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CN104218206A - 加强的电池组隔板 - Google Patents

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CN104218206A
CN104218206A CN201410409009.8A CN201410409009A CN104218206A CN 104218206 A CN104218206 A CN 104218206A CN 201410409009 A CN201410409009 A CN 201410409009A CN 104218206 A CN104218206 A CN 104218206A
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W·J·罗斯
D·门多萨
F-T·约翰斯
J·R·海曼
M·E·拉克罗伊柯斯
C·M·阿吉拉尔
M·鹤卷
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Johnson Controls Technology Co
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Abstract

公开了用于电池组中的隔板。在多个实施例中，隔板包括一个或多个隆起的肩部、三个或更多肋状物、肩部上加厚的微肋状物以及肩部内的肋状物。所公开的隔板比常规隔板更抗归因于穿孔或撕裂的失效。

Description

加强的电池组隔板
本申请是申请日为2009年7月10日、国际申请号为PCT/US2009/050278、国家申请号为200980134354.2、发明名称为“加强的电池组隔板”的发明专利申请的分案申请。
优先权
本申请要求2008年7月10日提交的美国临时申请61/079612的优先权，该美国临时申请在此通过引用全文并入。
技术领域
本申请涉及电池组领域(如，铅酸蓄电池，包括用于交通工具的启动、照明和点火应用的电池组；船舶电池组；商用电池组；工业用电池组；用于混合动力交通工具的电池组、微混合动力交通工具等)。本申请涉及电池组隔板。更具体地说，本申请涉及在隔板的肩部(shoulder)附近具有增大厚度的区域的变化厚度的隔板。
背景技术
提供用于诸如汽车的交通工具中的电力存储设备，诸如电池组或电池是已知的。例如，铅酸蓄电池已经用于启动、照明和点火应用(“SLI”)。
在其它平的背板(backweb)上制造具有隆起的肋状物(raised rib)(以有助于防止按压短路)是已知的。肋状物通常在整个隔板的宽度上被均匀隔开。然而，这种已知的隔板不能实现某些有利的特征(和/或特征的组合)。
发明内容
示例性的实施例涉及电池组隔板，所述电池组隔板包括：隔板材料的背板，其具有背板厚度；至少一个主肋状物，其突出背板厚度外第一距离；以及至少一个次肋状物，其突出背板厚度外第二距离，其中，所述第一距离大于所述第二距离，并且其中，所述肋状物近似均匀地隔开。
另一个示例性的实施例也涉及一种电池组隔板，所述电池组隔板包括：隔板材料的背板，其具有多个近似均匀隔开的肋状物；肩部，其具有肩部微肋状物；以及每一个肩部上的次肋状物。
另一个示例性的实施例涉及电池组，所述电池组包括：至少一个阳极；至少一个阴极；和至少一个隔板，其中，隔板包括隔板材料的背板，背板具有主肋状物和次肋状物，并且其中，肋状物被近似均匀地隔开。
另一个示例性的实施例涉及一种电池组，所述电池组包括：至少一个阳极；至少一个阴极；以及至少一个隔板，其中，隔板包括隔板材料的背板，背板具有多个近似均匀隔开的肋状物；肩部，其具有肩部微肋状物；以及次肋状物，其在每一个肩部上。
另一个示例性的实施例涉及制造不同尺寸的电池组隔板的方法，所述方法包括：形成具有包括中心肋状物的奇数个肋状物的隔板材料的背板，其中，隔板关于中心肋状物是对称的且肋状物至中心肋状物的任一侧的间距对所有隔板都是相同的，而不考虑隔板尺寸。
下面根据本发明的各种设备、结构和/或方法的各种示例性的实施例的详细描述中描述了根据本发明的系统和方法的各种实施例中的这些和其它特征和优势或者各种实施例中的这些和其它特征和优势从各种示例性的实施例的详细描述是明显的。
附图说明
将参考附图来详细描述根据本公开的系统和方法的各种示例性的实施例，其中：
图1是包括根据示例性实施例的电池组的交通工具的等距视图；
图2是根据示例性实施例的电池组的一部分及其部件的等距剖视图；
图3是包括根据示例性实施例的冲压格栅(stamped grid)和活性材料的电池组极板或电极(如，正电池组极板)的正视平面剖视图；
图4是根据示例性实施例的冲压格栅(如，正格栅)的正视平面图；
图5是根据示例性实施例的电池组极板或电极(例如，负电池组极板)和隔板的等距分解视图。
图6是根据第一示例性实施例的隔板的等距视图；
图7是根据第二示例性实施例的隔板的等距视图；以及
图8是根据第三示例性实施例的隔板的部分等距视图；
图9是对具有标准隔板的电池组的冷启动(cold crank)性能循迹(tracking)的概率曲线；
图10是对具有根据示例性实施例的隔板的电池组的冷启动性能循迹的概率曲线；以及
图11是比较图9和图10中示例的电池组的冷启动性能的箱线图。
应当理解，附图并不一定是按比例的。在某些情形中，可以省略不是理解本发明所必须的或使其它细节难以设想的细节。当然，应该理解，本发明并不一定限制于本文所示例的特定的实施例。
具体实施方式
参考图1，所显示的交通工具140包括根据示例性实施例的电池组100。虽然交通工具140显示为汽车，但是根据多个可选择的实施例，交通工具140可以包括任意多种类型的交通工具，除其它交通工具外，包括摩托车、公共汽车、休闲车、船等。根据示例性的实施例，交通工具140为运动目的使用内燃机。
图1所显示的电池组100配置为提供启动或操作交通工具和/或多种交通工具系统(如，启动、照明和点火系统)所需的动力的至少一部分。此外，应该理解，电池组100可以用于不涉及交通工具的多种应用中，且预期所有这样的应用在本公开的范围内。
图1所显示的电池组可以包括任意类型的二次电池(如，可再充电电池)。根据示例性的实施例，电池组100是铅酸蓄电池。多个实施例的铅酸蓄电池可以是密封的(如，免维护的)或未密封的(如，湿的)。
根据示例性的实施例，图2示例了电池组100。在多个实施例中，电池组100包括若干个电池元件，它们被设置在容器或罩(housing)110的含有电解质的分开的隔室内。本文提供的示例涉及汽车应用，其中六个叠层中的每一个内采用12-16个极板的组，以便制造标准的汽车用12V电池组。在阅读了本说明书之后，单个极板的尺寸和数目、任一特定叠层中的极板的尺寸和数目以及用于构建电池组的叠层的数目可以根据期望的最终用途而广泛变化，这对本领域的技术人员是明显的。
在多个实施例中，罩110包括类似箱的底座或容器且可以由可模制的树脂制造。根据铅蓄电池的容量，多个极板块被串联连接且连同电解质一起容纳在电池组容器或罩110内，电解质通常是含水硫酸。
在多个实施例中，电池组包括具有前壁、端壁、后壁和底壁的隔室。在多个实施例中，5个电池分隔物或间隔物被设置在端壁之间，导致形成6个隔室，正如12伏汽车电池组中通常存在的。在多个实施例中，极板块位于每一个隔室内，每一个极板块包括一个或多个正极板101和负极板102，每一个具有至少一个凸起部103和位于每一个正极板101与负极板102之间的隔板(separator)420。
为罩110设置了盖111且在多个实施例中，盖111包括接线柱套管和填充管以允许电解质加入到电池中并允许工作。为了防止电解质不期望地从填充管溢出，且允许排出电化学反应期间产生的气体，电池组还可以包括一个或多个填料孔帽和/或通气孔帽组件。
至少一个正接线柱104和至少一个负极接线柱105可以存在于电池组100的顶部隔室或前隔室上或其附近。该接线柱104和105通常包括可以延伸穿过电池组罩110的盖和/或前面，这取决于电池组设计。在多个实施例中，接线柱还延伸穿过接线柱密封组件以防止酸泄漏。将会认识到多种接线柱布置是可行的，包括本领域已知的顶部、侧部或角配置。
图2还显示了铸焊的汇流排(cast-on strap)106，其包括长度足以电耦接极板组内的每一个凸起部103的矩形的细长主体部分和具有圆顶的向上延伸的构件。图2还阐释了将凸起部103耦接到负接线柱105的铸焊的汇流排106。正如图2所显示的，根据多个实施例，汇流排106包括耦接端隔室内各自的凸起部103的主体部分和由其形成的接线柱，接线柱可以穿过盖伸出。
每一个电池元件分部(chapter)或包括至少一个正极板101、至少一个负极板102和设置在每一个正极板101与负极板102之间的隔板420。隔板420设置在极板101与102之间以防止在电池组100内发生反应期间产生短路和不期望的电子流动。
根据制造正电极板101与负电极板102的方法，正电极板101与负电极板102能够分成多种类型。举一个例子，图3-5显示了浆料型(paste type)电极。在多个实施例中，浆料型电极包括格栅107衬底和电化学活性材料或设置在衬底上的“浆料”。格栅107可以由包含痕量钙的软合金形成，以便增强衬底的机械强度。
参考图3-5，每一个极板包括铅或铅合金格栅107，其支撑电活性材料。格栅107提供了正活性材料与负活性材料之间的电接触或起到传导电流作用的浆料。格栅107还用作衬底，有助于支撑形成电池组极板(battery plate)的制造期间沉积于格栅上或以其它方式设置在格栅上的电化学活性材料(例如，浆料)。
正如下面更详细提出的，制造铅酸蓄电池格栅的已知技术包括：(1)分批工艺，诸如书模具重力铸造；和(2)连续工艺，诸如条带扩展、条带冲压、连续铸造和连续铸造然后滚压。由这些工艺制造的格栅往往具有特定工艺所特有的独特特征且在铅酸蓄电池中表现得不一样，对浆料处理尤其是不一样的。应该理解，可以采用由任何常规的或日后提出的格栅制造工艺形成的格栅，且不期望将本发明限制到本文公开的格栅设计。
在多个实施例中，至少一些格栅107是冲压格栅。图3示例了其上设置有活性材料或浆料的冲压格栅107(如，用于正极板的格栅)的示例性实施例。图4示例了图3所示的冲压格栅107，但没有活性材料。在多个实施例中，冲压格栅包括框架，其包括顶部框架元件、第一和第二侧部框架元件和底部框架元件。在多个实施例中，冲压格栅包括一系列格栅线，其界定了有助于保持活性材料的开口区域或有助于提供电流产生的浆料。在多个实施例中，电流收集凸起部103与顶部框架元件成整体。虽然图3-4描述了凸起部103偏离顶部框架元件的中心，但是可选择地，凸起部可以位于中心或设置成更靠近第一或第二侧部框架元件。顶部框架元件可以包括放大的导电部分，放大的导电部分的至少一部分正好位于凸起部之下以优化至凸起部的电流传导。
底部框架元件可以由一个或多个向下延伸的脚(未显示)形成，以便使冲压格栅的其余部分与电池组容器的底部隔开。在多个实施例中，至少一些冲压格栅的线增加了从底部到顶部沿着它们的长度的截面积和/或具有锥形形状，以便优化线的电流承载容量以有助于承载从底部至顶部产生的电流。可以预定侧部元件之间的线的宽度和间距，使得在整个冲压格栅的宽度上具有大体相等的电势点。在多个实施例中，为了有助于支撑电化学浆料和/或允许形成浆料丸(pellet)，冲压格栅还包括水平线，这些线等距隔开且平行于顶部框架元件和/或底部框架元件。然而，如图3-4所显示的，至少一些水平线可以不是等距隔开的或平行于顶部框架元件和/或底部框架元件。
可以采用多种冲压格栅设计。例如见美国专利号5582936、5989749、6203948、6274274、6921611、和6953641，以及美国专利申请号10/996168、11/086525、10/819489、和60/904404，每一件专利在此以引用方式全文并入。应该注意，可以采用无限数目的格栅设计且因此，不期望下面的描述将本发明限制于为示例目的而呈现的图3-5所示的格栅设计。
图5示例了扩展的(expanded)金属格栅(如，用于负极板的格栅)的示例性实施例。在多个实施例中，扩展的金属格栅具有本领域众所周知的图案(如，菱形图案，诸如图5中所示的)，且具有底部框架元件和与凸起部103成整体的顶部框架元件。
参考图3-5，格栅线的横截面可以根据格栅制造工艺而变化。然而，在多个实施例中，为了有助于改善电池组浆料的粘附，可以以机械方式对格栅线重新整形或重新抛光。应该理解，可以采用任意数目的格栅线形状，只要该形状提供合适的浆料粘附特征。例如，线的横截面可以是任何横截面设计，包括基本上椭圆形的、基本上矩形的、基本上菱形的、基本上偏菱形的、基本上六边形的、和/或基本上八边形的形状。在电池组格栅中，每一个格栅线截面(section)可以具有不同的横截面配置，或每一个格栅线截面可以具有相同或类似的横截面配置。然而，优选地，每一个格栅线截面具有相同的横截面配置。根据需要，格栅107可以仅仅在竖直的线元件处变形，仅仅在水平的线元件处变形或在竖直的和水平的线元件处都变形。
活性材料或浆料通常是铅基材料(例如，在电池组的不同充电/放电阶段时的PbO、PbO2、Pb或PbSO4)，其被粘到、沉积到或以其它方式设置在格栅107上。正如本领域已知的，浆料组合物可以由功率要求、成本和电池组环境来确定。在多个实施例中，通过混合氧化铅、硫酸和水来制备铅酸蓄电池的活性材料。氧化铅与硫酸反应生成一元、三元和/或四元硫酸铅。还可以向活性材料中添加干的添加剂，诸如纤维和扩展剂。例如，在多个实施例中，诸如细分散的碳(如，灯黑或炭黑)、硫酸钡和多种木质素的扩展剂可以包括在活性材料中。在多个实施例中，然后干燥混合物并再次添加水以形成期望稠度的浆料。
设置在正极格栅上的活性材料(如，二氧化铅[PBO2])通常呈微粒形式，使得允许电解质扩散并渗透过正电极板上的二氧化铅微粒。作为负电极板的活性材料的海绵铅通常是多孔的和反应性的，使得允许电解质扩散并渗透过负电极板上的海绵铅。
在电极的制造中，为了防止活性材料与格栅107分离并确保易于处置活性材料，吸水纸(pasting paper)(未显示)被粘合或以其它方式设置在活性材料的至少一个表面上作为在格栅上沉积之后的活性材料的支撑体。多孔的无纺布(如，具有微米尺度的孔)替代纸可以可选择地设置到表面中或活性材料上以防止活性材料的分离和处置问题以及开始的高速放电劣化。例如，可以采用通过旋转粘结(bonding)或热粘结由热塑性树脂合成的无纺布。在多个实施例中，采用由一种或多种聚酯、聚丙烯或粘胶法人造丝(viscose rayon)形成的无纺布。
在多个实施例中，一个或多个电池组隔板420用于将正电极板101与负电极板102导电分离。隔板材料通常是微孔的以允许从正电极板101到负电极板102的离子通路。在多个实施例中，汽车电池组的隔板420通常制造成连续的长度并卷曲，随后折叠，如图5所示，并沿着它们的一个或多个边缘密封以形成容纳电池组极板(例如，如图5所示的负极板或如图2所示的正极板)的袋状物。然而，在多个实施例中，可以折叠一个或多个隔板420，使得肋状物内衬(line)于袋状物的内部，袋状物形成为容纳电池组极板。
在多个实施例中，隔板材料通常具有基本上均匀的厚度和基本上均匀的孔隙分布。孔隙分布有助于确保操作期间总体均匀的电流密度，由此有助于实现电极的均匀充电和放电并获得最大电池组效率。隔板420通常结合了一个或多个肋状物(例如，如图5所示)以有助于硬化隔板420。肋状物可以具有多种横截面形状(例如，矩形、三角形、圆形、锯齿形)或其组合。
参考图6-8，为了本公开的目的，通常以端视图的角度提到特征的方位和位置。在多个实施例中，所公开的隔板通常以沿着隔板纵向延伸的一个或多个隆起的肋状物为特征。根据多个示例性的实施例，隔板具有至少一个隆起的肋状物和两个肩部。
在示例性的实施例中，如图6所示例的，隔板120包括多个主肋状物121和次(sub-major)肋状物122。常规的带肋状物的隔板通常包括相对较小的微肋状物，而不是次肋状物122。常规的微肋状物通常是约0.15mm高(除非另外指出，否则多个肋状物的所述高度是从隔板背板的顶部，即背板的最靠近肋状物的远端位置的面或背板的其上设置有肋状物的面开始测量)。在多个示例性的实施例中，次肋状物122的高度是约0.45mm到约0.60mm。相对较高的次肋状物122在保持电极板远离隔板背板方面比常规的微肋状物表现得更好。多个肋状物通常彼此平行。在多个实施例中，主肋状物121的高度是约0.60mm到约1.90mm。主肋状物高度与次肋状物高度的比可以是高达约4.25:1且大于1:1(如，4:3)。主肋状物的尺寸通常由电极板之间容纳合适量的酸和/或填充电池组隔室内的空间所需要的间距来确定。
在多个示例性的实施例中，隔板具有奇数个主肋状物121(如，7个主肋状物)且肋状物对称设置成使得单个主肋状物将隔板分成两个相对相等尺寸的半部分。在电池组制造过程中，在多个示例性工艺中，隔板被辊子输送通过折叠机以形成包壳(envelope)，电极被置于包壳中，诸如在图5中。常规的隔板具有可变的轮廓，这是因为主肋状物与微肋状物之间的间距遍及不同尺寸的隔板发生变化。具有变化轮廓的隔板可能难以用于制造电池组，这是因为它们往往在辊子上偏移而落入因隔板不平坦的表面而随时间在辊子内形成的凹槽中。对不同宽度的隔板采用一致的轮廓且沿隔板的中心存在主肋状物121(即，“中心肋状物”)都改善了辊子内的隔板循迹(tracking)和隔板与电极板更好的对准。
在多个示例性的实施例中，隔板120具有三个次肋状物122，它们基本上均匀地间隔在每一个主肋状物121之间。在图6中所示的示例性实施例中，隔板120具有七个主肋状物121和六组七个主肋状物121的每一个之间的三个次肋状物122。
在多个示例性的实施例中，如图6所示，隔板包括肩部124，即隔板120的每一侧上在隔板边缘127与最近的主肋状物之间的区域。常规的隔板通常包括高约0.10mm的多个肩部微肋状物。在多个示例性的实施例中，隔板120具有带多个增强的肩部微肋状物125和/或至少一个次肋状物122的肩部124。在多个示例性的实施例中，肩部微肋状物125具有大于0.10mm(例如，约0.15mm)的高度和高度大于肩部微肋状物125的一个或多个次肋状物。
在多个实施例中，如图7所示，隔板220包括多个主肋状物221(例如，较大的肋状物)、次肋状物222(如，中等尺寸的肋状物)和微肋状物223(如，较小的肋状物)。在多个示例性的实施例中，至少在肩部之间，不同的类型通常彼此平行和/或被均匀地隔开。在多个示例性的实施例中，遍及不同宽度的隔板，主肋状物221、次肋状物222和微肋状物223的间距保持相同，以在电池组制造期间改善循迹。隔板220还优选地具有奇数个主肋状物221，这有助于隔板循迹。在多个示例性的实施例中，次肋状物122的高度为约0.45mm到约0.60mm。
在多个示例性的实施例中，隔板220在主肋状物221之间具有两个次肋状物222和三个微肋状物223。在该实施例中，每个一个肋状物为微肋状物223。在图7的示例性实施例中，在肩部之间，存在七个主肋状物221、十二个次肋状物222和十八个微肋状物223。在多个示例性的实施例中，隔板肩部224可以包括至少一个次肋状物或微肋状物或微肋状物222，分别类似于图7所示的次肋状物122。
在多个示例性的实施例中，如图7所示，隔板包括肩部224，其被界定为隔板220的任一侧上在隔板边缘227与最近的主肋状物221之间的区域。常规的隔板通常包括高约0.10mm的多个肩部微肋状物。在多个示例性的实施例中，隔板220具有带多个增强的(enhanced)肩部微肋状物225和/或至少一个次肋状物222的肩部224。在多个示例性的实施例中，肩部微肋状物225具有大于0.10mm(如，约0.15mm)的高度。
参考图8，在多个实施例中，隔板320包括具有至少一个隆起的肋状物321的介电材料的背板(如，薄板或托架)。在多个实施例中，隔板320还包括最接近隔板320的边缘的肋状物321与该边缘之间的肩部324。在多个实施例中，且如图8所示，某些肋状物321通常在遍及隔板320的宽度且沿长度延伸的肩部之间基本上均匀地隔开。在多个实施例中，肩部324包括隆起部分326，其比肩部324的其它一个或多个部分相对厚。在多个实施例中，隆起部分326的高度通常比任一个肋状物321短且宽度比任一个肋状物宽。
在多个实施例中，隆起部分326并不延伸至隔板320的边缘或最近的肋状物321。因而，在这样的实施例中，在边缘与隆起部分326之间存在不是隆起的区域或另外是厚度相同的区域。隆起部分326的宽度和位置可以根据诸多因素变化，这些因素包括电极板的几何形状。在多个示例性的实施例中，隆起部分326按规定尺寸制作且定位，以便覆盖更可能出现穿孔的区域，且可能不会覆盖任何额外的区域。
在多个实施例中，隆起部分326是渐缩的，至少例如在其一个或多个边缘处。例如，在多个实施例中，隆起部分326的边缘以一角度倾斜离开隔板320的表面。在一个示例性的实施例中，该角度是约45度。在多个实施例中，肋状物321的一个或多个侧面也是倾斜的。在多个实施例中，肋状物321的侧面以比隆起部分326更陡的角度倾斜。例如，在多个实施例中，肋状物321的侧面的角度可以是与隔板表面垂线成七度。
在多个实施例中，肩部324上的加厚部分326的宽度小于肩部324的宽度。具有所有隆起的肩部(即，隆起部分的宽度与肩部的宽度相同或几乎相同)的隔板120使隔板在肩部处的穿孔最小化，但可能不利地影响冷启动性能(这取决于有多少加厚的隔板在电极板的面之上)。而且，在该实施例中，隔板的边缘往往变成波状且更难以卷曲。因而，在所述实施例中，不是所有的肩部324是隆起的(制成更厚的)。
隔板可以由多种材料(例如，聚烯烃、橡胶、酚－甲醛间苯二酚(phenol-formaldehyde reorcinol)、玻璃垫、微孔PVC和烧结PVC)构建。在多个实施例中，隔板至少部分由以高分子量聚烯烃构成的微孔背板构建。可以使用的聚烯烃的示例包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯－丙烯共聚物、乙烯－丁烯共聚物、丙烯－丁烯共聚物和乙烯－丙烯－丁烯共聚物。
在多个实施例中，隔板还包括至少一种增塑剂。增塑剂在水中可以是可溶的或不可溶的。可以使用的增塑剂的示例包括有机酯、环氧化合物、磷酸酯、烃材料和低分子量聚合物。
在多个实施例中，隔板还由惰性填料材料构建。填料在水中能够是可溶的或不可溶的。然而，填料可以提供主要的方式，通过这些方式吸收任何增塑剂并将增塑剂保持在组合物中且填料在增塑剂中应该不是可溶的。优选的填料是干的、细分散的二氧化硅。然而，可以采用其它填料(例如，炭黑；煤尘；石墨；金属氧化物；氢氧化物；金属碳酸盐；矿物；沸石；沉淀的金属硅酸盐(precipitated metal silicate)；氧化铝二氧化硅凝胶；木粉、木纤维和树皮产品；玻璃颗粒；盐诸如硫酸钡；无机盐；乙酸盐；硫酸盐；磷酸盐；硝酸盐；碳酸盐；和/或其组合)。还应该理解，任何已知的或日后研发的润湿剂(例如，烷基苯磺酸钠(sodium alkyl benzene sulfonate)、十二烷基硫酸钠(sodium lauryl sulfate)、二辛基磺基琥珀酸钠(dioctyl sodiumsulfosucciniate)和异辛基苯基聚乙氧基乙醇(isoctyl phenyl polyethoxyethanol))可以用于增强填料的可润湿性。
在多个实施例中，隔板包括稳定剂或抗氧化剂。在多个实施例中，可以采用常规的稳定剂或抗氧化剂，诸如4,4硫代双(6-叔丁基-间间甲酚)(“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)。
当隔板设置有一个或多个肋状物时，肋状物可以由多种已知的或日后研发的聚合物组合物(例如，与隔板相同的组合物，其它聚烯烃、聚氯乙烯和/或其填充的或泡沫组合物)形成。可以以任何数目的方式设置肋状物。例如，肋状物可以通过挤出(或者与背板薄板成整体或单独地)形成。肋状物还可以通过开槽或模压形成。当肋状物被单独模制时，那么可以通过本领域已知的任意数目的方法(包括热密封或粘合剂)将它们结合或以其它方式藕接到背板薄板或底板(base web)。
隔板的厚度将根据电池组的类型变化，隔板使用于该电池组中。一般而言，背板或底板的厚度能够在从1到50千分之一英寸(“密耳”)的范围中。对铅酸蓄电池来说，优选的厚度范围通常是10到40密耳。每一个肋状物的高度可以在宽的范围内变化，这取决于极板间距要求。通常，设置了从底座高度为5到200密耳的肋状物，且优选的范围是10到100密耳。
已经研究并商业化实施了多种材料之间的电化学电势用于发电的各种化学品。参见，概括：Besenhard,J.O.,编辑，Handbook of Battery Materials,Wiley-VCH Verlag GmbH,Weinheim,Germany,1999；和Linden,D.,编辑，Handbook of Batteries Materials,第二版，McGraw Hill Inc.,New York,N.Y.,199，两本手册在此通过引用并入。
通常通过将活性材料或浆料应用到诸如铅合金格栅的导电支撑体来制造用于铅酸蓄电池的极板。根据制造极板的方法来分类极板。例如，一种用于生产电池组极板的工艺包括将热铅熔化在炉内的初始步骤，然后是将熔融的铅合金输送至条带铸造机(caster)的步骤。在条带扩展工艺中，铸造或锻造的铅条带通常被穿孔，在条带平面之上和之下拉伸，然后被牵拉或扩展以形成具有菱形图案的格栅。在多个实施例中，条带卷绕在缠绕器上，且存储铅合金条带的卷以便日后使用。在多个实施例中，也可以卷曲条带。在多个实施例中，为了形成电池组格栅，将条带输送通过扩展器，扩展器切割、切开和拉伸卷的条带以形成格栅。
可以采用其它已知的或日后研发的工艺来生产格栅。例如，如上所述，通过铸造工艺(例如，通过将熔融的合金倾倒入模具中)、冲压工艺或通过连续卷曲可以形成衬底。在制造格栅或极板的过程中，可以重新整形或重新修光格栅线(例如，以改善浆料的粘合)。
接着，将活性材料或浆料施加至或以其它方式设置(例如，通过常规的浆料器粘贴)在扩展的条带或线栅上。在多个实施例中，一种或多种裱糊材料或裱糊纸设置在活性材料的一个或两个面上。在多个实施例中，裱糊材料或裱糊纸可以以连续工艺提供。
在多个实施例中，格栅、活性材料和裱糊材料或裱糊纸输送至分隔器，在此处，条带被切割成极板。从条带切割的极板可以被变平或以其它方式改动以有助于使浆料的任何不平坦区域平滑。在多个实施例中，极板通过(例如，在输送机上)烘箱(oven)以便快干，然后可以层叠以便日后使用。通常来说，可以采用敞开的气体火焰或烘箱来进行快干，例如在约260℃(约500℉)的常规的鼓风干燥烘箱内干燥极板10-15秒。干燥后，电池组极板经历本领域技术人员众所周知的化学处理。接着，在高温和湿度下通过固化裱糊的极板许多小时以有助于氧化任何游离的铅和另外调节极板的晶体结构。
常规的聚烯烃电池组隔板通常通过下述工艺来制造，该工艺包括混合高分子量聚烯烃、惰性填料材料、和/或增塑剂的组合物，将组合物形成薄板形式，以及随后使用溶剂从背板薄板中提取惰性填料和/或增塑剂的一部分。
在固化后，将极板组装成电池组。单个电池组极板的组可以被组装、包封、交错或以其它方式与隔板材料分隔，且设置在一起以形成极板组。例如，在一种常见的电池组设计中，在电池组中，每隔一个极板(例如，每一个负极板)就插入呈包壳形式的电池组隔板中。包壳起到包壳内的极板与电池组内的相邻极板之间的隔板的作用。极板组组装在容器内以有助于形成电池组。
在组装过程中，电池组极板的正凸出部耦接在一起且电池组极板的负凸出部耦接在一起。这通常使用通过层叠组装的电池组、倒置它们并将凸出部浸渍在设置于模具内的熔融的铅中形成的铸焊的汇流排来实现。为了允许电流行进通过电池组，铸焊的汇流排的叠层(stack)被连接或耦接。而且，接线柱电极(terminal electrode)设置为延伸穿过盖或外壳以允许与交通工具的电系统或要求或期望使用电池组能量的其它系统的电接触。
在多个实施例中，包括盖111的电池组罩110设置为包含电池组电池。在多个实施例中，电池组罩110浸没在酸性电解质流体中，以便通过电池组盖111中的填充管孔用电解质流体填充电池组罩110。在用电解质流体填充电池组罩110之后，从电解质流体中去除电池组100。任何残余的电解质流体涂层、尘和其它碎片可以冲洗掉以制备出货的电池组。在冲洗电池组罩外表面之前，可以塞住填充管孔以防止冲洗流体进入电池组罩。
在多个实施例中，单个隔板120可以围绕电极板101或102折叠，诸如图5中示例的。在一些示例性的实施例中，可以连接隔板的一个或多个对准的边缘以形成隔板材料的包壳，电极板可以被插入包壳中和/或被伸出包壳的突出部或凸起部密封。在该实施例中，正电极板或负电极板中的一个或另一个包封在隔板材料中，且另一个置于包壳之间以产生类似于图2所举例的图案。
可以按照多种已知的或日后研发的方法(例如，挤出)来制造隔板。在多个实施例中，通过挤出聚合物的混合物，诸如聚乙烯和油来制造隔板。在挤出混合物之后，提取油，留下遍布隔板的微孔，这使隔板可渗透电解液。在多个实施例中，以连续工艺制造隔板并将隔板卷曲成大的卷以便易于存储和处置。
通常认为电池组隔板厚度的增加将减弱电池组的冷启动性能。然而，对采用所公开的隔板的电池组来说，情况并不是这样。测试了根据图8的实施例的微孔聚乙烯隔板。测试的隔板的背板是0.006英寸(0.15mm)厚。隔板是6.400英寸宽且具有沿其长度延伸的17个肋状物。肋状物的高是0.029英寸(0.74mm)(不包括隔板背板的厚度)且它们的峰值宽度是约0.015英寸(0.38mm)。肋状物被隔开约0.313英寸(7.94mm)(从肋状物中心测量)。隔板肩部是0.700英寸(17.78mm)宽(从隔板的边缘至最近的肋状物的中心测量)。肩部的隆起部分是约0.360英寸(9.14mm)宽和0.011英寸(0.28mm)厚(包括隔板背板的厚度)。隆起部分位于离最近的肋状物的中心0.120英寸(3.05mm)且离边缘0.220英寸(5.59mm)。
图9是对具有标准隔板的电池组的冷启动性能循迹的概率曲线。图10是对具有根据示例性实施例的隔板的电池组的冷启动性能循迹的概率曲线。图11是比较示例于图9和图10中的电池组的冷启动性能的箱线图。试验数据显示出使用所公开的隔板不会对冷启动性能具有统计学上显著的影响。测试显示了使用隔板不会对冷启动性能具有统计学上显著的影响。
还重要地注意到，在优选的和其它示例性的实施例中所显示的隔板元件的结构和布置仅仅是示例性的。虽然仅在本公开内容中详细描述了本发明的一些实施例，但是浏览本公开内容的本领域技术人员将容易理解许多改动是可行的(例如，大小、尺寸、结构、形状以及各种元件的比例、参数值、安装布置、使用的材料、颜色、方位等的变化)而不会实质上偏离所述主题的新颖性的教导和优势。例如，显示为整体形成的元件可以由多个部件构建或显示为多个部件的元件可以整体成形，接口的操作可以被颠倒或以其它方式变化，结构和/或构件或连接器或系统的其它元件的长度或宽度可以改变，设置在元件之间的调节位置的性质或数目可以改变(例如，改变接合槽的数目或接合槽的大小或接合的类型)。应该注意，可以由多种颜色、质地和组合构建系统的元件和/或组件。因此，所有这样的改动都被预期在本发明的范围内。可以进行优选的和其它示例性实施例的设计、操作条件和布置的其它替换、改动、变化或省略而并不偏离本发明的精神。

Claims (20)

1.一种电池隔板包括：
隔板材料的背板，其具有背板厚度；
奇数个主肋状物，其被对称地布置在所述隔板上，其中所述主肋状物突出所述背板厚度以外第一距离；
多个次肋状物，其在所述主肋状物之间大体均匀地隔开，并且突出所述背板厚度以外第二距离，所述第二距离小于所述第一距离。
2.如权利要求1所述的电池隔板，其中所述奇数个主肋状物被对称地布置在所述隔板上从而一个主肋状物将隔板分成尺寸相对相等的两半。
3.如权利要求1所述的电池隔板，其中所述多个次肋状物包括在每个主肋状物之间大体均匀隔开的三个次肋状物。
4.如权利要求1所述的电池隔板，进一步包括：
肩部区域，其设置在所述背板的边缘和离所述肩部区域最近的主肋状物之间，所述肩部区域具有微肋状物，所述微肋状物突出所述背板厚度以外第三距离，所述第三距离小于所述第二距离。
5.如权利要求4所述的电池隔板，其中所述肩部区域包括多个肩部微肋状物。
6.如权利要求1所述的电池隔板，其中所述主肋状物和次肋状物横过所述背板近似均匀地隔开。
7.一种电池隔板包括：
隔板材料的背板，其具有背板厚度；
若干主肋状物，其突出所述背板厚度以外第一距离；
至少一个第一次肋状物，其设置在所述主肋状物之间并且突出所述背板厚度以外第二距离；以及
肩部区域，其设置在所述背板的边缘和最近的主肋状物之间，所述肩部区域具有第二次肋状物和多个增强的肩部微肋状物，所述第二次肋状物突出所述背板厚度以外第二距离，所述肩部微肋状物突出所述背板厚度以外第三距离；
其中所述第一距离大于所述第二距离，所述第二距离大于所述第三距离，并且其中所述主肋状物和第一次肋状物横过所述背板均匀地隔开。
8.如权利要求7所述的电池隔板，在所述主肋状物之间设置有三个次肋状物。
9.如权利要求7所述的电池隔板，其中在所述主肋状物之间设有均匀隔开的两个次肋状物和三个微肋状物，每个微肋状物突出所述背板厚度以外第三距离。
10.如权利要求3所述的电池隔板，其中设置在所述主肋状物之间的每个其他的肋状物是微肋状物。
11.如权利要求7-10中任一权利要求所述的电池隔板，其中所述第二距离是0.45mm至0.60mm.
12.如权利要求7-11中任一权利要求所述的电池隔板，其中所述第一距离是0.60mm至1.90mm。
13.如权利要求7-12中任一权利要求所述的电池隔板，其中有奇数个主肋状物。
14.如权利要求13所述的电池隔板，其中有七个主肋状物。
15.如权利要求7-14中任一权利要求所述的电池隔板，其中一主肋状物沿着所述隔板的中心延伸。
16.如权利要求7-15所述的电池隔板，其中所述肩部微肋状物突出所述背板厚度以外约0.15mm。
17.如权利要求7-14中任一权利要求所述的电池隔板，其中所述肩部区域包括突出所述背板厚度以外的隆起部分和不突出所述背板厚度以外的部分，所述不突出所述背板厚度外的部分设置在所述隆起部分和所述隔板材料的背板的边缘之间。
18.如权利要求17所述的电池隔板，其中所述隆起部分具有减缩的边缘，所述边缘的斜率小于肋状物的斜率。
19.如权利要求17或18所述的电池隔板，其中所述隆起部分突出所述背板厚度以外第四距离，其中所述第四距离小于所述第三距离。
20.一种制造如权利要求7所述的电池隔板的方法，包括：
形成具有包括中心主肋状物的奇数个肋状物的隔板材料的背板，其中所述隔板关于所述中心主肋状物对称，并且对于所有隔板，无论隔板尺寸大小，肋状物至所述中心主肋状物的任一侧的间距都是相同的。
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