(57)【要約】  本開示又は本発明は、様々な鉛蓄電池及び／又はシステムのための新規若しくは改良されたセパレータを対象とする。加えて、本明細書に開示されている例示的実施形態は、新規若しくは改良されたバッテリーセパレータ、セパレータプロファイル、これを組み込んでいるセパレータ電極アセンブリ、これを組み込んでいるバッテリーセル、これを組み込んでいるバッテリー、これを組み込んでいるシステム、並びに／又はこれの製造方法及び／若しくは使用方法、並びに／若しくは同様のもの、並びに／又はこれらの組合せを対象とする。例えば、本明細書において、鉛蓄電池用の改良された電極板とセパレータアセンブリ（４００）、該改良されたアセンブリを組み込んでいる改良された鉛蓄電池セル若しくはバッテリー、該改良されたアセンブリ（４００）及び／若しくはバッテリー（１００）を組み込んでいるシステム若しくは乗り物の例示的実施形態、並びにこれらに関連する方法を開示する。電極板（２００、２０１）は、打抜き、キャスト、又はエキスパンドメタル製造法のグリッド（２０２）を有してよい。グリッド（２０２）は、活物質（２０３）の一様でない塗布を有してよい。セパレータ（３００）は、プレート反り若しくはプレートたわみに抵抗若しくは緩和するための支持構造物を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極セパレータアセンブリであって、前記電極セパレータアセンブリは：
これらの間に開口部を有する導電体格子を備えるグリッドを備える電極板と；
複数の別々の突起物を有する複数の第一リブ列を備える前記電極板に面する第一面を備える多孔質膜と；
複数の位置の少なくとも５０％は導電体の上に存在する別々の突起物を備える、前記複数の位置における前記導電体及び前記第一リブ列交差と、
を含む、電極セパレータアセンブリ。
【請求項２】
前記グリッドは、その上に塗布された活物質を含み、前記活物質は前記開口部内でペレットを形成し；前記導電体の上に存在する別々の突起物は、前記ペレットを前記開口部から押し出さないように複数の第一リブ列を支持する、請求項１に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項３】
前記複数の位置の少なくとも６５％は導電体の上に存在する別々の突起物を備える、請求項１に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項４】
前記複数の位置の少なくとも８０％は導電体の上に存在する別々の突起物を備える、請求項１に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項５】
前記複数の位置の少なくとも９５％は導電体の上に存在する別々の突起物を備える、請求項１に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項６】
前記複数の位置の少なくとも１００％は導電体の上に存在する別々の突起物を備える、請求項１に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項７】
前記複数の第一リブ列を縦方向に縦列配置し、幅方向に側方に間隔を置いて配置する、請求項１に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項８】
前記複数の第一リブ列を幅方向に側方に配置し、縦方向において縦に間隔を置いて配置する、請求項１に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項９】
前記複数の第一リブ列は、ソリッドリブ、分離した断続リブ、連続的リブ、非連続的リブ、非連続的ピーク、非連続的突起物、傾斜リブ、酸混合リブ、対角リブ、直線的リブ、前記多孔質膜の実質的に縦方向において長軸方向に延在するリブ、前記多孔質膜の実質的に幅方向に側方に延在するリブ、前記セパレータの実質的に前記幅方向に横断的に延在するリブ、分離した歯、歯状リブ、鋸歯、鋸歯状リブ、狭間胸壁、狭間胸壁状リブ、湾曲状リブ、連続的正弦リブ、非連続的正弦リブ、Ｓ状リブ、連続的ジグザグ鋸歯状リブ、断続非連続的ジグザグ鋸歯状リブ、溝、チャネル、テクスチャー領域、エンボス、窪み、柱状物、ミニ柱状物、多孔質、非多孔質、クロスリブ、ミニリブ、クロスミニリブ、及びこれらの組合せから成る群のうちの１つである、請求項１に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項１０】
前記多孔質膜は、複数の第二リブ列を備える前記電極板から離れて面する第二面を備える、請求項１に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項１１】
前記複数の第二リブ列は、ソリッドリブ、分離した断続リブ、連続的リブ、非連続的リブ、非連続的ピーク、非連続的突起物、傾斜リブ、酸混合リブ、対角リブ、直線的リブ、前記多孔質膜の実質的に縦方向において長軸方向に延在するリブ、前記多孔質膜の実質的に幅方向に側方に延在するリブ、前記セパレータの実質的に前記幅方向に横断的に延在するリブ、分離した歯、歯状リブ、鋸歯、鋸歯状リブ、狭間胸壁、狭間胸壁状リブ、湾曲状リブ、連続的正弦リブ、非連続的正弦リブ、Ｓ状リブ、連続的ジグザグ鋸歯状リブ、断続非連続的ジグザグ鋸歯状リブ、溝、チャネル、テクスチャー領域、エンボス、窪み、柱状物、ミニ柱状物、多孔質、非多孔質、クロスリブ、ミニリブ、クロスミニリブ、及びこれらの組合せから成る群のうちの１つである、請求項１０に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項１２】
前記多孔質膜は、エンベロープセパレータ、ハイブリッドエンベロープセパレータ、スリーブセパレータ、ポケットセパレータ、ラップセパレータ、カットピースセパレータ、及びリーフセパレータ（ガラスマット又はペースト紙などの片側又は両側に不織布を有するか又は有しない）から成る群のうちの１つである、請求項１に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項１３】
電極セパレータアセンブリであって、前記電極セパレータアセンブリは：
これらの間に開口部を有する導電体格子を備えるグリッドを備える電極板と；
各分離した歯間に間隔を置いた複数の分離した歯を備える複数の第一リブ列を備える前記電極板に面する第一面を備える多孔質膜と、
を含み、
前記リブ列は第一頻度で前記導電体と交差し、前記複数の分離した歯は第二頻度で前記リブ列に沿って存在し；
前記第二頻度は前記第一頻度のエイリアスである、
電極セパレータアセンブリ。
【請求項１４】
前記第二頻度は、前記第一頻度と同等か又は前記第一頻度より大きい、請求項１３に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項１５】
前記第二頻度は、前記第一頻度の倍数である、請求項１３に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項１６】
前記グリッドは、その上に塗布された活物質を含み、前記活物質は前記開口部内でペレットを形成し；前記導電体の上に存在する別々の突起物は、前記ペレットを前記開口部から押し出さないように複数の第一リブ列を支持する、請求項１３に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項１７】
前記複数の第一リブ列を縦方向に縦列配置し、幅方向に側方に間隔を置いて配置する、請求項１３に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項１８】
前記複数の第一リブ列を幅方向に側方に配置し、縦方向において縦に間隔を置いて配置する、請求項１３に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項１９】
前記複数の第一リブ列は、ソリッドリブ、分離した断続リブ、連続的リブ、非連続的リブ、非連続的ピーク、非連続的突起物、傾斜リブ、酸混合リブ、対角リブ、直線的リブ、前記多孔質膜の実質的に縦方向において長軸方向に延在するリブ、前記多孔質膜の実質的に幅方向に側方に延在するリブ、前記セパレータの実質的に前記幅方向に横断的に延在するリブ、分離した歯、歯状リブ、鋸歯、鋸歯状リブ、狭間胸壁、狭間胸壁状リブ、湾曲状リブ、連続的正弦リブ、非連続的正弦リブ、Ｓ状リブ、連続的ジグザグ鋸歯状リブ、断続非連続的ジグザグ鋸歯状リブ、溝、チャネル、テクスチャー領域、エンボス、窪み、柱状物、ミニ柱状物、多孔質、非多孔質、クロスリブ、ミニリブ、クロスミニリブ、及びこれらの組合せから成る群のうちの１つである、請求項１３に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項２０】
前記多孔質膜は、複数の第二リブ列を備える前記電極板から離れて面する第二面を備える、請求項１３に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項２１】
前記複数の第二リブ列は、ソリッドリブ、分離した断続リブ、連続的リブ、非連続的リブ、非連続的ピーク、非連続的突起物、傾斜リブ、酸混合リブ、対角リブ、直線的リブ、前記多孔質膜の実質的に縦方向において長軸方向に延在するリブ、前記多孔質膜の実質的に幅方向に側方に延在するリブ、前記セパレータの実質的に前記幅方向に横断的に延在するリブ、分離した歯、歯状リブ、鋸歯、鋸歯状リブ、狭間胸壁、狭間胸壁状リブ、湾曲状リブ、連続的正弦リブ、非連続的正弦リブ、Ｓ状リブ、連続的ジグザグ鋸歯状リブ、断続非連続的ジグザグ鋸歯状リブ、溝、チャネル、テクスチャー領域、エンボス、窪み、柱状物、ミニ柱状物、多孔質、非多孔質、クロスリブ、ミニリブ、クロスミニリブ、及びこれらの組合せから成る群のうちの１つである、請求項２０に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項２２】
前記多孔質膜は、エンベロープセパレータ、ハイブリッドエンベロープセパレータ、スリーブセパレータ、ポケットセパレータ、ラップセパレータ、カットピースセパレータ、及びリーフセパレータ（ガラスマット又はペースト紙などの片側又は両側に不織布を有するか又は有しない）から成る群のうちの１つである、請求項１３に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項２３】
鉛蓄電池であって、請求項１、又は１３に記載の電極セパレータアセンブリを備える、鉛蓄電池。
【請求項２４】
前記バッテリーは、移動用、静置用、バックアップ電力用途で、ディープサイクル用途で、サイクル用途で、部分充電状態で、及びこれらの組合せから成る状態のうちの１つにおいて動作する、請求項２３に記載の鉛蓄電池。
【請求項２５】
前記バッテリーは、平板バッテリー、液式鉛蓄電池、強化型液式鉛蓄電池（「ＥＦＢ」）、密閉形鉛蓄電池（「ＶＲＬＡ」）、ディープサイクルバッテリー、ゲルバッテリー、吸収ガラスマット（「ＡＧＭ」）バッテリー、管状バッテリー、インバータバッテリー、乗り物用バッテリー、始動・照明・点火（「ＳＬＩ」）乗り物用バッテリー、アイドルスタート／ストップ（「ＩＳＳ」）乗り物用バッテリー、自動車用バッテリー、トラック用バッテリー、船舶用バッテリー、自動二輪車用バッテリー、オールテラインビークル用バッテリー、フォークリフト用バッテリー、ゴルフカート用バッテリー、ハイブリッド電動乗り物用バッテリー、電動乗り物用バッテリー、ｅ−リキシャ用バッテリー、ｅ−三輪車用バッテリー、及びｅ−バイク用バッテリーから成る群から選択される、請求項２３に記載の鉛蓄電池。
【請求項２６】
請求項２３に記載の鉛蓄電池を備える、システム。
【請求項２７】
前記システムは乗り物をさらに含み、前記乗り物は、自動車、トラック、自動二輪車、オールテラインビークル、フォークリフト、ゴルフカート、ハイブリッド乗り物、ハイブリッド電動乗り物、電動乗り物、アイドルスタート／ストップ（「ＩＳＳ」）乗り物、ボート（ｗａｔｅｒ  ｖｅｓｓｅｌ）、ｅ−リキシャ、ｅ−三輪車、及びｅ−バイクから成る群から選択される、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記システムは、移動用、静置用、バックアップ電力用途で、ディープサイクル用途で、サイクル用途で、部分充電状態で、及びこれらの組合せから成る状態のうちの１つにおいて動作する、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２９】
前記システムは、無停電電源装置、エネルギー貯蔵システム、電力バックアップシステム、再生可能エネルギー貯蔵システム、及びこれらの組合せから成る群のうちの１つである、請求項２６に記載のシステム。
【請求項３０】
鉛蓄電池用新規又は改良されたセパレータであって、前記セパレータは、請求項１〜２９のいずれか一項に記載のセパレータを含む、セパレータ。
【請求項３１】
少なくとも１つの不織布材料、ガラスマット、繊維マット、ＡＧＭ、活物質保持マット、ペースト紙、及び／又はこれらの組合せをさらに含む、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項３２】
様々な鉛蓄電池及び／若しくはシステム用新規若しくは改良されたセパレータ；これを組み込んでいる新規若しくは改良されたバッテリーセパレータ、セパレータプロファイル、セパレータ電極アセンブリ、これを組み込んでいるバッテリーセル、これを組み込んでいるバッテリー、これを組み込んでいるシステム、並びに／若しくはこの製造方法及び／若しくは使用方法、及び／若しくは同様のもの、並びに／又はこれらの組合せ；増加されたＤＣＡを有する炭素被覆圧縮耐性セパレータを備えるバッテリー；酸混合圧縮耐性セパレータを備えるバッテリー；酸混合（鋸歯状、狭間胸壁状、ＲｉｐＴｉｄｅ、狭間胸壁状ＲｉｐＴｉｄｅ、その他）圧縮耐性セパレータを備えるバッテリー；増加されたＤＣＡを有する炭素被覆圧縮耐性セパレータ（この場合、ＲｉｐＴｉｄｅ又は酸混合プロファイル）を備えるバッテリー；増加されたＤＣＡを有する炭素被覆圧縮耐性セパレータ（この場合、ＲｉｐＴｉｄｅ又はＮＣＲを含む酸混合プロファイル）を備えるバッテリー；８５％増加されたＤＣＡを有する炭素被覆圧縮耐性セパレータ（この場合、ＲｉｐＴｉｄｅ  Ｃ）を備えるバッテリー；金属、炭素及び／又は亜鉛被覆圧縮耐性セパレータを備えるバッテリー；鉛蓄電池用の新規若しくは改良された電極板とセパレータアセンブリ（４００）（ガラスマット又はペースト紙などの片側又は両側に不織布を有するか又は有しない）、前記改良されたアセンブリを組み込んでいる改良された鉛蓄電池セル若しくはバッテリー、前記改良されたアセンブリ（４００）及び／若しくはバッテリー（１００）を組み込んでいるシステム若しくは乗り物、並びにこれに関連する方法；電極板（２００、２０１）は打抜き、キャスト、若しくはエキスパンドメタル製造法のグリッド（２０２）を有してよく、前記グリッド（２０２）は活物質（２０３）の一様でない塗布を有してよく、本発明のセパレータ（３００）はプレート反り若しくはプレートたわみに抵抗若しくは緩和するための支持構造物を提供し；並びに／又は本明細書に示されている、記載若しくはクレームされている同様のもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、様々な鉛蓄電池及び／又はシステムのための新規若しくは改良されたセパレータを対象とする。加えて、本明細書に開示されている例示的実施形態は、新規若しくは改良されたバッテリーセパレータ、これを組み込んでいるセパレータ電極アセンブリ（ｓｅｐａｒａｔｏｒ  ａｎｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ）、これを組み込んでいるバッテリーセル、これを組み込んでいるバッテリー、これを組み込んでいるシステム、並びに／又はこれの製造方法及び／若しくは使用方法、並びに／若しくは同様のもの、並びに／又はこれらの組合せを対象とする。少なくとも選択された例示的実施形態によれば、本開示又は本発明は、プレート反り抵抗セパレータ；穿刺抵抗セパレータ；レジリエント（ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ）セパレータ；バッテリーセル；バッテリー；これを使用若しくは含む関連する使用方法；これを使用若しくは含む関連するシステム；これを使用若しくは含む関連する乗り物；これの製造方法；及び／若しくは同様のもの；並びに／又はこれらの組合せのうちの１つ以上を特徴とする新規若しくは改良されたバッテリーセパレータを少なくとも対象とする。少なくとも特定の例示的実施形態、態様、又は目的によれば、本開示又は本発明は、高性能；低故障率；改良された寿命；プレート短絡の低発生率；セパレータ穿刺の低発生率；及び／若しくは同様のもの；並びに／又はこれらの組合せのうちの１つ以上を特徴とする１つ以上の新規又は改良されたバッテリーセル及び／又はバッテリーを対象とする。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池は、これらのバッテリーの耐用寿命を向上することがしばらくの間の目標であり、近い将来にとっておそらく重要であり、そのようなものとして何年にもわたって様々な応用で使用されてきた。目標は、バッテリー容量を少なくとも維持又はさらに増加しながら、バッテリーの耐用寿命を増加させることである。正極板は、正極活物質（「ＰＡＭ」）でドープされた二酸化鉛（ＰｂＯ２）（又はその合金）グリッドから通常構築される。負極板は、負極活物質（「ＮＡＭ」）でドープされた鉛（Ｐｂ）（又はその合金）（又はその合金）グリッドから通常構築される。グリッドは、通常、その間に開口部を有する導電体の格子加工物を備える。グリッドはその上に塗布された活物質を有するので、開口部にペレットが形成される。活物質脱落は、しばらくの間、鉛蓄電池の課題であったが、米国特許第７，０９４，４９８号（この内容は本明細書に組み入れられる）に開示されているものなど、鋸歯状及び狭間胸壁状リブの出現で悪化したと思われる。鋸歯状又は狭間胸壁状リブは、ペレットを押込み、これらを、開口部を通して開口部から押出し、したがって、活物質の有効性を無効にする。鋸歯又は狭間胸壁間の開口部又は間隙が導電体上にあり、鋸歯又は狭間胸壁が開口部中へもっと延在することを可能とする条件では、特に問題である。
【０００３】
まだ今のところ、本発明者らは、バッテリーセパレータを利用して前述の問題を解決することは意味がないことについて知っている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の例示的条件など、少なくとも特定の応用又はバッテリーのため、低下されたバッテリーの故障、改良されたバッテリーサイクル寿命、及び／若しくは部分充電状態の性能向上、並びに／又は同様のものを提供する改良されたセパレータに対する必要性が依然として存在する。より詳細には、向上された耐久性を有するセパレータを備えるもの、活物質脱落、穿刺の発生率が低下したセパレータ、減少された短絡例のバッテリー、バッテリー中の水損失低下、より低いバッテリーフロート電流、改良された部分充電状態でのバッテリー動作、強化されたバッテリー寿命、減少されたバッテリー故障、改良されたセパレータを利用する改良されたバッテリー、改良されたセパレータを利用する改良されたバッテリーを利用するシステム、及び／又は同様のもなど、改良されたセパレータ、改良されたバッテリー、及び改良されたシステムに対する必要性が依然として存在する。さらに詳細には、鉛蓄電池において強化されたバッテリー寿命、及び／又は減少されたバッテリー故障を提供する改良されたセパレータを利用して、反ったプレート又は反る傾向があるプレートで動作するものなど、改良されたセパレータ、改良されたバッテリー、及び改良されたシステムに対する必要性が依然として存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つ以上の例示的実施形態、態様、又は目的の詳細は、以後に記載される本明細書及びクレームにある。他の特徴、目的、及び利点は、以後に記載される本明細書及び特許請求の範囲から明らかになろう。１つ以上の選択された実施形態、態様、又は目的によれば、本開示又は本発明は、上記問題、課題、又は必要性に少なくとも取り組み、場合によっては、それを超える。
【０００６】
少なくとも選択された例示的実施形態、態様、又は目的によれば、本開示又は本発明は、少なくとも前述の問題、課題、又は必要性に取り組み得、及び／又は新規若しくは改良されたセパレータ、反り抵抗セパレータ、及び／又は鉛蓄電池セパレータ、該新規若しくは改良されたセパレータを利用する新規若しくは改良されたセル若しくはバッテリー、及び／又は該規若しくは改良されたセパレータ、セル若しくはバッテリーを利用する規若しくは改良されたシステムを提供し得る。少なくとも特定の例示的実施形態、態様、又は目的によれば、本開示又は本発明は、新規若しくは改良されたバッテリーセパレータ、バッテリーセル、バッテリー、システム、及び／又はかかる新規若しくは改良されたバッテリーセパレータ、バッテリーセル、バッテリー、及び／若しくはシステムの製造方法及び／若しくは使用方法を対象とする。
【０００７】
少なくとも特定の例示的実施形態、態様、又は目的によれば、本開示又は本発明は、電極板反り及び／若しくは電極板反りの影響を低減若しくは緩和；セパレータ穿刺の低発生率；バッテリー電極短絡の低発生率；及び／若しくは同様のもの；並びに／又はこれらの組合せのための少なくとも改良された配合並びにリブ構成を有する鉛蓄電池用の改良されたセパレータを対象とする。少なくとも特定の例示的実施形態、態様、又は目的によれば、本開示又は本発明は、プレート反り抵抗；穿刺抵抗；耐酸化性；酸混合；低電気抵抗；改良された湿潤性；改良されたフィラー；最適化された空隙率；最適化されたねじれ；低減された厚さ；低減されたバックウェブ厚さ；リブ化；ネガティブクロスリブ（ＮＣＲ）；低油含有率；増強された酸拡散；増強された抗酸化若しくは改良された酸化安定性；最適化された空隙率；最適化された細孔ねじれ；改良された酸拡散；及び／若しくは同様のもの；並びに／又はこれらの組合せのうちの少なくとも１つ以上を特徴とし得る鉛蓄電池用の改良されたセパレータを対象とする。少なくとも特定の例示的実施形態、態様、又は目的によれば、本開示又は本発明は、バッテリー及び／若しくはバッテリーセルにおける少ない水損失；バッテリー及び／若しくはバッテリーセルにおける低電気抵抗；バッテリー及び／若しくはバッテリーセルにおける増強された酸混合；バッテリー及び／若しくはバッテリーセルにおける低成層化；バッテリー及び／若しくはバッテリーセルにおける改良された性能；バッテリー及び／若しくはバッテリーセルにおける長寿命；バッテリー及び／若しくはバッテリーセルにおける低故障率；及び／若しくは同様のもの；並びに／又はこれらの組合せのうちの少なくとも１つ以上を提供し得る鉛蓄電池用の改良されたセパレータを対象とする。
【０００８】
少なくとも特定の例示的実施形態、態様、又は目的によれば、本開示又は本発明は、セパレータ、及び／又は改良されたセパレータを利用する改良されたバッテリーセル及び／若しくはバッテリー並びに／又は少なくとも前述の問題及び／若しくは課題を克服する改良されたセパレータを利用する改良されたバッテリーセル及び／若しくはバッテリーを利用する改良されたシステムを対象とする。例えば、ほんの一例として、改良されたバッテリーセル及び／若しくはバッテリーは、増強された性能；低故障率；改良された寿命；プレート短絡の低発生率；セパレータ穿刺の低発生率；少ない水損失；低フロート電流；改良された充電終止電流；増大された電荷受容性；改良されたエネルギースループット；低アンチモン（Ｓｂ）中毒；低成層化；低酸欠乏；低デンドライト形成；低内部電気抵抗；改良されたコールドクランキングアンペア（「ＣＣＡ」）、改良された一様性；改良されたサイクル性能；及び／若しくは同様のもの；並びに／又はこれらの組合せのうちの少なくとも１つ以上を特徴とし得る。
【０００９】
少なくとも選択された例示的実施形態、態様、又は目的によれば、本開示又は本発明は、新規又は改良されたバッテリーセパレータ、反り抵抗セパレータ；穿刺抵抗セパレータ；レジリエントセパレータ；バッテリーセル、バッテリー、これに関連する方法；これを使用するシステム、これを使用する乗り物、これの製造方法、これの使用方法、及びこれらの組合せを少なくとも対象とする。
【００１０】
少なくとも特定の実施形態、態様、又は目的によれば、本開示又は本発明は、様々なバッテリー及び／又は用途で使用される新規又は改良されたバッテリーセパレータを対象とする。かかるバッテリー及び／又は用途の例示的リストとしては：平板バッテリー；管状バッテリー；液式鉛蓄電池；強化型液式鉛蓄電池（「ＥＦＢ」）；密閉形鉛蓄電池（「ＶＲＬＡ」）；ディープサイクルバッテリー；ゲルバッテリー；吸収ガラスマット（「ＡＧＭ」）バッテリー；インバータバッテリー；集電用バッテリー；電力貯蔵用バッテリー；内燃エンジン用バッテリー；補助バッテリー；始動・照明・点火（「ＳＬＩ」）バッテリー；アイドルスタート／ストップ（「ＩＳＳ」）バッテリー；乗り物用バッテリー；乗用車用バッテリー；自動車用バッテリー；トラック用バッテリー；自動二輪車用バッテリー；オールテラインビークル用バッテリー；船舶用バッテリー；航空機用バッテリー；フォークリフト用バッテリー；ゴルフカート若しくはゴルフカー用バッテリー；ハイブリッド電動乗り物（「ＨＥＶ」）用バッテリー；マイクロハイブリッド乗り物用バッテリー；電動乗り物用バッテリー；ｅ−リキシャ用バッテリー；ｅ−バイク用バッテリー；ｅ−三輪車用バッテリー；無停電電源装置（「ＵＰＳ」）用バッテリー；高ＣＣＡ要件を有するバッテリー；部分充電状態（「ＰＳｏＣ」）で動作するバッテリー；及び／又は同様のもの；並びにこれらの組合せが挙げられる。
【００１１】
少なくとも選択された例示的実施形態、態様、又は目的によれば、本明細書に記載されている本発明のセパレータを組み込んでいる本発明のバッテリーを備える多くのシステムを提供する。例示的システムは、乗り物；ＵＰＳ；補助電力システム；集電装置システム；再生可能エネルギー集電装置システム；風力エネルギー集電装置システム；太陽エネルギー集電装置システム；バックアップ電力システム；インバーター；及びこれらの組合せのうちの１つ以上であってよい。さらに、例示的乗り物は、自動車；乗用車；トラック；フォークリフト；ハイブリッド乗り物；ＨＥＶ；マイクロハイブリッド乗り物；ＩＳＳ乗り物；電動乗り物；ボート（ｗａｔｅｒ  ｖｅｓｓｅｌ）；航空機；ｅ−リキシャ；ｅ−三輪車；ｅ−バイク；自動二輪車；オールテラインビークル；ゴルフカート又はゴルフカー；及び／又は同様のもの；並びにこれらの組合せのうちの１つであってよい。
【００１２】
本開示又は本発明の第一例示的実施形態では、電極セパレータアセンブリ（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ａｎｄ  ｓｅｐａｒａｔｏｒ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）は、グリッド及びその上の活物質を有する電極板を備える。グリッドは、少なくとも１つのグリッド端部を備える。さらに、活物質は、グリッド上に一様でなく分布している。多孔質膜を、第一膜面を有する電極板と隣接して配置されて提供する。第一膜面は、第一面端部及び第二面端部並びに膜面から延在する複数のリブを備え；該複数のリブは、第一面端部から第二面端部へ延在する。
【００１３】
本発明又は本開示の別の例示的実施形態では、電極セパレータアセンブリは、グリッド及びその上に一様でなく分布された活物質を有する正極又は負極のいずれかであり得る電極板を備える。グリッドは、第一グリッド端部及び第二グリッド端部を備える。多孔質膜を、電極板と隣接して配置する。多孔質膜は、第一膜端部と隣接した第一サイドレーン及び第二膜端部と隣接した第二サイドレーンを有し、中央部分を第一サイドレーン及び第二サイドレーン間に配置する。多孔質膜は、中央部分内の第一膜面から又は第一膜面に延在する複数の主要リブを有する第一膜面、並びに第一サイドレーン内に配置された第二リブの第一アレイ及び第二サイドレーン内に配置された第二リブの第二アレイを備える。
【００１４】
本発明の１つの態様では、第一グリッド端部を第一サイドレーン内に配置してもよく、第二グリッド端部を第二サイドレーン内に配置してもよい。複数の主要リブは、均一な高さ及び一様な分布を有してよい。一方で、第二リブの第一アレイ及び第二リブの第二アレイのいずれか又は両方は、複数の主要リブより接近して間隔を空けて配置する。複数の主要リブ、第二リブの第一アレイ、及び／又は第二リブの第二アレイを、多孔質膜の縦方向と実質的に平行に縦列配置してもよく、多孔質膜の幅方向と実質的に平行に側方に配置してもよい。第二リブの第一アレイ及び第二リブの第二アレイのいずれか又は両方を、複数の主要リブに対して実質的に平行に、直角に、又は傾斜して配置してよい。多孔質膜は、その上のリブの第三アレイを有する第二膜面を有してよい。
【００１５】
本発明の別の態様では、グリッドは、打抜きグリッド、キャストグリッド、又はエキスパンドメタルグリッドのいずれかであってよい。さらに、グリッドは、反りしがちであり得る。グリッドは、第一グリッド面及び第二グリッド面を有してよく、活物質は、第二グリッド面と比較して、第一グリッド面上により濃密に分布してよい。さらに、活物質は、グリッド面上に一様でなく分布してよい。
【００１６】
更に別の態様では、複数の主要リブ、第二リブの第一アレイ、第二リブの第二アレイ、及び／又はリブの第三アレイのいずれかは、ソリッドリブ、分離した断続リブ、連続的リブ、非連続的リブ、非連続的ピーク、非連続的突起物、傾斜リブ、対角リブ、直線的リブ、多孔質膜の実質的に縦方向において長軸方向に延在し得るリブ、多孔質膜の実質的に幅方向に側方に延在し得るリブ、セパレータの実質的に幅方向に横断的に延在し得るリブ、分離した歯、歯状リブ、鋸歯、鋸歯状リブ、狭間胸壁、狭間胸壁状リブ、湾曲状リブ、連続的正弦リブ、非連続的正弦リブ、Ｓ状リブ、連続的ジグザグ鋸歯状リブ、断続非連続的ジグザグ鋸歯状リブ、溝、チャネル、テクスチャー領域、エンボス、窪み、柱状物、ミニ柱状物、多孔質、非多孔質、クロスリブ、ミニリブ、クロスミニリブ、ネガティブクロスリブ（ＮＣＲ）、及びこれらの組合せのうちの１つ以上であってよい。
【００１７】
特定の実施形態では、多孔質膜は、エンベロープ、ハイブリッドエンベロープ、スリーブセパレータ、ポケットセパレータ、片、リーフ、セルペンチン、フォールド、プレートラップ、及び／又はラップセパレータ（ガラスマット又はペースト紙などの片側又は両側に不織布を有するか又は有しない）のうちの１つであってよい。多孔質膜は、圧着、溶着、超音波溶接、熱溶接、接着剤、及びこれらの組合せから形成される少なくとも１つのシールド端部を有してよい。多孔質膜は、切断片であってもよい。
【００１８】
本発明又は本開示の別の例示的実施形態では、電極セパレータアセンブリは、グリッド及びその上に一様でなく分布された活物質を有する正極又は負極のいずれかであり得る電極板を備える。多孔質膜は、その上に配置された主要リブアレイを有する第一膜面を備え、第一膜端部から第二膜端部へ延在してよく；主要リブアレイは均一な高さを有する。
【００１９】
本発明又は本開示の別の態様は、第一グリッド面及び第二グリッド面を有するグリッドであって、活物質は、第二グリッド面と比較して、第一グリッド面上により濃密に分布する、グリッドを提供する。あるいは、又は加えて、活物質は、グリッド面上に一様でなく分布してよい。グリッドは、打抜きグリッド、キャストグリッド、及びエキスパンドメタルグリッドから成る群のうちの１つであってよい。加えて、グリッドは、反りしがちであり得る。第一膜面又は第二膜面のいずれかは、電極板と隣接していてよい。
【００２０】
本発明又は本開示の別の態様では、主要リブアレイを、長軸方向かつ多孔質膜の縦方向と実質的に平行に配置してよく、多孔質膜の幅方向を横切って一様に又は一様でなく側方に間隔を空けて配置してよい。多孔質膜は第二面を備え、リブの第二アレイはそれから延在してよい。
【００２１】
本発明又は本開示の別の態様では、主要リブアレイ及び／又はリブの第二アレイのいずれか又は両方は、ソリッドリブ、分離した断続リブ、連続的リブ、非連続的リブ、非連続的ピーク、非連続的突起物、傾斜リブ、対角リブ、直線的リブ、多孔質膜の実質的に縦方向において長軸方向に延在し得るリブ、多孔質膜の実質的に幅方向に側方に延在し得るリブ、セパレータの実質的に幅方向に横断的に延在し得るリブ、分離した歯、歯状リブ、鋸歯、鋸歯状リブ、狭間胸壁、狭間胸壁状リブ、狭間胸壁状鋸歯状リブ、狭間胸壁状ＲｉｐＴｉｄｅリブ、湾曲状リブ、連続的正弦リブ、非連続的正弦リブ、Ｓ状リブ、連続的ジグザグ鋸歯状リブ、断続非連続的ジグザグ鋸歯状リブ、溝、チャネル、テクスチャー領域、エンボス、窪み、柱状物、ミニ柱状物、多孔質、非多孔質、クロスリブ、ミニリブ、クロスミニリブ、ネガティブクロスミニリブ、及びこれらの組合せのうちの１つ以上であってよい。
【００２２】
１つの例示的態様では、多孔質膜は、エンベロープセパレータ、ハイブリッドエンベロープセパレータ、スリーブセパレータ、ポケットセパレータ、ラップセパレータ、カットピースセパレータ、及びリーフセパレータのうちの１つであってよく；エンベロープ、ハイブリッドエンベロープ、スリーブセパレータ、ポケットセパレータ、及びラップセパレータは、圧着、溶着、超音波溶接、熱溶接、接着剤、及びこれらの組合せから形成され少なくとも１つのシールド端部を有してよい。
【００２３】
本発明又は本開示のさらに別の例示的実施形態では、電極セパレータアセンブリは、グリッド及び活物質を備えた電極板を備えてよく、グリッドは第一グリッド端部及び第二グリッド端部を有してよく、活物質はグリッド上に一様でなく分布してよい。多孔質膜は、第一グリッド端部及び第二グリッド端部を支持する支持構造物を有する第一膜面をさらに備えてよい。第一グリッド端部は少なくとも第一グリッド角部を有してよく、第二グリッド端部は少なくとも第二グリッド角部を有してよい。支持構造物は、均一な高さを有する第一リブアレイを有してよい。
【００２４】
グリッドは、第一グリッド面及び第二グリッド面を有してよく、活物質は、第二グリッド面と比較して、第一グリッド面上により濃密に分布してよい。あるいは、又は加えて、活物質は、グリッド面上に一様でなく分布してよい。グリッドは、打抜きグリッド、キャストグリッド、及びエキスパンドメタルグリッドから成る群のうちの１つであってよい。電極板は、反りしがちであり得る。
【００２５】
特定の例示的態様では、第一リブアレイを、多孔質膜の第一膜端部から多孔質膜の第二膜端部へ側方に一様に間隔を空けて配置してよい。第一リブアレイを、多孔質膜の第一膜端部から多孔質膜の第二膜端部へ側方に一様に間隔を空けて配置してもよく、一様でなく間隔を空けて配置してもよい。
【００２６】
本開示の他の例示的態様では、多孔質膜の中央部分に間隔を空けて配置されているリブと比較して、第一リブアレイを、第一膜端部と隣接した第一膜領域においてより接近して間隔を空けて配置し、第二膜端部と隣接した第二膜領域においてより接近して間隔を空けて配置してよい。
【００２７】
本開示のさらに別の例示的態様では、第一リブアレイを、第一グリッド端部から第二グリッド端部へ側方に一様に又は一様でなく間隔を空けて配置してよい。加えて、第一リブアレイを、グリッドの中央部分に間隔を空けて配置されているリブと比較して、第一グリッド端部と隣接した第一領域においてより接近して間隔を空けて配置し、第二グリッド端部と隣接した第二領域においてより接近して間隔を空けて配置してよい。
【００２８】
本開示のさらに別の例示的態様では、支持構造物は繊維マットを有してよく；繊維マットは第一グリッド端部から第二グリッド端部へ延在してよい。支持構造物は、第一グリッド端部と隣接した第一繊維マット及び第二グリッド端部と隣接した第二繊維マットを有してよい。
【００２９】
別の例示的態様では、多孔質膜は、エンベロープセパレータ、ハイブリッドエンベロープセパレータ、スリーブセパレータ、ポケットセパレータ、ラップセパレータ、カットピースセパレータ、及びリーフセパレータのうちの１つであってよく；エンベロープ、ハイブリッドエンベロープ、スリーブセパレータ、ポケットセパレータ、及びラップセパレータは、圧着、溶着、超音波溶接、熱溶接、接着剤、及びこれらの組合せから形成され少なくとも１つのシールド端部を有してよい。
【００３０】
本開示のさらに別の例示的態様では、鉛蓄電池は、実質的に本明細書に記載されているセパレータを備えてよい。鉛蓄電池は、移動用、静置用、バックアップ電力用途で、ディープサイクル用途で、サイクル用途で、部分充電状態で、及びこれらの組合せから成る状態のうちの１つにおいて動作し得る。
【００３１】
例示的バッテリーは、平板バッテリー、液式鉛蓄電池、強化型液式鉛蓄電池（「ＥＦＢ」）、密閉形鉛蓄電池（「ＶＲＬＡ」）、ディープサイクルバッテリー、ゲルバッテリー、吸収ガラスマット（「ＡＧＭ」）バッテリー、管状バッテリー、インバータバッテリー、乗り物用バッテリー、始動・照明・点火（「ＳＬＩ」）乗り物用バッテリー、アイドルスタート／ストップ（「ＩＳＳ」）乗り物用バッテリー、自動車用バッテリー、トラック用バッテリー、船舶用バッテリー、自動二輪車用バッテリー、オールテラインビークル用バッテリー、フォークリフト用バッテリー、ゴルフカート用バッテリー、ハイブリッド電動乗り物（「ＨＥＶ」）用バッテリー、電動乗り物用バッテリー、ｅ−リキシャ用バッテリー、ｅ−三輪車用バッテリー、及びｅ−バイク用バッテリーのうちの１つであってよい。
【００３２】
さらに別の例示的実施形態では、システムは、本明細書に記載されている鉛蓄電池を備えてよい。システムは、乗り物であって、該乗り物は、自動車、トラック、自動二輪車、オールテラインビークル、フォークリフト、ゴルフカート、ハイブリッド乗り物、ハイブリッド電動乗り物、電動乗り物、アイドルスタート／ストップ（「ＩＳＳ」）乗り物、ボート（ｗａｔｅｒ  ｖｅｓｓｅｌ）、ｅ−リキシャ、ｅ−三輪車、及びｅ−バイクのうちの１つであってよい、乗り物を備えてよい。さらに、システムは、移動用、静置用、バックアップ電力用途で、ディープサイクル用途で、サイクル用途で、部分充電状態で、及びこれらの組合せから成る状態のうちの１つにおいて動作し得る。システムは、更に、次のもの：無停電電源装置、エネルギー貯蔵システム、電力バックアップシステム、再生可能エネルギー貯蔵システム、及びこれらの組合せのうちの１つであってよい。
【００３３】
さらに別の例示的実施形態では、電極セパレータアセンブリにおけるグリッド反りの緩和方法を提供してよい。方法は、反りし易いグリッドを有する電極板；グリッドと隣接した多孔質膜；及び多孔質膜とグリッドとの間の支持構造物の位置決めを提供してよい。活物質を、グリッドに一様でなく塗布してよい。グリッドは、周囲長を有してよい。支持構造物は、グリッド周囲長の少なくとも部分と重なってよい。支持構造物を、均一な高さを有する多孔質膜から延在する一組のリブとして提供してよい。一組のリブを多孔質膜の縦方向に縦列配置してよく、一組のリブを、幅方向の横寸法において、周囲長の第一端部から周囲長の第二端部へ均等に間隔を空けて配置してよい。あるいは、又は加えて、支持構造物は、多角形スペーサーを有してもよく、多角形スペーサーであってもよい。あるいは、又は加えて、支持構造物は、繊維マットを有してもよく、繊維マットであってもよい。あるいは、又は加えて、支持構造物は、第一繊維マット及び第二繊維マットを有してもよく、これらであってもよく；第一繊維マットを周囲長の第一端部と少なくとも部分的に重なって配置し、第二繊維マットを周囲長の第二端部と少なくとも部分的に重なって配置する。方法は、電極セパレータアセンブリを、高温及び／又は熱サイクルに付すことをさらに提供する。
【００３４】
少なくとも選択された例示的実施形態、態様又は目的では、本開示又は本発明は、セパレータであって、その構成要素並びに物理的属性及び特徴が、予期されない方法で、相乗的に組み合わさって、改良されたバッテリーセパレータを用いて鉛蓄電池産業における以前に満たされない必要性に取り組むセパレータを提供する。特定の好ましい例示的実施形態では、本開示又は本発明は、予期されない方法で、改良された鉛蓄電池セパレータを用いて鉛蓄電池産業における以前に満たされない必要性に取り組むために本明細書に記載されているセパレータを使用するバッテリーを提供する。特定の好ましい例示的実施形態では、本開示又は本発明は、予期されない方法で、本明細書に記載されている本発明のセパレータを利用する本発明の鉛蓄電池を利用する改良されたシステムを用いて鉛蓄電池産業における以前に満たされない必要性に取り組むために本明細書に記載されているバッテリーをしようするシステムを提供する。
【００３５】
少なくとも選択された例示的実施形態、態様又は目的では、本発明は、現在の技術水準によりこれまで解決されなかった、満たされなかった、及び／又は取り組まれなかった少なくとも問題、必要性、及び／又は課題を解決、満足、及び／又は克服する。少なくとも特定の目的によれば、本発明は、少なくとも前述の問題を克服する、改良されたセパレータ、該改良されたセパレータを利用する改良されたバッテリー、及び／又は該改良されたバッテリーを使用する改良されたシステムを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】典型的鉛蓄電池の概略図である。
【図２Ａ】図２Ａは、縦方向ｍｄにセパレータ上の縦列配置されたリブパターンを図示する。
【図２Ｂ】図２Ｂは、幅方向ｃｍｄにセパレータ上の側方に配置されたリブパターンを図示する。
【図３Ａ】図３Ａ及び３Ｂは、例示的鉛蓄電池プレートを示す。
【図３Ｂ】図３Ａ及び３Ｂは、例示的鉛蓄電池プレートを示す。
【図４Ａ】図４Ａ〜４Ｄは、様々な種類の塗布された活物質を有する鉛蓄電池プレートを例証する。
【図４Ｂ】図４Ａ〜４Ｄは、様々な種類の塗布された活物質を有する鉛蓄電池プレートを例証する。
【図４Ｃ】図４Ａ〜４Ｄは、様々な種類の塗布された活物質を有する鉛蓄電池プレートを例証する。
【図４Ｄ】図４Ａ〜４Ｄは、様々な種類の塗布された活物質を有する鉛蓄電池プレートを例証する。
【図５Ａ】図５Ａは、反ったプレートの平面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａの反ったプレートの側面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、反ったプレート及び生成するピンチ点を有する隣接する電極板とセパレータアセンブリを例証する。
【図６Ａ】図６Ａ及び６Ｂは、様々な例示的セパレータ及びプレート反りに対して耐性があるリブプロファイルを例証する。
【図６Ｂ】図６Ａ及び６Ｂは、様々な例示的セパレータ及びプレート反りに対して耐性があるリブプロファイルを例証する。
【図７Ａ】図７Ａ〜７Ｃは、本発明の例示的本発明のセパレータを備える様々な例示的な電極板とセパレータアセンブリを示す。図７Ａは、概して図１Ｂ及び１Ｃに示されているセパレータを例証する。図７Ｂは、概して図６Ａに示されているセパレータを例証する。図７Ｃは、概して図６Ｂに示されているセパレータを例証する。
【図７Ｂ】図７Ａ〜７Ｃは、本発明の例示的本発明のセパレータを備える様々な例示的な電極板とセパレータアセンブリを示す。図７Ａは、概して図１Ｂ及び１Ｃに示されているセパレータを例証する。図７Ｂは、概して図６Ａに示されているセパレータを例証する。図７Ｃは、概して図６Ｂに示されているセパレータを例証する。
【図７Ｃ】図７Ａ〜７Ｃは、本発明の例示的本発明のセパレータを備える様々な例示的な電極板とセパレータアセンブリを示す。図７Ａは、概して図１Ｂ及び１Ｃに示されているセパレータを例証する。図７Ｂは、概して図６Ａに示されているセパレータを例証する。図７Ｃは、概して図６Ｂに示されているセパレータを例証する。
【図８Ａ】図８Ａ及び８Ｂは、活物質膨張により撓まされた従来のセパレータを例証する。
【図８Ｂ】図８Ａ及び８Ｂは、活物質膨張により撓まされた従来のセパレータを例証する。
【図８Ｃ】図８Ｃ及び８Ｄは、活物質膨張に耐える本発明のセパレータを例証する。
【図８Ｄ】図８Ｃ及び８Ｄは、活物質膨張に耐える本発明のセパレータを例証する。
【図９Ａ】図９Ａ及び９Ｂは、例示的本発明のセパレータの例示的本発明のリブプロファイルを図示する。
【図９Ｂ】図９Ａ及び９Ｂは、例示的本発明のセパレータの例示的本発明のリブプロファイルを図示する。
【図１０Ａ】図１０Ａ及び１０Ｂは、電極面及び本発明のセパレータにより支持される部分を示す。
【図１０Ｂ】図１０Ａ及び１０Ｂは、電極面及び本発明のセパレータにより支持される部分を示す。
【図１１】本発明のシリカの脆砕性を図示するグラフ及びチャートである。
【図１２Ａ】図１２Ａ〜１２Ｃは、材料の耐酸化性を試験するための検体及び試験治具を示す。
【図１２Ｂ】図１２Ａ〜１２Ｃは、材料の耐酸化性を試験するための検体及び試験治具を示す。
【図１２Ｃ】図１２Ａ〜１２Ｃは、材料の耐酸化性を試験するための検体及び試験治具を示す。
【図１３】穿刺チップを図示する。
【図１４】部分充電状態（ＰＳｏＣ）サイクル試験下、ＳＬＩ、ＥＦＢ、及びＡＧＭバッテリーのバッテリー寿命のグラフ表示を示す。
【図１５】酸素及び水素発生により成層化を防止する従来のバッテリー過剰充電を示す。
【図１６】従来のソリッドリブＳＬＩセパレータ、鋸歯状リブセパレータ、及び本明細書に記載されているいくつかの例示的実施形態による最適化されたリブ付きセパレータを備える完全に成層化されたバッテリーの混合を図示する。
【図１７】乗り物により経験されたＧ力をシミュレートするためのバッテリー試験挙動表を示す。
【図１８】図１６のソリッドリブプロファイルセパレータに対してコンピュータ最適化された混合セパレータ（ＲｉｐＴｉｄｅ  Ｍ）の比較性能データを示す。
【図１９】セパレータリブ数が増加するときの活物質膨張の影響を示す。
【図２０】セパレータ上のリブ数増加による酸混合効果を示す。
【図２１】本明細書に記載されているいくつかの例示的実施形態によるリブ付きセパレータに関するＰＳｏＣサイクル試験を示す。
【図２２】ＰＳｏＣで動作する場合の従来のＳＬＩセパレータの故障を示す。
【図２３】本明細書に記載されているいくつかの実施形態による圧縮耐性セパレータを備えるバッテリーにおけるＰＳｏＣサイクルの効果を示す。
【図２４】本明細書に記載されているいくつかの実施形態による圧縮耐性セパレータを備えるバッテリーにおけるＰＳｏＣサイクルの効果を示す。
【図２５】電極面上の硫酸鉛結晶成長形成を示す。
【図２６】活物質を含有する炭素及び本明細書に記載されているいくつかの実施形態による炭素被覆圧縮耐性セパレータの概略比較を示す。
【図２７】本明細書に記載されているいくつかの実施形態による炭素被覆圧縮耐性セパレータを示す。
【図２８】本明細書に記載されているいくつかの実施形態による圧縮耐性セパレータに対する核形成添加剤コーティングの効果を示す。
【００３７】
同じ又は対応する要素又は部分は、図（ｆｉｇｕｒｅｓ）（図（ｄｒａｗｉｎｇｓ））全体にわたって同様な参照記号で呼ぶ。さらに、特に表示されない限り、図は原寸に比例していないと解釈するべきである。様々な図に表示されている寸法は、ミリメトルである。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
少なくとも選択された例示的実施形態、態様又は目的によれば、本開示又は本発明は、前述の課題又は必要性に取り組む、場合によっては、それを超える。少なくとも特定の例示的実施形態、目的、又は態様によれば、本開示又は本発明は、改良されたセパレータ、及びこれを使用するバッテリーセル及び／若しくはバッテリー；並びに／又はこれを使用する関連システム；並びに／又はこれを使用する関連方法を提供し得る。少なくとも選択された例示的実施形態、態様、又は目的によれば、本開示又は本発明は、プレート反り抵抗セパレータ；穿刺抵抗セパレータ；レジリエントセパレータ；バッテリーセル；バッテリー；これを使用若しくは含む関連する使用方法；これを使用若しくは含む関連するシステム；これを使用若しくは含む関連する乗り物；これの製造方法；及び／若しくは同様のもの；並びに／又はこれらの組合せのうちの１つ以上を特徴とする新規若しくは改良されたバッテリーセパレータを少なくとも対象とする。少なくとも選択された例示的実施形態、態様、又は目的によれば、本開示又は本発明は、高性能；低故障率；改良された寿命；プレート短絡の低発生率；セパレータ穿刺の低発生率；及び／若しくは同様のもの；並びに／又はこれらの組合せのうちの１つ以上を特徴とする１つ以上の新規又は改良されたバッテリーセル及び／又はバッテリーを対象とする。
【００３９】
ここで図１を参照して、例示的鉛蓄電池１００は、交互に配置された正極板２００（又はポジティブプレート）及び負極板２０１（又はネガティブプレート）のアレイ１０２を備え、セパレータ３００が各電極２００、２０１の間に差し込まれている。アレイ１０２は、電解液１０４に実質的に浸漬されている。電解液１０４は、例えば、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）及び水（Ｈ２Ｏ）の溶液であり得る。電解液は、例えば、約１．２１５〜約１．３００の範囲で、約１．２８の比重を有し得る。バッテリー１００は、ポジティブプレート２００と電気的に導通している正端子１０４及びネガティブプレート２０１と電気的に導通している負端子１０６をさらに備える。
【００４０】
図２Ａ及び２Ｂを参照して、例示的セパレータ３００は、多孔質膜バックウェブ３０２とこれから延在するリブアレイ３０４、３０５を備え得る。図２Ａに示されているように、例示的第一リブアレイ３０４は、セパレータ３００の縦方向ｍｄに縦列配置されている。図２Ｂに示されているように、例示的第二リブアレイ３０５は、セパレータ３００の幅方向ｃｍｄに側方に配置されており、そうであるから、クロスリブと呼ばれる場合がある。バッテリー内に配置される場合、例示的セパレータ３００は、正極板２００と隣接した第一リブアレイ３０４を設置し、正極側リブ３０４と呼ばれ得るが、第二リブアレイ３０５は負極板２０１と隣接し、負極側リブと呼ばれ、逆もまた同じである。図２Ｂに示されているように、第二リブアレイは、幅方向ｃｍｄに延在するのでクロスリブと呼ばれ得る（例えば、負極板２０１に面する場合、「負極側クロスリブ」）。さらに、リブアレイ３０４、３０５のいずれかは、バッテリー１００内に配置されている場合、電極板２００、２０１のいずれかに面し得る。
【００４１】
リブアレイ３０４、３０５のいずれかを、一様なセット、交互セット、又はソリッドリブ、分離した断続リブ、連続的リブ、非連続的リブ、非連続的ピーク、非連続的突起物、傾斜リブ、対角リブ、直線的リブ、セパレータの実質的に縦方向ｍｄに長軸方向に延在するリブ（すなわち、バッテリー中のセパレータ３００の上部から底部へ走る）、セパレータの実質的に幅方向ｃｍｄに側方に延在するリブ（すなわち、バッテリー中のセパレータ３００の側方方向、縦方向ｍｄに対して直交）、セパレータ３００の実質的に前記幅方向ｃｍｄに横断的に延在するリブ、分離した歯、歯状リブ、鋸歯、鋸歯状リブ、狭間胸壁、狭間胸壁状リブ、湾曲状リブ、連続的正弦リブ、非連続的正弦リブ、Ｓ状リブ、連続的ジグザグ鋸歯状リブ、断続非連続的ジグザグ鋸歯状リブ、溝、チャネル、テクスチャー領域、エンボス、窪み、柱状物、ミニ柱状物、多孔質、非多孔質、クロスリブ、ミニリブ、クロスミニリブ、及びこれらの組合せの混合若しくは組合せであり得る多くの構成、形状、プロファイル、又はパターンで構成してよい。リブ３０４、３０５を、本明細書においてさらに記載する。
【００４２】
プレート構成
図２Ａ〜図４Ｄを参照して、電極板２００、２０１を、少なくとも、グリッド２０２及び活物質２０３で製造する。グリッド２０２を、キャスト金属、エキスパンドメタル、及び打抜き金属によるなど、様々な方法で製造してよい。加えて、バッテリー内の様々なグリッドを、互いに異なる方法で製造してよい。例えば、正極グリッドを打抜いてもよく、正極グリッドはエキスパンドメタルである。上記のように、打抜きグリッドは、他の方法より少ない鉛しか使用せず、したがって、より費用対効果が高い。打抜きグリッドは費用を下げるが、より薄いプレートはより大きく反る、歪む、曲がる、湾曲する、撓む、及び／又は幅反りする傾向がある。これは、ピンチ点、摩耗点（ｗｅａｒ  ｐｏｉｎｔｓ）、又は穿刺点をもたらす。プレートはセパレータを切断又はセパレータを貫通して穴を開けるので、隣接するプレートと接触し得、接触する可能性が高く、バッテリー及び／又はバッテリーセルを短絡する。
【００４３】
本明細書で使用されるとき、本明細書全体を通して、及びクレームにおいて、用語「反り」及び、その通常及び通例の意味を有することに加えて、その変化形は、少なくとも次の用語：それらの通常及び通例の意味も有する、歪み；曲がり；湾曲；撓み；及び／又は幅反り及びその変化形と互換的に使用してよい。
【００４４】
図２Ａ〜図４Ｄを連続的に参照して、グリッド２０２は、活物質２０３で通常ドープ又はペーストされる。ポジティブプレート２００を正極活物質（「ＰＡＭ」）で通常ドープし、ネガティブプレート２０１を負極活物質（「ＮＡＭ」）で通常ドープする。活物質２０３は、グリッドの機能性を増強する。
【００４５】
図３Ａ及び３Ｂを参照して、典型的グリッド２０２は、主グリッド部２０２ａ及びバッテリー内の鉛ストラップのための連結部２０２ｂを備える。例示的典型的主グリッド２０２ａは、第一垂直側端部２０４ａ、第二垂直側端部２０４ｂ、底部水平端部２０４ｃ、及び上部水平端部２０４ｄを有する。典型的主グリッド部２０２ａは、丸くてもなくてもよい４個の角部２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄをさらに備える。主グリッド部２０２ａは、グリッド２０８を貫通した一連の開口部を作る格子加工物をさらに備える。これは、重量及び材料を減らし、バッテリーの電気化学的反応中にグリッド全体をより良く利用する助けとなる。
【００４６】
ここで図４Ａ〜４Ｄを参照して、プレート２００、２０１は、様々な一様性の程度でその上に不完全に配置された活物質２０３を有するグリッド２０２と共に示されている。図４Ａ〜４Ｄは、グリッド表面を横切って活物質の不完全な分布を有する例示的プレート２００、２０１を示す。より暗い領域は、より明るい領域より活物質がより濃密に塗布されていることを表し得る。図４Ａは、活物質の対称的分布を図示する。図４Ｂは、活物質の非対称分布を例証する。図４Ｃは、二峰性対称的に分布された活物質を示す。図４Ｄは、プレート２００、２０１が矢印で示されたように反り得る例示的方向を図示する。反ったプレート２００、２０１は、グリッド２０２に対していずれかの軸に沿って又は軸の周囲に反り得る、湾曲し得る、又は曲がり得ると考えられる。反ったプレート２００、２０１は、グリッド２０２に対して複数の軸に沿って又は軸の周囲に反り得る、湾曲し得る、又は曲がり得るとさらに考えられる。グリッド２０２上の活物質２０３の実質的に一様な分布（この実施形態は示されていない）もあり得る。左側と対称的にグリッド２０２の右側上により多くの活物質２０３が僅かに不均一に分布してもよい（この実施形態は示されていない）。結局、左側と対称的にグリッド２０２の右側上により多くの活物質２０３がより著しく不均一に分布してよい（この実施形態は示されていない）。
【００４７】
例えば、図５Ａ及び５Ｂは、例示的反った電極板２００、２０１を図示する。この特定のプレート２００、２０１は単軸２１０の周囲に反って示されているが、複数の軸の反りも発生し得る。図５Ｃは、セパレータ／電極アセンブリ４００のアレイ１０２の上から見下ろした横断面図である。アレイは、２つのポジティブプレート２００、２つのネガティブプレート２０１、及びポジティブプレート２００を覆う反ったプレートを調整するように設計されていない通常に市販されている公知のセパレータ３００を備えて示されている。プレート２００、２０１はそうであるはずであるように反っていて平坦でないので、これらは、プレート２００、２０１のためのセパレータ３００により切断又は薄くなり得るピンチ点４０２をもたらし、互いに接触してこれらが配置されているセル及び／又はバッテリーを短絡させる。
【００４８】
本発明者らは、高グリッド腐食及び部分充電状態でのサイクリングの状態は、プレートの反りも悪化させる傾向にあることにさらに注目した。したがって、本明細書において、グリッド腐食の緩和の助けとなる例示的セパレータを提供する。グリッド上の活物質の不完全な分布は、不均一な膨張の状態及びサイクリング中のプレートの収縮の原因となり、したがって、プレートの反りを引き起こすと考えられる。
【００４９】
セパレータ詳細
例示的セパレータは、約５μｍ未満、好ましくは約１μｍ未満の細孔を有する微多孔膜、メソポーラス膜、又は約１μｍ超の細孔を有するマクロポーラス膜などの多孔質膜のウェブを備えてよい。多孔質膜は、好ましくは、１００μｍ以下のサブミクロン、特定の実施形態では、約０．１μｍ〜約１０μｍである細孔径を有してよい。本明細書に記載されているセパレータ膜の空隙率は、特定の実施形態では、５０％超〜６０％であってよい。特定の選択された実施形態では、多孔質膜は、平坦であってもよく、その面から延在するリブを有してもよい。
【００５０】
例示的セパレータ３００は、平坦なシート、リーフ（単数）若しくはリーフ（複数）、ラップ、スリーブ、又はエンベロープ若しくはポケットセパレータとして提供してよい。例示的エンベロープセパレータは、好ましくは、折り畳まれた、折り目をつけられた、シールされた、及び／又は同様な底部端部３０１ｃを有してよく、横端部３０１ａ、３０１ｂは、連続的に又は断続的にシールされた端部であってよい。端部は、接着剤、熱、超音波溶接、及び／若しくは同様のもの、又はこれらの組合せによって結合又はシールされていてよい。例示的エンベロープセパレータは、セパレータが正極に面する２つの内面及び隣接する負極に面する２つの外面を有するように、正極をエンベロープしてよい（すなわち、正極エンベロープセパレータ）。あるいは、別の例示的エンベロープセパレータは、セパレータが負極に面する２つの内面及び隣接する正極に面する２つの外面を有するように、負極をエンベロープしてよい（すなわち、負極エンベロープセパレータ）。特定の実施形態では、バッテリーは、正極エンベロープセパレータ、負極エンベロープセパレータ、又は両方のうち１つを利用してよい。
【００５１】
特定の例示的セパレータを処理して、ハイブリッドエンベロープを形成してよい。ハイブリッドエンベロープは、セパレータシートを半分に折り畳む前に、間に、若しくは後に、及び／又はエンベロープを形成するようにセパレータの端部を結合又はシールする前に、間に、若しくは後に形成された１つ以上のスリット又は開口部を備えてよい。スリット又は開口部を、シール端部などのセパレータのいずれかの閉じた端部内に配置してよいが、好ましくは、折り畳まれた底部内に配置してよい。セパレータの上部は、通常、開口されたままである。開口部の長さは、閉じた端部全体の長さの少なくとも１／５０、１／２５、１／２０、１／１５、１／１０、１／８、１／５、１／４、又は１／３であってよい。開口部の長さは、閉じた端部全体の長さの１／５０〜１／３、１／２５〜１／３、１／２０〜１／３、１／２０〜１／４、１／１５〜１／４、１／１５〜１／５、又は１／１０〜１／５であってよい。ハイブリッドエンベロープは、１〜５、１〜４、２〜４、２〜３又は２つの開口部を有することができ、シール端部の長さに沿って等しく配置されていてもよく、等しく配置されていなくてもよい。エンベロープの隅部に開口部がないのが好ましい。
【００５２】
リブ
本明細書において上記のように、例示的セパレータ３００は、ポジティブプレート２００と隣接した第一リブアレイ３０４を有してよく、一方、第二リブアレイ３０５はネガティブプレート２０１と隣接し、逆もまた同じである。さらに、アレイ３０４、３０５のいずれかは、多数の形態を取ってよい。
【００５３】
例えば、リブアレイ３０４、３０５のいずれか又は両方は、均一なセット、交互セット、又はソリッドリブ、分離した断続リブ、連続的リブ、非連続的リブ、非連続的ピーク、非連続的突起物、傾斜リブ、対角リブ、直線的リブ、セパレータの実質的に縦方向ｍｄに長軸方向に延在するリブ（すなわち、バッテリー１００（図１参照）中のセパレータ３００の上部から底部へ走る）、セパレータの実質的に幅方向ｃｍｄに側方に延在するリブ（すなわち、バッテリー１００（図１参照）中のセパレータ３００の側方方向、縦方向ｍｄに対して直交）、セパレータの実質的に前記幅方向に横断的に延在するリブ、分離した歯、歯状リブ、鋸歯、鋸歯状リブ、狭間胸壁、狭間胸壁状リブ、湾曲状リブ、連続的正弦リブ、非連続的正弦リブ、Ｓ状リブ、連続的ジグザグ鋸歯状リブ、断続非連続的ジグザグ鋸歯状リブ、溝、チャネル、テクスチャー領域、エンボス、窪み、柱状物、ミニ柱状物、多孔質、非多孔質、クロスリブ、ミニリブ、クロスミニリブ、及びこれらのいずれかの組合せであってよい。
【００５４】
さらに、リブ３０４、３０５は、複数のリブ、好ましくは、セパレータ端部に対して平行でも直角でもない角度により規定される、断続リブであってよい。すなわち、この角度は、ゼロ度（０°）超〜１８０度（１８０°）未満、又は１８０度（１８０°）超〜３６０度（３６０°）未満であるセパレータの縦方向に対する角度と定義され得る。加えて、この角度は、ゼロ度（０°）超〜１８０度（１８０°）未満、又は１８０度（１８０°）超〜３６０度（３６０°）未満であるセパレータの幅方向に対する角度と定義され得る。傾斜リブパターンは、特定のバッテリー中の成層化を低減、緩和、又は排除する助けとなることができる多分好ましいＤａｒａｍｉｃ（登録商標）ＲｉｐＴｉｄｅ（商標）酸混合リブプロファイルであってよい。セレクトされた混合リブプロファイルは、例示的バッテリーが動作、好ましくは、停止／開始動作中である場合に最高の有効性を示す傾向があり、多孔質膜３０２は、動作ベクトルと実質的に一直線かつ平行となる。
【００５５】
特定の実施形態では、図１Ｂのリブ３０４は、例示的バッテリー内に配置される場合にポジティブプレートと面してよく、そうであるから、正極側リブ３０４と呼ぶ。一方、図１Ｃのリブ３０５は、例示的バッテリー内に配置される場合にネガティブプレートと面してよく、そうであるから、負極側リブ３０５と呼ぶ。
【００５６】
選択された例示的実施形態では、負極側リブの少なくとも一部は、好ましくは、正極側リブの高さの約５％〜約１００％の高さ、又は１００％超を有してもよい。いくつかの例示的実施形態では、負極側リブ高さは、正極側リブ高さと比較して、少なくとも約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、９５％、又は１００％であってよい。他の例示的実施形態では、負極側リブ高さは、正極側リブ高さと比較して、約１００％以下、９５％、９０％、８５％、８０％、７５％、７０％、６５％、６０％、５５％、５０％、４５％、４０％、３５％、３０％、２５％、２０％、１５％、１０％、又は５％であってよい。
【００５７】
いくつかの選択された実施形態では、多孔質膜の少なくとも一部は、縦、横断リブ又はクロスリブである負極側リブを備えてよい。負極側リブは、セパレータの幅方向ｃｍｄと平行であってもよく、これに対して角度をもって配置されていてもよい。例えば、負極側リブは、幅方向ｃｍｄに対して、約０°、５°、１５°、２５°、３０°、４５°、６０°、７０°、８０°、又は９０°に配向してよい。クロスリブは、幅方向ｃｍｄに対して、約０°〜約３０°、約３０°〜約４５°、約４５°〜約６０°、約３０°〜約６０°、約３０°〜約９０°、又は約６０°〜約９０°に配向してよい。
【００５８】
図２Ａ及び２Ｂに示されているように、アレイ３０４、３０５のいずれかは、第一横端部３０１ａから第二横端部３０１ｂへセパレータ３００の幅にわたって均一に延在してよい。これは、ユニバーサルプロファイルとして公知である。
【００５９】
あるいは、図６Ａ及び６Ｂを参照して、本開示の例示的セパレータは、中央部分３０６ａ及びその中に配置されたリブ３０４ｂを有する又は全くリブを有しない横垂直側端部３０１ａ、３０１ｂと隣接するサイドレーン３０６ｂを備えてよく、サイドレーン３０６ｂは平坦であろう。中央部分３０６ａのリブ３０４ａは、主要リブと呼んでよく、サイドレーン３０６ｂのリブ３０４ｂは第二リブと呼んでよい。これらの第二リブ３０４ｂは、主要リブ３０４ａより接近して間隔を空けて配置されてもよく、主要リブ３０４ａより小さくてもよく、主要リブ３０４ａより大きくてもよく、又はこれらの組合せでもよい。例えば、第二リブ３０４ｂは、主要リブ３０４ａの高さの約２５％〜約１００％、又は約１００％超であってもよく、主要リブ３０４ａの間隔と比較してより接近して間隔を空けて配置されていてよく、これらの組合せでもよい。加えて図６Ａ及び６Ｂに示されているように、例示的第二リブ３０４ｂを、縦列配置して縦方向ｍｄと一直線であってもよく（図６Ａ）、側方に配置して幅方向ｃｍｄと一直線であってもよい（図６Ｂ）。示されていないが、例示的第二リブ３０４ｂを、縦方向ｃｍｄ及び幅方向ｃｍｄに対して傾斜して配置してよい。例示的第二リブ３０４ｂを、共通の角度で一様に配置してもよく、角度はパターンを作り出す可能性があるように第二リブ３０４ｂの中で異なってもよい。
【００６０】
さらに図６Ａ及び６Ｂに示されているように、電極板２００、２０１の外形は、破線で示されており、セパレータ３００上にその位置が上書きされている。図に示すように、プレート角部２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄは、好ましくは、サイドレーン３０６ｂ内に収容されるか又は少なくとも部分的に収容される。そうであるから、第二リブ３０４ｂは、バッテリー内に配置される場合にプレートセパレータアセンブリ４００が圧縮状態にある場合、角部２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄを同時に保持することを助ける。加えて、垂直プレート端部２０４ａ、２０４ｂも、好ましくは、サイドレーン３０６ｂ内に収容されるか又は少なくとも部分的に収容される。そうであるから、第二リブ３０４ｂは、バッテリー内に配置される場合にプレートセパレータアセンブリ４００が圧縮状態にある場合、垂直プレート端部２０４ａ、２０４ｂを同時に保持することを助ける。
【００６１】
サイドレーン３０６ｂは、本明細書で述べられているセパレータ３００をエンベロープする場合に例示的セパレータ３００端部を別のセパレータ３００端部とシールを完了することをさらに助け得る。例えば、シール３０８（上書きされた破線で示されている）は、サイドレーン３０６ｂの少なくとも一部を突き通し得る。
【００６２】
図７Ａ〜７Ｃを参照して、例示的本発明の電極板とセパレータアセンブリ４００は、様々なセパレータ３００と共に図示されている。図のように、ポジティブプレート２００を、正極側リブ３０４、３０４ａ、３０４ｂがプレート２００と隣接するようにエンベロープする。示されている構成ではないが、プレート２００はネガティブプレートであり得ると考えられる。
【００６３】
図７Ａを参照して、例示的プレート及びセパレータアセンブリ４００は、ユニバーサルプロファイルを有するセパレータ３００を備える。リブ３０４は、プレート２００の横端部と同一の空間を占め得る。図７Ｂを参照して、例示的プレート及びセパレータアセンブリ４００は、主要リブ３０４ａ及び第二リブ３０４ｂを有するセパレータを備える。第二リブ３０４ｂは、縦方向と実質的に平行し、幅方向ｃｍｄと実質的に直角に走っているように示されている。プレート２００の横端部は、好ましくは、サイドレーン３０６ｂ内に収容されるか又は少なくとも部分的に収容される。図７Ｃを参照して、例示的プレート及びセパレータアセンブリ４００は、主要リブ３０４ａ及び第二リブ３０４ｂを有するセパレータを備える。第二リブ３０４ｂは、幅方向ｃｍｄと実質的に平行し、縦方向と実質的に直角に走っていることが示されている。プレート２００の横端部は、好ましくは、サイドレーン３０６ｂ内に収容されるか又は少なくとも部分的に収容される。
【００６４】
図７Ａ〜７Ｃに示されているように、セパレータ３００は、ジョイントと呼ばれるラインにおいてセパレータ端部をシールすることによって通常本明細書に記載されているエンベロープを形成してよい。
【００６５】
本発明の特定の目的は、酸混合を最大化して成層化の影響を低減するためにバッテリーを付し得るいずれもの動作を活用しながら、酸欠乏をもたらす傾向がある負極活物質（「ＮＡＭ」）膨張の影響を最小化することを含む。これら両方は、部分充電状態において動作するバッテリーにより示される問題である。例えば、図１４は、ＰＳｏＣサイクル試験に付す場合、従来のＳＬＩバッテリー、ＥＦＢバッテリー、及びＡＧＭバッテリーのバッテリー寿命を比較する。図のように、ＳＬＩバッテリーは、これらの環境下、直ぐに故障する。
【００６６】
従来のバッテリー充電運転では、例えば、図１５に示されているように、濃硫酸が電極表面において生成される。この濃縮された酸は、プレート間のバルク酸より実質的に濃度が高く、したがって、バッテリーの底部へ沈んで層別化する。次いで、バッテリーが完全充電された場合、酸素及び水素はより濃度の高い酸を上方に運ぶだろう。部分充電状態の運転では、過充電は、もはや酸を混合することを信頼することができない。したがって、酸を混合するために代替となる機構が必要である。
【００６７】
１つのストラテジーは、酸を混合するための媒体エネルギーを利用することである。媒体が加速又は制動するとき、酸は前後に動き、結果として酸の受動的混合をもたらす。しかしながら、図１６に示されているように、計算流体力学モデリングを使用して、従来のソリッドリブ付きのＳＬＩセパレータを使用する場合にはこの受動的混合は起こらない。最悪の場合のシナリオ、例えば、完全に層別化された上部の水及び底部の酸となる状態を想定して、横向きの動作を６０秒間シミュレーションし、混合の程度に関して視覚的アウトプットを作成する。標準的なソリッドリブ、ＳＬＩセパレータで開始して、動作６０秒後、プレートの外側に向かって酸の僅かな混合しかない。中程度の鋸歯状リブスタイルセパレータは、標準的なソリッドリブセパレータであり、水平面に沿った酸の運動を防止するソリッドバリアがもはやないようにリブを断続的又は鋸歯状にした。コンピュータシミュレーションは、鋸歯状リブセパレータについて僅かな混合を示す。最も左側のリブは、本明細書におけるいくつかの実施形態に記載されている最適化鋸歯状リブセパレータ（例えば、「ＲｉｐＴｉｄｅ（登録商標）」）である。図のように、前にバッテリーの底部では、酸は上方に分布されている。したがって、本明細書に記載されているいくつかのセパレータは、酸の受動的混合を可能にすることによって、ＰＳｏＣ動作条件下成層化を低減することができる。しかしながら、ＰＳｏＣ動作条件下のＮＡＭ膨張は、この受動的混合の能力に影響を与えることができる。
【００６８】
本発明者らは、ＮＡＭ膨張の影響を最小化する１つの方法は、ＮＡＭが多孔質バックウェブをＰＡＭへ撓ませるだろう可能性を低減するなど、セパレータのレジリエンスを最大化することであることを見出した。セパレータレジリエンスを増大する特定の方法は、多孔質膜バックウェブ厚さを増加することである。しかしながら、これは、バッテリー性能に悪影響を及ぼすセパレータの電気抵抗（１つ挙げれば、より厚いバックウェブの不利益）も増加させる。本発明者らは、セパレータ及び正極間の接触点を増加することは、接触点間のバックウェブを補強する働きをする。この目的を達成するためにリブ数を増加することは、セパレータ及び正極間の接触領域の量も増加する。接触面積を最小化することは、セパレータの電気抵抗を低下させ、並びにバッテリーの機能性を提供する電気化学反応のための電解液に対して電極の表面積をより多く開放することと考えられる。更に、接触面積の減少は、デンドライトがセパレータを通過して形成され、短絡の原因となる機会を低減すると考えられる。デンドライト形成の課題は、以下で述べる。更なる目的は、成層化の影響を最小化するために、運転において使用されるバッテリーのための電解液又は酸の混合を最大化することである。更に、ソリッドリブは、成層化を低減するための酸混合の目的を促進しない。
【００６９】
本発明者らは、セパレータは、選択された例示的好ましい実施形態のとき、セパレータ及び隣接する電極間の接触領域を同時に最小化しながら、接触点数を最大化することによって、酸欠乏をもたらすＮＡＭ膨張により及ぼされる力及び圧下におけるバックウェブ撓みを耐える又は軽減するレジリエント手段を備える可能性があることを見出した。本発明者らは、別の選択された例示的実施形態は、セパレータ及び隣接する電極間の別々の接触点数を最大化することによって、成層化の影響を低減、軽減、又は逆転するための酸混合手段を備えるセパレータを提供する可能性があることを見出した。別の選択された例示的実施形態は、セパレータに、硫酸鉛（ＰｂＳＯ４）デンドライト成長を低減又は軽減するデンドライト軽減手段を提供し得る。本発明者らは、かかるレジリエント手段、酸混合手段、及びデンドライト軽減手段を、リブ構造の設計によって対処、達成、又は少なくとも部分的に対処及び／若しくは達成し得ることを見出した。したがって、本明細書に記載されている選択された実施形態は、所望の目的を達成、レジリエント手段、酸混合手段、及びデンドライト軽減手段を提供するこれらのパラメータのバランスを取る、並びに／又はこれらのパラメータ及び／若しくは所望のレジリエント手段、酸混合手段、及び／若しくはデンドライト軽減手段のバランスを少なくとも部分的に対処及び／若しくは達成するために、リブ構造に依存する。
【００７０】
図８Ａ及び８Ｂを参照して、通常の市販されているセパレータ３００は、ポジティブプレート２００及びネガティブプレート２０１の間に配置されていることが示されており、示されていないが、アセンブリはバッテリー内にあり、電解液１０４中に浸漬していることが想定されている。単純化するために、負極側リブは省略されている。図８Ａは、側面３０２ｐに面するポジティブプレート２００及び側面３０２ｎに面するネガティブプレート２０１を有する多孔質膜３０２を図示する。図８Ｂに示されているように、バッテリーのサイクルは、プレート２００、２０１中の活物質が膨張してリブ３０４間の多孔質膜３０２の撓みを引き起こす。図のように、ネガティブプレート２０１の負極活物質は膨張して、セパレータがポジティブプレート２００の方向への撓みを引き起こす。同時に、ポジティブプレート２００の正極活物質が膨張して、ネガティブプレート膨張と共に、電解液１０４のかなりの部分をスクイーズして電極板２００、２０１間のスペースから出す。この状態は、酸欠乏又は電解液欠乏として知られており、鉛蓄電池の寿命及び性能を著しく妨げる。
【００７１】
図８Ｃ及び８Ｄを参照して、本発明の例示的改良された及び本発明のセパレータ３００は、既知のバッテリーセパレータにより通常見込まれる酸欠乏を軽減することが図示されている。図８Ａ及び８Ｂに示されているように、通常の市販セパレータ３００の主要リブ又は正極側リブ３０４は、第一リブ間隔（１ｓｔＳｐａｃｉｎｇＰｏｓＲｉｂ）並びに第一リブ先端幅（１ｓｔＴｉｐＷＰｏｓ）と共に示されている。図８Ｃ及び８Ｄの例示的本発明のセパレータ３００を参照して、正極側リブ３０４は、第二リブ間隔（２ｎｄＳｐａｃｉｎｇＰｏｓＲｉｂ）並びに第二リブ先端幅（２ｎｄＴｉｐＷＰｏｓ）を有することが示されている。図は原寸に比例していないが、第二間隔及び第二先端幅は、第一間隔及び第一先端幅のものより寸法が短く小さい。これは、本発明のセパレータ３００及び隣接する電極２００、２０１間の接触面積を同時に最小にしながら、別々の接触点の数を最大にする。図８Ｃで分かるように、膨張した電極２００、２０１は、図８Ａ及び８Ｂに示されている従来のセパレータのものと比較して、電極間の電解液の量と同じほどセパレータスクイーズを撓ませることがない。図８Ｄを参照して、本発明のセパレータ３００は図８Ｃと実質的に同様であるが、負極側リブ３０５は、多孔質膜３０２を負極２０１からさらに距離を空けて配置する。これは、とにかく、多孔質膜３０２が撓むのを防止又は少なくとも軽減して、酸欠乏の影響をさらに軽減する。本明細書に記載されているように、リブ３０４、３０５は、様々な高さであってよく、必ずしも互いに左右されない。さらに、正極側リブ３０４を、負極側リブ３０５と異なる間隔で距離を空けて配置してよい。
【００７２】
図９Ａ及び９Ｂを参照して、本発明のセパレータ３００の特定の実施形態は、縦方向ｍｄにセパレータの長さを伸ばすリブベース（ＲｉｂＢａｓｅ）を備え得る正極側リブアレイを備える。それから、間隔を空けた歯状断続的ピーク、又は他の突起物（Ｔｏｏｔｈ）は、歯が多孔質膜バックウェブ（Ｂａｃｋｗｅｂ）の支持構造表面より上側にあるように、リブベースの表面から延在してよい。さらに、リブベースは、歯それ自体より広くてもよい。正極側リブは、約２．５ｍｍ〜約６．０ｍｍの典型的間隔（ＳｐａｃｉｎｇＰｏｓＲｉｂ）をもって互いに対して実質的に平行に走り、典型的間隔は約３．５ｍｍである。多孔質膜バックウェブの表面から測定したとき正極側リブの高さ（歯及びベース部分ＨｅｉｇｈｔＰｏｓＲｉｂを併せて）は、約１０μｍ〜約２．０ｍｍであってよく、典型的高さは約０．５ｍｍである。隣接する列のリブの例示的リブ歯は、実質的に互いに一列になっていてよい。しかしながら、図９Ｂに図示されているように、１列目の例示的歯は、隣接する２列目のリブから互いに対してオフセットしていてよく、隣接する列のリブの位相から完全又は部分的に外れているかのいずれかである。図のように、歯は、１つの１列目から２列目へ位相から完全に外れている。正極側リブ歯は、約３．０ｍｍ〜約６．０ｍｍのセパレータの縦方向ｍｄのピッチ（ＰｉｔｃｈＴｏｏｔｈで間隔を空けて配置されていてよく、典型的な間隔は約４．５ｍｍである。
【００７３】
図９Ａ及び９Ｂを続けて参照して、例示的負極側リブは、セパレータ３００の幅方向ｃｍｄに対して実質的に平行であると図示されている。しかしながら、代わりに、これらは縦方向ｍｄに対して実質的に平行であってもよい。示されている例示的負極側リブは、中空ではなく、実質的に真っ直ぐであると分かる。しかしながら、代わりに、これらは、正極側リブと概して同様な方法で歯をつけてよい。負極側リブを、約１０μｍ〜約１０．０ｍｍの距離、好ましくは約７００μｍ〜約８００μｍの間隔、より好ましくは通常約７４０μｍのピッチで間隔（ＳｐａｃｉｎｇＮｅｇＲｉｂ）を空けて配置されていてもよい。バックウェブの表面から測定するときの負極側リブの高さ（ＨｅｉｇｈｔＮｅｇＲｉｂ）は、約１０μｍ〜約２．０ｍｍであってよい。
【００７４】
なお、正極側リブを、代わりに、これらが負極板と接触するように例示的バッテリー中に配置してよい。同様に、負極側リブを、これらが正極板と接触するように例示的バッテリー中に配置してよい。さらになお、正極側リブ及び／又は負極側リブの両方を、図９Ａ及び９Ｂに示されている正極側リブのように構成してよい。加えて、正極側リブ及び／又は負極側リブ両方を、縦方向、幅方向、又は縦方向に１つのセット及び幅方向に他のセットに実質的に整列してもよい。
【００７５】
下表１は、１６２ｍｍ×１６２ｍｍ（２６２ｃｍ２）である４つのセパレータ（１つの例示的本発明のセパレータ及び３つのコントロールセパレータ）のリブ数及び表面接触面積のパーセンテージを詳細に説明している。特定の本発明のセパレータは、幅方向のセパレータの幅にわたって均一に間隔を空けた配置された４３個の歯状リブを備える。例示的本発明のセパレータの正極側リブの歯は、正極の２６２ｃｍ２の３．８％と接触する。コントロールセパレータの詳細を、表１中にさらに詳細に示す。コントロールセパレータ＃１、＃２、及び＃３は、一般的に現在市場で入手可能な液式鉛畜電池で現在使用される市販されているセパレータの典型的なものであると理解される。
【００７６】
【表１】
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【００７７】
前述のように、本発明者らは、接触面積を同時に最小限にしながら接触点数を最大のすることにより、制御中の電気抵抗を維持しながらセパレータレジリエンスの増強目標を達成することができることを見出した。さらに、歯のあるデザインは、バッテリーが受けるかもしれない運動を利用することにより酸混合を容易にする助けとなる。セパレータリブの歯は、最も近くの隣接する歯から約２．５ｍｍ〜約６．０ｍｍ離れていてよい。本発明者らは、好ましい非限定的距離は、隣接する歯間で約４．２ｍｍであることを見出した。加えて、位相から完全に外れている隣接する列からオフセットしている歯は、酸混合を容易にする助けとなる。本発明者らは、ベース部分がＮＡＭの膨張に対するレジリエンスを提供するのに充分なバックウェブを強化する助けとなることも見出した。
【００７８】
図１０Ａ及び１０Ｂを参照して、例示的電極面は、本発明のセパレータ（示さず）からの支持領域及び無支持領域と共に示されている。図１０Ａは、電極面の実質的に大部分を示すが、図１０Ｂは、これのクローズアップ詳細図を示す。図１０Ｂで分かるように、Ａ点、Ｂ点、及びＣ点は、これらの周りの無支持距離の半径を有するリブ又はリブ歯の様々な位置について示されている（すなわち、１つの支持位置から最も近い隣接支持位置までの距離）。この無支持距離は、本明細書において上記に記載されているように、約２．５ｍｍ〜約６．０ｍｍであってよい。
【００７９】
特定の例示的実施形態では、正極側リブは、ベース部分（図９Ａ及び９Ｂのリブベース）を有してよい。存在する場合、約５μｍ〜約２００μｍの平均ベース高さを有してよい。例えば、平均ベース高さは、約５μｍ以上、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ、１００μｍ、又は２００μｍであってよい。さらに、存在する場合、歯幅より約０．０μｍ〜約５０μｍ広い平均ベース幅を有してよい。例えば、平均ベース幅は、歯幅より約０．０μｍ以上、５μｍ、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、４０μｍ、又は５０μｍ広くてよい。
【００８０】
特定の例示的実施形態では、正極側リブは、歯又は歯状リブであってよい。存在する場合、これらは、約５０μｍ〜約１．０ｍｍの平均先端長さＴｉｐＬＴｏｏｔｈを有してよい。例えば、平均先端長さは、約５０μｍ以上、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ、６００μｍ、７００μｍ、８００μｍ、９００μｍ、又は１．０ｍｍであってよい。あるいは、これらは、１．０ｍｍ以下、９００μｍ、８００μｍ、７００μｍ、６００μｍ、５００μｍ、４００μｍ、３００μｍ、２００μｍ、１００μｍ、又は５０μｍであってよい。
【００８１】
いくつかの好ましい実施形態では、歯又は歯状リブの少なくとも一部は、約５０μｍ〜約１．０ｍｍの平均歯ベース長さＢａｓｅＬＴｏｏｔｈを有してよい。例えば、平均歯ベース長さは、約５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ、６００μｍ、７００μｍ、８００μｍ、９００μｍ、又は１．０ｍｍであってよい。あるいは、これらは、約１．０ｍｍ以下、９００μｍ、８００μｍ、７００μｍ、６００μｍ、５００μｍ、４００μｍ、３００μｍ、２００μｍ、１００μｍ、又は５０μｍであってよい。
【００８２】
いくつかの好ましい実施形態では、歯又は歯状リブの少なくとも一部は、約５０μｍ〜約１．０ｍｍの平均高さ（ベース部分高さ及び歯高さを合わせて）ＨｅｉｇｈｔＰｏｓＲｉｂを有してよい。例えば、平均高さは、約５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ、６００μｍ、７００μｍ、８００μｍ、９００μｍ、又は１．０ｍｍであってよい。あるいは、これらは、約１．０ｍｍ以下、９００μｍ、８００μｍ、７００μｍ、６００μｍ、５００μｍ、４００μｍ、３００μｍ、２００μｍ、１００μｍ、又は５０μｍであってよい。
【００８３】
いくつかの好ましい実施形態では、歯又は歯状リブの少なくとも一部は、約１００μｍ〜約５０ｍｍの縦方向の列内の平均中心間ピッチを有してよい。例えば、平均中心間ピッチは、約５０μｍ以上、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ、６００μｍ、７００μｍ、８００μｍ、９００μｍ、又は１．０ｍｍ、及び５０ｍｍ以下を同様に増やした値であってよい。あるいは、これらは、約５０μｍ以下、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ、６００μｍ、７００μｍ、８００μｍ、９００μｍ、又は１．０ｍｍ、及び５０ｍｍ以下を同様に増やした値であってよい。加えて、歯又は歯状リブの隣接する列を、縦方向の同じ位置又はオフセットする位置に同様に配置してよい。オフセット構成では、隣接する歯又は歯状リブを、縦方向の異なる位置に配置する。
【００８４】
いくつかの選択された好ましい実施形態では、歯又は歯状リブの少なくとも一部は、約０．１：１．０〜約５００：１．０のベース幅に対する平均高さ比を有してよい。例えば、ベース幅に対する平均高さ比は、約０．１：１．０、２５：１．０、５０：１．０、１００：１．０、１５０：１．０、２００：１．０、２５０：１．０、３００：１．０、３５０：１、４５０：１．０、又は５００：１．０であってよい。あるいは、ベース幅に対する平均高さ比は、約５００：１．０以下、４５０：１．０、４００：１．０、３５０：１．０、３００：１．０、２５０：１．０、２００：１．０、１５０：１．０、１００：１．０、５０：１．０、２５：１．０、又は０．１：１．０であってよい。
【００８５】
いくつかの好ましい実施形態では、歯又は歯状リブの少なくとも一部は、約１，０００：１．０〜約０．１：１．０の先端幅に対する平均ベース幅比を有することができる。例えば、先端幅に対する平均ベース幅比は、約０．１：１．０、１．０：１．０、２：１．０、３：１．０、４：１．０、５：１．０、６：１．０、７：１．０、８：１．０、９：１．０、１０：１．０、１５：１．０、２０：１．０、２５：１．０、５０：１．０、１００：１．０、１５０：１．０、２００：１．０、２５０：１．０、３００：１．０、３５０：１．０、４５０：１．０、５００：１．０、５５０：１．０、６００：１．０、６５０：１．０、７００：１．０、７５０：１．０、８００：１．０、８５０：１．０、９００：１．０、９５０：１．０、又は１，０００：１．０であってよい。あるいは、先端幅に対する平均ベース幅比は、約１，０００：１．０以下、９５０：１．０、９００：１．０、８５０：１．０、８００：１．０、７５０：１．０、７００：１．０、６５０：１．０、６００：１．０、５５０：１．０、５００：１．０、４５０：１．０、４００：１．０、３５０：１．０、３００：１．０、２５０：１．０、２００：１．０、１５０：１．０、１００：１．０、５０：１．０、２５：１．０、２０：１．０、１５：１．０、１０：１．０、９：１．０、８：１．０、７：１．０、６：１．０、５：１．０、４：１．０、３：１．０、２：１．０、１．０：１．０、又は０．１：１．０であってよい。
【００８６】
バックウェブ厚さ
いくつかの実施形態では、多孔質セパレータ膜は、約５０μｍ〜約１．０ｍｍのバックウェブ厚さを有することができる。例えば、バックウェブ厚さは、約５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ、６００μｍ、７００μｍ、８００μｍ、９００μｍ、又は１．０ｍｍであってよい。他の例示的実施形態では、バックウェブ厚さは、約１．０ｍｍ以下、９００μｍ、８００μｍ、７００μｍ、６００μｍ、５００μｍ、４００μｍ、３００μｍ、２００μｍ、１００μｍ、又は５０μｍであってよい。けれども特定の実施形態では、５０μｍ以下の非常に薄い平らなバックウェブ厚さを、例えば、約１０μｍ〜約５０μｍ厚で提供する。
【００８７】
例示的セパレータの総厚さ（バックウェブ厚さ並びに正極側及び負極側リブの高さ）は、典型的には、約２５０μｍ〜約４．０ｍｍの範囲である。自動車用始動／停止バッテリーで使用されるセパレータの総厚さは、典型的には、約２５０μｍ〜約１．０ｍｍである。工業牽引型始動／停止バッテリーで使用されるセパレータの総厚さは、典型的には、約１．０ｍｍ〜約４．０ｍｍである。
【００８８】
組成物
特定の例示的実施形態では、改良されたセパレータは、天然若しくは合成基材；加工用可塑剤；フィラー；天然若しくは合成ゴム若しくはラテックス、及び１つ以上の他の添加剤及び／又はコーティング、及び／又は同様のものから成る多孔質膜を備えてよい。
【００８９】
基材
特定の実施形態では、例示的天然又は合成ベース材料としては：ポリマー；熱可塑性ポリマー；フェノール樹脂；天然又は合成ゴム；合成木材パルプ；リグニン；ガラス繊維；合成繊維；セルロース繊維；及びこれらのいずれかの組合せを挙げることができる。特定の好ましい実施形態では、例示的セパレータは、熱可塑性ポリマーから成る多孔質膜であってよい。例示的熱可塑性ポリマーとしては、基本的には、鉛蓄電池の用途に適した全ての酸耐性熱可塑性材料を挙げることができる。特定の好ましい実施形態では、例示的熱可塑性ポリマーとしては、ポリビニル及びポリオレフィンを挙げることができる。特定の実施形態では、ポリビニルとしては、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を挙げることができる。特定の好ましい実施形態では、ポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−ブテン共重合体、及びこれらのいずれかの組合せを挙げることができるが、好ましくはポリエチレンである。特定の実施形態では、例示的天然又は合成ゴムとしては、例えば、ラテックス、非架橋若しくは架橋ゴム、クラムラバー若しくは粉砕ゴム、及びこれらのいずれかの組合せを挙げることができる。
【００９０】
加えて、アンチモン（Ｓｂ）がＮＡＭ及び／又は負極中に存在する場合、ＮＡＭ膨張は低減することが観察された。したがって、セパレータ上のアンチモンコーティング又はセパレータ組成物中のアンチモン添加剤があってよい。
【００９１】
ポリオレフィン
特定の実施形態では、多孔質膜層は、好ましくは、ポリオレフィン、特にポリエチレンを含む。好ましくは、ポリエチレンは、高分子量ポリエチレン（「ＨＭＷＰＥ」）、（例えば、少なくとも６００，０００の分子量を有するポリエチレン）である。更により好ましくは、ポリエチレンは、超高分子量ポリエチレン（「ＵＨＭＷＰＥ」）である。例示的ＵＨＭＷＰＥは、粘度により測定し、マーゴリーの式により算出するとき、少なくとも１，０００，０００、特に４，０００，０００超、最も好ましくは５，０００，０００〜８，０００，０００の分子量を有してよい。更に、例示的ＵＨＭＷＰＥは、２，１６０ｇの標準負荷をしようしてＡＳＴＭ  Ｄ１２３８（条件Ｅ）に規格されているように測定したとき、実質的にゼロ（０）の標準的負荷メルトインデックスを有してよい。更に、例示的ＵＨＭＷＰＥは、１３０℃において１００ｇのデカリン中０．０２ｇのポリオレフィンの溶液中で測定されるとき、６００ｍｌ／ｇ以上、好ましくは１，０００ｍｌ／ｇ以上、より好ましくは２，０００ｍｌ／ｇ以上、最も好ましくは３，０００ｍｌ／ｇ以上の粘度数を有してよい。
【００９２】
ゴム
本明細書に開示されている新規セパレータは、ラテックス及び／又はゴムを含有してよい。本明細書で使用されるとき、ゴムは記載しなければならず、ゴム、ラテックス、天然ゴム、合成ゴム、架橋若しくは非架橋ゴム、硬化若しくは未硬化ゴム、クラムゴム若しくは粉砕ゴム、又はこれらの混合物である。例示的天然ゴムとしては、様々な供給元から購入することができるポリイソプレンの１つ以上の配合物が挙げられる。例示的合成ゴムとしては、メチルゴム、ポリブタジエン、クロロペン（ｃｈｌｏｒｏｐｅｎｅ）ゴム、ブチルゴム、ブロモブチルゴム、ポリウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、多硫化ゴム、クロロスルホニルポリエチレン、ノルボルネンゴム、アクリレートゴム、フッ素ゴム及びシリコーンゴム並びにスチレン・ブタジエンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭ及びＥＰＤＭ）及びエチレン・酢酸ビニルゴムなどの共重合体ゴムが挙げられる。ゴムは、架橋ゴムであってもよく、非架橋ゴムであってもよく、特定の好ましい実施形態では、ゴムは非架橋ゴムである。特定の実施形態では、ゴムは架橋ゴム及び非架橋ゴムの配合物であってもよい。
【００９３】
可塑剤
特定の実施形態では、例示的加工用可塑剤としては、プロセスオイル、石油、パラフィン系鉱油、鉱油、及びこれらのいずれかの組合せを挙げることができる。
【００９４】
フィラー
セパレータは、高次構造組織を有するフィラーを含むことができる。例示的フィラーとしては：シリカ、ドライ微粉シリカ；沈降シリカ；アモルファスシリカ；非常に脆いシリカ；アルミナ；タルク；魚粉；魚骨粉；カーボン；カーボンブラック；及び同様のもの、並びにこれらの組合せを挙げることができる。特定の好ましい実施形態では、フィラーは、１つ以上のシリカである。高次構造組織は、増大された表面積を表す。フィラーは、例えば、１００ｍ２／ｇ超、１１０ｍ２／ｇ、１２０ｍ２／ｇ、１３０ｍ２／ｇ、１４０ｍ２／ｇ、１５０ｍ２／ｇ、１６０ｍ２／ｇ、１７０ｍ２／ｇ、１８０ｍ２／ｇ、１９０ｍ２／ｇ、２００ｍ２／ｇ、２１０ｍ２／ｇ、２２０ｍ２／ｇ、２３０ｍ２／ｇ、２４０ｍ２／ｇ、又は２５０ｍ２／ｇの高表面積を有することができる。いくつかの実施形態では、フィラー（例えば、シリカ）は、１００〜３００ｍ２／ｇ、１２５〜２７５ｍ２／ｇ、１５０〜２５０ｍ２／ｇ、又は好ましくは１７０〜２２０ｍ２／ｇの表面積を有することができる。表面積を、多点法ＢＥＴ窒素表面積用ＴｒｉＳｔａｒ３０００ＴＭを使用して評価することができる。高次構造組織は、フィラーが製造過程中より多くのオイルを保持することを可能とする。例えば、高次構造組織を有するフィラーは、例えば、約１５０ｍｌ／１００ｇ超、１７５ｍｌ／１００ｇ、２００ｍｌ／１００ｇ、２２５ｍｌ／１００ｇ、２５０ｍｌ／１００ｇ、２７５ｍｌ／１００ｇ、３００ｍｌ／１００ｇ、３２５ｍｌ／１００ｇ、又は３５０ｍｌ／１００ｇの高レベルのオイル吸収を有する。いくつかの実施形態では、フィラー（例えば、シリカ）は、２００〜５００ｍｌ／１００ｇ、２００〜４００ｍｌ／１００ｇ、２２５〜３７５ｍｌ／１００ｇ、２２５〜３５０ｍｌ／１００ｇ、２２５〜３２５ｍｌ／１００ｇ、好ましくは２５０〜３００ｍｌ／１００ｇのオイル吸収を有することができる。いくつかの例では、２６６ｍｌ／１００ｇのオイル吸収を有するシリカフィラーを使用する。かかるシリカフィラーは、５．１％の含水率、１７８ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積、２３μｍの平均粒度、０．１％の２３０メッシュ値篩い残留分及び１３５ｇ／Ｌの嵩密度を有する。
【００９５】
比較的高レベルの吸油性及び比較的高レベルの可塑剤（例えば、鉱油）との親和性を有するシリカは、本明細書に示されている例示的鉛蓄電池セパレータを製造する場合、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン）及び可塑剤の混合物中に望ましく分散可能になる。これまで、いくつかのセパレータは、大量のシリカを使用してかかるセパレータ又は膜を製造する場合、シリカアグリゲーションが原因である分散不良の不利益を経験した。本明細書に示され、記載されている本発明のセパレータの少なくとも特定のものでは、溶融ポリオレフィンを冷却する時間にポリオレフィンの分子運動を阻害するシリカアグリゲーション又はアグロメレートがほとんどないので、ポリエチレンなどのポリオレフィンはシシ・ケバブ構造形成を形成する。この全ては、得られたセパレータ膜を通過する改良されたイオン透過性に寄与し、シシ・ケバブ構造又は組織の形成は、より低い全体的ＥＲセパレータを製造する間、機械的強度が維持され、又は向上さえすることを意味する。
【００９６】
いくつかの選択された実施形態では、フィラー（例えば、シリカ）は、２５μｍ以下、場合によっては、２２μｍ以下、２０μｍ、１８μｍ、１５μｍ、又は１０μｍの平均粒度を有する。場合によっては、フィラー粒子の平均粒径は１５〜２５μｍである。シリカフィラーの粒度及び／又はシリカフィラーの表面積は、シリカフィラーのオイル吸収に寄与する。最終製品又はセパレータ中のシリカ粒子は、上記サイズ内にあり得る。しかしながら、原料として使用される最初のシリカは１つ以上のアグロメレート及び／又はアグリゲートとして入手され、約２００μｍ以上のサイズを有し得る。
【００９７】
いくつかの好ましい実施形態では、本発明のセパレータの製造に使用されるシリカは、鉛蓄電池セパレータの製造に従来使用されたシリカフィラーと比較して、表面シラノール基（表面ヒドロキシル基）数量を増加する。例えば、本明細書中の特定の好ましい実施形態で使用してよいシリカフィラーは、鉛蓄電池セパレータの製造に使用される公知のシリカフィラーと比較して、少なくとも１０％、少なくとも１５％、少なくとも２０％、少なくとも２５％、少なくとも３０％、又は少なくとも３５％多いシラノール及び／又はヒドロキシル表面基を有するシリカフィラーであってよい。
【００９８】
元素シリコン（Ｓｉ）に対するシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）の比（Ｓｉ−ＯＨ）／Ｓｉは、例えば、次のように測定することができる。
【００９９】
１．ポリオレフィン多孔質膜を凍結粉砕（特定の本発明の膜は本発明による特定の様々なオイル吸収シリカを含む）し、固体核磁気共鳴分光法（２９Ｓｉ−ＮＭＲ）のための粉体状サンプルを調製する。
【０１００】
２．粉体状サンプルに対して２９Ｓｉ−ＮＭＲを行い、水酸基との直接結合であるＳｉスペクトル強度（スペクトル：Ｑ２及びＱ３）及び酸素原子との直接結合のみであるＳｉスペクトル強度（スペクトル：Ｑ４）を含むスペクトルを観察し、各ＮＭＲピークスペクトルの分子構造を次の通り図解（ｄｅｌｉｎｅａｔｅｄ）することができる：
・Ｑ２：（ＳｉＯ）２−Ｓｉ＊−（ＯＨ）２：２つの水酸基を有する
・Ｑ３：（ＳｉＯ）３−Ｓｉ＊−（ＯＨ）：１つの水酸基を有する
・Ｑ４：（ＳｉＯ）４−Ｓｉ＊：全Ｓｉ結合はＳｉＯである
式中、Ｓｉ＊は、ＮＭＲ観察により提供される元素。
【０１０１】
３．観察用使用される２９Ｓｉ−ＮＭＲのための条件は次の通りである：
・装置：Ｂｒｕｋｅｒ  ＢｉｏＳｐｉｎ  Ａｖａｎｃｅ  ５００
・共鳴周波数：９９．３６ＭＨｚ
・サンプル量：２５０ｍｇ
・ＮＭＲチューブ：７ｍφ
・観察法：ＤＤ／ＭＡＳ
・パルス幅：４５°
・繰り返し時間：１００秒
・スキャン：８００
・マジック角回転：５，０００Ｈｚ
・化学シフト基準：シリコーンゴム、−２２．４３ｐｐｍ
【０１０２】
４．数値的に、スペクトルピークを分離し、Ｑ２、Ｑ３、及びＱ４に属する各ピークの面積比を算出する。この後、比に基づいて、Ｓｉと直接結合している水酸基（−ＯＨ）のモル比を算出する。数値的ピーク分離の条件を次のように行う：
・フィッティング領域：−８０〜−１３０ｐｐｍ
・初期ピーク頂点：それぞれ、Ｑ２では−９３ｐｐｍ、Ｑ３では−１０１ｐｐｍ、Ｑ４では−１１１ｐｐｍ。
・初期全幅半値：それぞれ、Ｑ２では４００Ｈｚ、Ｑ３では３５０Ｈｚ、Ｑ４では４５０Ｈｚ。
・ガウス関数比：初期８０％及びフィッティング中７０〜１００％。
【０１０３】
５．Ｑ２、Ｑ３、及びＱ４のピーク面積比（合計は１００）をフィッティングにより得られた各ピークに基づいて算出する。各シリケート結合構造の分子数に対応するＮＭＲピーク面積（したがって、Ｑ４ＮＭＲでは、４つのＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合がシリケート構造内に存在し；Ｑ３ＮＭＲでは、３つのＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合がシリケート構造内に存在すると同時に１つのＳｉ−ＯＨが存在し；Ｑ２では２つのＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合がシリケート構造内に存在すると同時に２つのＳｉ−ＯＨが存在する）。したがって、Ｑ２、Ｑ３、及びＱ４の水酸基（−ＯＨ）の各数は、それぞれ、２（２）、１（１）、及びゼロ（０）を掛ける。これらの３つの結果を合計する。合計値は、Ｓｉと直接結合している水酸基（−ＯＨ）のモル比を示す。
【０１０４】
特定の実施形態では、シリカは、２９Ｓｉ−ＮＭＲにより測定されるＳｉ基に対するＯＨ基の分子比を有し得、約２１：１００〜３５：１００の範囲内であり得、いくつかの好ましい実施形態では、約２３：１００〜約３１：１００、特定の好ましい実施形態では、約２５：１００〜約２９：１００、他の好ましい実施形態では、少なくとも約２７：１００以上であり得る。
【０１０５】
いくつかの選択された実施形態では、上記フィラーの使用は、押出工程中においてプロセスオイルをより大きな比率で使用することを可能とする。押出後、オイルの部分的除去によるセパレータ中の多孔質構造を形成するとき、オイルのより高い初期吸収量は、より高い空隙率又はより高い空隙容量をもたらす。プロセスオイルは押出工程の不可欠な構成要素であるが、オイルは、セパレータの導電性構成要素ではない。セパレータ中の残オイルは、正極と接触する場合の酸化からセパレータを保護する。プロセス工程におけるオイルの正確な量を、従来のセパレータの製造において制御してよい。概して言えば、従来のセパレータは、５０〜７０重量％のプロセスオイル、いくつかの実施形態では、５５〜６５重量％、いくつかの実施形態では、６０〜６５重量％、いくつかの実施形態では、約６２重量％のプロセスオイルを使用して製造される。約５９％未満にオイルを減少することは、押出機構成要素に対する摩擦を増大させることによる焼け（ｂｕｒｎｉｎｇ）の原因となることが分かっている。しかしながら、所定量よりずっと多くオイルを増加すると、乾燥段階で収縮の原因となり、寸法不安定をもたらす。オイル含有率を増加する前の企てはオイル除去中の細孔収縮又は凝縮をもたらしたが、本明細書に開示されているように製造されたセパレータは、もしあるとすれば、オイル除去中、最小限の細孔収縮又は凝縮しか示さない。したがって、細孔径及び寸法安定性を損なわず空隙率を増大させることができ、それにより電気抵抗を低下させる。
【０１０６】
特定の選択された実施形態では、上記フィラーの使用は、最終セパレータにおいて最終オイル濃度を減少することを可能とする。オイルは非導電体であるので、オイル含有率を減少することは、セパレータのイオン伝導率を増大させ、セパレータのＥＲ低下を助ける。このように、減少された最終オイル含有率を有するセパレータは、効率を増大させることができる。特定の選択された実施形態では、２０％未満、例えば、約１４％〜２０％、いくつかの特定の実施形態では、１９％未満、１８％、１７％、１６％、１５％、１４％、１３％、１２％、１１％、１０％、９％、８％、７％、６％、又は５％の最終プロセスオイル含有率（重量基準）を有するセパレータを提供する。
【０１０７】
フィラーは、膜を横切ってこれらの輸送促進し、これにより、強化型液式バッテリー又はシステムなどのバッテリーの電気抵抗又はＥＲ全体を再度低下させる、電解液イオンのいわゆる水和層をさらに低減させ得る。
【０１０８】
フィラー（単数）又はフィラー（複数）は、セパレータを横切る電解液及びイオンの流動を促進する様々な化学種（例えば、金属などの極性化学種）を含んでもよい。かかるセパレータは、強化型液式バッテリーなどの液式バッテリーにおいて使用されるので、電気抵抗全体を低下させる。
【０１０９】
脆砕性
特定の選択された実施形態では、フィラーは、アルミナ、タルク、シリカ、又はこれらの組合せであり得る。いくつかの実施形態では、フィラーは、沈降シリカであり得、いくつかの実施形態では、沈降シリカはアモルファスシリカである。いくつかの実施形態では、セパレータ全体にわたってフィラーの微細分散を可能とするシリカのアグリゲート及び／又はアグロメレートを使用して、それにより、ねじれ及び電気抵抗を減少することが好ましい。特定の好ましい実施形態では、フィラー（例えば、シリカ）は、高レベルの脆砕性を特徴とする。良好な脆砕性は、多孔質膜の押出中のポリマー全体にわたるフィラーの分散を促進して、空隙率を増大し、したがって、セパレータを通じるイオン伝導性全体を向上させる。
【０１１０】
脆砕性を、シリカ粒子又は材料（アグリゲート又はアグロメレート）がより小さな大きさ及びより分散可能な粒子、片又は成分に破壊される能力、傾向、又は特性として測定してよい。新規本発明のシリカは、標準的なシリカより脆弱である（超音波処理３０分後及び６０分後により小片に破壊される）。例えば及び図１１に示されているように、新規本発明のシリカは、０秒超音波処理において２４．９０μｍ、３０秒において５．１７μｍ、６０秒において０．４９μｍの５０％体積粒子径を有してよい。したがって、３０秒の超音波処理において５０％体積シリカ粒子の大きさ（径）５０％超減少し、６０秒において大きさ（径）７５％超減少した。したがって、「高脆砕性」の１つ可能な好ましい定義は、シリカ粒子（又は膜を形成する樹脂シリカ混合物の加工において）は、３０秒の超音波処理において平均サイズ（径）が少なくとも５０％減少し、６０秒の超音波処理において平均サイズ（径）が少なくとも７５％減少し得る。少なくとも特定の実施形態では、より脆砕性シリカを使用することは好ましく、脆砕性かつその脆砕性が二峰性又は三峰性など多峰性であるシリカを使用することがさらにより好ましいことがある。例えば、従来の標準的なシリカは、その脆砕性又は粒度分布において単一モードであるように思われるが、新規本発明のシリカは、より脆砕性、かつ３０秒の超音波処理において二峰性（２つのピーク）及び６０秒の超音波処理において三峰性（３つのピーク）であると思われる。かかる脆砕性及び多峰性粒度のシリカ（単数）又はシリカ（複数）は、増強された膜及びセパレータ特性を提供し得る。
【０１１１】
上記特徴の１つ以上を有するフィラーの使用は、より高い最終空隙率を有するセパレータの製造を可能とする。本明細書に開示されているセパレータは、６０％超、６１％、６２％、６３％、６４％、６５％、６６％、６７％、６８％、６９％、又は７０％の最終空隙率を有することができる。空隙率を、ガス吸着法を使用して測定してよい。空隙率を、ＢＳ−ＴＥ−２０６０によって測定することができる。
【０１１２】
いくつかの選択された実施形態では、多孔質セパレータは、約１μｍ以下、０．９μｍ、０．８μｍ、０．７μｍ、０．６μｍ、０．５μｍ、又は０．１μｍの平均細孔径を維持しながら、より大きい細孔のより大きい比率を有することができる。
【０１１３】
少なくとも１つの実施形態によれば、セパレータは、プロセスオイル及びフィラー並びにいずれかの所望の添加剤と共に混合された超高分子量ポリエチレン（「ＵＨＭＷＰＥ」）などのポリエチレンから製造する。少なくとも１つの実施形態によれば、セパレータは、プロセスオイル及びタルクと混合された超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）から製造する。少なくとも１つの他の実施形態によれば、セパレータは、プロセスオイル及びシリカ、例えば、沈降シリカ、例えば、アモルファス沈降シリカと混合されたＵＨＭＷＰＥから製造する。それから、上記技術の１つ以上により、添加剤をセパレータに適用することができる。
【０１１４】
電気抵抗の低下及びコールドクランキングアンペアの減少に加えて、好ましいセパレータを、他の利益をもたらすように設計する。アセンブリに関して、セパレータを、加工装置をより容易に通過し、したがって、より効率的に製造する。高速アセンブリ及び寿命の後期における短絡を防止するため、標準的ＰＥセパレータと比較した場合、セパレータは優れた穿刺強度及び耐酸化性を有する。低下された電気抵抗及び増加されたコールドクランキングアンペアと組み合わせて、バッテリー製造者は、これらの新規セパレータを備えるこれらのバッテリーの改良及び持続性の電気性能を見出す可能性が高い。
【０１１５】
導電層
特定の実施形態では、セパレータは、核形成添加剤及び／又はコーティングの形態で性能向上添加剤を含有してよい。核形成添加剤は、好ましくは、バッテリー電解液中で安定であり得、電解液内に更に分散され得る。
【０１１６】
本発明者らは、バッテリーの充電時、より大きな結晶と比較して、より小さな硫酸鉛結晶はより容易に溶液に戻ると仮定する。核形成部位の提供は、結晶に形成開始点を与えると考えられる。さらに、多くの核形成部位は、結晶が形成する多くの場所を提供し、したがって、より小数のより大きな結晶と対称的に、多数のより小さな結晶に硫酸鉛の全量を展開し得る。次いで、これらのより小さな結晶は、バッテリーの充電サイクル中により容易に溶液に戻り、したがって、デンドライトの成長を妨げるだろう。本発明者らは、これらの核形成部位を提供する例示的手段として、炭素、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）などの、セパレータ用の様々な核形成添加剤を特定した。核形成部位の提供に加えて、炭素は、バッテリー電荷受容性を増大し、バッテリー容量を増大し得る。
【０１１７】
炭素が提供する別の利点は、増大された電荷受容性である。本発明者らの１つの仮定は、高導電性炭素粒子は、電子導電性経路を活物質に提供し、したがって、活物質の利用率を改善することを提起する。本発明者らの別の仮定は、炭素はセパレータのキャパシタンス、したがって、バッテリーシステム全体を増大することである。
【０１１８】
従来の手法は、例えば、図２５及び２６に示されている負極活物質に比較的小さなパーセントの炭素を添加することであった。しかしながら、この手法のデメリットは、ほとんどの炭素は硫酸鉛が生成する面近くに存在しないので、その目的のため、実際には、この物質のほとんどは利用されない。
【０１１９】
本明細書に記載されているいくつかの実施形態では、セパレータを、電極と接触するだろう面上に炭素などの核形成添加剤で被覆する。これは、結晶成長が実際に起こる界面において核形成物質を直接的に配置する。
【０１２０】
核形成添加剤の例示的形態及び／又はコーティングは、炭素、導電性カーボン、黒鉛、人造黒鉛、活性炭、カーボン紙、アセチレンブラック、カーボンブラック、高表面積カーボンブラック、グラフェン、高表面積グラフェン、ケッチェンブラック、炭素繊維、カーボンフィラメント、カーボンナノチューブ、連続気泡カーボンフォーム、カーボンマット、カーボンフェルト、カーボンバックミンスターフラーレン（「バッキーボール」）、カーボン水性懸濁液、及びこれらの組合せであるか又は含んでよい。カーボンのこれらの多くの形態に加えて、核形成添加剤及び／又はコーティングは、単独又はカーボンとの組合せのいずれかで硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）を含む又は含有してもよい。
【０１２１】
核形成コーティングを、スラリー塗布、スロットダイ塗布、スプレー塗布、カーテン塗布、インクジェット印刷、スクリーン印刷、又は真空蒸着若しくは化学気相蒸着（「ＣＶＤ」）のような手段によって、最終セパレータに塗布してよい。加えて、添加剤及び／又はコーティングを、カーボン紙、織布又は不織布のいずれかとして提供し、セパレータ及び電極間並びにセパレータ及び電極と密接に配置してよい。
【０１２２】
核形成添加剤及び／若しくはコーティングは、セパレータ内、又はセパレータの電極対向面の１つの面若しくは両面上に存在してよい。通常、核形成添加剤のコーティング又は層は、負極対向面上にのみ存在してよい。しかしながら、該コーティング又は層は、正極対向面上、又は両面上に存在してよい。
【０１２３】
特定の実施形態では、核形成添加剤を、ベース材料の押出混合物に添加し、セパレータと共に押出、又はセパレータ上の層として共押出してよい。押出混合物に含まれる場合、核形成添加剤は、５重量％〜７５重量％ほど、シリカフィラーの一部を置き換えてよい。例えば、核形成添加剤を、約５重量％、１０重量％、１５重量％、２０重量％、２５重量％、３０重量％、３５重量％、４０重量％、４５重量％、５０重量％、５５重量％、６０重量％、６５重量％、７０重量％、又は約７５重量％であってよい。他の例示的実施形態では、核形成添加剤を、約７５重量％以下、７０重量％、６５重量％、６０重量％、５５重量％、５０重量％、４５重量％、４０重量％、３５重量％、３０重量％、２５重量％、２０重量％、１５重量％、１０重量％、又は約５重量％であってよい。
【０１２４】
導電層を、例示的バッテリーセパレータ上に配置してよい。導電層を、好ましくは、バッテリーの正極と接触しているようにしてよい。導電層は、正極への電流及び正極からの電流の新しい経路を提供するためであってよい。導電層は、これに限定されないが、アルミナ、鉛、金、アンチモン、ヒ素、亜鉛、バリウム、ベリリウム、リチウム、マグネシウム、ニッケル、アルミニウム、銀、スズ、炭素、及びその組合せの合金、又は炭素繊維、グラファイト、カーボンナノチューブ、バックミンスターフラーレン（又はバッキーボール）、及びこれらの組合せを含むいずれかの導電物質から製造してよい。カーボンナノチューブ又はバッキーボールを、バインダーを含む媒体中に分散して、バッテリーセパレータ上に塗布してよい。導電層は、正極導電体より腐食耐性であるいずれかの導電物質から製造してよく、したがって、導電層が正極導電体の導電性能が劣化する場合に正極導電体として機能することを可能とする。導電層は、０．８％〜１．１７％のスズ、及びゼロ（０）超〜０．０１５％の銀を含む鉛ベース合金であってよい。導電層は、０．０２％〜０．０６％のカルシウム、０．３％〜３％のスズ、及び０．０１％〜０．０５％の銀を含む鉛ベース合金であってよい。導電層は、これに限定されないが、ストリップ、スクリーン、箔、ワイヤー、コーティング、その他、又はこれらの組合せを含むいずれか形態に製造してよい。導電層は、いずれかの厚さ、例えば、約３μｍの厚さであってよい。導電層を、これに限定されないが、接着剤、ホットメルト、塗布、その他を含むいずれかの手段によってバッテリーセパレータ上に配置してよい。導電層は、米国特許第９，５６４，６２３号（その全文を参照することにより本明細書に組み入れられる）に記載されている通りであってよい。
【０１２５】
電気抵抗
特定の選択された実施形態では、開示されているセパレータは、低下された電気抵抗、例えば、約２００ｍΩ・ｃｍ２以下、１８０ｍΩ・ｃｍ２、１６０ｍΩ・ｃｍ２、１４０ｍΩ・ｃｍ２、１２０ｍΩ・ｃｍ２、１００ｍΩ・ｃｍ２、８０ｍΩ・ｃｍ２、６０ｍΩ・ｃｍ２、５０ｍΩ・ｃｍ２、４０ｍΩ・ｃｍ２、３０ｍΩ・ｃｍ２、又は２０ｍΩ・ｃｍ２の電気抵抗を示す。様々な実施形態では、本明細書に記載されているセパレータは、同じ厚さの公知のセパレータと比較して、約２０％以上のＥＲ低下を示す。例えば、公知のセパレータは、６０ｍΩ・ｃｍ２のＥＲ値を有し得；したがって、同じ厚さにおいて本発明によるセパレータは、約４８ｍΩ・ｃｍ２未満のＥＲ値を有することになる。
【０１２６】
本発明によるＥＲ試験評価のためのサンプルセパレータを試験するために、先ず、これを製造しなければならない。そうするために、サンプルセパレータを、好ましくは、脱塩水浴中に浸漬し、次いで、水を沸騰させてから、セパレータを脱塩水浴において沸騰１０分後に取り出す。取り出した後、過剰の水をセパレータから振り落とし、次いで、２７℃±１℃において１．２８０の比重を有する硫酸浴に入れる。セパレータを硫酸浴中で２０分間浸漬する。その結果、セパレータは、電気抵抗用試験にすぐ使用できる。
【０１２７】
酸化安定性
特定の選択された実施形態では、例示的セパレータは、改良されたより高い耐酸化性を特徴とし得る。耐酸化性を、酸性電解液及び温度変動を含む鉛蓄電池内の環境への長期暴露後の幅方向におけるサンプルセパレータ検体の伸びで測定する。例えば、例示的セパレータは、４０時間において約１００％以上、１５０％以上、２００％以上、２５０％以上、３００％以上、３５０％以上、４００％以上、４５０％以上、又は５００％以上の伸びを有してよい。特定の実施形態では、例示的セパレータは、好ましい耐酸化性又は４０時間において約１００％以上の伸びを有してよい。例えば、例示的セパレータは、２０時間において約２００％以上、２５０％以上、３００％以上、３５０％以上、４００％以上、４５０％以上、又は５００％以上の伸びを有してよい。特定の実施形態では、例示的セパレータは、好ましい耐酸化性又は２０時間において約２００％以上の伸びを有してよい。
【０１２８】
耐酸化性のためにサンプルを試験するため、例示的セパレータのサンプル検体１２００は、図１２Ａに一般的に記載されているように形状に先ず切断する。次いで、検体１２００を図１２Ｂ及び１２Ｃに一般的に示されているようにサンプルホルダー１２２０に入れる。
【０１２９】
破断までの伸び％のため、第一サンプルセットを、時間＝０において乾燥状態で試験する。伸びは、図１２ＡのＡ点及びＢ点から測定されるとき、距離５０±２ｍｍに基づく。例えば、Ａ点及びＢ点がサンプル破断時３００％の距離まで伸びる場合、Ａ及びＢ間の最終距離は１５０±６ｍｍとなる。
【０１３０】
伸び試験は、短縮化された時間におけるサイクルバッテリー中の電解液への長期暴露をシミュレートするように設計される。サンプル１２００を、イソプロパノール中に先ず完全に浸漬し、排液してから、水に１〜２秒間浸漬する。次いで、サンプルを、電解液溶液に浸漬する。順に、１．２８比重の硫酸３６０ｍｌ、１．８４比重の硫酸３５ｍｌ、次いで３５％過酸化水素１０５ｍｌを添加することにより溶液を調製する。溶液を８０℃に保持し、サンプルを長時間溶液に浸漬する。２０時間、４０時間、６０時間、８０時間、その他などの規則的時間間隔における伸びについて、サンプルを試験してよい。これらの間隔において試験するため、サンプル１２００を８０℃電解液浴から取り出し、酸が除去されるまで微温の流水下に置く。次いで、伸びを試験することができる。
【０１３１】
少なくとも選択された実施形態によれば、本開示又は本発明は、改良されたバッテリーセパレータ、低ＥＲ若しくは高コンダクタンスセパレータ、液式鉛畜電池などの改良された鉛蓄電池、高コンダクタンスバッテリー、及び／又はかかるバッテリーを備えた改良された乗り物、及び／又はかかるセパレータ若しくはバッテリーの製造若しくは使用方法、及び／又はこれらの組合せを対象とする。少なくとも特定の実施形態によれば、本開示又は本発明は、改良されたセパレータを組み込んでおり、増大されたコンダクタンスを示す改良された鉛蓄電池を対象とする。
【０１３２】
例示的セパレータを、ＳＡＥ−Ｊ２８０１−１２Ｖ自動車用蓄電池の包括的寿命試験（Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ  Ｌｉｆｅ  Ｔｅｓｔ  ｆｏｒ  １２Ｖ  Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ）などの包括的寿命試験後の耐酸化性に関して評価してもよい。
【０１３３】
穿刺抵抗
特定の選択された実施形態では、例示的セパレータは、増強された穿刺抵抗を特徴とし得る。例えば、約９Ｎ以上、９．５Ｎ以上、１０Ｎ以上、１０．５Ｎ以上、１１Ｎ以上、１１．５Ｎ以上、１２Ｎ以上、１２．５Ｎ以上、１３Ｎ以上、１３．５Ｎ以上、１４Ｎ以上、１４．５Ｎ以上、１５Ｎ以上、１５．５Ｎ以上、１６Ｎ以上、１６．５Ｎ以上、１７Ｎ以上、１７．５Ｎ以上、１８Ｎ以上、１８．５Ｎ以上、１９Ｎ以上、１９．５Ｎ以上、又は２０Ｎ以上の穿刺抵抗。特定の実施形態では、例示的セパレータは、好ましくは、約９Ｎ〜約２０Ｎ以上、又はより好ましくは約１１Ｎ〜約２０Ｎ以上の穿刺抵抗で定義される。
【０１３４】
穿刺抵抗を、図１３に一般的に図示されている先端１３００を利用する多孔質膜を穿刺するのに要する力として測定してよい。先端１３００が膜を穿刺する間に多孔質膜を支持する穿刺ベースは、深さ１０ｍｍの６．５ｍｍ径の直線状空孔を有するベースとして通常説明され得る。先端の移動量限界は、穿刺ベース面下約４ｍｍ〜約８ｍｍであってよい。穿刺先端１３００は、約５ｍｍ／秒の速度で膜中に直線的に移動する。
【０１３５】
添加剤／界面活性剤
特定の実施形態では、例示的セパレータは、セパレータ又は多孔質膜に添加された１つ以上の性能向上添加剤及び／又はコーティングを含有してよい。性能向上添加剤及び／又はコーティングは、界面活性剤、湿潤剤、着色料、静電防止添加剤及び／又はコーティング、アンチモン抑制添加剤及び／又はコーティング、ＵＶ保護添加剤及び／又はコーティング、酸化防止剤、及び／又は同様のもの、並びにこれらの組合せであってよい。特定の実施形態では、添加剤及び／又はコーティング界面活性剤は、イオン性界面活性剤でもよく、非イオン性界面活性剤でもよく、これらの組合せでもよい。
【０１３６】
かかる性能向上添加剤及び／又はコーティングは、水素（Ｈ２）発生を低減し、したがって、水損失を低減することが分かった。かかる低減された水損失は、グリッドの腐食を軽減する助けとなる。本発明者らは、過剰なグリッド腐食はグリッドの反りを悪化させる傾向があることに注目した。
【０１３７】
特定の適切な界面活性剤は、６未満、好ましくは３未満のＨＬＢ値を有してよい。本明細書に記載されている本発明のセパレータと共にこれらの特定の適切な界面活性剤を使用することによりなおさらに改良されたセパレータを得ることができ、鉛蓄電池で使用される場合、鉛蓄電池に関して水損失低減、アンチモン中毒低減、改良されたサイクル、フロート電流低減、フロート電位低下、及び／若しくは同様のもの、又はこれらのいずれかの組合せをもたらす。適切な界面活性剤としては、硫酸アルキルの塩；アルキルアリールスルホン酸塩；アルキルフェノール・酸化アルキレン付加生成物；石鹸；アルキルナフタレンスルホン酸塩などの界面活性剤；アニオン性スルホサクシネート；スルホコハク酸塩のジアルキルエステルなどの１つ以上のスルホサクシネート；アミノ化合物（第一級、第二級、第三級アミン、又は第四級アミン）；酸化エチレンと酸化プロピレンのブロック共重合体；様々な酸化ポリエチレン；並びにモノ及びジアルキルリン酸エステルの塩が挙げられる。添加剤としては、ポリオール脂肪酸エステル、ポリエトキシ化エステル、ポリエトキシ化アルコールなどの非イオン性界面活性剤、アルキルポリグリコシド及びその配合物などのアルキルポリサッカライド、アミンエトキシレート、ソルビタン脂肪酸エステルエトキシレート、有機シリコーン系界面活性剤、エチレン酢酸ビニル三元重合体、エトキシ化アルキルアリールリン酸エステル並びに脂肪酸のショ糖エステルを挙げることができる。
特定の実施形態では、添加剤は、式（Ｉ）の化合物により表してよい。
【０１３８】
【化１】
2021535571.tif 000004
【０１３９】
式中：
・Ｒは、酸素原子が割り込んでもよい１０〜４２００個、好ましくは１３〜４２００個の炭素原子を有する直鎖又は非芳香族炭化水素ラジカルであり；
【０１４０】
【化２】
2021535571.tif 000005
好ましくは、Ｈであり、式中、ｋ＝１又は２；
【０１４１】
・Ｍは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属イオン、Ｈ＋又はＮＨ４＋であり、全ての変数Ｍが同時にＨ＋の意味を有するとは限らず；
・ｎ＝０又は１；
・ｍ＝０又は１０〜１４００の整数；並びに
・ｘ＝１又は２。
【０１４２】
式（Ｉ）による化合物における炭素原子に対する酸素原子の比は、１：１．５〜１：３０の範囲であり、ｍ及びｎは同時に０にはなれない。しかしながら、好ましくは、変数ｎ及びｍのうち１つのみは０ではない。
【０１４３】
非芳香族炭化水素ラジカルは、芳香族基を含まず、それ自体も芳香族でないラジカルを意味する。炭化水素ラジカルは、酸素が割り込んでよい（すなわち、１つ以上のエーテル基を含む）。
【０１４４】
Ｒは、好ましくは酸素原子により割り込んでよい直鎖又は分岐鎖脂肪族炭化水素ラジカルである。飽和、非架橋炭化水素ラジカルは非常に特に好ましい。しかしながら、上記のように、特定の実施形態では、Ｒは、芳香族環を含有してよい。
【０１４５】
バッテリーセパレータの製造のための式（Ｉ）の化合物の使用により、これらは酸化分解に対して効果的に保護してよい。
【０１４６】
・Ｒは、１０〜１８０個、好ましくは１２〜７５個、非常に特に好ましくは１４〜４０個の炭素原子を有する炭化水素ラジカルであり、該炭化水素ラジカルは１〜６０個、好ましくは１〜２０個、非常に特に好ましくは１〜８個の酸素原子により割り込まれてもよく、特に好ましくは、式Ｒ２−［（ＯＣ２Ｈ４）ｐ（ＯＣ３Ｈ６）ｑ］−
式中：
ｏ  Ｒ２は、１０〜３０個の炭素原子、好ましくは１２〜２５個、特に好ましくは１４〜２０個の炭素原子を有するアルキルラジカルであり、Ｒ２は直鎖又は芳香族環を含むなどの非直鎖であり得；
ｏ  ｐは、０〜３０、好ましくは０〜１０、特に好ましくは０〜４の整数であり；及び
ｏ  ｑは、０〜３０、好ましくは０〜１０、特に好ましくは０〜４の整数であり；
ｏ  ｐ及びｑの合計が０〜１０、特に０〜４である化合物が特に好ましく；
の炭化水素ラジカルであり；
・ｎ＝１；及び
・ｍ＝０
である式（Ｉ）による化合物を含むバッテリーセパレータが好ましい。
【０１４７】
式  Ｒ２−［（ＯＣ２Ｈ４）ｐ（ＯＣ３Ｈ６）ｑ］−は、角括弧内の基の順序が示されたものと異なる化合物も含むと理解されるべきである。例えば、本発明によれば、括弧内のラジカルが交互の（ＯＣ２Ｈ４）基及び（ＯＣ３Ｈ６）基により生成される化合物が適している。
【０１４８】
Ｒ２が１０〜２０個、好ましくは１４〜１８個の炭素原子を有する直鎖又は分岐鎖アルキルラジカルである添加剤は、特に有利であることが分かった。ＯＣ２Ｈ４は、好ましくはＯＣＨ２ＣＨ２であり、ＯＣ３Ｈ６は、ＯＣＨ（ＣＨ３）２及び／又はＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ３である。
【０１４９】
好ましい添加剤として、特にアルコール（ｐ＝ｑ＝０；ｍ＝０）を挙げることができ、一級アルコールは特に好ましく、脂肪アルコールエトキシレート（ｐ＝１〜４、ｑ＝０）、脂肪アルコールプロポキシレート（ｐ＝０；ｑ＝１〜４）及び脂肪アルコールアルコキシレート（ｐ＝１〜２；ｑ＝１〜４）一級アルコールのエトキシレートは好ましい。脂肪アルコールアルコキシレートは、例えば、対応するアルコールと酸化エチレン又は酸化プロピレンとの反応により得られる。
【０１５０】
水及び硫酸に可溶でない、又はただ難溶である、ｍ＝０の種類の添加剤は、特に有利であると分かった。
【０１５１】
・Ｒは、２０〜４２００個、好ましくは５０〜７５０個、非常に特に好ましくは８０〜２２５個の炭素原子を有するアルカンラジカルであり；
・Ｍは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属イオン、Ｈ＋又はＮＨ４＋であり、特にＬｉ＋、Ｎａ＋及びＫ＋又はＨ＋などのアルカリ金属イオンであり、全ての変数Ｍが同時にＨ＋の意味を有するとは限らず；
・ｎ＝０；
・ｍは、１０〜１４００の整数であり；及び
・ｘ＝１又は２
である式（Ｉ）による化合物を含む添加剤も好ましい。
【０１５２】
塩添加剤
特定の実施形態では、適切な添加剤としては、特にその酸基が、好ましくは４０％、特に好ましくは８０％など少なくとも部分的に中和されている、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸及びアクリル酸−メタクリル酸共重合体を挙げることができる。パーセンテージは酸基の数を表す。非常に特に好ましいのは、完全に塩形態で存在するポリ（メタ）アクリル酸である。適切な塩としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｚｎ、及びアンモニウム（Ｒが水素又は炭素官能基のいずれかであるＮＲ４）が挙げられる。ポリ（メタ）アクリル酸としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸及びアクリル酸−メタクリル酸共重合体を挙げることができる。ポリ（メタ）アクリル酸は好ましく、特に、１，０００〜１００，０００ｇ／モル、特に好ましくは１，０００〜１５，０００ｇ／モル、非常に特に好ましくは１，０００〜４，０００ｇ／モルの平均モル質量Ｍｗを有するポリアクリル酸である。ポリ（メタ）アクリル酸重合体及び共重合体の分子量を、水酸化ナトリウム溶液で中和したポリマーの１％水溶液の粘度の測定により（フィッケンチャー（Ｆｉｋｅｎｔｓｃｈｅｒ）定数）確認する。
【０１５３】
（メタ）アクリル酸の共重合体、特に、（メタ）アクリル酸に加えて、コモノマーとして、エチレン、マレイン酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル及び／又はアクリル酸エチルヘキシルを含有する共重合体も適している。少なくとも４０重量％、好ましくは少なくとも８０重量％の（メタ）アクリル酸モノマーを含有する共重合体が好ましく、パーセンテージは、モノマー又は重合体の酸形態に対するものである。
【０１５４】
ポリアクリル酸重合体及び共重合体を中和するために、水酸化カリウムなどのアルカリ金属及びアルカリ土類金属水酸化物、特に水酸化ナトリウムは特に適している。加えて、セパレータを増強するためのコーティング及び／又は添加剤としては、例えば、ほんの一例として（限定するものではない）、Ｚｎ、Ｎａ、又はＡｌであってよい金属アルコキシド、例として、ナトリウムエトキシドを挙げることができる。
【０１５５】
いくつかの実施形態では、多孔質ポリオレフィン多孔質膜は、このような層の片側面又は両側面上のコーティングを備えてもよい。かかるコーティングは、界面活性剤又は他の材料を含んでよい。いくつかの実施形態では、コーティングは、例えば、米国特許出願公開第２０１２／００９４１８３号（参照することにより本明細書に組み入れられる）に記載されている１つ以上の材料を含んでもよい。かかるコーティングは、例えば、バッテリーシステムの過充電電圧を低下させ、これにより、グリッド腐食が少なく、ドライアウト及び／又は水損失を防止してバッテリー寿命を延長し得る。
【０１５６】
比
特定の選択された実施形態では、約５〜１５重量％のポリマー、場合によっては、約１０重量％のポリマー（例えば、ポリエチレン）、約１０〜７５重量％のフィラー（例えば、シリカ）、場合によっては、約３０重量％のフィラー、及び約１０〜８５重量％のプロセスオイル、場合によっては、約６０重量％のプロセスオイルを配合することにより、膜を製造してよい。他の実施形態では、フィラー含有率を減らし、オイル含有率をより高くする、例えば、約６１重量％超、６２重量％、６３重量％、６４重量％、６５重量％、６６重量％、６７重量％、６８重量％、６９重量％又は７０重量％である。フィラー：ポリマー比（重量基準）は、およそであり得る（又はおよそこれらの指定範囲間であり得る）、例えば、２：１、２．５：１、３：１、３．５：１、４．０：１、４．５：１、５．０：１、５．５：１又は６：１である。フィラー：ポリマー比（重量基準）は、約１．５：１〜約６：１、場合によっては、２：１〜６：１、約２：１〜５：１、約２：１〜４：１、場合によっては、約２：１〜約３：１であり得る。フィラー、オイル、及びポリマーの量は、操業性（ｒｕｎｎａｂｉｌｉｔｙ）並びに電気抵抗、基本重量、穿刺抵抗、曲げ剛性、耐酸化性、空隙率、物理的強度、ねじれ、及び同様のものなどの所望のセパレータ特性について全バランスが取れている。
【０１５７】
少なくとも１つの実施形態によれば、多孔質膜は、プロセスオイル及び沈降シリカと混合されたＵＨＭＷＰＥを含むことができる。少なくとも１つの実施形態によれば、多孔質膜は、プロセスオイル、添加剤及び沈降シリカと混合されたＵＨＭＷＰＥを含むことができる。混合物は、微量のセパレータ技術分野において一般的な他の添加剤又は試剤（例えば、界面活性剤、湿潤剤、着色料、帯電防止剤、酸化防止剤、及び／又は同様のもの、並びにこれらのいずれかの組合せ）を含み得る。場合によっては、多孔質ポリマー層は、８〜１００体積％のポリオレフィン、０〜４０体積％の可塑剤及び０〜９２体積％の不活性フィラー材の均一な混合物であり得る。好ましい可塑剤は石油である。可塑剤は溶媒抽出及び乾燥により最も容易にポリマー・フィラー・可塑剤組成物から取り除かれる成分であるので、バッテリーセパレータへ空隙率を付与するのに有用である。
【０１５８】
特定の実施形態では、本明細書に開示されている多孔質膜は、ラテックス及び／又は天然ゴム、合成ゴム、若しくはこれらの混合物であり得るゴムを含有し得る。天然ゴムとしては、様々な供給元から購入することができるポリイソプレンの１つ以上の配合物が挙げられる。例示的合成ゴムとしては、メチルゴム、ポリブタジエン、クロロペン（ｃｈｌｏｒｏｐｅｎｅ）ゴム、ブチルゴム、ブロモブチルゴム、ポリウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、多硫化ゴム、クロロスルホニルポリエチレン、ノルボルネンゴム、アクリレートゴム、フッ素ゴム及びシリコーンゴム並びにスチレン・ブタジエンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭ及びＥＰＤＭ）及びエチレン・酢酸ビニルゴムなどの共重合体ゴムが挙げられる。ゴムは、架橋ゴムであってもよく、非架橋ゴムであってもよく、特定の好ましい実施形態では、ゴムは非架橋ゴムである。特定の実施形態では、ゴムは架橋ゴム及び非架橋ゴムの配合物であってもよい。ゴムは、最終セパレータ重量（ポリオレフィンセパレータシート又はゴム及び／又はラテックスを含有する層の重量）に対して、少なくとも約１重量％、２重量％、３重量％、４重量％、５重量％、６重量％、７重量％、８重量％、９重量％、又は１０重量％である量でセパレータ中に存在してよい。特定の実施形態では、ゴムは、約１〜６重量％、約３〜６重量％、約３重量％、及び約６重量％の量で存在してよい。多孔質膜は、約２．６：１．０のポリマー及びゴムに対するフィラー（フィラー：ポリマー及びゴム）重量比を有してよい。ゴム、フィラー、オイル、及びポリマーの量は、操業性並びに電気抵抗、基本重量、穿刺抵抗、曲げ剛性、耐酸化性、空隙率、物理的強度、ねじれ、及び同様のものなどの所望のセパレータ特性について全バランスが取れている。
【０１５９】
本発明により製造された多孔質膜は、ポリエチレン及びフィラー（例えば、シリカ）を備え、典型的には、残オイル含有物を有し；いくつかの実施形態では、かかる残オイル含有物はセパレータ膜の総重量のうち約０．５％〜約４０％（いくつかの実施形態では、セパレータ膜の総重量のうち約１０〜４０％、場合によっては、総量のうち約２０〜４０％）である。本明細書中特定の選択された実施形態では、セパレータ中の残オイル含有物の一部〜全てを、６未満の親水性油性バランス（「ＨＬＢ」）を有する界面活性剤など、又は非イオン性界面活性剤などの界面活性剤などのより多くの、性能向上添加剤の添加により置換してもよい。例えば、非イオン性界面活性剤などの界面活性剤などの性能向上添加剤は、多孔質セパレータ膜の総重量のうち０．５％以下の量から全量までの様々に残オイル含有物（例えば、２０％又は３０％又はなお４０％まで）を含み、これによりセパレータ膜中の残オイルを部分的又は完全に置換してもよい。
【０１６０】
製造
いくつかの実施形態では、例示的多孔質膜を、押出機中で構成成分を混合することによって製造してよい。例えば、約１０重量％のＵＨＭＷＰＥと共に約３０重量％のフィラー、及び約６０％のプロセスオイルを、押出機中で混合してよい。例示的多孔質膜を、構成成分を加熱された押出機を通過させ、押出機により生成された押出物をダイ及び２つの加熱されたプレス又はカレンダースタック若しくはロールによって形成されたニップ中に通過させて連続ウェブを製造してよい。ウェブからの相当量のプロセスオイルを溶媒の使用により抽出し、それにより、次に乾燥によって溶媒を除去してよい。それから、ウェブを所定幅のレーンに裁断してからロールに巻き取ってよい。加えて、プレス又はカレンダーロールを、様々な溝パターンで刻み、実質的に本明細書に記載されているリブ、溝、テクスチャー領域、エンボス及び／又は同様のものを付与してよい。
【０１６１】
ゴムを用いた製造
いくつかの実施形態では、例示的多孔質膜を、押出機中で構成成分を混合することによって製造してよい。例えば、約５〜１５重量％のポリマー（例えば、ポリエチレン）、約１０〜７５重量％のフィラー（例えば、シリカ）、約１〜５０重量％のゴム及び／又はラテックス、並びに約１０〜８５％のプロセスオイルを押出機中で混合してよい。例示的多孔質膜を、構成成分を加熱された押出機を通過させ、押出機により生成された押出物をダイ及び２つの加熱されたプレス又はカレンダースタック若しくはロールによって形成されたニップ中に通過させて連続ウェブを製造してよい。ウェブからの相当量のプロセスオイルを溶媒の使用により抽出してよい。それから、ウェブを乾燥し、所定幅のレーンにスリットしてからロールに巻き取ってよい。加えて、プレス又はカレンダーロールを、様々な溝パターンで刻み、実質的に本明細書に記載されているリブ、溝、テクスチャード領域、エンボス及び／又は同様のものを付与してよい。ゴム、フィラー、オイル、及びポリマーの量は、操業性並びに電気抵抗、基本重量、穿刺抵抗、曲げ剛性、耐酸化性、空隙率、物理的強度、ねじれ、及び同様のものなどの所望のセパレータ特性について全バランスが取れている。
【０１６２】
押出機の構成成分への添加することに加えて、特定の実施形態は、押出後、多孔質膜にゴムを結合する。例えば、ゴムを、片面又は両面、好ましくは負極に面している面に、ゴム及び／又はラテックス、必要に応じてシリカ、及び水を含む液体スラリーで被覆し、次いで、この材料の薄膜が例示的多孔質膜の表面上に形成されるように乾燥してよい。この層のより良好な湿潤性のため、公知の湿潤剤を鉛蓄電池に使用するためのスラリーへ添加してよい。特定の実施形態では、スラリーは、本明細書に記載されている１つ以上の性能向上添加剤を含むこともできる。乾燥後、多孔質層及び／又は薄膜はセパレータ表面に形成し、多孔質膜に非常によく接着し、そうであるとしても僅かに電気抵抗を増大させるだけである。ゴムを添加した後、プレス機械又はカレンダースタック若しくはロールのいずれかを使用して更に加圧してよい。ゴム及び／又はラテックスを塗布する他の可能性ある方法は、セパレータの１つ以上の面を浸漬塗布、ローラー塗布、噴霧塗布、若しくはカーテン塗布、又はこれらのいずれかの組合せによるゴム及び／又はラテックススラリーを塗布することである。これらの方法は、プロセスオイルを抽出する前若しくは後、又はレーンにスリットする前若しくは後で行ってよい。
【０１６３】
本発明のさらなる実施形態は、含浸及び乾燥により膜上にゴムを成膜することに関する。
【０１６４】
性能向上添加剤を用いた製造
特定の実施形態では、性能向上添加剤又は性能向上剤（例えば、界面活性剤、湿潤剤、着色料、帯電防止剤、酸化防止剤、及び／又は同様のもの、並びにこれらのいずれかの組合せ）を、押出機内で他の構成成分と共に混合してもよい。それから、本開示による多孔質膜をシート又はウェブの形状に押出して、上記と実質的に同じ方法で仕上げ加工してよい。
【０１６５】
特定の実施形態では、及び押出機への添加に加えて又は添加の代わりに、添加剤（単数）又は添加剤（複数）を、例えば、仕上げ加工する場合（例えば、大部分のプロセスオイルの抽出後、及びゴムの導入前又は後）、セパレータ多孔質膜に塗布してよい。特定の好ましい実施形態によれば、添加剤又は添加剤溶液（例えば、水溶液）を、セパレータの１つ以上の面に塗布する。特に、熱に安定でない添加剤及びプロセスオイルの抽出に使用される溶媒に可溶である添加剤の塗布にはこの変法は適している。本発明による添加剤のための溶媒として特に適しているのは、メタノール及びエタノール、並びにこれらのアルコール類と水との混合物などの低分子量アルコール類である。セパレータの負極と対面する側面、正極と対面する側面又は両側面に塗布を行うことができる。溶媒浴中にある間に細孔形成剤（例えば、プロセスオイル）の抽出中に塗布を行ってもよい。特定の選択された実施形態では、界面活性剤コーティングなどの性能向上添加剤の一部分又はセパレータを製造する前に押出機へ添加された性能向上添加剤（又は両方）はバッテリーシステム中のアンチモンと結合し得、これを不活化し、及び／又はこれと化合物を生成し、及び／又はこれをバッテリーのマッドレスト（ｍｕｄ  ｒｅｓｔ）に落とし、及び／又はこれを負極上に成膜するのを防止し得る。界面活性剤又は添加剤を、電解液、ガラスマット、バッテリーケース、ペースト紙、ペーストマット、及び／若しくは同様のもの、又はこれらの組合せに添加してもよい。
【０１６６】
特定の実施形態では、添加剤（例えば、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、又はこれらの混合物）は、少なくとも０．５ｇ／ｍ２、１．０ｇ／ｍ２、１．５ｇ／ｍ２、２．０ｇ／ｍ２、２．５ｇ／ｍ２、３．０ｇ／ｍ２、３．５ｇ／ｍ２、４．０ｇ／ｍ２、４．５ｇ／ｍ２、５．０ｇ／ｍ２、５．５ｇ／ｍ２、６．０ｇ／ｍ２、６．５ｇ／ｍ２、７．０ｇ／ｍ２、７．５ｇ／ｍ２、８．０ｇ／ｍ２、８．５ｇ／ｍ２、９．０ｇ／ｍ２、９．５ｇ／ｍ２若しくは１０．０ｇ／ｍ２又はさらに約２５．０ｇ／ｍ２以下の密度又は含浸量レベルで存在してよい。添加剤は、０．５〜１５ｇ／ｍ２、０．５〜１０ｇ／ｍ２、１．０〜１０．０ｇ／ｍ２、１．５〜１０．０ｇ／ｍ２、２．０〜１０．０ｇ／ｍ２、２．５〜１０．０ｇ／ｍ２、３．０〜１０．０ｇ／ｍ２、３．５〜１０．０ｇ／ｍ２、４．０〜１０．０ｇ／ｍ２、４．５〜１０．０ｇ／ｍ２、５．０〜１０．０ｇ／ｍ２、５．５〜１０．０ｇ／ｍ２、６．０〜１０．０ｇ／ｍ２、６．５〜１０．０ｇ／ｍ２、７．０〜１０．０ｇ／ｍ２、７．５〜１０．０ｇ／ｍ２、４．５〜７．５ｇ／ｍ２、５．０〜１０．５ｇ／ｍ２、５．０〜１１．０ｇ／ｍ２、５．０〜１２．０ｇ／ｍ２、５．０〜１５．０ｇ／ｍ２、５．０〜１６．０ｇ／ｍ２、５．０〜１７．０ｇ／ｍ２、５．０〜１８．０ｇ／ｍ２、５．０〜１９．０ｇ／ｍ２、５．０〜２０．０ｇ／ｍ２、５．０〜２１．０ｇ／ｍ２、５．０〜２２．０ｇ／ｍ２、５．０〜２３．０ｇ／ｍ２、５．０〜２４．０ｇ／ｍ２、又は５．０〜２５．０ｇ／ｍ２の密度又は含浸量レベルでセパレータ上に存在してよい。
【０１６７】
添加剤又は添加剤溶液（溶媒浴添加）にバッテリーセパレータを浸漬し、必要ならば、例えば、乾燥により溶媒を除去することにより塗布を行ってもよい。この方法では、添加剤の塗布を、例えば、膜製造中にしばしば適用される抽出と組み合わせてよい。他の好ましい方法は、添加剤を表面に噴霧する、セパレータ表面に１つ以上の添加剤を浸漬塗布、ローラー塗布、又はカーテン塗布することである。
【０１６８】
本明細書に記載されている特定の実施形態では、イオン性、カチオン性、アニオン性又は非イオン性界面活性剤の減少量を本発明のセパレータに添加する。そのような場合、所望の特徴としては低い全有機体炭素量を含んでよく、及び／又は低い揮発性有機化合物（より低い界面活性剤量が理由で）は、このような実施形態による所望の本発明のセパレータを製造してよい。
【０１６９】
繊維マットと結合
特定の実施形態では、本開示による例示的セパレータを、増強されたウイッキング特性及び／又は電解液の向上された湿潤性又は保持性を有する繊維層又は繊維マットなど、１つ以上の他の層（積層又は他）と組み合わせてよい。繊維マットは、織布、不織布、フリース、メッシュ、ネット、ガラス繊維、若しくは合成繊維から成る単層、多層（各層は他の層と同じ、同様、又は異なる特性を有してよい）、合成繊維若しくはガラス繊維と合成繊維の混合物から成るフリース若しくは織物、又は紙、又はこれらのいずれかの組合せであってよい。繊維マットは、各サイドレーンの単一ピース又は別々のストリップであってよい。
【０１７０】
特定の実施形態では、繊維マット（積層又は他）を、追加の材料のための担体として使用してよい。追加の材料としては、例えば、カーボン、ＢａＳＯ４、ゴム及び／若しくはラテックス、必要に応じて、シリカ、水、及び／又は本明細書に記載されている様々な添加剤など１つ以上の性能向上添加剤、又はこれらのいずれかの組合せを挙げることができる。例として、追加の材料を、繊維マットの１つ以上の面に被覆して薄膜を形成するか、浸漬及び繊維マット中に含浸してよいスラリーの形態で供給してよい。
【０１７１】
繊維層が存在する場合、多孔質膜は、繊維層より大きな表面積を有することが好ましい。したがって、多孔質膜及び繊維層を組み合わせる場合、繊維層は多孔質層を完全に被覆しない。膜層の少なくとも２つの対向する端部領域は被覆されていないままであり、ポケット又はエンベロープ及び／又は同様のものの必要に応じて形成を促進する熱シーリングのための端部を提供する。かかる繊維マットは、少なくとも１００μｍ、いくつかの実施形態では、少なくとも約２００μｍ、少なくとも約２５０μｍ、少なくとも約３００μｍ、少なくとも約４００μｍ、少なくとも約５００μｍ、少なくとも約６００μｍ、少なくとも約７００μｍ、少なくとも約８００μｍ、少なくとも約９００μｍ、少なくとも約１ｍｍ、少なくとも約２ｍｍなどの厚さを有してよい。次に積層されたセパレータをばらばらに切断してもよい。特定の実施形態では、繊維マットを、多孔質膜多孔質膜のリブを付与された面に積層する。特定の実施形態では、ロール及び／又は切断片の携帯で供給し得るので、取扱い及び／又はアセンブリの利点を、本明細書に記載されている改良されたセパレータを含むバッテリー製造者に提供される。前述のように、改良されたセパレータは、１つ以上の繊維マット又は同様のものを付加していない独立型のセパレータシート又は層であってよい。
【０１７２】
繊維マットを多孔質膜に積層する場合、接着剤、熱、超音波溶接、加圧、及び／若しくは同様のもの、又はこれらのいずれかの組合せによってこれらを結合してよい。繊維マットは、ＰＡＭ又はＮＡＭ保持マットであってよい。
【０１７３】
結論
１つ以上の例示的実施形態、態様、又は目的の詳細は、以後に記載される本明細書及びクレームにある。他の特徴、目的、及び利点は、以後に記載される本明細書及び特許請求の範囲から明らかになろう。１つ以上の選択された実施形態、態様、又は目的によれば、本開示又は本発明は、上記問題、課題、又は必要性に少なくとも取り組み、場合によっては、それを超える。
【０１７４】
少なくとも選択された例示的実施形態、態様又は目的によれば、本発明は、前述の課題又は必要性に取り組み、新規又は改良されたセパレータ、新規又は改良されたセパレータを利用する新規又は改良されたバッテリー、並びに新規又は改良されたバッテリーを利用する新規又は改良されたシステムを提供する。少なくとも特定の例示的実施形態、態様、又は目的によれば、本開示又は本発明は、新規若しくは改良されたバッテリーセパレータ、バッテリーセル、バッテリー、システム、及び／又はかかる新規若しくは改良されたバッテリーセパレータ、バッテリーセル、バッテリー、及び／若しくはシステムの製造方法及び／若しくは使用方法を対象とする。
【０１７５】
少なくとも特定の例示的実施形態、態様、又は目的によれば、本開示又は本発明は、電極板反り及び／若しくは電極板反りの影響を低減若しくは緩和；セパレータ穿刺の低発生率；バッテリー電極短絡の低発生率；及び／若しくは同様のもの；並びに／又はこれらの組合せのための少なくとも改良された配合並びにリブ構成を有する鉛蓄電池用の改良されたセパレータを対象とする。少なくとも特定の例示的実施形態、態様、又は目的によれば、本開示又は本発明は、プレート反り抵抗；穿刺抵抗；耐酸化性；酸混合；低電気抵抗；改良された湿潤性；改良されたフィラー；最適化された空隙率；最適化されたねじれ；低減された厚さ；低減されたバックウェブ厚さ；リブ化；ネガティブクロスリブ；低油含有率；増強された酸拡散；増強された抗酸化若しくは改良された酸化安定性；最適化された空隙率；最適化された細孔ねじれ；改良された酸拡散；及び／若しくは同様のもの；並びに／又はこれらの組合せのうちの少なくとも１つ以上を特徴とし得る鉛蓄電池用の改良されたセパレータを対象とする。少なくとも特定の例示的実施形態、態様、又は目的によれば、本開示又は本発明は、バッテリー及び／若しくはバッテリーセルにおける少ない水損失；バッテリー及び／若しくはバッテリーセルにおける低電気抵抗；バッテリー及び／若しくはバッテリーセルにおける増強された酸混合；バッテリー及び／若しくはバッテリーセルにおける低成層化；バッテリー及び／若しくはバッテリーセルにおける改良された性能；バッテリー及び／若しくはバッテリーセルにおける長寿命；バッテリー及び／若しくはバッテリーセルにおける低故障率；及び／若しくは同様のもの；並びに／又はこれらの組合せのうちの少なくとも１つ以上を提供し得る鉛蓄電池用の改良されたセパレータを対象とする。
【０１７６】
少なくとも特定の例示的実施形態、態様、又は目的によれば、本開示又は本発明は、セパレータ、及び／又は改良されたセパレータを利用する改良されたバッテリーセル及び／若しくはバッテリー並びに／又は少なくとも前述の問題及び／若しくは課題を克服する改良されたセパレータを利用する改良されたバッテリーセル及び／若しくはバッテリーを利用する改良されたシステムを対象とする。例えば、ほんの一例として、改良されたバッテリーセル及び／若しくはバッテリーは、増強された性能；低故障率；改良された寿命；プレート短絡の低発生率；セパレータ穿刺の低発生率；少ない水損失；低フロート電流；改良された充電終止電流；増大された電荷受容性；改良されたエネルギースループット；低アンチモン（Ｓｂ）中毒；低成層化；低酸欠乏；低デンドライト形成；低内部電気抵抗；改良されたコールドクランキングアンペア（「ＣＣＡ」）、改良された一様性；改良されたサイクル性能；及び／若しくは同様のもの；並びに／又はこれらの組合せのうちの少なくとも１つ以上を特徴とし得る。
【０１７７】
少なくとも選択された例示的実施形態、態様、又は目的によれば、本開示又は本発明は、新規又は改良されたバッテリーセパレータ、反り抵抗セパレータ；穿刺抵抗セパレータ；レジリエントセパレータ；バッテリーセル、バッテリー、これに関連する方法；これを使用するシステム、これを使用する乗り物、これの製造方法、これの使用方法、及びこれらの組合せを少なくとも対象とする。
【０１７８】
少なくとも特定の実施形態、態様、又は目的によれば、本開示又は本発明は、様々なバッテリー及び／又は用途で使用される新規又は改良されたバッテリーセパレータを対象とする。かかるバッテリー及び／又は用途の例示的リストとしては：平板バッテリー；管状バッテリー；液式鉛蓄電池；強化型液式鉛蓄電池（「ＥＦＢ」）；密閉形鉛蓄電池（「ＶＲＬＡ」）；ディープサイクルバッテリー；ゲルバッテリー；吸収ガラスマット（「ＡＧＭ」）バッテリー；インバータバッテリー；集電用バッテリー；電力貯蔵用バッテリー；内燃エンジン用バッテリー；補助バッテリー；始動・照明・点火（「ＳＬＩ」）バッテリー；アイドルスタート／ストップ（「ＩＳＳ」）バッテリー；乗り物用バッテリー；乗用車用バッテリー；自動車用バッテリー；トラック用バッテリー；自動二輪車用バッテリー；オールテラインビークル用バッテリー；船舶用バッテリー；航空機用バッテリー；フォークリフト用バッテリー；ゴルフカート若しくはゴルフカー用バッテリー；ハイブリッド電動乗り物（「ＨＥＶ」）用バッテリー；マイクロハイブリッド乗り物用バッテリー；電動乗り物用バッテリー；ｅ−リキシャ用バッテリー；ｅ−バイク用バッテリー；ｅ−三輪車用バッテリー；無停電電源装置（「ＵＰＳ」）用バッテリー；高ＣＣＡ要件を有するバッテリー；部分充電状態（「ＰＳｏＣ」）で動作するバッテリー；及び／又は同様のもの；並びにこれらの組合せが挙げられる。
【０１７９】
少なくとも選択された例示的実施形態、態様、又は目的によれば、本明細書に記載されている本発明のセパレータを組み込んでいる本発明のバッテリーを備える多くのシステムを提供する。例示的システムは、乗り物；ＵＰＳ；補助電力システム；集電装置システム；再生可能エネルギー集電装置システム；風力エネルギー集電装置システム；太陽エネルギー集電装置システム；バックアップ電力システム；インバーター；及びこれらの組合せのうちの１つ以上であってよい。さらに、例示的乗り物は、自動車；乗用車；トラック；フォークリフト；ハイブリッド乗り物；ＨＥＶ；マイクロハイブリッド乗り物；ＩＳＳ乗り物；電動乗り物；ボート（ｗａｔｅｒ  ｖｅｓｓｅｌ）；航空機；ｅ−リキシャ；ｅ−三輪車；ｅ−バイク；自動二輪車；オールテラインビークル；ゴルフカート又はゴルフカー；及び／又は同様のもの；並びにこれらの組合せのうちの１つであってよい。
【０１８０】
本開示又は本発明の第一例示的実施形態では、電極セパレータアセンブリは、グリッド及びその上の活物質を有する電極板を備える。グリッドは、少なくとも１つのグリッド端部を備える。さらに、活物質は、グリッド上に一様でなく分布している。多孔質膜を、第一膜面を有する電極板と隣接して配置されて提供する。第一膜面は、第一面端部及び第二面端部並びに膜面から延在する複数のリブを備え；該複数のリブは、第一面端部から第二面端部へ延在する。
【０１８１】
本発明又は本開示の別の例示的実施形態では、電極セパレータアセンブリは、グリッド及びその上に一様でなく分布された活物質を有する正極又は負極のいずれかであり得る電極板を備える。グリッドは、第一グリッド端部及び第二グリッド端部を備える。多孔質膜を、電極板と隣接して配置する。多孔質膜は、第一膜端部と隣接した第一サイドレーン及び第二膜端部と隣接した第二サイドレーンを有し、中央部分を第一サイドレーン及び第二サイドレーン間に配置する。多孔質膜は、中央部分内の第一膜面から又は第一膜面に延在する複数の主要リブを有する第一膜面、並びに第一サイドレーン内に配置された第二リブの第一アレイ及び第二サイドレーン内に配置された第二リブの第二アレイを備える。
【０１８２】
本発明の１つの態様では、第一グリッド端部を第一サイドレーン内に配置してもよく、第二グリッド端部を第二サイドレーン内に配置してもよい。複数の主要リブは、均一な高さ及び一様な分布を有してよい。一方で、第二リブの第一アレイ及び第二リブの第二アレイのいずれか又は両方は、複数の主要リブより接近して間隔を空けて配置する。複数の主要リブ、第二リブの第一アレイ、及び／又は第二リブの第二アレイを、多孔質膜の縦方向と実質的に平行に縦列配置してもよく、多孔質膜の幅方向と実質的に平行に側方に配置してもよい。第二リブの第一アレイ及び第二リブの第二アレイのいずれか又は両方を、複数の主要リブに対して実質的に平行に、直角に、又は傾斜して配置してよい。多孔質膜は、その上のリブの第三アレイを有する第二膜面を有してよい。
【０１８３】
本発明の別の態様では、グリッドは、打抜きグリッド、キャストグリッド、又はエキスパンドメタルグリッドのいずれかであってよい。さらに、グリッドは、反りしがちであり得る。グリッドは、第一グリッド面及び第二グリッド面を有してよく、活物質は、第二グリッド面と比較して、第一グリッド面上により濃密に分布してよい。さらに、活物質は、グリッド面上に一様でなく分布してよい。
【０１８４】
更に別の態様では、複数の主要リブ、第二リブの第一アレイ、第二リブの第二アレイ、及び／又はリブの第三アレイのいずれかは、ソリッドリブ、分離した断続リブ、連続的リブ、非連続的リブ、非連続的ピーク、非連続的突起物、傾斜リブ、対角リブ、直線的リブ、多孔質膜の実質的に縦方向において長軸方向に延在し得るリブ、多孔質膜の実質的に幅方向に側方に延在し得るリブ、セパレータの実質的に幅方向に横断的に延在し得るリブ、分離した歯、歯状リブ、鋸歯、鋸歯状リブ、狭間胸壁、狭間胸壁状リブ、湾曲状リブ、連続的正弦リブ、非連続的正弦リブ、Ｓ状リブ、連続的ジグザグ鋸歯状リブ、断続非連続的ジグザグ鋸歯状リブ、溝、チャネル、テクスチャー領域、エンボス、窪み、柱状物、ミニ柱状物、多孔質、非多孔質、クロスリブ、ミニリブ、クロスミニリブ、及びこれらの組合せのうちの１つ以上であってよい。
【０１８５】
特定の実施形態では、多孔質膜は、エンベロープ、及びハイブリッドエンベロープ、スリーブセパレータ、ポケットセパレータ、及びラップセパレータのうちの１つであってよい。多孔質膜は、圧着、溶着、超音波溶接、熱溶接、接着剤、及びこれらの組合せから形成される少なくとも１つのシールド端部を有してよい。多孔質膜は、切断片であってもよい。
【０１８６】
本発明又は本開示の別の例示的実施形態では、電極セパレータアセンブリは、グリッド及びその上に一様でなく分布された活物質を有する正極又は負極のいずれかであり得る電極板を備える。多孔質膜は、その上に配置された主要リブアレイを有する第一膜面を備え、第一膜端部から第二膜端部へ延在してよく；主要リブアレイは均一な高さを有する。
【０１８７】
本発明又は本開示の別の態様は、第一グリッド面及び第二グリッド面を有するグリッドであって、活物質は、第二グリッド面と比較して、第一グリッド面上により濃密に分布する、グリッドを提供する。あるいは、又は加えて、活物質は、グリッド面上に一様でなく分布してよい。グリッドは、打抜きグリッド、キャストグリッド、及びエキスパンドメタルグリッドから成る群のうちの１つであってよい。加えて、グリッドは、反りしがちであり得る。第一膜面又は第二膜面のいずれかは、電極板と隣接していてよい。
【０１８８】
本発明又は本開示の別の態様では、主要リブアレイを、長軸方向かつ多孔質膜の縦方向と実質的に平行に配置してよく、多孔質膜の幅方向を横切って一様に又は一様でなく側方に間隔を空けて配置してよい。多孔質膜は第二面を備え、リブの第二アレイはそれから延在してよい。
【０１８９】
本発明又は本開示の別の態様では、主要リブアレイ及び／又はリブの第二アレイのいずれか又は両方は、ソリッドリブ、分離した断続リブ、連続的リブ、非連続的リブ、非連続的ピーク、非連続的突起物、傾斜リブ、対角リブ、直線的リブ、多孔質膜の実質的に縦方向において長軸方向に延在し得るリブ、多孔質膜の実質的に幅方向に側方に延在し得るリブ、セパレータの実質的に幅方向に横断的に延在し得るリブ、分離した歯、歯状リブ、鋸歯、鋸歯状リブ、狭間胸壁、狭間胸壁状リブ、湾曲状リブ、連続的正弦リブ、非連続的正弦リブ、Ｓ状リブ、連続的ジグザグ鋸歯状リブ、断続非連続的ジグザグ鋸歯状リブ、溝、チャネル、テクスチャー領域、エンボス、窪み、柱状物、ミニ柱状物、多孔質、非多孔質、クロスリブ、ミニリブ、クロスミニリブ、及びこれらの組合せのうちの１つ以上であってよい。
【０１９０】
１つの例示的態様では、多孔質膜は、エンベロープセパレータ、ハイブリッドエンベロープセパレータ、スリーブセパレータ、ポケットセパレータ、ラップセパレータ、カットピースセパレータ、及びリーフセパレータのうちの１つであってよく；エンベロープ、ハイブリッドエンベロープ、スリーブセパレータ、ポケットセパレータ、及びラップセパレータは、圧着、溶着、超音波溶接、熱溶接、接着剤、及びこれらの組合せから形成され少なくとも１つのシールド端部を有してよい。
【０１９１】
本発明又は本開示のさらに別の例示的実施形態では、電極セパレータアセンブリは、グリッド及び活物質を備えた電極板を備えてよく、グリッドは第一グリッド端部及び第二グリッド端部を有してよく、活物質はグリッド上に一様でなく分布してよい。多孔質膜は、第一グリッド端部及び第二グリッド端部を支持する支持構造物を有する第一膜面をさらに備えてよい。第一グリッド端部は少なくとも第一グリッド角部を有してよく、第二グリッド端部は少なくとも第二グリッド角部を有してよい。支持構造物は、均一な高さを有する第一リブアレイを有してよい。
【０１９２】
グリッドは、第一グリッド面及び第二グリッド面を有してよく、活物質は、第二グリッド面と比較して、第一グリッド面上により濃密に分布してよい。あるいは、又は加えて、活物質は、グリッド面上に一様でなく分布してよい。グリッドは、打抜きグリッド、キャストグリッド、及びエキスパンドメタルグリッドから成る群のうちの１つであってよい。電極板は、反りしがちであり得る。
【０１９３】
特定の例示的態様では、第一リブアレイを、多孔質膜の第一膜端部から多孔質膜の第二膜端部へ側方に一様に間隔を空けて配置してよい。第一リブアレイを、多孔質膜の第一膜端部から多孔質膜の第二膜端部へ側方に一様に間隔を空けて配置してもよく、一様でなく間隔を空けて配置してもよい。
【０１９４】
本開示の他の例示的態様では、多孔質膜の中央部分に間隔を空けて配置されているリブと比較して、第一リブアレイを、第一膜端部と隣接した第一膜領域においてより接近して間隔を空けて配置し、第二膜端部と隣接した第二膜領域においてより接近して間隔を空けて配置してよい。
【０１９５】
本開示のさらに別の例示的態様では、第一リブアレイを、第一グリッド端部から第二グリッド端部へ側方に一様に又は一様でなく間隔を空けて配置してよい。加えて、第一リブアレイを、グリッドの中央部分に間隔を空けて配置されているリブと比較して、第一グリッド端部と隣接した第一領域においてより接近して間隔を空けて配置し、第二グリッド端部と隣接した第二領域においてより接近して間隔を空けて配置してよい。
【０１９６】
本開示のさらに別の例示的態様では、支持構造物は繊維マットを有してよく；繊維マットは第一グリッド端部から第二グリッド端部へ延在してよい。支持構造物は、第一グリッド端部と隣接した第一繊維マット及び第二グリッド端部と隣接した第二繊維マットを有してよい。
【０１９７】
別の例示的態様では、多孔質膜は、エンベロープセパレータ、ハイブリッドエンベロープセパレータ、スリーブセパレータ、ポケットセパレータ、ラップセパレータ、カットピースセパレータ、及びリーフセパレータのうちの１つであってよく；エンベロープ、ハイブリッドエンベロープ、スリーブセパレータ、ポケットセパレータ、及びラップセパレータは、圧着、溶着、超音波溶接、熱溶接、接着剤、及びこれらの組合せから形成され少なくとも１つのシールド端部を有してよい。
【０１９８】
本開示のさらに別の例示的態様では、鉛蓄電池は、実質的に本明細書に記載されているセパレータを備えてよい。鉛蓄電池は、移動用、静置用、バックアップ電力用途で、ディープサイクル用途で、サイクル用途で、部分充電状態で、及びこれらの組合せから成る状態のうちの１つにおいて動作し得る。
【０１９９】
例示的バッテリーは、平板バッテリー、液式鉛蓄電池、強化型液式鉛蓄電池（「ＥＦＢ」）、密閉形鉛蓄電池（「ＶＲＬＡ」）、ディープサイクルバッテリー、ゲルバッテリー、吸収ガラスマット（「ＡＧＭ」）バッテリー、管状バッテリー、インバータバッテリー、乗り物用バッテリー、始動・照明・点火（「ＳＬＩ」）乗り物用バッテリー、アイドルスタート／ストップ（「ＩＳＳ」）乗り物用バッテリー、自動車用バッテリー、トラック用バッテリー、船舶用バッテリー、自動二輪車用バッテリー、オールテラインビークル用バッテリー、フォークリフト用バッテリー、ゴルフカート用バッテリー、ハイブリッド電動乗り物用バッテリー、電動乗り物用バッテリー、ｅ−リキシャ用バッテリー、ｅ−三輪車用バッテリー、及びｅ−バイク用バッテリーのうちの１つであってよい。
【０２００】
さらに別の例示的実施形態では、システムは、本明細書に記載されている鉛蓄電池を備えてよい。システムは、乗り物であって、該乗り物は、自動車、トラック、自動二輪車、オールテラインビークル、フォークリフト、ゴルフカート、ハイブリッド乗り物、ハイブリッド電動乗り物、電動乗り物、アイドルスタート／ストップ（「ＩＳＳ」）乗り物、ボート（ｗａｔｅｒ  ｖｅｓｓｅｌ）、ｅ−リキシャ、ｅ−三輪車、及びｅ−バイクのうちの１つであってよい、乗り物を備えてよい。さらに、システムは、移動用、静置用、バックアップ電力用途で、ディープサイクル用途で、サイクル用途で、部分充電状態で、及びこれらの組合せから成る状態のうちの１つにおいて動作し得る。システムは、更に、次のもの：無停電電源装置、エネルギー貯蔵システム、電力バックアップシステム、再生可能エネルギー貯蔵システム、及びこれらの組合せのうちの１つであってよい。
【０２０１】
さらに別の例示的実施形態では、電極セパレータアセンブリにおけるグリッド反りの緩和方法を提供してよい。方法は、反りし易いグリッドを有する電極板；グリッドと隣接した多孔質膜；及び多孔質膜とグリッドとの間の支持構造物の位置決めを提供してよい。活物質を、グリッドに一様でなく塗布してよい。グリッドは、周囲長を有してよい。支持構造物は、グリッド周囲長の少なくとも部分と重なってよい。支持構造物を、均一な高さを有する多孔質膜から延在する一組のリブとして提供してよい。一組のリブを多孔質膜の縦方向に縦列配置してよく、一組のリブを、幅方向の横寸法において、周囲長の第一端部から周囲長の第二端部へ均等に間隔を空けて配置してよい。あるいは、又は加えて、支持構造物は、多角形スペーサーを有してもよく、多角形スペーサーであってもよい。あるいは、又は加えて、支持構造物は、繊維マットを有してもよく、繊維マットであってもよい。あるいは、又は加えて、支持構造物は、第一繊維マット及び第二繊維マットを有してもよく、これらであってもよく；第一繊維マットを周囲長の第一端部と少なくとも部分的に重なって配置し、第二繊維マットを周囲長の第二端部と少なくとも部分的に重なって配置する。方法は、電極セパレータアセンブリを、高温及び／又は熱サイクルに付すことをさらに提供する。
【０２０２】
少なくとも選択された例示的実施形態、態様又は目的では、本開示又は本発明は、セパレータであって、その構成要素並びに物理的属性及び特徴が、予期されない方法で、相乗的に組み合わさって、改良されたバッテリーセパレータを用いて鉛蓄電池産業における以前に満たされない必要性に取り組むセパレータを提供する。特定の好ましい例示的実施形態では、本開示又は本発明は、予期されない方法で、改良された鉛蓄電池セパレータを用いて鉛蓄電池産業における以前に満たされない必要性に取り組むために本明細書に記載されているセパレータを使用するバッテリーを提供する。特定の好ましい例示的実施形態では、本開示又は本発明は、予期されない方法で、本明細書に記載されている本発明のセパレータを利用する本発明の鉛蓄電池を利用する改良されたシステムを用いて鉛蓄電池産業における以前に満たされない必要性に取り組むために本明細書に記載されているバッテリーをしようするシステムを提供する。
【０２０３】
少なくとも選択された例示的実施形態、態様又は目的では、本発明は、現在の技術水準によりこれまで解決されなかった、満たされなかった、及び／又は取り組まれなかった少なくとも問題、必要性、及び／又は課題を解決、満足、及び／又は克服する。少なくとも特定の目的によれば、本発明は、少なくとも前述の問題を克服する、改良されたセパレータ、該改良されたセパレータを利用する改良されたセル若しくはバッテリー、及び／又は該改良されたセパレータ、セル若しくはバッテリーを使用する改良されたシステムを提供する。
【０２０４】
少なくとも選択された例示的実施形態、態様、又は目的によれば、本開示又は本発明は、少なくとも前述の問題、課題、又は必要性に取り組み得、及び／又は新規若しくは改良されたセパレータ、反り抵抗セパレータ、及び／又は鉛蓄電池セパレータ、該新規若しくは改良されたセパレータを利用する新規若しくは改良されたセル若しくはバッテリー、及び／又は該規若しくは改良されたセパレータ、セル若しくはバッテリーを利用する規若しくは改良されたシステムを提供し得る。少なくとも特定の例示的実施形態、態様、又は目的によれば、本開示又は本発明は、新規若しくは改良されたバッテリーセパレータ、バッテリーセル、バッテリー、システム、及び／又はかかる新規若しくは改良されたバッテリーセパレータ、バッテリーセル、バッテリー、及び／若しくはシステムの製造方法及び／若しくは使用方法を対象とする。
【０２０５】
本明細書において、鉛蓄電池用の改良された電極板とセパレータアセンブリ（４００）、該改良されたアセンブリを組み込んでいる改良された鉛蓄電池セル若しくはバッテリー、該改良されたアセンブリ（４００）及び／若しくはバッテリー（１００）を組み込んでいるシステム若しくは乗り物の例示的実施形態、並びにこれらに関連する方法を開示する。電極板（２００、２０１）は、打抜き、キャスト、又はエキスパンドメタル製造法のグリッド（２０２）を有してよい。グリッド（２０２）は、活物質（２０３）の一様でない塗布を有してよい。セパレータ（３００）は、好ましくは、プレート反り若しくはプレートたわみに抵抗若しくは緩和するための支持構造物を提供する。
【０２０６】
少なくとも選択された実施形態によれば、本開示又は本発明は、セパレータ、詳細には、バッテリー水損失を低減若しくは軽減、アンチモン（Ｓｂ）中毒を低減、電極板グリッド反り若しくは湾曲若しくはカッピングを緩和；酸欠乏を低減若しくは軽減；成層化を低減若しくは軽減；デンドライト成長を低減若しくは軽減；酸化の影響を低減；水損失を低減；湿潤性を増大；酸拡散を改善；一様性を改善；及び低減された電気抵抗を有することができる、コールドクランキングアンペアを増大することができる、並びに／又はこれらの組合せである液式鉛畜電池用セパレータを対象とする。加えて、本明細書において、少なくとも強化型液式鉛蓄電池における、バッテリー寿命を増強する；バッテリー水損失を低減する；バッテリーアンチモン（Ｓｂ）中毒を低減する；電極板グリッド反り若しくは湾曲若しくはカッピングを低減若しくは緩和する；酸欠乏を低減若しくは軽減する；成層化を低減若しくは軽減する；デンドライト成長を低減若しくは軽減する；酸化の影響を低減する；内部抵抗を低減する；湿潤性を増大する；酸拡散を改善する；コールドクランキングアンペアを改善する；一様性を改善する；及び／又は同様のもの；並びにこれらのいずれかの組合せのための方法、システム、及びバッテリーセパレータを開示する。少なくとも特定の実施形態によれば、本開示又は本発明は、強化型液式鉛蓄電池用の改良されたセパレータであって、該セパレータは、低減された水損失及びアンチモン（Ｓｂ）中毒、改良されたセパレータグリッド反り抵抗、改良されたセパレータレジリエンス；並びにこれらの組合せのための改良された配合物を含む、セパレータを対象とする。少なくとも特定の実施形態によれば、本開示又は本発明は、強化型液式鉛蓄電池用の改良されたセパレータであって、該セパレータは、架橋された成分、性能向上添加剤若しくはコーティング、増強された耐酸化性、アモルファスシリカ、より高油吸収性シリカ、より高シラノール基シリカ、２１：１００〜３５：１００のＯＨ：Ｓｉ比を有するシリカ、超高分子量ポリエチレン（「ＵＨＭＷＰＥ」）などの膜及びポリマーの４０重量％以上の量で粒子状フィラーを含有するポリオレフィン微多孔膜、低減されたシート厚さ、低減された厚さ、低減された油含有率、増大された湿潤性、増強された酸拡散、並びに／又は同様のもの、並びにこれらのいずれかの組合せを含む改良された配合物を含む、セパレータを対象とする。
【実施例】
【０２０７】
本明細書に記載されているいくつの実施形態を、次の非限定的実施例でさらに例証する。
【０２０８】
実施例１
バッテリー移動試験
自動車、フォークトラック及びゴルフカート用運転パターンを、図１７に示されている典型的な運転パターン下で生じる力の測定を行うため、乗り物にフォースゲージを設置することによって決定した。同時に異なる大きさの複数のバッテリーを試験することができ、Ｇ力を変化させることができる移動テーブルを、図１７に示されているように展開した。テーブルは、実際のＧ力が動態観測から観察されるものと整合し、充放電中の移動を限定するサイクラーと相互に作用することもできることを確認するためにフォースゲージを備えた。
【０２０９】
実施例２
ＮＡＭ膨張及び酸欠乏
図１６のコンピュータ最適化混合セパレータ（ＲｉｐＴｉｄｅ  Ｍ）を、図１８のソリッドリブプロファイルセパレータに対する性能において比較した。この試験では、バッテリーを８５回毎に過剰充電せず、ガス発生を最小化した。ＲｉｐＴｉｄｅ  Ｍを備えるバッテリーは、標準的ソリッドリブプロファイルを有するものと比較した場合、より高電圧を示した。この電圧差は、酸が混合されていないか又は完全に層別化されないことを示した。
【０２１０】
しかしながら、ＲｉｐＴｉｄｅ  Ｍを備えるバッテリーは、性能劣化及びバッテリー分解分析を示し、図１８に示されているようにセパレータプロファイルの反転画像を用いて過剰なＮＡＭ膨張を発見した。別の言い方をすれば、適切な位置で支えるリブがなかろうとＮＡＭは膨張した。この観察から、サイクルしたバッテリーとして、実際に、ＮＡＭは１．０ｍｍ未満の厚さであることが多いチャネルを遮断するのに充分に膨張し、酸を受動的に混合することができないために酸を欠乏させたと考えられた。したがって、ＰＳｏＣバッテリーの寿命を延長させるため、酸の同時混合及びＮＡＭ膨張の防止が望ましい。
【０２１１】
実施例３
ＮＡＭ膨張及びセパレータリブ数増加
実施例２で示されたＮＡＭ膨張に関して、より深くバッテリーを放電すれば、より多くの鉛がより嵩張る硫酸鉛へ転換する。活物質が制限されない場合、セパレータリブ間の空間は満たされるだろう。硫酸鉛から鉛へ戻るのを減らすため、膨張された活物質が電流通過グリッドへの電子コンダクタンスを有することが望ましい。従来のＳＬＩバッテリー用セパレータは、バッテリーが規則的にサイクルされないことを想定して設計された。原動力バッテリーに使用されるセパレータと異なって、ＳＬＩセパレータは、数少ないリブしか有さず、通常１１個程度のリブしか有しない。しかしながら、実施例２に示されたように、ＳＬＩセパレータがサイクルＥＦＢ用途で使用されるとき、膨張し、不活となり、受動的酸混合を防止するだろう無支持活物質の大きい領域があるだろう。より圧縮耐性のセパレータが必要である。
【０２１２】
図１９に示されているように、１１個から３５個へなど、実質的にリブ数を増加することにより、無支持活物質の領域は大きく減少する。膨張された活物質の個別の領域は大きさが減少するので、膨張された活物質がグリッドとの電子接触を維持する確率は高く、膨張された活物質が再充電時に硫酸鉛から鉛へ最終的に還元する可能性を支持する。
【０２１３】
より多数のリブを有するセパレータの受動的酸混合能力を、図１６で使用されている計算流体力学モデリングを使用して調査した。図２０に示されているように、ソリッドリブプロファイルの混合能力を、３５個のリブを有する圧縮耐性鋸歯状リブプロファイルと比較した。図のように、鋸歯状３５リブ付きセパレータの水平チャネルは、酸混合を可能とした。この組み合わせた酸混合及び圧縮耐性セパレータ設計は、ＲｉｐＴｉｄｅ  Ｃと呼ぶ。
【０２１４】
ＲｉｐＴｉｄｅ  Ｃ及び標準的ＳＬＩセパレータを備えるバッテリーを、図２０に示されているように、実施例１の移動テーブル中過充電なしで部分充電状態において試験した。ＳＬＩセパレータを備えるバッテリーは、直ぐに動かなくなった。しかしながら、ＲｉｐＴｉｄｅ  Ｃセパレータを備えるバッテリーは、活物質が制限されて膨張が起きないようになって、リブ鋸歯が酸混合を可能としたので、寿命の著しく改良を示した。
【０２１５】
このＰＳｏＣ試験におけるＮＡＭ膨張のために溶液を提供することにより、バッテリー寿命を実質的に延長した。より高電圧では、これは、酸が混合されていることを示すものである。したがって、自動車用バッテリーは、完全充電からＰＳｏＣ動作に移行するので、セパレータの設計を変更してより長寿命を得ることができる。
【０２１６】
実施例４
放電レベル及びＮＡＭ膨張
図２１に示されているように、セパレータ設計の選択を、バッテリーが経験するだろう放電深度と組み合わせる。バッテリーの放電がより深いほど、ＮＡＭ膨張はより大きく、かつ、バッテリーの適切な回復を保証するのにより大きな加圧が必要である。ＳＢＡ試験で使用される５％未満など放電が浅い場合、ＮＡＭ膨張は僅かであり、ＲｉｐＴｉｄｅ  Ｍ又は図１６の最適化された混合プロファイルは成層化の防止及び寿命の延長に充分である。１７．５％ＰＳｏＣ試験など放電がより深い場合、ＮＡＭ膨張の危険性のため、圧縮抵抗及び酸混合ＲｉｐＴｉｄｅ  Ｃセパレータはより長いバッテリー寿命を得る。
【０２１７】
実施例５
ＰＳｏＣ下の従来のＳＬＩセパレータ故障
電荷受容性の向上に対するＰＳｏＣ動作における寿命延長に関する実施例２〜４に記載されている知見に基づいて、従来のＳＬＩリブ間隔は膨張し続け電荷受容性不良をもたらすだろう無支持活物質を可能とすると予想されるだろう。図２２に示されているように、従来のＳＬＩリブ間隔を有するセパレータを備えるバッテリー中の活物質の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像は、高濃度の硫酸鉛を示し、この予想を検証している。
【０２１８】
図２２にも示されているように、１１個のリブを有する典型的なＳＬＩセパレータがグリッドにわたって配置されている場合、ペレットの１／３はこれらを適切な位置で支えるリブと直接接触しないだろう。バッテリーがＰＳｏＣで動作するとき、無支持活物質は成長し、グリッドとの接触を最終的に失い、次いで、ＰＳｏＣでの動作の場合、落下するだろう。したがって、ＳＬＩセパレータの使用は、電荷受容性不良をもたらすだろう。
【０２１９】
実施例６
圧縮耐性セパレータを備えるバッテリーのＰＳｏＣサイクル
図２３は、圧縮耐性セパレータ、ＲｉｐＴｉｄｅ  Ｍを備えるバッテリーのＰＳｏＣサイクルが活物質の膨張に対して与える影響を示す。活物質のＳＥＭは、ＮＡＭが非常に正常な状態であることを示している。同じグリッドを見る場合、活物質の全てのペレットは、これを適切な位置で支える複数のリブからの支持を有する。図のように、ＰＳｏＣで動作した後のバッテリーの分解、ペレットの全ては無傷であり、ＮＡＭは過剰に膨張しなかった。したがって、ＮＡＭが圧縮耐性セパレータにより制限され、グリッドとの接触を維持する場合、電荷受容性は向上するだろう。
【０２２０】
図２４は、圧縮耐性セパレータ、ＲｉｐＴｉｄｅ  Ｃを備えるバッテリーのＰＳｏＣサイクルが活物質の膨張に対して与える影響を示す。８０％充電状態では、ＤＣＡは、セパレータプロファイルへ変更することにより３０％増加する。したがって、この圧縮耐性セパレータはＮＡＭを制限し、硫酸鉛のポケット膨張を最小化して、従来のＳＬＩセパレータを備えるバッテリーに対してＤＣＡを増加させる。
【０２２１】
実施例７
核形成添加剤
本明細書に記載されているいくつかの実施形態では、活電極物質における炭素などの少量の核形成添加剤を混合する従来の手法と対照的に、それが形成されたまま硫酸鉛と直接接触するように、負極面上に核形成添加剤を配置する。場合によっては、本明細書に記載されている送達方法は、図２５及び２６に示されているように、負極と直接的接触しているセパレータの側面上に炭素を被覆することである。
【０２２２】
図２７は、セパレータ上に配置された炭素の薄層を示す。この場合、薄いコーティング層は約１０ミクロン厚であり、セパレータの平方メートル当たり約１１グラムの炭素を付加する。この炭素の層は、ＳＥＭから分かるように実際には多孔質であり、僅かしかＥＲを向上させない。炭素がセパレータにより付加される場合、バッテリーへの炭素は約１５グラムであり、ＮＡＭに炭素を添加する従来の手法で使用される炭素量より極めて少ない。
【０２２３】
この手法にはいくつかの利点がある。システムに対してより小量の炭素では、水損失はより低く、ＮＡＭから炭素を取り除くことによりエクスパンダーの吸収及び結果としての電力ロスのトラブルを回避する。ここで、主要な問題は、炭素被覆セパレータが実際に電荷受容性を向上させるか否かを確定することである。
【０２２４】
図２８に示されているように、ＳＬＩセパレータ上への炭素のコーティングは、ＤＣＡに対して僅かな増加しか示さない。さらに、同じコーティングを圧縮耐性セパレータに塗布する場合、ＤＣＡは増加する。非被覆ＳＬＩセパレータの工業規格と比較した場合、炭素被覆された圧縮耐性セパレータ（この場合、ＲｉｐＴｉｄｅ  Ｃ）を備えるバッテリーは、ＤＣＡを８５％増加させる。
【０２２５】
少なくとも特定の実施形態、態様、又は目的によれば、本開示又は本発明は、様々な鉛蓄電池及び／若しくはシステムのための新規若しくは改良されたセパレータを対象とする又は提供し得る。加えて、本明細書に開示されている例示的実施形態は、新規若しくは改良されたバッテリーセパレータ、セパレータプロファイル、これを組み込んでいるセパレータ電極アセンブリ、これを組み込んでいるバッテリーセル、これを組み込んでいるバッテリー、これを組み込んでいるシステム、並びに／又はこれの製造方法及び／若しくは使用方法、並びに／若しくは同様のもの、並びに／又はこれらの組合せを対象とする。例えば、本明細書において、鉛蓄電池用の改良された電極板とセパレータアセンブリ（４００）、該改良されたアセンブリを組み込んでいる改良された鉛蓄電池セル若しくはバッテリー、該改良されたアセンブリ（４００）及び／若しくはバッテリー（１００）を組み込んでいるシステム若しくは乗り物の例示的実施形態、並びにこれらに関連する方法を開示する。電極板（２００、２０１）は、打抜き、キャスト、又はエキスパンドメタル製造法のグリッド（２０２）を有してよい。グリッド（２０２）は、活物質（２０３）の一様でない塗布を有してよい。セパレータ（３００）は、プレート反り若しくはプレートたわみに抵抗若しくは緩和するための支持構造物を提供する。
【０２２６】
少なくとも選択された例示的実施形態、態様、又は目的によれば、本開示又は本発明は、プレート反り抵抗セパレータ；穿刺抵抗セパレータ；レジリエントセパレータ；バッテリーセル；バッテリー；これを使用若しくは含む関連する使用方法；これを使用若しくは含む関連するシステム；これを使用若しくは含む関連する乗り物；これの製造方法；及び／若しくは同様のもの；並びに／又はこれらの組合せのうちの１つ以上を特徴とする新規若しくは改良されたバッテリーセパレータを少なくとも対象とする。少なくとも特定の例示的実施形態、態様、又は目的によれば、本開示又は本発明は、高性能；低故障率；改良された寿命；プレート短絡の低発生率；セパレータ穿刺の低発生率；及び／若しくは同様のもの；並びに／又はこれらの組合せのうちの１つ以上を特徴とする１つ以上の新規又は改良されたバッテリーセル及び／又はバッテリーを対象とする。
【０２２７】
本開示又は本発明は、様々な鉛蓄電池及び／又はシステムのための新規若しくは改良されたセパレータを対象とする。加えて、本明細書に開示されている例示的実施形態は、新規若しくは改良されたバッテリーセパレータ、セパレータプロファイル、これを組み込んでいるセパレータ電極アセンブリ、これを組み込んでいるバッテリーセル、これを組み込んでいるバッテリー、これを組み込んでいるシステム、並びに／又はこれの製造方法及び／若しくは使用方法、並びに／若しくは同様のもの、並びに／又はこれらの組合せを対象とする。例えば、本明細書において、鉛蓄電池用の改良された電極板とセパレータアセンブリ（４００）、該改良されたアセンブリを組み込んでいる改良された鉛蓄電池セル若しくはバッテリー、該改良されたアセンブリ（４００）及び／若しくはバッテリー（１００）を組み込んでいるシステム若しくは乗り物の例示的実施形態、並びにこれらに関連する方法を開示する。電極板（２００、２０１）は、打抜き、キャスト、又はエキスパンドメタル製造法のグリッド（２０２）を有してよい。グリッド（２０２）は、活物質（２０３）の一様でない塗布を有してよい。セパレータ（３００）は、プレート反り若しくはプレートたわみに抵抗若しくは緩和するための支持構造物を提供する。
【０２２８】
付属の特許請求の範囲の組成物及び方法は、本明細書に記載されている特定の組成物及び方法による範囲に限定されず、特許請求の範囲の少数の態様の例証とする意図であり、機能的に均等であるいずれもの組成物及び方法は特許請求の範囲内にあるものとする。示されたもの及び本明細書に記載されているものに加えて組成物及び方法の様々な変更は、付属の特許請求の範囲内にあるものとする。さらに、本明細書に開示されている特定の代表的組成物及び方法ステップのみが明確に記載されているが、組成物及び方法ステップの他の組合せも、たとえ具体的に記載されていなくても、付属の特許請求の範囲内にあるものとする。したがって、ステップ、成分、又は構成成分の組合せは明示的に本明細書中で述べられていてもよく、述べられていなくてもよいが、たとえ明示的に指定されなくても、ステップ、成分、及び構成成分の他の組合せは含まれる。本明細書で使用されるとき、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」及びその変化形は、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及びその変形と同義で使用され、オープンエンド、非限定的である。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」及び「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は様々な実施形態を説明するために本明細書において使用され、用語「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」及び「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」は、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」及び「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」の代わりに使用してよく、本発明のより特定の実施形態を提供し、開示もされる。実施例以外、又は別段に注記された場合、本明細書及び特許請求の範囲で使用される成分量を表す全ての数字、反応条件などは、最低限でも、及び特許請求の範囲に対する均等の原則の適用を限定する試行としてではなく理解されるべきであり、有効桁の数及び通常の丸め手法（ｒｏｕｎｄｉｎｇ  ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ）に照らして解釈されるべきである。
【０２２９】
本発明は、その要旨及び不可欠な属性から逸脱していない他の形態で具体化してよく、したがって、先の明細でなく本発明の範囲を示している付属の特許請求の範囲を参照すべきである。開示されているのは、開示された方法及びシステムを行うために使用してよい成分である。これら及び他の成分は本明細書に開示されており、これらの成分の組合せ、部分集合、相互作用、群、その他が開示される場合、各様々な個体及び集団的組合せの具体的参照並びにこれらの順列は明示的開示されていなくてもよく、全方法及びシステムに関して各々は具体的に企図され本明細書に記載されていると理解される。これは、限定されないが、開示された方法におけるステップを含む本願の全態様に当てはまる。したがって、実施し得る様々な追加のステップがある場合、これらの追加のステップのそれぞれをいずれかの特定の実施形態又は開示された方法の実施形態の組合せで実施してよいと理解される。
【０２３０】
構造及び方法の先の記載された説明は、例証の目的のみのために示している。実施例を使用して最良の様式を含む例示的実施形態を開示しており、いずれもの当業者が、いずれものデバイス又はシステムの製造及び使用並びにいずれもの組み入れられた方法の実施を含み、本発明を実施することを可能としている。これらの実施例は、開示されたステップ及び／又は形態を実践するために本発明を網羅するものでもなく限定するものでもなく、上記教示に照らして多くの変更及び変化形は可能である。本明細書に記載されている特徴は、いずれの組合せでも組み合わし得る。本明細書に記載されている方法のステップを、物理的に可能であるいずれの順序でも実施してよい。本発明の特許範囲は付属の特許請求の範囲により規定され、当業者が、気がつく他の実施例を含み得る。かかる他の実施例は、これらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、又はこれらが特許請求の範囲の文言とごく僅かした異ならない均等な構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものとする。
【０２３１】
付属の特許請求の範囲の組成物及び方法は、本明細書に記載されている特定の組成物及び方法による範囲に限定されず、特許請求の範囲の少数の態様の例証とする意図である。機能的に均等であるいずれの組成物及び方法も特許請求の範囲内にあるものとする。示されたもの及び本明細書に記載されているものに加えて組成物及び方法の様々な変更は、付属の特許請求の範囲内にあるものとする。さらに、本明細書に開示されている特定の代表的組成物及び方法ステップのみが明確に記載されているが、組成物及び方法ステップの他の組合せも、たとえ具体的に記載されていなくても、付属の特許請求の範囲内にあるものとする。したがって、ステップ、成分、又は構成成分の組合せは明示的に本明細書中で述べられていてもよく、述べられていなくてもよいが、たとえ明示的に指定されなくても、ステップ、成分、及び構成成分の他の組合せは含まれる。
【０２３２】
本明細書及び付属の特許請求の範囲で使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈上明らかに別段に指示されない限り、複数を含む。範囲は、「約（ａｂｏｕｔ）」又は「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」１つの特定の値から、及び／又は「約（ａｂｏｕｔ）」又は「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」もう１つの特定の値へとして本明細書に表され得る。かかる範囲が表される場合、別の実施形態は、１つの特定の値から及び／又は他の特定の値までを含む。同様に、先行詞「約」を使用して値を近似で表す場合、特定の値は別の実施形態を形成すると理解されるだろう。他の端点と関連して、及び他の端点と無関係の両方で範囲の各々の端点は有意であるとさらに理解されよう。「必要に応じた」又は「必要に応じて」は、その後に記載されるイベント又は環境は起こってもよく、起こらなくてもよく、本明細書は前記イベント又は環境が起こる場合及び前記イベント又は環境が起こらない場合を含むことを意味する。
【０２３３】
本明細書及び本明細書の特許請求の範囲全体にわたって、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」及び「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」などの用語の変化形は、「含むが限定されない」を意味し、例えば、他の添加剤、成分、整数、又はステップなどを排除するものではない。用語「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」及び「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」は、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」及び「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」の代わりに使用してよく、本発明のより特定の実施形態を提供し、開示もされる。「例示的（ｅｘｅｍｐｌａｒｙ）」又は「例えば（ｆｏｒ  ｅｘａｍｐｌｅ）」は、「の例（ａｎ  ｅｘａｍｐｌｅ  ｏｆ）」を意味し、好ましい又は理想的実施形態の表示を伝えるものではない。同様に「など（ｓｕｃｈ  ａｓ）」はそれぞれの意味で使用されないが、説明的又は例示的目的のために使用される。さらに、特に文中又は図中の寸法によって示されていない限り、図は、原寸に比例していないと解釈されるものとする。
【０２３４】
注記された場合以外、本明細書及び特許請求の範囲で使用される幾何学、寸法などを表す全ての数は、最低限でも、及び特許請求の範囲に対する均等の原則の適用を限定する試行としてではなく理解されるべきであり、有効桁の数及び通常の丸め手法に照らして解釈されるべきである。
【０２３５】
別段に指定されない限り、本明細書で使用される全ての技術及び科学用語は、開示された本発明が属する技術分野の当業者により共通に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書で引用された文献及びこれらが引用される材料は参照により特に組み入れられる。
【０２３６】
加えて、本明細書で例証として適切に開示された本発明を、本明細書で具体的に開示されていないいずれもの要素の非存在下実施してもよい。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年5月12日(2021.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極セパレータアセンブリであって、前記電極セパレータアセンブリは：
これらの間に開口部を有する導電体格子を備えるグリッドを備える電極板と；
複数の別々の突起物を有する複数の第一リブ列を備える前記電極板に面する第一面を備える多孔質膜と；
複数の位置の少なくとも５０％は導電体の上に存在する別々の突起物を備える、前記複数の位置における前記導電体及び前記第一リブ列交差と、
を含む、電極セパレータアセンブリ。
【請求項２】
前記グリッドは、その上に塗布された活物質を含み、前記活物質は前記開口部内でペレットを形成し；前記導電体の上に存在する別々の突起物は、前記ペレットを前記開口部から押し出さないように複数の第一リブ列を支持する、請求項１に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項３】
前記複数の位置の少なくとも６５％は導電体の上に存在する別々の突起物を備える、請求項１に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項４】
前記複数の位置の少なくとも８０％は導電体の上に存在する別々の突起物を備える、請求項１に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項５】
前記複数の位置の少なくとも９５％は導電体の上に存在する別々の突起物を備える、請求項１に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項６】
前記複数の位置の少なくとも１００％は導電体の上に存在する別々の突起物を備える、請求項１に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項７】
前記複数の第一リブ列を縦方向に縦列配置し、幅方向に側方に間隔を置いて配置する、請求項１に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項８】
前記複数の第一リブ列を幅方向に側方に配置し、縦方向において縦に間隔を置いて配置する、請求項１に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項９】
前記複数の第一リブ列は、ソリッドリブ、分離した断続リブ、連続的リブ、非連続的リブ、非連続的ピーク、非連続的突起物、傾斜リブ、酸混合リブ、対角リブ、直線的リブ、前記多孔質膜の実質的に縦方向において長軸方向に延在するリブ、前記多孔質膜の実質的に幅方向に側方に延在するリブ、前記セパレータの実質的に前記幅方向に横断的に延在するリブ、分離した歯、歯状リブ、鋸歯、鋸歯状リブ、狭間胸壁、狭間胸壁状リブ、湾曲状リブ、連続的正弦リブ、非連続的正弦リブ、Ｓ状リブ、連続的ジグザグ鋸歯状リブ、断続非連続的ジグザグ鋸歯状リブ、溝、チャネル、テクスチャー領域、エンボス、窪み、柱状物、ミニ柱状物、多孔質、非多孔質、クロスリブ、ミニリブ、クロスミニリブ、及びこれらの組合せから成る群のうちの１つである、請求項１に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項１０】
前記多孔質膜は、複数の第二リブ列を備える前記電極板から離れて面する第二面を備える、請求項１に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項１１】
前記複数の第二リブ列は、ソリッドリブ、分離した断続リブ、連続的リブ、非連続的リブ、非連続的ピーク、非連続的突起物、傾斜リブ、酸混合リブ、対角リブ、直線的リブ、前記多孔質膜の実質的に縦方向において長軸方向に延在するリブ、前記多孔質膜の実質的に幅方向に側方に延在するリブ、前記セパレータの実質的に前記幅方向に横断的に延在するリブ、分離した歯、歯状リブ、鋸歯、鋸歯状リブ、狭間胸壁、狭間胸壁状リブ、湾曲状リブ、連続的正弦リブ、非連続的正弦リブ、Ｓ状リブ、連続的ジグザグ鋸歯状リブ、断続非連続的ジグザグ鋸歯状リブ、溝、チャネル、テクスチャー領域、エンボス、窪み、柱状物、ミニ柱状物、多孔質、非多孔質、クロスリブ、ミニリブ、クロスミニリブ、及びこれらの組合せから成る群のうちの１つである、請求項１０に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項１２】
前記多孔質膜は、エンベロープセパレータ、ハイブリッドエンベロープセパレータ、スリーブセパレータ、ポケットセパレータ、ラップセパレータ、カットピースセパレータ、及びリーフセパレータ（ガラスマット又はペースト紙などの片側又は両側に不織布を有するか又は有しない）から成る群のうちの１つである、請求項１に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項１３】
電極セパレータアセンブリであって、前記電極セパレータアセンブリは：
これらの間に開口部を有する導電体格子を備えるグリッドを備える電極板と；
各分離した歯間に間隔を置いた複数の分離した歯を備える複数の第一リブ列を備える前記電極板に面する第一面を備える多孔質膜と、
を含み、
前記リブ列は第一頻度で前記導電体と交差し、前記複数の分離した歯は第二頻度で前記リブ列に沿って存在し；
前記第二頻度は前記第一頻度のエイリアスである、
電極セパレータアセンブリ。
【請求項１４】
前記第二頻度は、前記第一頻度と同等か又は前記第一頻度より大きい、請求項１３に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項１５】
前記第二頻度は、前記第一頻度の倍数である、請求項１３に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項１６】
前記グリッドは、その上に塗布された活物質を含み、前記活物質は前記開口部内でペレットを形成し；前記導電体の上に存在する別々の突起物は、前記ペレットを前記開口部から押し出さないように複数の第一リブ列を支持する、請求項１３に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項１７】
前記複数の第一リブ列を縦方向に縦列配置し、幅方向に側方に間隔を置いて配置する、請求項１３に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項１８】
前記複数の第一リブ列を幅方向に側方に配置し、縦方向において縦に間隔を置いて配置する、請求項１３に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項１９】
前記複数の第一リブ列は、ソリッドリブ、分離した断続リブ、連続的リブ、非連続的リブ、非連続的ピーク、非連続的突起物、傾斜リブ、酸混合リブ、対角リブ、直線的リブ、前記多孔質膜の実質的に縦方向において長軸方向に延在するリブ、前記多孔質膜の実質的に幅方向に側方に延在するリブ、前記セパレータの実質的に前記幅方向に横断的に延在するリブ、分離した歯、歯状リブ、鋸歯、鋸歯状リブ、狭間胸壁、狭間胸壁状リブ、湾曲状リブ、連続的正弦リブ、非連続的正弦リブ、Ｓ状リブ、連続的ジグザグ鋸歯状リブ、断続非連続的ジグザグ鋸歯状リブ、溝、チャネル、テクスチャー領域、エンボス、窪み、柱状物、ミニ柱状物、多孔質、非多孔質、クロスリブ、ミニリブ、クロスミニリブ、及びこれらの組合せから成る群のうちの１つである、請求項１３に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項２０】
前記多孔質膜は、複数の第二リブ列を備える前記電極板から離れて面する第二面を備える、請求項１３に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項２１】
前記複数の第二リブ列は、ソリッドリブ、分離した断続リブ、連続的リブ、非連続的リブ、非連続的ピーク、非連続的突起物、傾斜リブ、酸混合リブ、対角リブ、直線的リブ、前記多孔質膜の実質的に縦方向において長軸方向に延在するリブ、前記多孔質膜の実質的に幅方向に側方に延在するリブ、前記セパレータの実質的に前記幅方向に横断的に延在するリブ、分離した歯、歯状リブ、鋸歯、鋸歯状リブ、狭間胸壁、狭間胸壁状リブ、湾曲状リブ、連続的正弦リブ、非連続的正弦リブ、Ｓ状リブ、連続的ジグザグ鋸歯状リブ、断続非連続的ジグザグ鋸歯状リブ、溝、チャネル、テクスチャー領域、エンボス、窪み、柱状物、ミニ柱状物、多孔質、非多孔質、クロスリブ、ミニリブ、クロスミニリブ、及びこれらの組合せから成る群のうちの１つである、請求項２０に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項２２】
前記多孔質膜は、エンベロープセパレータ、ハイブリッドエンベロープセパレータ、スリーブセパレータ、ポケットセパレータ、ラップセパレータ、カットピースセパレータ、及びリーフセパレータ（ガラスマット又はペースト紙などの片側又は両側に不織布を有するか又は有しない）から成る群のうちの１つである、請求項１３に記載の電極セパレータアセンブリ。
【請求項２３】
鉛蓄電池であって、
前記鉛蓄電池は、移動用、静置用、バックアップ電力用途で、ディープサイクル用途で、サイクル用途で、部分充電状態で、及びこれらの組合せから成る状態のうちの１つにおいて動作するか、又は
前記鉛蓄電池は、平板バッテリー、液式鉛蓄電池、強化型液式鉛蓄電池（「ＥＦＢ」）、密閉形鉛蓄電池（「ＶＲＬＡ」）、ディープサイクルバッテリー、ゲルバッテリー、吸収ガラスマット（「ＡＧＭ」）バッテリー、管状バッテリー、インバータバッテリー、乗り物用バッテリー、始動・照明・点火（「ＳＬＩ」）乗り物用バッテリー、アイドルスタート／ストップ（「ＩＳＳ」）乗り物用バッテリー、自動車用バッテリー、トラック用バッテリー、船舶用バッテリー、自動二輪車用バッテリー、オールテラインビークル用バッテリー、フォークリフト用バッテリー、ゴルフカート用バッテリー、ハイブリッド電動乗り物用バッテリー、電動乗り物用バッテリー、ｅ−リキシャ用バッテリー、ｅ−三輪車用バッテリー、及びｅ−バイク用バッテリーから成る群から選択される、請求項１、又は１３に記載の電極セパレータアセンブリを備える、鉛蓄電池。
【請求項２４】
請求項２３に記載の鉛蓄電池を含むシステムであって、
前記システムは乗り物をさらに含み、前記乗り物は、自動車、トラック、自動二輪車、オールテラインビークル、フォークリフト、ゴルフカート、ハイブリッド乗り物、ハイブリッド電動乗り物、電動乗り物、アイドルスタート／ストップ（「ＩＳＳ」）乗り物、ボート（ｗａｔｅｒ  ｖｅｓｓｅｌ）、ｅ−リキシャ、ｅ−三輪車、及びｅ−バイクから成る群から選択されるか、
前記システムは、移動用、静置用、バックアップ電力用途で、ディープサイクル用途で、サイクル用途で、部分充電状態で、及びこれらの組合せから成る状態のうちの１つにおいて動作するか、又は
前記システムは、無停電電源装置、エネルギー貯蔵システム、電力バックアップシステム、再生可能エネルギー貯蔵システム、及びこれらの組合せから成る群のうちの１つである、システム。
【請求項２５】
少なくとも１つの不織布材料、ガラスマット、繊維マット、ＡＧＭ、活物質保持マット、ペースト紙、及び／又はこれらの組合せをさらに含む、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の電極セパレータアセンブリ。
【国際調査報告】
2021535571.tif 000051