[发明专利]电池隔板以及含有该隔板的电池

说明书

本发明涉及了电池隔板及其制造方法，以及含有该电池隔板的缺乏电解质的电池。具体地说，本发明可直接利用一个电池隔板，其能够很熔易地被电解质浸湿，甚至当被电解质浸湿后，电池隔板具有较高的抗拉强度。

各种各样的产品，从消费者使用的电子产品到靠电池供电的电动汽车，都是使用电化学能源的。类似地，已有大量的一次和二次电池被设计出来或加以推荐以用于各种各样的场合。例如，如下电化学体系是已知的：AgO/Zn，Ag₂O/Zn，HgO/Zn，HgO/Cd，Ni/Zn，Ni/Cd，Ni/MH，以及Zn/air。

电池是一种能把电化学能转换成直流电流的装置，并且能特指明为一次电池或二次电池。在一次电池和二次电池之间的差异表现在所采用的电化学活性材料的类型上。一次电池和燃料电池被定义为电池设备，它是通过化石燃料的氧化以及电化学衍生物产生电流的。参见Kirk-Othmer Encyclopedia of ChemicalTechnoloqy，3,545 et Seq.(1978)。因此，当燃料或电化学活性材料全部耗尽时，电池的寿命也就终结了。另一方面，二次电池是通过可逆的化学反应产生电流的，因此，可以使用外部电流在与普通电流反方向上对电池进行充电。同上在569。

电池组是由一个或多个原电池制成的。在原电池最基本形式中，它是由一对极板，称为一个阳极和一个阴极，一个电池隔板，以及电解质组成。当负载接到电池上时，通过阳极的氧化作用就产生了电子。所产生的电子通过负载然后返回到原电池的阴极，在阴极处还原。

在这样的原电池中，电解质溶液即包含电解质溶液是一种在极板间进行物质传递的介质。电池隔板的主要功能是防止极板之间的物理接触并保持电解质溶液。在缺乏电解质的原电池中，隔板整个占有极板间的空间，并且电解质溶液全部含在电池隔板中。因此，隔板起到了存贮电解质溶液的作用。

对于这种电化学体系的电池隔板希望其具有各种各样的特性。例如，为了进行调节并且完整地保留住电解质溶液(典型情况下是水溶液)，电池隔板应是自然的，均匀的和永久的湿润的。电池隔板的天然可湿性确保了在电池制造期间电池隔板对电解质溶液的吸收作用使其不会出现不吸收电解质的斑点，如在电池隔板中出现气泡或气袋，或其他情况下出现的高阻力斑点，其将对电池隔板的性能产生有害作用。电池隔板的均匀可湿性确保其具有稳定的性能，因此由工厂生产制造出来的使用这种隔板的电池将具有稳定地和可预测的特性。电池隔板的永久可湿性确保了其在超过电池的使用寿命后，电池隔板将不产生缺少电解质的斑点，如在电池隔板中出现气泡或气袋，或其他情况下，高阻力斑点引起的非均匀液流分布，其将对电池隔板产生变化以及有害的影响作用。

电池隔板还应具有形状的稳定性，以及更好地是在加入电解质溶液时不产生较大地膨胀或收缩。当然，我们业已发现，原电池中的电池隔板对于通常的电解质不起化学作用，此外，在温度为-40℃至+70℃范围内，电池的有效性使用大约10年左右时间内，电池隔板应是有用的。另外，电池隔板应有较高的机械强度，特别是当用电解质浸湿后。采用传统的制造工艺，把电池隔板放入电池中。

这种电池隔板的另一个所希望的特征是在于有一个小的电解质阻值，更好的电阻小于350mΩ-cm²，例如约为100-350mΩ-cm²，或甚至60mΩ-cm²或更小，以上阻值是在23℃，1000Hz，30％KOH条件下测得的，或是依据一个给定原电池的规格来测定的。小的电解质阻值在许多情况下是重要的。例如，如果电解质阻值太大，电池的功率输出就相应地减少了。

电池隔板的电解质阻值与电解质通过隔板的能力直接相关。另外，这个阻值取决于包含在隔板中电解质的量。由于这个原因，更好地电池隔板已被设计出来，以使电池隔板迅速地和全部地被电解质溶液浸湿。换句话说，电池隔板应具有高的毛细作用和被全部浸湿作用。此外，为了便于电池容易制造，当溶液加入到隔板时，电池隔板应能快速地吸收电解质溶液，因而，从隔板中排出空气，以使隔板全部地以及均匀地吸入电解质。另外，对电池隔板较高希望是其应具有较高的和稳定的吸收能力，即它能够吸收大量的电解质溶液。更好地情况下，一电池隔板应能吸收量为其本身重量的100-500％。