加強的電池組隔板的製作方法

2023-06-13 01:27:06 1

專利名稱：加強的電池組隔板的製作方法
技術領域：
本申請涉及電池組領域(如，鉛酸蓄電池，包括用於交通工具的啟動、照明和點火 應用的電池組；船舶電池組；商用電池組；工業用電池組；用於混合動力交通工具的電池 組、微混合動力交通工具等)。本申請涉及電池組隔板。更具體地說，本申請涉及在隔板的 肩部(shoulder)附近具有增大厚度的區域的變化厚度的隔板。
背景技術：
提供用於諸如汽車的交通工具中的電力存儲設備，諸如電池組或電池是已知的。 例如，鉛酸蓄電池已經用於啟動、照明和點火應用(「SLI」)。在其它平的背板(backweb)上製造具有隆起的肋狀物(raised rib)(以有助於防 止按壓短路)是已知的。肋狀物通常在整個隔板的寬度上被均勻隔開。然而，這種已知的 隔板不能實現某些有利的特徵(和/或特徵的組合)。

發明內容
示例性的實施例涉及電池組隔板，所述電池組隔板包括隔板材料的背板，其具有 背板厚度；至少一個主肋狀物，其突出背板厚度外第一距離；以及至少一個次肋狀物，其突 出背板厚度外第二距離，其中，所述第一距離大於所述第二距離，並且其中，所述肋狀物近 似均勻地隔開。另一個示例性的實施例也涉及一種電池組隔板，所述電池組隔板包括隔板材料 的背板，其具有多個近似均勻隔開的肋狀物；肩部，其具有肩部微肋狀物；以及每一個肩部 上的次肋狀物。另一個示例性的實施例涉及電池組，所述電池組包括至少一個陽極；至少一個 陰極；和至少一個隔板，其中，隔板包括隔板材料的背板，背板具有主肋狀物和次肋狀物，並 且其中，肋狀物被近似均勻地隔開。另一個示例性的實施例涉及一種電池組，所述電池組包括至少一個陽極；至少 一個陰極；以及至少一個隔板，其中，隔板包括隔板材料的背板，背板具有多個近似均勻隔 開的肋狀物；肩部，其具有肩部微肋狀物；以及次肋狀物，其在每一個肩部上。另一個示例性的實施例涉及製造不同尺寸的電池組隔板的方法，所述方法包括 形成具有包括中心肋狀物的奇數個肋狀物的隔板材料的背板，其中，隔板關於中心肋狀物 是對稱的且肋狀物至中心肋狀物的任一側的間距對所有隔板都是相同的，而不考慮隔板尺 寸。下面根據本發明的各種設備、結構和/或方法的各種示例性的實施例的詳細描述
4中描述了根據本發明的系統和方法的各種實施例中的這些和其它特徵和優勢或者各種實 施例中的這些和其它特徵和優勢從各種示例性的實施例的詳細描述是明顯的。


將參考附圖來詳細描述根據本公開的系統和方法的各種示例性的實施例，其中圖1是包括根據示例性實施例的電池組的交通工具的等距視圖；圖2是根據示例性實施例的電池組的一部分及其部件的等距剖視圖；圖3是包括根據示例性實施例的衝壓格柵(stamped grid)和活性材料的電池組 極板或電極(如，正電池組極板)的正視平面剖視圖；圖4是根據示例性實施例的衝壓格柵(如，正格柵)的正視平面圖；圖5是根據示例性實施例的電池組極板或電極(例如，負電池組極板)和隔板的 等距分解視圖。圖6是根據第一示例性實施例的隔板的等距視圖；圖7是根據第二示例性實施例的隔板的等距視圖；以及圖8是根據第三示例性實施例的隔板的部分等距視圖；圖9是對具有標準隔板的電池組的冷啟動(cold crank)性能循跡(tracking)的 概率曲線；圖10是對具有根據示例性實施例的隔板的電池組的冷啟動性能循跡的概率曲 線；以及圖11是比較圖9和圖10中示例的電池組的冷啟動性能的箱線圖。應當理解，附圖並不一定是按比例的。在某些情形中，可以省略不是理解本發明所 必須的或使其它細節難以設想的細節。當然，應該理解，本發明並不一定限制於本文所示例 的特定的實施例。
具體實施例方式參考圖1，所顯示的交通工具140包括根據示例性實施例的電池組100。雖然交通 工具140顯示為汽車，但是根據多個可選擇的實施例，交通工具140可以包括任意多種類型 的交通工具，除其它交通工具外，包括摩託車、公共汽車、休閒車、船等。根據示例性的實施 例，交通工具140為運動目的使用內燃機。圖1所顯示的電池組100配置為提供啟動或操作交通工具和/或多種交通工具系 統(如，啟動、照明和點火系統)所需的動力的至少一部分。此外，應該理解，電池組100可 以用於不涉及交通工具的多種應用中，且預期所有這樣的應用在本公開的範圍內。圖1所顯示的電池組可以包括任意類型的二次電池(如，可再充電電池)。根據示 例性的實施例，電池組100是鉛酸蓄電池。多個實施例的鉛酸蓄電池可以是密封的(如，免 維護的)或未密封的(如，溼的)。根據示例性的實施例，圖2示例了電池組100。在多個實施例中，電池組100包括 若干個電池元件，它們被設置在容器或罩(housing) 110的含有電解質的分開的隔室內。本 文提供的示例涉及汽車應用，其中六個疊層中的每一個內採用12-16個極板的組，以便制 造標準的汽車用12V電池組。在閱讀了本說明書之後，單個極板的尺寸和數目、任一特定疊層中的極板的尺寸和數目以及用於構建電池組的疊層的數目可以根據期望的最終用途而 廣泛變化，這對本領域的技術人員是明顯的。在多個實施例中，罩110包括類似箱的底座或容器且可以由可模製的樹脂製造。 根據鉛蓄電池的容量，多個極板塊被串聯連接且連同電解質一起容納在電池組容器或罩 110內，電解質通常是含水硫酸。在多個實施例中，電池組包括具有前壁、端壁、後壁和底壁的隔室。在多個實施例 中，5個電池分隔物或間隔物被設置在端壁之間，導致形成6個隔室，正如12伏汽車電池組 中通常存在的。在多個實施例中，極板塊位於每一個隔室內，每一個極板塊包括一個或多個 正極板101和負極板102，每一個具有至少一個凸起部103和位於每一個正極板101與負極 板102之間的隔板(s印arator)420。為罩110設置了蓋111且在多個實施例中，蓋111包括接線柱套管和填充管以允 許電解質加入到電池中並允許工作。為了防止電解質不期望地從填充管溢出，且允許排出 電化學反應期間產生的氣體，電池組還可以包括一個或多個填料孔帽和/或通氣孔帽組 件。至少一個正接線柱104和至少一個負極接線柱105可以存在於電池組100的頂部 隔室或前隔室上或其附近。該接線柱104和105通常包括可以延伸穿過電池組罩110的蓋 和/或前面，這取決於電池組設計。在多個實施例中，接線柱還延伸穿過接線柱密封組件以 防止酸洩漏。將會認識到多種接線柱布置是可行的，包括本領域已知的頂部、側部或角配置。圖2還顯示了鑄焊的匯流排(cast-on strap) 106，其包括長度足以電耦接極板組 內的每一個凸起部103的矩形的細長主體部分和具有圓頂的向上延伸的構件。圖2還闡釋 了將凸起部103耦接到負接線柱105的鑄焊的匯流排106。正如圖2所顯示的，根據多個實 施例，匯流排106包括耦接端隔室內各自的凸起部103的主體部分和由其形成的接線柱，接 線柱可以穿過蓋伸出。每一個電池元件分部(chapter)或包括至少一個正極板101、至少一個負極板102 和設置在每一個正極板101與負極板102之間的隔板420。隔板420設置在極板101與102 之間以防止在電池組100內發生反應期間產生短路和不期望的電子流動。根據製造正電極板101與負電極板102的方法，正電極板101與負電極板102能夠 分成多種類型。舉一個例子，圖3-5顯示了漿料型(paste type)電極。在多個實施例中， 漿料型電極包括格柵107襯底和電化學活性材料或設置在襯底上的「漿料」。格柵107可以 由包含痕量鈣的軟合金形成，以便增強襯底的機械強度。參考圖3-5，每一個極板包括鉛或鉛合金格柵107，其支撐電活性材料。格柵107 提供了正活性材料與負活性材料之間的電接觸或起到傳導電流作用的漿料。格柵107還用 作襯底，有助於支撐形成電池組極板(battery plate)的製造期間沉積于格柵上或以其它 方式設置在格柵上的電化學活性材料(例如，漿料)。正如下面更詳細提出的，製造鉛酸蓄電池格柵的已知技術包括(1)分批工藝，諸 如書模具重力鑄造；和(2)連續工藝，諸如條帶擴展、條帶衝壓、連續鑄造和連續鑄造然後 滾壓。由這些工藝製造的格柵往往具有特定工藝所特有的獨特特徵且在鉛酸蓄電池中表現 得不一樣，對漿料處理尤其是不一樣的。應該理解，可以採用由任何常規的或日後提出的格
6柵製造工藝形成的格柵，且不期望將本發明限制到本文公開的格柵設計。在多個實施例中，至少一些格柵107是衝壓格柵。圖3示例了其上設置有活性材 料或漿料的衝壓格柵107 (如，用於正極板的格柵)的示例性實施例。圖4示例了圖3所示 的衝壓格柵107，但沒有活性材料。在多個實施例中，衝壓格柵包括框架，其包括頂部框架元 件、第一和第二側部框架元件和底部框架元件。在多個實施例中，衝壓格柵包括一系列格柵 線，其界定了有助於保持活性材料的開口區域或有助於提供電流產生的漿料。在多個實施 例中，電流收集凸起部103與頂部框架元件成整體。雖然圖3-4描述了凸起部103偏離頂 部框架元件的中心，但是可選擇地，凸起部可以位於中心或設置成更靠近第一或第二側部 框架元件。頂部框架元件可以包括放大的導電部分，放大的導電部分的至少一部分正好位 於凸起部之下以優化至凸起部的電流傳導。底部框架元件可以由一個或多個向下延伸的腳(未顯示)形成，以便使衝壓格柵 的其餘部分與電池組容器的底部隔開。在多個實施例中，至少一些衝壓格柵的線增加了從 底部到頂部沿著它們的長度的截面積和/或具有錐形形狀，以便優化線的電流承載容量以 有助於承載從底部至頂部產生的電流。可以預定側部元件之間的線的寬度和間距，使得在 整個衝壓格柵的寬度上具有大體相等的電勢點。在多個實施例中，為了有助於支撐電化學 漿料和/或允許形成漿料丸(pellet)，衝壓格柵還包括水平線，這些線等距隔開且平行於 頂部框架元件和/或底部框架元件。然而，如圖3-4所顯示的，至少一些水平線可以不是等 距隔開的或平行於頂部框架元件和/或底部框架元件。可以採用多種衝壓格柵設計。例如見美國專利號5582936、5989749、6203948、 6274274、6921611、和 6953641，以及美國專利申請號 10/996168、11/086525、10/819489、 和60/904404，每一件專利在此以引用方式全文併入。應該注意，可以採用無限數目的格柵 設計且因此，不期望下面的描述將本發明限制於為示例目的而呈現的圖3-5所示的格柵設 計。圖5示例了擴展的(expanded)金屬格柵(如，用於負極板的格柵)的示例性實施 例。在多個實施例中，擴展的金屬格柵具有本領域眾所周知的圖案(如，菱形圖案，諸如圖 5中所示的)，且具有底部框架元件和與凸起部103成整體的頂部框架元件。參考圖3-5，格柵線的橫截面可以根據格柵製造工藝而變化。然而，在多個實施例 中，為了有助於改善電池組漿料的粘附，可以以機械方式對格柵線重新整形或重新拋光。應 該理解，可以採用任意數目的格柵線形狀，只要該形狀提供合適的漿料粘附特徵。例如，線 的橫截面可以是任何橫截面設計，包括基本上橢圓形的、基本上矩形的、基本上菱形的、基 本上偏菱形的、基本上六邊形的、和/或基本上八邊形的形狀。在電池組格柵中，每一個格 柵線截面(section)可以具有不同的橫截面配置，或每一個格柵線截面可以具有相同或類 似的橫截面配置。然而，優選地，每一個格柵線截面具有相同的橫截面配置。根據需要，格 柵107可以僅僅在豎直的線元件處變形，僅僅在水平的線元件處變形或在豎直的和水平的 線元件處都變形。活性材料或漿料通常是鉛基材料(例如，在電池組的不同充電/放電階段時的 Pb0、Pb02、Pb或PbSO4),其被粘到、沉積到或以其它方式設置在格柵107上。正如本領域已 知的，漿料組合物可以由功率要求、成本和電池組環境來確定。在多個實施例中，通過混合 氧化鉛、硫酸和水來製備鉛酸蓄電池的活性材料。氧化鉛與硫酸反應生成一元、三元和/或四元硫酸鉛。還可以向活性材料中添加幹的添加劑，諸如纖維和擴展劑。例如，在多個實施 例中，諸如細分散的碳(如，燈黑或炭黑)、硫酸鋇和多種木質素的擴展劑可以包括在活性 材料中。在多個實施例中，然後乾燥混合物並再次添加水以形成期望稠度的漿料。設置在正極格柵上的活性材料(如，二氧化鉛[PBO2])通常呈微粒形式，使得允許 電解質擴散並滲透過正電極板上的二氧化鉛微粒。作為負電極板的活性材料的海綿鉛通常 是多孔的和反應性的，使得允許電解質擴散並滲透過負電極板上的海綿鉛。在電極的製造中，為了防止活性材料與格柵107分離並確保易於處置活性材料， 吸水紙(pasting paper)(未顯示)被粘合或以其它方式設置在活性材料的至少一個表面 上作為在格柵上沉積之後的活性材料的支撐體。多孔的無紡布(如，具有微米尺度的孔) 替代紙可以可選擇地設置到表面中或活性材料上以防止活性材料的分離和處置問題以及 開始的高速放電劣化。例如，可以採用通過旋轉粘結(bonding)或熱粘結由熱塑性樹脂合 成的無紡布。在多個實施例中，採用由一種或多種聚酯、聚丙烯或粘膠法人造絲(viscose rayon)形成的無紡布。在多個實施例中，一個或多個電池組隔板420用於將正電極板101與負電極板102 導電分離。隔板材料通常是微孔的以允許從正電極板101到負電極板102的離子通路。在 多個實施例中，汽車電池組的隔板420通常製造成連續的長度並捲曲，隨後摺疊，如圖5所 示，並沿著它們的一個或多個邊緣密封以形成容納電池組極板(例如，如圖5所示的負極板 或如圖2所示的正極板)的袋狀物。然而，在多個實施例中，可以摺疊一個或多個隔板420， 使得肋狀物內襯(line)於袋狀物的內部，袋狀物形成為容納電池組極板。在多個實施例中，隔板材料通常具有基本上均勻的厚度和基本上均勻的孔隙分 布。孔隙分布有助於確保操作期間總體均勻的電流密度，由此有助於實現電極的均勻充電 和放電並獲得最大電池組效率。隔板420通常結合了一個或多個肋狀物(例如，如圖5所 示)以有助於硬化隔板420。肋狀物可以具有多種橫截面形狀(例如，矩形、三角形、圓形、 鋸齒形)或其組合。參考圖6-8，為了本公開的目的，通常以端視圖的角度提到特徵的方位和位置。在 多個實施例中，所公開的隔板通常以沿著隔板縱向延伸的一個或多個隆起的肋狀物為特 徵。根據多個示例性的實施例，隔板具有至少一個隆起的肋狀物和兩個肩部。在示例性的實施例中，如圖6所示例的，隔板120包括多個主肋狀物121和次 (sub-major)肋狀物122。常規的帶肋狀物的隔板通常包括相對較小的微肋狀物，而不是 次肋狀物122。常規的微肋狀物通常是約0. 15mm高(除非另外指出，否則多個肋狀物的所 述高度是從隔板背板的頂部，即背板的最靠近肋狀物的遠端位置的面或背板的其上設置有 肋狀物的面開始測量)。在多個示例性的實施例中，次肋狀物122的高度是約0. 45mm到約 0. 60mm。相對較高的次肋狀物122在保持電極板遠離隔板背板方面比常規的微肋狀物表現 得更好。多個肋狀物通常彼此平行。在多個實施例中，主肋狀物121的高度是約0.60mm到 約1. 90mm。主肋狀物高度與次肋狀物高度的比可以是高達約4. 25 1且大於1 1 (如， 4 3)。主肋狀物的尺寸通常由電極板之間容納合適量的酸和/或填充電池組隔室內的空 間所需要的間距來確定。在多個示例性的實施例中，隔板具有奇數個主肋狀物121 (如，7個主肋狀物)且肋 狀物對稱設置成使得單個主肋狀物將隔板分成兩個相對相等尺寸的半部分。在電池組製造過程中，在多個示例性工藝中，隔板被輥子輸送通過摺疊機以形成包殼(envelope)，電極被 置於包殼中，諸如在圖5中。常規的隔板具有可變的輪廓，這是因為主肋狀物與微肋狀物之 間的間距遍及不同尺寸的隔板發生變化。具有變化輪廓的隔板可能難以用於製造電池組， 這是因為它們往往在輥子上偏移而落入因隔板不平坦的表面而隨時間在輥子內形成的凹 槽中。對不同寬度的隔板採用一致的輪廓且沿隔板的中心存在主肋狀物121(即，「中心肋 狀物」)都改善了輥子內的隔板循跡(tracking)和隔板與電極板更好的對準。在多個示例性的實施例中，隔板120具有三個次肋狀物122，它們基本上均勻地間 隔在每一個主肋狀物121之間。在圖6中所示的示例性實施例中，隔板120具有七個主肋 狀物121和六組七個主肋狀物121的每一個之間的三個次肋狀物122。在多個示例性的實施例中，如圖6所示，隔板包括肩部124，即隔板120的每一側上 在隔板邊緣127與最近的主肋狀物之間的區域。常規的隔板通常包括高約0. IOmm的多個 肩部微肋狀物。在多個示例性的實施例中，隔板120具有帶多個增強的肩部微肋狀物125 和/或至少一個次肋狀物122的肩部124。在多個示例性的實施例中，肩部微肋狀物125具 有大於0. IOmm(例如，約0. 15mm)的高度和高度大於肩部微肋狀物125的一個或多個次肋 狀物。在多個實施例中，如圖7所示，隔板220包括多個主肋狀物221 (例如，較大的肋狀 物)、次肋狀物222 (如，中等尺寸的肋狀物)和微肋狀物223 (如，較小的肋狀物)。在多個 示例性的實施例中，至少在肩部之間，不同的類型通常彼此平行和/或被均勻地隔開。在多 個示例性的實施例中，遍及不同寬度的隔板，主肋狀物221、次肋狀物222和微肋狀物223 的間距保持相同，以在電池組製造期間改善循跡。隔板220還優選地具有奇數個主肋狀物 221，這有助於隔板循跡。在多個示例性的實施例中，次肋狀物122的高度為約0. 45mm到約 0. 60mmo在多個示例性的實施例中，隔板220在主肋狀物221之間具有兩個次肋狀物222 和三個微肋狀物223。在該實施例中，每個一個肋狀物為微肋狀物223。在圖7的示例性實 施例中，在肩部之間，存在七個主肋狀物221、十二個次肋狀物222和十八個微肋狀物223。 在多個示例性的實施例中，隔板肩部224可以包括至少一個次肋狀物或微肋狀物或微肋狀 物222，分別類似於圖7所示的次肋狀物122。在多個示例性的實施例中，如圖7所示，隔板包括肩部224，其被界定為隔板220 的任一側上在隔板邊緣227與最近的主肋狀物221之間的區域。常規的隔板通常包括高 約0. IOmm的多個肩部微肋狀物。在多個示例性的實施例中，隔板220具有帶多個增強的 (enhanced)肩部微肋狀物225和/或至少一個次肋狀物222的肩部224。在多個示例性的 實施例中，肩部微肋狀物225具有大於0. IOmm(如，約0. 15mm)的高度。參考圖8，在多個實施例中，隔板320包括具有至少一個隆起的肋狀物321的介電 材料的背板(如，薄板或託架)。在多個實施例中，隔板320還包括最接近隔板320的邊緣 的肋狀物321與該邊緣之間的肩部324。在多個實施例中，且如圖8所示，某些肋狀物321 通常在遍及隔板320的寬度且沿長度延伸的肩部之間基本上均勻地隔開。在多個實施例 中，肩部324包括隆起部分326，其比肩部324的其它一個或多個部分相對厚。在多個實施 例中，隆起部分326的高度通常比任一個肋狀物321短且寬度比任一個肋狀物寬。在多個實施例中，隆起部分326並不延伸至隔板320的邊緣或最近的肋狀物321。因而，在這樣的實施例中，在邊緣與隆起部分326之間存在不是隆起的區域或另外是厚度 相同的區域。隆起部分326的寬度和位置可以根據諸多因素變化，這些因素包括電極板的 幾何形狀。在多個示例性的實施例中，隆起部分326按規定尺寸製作且定位，以便覆蓋更可 能出現穿孔的區域，且可能不會覆蓋任何額外的區域。在多個實施例中，隆起部分326是漸縮的，至少例如在其一個或多個邊緣處。例 如，在多個實施例中，隆起部分326的邊緣以一角度傾斜離開隔板320的表面。在一個示例 性的實施例中，該角度是約45度。在多個實施例中，肋狀物321的一個或多個側面也是傾 斜的。在多個實施例中，肋狀物321的側面以比隆起部分326更陡的角度傾斜。例如，在多 個實施例中，肋狀物321的側面的角度可以是與隔板表面垂線成七度。在多個實施例中，肩部324上的加厚部分326的寬度小於肩部324的寬度。具有 所有隆起的肩部(即，隆起部分的寬度與肩部的寬度相同或幾乎相同)的隔板120使隔板 在肩部處的穿孔最小化，但可能不利地影響冷啟動性能(這取決於有多少加厚的隔板在電 極板的面之上)。而且，在該實施例中，隔板的邊緣往往變成波狀且更難以捲曲。因而，在所 述實施例中，不是所有的肩部324是隆起的(製成更厚的)。隔板可以由多種材料(例如，聚烯烴、橡膠、酚一甲醛間苯二酚 (phenol-formaldehyde reorcinol)、玻璃墊、微孔PVC和燒結PVC)構建。在多個實施例中， 隔板至少部分由以高分子量聚烯烴構成的微孔背板構建。可以使用的聚烯烴的示例包括聚 乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯一丙烯共聚物、乙烯一丁烯共聚物、丙烯一丁烯共聚物和乙烯一 丙烯一丁烯共聚物。在多個實施例中，隔板還包括至少一種增塑劑。增塑劑在水中可以是可溶的或不 可溶的。可以使用的增塑劑的示例包括有機酯、環氧化合物、磷酸酯、烴材料和低分子量聚 合物。在多個實施例中，隔板還由惰性填料材料構建。填料在水中能夠是可溶的或不可 溶的。然而，填料可以提供主要的方式，通過這些方式吸收任何增塑劑並將增塑劑保持在組 合物中且填料在增塑劑中應該不是可溶的。優選的填料是幹的、細分散的二氧化矽。然而， 可以採用其它填料(例如，炭黑；煤塵；石墨；金屬氧化物；氫氧化物；金屬碳酸鹽；礦物；沸 石；沉澱的金屬矽酸鹽(precipitated metal silicate)；氧化鋁二氧化矽凝膠；木粉、木 纖維和樹皮產品；玻璃顆粒；鹽諸如硫酸鋇；無機鹽；乙酸鹽；硫酸鹽；磷酸鹽；硝酸鹽；碳 酸鹽；和/或其組合)。還應該理解，任何已知的或日後研發的潤溼劑(例如，烷基苯磺酸鈉 (sodium alkyl benzene sulfonate)、十二；^基ij/ 酸 內(sodium lauryl sulfate)、二辛基 磺基琥珀酸鈉(dioctyl sodium sulfosucciniate)和異辛基苯基聚乙氧基乙醇(isoctyl phenyl polyethoxy ethanol))可以用於增強填料的可潤溼性。在多個實施例中，隔板包括穩定劑或抗氧化劑。在多個實施例中，可以採用常 規的穩定劑或抗氧化劑，諸如4，4硫代雙(6-叔丁基-間間甲酚)(「 Santonox 」)(4， 4thiobis (6-tert-butyl-m-cresol)和 2，6_ 二叔丁基-4-甲基苯酚(「Inonol」)(2,6-di -tert-butyl-4-methylphenol)。當隔板設置有一個或多個肋狀物時，肋狀物可以由多種已知的或日後研發的聚合 物組合物(例如，與隔板相同的組合物，其它聚烯烴、聚氯乙烯和/或其填充的或泡沫組合 物)形成。可以以任何數目的方式設置肋狀物。例如，肋狀物可以通過擠出(或者與背板薄板成整體或單獨地)形成。肋狀物還可以通過開槽或模壓形成。當肋狀物被單獨模製時， 那麼可以通過本領域已知的任意數目的方法(包括熱密封或粘合劑)將它們結合或以其它 方式藕接到背板薄板或底板(base web)。隔板的厚度將根據電池組的類型變化，隔板使用於該電池組中。一般而言，背板或 底板的厚度能夠在從1到50千分之一英寸(「密耳」)的範圍中。對鉛酸蓄電池來說，優選 的厚度範圍通常是10到40密耳。每一個肋狀物的高度可以在寬的範圍內變化，這取決於 極板間距要求。通常，設置了從底座高度為5到200密耳的肋狀物，且優選的範圍是10到 100密耳。已經研究並商業化實施了多種材料之間的電化學電勢用於發電的各種化學品。參 :Besenhard, J.O.Handbook of Battery Materials, Wiley-VCH Verlag
GmbH, Weinheim, Germany, 1999 ；禾口 Linden, D.,編輯，Handbook of Batteries Materials, 第二版，McGraw Hill Inc.，New York, N. Y.，199，兩本手冊在此通過引用併入。通常通過將活性材料或漿料應用到諸如鉛合金格柵的導電支撐體來製造用於鉛 酸蓄電池的極板。根據製造極板的方法來分類極板。例如，一種用於生產電池組極板的工 藝包括將熱鉛熔化在爐內的初始步驟，然後是將熔融的鉛合金輸送至條帶鑄造機(caster) 的步驟。在條帶擴展工藝中，鑄造或鍛造的鉛條帶通常被穿孔，在條帶平面之上和之下拉 伸，然後被牽拉或擴展以形成具有菱形圖案的格柵。在多個實施例中，條帶卷繞在纏繞器 上，且存儲鉛合金條帶的卷以便日後使用。在多個實施例中，也可以捲曲條帶。在多個實施 例中，為了形成電池組格柵，將條帶輸送通過擴展器，擴展器切割、切開和拉伸卷的條帶以 形成格柵。可以採用其它已知的或日後研發的工藝來生產格柵。例如，如上所述，通過鑄造工 藝(例如，通過將熔融的合金傾倒入模具中)、衝壓工藝或通過連續捲曲可以形成襯底。在 製造格柵或極板的過程中，可以重新整形或重新修光格柵線(例如，以改善漿料的粘合)。接著，將活性材料或漿料施加至或以其它方式設置(例如，通過常規的漿料器粘 貼)在擴展的條帶或線柵上。在多個實施例中，一種或多種裱糊材料或裱糊紙設置在活性 材料的一個或兩個面上。在多個實施例中，裱糊材料或裱糊紙可以以連續工藝提供。在多個實施例中，格柵、活性材料和裱糊材料或裱糊紙輸送至分隔器，在此處，條 帶被切割成極板。從條帶切割的極板可以被變平或以其它方式改動以有助於使漿料的任何 不平坦區域平滑。在多個實施例中，極板通過(例如，在輸送機上)烘箱(oven)以便快幹， 然後可以層疊以便日後使用。通常來說，可以採用敞開的氣體火焰或烘箱來進行快幹，例如 在約260°C (約500下)的常規的鼓風乾燥烘箱內乾燥極板10-15秒。乾燥後，電池組極板 經曆本領域技術人員眾所周知的化學處理。接著，在高溫和溼度下通過固化裱糊的極板許 多小時以有助於氧化任何游離的鉛和另外調節極板的晶體結構。常規的聚烯烴電池組隔板通常通過下述工藝來製造，該工藝包括混合高分子量聚 烯烴、惰性填料材料、和/或增塑劑的組合物，將組合物形成薄板形式，以及隨後使用溶劑 從背板薄板中提取惰性填料和/或增塑劑的一部分。在固化後，將極板組裝成電池組。單個電池組極板的組可以被組裝、包封、交錯或 以其它方式與隔板材料分隔，且設置在一起以形成極板組。例如，在一種常見的電池組設計 中，在電池組中，每隔一個極板(例如，每一個負極板)就插入呈包殼形式的電池組隔板中。包殼起到包殼內的極板與電池組內的相鄰極板之間的隔板的作用。極板組組裝在容器內以 有助於形成電池組。在組裝過程中，電池組極板的正凸出部耦接在一起且電池組極板的負凸出部耦接 在一起。這通常使用通過層疊組裝的電池組、倒置它們並將凸出部浸漬在設置於模具內的 熔融的鉛中形成的鑄焊的匯流排來實現。為了允許電流行進通過電池組，鑄焊的匯流排的 疊層(stack)被連接或耦接。而且，接線柱電極(terminal electrode)設置為延伸穿過蓋 或外殼以允許與交通工具的電系統或要求或期望使用電池組能量的其它系統的電接觸。在多個實施例中，包括蓋111的電池組罩110設置為包含電池組電池。在多個實 施例中，電池組罩110浸沒在酸性電解質流體中，以便通過電池組蓋111中的填充管孔用電 解質流體填充電池組罩110。在用電解質流體填充電池組罩110之後，從電解質流體中去除 電池組100。任何殘餘的電解質流體塗層、塵和其它碎片可以衝洗掉以製備出貨的電池組。 在衝洗電池組罩外表面之前，可以塞住填充管孔以防止衝洗流體進入電池組罩。在多個實施例中，單個隔板120可以圍繞電極板101或102摺疊，諸如圖5中示例 的。在一些示例性的實施例中，可以連接隔板的一個或多個對準的邊緣以形成隔板材料的 包殼，電極板可以被插入包殼中和/或被伸出包殼的突出部或凸起部密封。在該實施例中， 正電極板或負電極板中的一個或另一個包封在隔板材料中，且另一個置於包殼之間以產生 類似於圖2所舉例的圖案。可以按照多種已知的或日後研發的方法(例如，擠出)來製造隔板。在多個實施 例中，通過擠出聚合物的混合物，諸如聚乙烯和油來製造隔板。在擠出混合物之後，提取油， 留下遍布隔板的微孔，這使隔板可滲透電解液。在多個實施例中，以連續工藝製造隔板並將 隔板捲曲成大的卷以便易於存儲和處置。通常認為電池組隔板厚度的增加將減弱電池組的冷啟動性能。然而，對採用所公 開的隔板的電池組來說，情況並不是這樣。測試了根據圖8的實施例的微孔聚乙烯隔板。 測試的隔板的背板是0. 006英寸(0. 15mm)厚。隔板是6. 400英寸寬且具有沿其長度延伸 的17個肋狀物。肋狀物的高是0. 029英寸(0. 74mm)(不包括隔板背板的厚度)且它們的 峰值寬度是約0. 015英寸(0. 38mm)。肋狀物被隔開約0. 313英寸(7. 94mm)(從肋狀物中 心測量)。隔板肩部是0.700英寸(17.78mm)寬(從隔板的邊緣至最近的肋狀物的中心測 量)。肩部的隆起部分是約0. 360英寸(9. 14mm)寬和0. 011英寸(0. 28mm)厚(包括隔板 背板的厚度)。隆起部分位於離最近的肋狀物的中心0. 120英寸(3. 05mm)且離邊緣0. 220 英寸(5. 59mm)。圖9是對具有標準隔板的電池組的冷啟動性能循跡的概率曲線。圖10是對具有 根據示例性實施例的隔板的電池組的冷啟動性能循跡的概率曲線。圖11是比較示例於圖9 和圖10中的電池組的冷啟動性能的箱線圖。試驗數據顯示出使用所公開的隔板不會對冷 啟動性能具有統計學上顯著的影響。測試顯示了使用隔板不會對冷啟動性能具有統計學上 顯著的影響。還重要地注意到，在優選的和其它示例性的實施例中所顯示的隔板元件的結構和 布置僅僅是示例性的。雖然僅在本公開內容中詳細描述了本發明的一些實施例，但是瀏覽 本公開內容的本領域技術人員將容易理解許多改動是可行的(例如，大小、尺寸、結構、形 狀以及各種元件的比例、參數值、安裝布置、使用的材料、顏色、方位等的變化)而不會實質上偏離所述主題的新穎性的教導和優勢。例如，顯示為整體形成的元件可以由多個部件構 建或顯示為多個部件的元件可以整體成形，接口的操作可以被顛倒或以其它方式變化，結 構和/或構件或連接器或系統的其它元件的長度或寬度可以改變，設置在元件之間的調節 位置的性質或數目可以改變(例如，改變接合槽的數目或接合槽的大小或接合的類型)。應 該注意，可以由多種顏色、質地和組合構建系統的元件和/或組件。因此，所有這樣的改動 都被預期在本發明的範圍內。可以進行優選的和其它示例性實施例的設計、操作條件和布 置的其它替換、改動、變化或省略而並不偏離本發明的精神。
權利要求
1.一種電池組隔板，包括 隔板材料的背板，其具有背板厚度；至少一個主肋狀物，其突出所述背板厚度外第一距離；以及 至少一個次肋狀物，其突出所述背板厚度外第二距離； 其中，所述第一距離大於所述第二距離；並且 其中，所述主肋狀物和所述次肋狀物近似均勻地隔開。
2.如權利要求1所述的電池組隔板，其中，在每兩個主肋狀物之間存在三個次肋狀物。
3.如權利要求1或2所述的電池組隔板，其中，所述第二距離是約0.45mm至約0. 60mm。
4.如權利要求1至3中任一項所述的電池組隔板，其中，所述第一距離是約0.60mm至 約 1. 90mm。
5.如權利要求1至4中任一項所述的電池組隔板，其中，存在奇數個主肋狀物。
6.如權利要求5所述的電池組隔板，其中，存在七個主肋狀物。
7.如權利要求1至6中任一項所述的電池組隔板，其中，一主肋狀物沿所述隔板的近似 中心延伸。
8.如權利要求1至7中任一項所述的電池組隔板，還包括具有增強的肩部微肋狀物的 至少一個肩部。
9.如權利要求1至8中任一項所述的電池組隔板，還包括具有至少一個次肋狀物的至 少一個肩部。
10.如權利要求8或9所述的電池組隔板，其中，所述肩部微肋狀物突出所述背板厚度 外約 0. 15mm。
11.如權利要求1至7中任一項所述的電池組隔板，還包括至少一個肩部，所述肩部具 有突出所述背板厚度外的部分和未突出所述背板厚度外且鄰近所述隔板的邊緣的部分。
12.一種電池組隔板，包括隔板材料的背板，其具有多個近似均勻隔開的肋狀物； 肩部，其具有肩部微肋狀物；以及 次肋狀物，其在每一個肩部上。
13.如權利要求12所述的電池組隔板，其中，所述肋狀物還包括主肋狀物和次肋狀物。
14.如權利要求12或13所述的電池組隔板，其中，所述次肋狀物是約0.45mm至約 0. 60mm 高。
15.如權利要求12至14中任一項所述的電池組隔板，其中，所述肩部微肋狀物是約 0. 15mm 高。
16.如權利要求12至15中任一項所述的電池組隔板，其中，所述第一距離是約0.60mm 至約 1. 90mm。
17.如權利要求12至16中任一項所述的電池組隔板，其中，存在奇數個肋狀物。
18.如權利要求12至17中任一項所述的電池組隔板，其中，一主肋狀物沿所述隔板的 近似中心延伸。
19.一種電池組，包括 至少一個陽極； 至少一個陰極；以及至少一個隔板；其中，所述隔板包括隔板材料的背板，所述背板具有主肋狀物和次肋狀物；並且 其中，所述肋狀物近似均勻地隔開。
20.如權利要求19所述的電池組，其中，在主肋狀物之間存在三個次肋狀物。
21.如權利要求19或20所述的電池組，其中，存在奇數個主肋狀物。
22.如權利要求21所述的電池組，其中，存在七個主肋狀物。
23.如權利要求19至22中任一項所述的電池組，其中，所述次肋狀物是約0.45mm至約0.60mm 高。
24.如權利要求19至23中任一項所述的電池組，其中，所述第一距離是約0.60mm至約1.90mmo
25.如權利要求19至M中任一項所述的電池組，其中，一主肋狀物沿所述隔板的近似 中心延伸。
26.如權利要求19至25中任一項所述的電池組，還包括具有增強的肩部微肋狀物的肩部。
27.如權利要求19至沈中任一項所述的電池組，還包括具有次肋狀物的肩部。
28.如權利要求沈或27所述的電池組，其中，所述肩部微肋狀物是約0.15mm高。
29.如權利要求19至沈中任一項所述的電池組，還包括至少一個肩部，所述肩部具有 突出所述背板厚度外的部分和未突出所述背板厚度外且鄰近所述隔板的邊緣的部分。
30.一種電池組，包括 至少一個陽極； 至少一個陰極；以及 至少一個隔板； 其中，所述隔板包括隔板材料的背板，其具有多個近似均勻隔開的肋狀物； 肩部，其具有肩部微肋狀物；以及 次肋狀物，其在每一個肩部上。
31.如權利要求30所述的電池組，其中，所述肋狀物還包括主肋狀物和次肋狀物。
32.如權利要求30或31所述的電池組，其中，所述次肋狀物是約0.45mm至約0. 60mm尚ο
33.如權利要求30至32中任一項所述的電池組，其中，所述肩部微肋狀物是約0.15mm尚ο
34.如權利要求30至33中任一項所述的電池組，其中，所述第一距離是約0.60mm至約 1. 90mmo
35.如權利要求30至34中任一項所述的電池組，其中，存在奇數個肋狀物。
36.如權利要求30至35中任一項所述的電池組，其中，一主肋狀物沿所述隔板的近似 中心延伸。
37.一種製造不同尺寸的電池組隔板的方法，包括形成具有包括中心肋狀物的奇數 個肋狀物的隔板材料的背板，其中，所述隔板關於所述中心肋狀物對稱且無論隔板尺寸為 何，肋狀物至所述中心肋狀物的任一側的間距對於所有隔板都是相同的。
全文摘要
公開了用於電池組中的隔板。在多個實施例中，隔板包括一個或多個隆起的肩部、三個或更多肋狀物、肩部上加厚的微肋狀物以及肩部內的肋狀物。所公開的隔板比常規隔板更抗歸因於穿孔或撕裂的失效。
文檔編號H01M2/14GK102144318SQ200980134354
公開日2011年8月3日 申請日期2009年7月10日 優先權日2008年7月10日
發明者C·M·阿吉拉爾, D·門多薩, F-T·約翰斯, J·R·海曼, M·E·拉克羅伊柯斯, M·鶴卷, T·普凡納, W·J·羅斯 申請人:詹森控制技術公司