[发明专利]改进的铅酸电池隔板、电极、电池和制造方法及其用途

说明书

新的或改进的用于铅酸电池的电池隔板，其包括施加至隔板的炭或矿物添加剂。在优选实施方案中，电池隔板可包括施用至电池隔板的工程炭材料，以改变硫酸盐晶体形成同时减少过量气体释放到负电极本身中的不良后果。在一个实施方案中，增强铅酸电池的铅酸能量储存性能的方法可包括将炭递送至电池隔板的负电极活性材料表面，其中炭可以有效地增强充电接受性并提高铅酸电池的寿命周期性能。

本申请是申请日为2015年5月5日、申请号为201580036137.5、发明名称为改进的铅酸电池隔板、电极、电池和制造方法及其用途的申请的分案申请。

相关申请的交叉参考

本申请要求2014年5月5日提交的共同未决的美国临时专利申请序列号61/988,386的权益和优先权，将其通过引用并入本文。

技术领域

根据至少选择的实施方案，本公开或本发明涉及新的或改进的电池隔板、部件、电池、系统、电极和/或相关的生产方法和/或用途，涉及用于铅酸电池的具有炭或矿物添加剂的电池隔板，涉及炭和矿物添加剂，以及包括此类隔板或炭和/或矿物添加剂的电池。在至少某些实施方案中，本公开涉及新的或改进的铅酸电池隔板和/或其制造方法和/或用途。在至少选择的某些实施方案中，本公开涉及新的或改进的具有炭或矿物添加剂的铅酸电池隔板，和/或用于构造具有此类炭和/或矿物添加剂的铅酸电池隔板和电池以提高铅酸能量储存性能、降低铅含量、和/或提高充电速率、储备容量、充电接受性、和/或循环寿命等的方法。

背景技术

随着对移动电源的需求的增长，随着时间的推移，铅酸电池已经发展。在某些服务应用中，富液的铅酸电池(flooded lead-acid battery)可以以部分充电状态(PSoC)例如大约50至80％的充电状态运作，这与通常在100％充电状态下操作的典型的SLI(启动、点亮和点火)电池不同。例如，混合动力电动车辆(HEV)电池可以在PSoC中运作，例如，以大约50至80％的充电量运作。因此，电池可经历浅的充电/再充电循环，并且可不经历水解离释放氢和氧而在电池单元内混合分层酸的的过充电。

铅酸电池是用于能量的优良储存介质，但是限制之一可以是电池或电池化学物质快速接受充电的能力，特别是当电池处于高充电状态时。在PSoC应用中，这种快速充电可能来自再生制动的使用，其可恢复用于减慢车辆的大部分能量。为此，电池可典型地在较低充电状态下操作。在其他应用中，电池可以在高要求服务条件下操作；在这些情况下，不完全充电是常规的，并且可能难以避免。例如，在世界的发展中地区，由于电网不稳定，电力逆变器电池系统的使用是常见的。在这些情况下，从放电状态充电的电池可仅仅取决于不可预测的电网可用性。

与许多能量储存化学品不同，在铅酸电池中，电解质以及电极板中的活性材料(例如，PbO等)参与电化学反应。在电化学过程中，硫酸铅被吸引到负电极并以晶种的形式沉淀。在典型的完全充电运作下，晶体保持小并且良好地分散在板表面上。电极的孔隙率稍微改变。然而，在PSoC操作中，硫酸盐晶体的形成受到显著较少的控制。结果可能是广泛的硫酸盐晶体生长到电极孔隙率受损的程度。在这个阶段，板被称为“硫酸化”，因为晶体形成是不可逆的。负电极接受电荷的能力可显著降低，并且可以达到电池的最终寿命结束。

电池隔板是在铅酸电池单元内将正电极与负电极分开或“分离”的部件。电池隔板可以具有两个主要功能。首先，电池隔板应保持正电极物理上与负电极分离，以防止任何电子电流在两个电极之间通过。第二，电池隔板应允许在正负电极之间的离子电流具有最小的可能电阻。电池隔板可由许多不同的材料制成，但是通过由多孔非导体制成的电池隔板很好地满足了这两种相反的功能。

因此，需要新的电池隔板和/或电池技术来满足和克服当前铅酸电池需要所产生的新挑战。

发明内容