一种电池隔膜制造方法和使用方法，包括将包含高表面积碳的浆料涂覆到负极隔膜上的玻璃毡粗布上。一种将包含高表面积碳的浆料涂覆到负极隔膜上的玻璃毡粗布上以提高铅酸蓄电池的充电接受能力和/或循环寿命的方法。一种用于提高铅酸蓄电池的充电接受能力和/或循环寿命的具有涂覆有包含高表面积碳的浆料的玻璃毡粗布的负极隔膜。在该方法或电池隔膜中，该浆料包括高表面积碳、木质素磺酸盐和粘合剂。本文中公开的方法或电池隔膜用于富液式或增强型富液式电池“EFB”。本文中公开的方法或电池隔膜用于吸收性玻璃毡“AGM”电池。电池。电池。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】木质素磺酸盐和高表面积碳在增强型富液式电池和VRLA AGM电池中用于高充电接受能力的电池隔膜部件上的应用
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年5月14日提交的名称为“Application of Lignosulfonates and High Surface Area Carbon on Battery Separator Component for High Charge Acceptance in Enhanced Flooded and VRLA AGM Batteries”的美国临时申请号62/847,517的优先权，其全部内容通过引用的方式纳入本文。
[0003]本专利技术通常涉及铅酸蓄电池，特别地涉及包括涂覆有高表面积碳和木质素磺酸盐添加剂的玻璃毡(glass mat)的新型且改进的隔膜，以提高增强型富液式铅酸蓄电池的充电接受能力和循环寿命。本专利技术涉及新型或改进的电池隔膜，和/或其相关的生产和/或使用方法，包括与用于铅酸蓄电池的电池隔膜一起使用的此类添加剂。
技术介绍
[0004]一个多世纪以来，铅酸蓄电池一直是备受欢迎的、低成本的可充电储能设备。尽管能量体积比较低，但它可以提供高的浪涌(surge)电流，这使得它对于启动电动机、汽车、叉车、不间断电源等具有吸引力。铅酸蓄电池的两种主要类型为富液式电池和阀控式铅酸(VRLA)蓄电池。“增强型”富液式电池是一种改进的并且更为强劲的富液式铅酸蓄电池，用于采用“怠速
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启动
‑/>停止(Idle
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Start
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Stop)”技术的汽车中。在这项技术中，当交流发电机停止产生电流时，电池必须提供电力来维持汽车的电气系统。这项技术的其他特点包括再生制动(regenerative breaking)和机会充电(opportunity charging)。由于这些需求，该技术需要具有快速充电和增强的循环能力的电池。
[0005]目前，“启停”车辆使用AGM(吸收性玻璃毡)和EFB(增强型富液式电池)，两者都支持提高的循环寿命和快速的充电能力。本专利技术可以对需要增强的循环寿命和高的充电接受能力的AGM和增强型富液式电池及电池系统有用，尤其是对高倍率部分充电状态(HRPSoC)的应用有用。
[0006]本专利技术可以被设计为向现有的AGM或富液式电池隔膜提供附加的部件。电池隔膜将铅酸蓄电池电池芯(cell)中的正极与负极分隔或分开。该隔膜允许以尽可能小的电阻进行离子的交换，同时防止由于正极和负极相互接触而导致的短路。富液式电池隔膜可以由多孔基质制成并且可以包含无机填料(例如二氧化硅、氧化铝、氧化锆、矿物粘土或本领域技术人员已知的其他填料)。富液式电池隔膜还可以包含特定的添加剂(例如减缓水损失的物质、抗氧化物质和橡胶胶乳以及提供特定期望的活性的其他材料)。大部分隔膜可以由交联的天然和/或合成橡胶、不同分子量的有机聚合物(例如聚酯、聚砜和聚烯烃(分子量通常在300K和12MM之间))组成。用于制造富液式电池隔膜的其他材料包括通常由聚酯和/或玻璃纤维生产的湿法和干法的非织造织物。在某些情况下，将非织造隔膜用酚类化合物涂覆以增强抗氧化性。许多这样的隔膜具有由玻璃或聚酯构成的层压制件，该层压制件呈带有
开孔结构的粗布(scrim)形式，附着到隔膜面向正极板的一侧。这些层压制件或粗布防止橡胶或聚合物因正极的氧化电位而氧化，从而提高隔膜的寿命。
[0007]AGM电池隔膜通常可由含有粗玻璃纤维和细玻璃纤维的非织造毡制成。相同的AGM隔膜还可含有聚合物添加剂以提高拉伸强度和抗穿刺性，以便于在电池制造过程中容易加工以及使用寿命。在AGM电池中，将电解质固定在吸收性玻璃毡之间或之中。它还允许将氧气输送到负极板进行再结合，从而减少水损失。AGM隔膜可以是任何玻璃毡、电极吸水纸(pasting paper)等。AGM隔膜的实例可以具有但不限于0.4
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2.2m2/g的比表面积。也可以将具有粗玻璃纤维和/或聚酯或其他聚合物的共混物的层压制件或粗布附着到AGM隔膜。
[0008]然而，对于铅酸蓄电池技术，尤其是增强型富液式铅酸蓄电池技术和AGM电池技术，总有改进的需要或期望。随着启停车辆的储能电池和增强型富液式电池的能源需求的增长，铅酸蓄电池技术需要不断地改进。本专利技术认识到需要提供具有更高充电接受能力和/或循环寿命的铅酸蓄电池，尤其是增强型富液式铅酸蓄电池和AGM电池。
[0009]在过去的几十年中，铅酸蓄电池的充电接受能力的增强一直是一个重要的研究焦点。碳(例如炭黑、高级石墨、多壁纳米碳、高表面积碳)已经以多种形式纳入铅酸蓄电池中。根据美国专利号8,765,297，Exide在NAM(负极活性材料)中纳入了高级石墨。Daramic在隔膜的表面上涂覆了碳涂层，而East Penn Manufacturing在负极表面上使用了喷涂的碳(参见J.Furukawa,K.Smith,L.T.Lam,D.A.J.Rand,Towards sustainable road transport with the UltraBatteryTM,于J.Garche,E.Karden,P.T.Moseley,D.A.J.Rand(编辑)的Lead
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Acid Batteries for Future Automobiles,Elsevier,Amsterdam,The Netherlands,2017,pp.349
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391.ISBN:978
‑0‑
444
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63700
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0)。
[0010]本专利技术可以被设计为通过提供新的和/或改进的电池隔膜来解决上述至少某些方面的问题或需求，所述电池隔膜具有玻璃毡，所述玻璃毡涂覆有高表面积碳和木质素磺酸盐添加剂以提高增强型富液式铅酸蓄电池和吸收性玻璃毡电池的充电接受能力和/或循环寿命。就其本身而言，本专利技术通常可以被设计为在可附着到AGM或富液式电池隔膜上的任何层压制件结构(像聚酯或玻璃非织造织物或粗布)上提供使用碳和木质素磺酸盐的共混物的涂层处理。也可以将经涂覆的聚酯或玻璃非织造毡/粗布附着到EFB或富液式电池隔膜，该层压制件或粗布部件面向负极板。
技术实现思路
[0011]本专利技术通过在电池隔膜部件上涂覆木质素磺酸盐和高表面积碳以用于增强型富液式和VRLAAGM电池的高充电接受能力，可以解决当前可用的电池隔膜技术的上述限制。因此，在一个方面，本专利技术包括一种制造电池隔膜以提高负极隔膜(negative separator)上具有玻璃毡粗布的铅酸蓄电池的充电接受能力、循环寿命或其组合的方法。所公开的方法通常包括使用包含高表面积碳和木质素磺酸盐的浆料涂覆所述负极隔膜上的玻璃毡粗布的步骤。
[0012]所公开的制造电池隔膜以提高负极隔膜上具有玻璃毡粗布的铅酸蓄电池的充电接受能力、循环寿命或其组合的方法的一个特征为，可以将使用所述浆料对所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造电池隔膜以提高负极隔膜上具有玻璃毡粗布的铅酸蓄电池的充电接受能力、循环寿命或其组合的方法，包括：使用包含高表面积碳和木质素磺酸盐的浆料涂覆所述负极隔膜上的玻璃毡粗布。2.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述浆料对所述负极隔膜上的玻璃毡粗布的涂覆被配置为提高所述铅酸蓄电池的充电接受能力、循环寿命或其组合。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述铅酸蓄电池为富液式或增强型富液式电池(EFB)或吸收性玻璃毡(AGM)电池，其中所述制造的方法还包括：干燥涂覆后的玻璃毡粗布，包括：空气干燥所述涂覆后的玻璃毡粗布；或在50℃至100℃的温度范围内使用对流加热隧道或红外线加热；将具有涂覆浆料的玻璃毡粗布置于负极隔膜页片或封套上，使得所述具有涂覆浆料的玻璃毡粗布面向电池芯组件中的负极的表面。4.根据权利要求1所述的方法，其中涂覆到所述负极隔膜上的玻璃毡粗布的所述浆料包括：所述高表面积碳；所述木质素磺酸盐；和粘合剂。5.根据权利要求4所述的方法，其中：所述高表面积碳的比表面积在15
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1800m2/g之间；与疏水性的碳添加剂相比，所述木质素磺酸盐为亲水性的和水溶性的，其中所述木质素磺酸盐有助于混合和制备所述浆料；所述粘合剂为混合助剂；或它们的组合。6.根据权利要求5所述的方法，其中：所述高表面积碳的比表面积在1300
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1500m2/g之间；将所述木质素磺酸盐配置为具有强的抗絮凝性质而防止在放电状态期间形成较大的PbSO4晶体，阻碍有效的再充电和随之发生的PbSO4向Pb的转化；所述粘合剂为表面活性剂，所述表面活性剂有助于降低所述浆料的表面能，并且有助于有效地混合和制备用于涂覆所述玻璃毡或粗布的均匀浆料；或它们的组合。7.根据权利要求6所述的方法，其中：所述高表面积碳为所述浆料的10干重量％
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40干重量％；所述木质素磺酸盐在所述再充电状态下，在负极上保持海绵状的铅结构；所述粘合剂为MA80、瓜尔胶、阿拉伯胶、羧甲基纤维素、气相二氧化硅或PEG；或它们的组合。8.根据权利要求7所述的方法，其中：
所述高表面积碳为PBX51，并且为所述浆料的30干重量％
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40干重量％；所述木质素磺酸盐为VanisperseA；所述粘合剂为MA80；或它们的组合。9.根据权利要求3所述的方法，其中涂覆到所述负极隔膜上的玻璃毡粗布的所述浆料还包括用于混合所述浆料的溶剂，其中所述溶剂不包括离子水。10.根据权利要求1所述的方法，其中：将所述高表面积碳配置为具有电容效应，因为所述高表面积碳的较大的表面紧邻集电器格栅或负极活性材料；所述高表面积碳对较大的硫酸铅晶体的生长造成空间位阻，并确保高效的硫酸铅变回铅的再充电，从而防止负极的硫酸盐化并提高所述铅酸蓄电池的寿命；将所述高表面积碳配置为当用于负极活性材料时，通过提供酸贮存器而有助于电极灌溉；将所述高表面积碳配置为即使当与负极的表面紧密接触地使用时，也具有作为酸贮存器的有益效果；与在DCA条件下测试的铅酸蓄电池2V电池芯的、隔膜中没有碳涂覆的玻璃毡的标准电池芯的充电接受能力相比，所述铅酸蓄电池的充电接受能力提高2到3倍之间；在所述玻璃毡或粗布上涂覆的所述浆料由所述碳、所述玻璃毡或两者的组合提供减...
【专利技术属性】
技术研发人员：迪维亚，
申请(专利权)人：微孔有限公司，
类型：发明
国别省市：
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