特開 2022-46681 鉛蓄電池とともに使用される改良された水分損失セパレータ、改良された水分損失性能のためのシステム、ならびにその製造方法および使用方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022046681

(43)【公開日】2022-03-23

(54)【発明の名称】鉛蓄電池とともに使用される改良された水分損失セパレータ、改良された水分損失性能のためのシステム、ならびにその製造方法および使用方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/411 20210101AFI20220315BHJP

   H01M 50/414 20210101ALI20220315BHJP

   H01M 50/449 20210101ALI20220315BHJP

   H01M 50/417 20210101ALI20220315BHJP

   H01M 50/431 20210101ALI20220315BHJP

   H01M 50/434 20210101ALI20220315BHJP

【ＦＩ】

H01M50/411

H01M50/414

H01M50/449

H01M50/417

H01M50/431

H01M50/434

【審査請求】有

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021212358

(22)【出願日】2021-12-27

(62)【分割の表示】P 2017544862の分割

【原出願日】2016-02-26

(31)【優先権主張番号】62/121,120

(32)【優先日】2015-02-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】505458359

【氏名又は名称】ダラミック エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(74)【代理人】

【識別番号】100202751

【弁理士】

【氏名又は名称】岩堀 明代

(74)【代理人】

【識別番号】100191086

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 香元

(72)【発明者】

【氏名】チェンバース，ジェフリー，ケー．

(57)【要約】      （修正有）

【課題】鉛蓄電池内の水分損失を低減する電池用セパレータ、およびそれを備える鉛蓄電池を提供する。
【解決手段】電池用セパレータは：多孔性不導体；および前記多孔性不導体の中に、または前記多孔性不導体上にある界面活性剤であって、前記水分損失を低減しかつ／または改善する非イオン界面活性剤である、界面活性剤、を備える。前記界面活性剤は液体であり、エチレンオキシド共重合体およびプロピレンオキシド共重合体を含有することが好ましい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水分損失を改善するための電池用セパレータであって、前記電池用セパレータは：
多孔性不導体；および
前記多孔性不導体の中に、または前記多孔性不導体上にある界面活性剤であって、前記水分損失を低減しかつ／または改善する非イオン界面活性剤である、界面活性剤、
を備える、電池用セパレータ。

【請求項2】

前記非イオン界面活性剤は液体である、請求項１に記載の電池用セパレータ。

【請求項3】

前記非イオン界面活性剤は、エチレンオキシド共重合体、プロピレンオキシド共重合体、または両方を含有する、請求項１に記載の電池用セパレータ。

【請求項4】

前記非イオン界面活性剤は、エチレンオキシド共重合体およびプロピレンオキシド共重合体を含有する、請求項３に記載の電池用セパレータ。

【請求項5】

前記非イオン界面活性剤は、５未満のHLB値を有する、請求項１に記載の電池用セパレータ。

【請求項6】

前記非イオン界面活性剤は、４未満のHLB値を有する、請求項１に記載の電池用セパレータ。

【請求項7】

前記非イオン界面活性剤は、３未満のHLB値を有する、請求項１に記載の電池用セパレータ。

【請求項8】

前記非イオン界面活性剤は、２未満のHLB値を有する、請求項１に記載の電池用セパレータ。

【請求項9】

前記非イオン界面活性剤は、１．５未満のHLB値を有する、請求項１に記載の電池用セパレータ。

【請求項10】

前記非イオン界面活性剤は、１未満のHLB値を有する、請求項１に記載の電池用セパレータ。

【請求項11】

前記非イオン界面活性剤が前記多孔性不導体の中にある、請求項１に記載の電池用セパレータ。

【請求項12】

前記非イオン界面活性剤が前記多孔性不導体上にある、請求項１に記載の電池用セパレータ。

【請求項13】

前記非イオン界面活性剤は、ポリオレフィン系微多孔膜を備える、請求項１に記載の電池用セパレータ。

【請求項14】

前記電池用セパレータは、前記水分損失を改善しかつ／または前記水分損失を低減するための追加の添加剤をさらに含有し、前記添加剤は、亜鉛、硫酸亜鉛、ビスマス、銀、錫、セレニウム、カドミウム、ゲルマニウム、またはそれらの組合せから選択される、請求項１に記載の電池用セパレータ。

【請求項15】

前記ポリオレフィン系微多孔膜は、ポリエチレン（PE）、シリカ、およびプロセス油を含有し、かつ前記界面活性剤は、前記PE、シリカ、およびプロセス油の０．５～６０％の量で存在することを特徴とする、請求項１３に記載の電池用セパレータ。

【請求項16】

前記界面活性剤は、前記PE、シリカ、およびプロセス油の１～２０％の量で存在することを特徴とする、請求項１５に記載の電池用セパレータ。

【請求項17】

前記界面活性剤は、前記PE、シリカ、およびプロセス油の２～６％の量で存在することを特徴とする、請求項１５に記載の電池用セパレータ。

【請求項18】

前記界面活性剤は、前記PE、シリカ、およびプロセス油の５％の量で存在することを特徴とする、請求項１５に記載の電池用セパレータ。

【請求項19】

８４日後の前記水分損失が８００グラム未満であることを特徴とする、請求項１に記載の電池用セパレータを備える鉛蓄電池。

【請求項20】

８４日後の前記水分損失が６００グラム未満であることを特徴とする、請求項１９に記載の電池用セパレータを備える鉛蓄電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年２月２６日に出願された米国特許仮出願第６２／１２１，１２０号の優先権および利益を主張し、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。

【0002】

少なくとも選択実施形態では、本開示または本発明は、新規のもしくは改良された電池用セパレータ、構成要素、材料、鉛蓄電池、システム、ならびに／または生産および／もしくは使用に関連した方法を対象とする。少なくともある特定の実施形態では、本開示または本発明は、鉛蓄電池内で使用するための電池用セパレータとともに使用する界面活性剤もしくは他の添加剤、界面活性剤もしくは他の添加剤を有する電池用セパレータ、および／またはこのようなセパレータを含む電池、および／またはこのような電池を含む製品、装置もしくは車両を対象とする。少なくともある特定の選択実施形態では、本開示は、改良された水分損失技術を含む、新規のもしくは改良された鉛蓄電池用セパレータ、および／もしくは電池および／もしくはシステムおよび／もしくは車両、ならびに／またはその製造方法および／もしくは使用方法に関する。少なくとも選択実施形態では、本開示は、１つもしくは複数の界面活性剤および／もしくは添加剤を有する新規のもしくは改良された鉛蓄電池用セパレータもしくはシステム、ならびに／または電池からの水分損失を改良するかつ／もしくは低減するためのこのような界面活性剤および／もしくは添加剤を有する、鉛蓄電池用セパレータおよび電池を構成する方法を対象とする。

【背景技術】

【0003】

鉛蓄電池は、モバイル電力源の需要が増大するにつれて経時的に発達してきた。鉛蓄電池には主に２つの型、すなわち液式鉛蓄電池およびＶＲＬＡ（制御弁式鉛蓄）電池がある。本開示は、特に世界中で一般的に使用されている液式電池に有益であることがある。最新型の液式鉛蓄電池はＥＦＢ電池、すなわち強化された液式電池である。例えばストップスタート車技術の必要性がますます増加しているこの新型には、より良好な電池が必要であり、この良好な電池は「強化された」液式電池、すなわちＥＦＢであってもよい。

【0004】

鉛蓄電池内の水分損失は、公知の問題（電池から放出される水素ガスおよび酸素ガスを発生する電気分解に起因する、電解液からの水分の損失）であり、多くの異なる理由で起こることがある。例えば水分損失は、水素の過電圧が電極で超える際に、鉛蓄電池内で起こることがある。このことは典型的であり得、電気化学的機構が指示する際にある程度起こることがある。水分損失の影響は、高温が続く気候で非常に拡大することがある。水分損失は、鉛蓄電池における以下の致命的故障モードの主な要因として特定されてきた、すなわち電池の故障を引き起こす恐れがあるプレートの脱水、熱暴走の可能性を生じる恐れがある封止されたＶＲＬＡ電池の乾燥、電荷受容性を低減させる、かつ／またはサイクル寿命を低減させる恐れがある負極板のサルフェーション、および／または負極板のサルフェーションかつ／または正格子の腐食を生じる恐れがある電解液の特定の重力の増加である。

【0005】

鉛蓄電池内の水分損失は、以下のことを通して見ることができる、すなわち乾燥を生じ、溶接部、板、および腐食への接続部を露出し、早期の故障を引き起こす、電解液の基準の低下、早期の故障を生じる電解液の酸濃度の上昇、低減した容積、負極板のサルフェーション、正格子の腐食、ならびに／または恐らく露出を生み出し、危険に対処し、放出する必要があるＨ_２ガスおよびＯ_２ガスの抜取りである。したがって鉛蓄電池内の水分損失を減らすことは、以下のことを取り除く助けとなることがある、すなわち早期の容積損失および寿命の低減をもたらす板の脱水、寿命を低減する負極板のサルフェーション、および／またはＣＣＡ（コールドクランキングアンペア）を奪うことにより性能が低下し、容積および寿命が低下する、正格子の腐食である。鉛蓄電池からの水分損失は、主に電気分解に続き、水素および酸素のガス抜きに起因することがあり、これは高温の気候または適用においてより明白になることがある。

【0006】

ＥＦＢは、水の蒸発および電気分解を含む、あらゆるこれらの水分損失のシナリオから悩まされることがある。水分損失は、蒸発を通してであろうと、かつ／または電気分解を通してであろうと、ＥＦＢの性能および／または寿命を低下させることで一般的に公知である。したがってＶＲＬＡ／ＡＧＭ型電池を含むこの欠点に対抗するために、多くの方法が開発されてきた。しかし封止されたＶＲＬＡ／ＡＧＭ型電池においても、例えば乾燥の可能性はあり、熱暴走の可能性が水分損失のために起こる恐れがある。したがって鉛蓄電池内の水分損失に対抗する様々な公知のおよび／またはすでに開発された方法は、水分損失の低減における所望の改良をすべて提供しないことがあり、様々な開発された方法によって提出された値に一致しないことがある、高い費用を必要とすることがあると言うことができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

したがって鉛蓄電池、ならびに水分損失の性能が改良され、費用効果の高い液式鉛蓄電池内の水の蒸発および／または電気分解を低減することができるような、鉛蓄電池を含むシステムおよび車両を開発することが明らかに必要である。

【課題を解決するための手段】

【0008】

液式鉛蓄電池の電池用セパレータは、鉛蓄乾電池内の陰極から正極を分割、すなわち「分離」する構成要素である。電池用セパレータは２つの主な機能を有することがある。第１に電池用セパレータは、いかなる電子電流も２つの電極の間を通過させないために、正極を負極から物理的に離すことを保つべきである。第２に電池用セパレータは、正極と陰極との間に可能な最小抵抗のイオン電流を容認するべきである。電池用セパレータは、多くの異なる材料で作ることができるが、これらの２つの対立する機能は、多孔性不導体（多孔性または微小孔性ポリオレフィンなど）から作られる電池用セパレータにより良好に満たされた。

【0009】

様々な電池用セパレータは、液式鉛蓄電池内の水分損失に挑戦し対抗するために長年開発されてきた。単なる例示として、米国特許第６，７０３，１６１号および第６，６８９，５０９号（どちらもそれらの全体が参照により本明細書に組み込まれる）は、大きい細孔径の電池用セパレータを使用することにより、水分損失に対抗することを述べている。加えてその全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１４／０２５５７５２号は、電池内の水分損失を保護するために拡散マットを使用することが説明されている一方で、電池内の水分損失の低減に取り組む他の方法が、米国特許出願公開第２０１２／００７０７４７号および第２０１２／００７０７１３号（どちらもそれらの全体が参照により本明細書に組み込まれる）に説明されている。

【0010】

他の電池用セパレータは、電池の性能および／または寿命を向上させる働きをするために開発されてきた。このような１つの開示には、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１２／００９４１８３号に開示されたように、１つまたは複数の添加剤を含有するセパレータが含まれる。この特許出願公開によって説明された添加剤（アルコキシル化アルコール添加剤などの添加剤）を備えたセパレータは、液式鉛蓄電池内の水分損失を低減する働きをする。また液式鉛蓄電池内の水分損失をさらに低減することが、さらに一層望ましい。それゆえに本開示は、液式鉛蓄電池に対する水分損失の低減をさらに改良することを模索し、少なくともある特定の実施形態は、水分損失を低減する一方で、他のセパレータおよび／または電池の特性を持続させる。

【0011】

本開示は、液式鉛蓄電池内で使用する電池用セパレータとともに使用する、新規のおよび／または改良された添加剤を提供することにより、上に論じた問題または必要性の少なくともある特定の態様に取り組むために表されているので、得られる鉛蓄電池またはシステムは、公知の鉛蓄電池またはシステムに比べて、改良された水分損失または低減された水分損失を示す。

【0012】

少なくとも選択された実施形態によれば、本発明は、上記の必要性、課題、および／または問題に取り組み、鉛蓄電池のための新規のもしくは改良された電池用セパレータを提供する。概して本開示は、新規のまたは改良された鉛蓄電池用セパレータ、ならびに／またはその製造方法および／もしくは使用方法を提供する。少なくとも選択実施形態では、本開示は、電池用セパレータおよび／もしくは鉛蓄電池システムのための１つもしくは複数の添加剤または界面活性剤、ならびに鉛蓄電池に対する水分損失を改良するかつ／もしくは低減するための添加剤または界面活性剤を含む、鉛蓄電池用セパレータおよび／または電池システムを構成する方法を提供する。一実施形態では、鉛電池の水分損失を改良するかつ／または低減する方法は、セパレータならびに添加剤または界面活性剤を提供することを含んでもよく、この場合添加剤または界面活性剤は、システムに対する水分損失を改良するかつ／または低減することがある。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本明細書に説明された本発明の様々な実施形態、態様、または目的による、１つもしくは複数の水分損失剤もしくは添加剤を組み込む、電池またはシステムに対する水分損失の低減を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

少なくとも選択実施形態では、本開示は、新規のもしくは改良された電池用セパレータ、構成要素、材料、添加剤、鉛蓄電池、システム、車両、ならびに／または生産および／もしくは使用に関連した方法を対象とする。少なくともある特定の実施形態では、本開示は、鉛蓄電池内で使用するための電池用セパレータとともに使用する界面活性剤もしくは他の添加剤、界面活性剤もしくは他の添加剤を備えた電池用セパレータ、および／またはこのようなセパレータを含む電池を対象とする。少なくともある特定の選択実施形態では、本開示は、改良された水分損失技術を含む、新規のもしくは改良された鉛蓄電池用セパレータおよび／もしくはシステム、ならびに／またはその製造方法および／もしくは使用方法に関する。少なくとも選択実施形態では、本開示は、１つもしくは複数の界面活性剤および／もしくは添加剤を有する新規のもしくは改良された鉛蓄電池用セパレータもしくはシステム、ならびに／または電池からの水分損失を改良するかつ／もしくは低減するためのこのような界面活性剤および／もしくは添加剤を有する、鉛蓄電池用セパレータおよび電池を構成する方法を対象とする。

【0015】

本開示は、鉛蓄電池用セパレータとともに使用する界面活性剤または添加剤、修正されたセパレータ、および界面活性剤もしくは添加剤を備えたようなセパレータを有する鉛蓄電池または電池システムまたは車両を提供する。界面活性剤は鉛蓄電池から水分損失（典型的には水蒸気）を低減するために存在してもよい。したがって本開示は、水分損失が低減されたまたは改良された鉛蓄電池を提供する。

【0016】

本明細書に使用される場合、界面活性剤は、２つの液体の間または液体と固体との間の表面張力（または界面張力）を下げる化合物を指すことがある。したがってこの界面活性剤は、洗剤、湿潤剤、乳化剤、形成剤、消泡剤、分散剤、具体的には水分損失剤など、および／またはそれらの組合せとして作用することがある。本開示の様々な界面活性剤は、鉛蓄電池の水分損失を低減できるかつ／または改良できる、様々な界面活性剤であることがある。様々な界面活性剤は、鉛蓄電池の水分損失を様々な手段によって低減するかつ／または改良することがある。例として、またそれに明白には限定されず、本明細書に説明された様々な界面活性剤または添加剤は、フロート電流を低減することがあり、かつ／または充電されたガス発生の基準を低減することがあり、これにより電解液から漏れるＨ_２ガスから水分損失が生じることがある。したがって本明細書で使用される様々な界面活性剤または添加剤は、所望の均衡の湿潤、電気抵抗、イオン移動、過電圧保護など、および／またはそれらの組合せを提供するために機能性を調整するように設計されてもよい。

【0017】

選択実施形態では、本明細書に使用された様々な界面活性剤または添加剤は、鉛蓄電池の環境内のセパレータの寿命を向上させることがある。

【0018】

選択実施形態では、本明細書に使用された様々な界面活性剤または添加剤は、ＵＨＭＷＰＥ（超高分子量ポリエチレン）電池用セパレータを製造するために必要な状況下で安定することがある。

【0019】

選択実施形態では、本明細書に使用された様々な界面活性剤または添加剤は、プロセス油内で一部の溶解度特性を示すことがある。加えて本明細書に説明された様々な界面活性剤または添加剤は、水および／または電解液に溶けることがあり、またセパレータの表面を覆う、または噴射を加えることがある。

【0020】

選択実施形態では、本明細書に使用された様々な界面活性剤または添加剤は、セパレータを製造する工程中にいつでも加えられてよい。したがって本明細書に説明された様々な界面活性剤または添加剤は、補完として電池もしくは他の構成要素内で、セパレータにまたはその場で加えられてもよい。例として、またそれに明白には限定されず、本明細書に説明された様々な界面活性剤および添加剤は、予混合として電解液を提供されてもよく、または単体としてセルに加えられてもよく、界面活性剤または添加剤は、所望の濃度に達するためにプロセス油を除去した後に、セパレータ上で水性塗布剤に覆われ、界面活性剤または添加剤は、標準の製造工程中に樹脂／油／シリカならびに／または油および／もしくは溶媒と混合されてもよく、セパレータに注入されてもよく、界面活性剤または添加剤は、プロセス油と混合され、工程の終わりまで所望の基準でセパレータ内に留まってもよく、界面活性剤または添加剤は、セパレータ内部に残った標準の残油に対する代替品などのとして、および／またはそれらの組合せで使用されてもよい。本明細書に使用された様々な界面活性剤または添加剤は、水分損失における所望の低減または改良を達成するために、セパレータ内またはセパレータ上に様々な量を提供されてもよい。選択実施形態では、界面活性剤または添加剤は、プロセス油およびＰＥ、シリカの０．５～６０％であってもよい。他の選択実施形態では、界面活性剤または添加剤は、プロセス油およびＰＥ、シリカの０．５～４０％であってもよく、一部の実施形態では、１～２０％、他の実施形態では、２～６％であってもよい。他の実施形態では、界面活性剤はプロセス油およびＰＥ、シリカの約５％であってもよい。

【0021】

選択実施形態では、本明細書に説明された界面活性剤または添加剤は、別の添加剤と共に、または別の添加剤の代わりにセパレータに含まれてもよい。このような他の添加剤は、単なる例示として、米国特許出願公開第２０１２／００９４１８３号（本明細書に参照によってすでに組み込まれている）に開示されたような、アルコキシル化アルコール添加剤を含むことができる。

【0022】

また様々な実施形態では、電池用セパレータは、平均分子量が少なくとも８００，０００、一部の実施形態では、８００，０００～７，０００，０００を超えるなどの超高分子量ポリオレフィン（ポリエチレンなど）などの、ポリオレフィンまたは超高分子量ポリオレフィンなどの、熱可塑性物質に基づいてもよい。

【0023】

選択実施形態では、本明細書に使用された様々な界面活性剤および／または添加剤は、水分損失を改良するかつ／または低減するためにさらに最適化されてもよい。例えば様々な濃度および配合を最適化することができ、追加の添加剤を、水分損失性能を最適化するために、単なる例示として、亜鉛、硫酸亜鉛、ビスマス、銀、セレニウム、カドミウムなど、および／またはそれらの組合せなどの鉛蓄電池システム全体に加えることができる。

【0024】

界面活性剤は、その親水性／親油性バランス、すなわちＨＬＢによって特徴付けられることが多い。高いＨＬＢ値は、界面活性剤の良好な水または極性溶媒の溶解度を示す一方で、低いＨＬＢ値は、油などの無極性システム内で良好な溶解度を示す。

【0025】

界面活性剤の好水性、または親水性特性は、頭部基の極性によって決定される。脂肪尾部または頭部基の長さが増加すると、ＨＬＢは低減することがある。

【0026】

本発明の様々な実施形態では、システム内の水分損失量は、恐らく他の水分損失技術と組み合わせて界面活性剤および／または添加剤を選択することによって低減する一方で、界面活性剤、乳化剤、添加剤または他の化学系のＨＬＢの数を最適化する。

【0027】

選択実施形態では、界面活性剤または添加剤は、低いまたは非常に低いＨＬＢの界面活性剤または添加剤であってもよい。例えばＨＬＢ値は５未満であってもよく、一部の実施形態では４未満であってもよく、一部の実施形態では３未満であってもよく、一部の実施形態では２．５未満であってもよく、一部の実施形態では２未満であってもよく、一部の実施形態では１．５未満であってもよく、一部の実施形態では約１であってもよく、その他であってもよい。選択実施形態では、低いＨＬＢの界面活性剤は、官能基を有する炭化水素から生成されてもよい。驚くべきことに、様々な型の界面活性剤および添加剤が低いまたは非常に低いＨＬＢ値（単なる例示として、２．５未満、もしくは場合によっては約１）を有することがあるが、すべての界面活性剤または添加剤が鉛蓄電池のための電池用セパレータとともに使用するように適するわけではなく、重要なことは低いＨＬＢ値を有するすべての界面活性剤および添加剤は、鉛蓄電池に対して低減された水分損失を生み出す電池用セパレータを導くわけではないことが、本発明の一部として見出された。したがって本発明の過程で、驚くべきことに、また予期せず、改良をもたらし、多くの場合鉛蓄電池のための電池用セパレータとともに使用すると、水分損失に著しい改良（水分損失の低減）をもたらす界面活性剤または添加剤を使用するシステムが生み出される。

【0028】

選択実施形態では、界面活性剤または添加剤は低泡性界面活性剤であってもよい。加えて選択実施形態では、低いＴＯＣ（全有機炭素もしくは全易酸化性化合物）を有する界面活性剤または添加剤が選択されてもよい。

【0029】

選択実施形態では、界面活性剤は、線形疎水基ならびにエチレンオキシドおよびプロピレンオキシドモノマーを有してもよい。

【0030】

選択実施形態では、界面活性剤は非イオン界面活性剤であってもよい。非イオン界面活性剤は、これに限定されないが、メタリルキャップド非イオン界面活性剤など、および／もしくはその組合せを含む、水分損失を低減するかつ／または改良するための非イオン界面活性剤であってもよい。単なる例示として、メタリルキャップド非イオン界面活性剤を使用することにより、このような界面活性剤で処理された電池用セパレータを使用して、他の公知の鉛蓄電池システムと比べると、驚くべきことに、または予期せず高い水分損失結果をもつ鉛蓄電池システムを提供することがある。他の実施形態では、界面活性剤は液体の界面活性剤であってもよく、エチレンオキシド（ＥＯ）およびプロピレンオキシド（ＰＯ）ブロック共重合体を含有してもよく、低い、または例えば約１の非常に低いＨＬＢ値を有してもよい。このような界面活性剤または添加剤は、このような界面活性剤で処理された電池用セパレータを使用して、他の公知の鉛蓄電池システムと比べると、驚くべきことに、または予期せず高い水分損失結果をもつ鉛蓄電池システムを提供することがある。

【0031】

本明細書に示されかつ／または説明されたように、様々な界面活性剤および／または添加剤のあらゆる様々な実施形態を有する本開示に従って、鉛蓄電池が提供され、作成され、または製造されてもよい。液式鉛蓄電池すなわちＥＦＢのような鉛蓄電池は、本明細書に示されかつ／または説明されたように、界面活性剤および／または添加剤のあらゆる様々な実施形態で改良されてもよい。本明細書に示されかつ／または説明されたように、界面活性剤のあらゆる様々な実施形態での鉛蓄電池の改良は、これに限定されないが、低減されかつ／または改良された水分損失を有することを含んでもよい。

【0032】

本開示は、鉛蓄電池の水分損失を低減する方法も提供する。この方法は、本明細書に示されかつ／または説明されたあらゆる様々な実施形態に従って、１つまたは複数の界面活性剤または添加剤を提供することを含んでもよい。選択実施形態では、鉛蓄電池の水分損失を低減する方法は、エネルギー貯蔵装置から水分損失および／または蒸気損失を低減することを含んでもよい。鉛蓄電池の水分損失を低減する本方法の選択実施形態では、界面活性剤または添加剤は、電池用セパレータ内または電池用セパレータ上に提供されてもよい。鉛蓄電池の水分損失を低減する本方法の選択実施形態では、界面活性剤または添加剤は、鉛蓄電池内の水分損失を改良する、または水分損失を低減するための別の添加剤内に、または別と添加剤とともに提供されてもよく、この場合、このような他の添加剤は、水分損失性能を最適化するために、亜鉛、硫酸亜鉛、ビスマス、銀、錫、セレニウム、カドミウム、ゲルマニウムなど、および／またはそれらの組合せを含むことができる。このような他の添加剤は、電池システム内の電解液に加えられてもよい。加えて、このような他の添加剤は、鉛蓄電池のための電池用セパレータ上を覆うために、本発明による界面活性剤または添加剤を含有する塗布溶液に加えられてもよい。様々な実施形態では、本発明の塗布は、セパレータ上のローラー塗布、セパレータ上の浸漬塗布、セパレータ上の噴射塗布、または一部の他の形での塗布であってもよい。

【0033】

本発明の様々な実施形態では、水分損失用添加剤または界面活性剤の追加は、公知の鉛蓄電池に比べて、１０％を超える、一部の実施形態では２５％を超える、一部の実施形態では４０％を超える、また一部の選択実施形態では５０％を超える水分損失の低減を予期せず得ることがある。加えて本発明のシステムは、システムの電気抵抗にほとんどまたは全く影響を与えないように最適化されている。本明細書に説明されたシステムは、電池の寿命を延ばし、同様に容積を蓄え、ＣＣＡを最適化する役に立つように設計されている。

【0034】

例示
様々な実験室試験において、実験用液式鉛蓄電池を組立て、水分損失試験を行って本発明による様々な実施形態の恩恵を判定した。比較用セパレータを制御部として使用した。そのセパレータは、合成繊維系液式鉛蓄電池用セパレータであった。図１は、本開示による様々な例示的界面活性剤および／または添加剤に対して８４日に及ぶ水重量損失のグラム単位の棒グラフである（エチレンオキシドおよびプロピレンオキシドブロック共重合体を含む界面活性剤、添加剤Ｈ、ならびに低泡性メタリルキャップド非イオン界面活性剤、添加剤Ｃを受けるセパレータを備えた上部２本の棒を参照されたい）。その結果は、界面活性剤および／または添加剤の様々な実施形態が、水分損失を改良するかつ／または低減するのに有効であることを示す。

【0035】

本開示は、鉛蓄電池、改良された電池用セパレータを備えた１つまたは複数の鉛蓄電池、改良された水分損失技術を有する鉛蓄電池システム、ならびに／またはその製造方法および／もしくは使用方法と併せて使用されるセパレータのための、新規のもしくは改良された界面活性剤および／または添加剤を提供する。少なくとも選択実施形態では、本開示は、鉛蓄電池のための電池用セパレータ内、または電池用セパレータ上で使用するための新規のまたは改良された界面活性剤および／または添加剤を提供する。少なくとも選択実施形態では、本開示は、その製造方法および／または使用方法を有する新規のまたは改良されたセパレータを提供する。少なくとも選択実施形態では、本開示は、電池から水分損失を低減するセパレータを備える新規のまたは改良された鉛蓄電池を提供する。少なくとも選択実施形態では、鉛蓄電池の水分損失を低減する方法は、改良されたセパレータを鉛蓄電池に提供することを含んでもよい。

【0036】

少なくとも選択実施形態では、本開示または本発明は、新規のもしくは改良された電池用セパレータ、構成要素、材料、添加剤、界面活性剤、鉛蓄電池、システム、ならびに／または生産および／もしくは使用に関連した方法を対象とする。少なくともある特定の実施形態では、本開示または本発明は、鉛蓄電池内で使用するための電池用セパレータとともに使用する界面活性剤もしくは他の添加剤、界面活性剤もしくは他の添加剤を備えた電池用セパレータ、および／またはこのようなセパレータを含む電池、および／またはこのような電池を含む製品、装置もしくは車両を対象とする。少なくともある特定の選択実施形態では、本開示は、改良された水分損失技術を含む、新規のもしくは改良された鉛蓄電池用セパレータおよび／もしくは電池および／もしくはシステムおよび／もしくは車両、ならびに／またはその製造方法および／もしくは使用方法を対象とする。少なくとも選択実施形態では、本開示は、１つもしくは複数の界面活性剤および／もしくは添加剤を有する、新規のもしくは改良された鉛蓄電池用セパレータもしくはシステム、ならびに／または電池からの水分損失を改良するかつ／もしくは低減するためのこのような界面活性剤および／もしくは添加剤を備えた鉛蓄電池用セパレータおよび電池を構成する方法を対象とする。

【0037】

本発明は、その精神および本質的性格から逸脱することなく他の形態で実施することができ、したがって、引用は、以上の明細書に対してではなく、本発明の範囲を示す添付された請求項に対してなされるべきである。加えて本明細書に例示的に開示された本発明は、本明細書に具体的に開示されていない、あらゆる要素がない場合に適切に実行できる。本発明の多くの他の修正形態および変形形態は、本明細書の教示の見地から当業者に可能である。したがって特許請求の範囲内で、本発明を本明細書に具体的に記載された通り以外に実行できることが理解される。

【図1】