生的量到不希望的水平)，导致产生干点并且可能导致热失控。