[发明专利]具有改进的性能、改进的电池隔板的富液式铅酸电池和相关方法

说明书

本文公开了改进的电池隔板用于富液式铅酸电池，特别是增强型富液式铅酸电池。本文公开的改进的隔板提供增强的电解质混合和显着降低的酸分层。改进的富液铅酸电池可以有利地应用于电池保持在部分充电状态的应用中，例如在启动/停止车辆系统中。此外，可以提供改进的铅酸电池，例如富液式铅酸电池，改进的包括铅酸电池和电池隔板的系统，改进的电池隔板，包括这种系统的改进的车辆和/或制造和/或使用方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年10月7日提交的美国临时专利申请序列号No.62/238,373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

根据至少选择的实施方式，本公开或本发明涉及改进的铅酸电池，诸如富液式铅酸电池，包括铅酸电池和电池隔板的改进系统，改进的电池隔板，包括这种系统的改进的车辆，和/或制造和/或使用的方法。根据至少某些实施方式，本公开或本发明涉及用于这种电池的改进的富液式铅酸电池和/或改进的电池隔板，和/或制造、测试和/或使用这种改进的富液式铅酸电池的方法。此外，本文公开的是用于在富液式铅酸电池中减少酸分层，提升电池寿命和性能的方法、系统、电池和电池隔板。

背景

为了减少燃料消耗和尾管排放，汽车制造商已经实施了不同程度的混合电动。一种形式的混合电动车辆(HEV)有时被称为“微型HEV”或“微型混合动力”。在这种微型HEV或类似车辆中，汽车可具有怠速启动/停止(ISS)功能，其中发动机可能在怠速启动/停止和/或再生制动期间的各个点处关闭。尽管这增加了车辆的燃料经济性，但它也增加了电池的负担，其在车辆不运动时必须为辅助装置(例如空调、媒体播放器等)供电。

常规车辆(例如没有启动/停止能力的汽车)可以使用传统的富液式铅酸电池，例如SLI铅酸电池。由于发动机始终不会关闭，所以只在发动机启动时从电池中提取动力。如此，电池通常处于过充电状态，而不是处于部分充电状态。例如，这样的常规富液式铅酸电池，由于它通常处于过度充电状态，可以以大于95％充电、大于96％、大于97％、大于98％、大于99％或甚至大于100％的充电状态存在。在过度充电时，在常规铅酸电池内产生气泡(例如氢气泡)，并且这些循环气泡用于混合电池内的液体电解质(酸)。

另一方面，具有启动/停止的车辆不断从电池获取电力，因此电池始终处于部分充电状态。在部分充电时，不会产生气泡，并且电解质的内部混合大大减少，导致电池内的酸分层。因此，在启动/停止富液式铅酸电池和各种强化富液式电池内，酸分层是一个问题，而酸性分层对于更常规或传统的富液式铅酸电池并不是问题，这些电池在过充电或全充电(或接近全部)下工作。

酸分层是浓硫酸浓缩在电池底部的过程的一个术语，导致电池顶部的相应较高的水浓度。在富液式铅酸电池内，例如增强的富液式铅酸电池或启动/停止富液式铅酸电池内，酸分层是不希望的。电极顶部的酸含量降低可能会抑制电池系统内的均匀性和充电接受性，并且可能会增加内部电阻沿电池高度从顶部到底部的变化。电池底部的酸性水平升高会人为地提高电池电压，这会干扰电池管理系统，可能会向电池管理系统发送意外/错误的健康信号状态。总的来说，酸分层会导致电池部件的更高电阻，这可能会导致电极问题和/或电池寿命缩短。鉴于启动/停止电池和/或其他增强型富液式铅酸电池预计将越来越多地用于混合动力车辆和全电动车辆以提高车辆燃料效率和减少二氧化碳排放，因此减少酸分层和/或用于改善酸混合的解决方案是非常需要的。

在某些情况下，使用VRLA(阀控铅酸)技术可避免酸分层，其中酸通过凝胶电解质和/或吸收玻璃垫(AGM)电池隔板系统固定。与富液式铅酸电池中的自由流体电解质相反，在VRLA电池中，电解质被吸收在纤维或纤维材料上，例如玻璃纤维垫、聚合物纤维垫、凝胶电解质等等。然而，VRLA电池系统的制造成本远高于富液式电池系统。VRLA-AGM技术在某些情况下可能对过度充电更为敏感，在高温下可能会变干，容量可能会逐渐下降，并且可能具有较低的比能。类似地，在一些情况下，凝胶VRLA技术可能具有较高的内阻并可能具有降低的充电接受度。