(57)【要約】  少なくとも１つの実施形態では、セパレータは、鉛蓄電池の電極上に活物質を保持するために繊維マットを備える。新規または改良されたマット、セパレータ、バッテリー、方法、および／またはシステムも開示する、示す、クレームする、および／または提供する。例えば、少なくとも１つのあり得る好ましい実施形態では、複合セパレータは、鉛蓄電池の電極上に活物質を保持するために繊維マットを備える。少なくとも１つのあり得る特に好ましい実施形態では、ＰＥ膜セパレータは、鉛蓄電池の電極上に活物質を保持するために少なくとも１つの繊維マットを備える。少なくとも特定の実施形態、態様および／または目的によれば、本発明、本願、または本開示は、溶液、新規製品、改良された製品、新規方法、および／もしくは改良された方法を提供することができ、ならびに／またはＰＡＭ脱落、ＮＡＭ脱落、電極歪み、活物質脱落、活物質損失、および／もしくは物理的分離、電極効率、バッテリー性能、バッテリー寿命、および／もしくはサイクル寿命の問題の核心、必要性および／もしくは問題に対処することができ、ならびに／または現在の鉛蓄電池もしくはバッテリーシステムから生じるチャレンジに対処する新規バッテリーセパレータ、新規バッテリー技術、および／もしくは新規バッテリー方法および／もしくはシステム、好ましくはもしくは特に強化型液式鉛蓄電池、ＰＳｏＣバッテリー、ＩＳＳバッテリー、ＥＳＳバッテリー、および／もしくは同様のものにおいて、特に電極から活物質の脱落を防止もしくは遅らせることができるようにした新規バッテリーセパレータ、新規バッテリー技術および／もしくは新規バッテリー方法および／もしくはシステムを提供することができる。
2020506520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛蓄電池セパレータアセンブリであって、前記鉛蓄電池セパレータアセンブリは：
セパレータ層と；
不織繊維マットと、
を備え；
前記繊維マットは前記セパレータ層と隣接して配置されており；および
前記繊維マットは、約６ｍΩ・ｃｍ2〜約１４ｍΩ・ｃｍ2の範囲の電気抵抗、約５未満の平均細孔径および約１５００ｌ／ｍ2ｓ〜約２５００ｌ／ｍ2ｓの範囲の通気度を有する、
鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項２】
前記セパレータ層および繊維マットは互いに積層されている、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項３】
前記繊維マットは、約２００μｍ〜４５０μｍの厚さを有する、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項４】
前記繊維マットは、約１１ｍΩ・ｃｍ2未満の電気抵抗を有する、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項５】
前記繊維マットは、約５０ｇ／ｍ2〜約６５ｇ／ｍ2の範囲の面積比重量を有する、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項６】
前記繊維マットは、約１５重量％〜約２１重量％の範囲の好ましい結合材率を有する、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項７】
前記繊維マットは、約２００Ｎ／５０ｍｍの縦方向引張強さを有する、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項８】
前記繊維マットは、約１５０Ｎ／５０ｍｍの幅方向引張強さを有する、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項９】
前記繊維マットは、約７．２μｍの合成繊維径を含む、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項１０】
前記繊維マットは、ガラス繊維、合成繊維、およびこれらの組合せからなる群から選択される繊維を含む、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項１１】
前記合成繊維は、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、アクリル樹脂、他のプラスチック、重合体、ホモ重合体、共重合体、およびこれらのいずれかの組合せからなる群から選択される、請求項１０に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項１２】
前記繊維マットは、ゴム、シリカ、可溶性繊維、ゲル化剤、界面活性剤、およびこれらの組合せからなる群から選択される添加剤を含む、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項１３】
前記添加剤は、コーティングとして塗布される、前記繊維マットに含浸される、前記繊維マット内に分散される、前記多孔質膜の製造中に添加される、およびこれらのいずれかの組合せからなる群から選択される、請求項１２に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項１４】
前記セパレータ層および前記繊維マットは、リーフである、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項１５】
前記セパレータ層および前記繊維マットは、スリーブである、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項１６】
前記セパレータ層および前記繊維マットは、エンベロープである、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項１７】
前記エンベロープは、ハイブリッドエンベロープである、請求項１６に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項１８】
前記セパレータ層は、微多孔膜であり；
前記セパレータ層は、ポリエチレン、好ましくは超高分子量ポリエチレン、粒子状フィラー、および加工用可塑剤を含み；
前記セパレータ層は、前記セパレータ層のうち４０重量％以上の量で粒子状フィラーを含み；および
前記ポリエチレンは、複数の伸びきり鎖結晶（シシ構造形成）および複数の折りたたみ鎖結晶（ケバブ構造形成）を含むシシ・ケバブ構造形成の重合体を含み、ケバブ構造形成の平均反復または周期性は１ｎｍ〜１５０ｎｍである、
請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項１９】
前記フィラーは、シリカ、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、および沈降非晶質シリカ、ならびにこれらのいずれかの組合せからなる群から選択され；29Ｓｉ−ＮＭＲによって測定して前記フィラー内のＳｉ基に対するＯＨの分子比は約２１：１００〜２７：１００以上の範囲内である、請求項１８に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項２０】
前記微多孔膜は、約６４％超の空隙率を有する、請求項１８に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項２１】
前記加工用可塑剤は、プロセスオイル、パラフィン系鉱油、鉱油、およびこれらのいずれかの組合せからなる群から選択される、請求項１８に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項２２】
前記粒子状フィラーは、前記重合体のケバブ構造形成に存在する、請求項１８に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項２３】
前記セパレータ層は、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ゴム、ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、セルロース系材料、合成木材パルプ、ガラス繊維、合成繊維、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項２４】
前記セパレータ層は、フィラー、界面活性剤、およびこれらの組合せからなる群から１つを含む、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項２５】
前記界面活性剤は、非イオン性界面活性剤、イオン性界面活性剤、およびアニオン性界面活性剤からなる群から選択される、請求項１３に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項２６】
前記セパレータ層は、リブ、断続リブ、鋸歯状リブ、エンバトルメントリブ、エンボスリブ、負極側クロスリブ、およびこれらのいずれかの組合せからなる群から１つを含む、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項２７】
前記セパレータ層は複数の断続リブを含み、前記複数の断続リブは角度方向により規定される、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項２８】
前記角度方向は前記セパレータ層の縦方向に対してであり、前記角度方向は、ゼロ度（０°）より大きく、かつ１８０度（１８０°）より小さい、および１８０度（１８０°）より大きく、かつ３６０度（３６０°）より小さいからなる群から選択される角度である、請求項２７に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項２９】
前記セパレータ層は前記複数の断続リブ内の１組以上のリブを含み；前記１組以上のリブ内の第一組のリブは第一角度方向を有し；前記１組以上のリブ内の第二組のリブは第二角度方向を有する、請求項２５に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項３０】
前記セパレータ層はゴムを含む、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項３１】
前記ゴムは、ラテックス、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、シリコーンゴム、共重合体ゴム、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項３０に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項３２】
前記共重合体ゴムは、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およびＥＰＤＭ）、エチレン・酢酸ビニルゴム、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項３１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項３３】
前記ゴムは架橋しているか、または架橋していない、請求項３０に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項３４】
前記ゴムは、前記セパレータ層の少なくとも１つの面に被覆されている、請求項３０に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項３５】
前記ゴムは、前記セパレータ層に含浸されている、請求項３０に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項３６】
前記ゴムは、前記セパレータ層を形成するのに使用される重合体と配合される、請求項３０に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項３７】
請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリを備える、鉛蓄電池。
【請求項３８】
前記バッテリーは交互に並ぶ一連の正極および負極を含み；前記正極は活物質を含む、請求項３７に記載の鉛蓄電池。
【請求項３９】
前記セパレータ層および前記繊維マットは、前記正極および負極間に差込まれている、請求項３８に記載の鉛蓄電池。
【請求項４０】
前記セパレータ層および前記繊維マットは、前記正極を包むエンベロープである、請求項３８に記載の鉛蓄電池。
【請求項４１】
前記エンベロープは、ハイブリッドエンベロープである、請求項４０に記載の鉛蓄電池。
【請求項４２】
前記セパレータ層および前記繊維マットは、単一ユニットとして積層されている、請求項３９に記載の鉛蓄電池。
【請求項４３】
前記セパレータ層および前記繊維マットは、互いに隣接している、請求項３９に記載の鉛蓄電池。
【請求項４４】
前記繊維マットは、前記セパレータ層および前記正極間に配置されている、請求項３９に記載の鉛蓄電池。
【請求項４５】
前記繊維マットは、前記活物質に対して押し付けられている、請求項３９に記載の鉛蓄電池。
【請求項４６】
前記繊維マットは、前記活物質に組み込まれている、請求項３９に記載の鉛蓄電池。
【請求項４７】
前記繊維マットは、ペースト紙に組み込まれている、請求項３９に記載の鉛蓄電池。
【請求項４８】
前記繊維マットは、前記活物質の平均粒径より小さい平均細孔径を有する、請求項３７に記載の鉛蓄電池。
【請求項４９】
前記バッテリーは、管状バッテリー、平板バッテリー、ゴルフカートバッテリー、インバータバッテリー、ＳＬＩバッテリー、液式鉛蓄電池、ディープサイクルバッテリー、および部分充電状態で動作するバッテリーからなる群から選択される、請求項３７に記載の鉛蓄電池。
【請求項５０】
請求項３７に記載の鉛蓄電池を備える、乗り物。
【請求項５１】
前記乗り物は、自動車、トラック、フォークリフト、ゴルフカート、イー・リキシャ、およびハイブリッド車（ＨＥＶ）からなる群から選択される、請求項５０に記載の乗り物。
【請求項５２】
前記乗り物は、停止と起動の動きを特徴とする動作を受ける（subject to）、請求項５０に記載の乗り物。
【請求項５３】
前記繊維マットは、約０．３ｍｍの厚さを有する、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項５４】
前記繊維マットは、約０．２ｍｍの厚さを有する、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項５５】
前記繊維マットは、約０．４ｍｍの厚さを有する、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項５６】
前記繊維マットは、約０．１〜約０．５ｍｍの厚さを有する、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項５７】
鉛蓄電池セパレータであって、前記鉛蓄電池セパレータは：
多孔質膜と、
不織繊維マットと、
を備え；
前記繊維マットは前記多孔質膜と隣接して配置されており；ならびに
前記繊維マットは：約６ｍΩ・ｃｍ2〜約１４ｍΩ・ｃｍ2の範囲の電気抵抗、
約５μｍ未満の平均細孔径、および
約１５００ｌ／ｍ2ｓ〜約２５００ｌ／ｍ2ｓの範囲の通気度を有する、
鉛蓄電池セパレータ。
【請求項５８】
鉛蓄電池セパレータアセンブリであって、前記鉛蓄電池セパレータアセンブリは：
セパレータ層と；
不織繊維マットと、
を備え；
前記繊維マットは前記セパレータ層と隣接して配置されており；
前記繊維マットは、約６ｍΩ・ｃｍ2〜約１４ｍΩ・ｃｍ2の範囲の電気抵抗および約５μｍ未満の平均細孔径を有し；前記セパレータ層はゴムを含む、
鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項５９】
前記ゴムは、ラテックス、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、シリコーンゴム、共重合体ゴム、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項５８に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項６０】
前記共重合体ゴムは、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およびＥＰＤＭ）、エチレン・酢酸ビニルゴム、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項５９に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項６１】
前記ゴムは架橋しているか、または架橋していない、請求項５８に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項６２】
前記ゴムは、前記セパレータ層の少なくとも１つの面に被覆されている、請求項５８に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項６３】
前記ゴムは、前記セパレータ層に含浸されている、請求項５８に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項６４】
前記ゴムは、前記セパレータ層を形成するのに使用される重合体と配合される、請求項５８に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連技術
本願は、２０１７年２月１０日に出願された同時係属、同一所有者の国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／０１７４１８号の優先権および利益を主張する。
【０００２】
技術分野
少なくとも選択された実施形態によれば、本開示または本発明は、新規もしくは改良されたセパレータ、バッテリーセパレータ、液式バッテリーセパレータ、強化型液式バッテリーセパレータ、繊維マット、バッテリー（batteries）、セル（cells）、ならびに／またはかかるセパレータ、バッテリーセパレータ、繊維マット、強化型液式バッテリーセパレータ、セルおよび／もしくはバッテリーの製造方法および／もしくは使用を対象とする。少なくとも特定の実施形態によれば、本開示または本発明は、かかるセパレータ、マットもしくはバッテリーを含む始動・照明・点火（「ＳＬＩ」）バッテリー用新規もしくは改良された強化型液式鉛蓄電池セパレータ、繊維マット、ディープサイクル用途用液式バッテリー、および／もしくは強化型液式バッテリー、および／もしくはシステム、乗り物、および／もしくは同様のもの、ならびに／またはかかる改良されたセパレータ、マット、セル、バッテリー、システム、乗り物、および／もしくは同様のものの改良された製造方法および／もしくは使用方法を対象とする。少なくとも特定の実施形態によれば、本開示または本発明は、強化型液式バッテリー用の改良されたセパレータならびに／またはかかる改良されたセパレータを備えるかかるバッテリーの改良された製造方法および／もしくは使用方法を対象とする。少なくとも選択された実施形態によれば、本開示または本発明は、セパレータ、液式バッテリーセパレータ、特に低電気抵抗および／もしくは高コールドクランキングアンペアを有する強化型液式バッテリー用セパレータを対象とする。加えて、バッテリー寿命の強化、水損失の低減、内部抵抗の低減、ぬれ性向上、成層化の低減、酸拡散の改良、コールドクランキングアンペアの改良および／または少なくとも強化型液式バッテリー内の均一性の改良のための方法、システムおよびバッテリーセパレータを本明細書に開示する。少なくとも特定の実施形態によれば、本開示または本発明は、強化型液式バッテリー用の改良されたセパレータを対象とし、該セパレータは１つ以上の性能強化する添加剤またはコーティング、増大された空隙率、増大された空隙容量、非晶質シリカ、高吸油性シリカ、高シラノール基シリカ、電極上の活物質の保持および／もしくは改良された保持ならびに／またはこれらのいずれかの組合せを備える。
【０００３】
少なくとも選択された実施形態によれば、本開示または本発明は、鉛蓄電池、特に、液式鉛畜電池用セパレータ、およびこれを備える液式鉛畜電池または強化型液式鉛畜電池などの様々な鉛蓄電池を対象とする。少なくとも選択された実施形態によれば、本開示または本発明は、新規または改良されたセパレータ、セル、バッテリー、ならびに／またはかかるセパレータ、セル、および／もしくはバッテリーの製造方法および／もしくは使用を対象とする。少なくとも特定の実施形態によれば、本開示または本発明は、鉛蓄電池用の改良されたセパレータおよび／またはかかる改良されたセパレータを備えるかかるバッテリーの改良された使用方法を対象とする。加えて、バッテリー寿命の向上、バッテリー不良の低減、水損失の低減、酸化安定性の向上、フロート電流の改良、維持および／もしくは低下、充電終止（ＥＯＣ）電流の改良、ディープサイクルバッテリーの充電および／または満充電に要する電流および／もしくは電圧の減少、内部電気抵抗増大の最小化、電気抵抗の低下、ぬれ性向上、電解液の湿潤時間の低減、バッテリー形成時間の低減、アンチモン毒作用の低減、成層化の低減、酸拡散の向上、ならびに／または鉛蓄電池内の均一性の向上のための方法、システムならびにバッテリーセパレータを本明細書に開示する。少なくとも特定の実施形態によれば、本開示または本発明は、セパレータが１つ以上の改良された性能向上添加剤および／またはコーティングを含む鉛蓄電池用の改良されたセパレータを対象とする。少なくとも特定の実施形態によれば、開示されたセパレータは、ディープサイクル用途、例えば、ゴルフカート、フォークトラック、インバーター、再生可能エネルギーシステムおよび／または代替エネルギーシステム、ほんの一例として、ソーラーパワーシステムおよび風力システムなどの輸送機械もしくは乗り物および／または静止機械もしくは乗り物に有用であり；特に、開示されたセパレータは、ディープサイクリングおよび／または部分充電状態操作がバッテリー寿命の部分であるバッテリーシステムに有用であり、さらにより特に、添加剤および／または合金（アンチモンは主要例である）をバッテリーに添加してバッテリーの寿命および／または性能を向上および／またはディープサイクリングおよび／またはバッテリー充電部分状態動作能力を向上させるバッテリーシステムに有用である。
【０００４】
少なくとも選択された実施形態によれば、本開示は、液式鉛畜電池などの改良された鉛蓄電池、鉛蓄電池を備える改良されたシステム、および／またはバッテリーセパレータ、改良されたバッテリーセパレータ、かかるシステムを備える改良された乗り物、製造もしくは使用方法、また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、本開示または本発明は、かかるバッテリーのための改良された液式鉛畜電池、改良されたバッテリーセパレータ、マット、複合セパレータ、積層セパレータ、正極側エンベロープ、負極側エンベロープ、および／もしくは同様のもの、ならびに／またはかかる改良された液式鉛畜電池、もしくはその組合せの製造方法、試験方法、または使用方法を対象とする。加えて、成層化の低減、バッテリー寿命および液式鉛蓄電池、および部分充電状態で操作するようなバッテリーの性能の向上する方法、システム、バッテリー、および／またはバッテリーセパレータを本明細書において開示する。
【背景技術】
【０００５】
強化型液式バッテリー（「ＥＦＢ」）および吸収ガラスマット（「ＡＧＭ」）バッテリーが開発されて、アイドルスタートストップ用途における電力源の拡大する需要に対応した。ＥＦＢシステムは、従来の液式鉛畜電池と同様な構造を有し、正極および／または負極が多孔質セパレータにより囲まれ、液体電解液中に浸漬されている。他方、ＡＧＭシステムは遊離液体電解質を含まない。代わりに、電解液は、ガラス繊維マット中に吸収されており、電極の上部に層状になっている。歴史的に、ＡＧＭシステムは、液式バッテリーシステムより、高い放電出力、良好なサイクル寿命、および大きなコールドクランキングアンペアに使われてきた。しかしながら、ＡＧＭバッテリーは製造に著しくより費用がかかり、過充電に対してより敏感である。このように、ＥＦＢシステムは、様々な市場および用途の機動電源ならびに静止電源のための魅力的な選択肢のままである。
【０００６】
ＥＦＢシステムは、鉛蓄電池セル内に負極から正極を分割、または「分離」する１つ以上のバッテリーセパレータを備えることができる。バッテリーセパレータは、２つの主要機能を有し得る。第一に、バッテリーセパレータは、２つの電極間を流れる電流を防止するために、正極を負極から物理的に分離した状態を保持すべきである。第二に、バッテリーセパレータは、最小限の抵抗で、正極および負極間のイオン流を可能とすべきである。バッテリーセパレータは多くの異なる材料から製造することができるが、これらの２つの相反する機能は多孔質不導体から製造されるバッテリーセパレータにより満足された。この構造では、細孔は電極間のイオン拡散に寄与し、不導性ポリマー網状物は電気的短絡を防止する。
【０００７】
放電速度およびコールドクランキングアンペア（amperes or amps）（「ＣＣＡ」）増大したＥＦＢは、ＡＧＭバッテリーにとって代わることが可能であろう。コールドクランキングアンペアはバッテリーの内部抵抗と相関することが分かっている。したがって、強化型液式バッテリーの内部抵抗の低下により、コールドクランキングアンペア速度を増大させることが期待される。このように、現在の鉛蓄電池システムから生じる問題を満足させ克服する、特に強化型液式バッテリーにおける内部抵抗を低下させコールドクランキングアンペアを増大させる新規バッテリーセパレータおよび／またはバッテリー技術に対する必要性がある。
【０００８】
燃料消費および排出ガス発生を低減するため、自動車製造者らは様々な程度の電気ハイブリッド化を実行してきた。ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の１つの形態は、「マイクロＨＥＶ」または「マイクロハイブリッド」と呼ばれることがある。かかるマイクロＨＥＶまたは同様な乗り物では、自動車はアイドルスタート／ストップ（ＩＳＳ）機能を有してよく、エンジンはアイドルスタート／ストップおよび／または回生制動中の様々な時点において停止することができる。これは乗り物の燃費を増加させるが、バッテリーに対する負担も増大させ、乗り物が動いていない間に補助機器（エアコン、メディアプレーヤーおよび同様のものなど）に電力を供給しなければならない。
【０００９】
従来の乗り物（スタート／ストップ性能のない自動車など）は、始動・照明・点火（ＳＬＩ）用鉛蓄電池などの従来の液式鉛畜電池を使用してよい。使用中にエンジンを決して停止しないので、エンジンがクランキングされる場合にバッテリーから電力を取り出すだけである。このように、バッテリーは、通常、部分充電状態ではなく、過充電状態で存在する。例えば、かかる従来の液式鉛畜電池は、しばしば過充電状態であるとき、９５％超、９６％超、９７％超、９８％超、９９％超またはさらに１００％超充電された充電状態で存在し得る。過充電時、従来の鉛蓄電池内では気泡（例えば、水素の気泡）が発生し、これらの循環する気泡がバッテリー内の液体電解液（酸）を混合する働きをする。
【００１０】
他方、スタート／ストップ式乗り物はバッテリーから電力を連続的に取り出し、したがって、部分充電状態となる。部分充電時、気泡は発生せず、電解液の内部混合は実質的に低下し、バッテリー内に成層化をもたらす。このように、成層化はスタート／ストップ型液式鉛畜電池および様々な強化型液式バッテリー内で問題となる一方で、成層化は過充電または満充電（または満充電に近い）状態で動作するもっと従来型または伝統型液式鉛畜電池にとって全然問題でなかった。
【００１１】
成層化は、より濃い硫酸がバッテリー底部で濃縮され、バッテリーの上部では対応するより高濃度の水をもたらす過程についての用語である。成層化は、強化型液式鉛畜電池またはスタート／ストップ型液式鉛畜電池などの液式鉛畜電池内で望ましくない。電極の上部における酸レベル低下はバッテリーシステム内の均一性および電荷受容性を妨害し得、バッテリーの高さに沿って上部から底部へかけて内部抵抗変化を増大させ得る。バッテリー底部における酸レベル増加はバッテリー電圧を人工的に上昇させ、バッテリーマネージメントシステムへのヘルスシグナルの意図しない／誤った状態を場合により送信するバッテリーマネージメントシステムを妨げる可能性がある。全体的に、成層化は、バッテリーの部分に沿ったより高い抵抗の原因となり、電極の問題および／またはバッテリー寿命の短縮をもたらし得る。スタート／ストップバッテリーおよび／または他の強化型液式鉛畜電池が乗り物の燃料効率を増大し、ＣＯ２排出を低下させるハイブリッドおよび完全電気式乗り物がますます普及することが期待されることを考慮すれば、成層化低減および／または酸混合向上を解決することは大いに必要である。
【００１２】
場合によっては、ゲル化された電解液および／または吸収ガラスマット（ＡＧＭ）バッテリーセパレータシステムのいずれかによって酸を固定化するＶＲＬＡ（バルブレギュレイティッドリードアシッド）技術を用いて成層化を回避することができる。液式鉛畜電池内の自由流動性電解液と対照的に、ＶＲＬＡ  ＡＧＭバッテリーでは、電解液はガラス繊維マット、ポリマー繊維マット、ゲル化電解液、その他などの繊維または繊維材料に吸収される。しかしながら、ＶＲＬＡ  ＡＧＭバッテリーシステムは、液式バッテリーシステムより実質的により製造コストが高い。場合によっては、ＶＲＬＡ  ＡＧＭ技術は過充電により敏感であり得、高熱において乾ききり、容量が徐々に低下し得、より低い比エネルギーを有し得る。同様に、場合によっては、ゲルＶＲＬＡ技術はより高内部抵抗を有し得、電荷受容性を低下し得る。
【００１３】
したがって、使用中の成層化を経験せず、および／または使用中の成層化レベルの低下もしくは著しい低下を示す、強化型液式スタート／ストップバッテリーなどの強化型液式鉛畜電池をさらに開発する必要がある。以前に入手可能であったものと比較して改良された均一性および性能を有する、ならびに特定のＶＲＬＡ  ＡＧＭバッテリーで見られるものと競合し、もしくは超えさえする性能を有する改良された強化型液式鉛畜電池が必要である。
【００１４】
バッテリーセパレータを使用して、電気的短絡を防止するために、バッテリーの正極および負極またはプレートを分離する。かかるバッテリーセパレータは、正極および負極またはプレート間において、イオンがバッテリーセパレータ中を通過し得るように、通常微多孔質である。セパレータを、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどのポリオレフィン、木材、紙、ゴム、ＰＶＣ、ならびにガラス繊維から作ることができる。自動車バッテリーおよび／または工業用バッテリーおよび／またはディープサイクルバッテリーなどの鉛蓄電池では、バッテリーセパレータは典型的には微多孔質ポリエチレンセパレータであり、場合によっては、かかるセパレータは、バックウェブおよび該バックウェブの片面または両面にある複数のリブを備えてよい。Ｂｅｓｅｎｈａｒｄ，Ｊ．Ｏ．，Ｅｄｉｔｏｒ，Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ  Ｖｅｒｌａｇ  ＧｍｂＨ，Ｗｅｉｎｈｅｉｍ，Ｇｅｒｍａｎｙ（１９９９），ｃｈ．９，ｐｐ．２４５−２９２参照。自動車バッテリー用のいくつかのセパレータは、長尺物およびロール状に製造され、その後、折られ、端部に（または特定の端部）沿ってシールされて、バッテリー用電極を受けるパウチまたはエンベロープまたはスリーブまたはポケットに成形する。例えば、工業用（または牽引またはディープサイクル蓄）バッテリー用の特定のセパレータは電極板（小片またはリーフ）とほぼ同じ大きさに裁断される。
【００１５】
ポリエチレンなどのポリオレフィンから製造されたセパレータは、通常、シリカを含有し、セパレータが親水性電解液で湿潤するのを容易にする。場合によっては、ガラスマットなどの親水性材料をセパレータに取り付けて湿潤するのを助けて、正極上に被覆された活物質を保持する。
【００１６】
鉛蓄電池中の電極は、比較的高いアンチモン含有率を有する鉛合金から製造されることが多い。電極フレーム（ほんの一例として、型中の溶融金属の流動性の改良、鋳造電極フレームのより大きな硬さ、その他）の製造過程中およびバッテリーの使用中の両方において、鉛／アンチモン合金は利点を有し；特にサイクル負荷の場合に、端子および活物質間の良好な接触は機械的安定性に加えて正極において保証され、その結果、容量の早期低下は起こらず（「アンチモンフリー」効果）、改良されたサイクル性能を提供する。加えて、ディープサイクルバッテリーに関して、アンチモンはバッテリーの正格子中に存在することが多い。
【００１７】
しかしながら、アンチモンを含有する正極は、電解液中にアンチモンがイオンになって溶解することができ、セパレータを通過して移動するという欠点を有する。アンチモンは鉛より不活性なので、負極上に成膜し得る。この過程をアンチモン毒作用と記載する。水素に対する過電圧の低下により、アンチモン毒作用は水消費の増加をもたらし、したがって、バッテリーはより多くのメンテナンスを必要とする。特に、アンチモンは水の分解を触媒することができ、水分解はそのバッテリーの完全再充電に必要なエネルギーの一部を消費し得るので、充電電圧を低下させて、バッテリーの完全再充電に必要なエネルギーを増大させる。他の合金成分を含む鉛合金においてアンチモンを完全または部分的に置換する試みが既に行われてきたが、満足な結果は得られていない。全体的に、ディープサイクルバッテリーの正格子中のアンチモンの存在は、サイクル寿命低下の原因となり得る。
【００１８】
米国特許第５，２２１，５８７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、は、プラスチックおよびゴムの両方を含むバッテリーセパレータを開示している。ゴムは、アンチモン毒作用の速度を遅らせることが分かった。米国特許第５，２２１，５８７号は、シート上にゴムを被覆またはシート中にゴムを組み込むことを開示している。
【００１９】
少なくとも特定の用途またはバッテリーのため、改良されたサイクル寿命、低減されたアンチモン毒作用、低減された水消費、フロート電荷電流の低下、および／またはバッテリーの満充電に要する電圧の低下を提供する改良されたセパレータの必要性は存在するままである。より詳細には、改良されたセパレータ、および改良されたセパレータを備える改良されたバッテリー（ゴルフカートまたはゴルフカートバッテリーなど）の必要性は存在するままであり、バッテリー寿命の向上、バッテリー不良の低減、水損失の低減、酸化安定性の向上、フロート電流の改良、維持および／もしくは低下、充電終止（ＥＯＣ）電流の改良、ディープサイクルバッテリーなどのバッテリーの充電および／または満充電に要する電流および／もしくは電圧の減少、内部電気抵抗増大の最小化、電気抵抗の低下、ぬれ性向上、電解液の湿潤時間の低減、バッテリー形成時間の低減、アンチモン毒作用の低減、成層化の低減、酸拡散の向上、ならびに／または鉛蓄電池内の均一性の向上を提供する。
【００２０】
ＥＦＢシステムでは、電極は鉛合金からなる。かかるＥＦＢの製造過程中、格子上にペーストを塗布し硬化して電極を成形する。ペーストは、カーボンブラック、硫酸バリウム、リグノスルホン酸塩、硫酸、および水のうち１つ以上を含んでよい。硬化方法は、ペーストを硫酸鉛の混合物に変え、バッテリーの初期充電時に電気化学的に活物質になる。正極上のペーストは、正極活物質（「ＰＡＭ」）として知られている。同様に、負極上の活物質は、負極活物質（「ＮＡＭ」）として知られている。バッテリーの充放電サイクル中、電極は膨張および収縮する。経時で、電極のこの歪みは、活物質の電極からの脱落および物理的分離の原因となる。ますます活物質が電極から脱落するので、この電極は効果が少なくなり、バッテリー性能および寿命が低下する。このように、現在の鉛蓄電池システムから生じる問題を満足させ克服する、特に強化型液式バッテリーにおける電極からの活物質脱落を防止または遅らせる新規バッテリーセパレータおよび／またはバッテリー技術に対する必要性がある。
【発明の概要】
【００２１】
１つ以上の実施形態の詳細を以下明細書に記載する。他の特徴、目的、および利点は本明細書および特許請求の範囲から明らかになろう。少なくとも選択された実施形態によれば、本開示または本発明は、上記問題点または必要性に対処することができる。少なくとも特定の目的、態様、または実施形態によれば、本開示または本発明は、例えば、電極上の改良された活物質保持を有するバッテリーを提供することにより、前述の問題を克服する改良されたセパレータおよび／またはバッテリーを提供することができ、特定の実施形態では、かかる改良された活物質保持は、改良されたＰＡＭ保持マットなどの改良された保持マットを備える改良されたセパレータにより提供される。本明細書に開示される特定の実施形態はＰＡＭを保持するための鉛蓄電池セパレータを対象とするが、これらはＮＡＭを保持するために使用してもよい。
【００２２】
本発明の１つの実施形態は、膜またはその上に複数のリブを有するウェブを備える多孔質膜を備える鉛蓄電池セパレータを提供する。リブは、正極接面および負極接面のうち１つまたは両方に存在してよい。本発明のセパレータは、正極接面上に繊維マットをさらに備える。
【００２３】
少なくとも選択された実施形態、態様または目的によれば、本開示または本発明は、新規もしくは改良されたセパレータ、バッテリーセパレータ、液式バッテリーセパレータ、強化型液式バッテリーセパレータ、繊維マット、バッテリー（batteries）、セル（cells）、ならびに／またはかかるセパレータ、バッテリーセパレータ、繊維マット、強化型液式バッテリーセパレータ、セルおよび／もしくはバッテリーの製造方法および／もしくは使用を対象とする、または提供することができる。少なくとも特定の実施形態によれば、本開示または本発明は、かかるセパレータ、マットもしくはバッテリーを含む始動・照明・点火（「ＳＬＩ」）バッテリー用新規もしくは改良された強化型液式鉛蓄電池セパレータ、繊維マット、ディープサイクル用途用液式バッテリー、および／もしくは強化型液式バッテリー、および／もしくはシステム、乗り物、および／もしくは同様のもの、ならびに／またはかかる改良されたセパレータ、マット、セル、バッテリー、システム、乗り物、および／もしくは同様のものの改良された製造方法および／もしくは使用方法を対象とする。少なくとも特定の実施形態によれば、本開示または本発明は、強化型液式バッテリー用の改良されたセパレータならびに／またはかかる改良されたセパレータを備えるかかるバッテリーの改良された製造方法および／もしくは使用方法を対象とする。少なくとも選択された実施形態によれば、本開示または本発明は、セパレータ、液式バッテリーセパレータ、好ましくはまたは特に低電気抵抗および／もしくは高コールドクランキングアンペアを有する強化型液式バッテリー用セパレータを対象とする。加えて、バッテリー寿命の強化、水損失の低減、内部抵抗の低減、ぬれ性向上、成層化の低減、酸拡散の改良、コールドクランキングアンペアの改良および／または少なくとも強化型液式バッテリー内の均一性の改良のための方法、システムおよびバッテリーセパレータを本明細書に開示する。少なくとも特定の実施形態によれば、本開示または本発明は、強化型液式バッテリー用の改良されたセパレータを対象とし、該セパレータは１つ以上の性能強化する添加剤またはコーティング、増大された空隙率、増大された空隙容量、非晶質シリカ、高吸油性シリカ、高シラノール基シリカ、電極上の活物質の保持および／もしくは改良された保持ならびに／またはこれらのいずれかの組合せを備える。
【００２４】
少なくとも特定の実施形態によれば、本開示または本発明は、かかるバッテリーのための改良された液式鉛畜電池、改良されたバッテリーセパレータ、マット、複合セパレータ、積層セパレータ、正エンベロープ、負エンベロープ、および／もしくは同様のもの、ならびに／またはかかる改良された液式鉛畜電池、もしくはその組合せの製造方法、試験方法、または使用方法を対象とする。
【００２５】
少なくとも特定の実施形態、態様および／または目的によれば、本発明、本願、または本開示は、溶液、新規製品、改良された製品、新規方法、および／もしくは改良された方法を提供することができ、ならびに／またはＰＡＭ脱落、ＮＡＭ脱落、電極歪み、活物質脱落、活物質損失、および／もしくは物理的分離、電極効率、バッテリー性能、バッテリー寿命、および／もしくはサイクル寿命の問題の核心、必要性および／もしくは問題に対処することができ、ならびに／または現在の鉛蓄電池もしくはバッテリーシステムから生じるチャレンジに対処する新規バッテリーセパレータ、新規バッテリー技術、および／もしくは新規バッテリー方法および／もしくはシステム、好ましくはもしくは特に強化型液式鉛蓄電池、ＰＳｏＣバッテリー、ＩＳＳバッテリー、ＥＳＳバッテリー、および／もしくは同様のものにおいて、特に強化型液式鉛蓄電池、もしくは他の液式バッテリー、ＡＧＭバッテリー、パーシャルステートオブチャージ（ＰＳｏＣ）バッテリー、ＩＳＳバッテリー、エネルギー蓄電システム（ＥＳＳ）バッテリー、もしく同様のものなどの他のバッテリーの電極から活物質の脱落を防止もしくは遅らせることができるようにした新規バッテリーセパレータ、新規バッテリー技術および／もしくは新規バッテリー方法および／もしくはシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１Ａ】図１Ａは、本開示に記載されている例示的繊維マットの写真である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本開示に記載されている例示的繊維マットの写真である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１Ａおよび１Ｂのマットのより高解像度な写真である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、図１Ａおよび１Ｂのマットのより高解像度な写真であり、マット敷設平面に対して斜角で撮影されている。
【図１Ｅ】図１Ｅは、従来のガラスマットに対して例示的繊維マットを比較する低拡大倍率でのＳＥＭ写真を示す。
【図１Ｆ】図１Ｆは、本開示に記載されている例示的繊維マットのＳＥＭ画像である。
【図１Ｇ】図１Ｇは、本開示に記載されている例示的繊維マットのＳＥＭ画像である。
【図１Ｈ】図１Ｈは、本開示に記載されている例示的繊維マットのＳＥＭ画像である。
【図２Ａ】図２Ａは、例示的繊維マットを備えるセパレータアセンブリの例示的実施形態を組み込んでいる液式鉛畜電池の図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、例示的繊維マットを備えるセパレータアセンブリの例示的実施形態を組み込んでいる液式鉛畜電池の図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本開示の例示的実施形態による断続リブ（broken rib）パターンの変数を示している。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本開示の例示的実施形態による断続リブ（broken rib）パターンの変数を示している。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本開示の例示的実施形態による断続リブ（broken rib）パターンの変数を示している。
【図３Ｄ】図３Ｄは、本開示の例示的実施形態による断続リブ（broken rib）パターンの変数を示している。
【図３Ｅ】図３Ｅは、本開示の例示的実施形態による断続リブ（broken rib）パターンの変数を示している。
【図３Ｆ】図３Ｆは、本開示の例示的実施形態による断続リブ（broken rib）パターンの変数を示している。
【図４Ａ】図４Ａは、本開示の例示的実施形態により、この中で示されたパターンで規定された断続リブを備えるバッテリーセパレータを示している。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本開示の例示的実施形態により、この中で示されたパターンで規定された断続リブを備えるバッテリーセパレータを示している。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本開示の例示的実施形態により、この中で示されたパターンで規定された断続リブを備えるバッテリーセパレータを示している。
【図４Ｄ】図４Ｄは、本開示の例示的実施形態により、この中で示されたパターンで規定された断続リブを備えるバッテリーセパレータを示している。
【図４Ｅ】図４Ｅは、本開示の例示的実施形態により、この中で示されたパターンで規定された断続リブを備えるバッテリーセパレータを示している。
【図４Ｆ】図４Ｆは、本開示の例示的実施形態により、この中で示されたパターンで規定された断続リブを備えるバッテリーセパレータを示している。
【図４Ｇ】図４Ｇは、本開示の例示的実施形態により、この中で示されたパターンで規定された断続リブを備えるバッテリーセパレータを示している。
【図５Ａ】図５Ａは、可変断続リブパターンの３ゾーンを備えるセパレータを詳しく説明している。
【図５Ｂ】図５Ｂは、３ゾーン断続リブセパレータに関する断続リブ変数を示している。
【図５Ｃ】図５Ｃは、単ゾーン断続リブセパレータに関する断続リブ変数を示している。
【図６Ａ】図６Ａは、単一ゾーンおよび複数ゾーン断続リブパターンセパレータの変化形を示している。
【図６Ｂ】図６Ｂは、単一ゾーンおよび複数ゾーン断続リブパターンセパレータの変化形を示している。
【図６Ｃ】図６Ｃは、単一ゾーンおよび複数ゾーン断続リブパターンセパレータの変化形を示している。
【図６Ｄ】図６Ｄは、単一ゾーンおよび複数ゾーン断続リブパターンセパレータの変化形を示している。
【図６Ｅ】図６Ｅは、単一ゾーンおよび複数ゾーン断続リブパターンセパレータの変化形を示している。
【図６Ｆ】図６Ｆは、単一ゾーンおよび複数ゾーン断続リブパターンセパレータの変化形を示している。
【図６Ｇ】図６Ｇは、単一ゾーンおよび複数ゾーン断続リブパターンセパレータの変化形を示している。
【図６Ｈ】図６Ｈは、単一ゾーンおよび複数ゾーン断続リブパターンセパレータの変化形を示している。
【図７】例えば、平らなセパレートおよび電極またはマット間に配置してよい断続リブパターンを備える例示的本発明のスペーサーを示している。
【図８】例示的本発明の酸混合プロファイルのプロファイルプロトタイプを図示している。
【図９】例示的本発明の酸混合プロファイルのプロファイルプロトタイプを示している。
【図１０】テーパーをつけた長さ方向の片端部もしくは両端部を有するリブ、または特定の端面角度（または特定の範囲の角度での角度）を有するリブ、鋸歯状（serrated）もしくは断続リブ、もしくは傾斜鋸歯状もしくは断続リブの例示的実施形態を示している。
【図１１】特定の角度（または特に好ましい範囲内の角度）で１つ以上のテーパーをつけた長手方向の端部を有する１つ以上のリブを備えるセパレータ層の例示的実施形態を示す。図１０〜１２で示されたパターンセパレータ層は、例えば、強化型液式鉛畜電池などの液式鉛畜電池へ、相当量の酸混合物（例えば、酸の乱流、減少された成層化、他）を提供する。加えて、図１０〜１２で示されたセパレータ層の傾斜デザインは、例えば、セパレータ層の最適な表面積、最適な混合、ならびに最適な製造可能性および／または機械加工性および／またはエンベロープ可能（envelopeability）（特にＭＤ（縦方向）剛性および幅方向（ＣＭＤ）剛性間の改良された剛比を考慮して）を可能とする。加えて、図１０〜１２で示されたパターンセパレータ層は、従来の微多孔セパレータ層よりずっとまたはさらに著しくロバスト性であるロバストセパレータ層であり得る。
【図１２Ａ】図１２Ａはセパレータ層の２つの例示的実施形態を示し、図１２Ａはセパレータ層Ａを示し、図１２Ｂはセパレータ層Bを示し、双方とも本開示の様々な実施形態により、これらはその上に１つ以上の断続リブパターンを備える製造された微多孔膜であり、セパレータＢは特定の角度（または特に好ましい範囲内の角度）でテーパーをつけた１つ以上の長手方向端部を有する１つ以上のリブを備える。
【図１２Ｂ】図１２Ｂはセパレータ層の２つの例示的実施形態を示し、図１２Ａはセパレータ層Ａを示し、図１２Ｂはセパレータ層Bを示し、双方とも本開示の様々な実施形態により、これらはその上に１つ以上の断続リブパターンを備える製造された微多孔膜であり、セパレータＢは特定の角度（または特に好ましい範囲内の角度）でテーパーをつけた１つ以上の長手方向端部を有する１つ以上のリブを備える。
【図１３Ａ】図１３Ａは、典型的鉛蓄電池で見られ得るとき、正極および負極間に位置する例示的バッテリーセパレータの上から下への図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、典型的鉛蓄電池で見ることができるような例示的バッテリーセパレータおよび膨張した負極活物質の上から下への図である。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、正極および負極（典型的鉛蓄電池、液式鉛畜電池、または強化型液式バッテリーで見ることができるような電極など）間に配置された本発明の新規もしくは改良されたバッテリーセパレータの例示的実施形態の上から下への図であり；負極はＮＡＭ（好ましくは、図１３Ｂに示されているようにバックウェブと接触もバックウェブを屈折させてもいない）が膨張して示されている。
【図１４】本発明のセパレータの例示的実施形態についてのリブプロファイルの例示的実施形態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１Ａおよび１Ｂを参照して、繊維マットの例示的実施形態の写真が示されている。図１Ｃおよび１Ｄは、繊維マットの例示的実施形態のより高解像度写真である。繊維マットは、不織布、フリース、メッシュ、またはこれらの層のいずれかの組合せであってよい。繊維マットは、単層、二層、または他の複数層マットであってよい。例示的不織マットは、約１００μｍ〜約９００μｍの範囲、好ましくは約２００μｍ〜約４５０μｍの範囲の厚さであってよい。図１Ｃおよび１Ｄは、繊維束のパターンを示す。マット形成中これを行うことができ、繊維分散媒が流れてなくなるので、繊維は排水メッシュ中の特定の低い場所に集めてもよい。加えて、マットは、コーマ繊維を有してもよい。
【００２８】
好ましい繊維マット組成物は、例えば、ガラス、合成、またはこれらのいずれかの組合せであってよい。繊維マットの例示的実施形態は、５％〜２５％の合成繊維で，残部はガラスおよび／または結合材であってよい。しかしながら、マットは全てガラスでも全て合成であってもよい。合成繊維のこのような例は、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」）などのポリエステル、アクリル樹脂、他のプラスチック、またはこれらのいずれかの組合せであり得る。さらに、繊維組成物は、重合体、ホモ重合体、もしくは共重合体、またはこれらの組成物の組合せを有する繊維の混合物であってよい。繊維マットの組成物が何であっても、鉛蓄電池の酸電解液に耐性がることが好ましい。これらの材料は、どちらかといえば疎水性であり、したがって、ガスの閉じ込めを引き起こす。したがって、概して本明細書に記載されているような界面活性剤コーティングを添加してもよい。
【００２９】
繊維マットは、微粒子シリカなどのフィラーをさらに有し、表面積を増大および細孔径を小さくすることができる。繊維マット組成物は、可溶性繊維をさらに有してもよい。繊維マットは、ゲル化剤を含み、成層化に抵抗する助けになることもできる。加えて、繊維マットは、概して本明細書において下記のように湿潤剤添加剤またはコーティングを含んでもよい。
【００３０】
例示的繊維マットは、約１５００ｌ／ｍ2ｓ〜約２５００ｌ／ｍ2ｓの範囲の好ましい通気度を有してよい。
【００３１】
例示的繊維マットは、好ましくは約４．０μｍ〜５．０μｍ未満（有効径として測定したとき）である平均細孔径を有してよい。繊維マット細孔径は、好ましくは、関連する電極で使用される活物質の粒径より小さい。下表１．は、従来のガラスマットに対して本発明による繊維マットの細孔径μｍ2を比較している。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
例示的繊維マットは、約６ｍΩ・ｃｍ2〜約１４ｍΩ・ｃｍ2の範囲、好ましくは１４ｍΩ・ｃｍ2未満または１３ｍΩ・ｃｍ2未満または１２ｍΩ・ｃｍ2未満または１１ｍΩ・ｃｍ2未満の電気抵抗（「ＥＲ」）を有してよい。
【００３４】
例示的繊維マットは、約５０ｇ／ｍ2〜約１００ｇ／ｍ2の範囲、いくつかの実施形態では、５０ｇ／ｍ2〜約６５ｇ／ｍ2の好ましい面積比重量または坪量を有してよい。
【００３５】
例示的繊維マットは、約１５重量％〜約２１重量％の範囲の好ましい結合材率を有してよい。
【００３６】
例示的繊維マットは、約２００Ｎ／５０ｍｍの縦方向（ＭＤ）の好ましい引張強さおよび約１５０Ｎ／５０ｍｍの幅方向（ＣＭＤ）の好ましい引張強さを有してよい。
【００３７】
さらに、繊維は中空でなくても中空であってもよく、繊維の断面形状は丸くても、円形でも、楕円形でも、矩形でもよく、インゲンマメ形でも、犬用の骨の形状でも、レーストラック形状でも、多角形でも、またはこれらのいずれかの組合せでもよい。加えて、例示的繊維は、並列構造、またはシース・コア構造、または海島構造で複数の成分を有してもよい。さらに、シース・コア構造は、上記形状のいずれかの上にあってもよく、コアは中央でも偏心していてもよい。
【００３８】
次に図１Ｅを見れば、例示的繊維マットの２つの別々の位置および従来のガラスマットの２つの別々の位置から撮影された低拡大倍率の４枚のＳＥＭ画像を示している。例示的繊維マットは従来のガラスマットより高密度に詰まった繊維ウェブを有することを画像は示している。さらに、例示的繊維マットの繊維および開口面積は、従来のガラスマットより小さい。
【００３９】
図１Ｆでは、ＳＥＭ画像を２つの別々の位置から撮影されたサンプルから得て、それから、各サンプル位置から２つの別々の面積を得た。いずれの面積バイアスを避けるためにこれを行った。図１Ｅより高拡大倍率で画像を撮影した。これらの画像は、繊維の充填密度をさらに示し、使用された結合材およびその結合材率による可能性が高いいくつかの繊維束も示している。本明細書に記載されている様々な実施形態で有用な繊維マットは、ガラス繊維および／または合成繊維のバンチ（bunches）または束（bundles）などの繊維のバンチまたは束を含んでよい。特定の実施形態では、かかるバンチまたは束を、繊維が互いに結合する前に撚りをかけてよい。かかる実施形態では、撚りを行ってもよく、結合材を塗布して所定位置にかかる撚りを保持してもよい。かかる実施形態では、繊維のバンチまたは束を含む繊維マットを備えるセパレータは、従来のマットを含むセパレータと比較して増強された強さを示し得、同様に、繊維を撚る場合、かかる繊維マットを備えるかかるセパレータは、従来のマットを備えるセパレータと比較してさらにより有意な強さの増強を示し得る。湿式法を使用して本明細書で規定された様々な好ましい実施形態によるかかる繊維マットを製造する場合、複合繊維束を製造してもよく、かかる複合繊維束はガラス繊維ならびに合成ポリマー繊維、ほんの一例として、ポリエステル繊維またはＰＥＴ繊維を含む。
【００４０】
例示的繊維マットは、±９５％の信頼限界で約７．２μｍ（±０．５μｍ）の合成繊維径を有し得る。下表２．は、従来のガラスマットに対して本発明による繊維マットの繊維径μｍを比較している。
【００４１】
【表２】
2020506520.tif 000004
【００４２】
加えて、繊維マットを、マットの形成前またはマットを形成しながらのいずれかで束ねた繊維と製造してもよい。異なる材料組成物、異なる断面形状、異なる繊維径、およびこれらのいずれかの組合せを有する複数の繊維を用いて、束をコームまたは撚りを行ってよい。束を、パターン方向に、ランダムに配置、またはこれらの組合せで敷設してよい。束ねた繊維を、ランダムに敷設された不織または繊維マット層上および／または該マット層内に敷設してよい。したがって、得られた繊維マットは、波状面もしくは非波状面、またはこれらの組合せを有してよい。図１Ｃおよび１Ｄは、波状面を有する例示的繊維マットの写真である。束は、マットの製造中に形成してもよい。束は、マット製造で使用されるキャリヤワイヤまたは表面のプロファイルにより簡単に形成することができる。さらに、マットを２つの別々の方法で敷設してもよい。例えば、束を、水難溶性結合材で形成してから、不織繊維の第二層を敷設して互いに繊維を保持してよい。束を、マットのいずれかの面または両面に配置してもよい。
【００４３】
図１Ｇは、単独の繊維を横切って直線距離より撮影されるとき、例示的繊維マットの繊維径を測定するのに使用される画像を示し、束中の繊維は測定せず、各測定された繊維の２つの径を撮影した（可能なら）。図１Ｇのデータを上表１に示す。図１Ｈは、繊維マットの細孔径の測定に使用された画像である。図１Ｈのデータを上表２に示す。
【００４４】
例示的液式鉛畜電池は、典型的には、１つ以上の蓄電池セルからなり、次に各セルは、典型的には、１つ以上の正極および負極を有する。電極は、鋳造または打抜き板または格子として構成され得る。電極を、円筒または管として構成するかもしれない。セパレータを、それぞれの正極および負極間にさらに間隔を空けて配置する。本開示では、セパレータおよび繊維マットを、各電極間に配置する。例として、図２Ａは、単一セルを有するバッテリー１００ならびに単一負極１０２ａおよび単一正極１０４ａを示す。しかしながら、典型的な鉛蓄電池は、交互に並ぶ一連の正極および負極を含む複数の電極を含むと理解される。負極１０２ａは、負極側バッテリー端子部または負極柱（negative battery terminal or post）１０２ｂと電気的に結合している。同様に、正極１０４ａは、正極側バッテリー端子部または正極柱（positive battery terminal or post）１０４ｂと電気的に結合している。図２Ｂは、２つの負極２０２ａを有する以外は図２Ａと同様である。電極１０２ａ、１０４ａ、２０２ｂ、２０４ｂは、通常、鉛または鉛合金である。例示的鉛合金は、典型的には、アンチモン（Ｓｂ）、カルシウム（Ｃａ）、スズ（Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）、ビスマス（Ｂｉ）、これらの組み合わせ、および同様のものを含有する。
【００４５】
次に図２Ａを見れば、例示的液式鉛畜電池１００は、単一負極１０２ａおよび単一正極１０４ａと共に示されており、これら電極の各々は、それぞれ、負極側端子部または負極柱（negative terminal or post）１０２ｂおよび正極側端子部または正極柱（positive terminal or post）１０４ｂとそれぞれ電気的に結合している。端子部１０２ｂ、１０４ｂは、バッテリー１００の外面上に配置し、通常、バッテリー１００の上部から延在している。典型的な液式鉛畜電池１００は、３つ以上の電極を有すると理解される。しかしながら、簡単にするために、本例では２つのみで示している。例示的バッテリー１００は、電極１０１をさらに備えて、実質的に電極１０１でいっぱいであり、点線で電解液１０１の充填ラインを示している。例示的実施形態では、電極およびセパレータアセンブリは実質的に電解液内に沈められている。電解液１０１は、通常、約１．２０〜１．３０、好ましくは約１．２６〜１．２８の比重を有する硫酸（Ｈ2ＳＯ4）である。比重のいずれの好ましい範囲も、バッテリーの用途に依存すると理解される。
【００４６】
図２Ａにとどまれば、例示的セパレータアセンブリは、電極間に配置され、セパレータ層１０６（微多孔膜セパレータ層など）および例示的繊維マット１０８を備え、セパレータ層１０６は負極１０２ａに隣接し、繊維マット１０８は正極１０４ａに隣接して配置される。本発明を説明する目的のため、セパレータ層１０６および繊維マット１０８は共にまとめてセパレータアセンブリと呼んでもよいが、これらは互いに接合していてもしていなくても、また積層していてもしていなくてもよいと理解される。繊維マット１０８はいずれにも接合していなくてもよく、活物質の外面上で電極と接合または固定されていてもよく、電極に適用されたペースト紙中に組み込まれていてもよく、または何らかの方法で電極活物質に押し付けられていてもよく、これらのいずれかの組合せでもよいと理解される。あるいは、繊維マット１０８を、負極１０２ａおよびセパレータ層１０６間に配置してもよく、セパレータ層１０６の両側に繊維マットがあってもよいとさらに理解される。繊維マットは、活物質がＰＡＭまたはＮＡＭである場合に隣接する電極から圧物質の脱落または脱離の過程を阻止または遅らせるだろうことは本発明者らにより想定される。
【００４７】
図２Ａに示されているように、セパレータ層１０６および繊維マット１０８を電極間に敷設されるリーフとして提供してもよい。セパレータ層１０６は、好ましくは、電極１０２ａ、１０４ａより横寸法および長手寸法において大きい（すなわち、セパレータ層１０６は電極１０２ａ、１０４ａより広くかつ高い）。繊維マット１０８は、セパレータ層１０６の横側端部から横側端部まで、または末端リブから末端リブまで（リブは示さず）延在してもよい。さらに、セパレータ層１０６は単純に平坦であってリブを有しなくてもよく、エンボスされていてもよい。
【００４８】
次に図２Ｂを見れば、例示的液式鉛畜電池２００は、２つの負極２０２ａおよびこれの間に配置された単一の正極２０４ａを備えて示されており、これらの各々は、それぞれ、負極側端子部または負極柱２０２ｂおよび正極側端子部または正極柱２０４ｂと電気的に結合している。典型的な液式鉛畜電池は、４つ以上の電極を有すると理解される。しかしながら、簡単にするために、本例では３つのみで示している。例示的液式鉛畜電池２００は、概して本明細書に記載されているように電解液２０１をさらに備えており、該電解液で実質的に満たされている。点線は電解液２０１の充填ラインを示し、電極およびセパレータアセンブリは実質的にこの中に沈められている。
【００４９】
図２Ｂにとどまれば、エンベロープ可能セパレータ層２０６およびエンベロープ可能繊維マット２０８を備える例示的セパレータアセンブリは、正極２０４ａをエンベロープし、セパレータ層２０６は繊維マット２０８をエンベロープして示されている。セパレータ層２０６は、好ましくは両方の負極２０２ａと隣接し、繊維マット２０８は、好ましくは正極２０４ａと隣接し、かつ、セパレータ層２０６および正極２０４ａ間に配置される。セパレータ層２０６および繊維マット２０８は、互いに接合していてもよく、互いに接合していなくてもよく、または１つのユニットとして積層されていてもよく、積層されていなくてもよい。繊維マット２０８はいずれにも接合していなくてもよく、活物質の外面上で電極と接合または固定されていてもよく、電極に適用されたペースト紙中に組み込まれていてもよいとさらに理解される。あるいは、繊維マット２０８を、負極２０２ａおよびセパレータ層２０６間に配置してもよく、繊維マット２０８はセパレータ層２０６をエンベロープしてよいことも理解される。セパレータ層２０６の両側に繊維マットが存在してもよい。繊維マットは、活物質がＰＡＭまたはＮＡＭである場合に隣接する電極から圧物質の脱落または脱離の過程を阻止または遅らせるだろうことは本発明者らにより想定される。
【００５０】
前述のように、セパレータ層２０６および繊維マット２０８の組合せを備える例示的セパレータアセンブリはエンベロープ可能であってよい。該組合せの外側面は、連続的または断続的な継ぎ目として互いにシールされていてよい。かかるシーリング手段は当業者に周知である。加えて、エンベロープの底折り畳み部閉じていてもよく、エンベロープの幅より短い長さの１つ以上の開口部を有してもよい。繊維マット２０８は、セパレータ層２０６の横側端部から横側端部まで、または末端リブから末端リブまで（リブは示さず）延在してもよい。さらに、エンベロープしているセパレータ層２０６は単純に平坦であってリブを有しなくてもよい。
【００５１】
セパレータアセンブリ構造のいくつかの他の例示的実施形態としては：負極または正極エンベロープ；負極または正極スリーブ、負極または正極ハイブリッドエンベロープ（標準的エンベロープの変化形）；両方のプレートをエンベロープまたはスリーブすることができ、およびこれらのいずれかの組合せが挙げられる。加えて、本開示の様々なセパレータとしては、セパレータ層（セパレータ層１０６など）、繊維マット（繊維マット１０８など）、ならびにガラスマット（示さず）を挙げることができる。
【００５２】
繊維マット１０８、２０８は、セパレータ層１０６、２０６と隣接して単純に配置してもよく、何らかの方法でセパレータ層１０６、２０６と接合、取り付け、または積層してもよい。繊維マット１０８、２０８をセパレータ層１０６、２０６に取り付けるいくつかの手段は、当業者に公知である。かかる手段としては、例えば、接着剤、超音波溶接もしくはシーリング、または超音波縫製により様々な層を互いに結合することを挙げることができる。好ましくは、アクリレートまたはポリエチレンホットメルトなどの接着剤を使用して微多孔ポリマー層および繊維層間の結合を向上させる。接着剤を、好ましくは、個別のスポットまたは連続式ストライプの形態でセパレータの層間に塗布する。セパレータ層１０６および繊維マット１０８を積層する場合、繊維マットはセパレータ層にさらなる支持を提供し、それ故、電解液のためのより大きな空間を提供するので、繊維マットで積層されていないセパレータ層と比較してリブ（示さず）間隔をさらに拡げてもよい。しかしながら、セパレータ層１０６および繊維マット１０８は互いに積層されている必要はなく、さもなければ、互いと隣接して単純に配置されていてよい。
【００５３】
本発明のセパレータとしては、好ましくは、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フェノール樹脂、天然もしくは合成ゴム、ラテックス、合成木材パルプ（ＳＷＰ）、ガラス繊維、合成繊維、セルロース繊維、またはこれらの組合せなどの天然もしくは合成材料で製造された多孔質膜（約１ミクロン未満の細孔を有する微多孔膜、メソポーラスまたは約１ミクロンより大きい細孔を有するマクロ多孔膜）が挙げられ、より好ましくは、セパレータ実施形態は、熱可塑性ポリマーから製造された微多孔膜を含む。好ましい微多孔膜は、約０．１ミクロン（１００ナノメートル）の細孔径および約６０％の空隙率を有してよい。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。好ましい熱可塑性ポリマーとしては、ポリビニルおよびポリオレフィンが挙げられる。ポリビニルとしては、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）が挙げられる。ポリオレフィンとしては、例えば、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）を含むポリエチレン、およびポリプロピレンが挙げられる。１つの好ましい実施形態は、ＵＨＭＷＰＥおよびフィラー（例えば、シリカ）を含み得る。概して、好ましい膜を、押出機で、フィラー、ＵＨＭＷＰＥ、ラテックスおよび／またはゴム（要望があれば）などの熱可塑性ポリマー、および加工用可塑剤（例えば、プロセスオイル）を混合することにより製造することができる。
【００５４】
微多孔膜層としては、ポリプロピレン、エチレン・ブテン共重合体などのポリオレフィン、好ましくはポリエチレン、より好ましくは高分子量ポリエチレン（例えば、少なくとも６００，０００の分子量を有するポリエチレン）、さらにより好ましくは超高分子量ポリエチレン（例えば、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（粘度測定法により測定し、マルゴリー（Ｍａｒｇｏｌｉｅ）の式により算出）の分子量を有するポリエチレン）、実質的にゼロ（０）の標準荷重メルトインデックス（２，１６０ｇの標準荷重を用いてＡＳＴＭ  Ｄ１２３８（条件Ｅ）で規定されている通りに測定）および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（１３０℃においてデカリン１００ｇ中のポリオレフィン０．０２ｇの溶液中で測定）を挙げることができる。
【００５５】
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、約１０〜７５重量％のフィラー、場合によっては、約３０重量％のフィラー、および約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、膜を製造することができる。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％または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（また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または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、ポリマー（ポリエチレンなど）、およびゴムおよび／またはラテックス（要望があれば）の量は全て、操業性ならびに電気抵抗（ＥＲ）、空隙率、物理的強さ、ねじれ、およびその他などの所望のセパレータ特性についてバランスをとる。
【００５６】
少なくとも１つの実施形態によれば、多孔質膜は、プロセスオイルおよび沈降シリカと混合された超高分子量ポリエチレン（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、微多孔膜は、プロセスオイル、添加剤および沈降シリカと混合された超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）を含むことができる。該混合物は、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または試剤（湿潤剤、着色料、帯電防止剤、および／または同様のもの）を含むこともできる。場合によっては、マイクロポーラスポリマー層は、８０〜１００体積％のポリオレフィン、０〜４０体積％の可塑剤および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。フィラーは乾燥し微粉化したシリカであってよい。好ましい可塑剤は石油である。可塑剤は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。
【００５７】
いくつかの実施形態では、多孔質膜を、押出機で、約３０重量％のシリカを約１０重量％のＵＨＭＷＰＥ、および約６０重量％のプロセスオイルと混合することにより製造してよい。加熱された押出機に成分を通過させ、押出機により生成した押出物をダイおよび２本の加熱されたカレンダーロールにより生成されたニップを通過させて連続ウェブを生成し、溶媒を使用してウェブからプロセスオイルの相当量を抽出し、抽出されたウェブを乾燥し、ウェブを所定の幅のレーンにスリットし、レーンをロールに巻取ることにより、微多孔膜を製造することができる。カレンダーロールは様々な溝パターンで刻み、膜にリブ、鋸歯状の縁（serrations）、エンボスおよび同様のものを付与することができる。あるいは、または加えて、押し出された膜を追加の適切に刻まれたカレンダーまたはエンボス加工ロールまたはプレスを通過させることにより、リブおよび同様のものを多孔質膜に付与してもよい。
【００５８】
適切なフィラーとしては、シリカ、アルミナ、タルク、および／またはこれらの組合せが挙げられる。比較的高レベルの吸油性および比較的高レベルの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種類の鉛蓄電池セパレータを製造する場合、ポリオレフィン（ポリエチレンなど）および鉱油の混合物中に望ましく分散可能になる。加えて、本明細書で使用されるシリカは、沈降シリカおよび／または非晶質シリカであってよい。いくつかの選択された実施形態では、フィラーは、２５μｍ以下、場合によっては、２２μｍ以下、２０μｍ、１８μｍ、１５μｍ、または１０μｍの平均粒径を有する。場合によっては、フィラー粒子（シリカなど）の平均粒径は１５〜２５μｍである。シリカフィラーの粒径は、シリカの吸油性および／またはシリカフィラーの表面積に寄与する。最終製品また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および／また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。いくつかの実施形態では、最終セパレータは、セパレータシート製品の重量当たり、約０．５％〜約４０％の範囲の残オイルまたは最終オイル含有率を有し、場合によっては、約１０〜約３０％の残プロセスオイルを有し、場合によっては、約２０〜約３０％の残プロセスオイルまたは残オイルを有する。セパレータ膜（必要に応じて、特定の実施形態では、ポリエチレンなどのポリオレフィン、およびラテックスおよび／またはゴムを含む）の細孔径に関して、細孔径は、１００μｍ以下、特定の実施形態では、約０．１〜１０μｍのサブミクロンであってよい。特定の実施形態では、セパレータ膜は、約１０％超かつ約９０％未満の平均空隙率を有してよく、他の実施形態では、空隙率は約４０％超かつ約８０％未満であってよい。特定の選択された実施形態では、セパレータ膜は、約５０％超の空隙率を有してよく、他の実施形態では、空隙率は約６０％超、特定の実施形態では約６５％超、特定の他の実施形態では約７０％超であってよい。１つの好ましい実施形態は、少なくとも約６４％超の空隙率を有する多孔質膜を提供する。
【００５９】
ポリエチレン、フィラー（シリカなど）およびラテックスおよび／またはゴムを含む本発明により製造された微多孔膜は、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１０〜３０％、場合によっては、総量のうち約２０〜３０％）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ＨＬＢを有する界面活性剤など、また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、性能を向上する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、マイクロポーラス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残オイル含有物（例えば、２０または３０またはなお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または完全に置換してもよい。
【００６０】
本明細書に開示されているセパレータは、ラテックスおよび／または天然ゴム、合成ゴム、もしくはこれらの混合物であり得るゴムを含有する。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、フッ素ゴムおよびシリコーンゴムならびにスチレン・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およびＥＰＤＭ）およびエチレン・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、ゴムは架橋ゴムおよ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またはゴムおよび／また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％、または１０重量％である量でセパレータ中に存在することができる。特定の実施形態では、ゴムは、１〜２０重量％、２〜２０重量％、２．５〜１５重量％、２．５〜１２．５重量％、２．５〜１０重量％、または５〜１０重量％の量で存在することができる。
【００６１】
本発明によるセパレータを製造するため、ゴムおよび／またはラテックスを、ポリマー（例えば、ポリエチレン）、フィラー（例えば、シリカ）、およびプロセスオイルおよび／または可塑剤と共に押出機に組み込んでもよい。他の実施形態では、ポリエチレン膜などの微多孔膜を、ゴムおよび／もしくはラテックス、必要に応じてシリカ、および水を含む液体スラリーで、片側もしくは両側、好ましくは負極と対面する側を被覆し、次いで乾燥することができ、ならびに／またはポリエチレン膜などの前述の微多孔膜の面上にこの材料の薄膜を形成する。この層のより良好なぬれ性のため、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することができる。特定の実施形態では、スラリーは、下記詳細に記載される１つ以上の性能向上添加剤（例えば、界面活性剤）を含むこともできる。乾燥後、多孔質層および／または薄膜はセパレータ表面に形成し、微多孔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。ゴムを添加してセパレータを得た後、プレス機械またはカレンダスタックもしくはロールのいずれかを用いてさらにプレスすることができる。プレスまたはカレンダーを刻んでリブ、溝、鋸歯状の縁、鋸歯状リブ、エンボスおよび同様のものをセパレータに付与してもよい。
【００６２】
本発明のさらなる実施形態は、含浸および乾燥により膜上にゴムを成膜することに関する。この目的のため、上記繊維マット中に記載されているものなどの合成繊維または合成繊維との混合物から製造されたガラスマット、フリースまたは布を担体材料として使用することができる。例として、繊維マットは、アンチモン抑制添加剤などの性能向上添加剤の担体であり得、繊維マットに含浸されていてもよく、繊維マット内に含まれていてもよく、または繊維マットの１つ以上の面に被覆されていてもよい。かかる実施形態では、繊維マット中および／または繊維マット上に含まれるスラリーおよび／またはコーティングおよび／または材料は、ゴムおよび／またはラテックス、必要に応じてシリカ、水、および／または本明細書に記載されている様々な添加剤などの１つ以上の性能向上添加剤を含んでもよく、表面実施形態では、該材料の薄膜は処理繊維マットの１つ以上の面上に形成し得る。圧縮または接着により結合を行うことができる。
【００６３】
本発明の様々な実施形態では、コーティング（界面活性剤のコーティングなど）の形態で、ポリオレフィン（ポリエチレンなど）、ラテックスおよび／またはゴム、フィラー（シリカなど）、いずれかの残油および／または可塑剤、および性能向上添加剤を含む多孔質膜および／または微多孔膜を、上記繊維マットまたは向上されたウイッキング特性および／もしくは向上された電解液湿潤もしくは保持性を有する繊維マットなどの別の層に積層する。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２５０μｍ、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１．３ｍｍ、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、微多孔膜セパレータ層のリブを付与された表面に積層する。特定の実施形態では、ロールおよび／または切断片の携帯で供給することができるので、取扱いおよび／また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も、保持マットなども加えられていない独立型のセパレータシートまたは層であってよい。
【００６４】
いくつかの実施形態では、ゴムおよび／またはラテックスをポリマー、フィラーおよびプロセスオイル（必要に応じてさらなる添加剤）と混合し、一緒に押し出して配合セパレータを得ることができる。この方法では、膜全体にわたって均一に分散されたゴムを有する均質セパレータを得ることができる。いくつかの実施形態では、多孔質膜にゴムラテックスを含浸し、その後乾燥することができる。
【００６５】
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または試剤（界面活性剤、湿潤剤、着色料、帯電防止剤、酸化防止剤、および／または同様のもの）を含むこともできる。混合物を平らなシート、またはリブもしくは該シートの片側もしくは両側に他の突起物を備えるシートの形状に押し出す。膜を押し出した後、プレス機械またはカレンダスタックもしくはロールのいずれかを用いてさらにプレスすることができる。
【００６６】
プレスまたはカレンダーを刻んで、微多孔膜にリブ、および／または同様のものを付与してもよい。リブは、一様な組、交互な組、または途切れていない、分離した断続リブ、連続式、非連続式、傾斜、直線的、セパレータの実質的に縦方向（「ＭＤ」）（すなわち、バッテリー中のセパレータの上部から底部へ向かう）に延在する縦方向のリブ、セパレータの幅方向（「ＣＭＤ」）（すなわち、バッテリー中のセパレータの横方向、ＭＤに対して直角）に実質的に延在する横リブ、セパレータの実質的に幅方向に延在するクロスリブ、分離した歯のあるもしくは歯のあるリブ、鋸歯状の縁、鋸歯状リブ、狭間胸壁（battlements）もしくは、途切れていない（solid）もしくは断続的なジグザグ状に配置された湾曲状もしくは折曲状の狭間胸壁状（battlemented）リブ、溝、チャネル、テクスチャー領域、エンボス、窪み、多孔質、非多孔質ミニリブもしくはクロスミニリブ、および／または同様のもの、ならびにこれらの組合せであり得る。さらに、いずれかの組のリブは、正側、負側、もしくは両側から、または正側、負側、もしくは両側に延在してもよい。
【００６７】
いくつかの実施形態では、セパレータ膜は、少なくとも約５０μｍ、少なくとも約７５μｍ、少なくとも約１００μｍ、少なくとも約１２５μｍ、少なくとも約１５０μｍ、少なくとも約１７５μｍ、少なくとも約２００μｍ、少なくとも約２２５μｍ、少なくとも約２５０μｍ、少なくとも約２７５μｍ、少なくとも約３００μｍ、少なくとも約３２５μｍ、少なくとも約３５０μｍ、少なくとも約３７５μｍ、少なくとも約４００μｍ、少なくとも約４２５μｍ、少なくとも約４５０μｍ、少なくとも約４７５μｍ、または少なくとも約５００μｍのバックウェブを備えることができる（特定の実施形態では、５０μｍ厚未満、例えば、１０μｍ〜５０μｍ厚の非常に薄い平らなシートを提供するが）。特定の実施形態では、多孔質膜は、約５０μｍ〜１，０００μｍ、約５０μｍ〜７５０μｍ、約１００μｍ〜７５０μｍ、約２００μｍ〜７５０μｍ、約２００μｍ〜５００μｍ、約１５０μｍ〜５００μｍ、約２５０μｍ〜５００μｍ、約２５０μｍ〜４００μｍ、または約２５０μｍ〜３５０μｍのバックウェブを備えることができる。
【００６８】
様々な可能性ある好ましい実施形態では、多孔質膜は、鋸歯状リブ、狭間胸壁状リブ、傾斜リブ、もしくは断続リブ、またはこれらの組合せなどのリブを含む。好ましいリブは８μｍ〜１ｍｍの高さであってよく、１μｍ〜２０ｍｍ離して間隔を空けてよく、さらに、微多孔質ポリオレフィンセパレータ層の好ましいバックウェブの厚さ（リブまたはエンボスを含まない）は、約０．０５ｍｍ〜約０．５０ｍｍ（例えば、特定の実施形態では、約０．２５ｍｍ）であってよい。例えば、リブは、０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、１．４ｍｍ、１．６ｍｍ、１．８ｍｍ、２．０ｍｍ、２．２５ｍｍ、２．５ｍｍ、２．７５ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、または１０ｍｍ離すことができる。いくつかの実施形態では、リブは、セパレータの片側またはポリオレフィンセパレータの両側に、互いに対して０°〜９０°になるようなパターンであってよい。いくつかの実施形態では、酸混合リブは、フロントリブ、正極側リブまたは正極側面リブであってよい。セパレータまたはセパレータ層の両側のリブを含む様々なパターンとしては、セパレータの第二側面または背面上の正極側リブおよび負極側縦リブもしくはクロスリブ、例えば、より小さなより密集した負極側縦リブもしくはクロスリブまたはミニリブが挙げられる。場合によっては、かかる負極側縦リブもしくはクロスリブは、高さ約０．０２５ｍｍ〜約０．１ｍｍ、好ましくは高さ約０．０７５ｍｍであってよいが、０．２５ｍｍと同じ大きさであってよい。他のパターンとしては、セパレータの第二側面または背面上のネガティブミニリブを備えるセパレータ層の両側のリブ（セパレータの他の側の主要リブと比較して、幅方向に対して同方向に延在するミニリブ）を挙げることができる。場合によっては、かかるネガティブミニリブは、高さ約０．０２５ｍｍ〜約０．２５ｍｍ、好ましくは高さ約０．０５０ｍｍ〜約０．１２５ｍｍであってよい。
【００６９】
特定の好ましい実施形態では、リブは鋸歯状であってよい。鋸歯状の縁または鋸歯状リブは、約０．０５ｍｍ〜約１ｍｍの平均先端長を有してよい。例えば、平均先端長は、０．０５ｍｍ以上、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、または０．９ｍｍ；および／または１．０ｍｍ以下、０．９ｍｍ、０．８ｍｍ、０．７ｍｍ、０．６ｍｍ、０．５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．３ｍｍ、０．２ｍｍ、または０．１ｍｍであり得る。
【００７０】
鋸歯状の縁または鋸歯状リブは、約０．０５ｍｍ〜約１ｍｍの平均ベース長を有してよい。例えば、平均ベース長は、約０．０５ｍｍ以上、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、または０．９ｍｍ；および／または約１．０ｍｍ以下、０．９ｍｍ、０．８ｍｍ、０．７ｍｍ、０．６ｍｍ、０．５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．３ｍｍ、０．２ｍｍ、または０．１ｍｍであり得る。
【００７１】
鋸歯状の縁または鋸歯状リブが存在する場合、約０．０５ｍｍ〜約４ｍｍの平均高さを有してよい。例えば、平均高さは、約０．０５ｍｍ以上、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、または０．９ｍｍ；および／または約１．０ｍｍ以下、０．９ｍｍ、０．８ｍｍ、０．７ｍｍ、０．６ｍｍ、０．５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．３ｍｍ、０．２ｍｍ、または０．１ｍｍであり得る。鋸歯状の縁高さがリブ高さと同じである実施形態のため、鋸歯状リブは突起物と呼んでもよい。かかる範囲は、工業用トラクション型スタート／ストップバッテリー用セパレータに当てはめてもよく、セパレータの全ての厚さは、通常、約１ｍｍ〜約４ｍｍであってよく、ならびに自動車用スタート／ストップバッテリーでは、セパレータの全ての厚さは、少し薄くてよい（例えば、通常、約０．３ｍｍ〜約１ｍｍ）。
【００７２】
鋸歯状の縁または鋸歯状リブは、約０．１ｍｍ〜約５０ｍｍの平均中心間ピッチを有することができる。例えば、平均中心間ピッチは、約０．２ｍｍ以上、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２５ｍｍ、または１．５ｍｍであり；および／または約１．５ｍｍ以下、１．２５ｍｍ、１．０ｍｍ、０．９ｍｍ、０．８ｍｍ、０．７ｍｍ、０．６ｍｍ、０．５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．３ｍｍ、または０．２ｍｍであり得る。
【００７３】
鋸歯状の縁または鋸歯状リブは、約０．１：１〜約５００：１のベース幅に対する平均高さ比を有することができる。例えば、ベース幅に対する平均高さ比は、約０．１：１以上、２５：１、５０：１、１００：１、１５０：１、２００：１、２５０：１、３００：１、３５０：１、または４５０：１であり；約５００：１以下、４５０：１、４００：１、３５０：１、３００：１、２５０：１、２００：１、１５０：１、１００：１、５０：１、または２５：１であり得る。
【００７４】
鋸歯状の縁または鋸歯状リブは、約１０００：１〜約０．１：１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、１：１以上、２：１、３：１、４：１、５：１、６：１、７：１、８：１、９：１、１０：１、１５：１、２０：１、２５：１、５０：１、１００：１、１５０：１、２００：１、２５０：１、３００：１、３５０：１、４５０：１、５００：１、５５０：１、６００：１、６５０：１、７００：１、７５０：１、８００：１、８５０：１、９００：１、９５０：１であり、および／または約１０００：１以下、９５０：１、９００：１、８５０：１、８００：１、７５０：１、７００：１、６５０：１、６００：１、５５０：１、５００：１、４５０：１、４００：１、３５０：１、３００：１、２５０：１、２００：１、１５０：１、１００：１、５０：１、２５：１、２０：１、１５：１、１０：１、９：１、８：１、７：１、６：１、５：１、４：１、３：１、２：１、または１：１であり得る。
【００７５】
いくつかの実施形態では、セパレータは窪みであり得る。窪みは、通常、セパレータの１つ以上の面上の突起型の形体またはこぶである。窪みの厚さは、セパレータの厚さの１〜９９％であり得る。例えば、窪みの平均厚さは、セパレータの約９５％未満、９０％、８５％、８０％、７５％、７０％、６５％、６０％、５５％、５０％、４５％、４０％、３５％、３０％、２５％、２０％、１５％、１０％、または５％であり得る。窪みを、セパレータに沿って列を成して配置してよい。列または行は約１μｍ〜約１０ｍｍ離して間隔を空けてもよい。例えば、列は、約０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、１．４ｍｍ、１．６ｍｍ、１．８ｍｍ、２．０ｍｍ、２．２５ｍｍ、２．５ｍｍ、２．７５ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、または１０ｍｍ離すことができる。逆に、窪みは、ランダムな配列またはランダムに配置してよい。
【００７６】
窪みは、約０．０５ｍｍ〜約１ｍｍの平均窪み長を有してよい。例えば、平均窪み長は、約０．０５ｍｍ以上、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、または０．９ｍｍ；および／または約１．０ｍｍ以下、０．９ｍｍ、０．８ｍｍ、０．７ｍｍ、０．６ｍｍ、０．５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．３ｍｍ、０．２ｍｍ、または０．１ｍｍであり得る。
【００７７】
窪みは、約０．０１ｍｍ〜約１．０ｍｍの平均窪み幅を有してよい。例えば、平均窪み幅は、約０．０５ｍｍ以上、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、または０．９ｍｍ；および／または約１．０ｍｍ以下、０．９ｍｍ、０．８ｍｍ、０．７ｍｍ、０．６ｍｍ、０．５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．３ｍｍ、０．２ｍｍ、または０．１ｍｍであり得る。
【００７８】
窪みは、約０．１０ｍｍ〜約５０ｍｍの平均中心間ピッチを有することができる。例えば、平均中心間ピッチは、約０．２ｍｍ以上、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２５ｍｍ、または１．５ｍｍであり；および／または約１．５ｍｍ以下、１．２５ｍｍ、１．０ｍｍ、０．９ｍｍ、０．８ｍｍ、０．７ｍｍ、０．６ｍｍ、０．５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．３ｍｍ、または０．２ｍｍであり得る。
【００７９】
窪みは、四角形の形状、例えば、正方形および長方形であり得る。窪みは、約０．１：１〜約１００：１の窪み幅に対する平均窪み長比を有することができる。例えば、窪み幅に対する平均窪み長比は、約０．１：１、１：１以上、２：１、３：１、４：１、５：１、６：１、７：１、８：１、９：１、１０：１、１５：１、２０：１、２５：１、５０：１、１００：１、１５０：１、２００：１、２５０：１、３００：１、３５０：１、４５０：１、５００：１、５５０：１、６００：１、６５０：１、７００：１、７５０：１、８００：１、８５０：１、９００：１、９５０：１であり、および／または約１０００：１以下、９５０：１、９００：１、８５０：１、８００：１、７５０：１、７００：１、６５０：１、６００：１、５５０：１、５００：１、４５０：１、４００：１、３５０：１、３００：１、２５０：１、２００：１、１５０：１、１００：１、５０：１、２５：１、２０：１、１５：１、１０：１、９：１、８：１、７：１、６：１、５：１、４：１、３：１、２：１、または１：１であり得る。
【００８０】
いくつかの実施形態では、窪みは、実質的に円形であり得る。円形窪みは、約０．０５〜約１．０ｍｍの径を有することができる。例えば、平均窪み径は、約０．０５ｍｍ以上、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、または０．９ｍｍ；および／または約１．０ｍｍ以下、０．９ｍｍ、０．８ｍｍ、０．７ｍｍ、０．６ｍｍ、０．５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．３ｍｍ、０．２ｍｍ、または０．１ｍｍであり得る。
【００８１】
窪みに関する様々な他の形状も、同様に備えることができる。ほんの一例として、かかる窪みは、三角形、五角形、六角形、七角形、八角形、卵形、楕円形およびこれらの組合せであり得る。
【００８２】
いくつかの実施形態では、セパレータは、リブ、鋸歯状の縁もしくは鋸歯状リブ、窪み、またはこれらの組合せの組合せを特徴とし得る。例えば、セパレータは、セパレータに沿って上部から底部に伸びる一連の鋸歯状リブ、およびセパレータに沿って水平に伸びる第二の一連の鋸歯状リブを有することができる。他の実施形態では、セパレータは、交互配列の鋸歯状リブ、窪み、連続的、断続的、もしくは断続固体リブ、またはこれらの組合せを有することができる。
【００８３】
表３は、ほんの一例として、限定するものではなく示した、液式鉛蓄電池（ときどき、強化型液式バッテリーと呼ばれる）において鋸歯状の縁および／または窪みおよび成層化を防止し酸混合を促進するようなセパレータを製造するのに使用してよい様々なパラメータを有するセパレータのいくつかの特定の実施形態を記載している。
【００８４】
【表３】
2020506520.tif 000005
【００８５】
様々な実施形態のための特定の使用は、乗り物において利用されるものなどのスタート／ストップサイクルを経験する。これは、乗り物、およびこれらの関連バッテリーは、停止の断続的期間を含み運転され、したがって、バッテリーを効率的に振盪するという事実を表している。本明細書で開示されているセパレータは、好ましくは、従来のセパレータと比較して、強化された電解液混合および／または酸循環を提供する。特定の実施形態では、セパレータは、セルの上部および底部において電解液密度により測定するとき、より少ない成層化を提供する。密度差は、セルが３０回、６０回、９０回以上のスタート／ストップイベントまたはサイクルを経た後、５０％未満、４５％、４０％、３５％、３０％、２５％、２０％、１５％、１０％、５％、２．５％、または１％であってよい。特定の選択された実施形態では、密度差は、セルが２４、４８、７２時間以上静止したままである後に、５０％未満、４５％、４０％、３５％、３０％、２５％、２０％、１５％、１０％、５％、２．５％、または１％であってよい。
【００８６】
次に図３Ａ〜３Ｆを見れば、いくつかの例示的実施形態は、様々なバッテリーセパレータ実施形態のための様々な断続リブパターンを規定する変数での断続リブ配列を示す。図４Ａ〜４Ｇは、本開示の例示的実施形態による、および図３Ａ〜３Ｆのパターンまたは配列において規定されるような断続リブを備えるバッテリーセパレータを示す。例示的バッテリーセパレータは図４Ａ〜４Ｇに示され；加えて、本明細書で開示されている例示的バッテリーセパレータは、列４０６1〜４０６nなどのいずれかの数の列４０６を有してよい。
【００８７】
図５Ａは、セパレータの幅方向に沿って横方向に変化するゾーンを有する可変断続リブパターンの３つのゾーンを備えるセパレータを詳しく説明している。なお、セパレータの縦方向またはセパレータの縦および幅方向の両方にゾーンは広がっていてもよい。いずれかの方向または両方の方向にいずれかの数のゾーンが存在してもよいとさらに理解される。加えて、さらにより良好な結果を得るために、異なるデザインならびに／またはリブパターンおよび／もしくは断続リブパターンなどを用いて端部を最適化するように、セパレータそれ自体の端部は、これら自体のゾーンであってよい。本明細書における特定の好ましい実施形態では、各ゾーンにおけるパターン化の質量が相対的に一定であるように、および／またはパターン化されたセパレータがバッテリー製造装置上で上手く動作するように、および／またはバッテリー製造が酸充填の有効性が理由でより迅速であるように、セパレータゾーン（複数ゾーンセパレータについて）を形成する。
【００８８】
図５Ｂは、ゾーンセパレータに関する断続リブパターン変数を示す。下付きの数字「１」および「２」は、２つの異なる断続リブパターンに関する。特定の実施形態では、ゾーン１およびゾーン３（下付き「１」）は、断続リブパターンなどの同じパターンを、ゾーン１および３から変わる断続リブパターンなどのパターンを有するゾーン２（下付き「２」）と組合せる。図５Ｃは、単ゾーン断続リブセパレータに関する断続リブ変数を示している。
【００８９】
図６Ａ〜６Ｈは、ゾーンもしくは複数ゾーンまたは３ゾーン断続リブパターンセパレータの変化形を示している。
【００９０】
図７は、セパレートおよび電極間に配置してよい断続リブ７０２のパターンを備える例示的本発明のスペーサー７００を示している。図に示すように、断続リブ７０２は、薄型ストリンガー７０４の網目により所定位置に保持される。ストリンガー７０４は垂直および水平の配列で示されているが、他の角度を取り入れてもよいと理解される。
【００９１】
図８および９は、本明細書において使用される様々なセパレータ層に関する例示的本発明の酸混合プロファイルのプロファイルプロトタイプを示している。
【００９２】
セパレータは、約２５〜２５０ミクロン、おそらく好ましくは約５０〜１２５ミクロン、より好ましくは約７５ミクロンの高さを有する負極側リブなどの負極側縦リブまたはクロスリブまたはミニリブを備えてよい。
【００９３】
特定の実施形態では、突起物はリブを含むことができ、各リブはセパレータの上端に対して０°から１８０°未満までの角度で配置された縦軸を有する。場合によっては、セパレータ中の全リブを同じ角度で配置することができ、他の実施形態では、異なる角度で配置されたリブも存在することができる。例えば、いくつかの実施形態では、セパレータはリブの行を備えることができ、行の少なくとも一部はセパレータの上端に対して角度θでリブを有する。他の例では、１つの行は異なる角度でリブを有するが、１つの行中の全リブは同じ近似角度を有することができる。
【００９４】
特定の場合では、セパレータの全面は、突起物の行または断続リブを備えるだろう、一方、他の実施形態では、セパレータ面の特定の断片は突起物も断続リブも備えないだろう。これらの断片は、上部、底部もしくは側面を含むセパレータのいずれかの端部に沿っておこる場合があるか、またはセパレータの中央部に向かって起こる場合があり、該断片は突起物を有する部分を含む１つ以上の側面上に囲まれている。
【００９５】
図８は、上端部８０３、ならびに行Ｒ１の第一組および行Ｒ２の第二組を備えるセパレータ８００の図を記載している。特定の実施形態では、第一行Ｒ１のリブ８０１は０°から１８０°未満の角度θ1で配置され、第二行Ｒ２のリブ８０２は同じでも行Ｒ１の第一組のリブ８０１の角度と異なっていてもよい０°から１８０°未満の角度θ2で配置されている。示していないが、角度θ1、θ2は、各個別のリブ８０１、８０２においてこれらのそれぞれの行Ｒ１、Ｒ２全体にわたってさらに変わり得る。加えて、断続リブの組は列により容易にパターン化することができる。
【００９６】
図９は、中央第一部分９０２および外側第二部分９０３を有する上端部９０１を備えるセパレータ９００の図を記載している。特定の実施形態では、中央第一部分９０２は、１組以上の行を含んでよい。図９に示されているように、第一行Ｒ１および第二行Ｒ２は図８で示されたように同様にパターン化されており、第一行Ｒ１のリブは０°から１８０°未満の角度で配置されており、第二行Ｒ２のリブは同じでもよく第一行Ｒ１のリブの角度と異なっていてもよい０°から１８０°未満の角度で配置されている。
【００９７】
図９にとどまれば、外側第二部分９０３は、バックウェブの上端部に対して角度θ3でリブを有する第三組の行Ｒ３を含んでよく、θ3は０°〜９０°、３０°〜８５°、４５°〜８５°、６０°〜８５°、６０°〜８０°、または６０°〜７５°である。θ3の１つの好ましい値は９０°である。外側第二部分９０３は、バックウェブの上端部に対して角度θ4でリブを有する第四組の行Ｒ４を含んでよく、θ4は９０°から１８０°未満、９５°〜１５０°、９５°〜１２０°、１００°〜１２０°、または１０５°〜１２０°である。θ4の１つの好ましい値は９０°である。異なる行のリブは、他の行と同じかまたは異なる寸法を有することができ、リブは行内で同じでも異なる寸法であってもよい。隣接する行間の距離は−５ｍｍ〜＋５ｍｍで有り得、負の数は行の重なり程度を示す。距離は中央のリブから中央のリブまでを測定することができる。
【００９８】
異なる行が存在する場合、行は反復パターンで存在してよい。最も単純な反復パターン−Ｒ３−Ｒ４−はセパレータ９００において見ることができる。他のパターンとしては、−Ｒ３−Ｒ３−Ｒ４−；−Ｒ３−Ｒ３−Ｒ３−Ｒ４−；−Ｒ３−Ｒ３−Ｒ４−Ｒ４−；−Ｒ３−Ｒ３−Ｒ３−Ｒ３−Ｒ４−；−Ｒ４−Ｒ３−Ｒ３−Ｒ３−Ｒ４−；−Ｒ３−Ｒ３−Ｒ３−Ｒ４−Ｒ４−；および同様なものが挙げられる。加えて、断続リブの組は列により容易にパターン化することができる。
【００９９】
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、突起物として、膜の対向面上に負極側縦リブまたはクロスリブを有することができる。負極側またはバックリブはセパレータの上端部と平行であってもよく、上端部に対して角度をもって配置されていてもよい。例えば、クロスリブを、上端部に対して、約９０°、８０°、７５°、６０°、５０°、４５°、３５°、２５°、１５°または５°に配向することができる。クロスリブを、上端部に対して、約９０〜６０°、６０〜３０°、６０−４５°、４５−３０°、または３０−０°に配向することができる。典型的には、クロスリブは、負極に対面する膜の面上に存在する。本発明のいくつかの実施形態では、リブを付与された膜は、少なくとも約０．００５ｍｍ、０．０１ｍｍ、０．０２５ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．０７５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ，または１．０ｍｍの横クロスリブ高さを有することができる。本発明のいくつかの実施形態では、リブを付与された膜は、１．０ｍｍ、０．５ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．２０ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．１０ｍｍまたは０．０５ｍｍ以下の横クロスリブ高さを有することができる。
【０１００】
本発明のいくつかの実施形態では、リブを付与された膜は、少なくとも約０．００５ｍｍ、０．０１ｍｍ、０．０２５ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．０７５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ，または１．０ｍｍの横クロスリブ幅を有することができる。本発明のいくつかの実施形態では、リブを付与された膜は、１．０ｍｍ、０．５ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．２０ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．１０ｍｍまたは０．０５ｍｍ以下の横クロスリブ幅を有することができる。
【０１０１】
特定の選択された実施形態では、多孔質膜は、約０．１０〜０．１５ｍｍの横クロスリブ高さおよび約０．１０〜０．１５ｍｍの縦リブ高さを有することができる。いくつかの実施形態では、多孔質膜は、約０．１０〜０．１２５ｍｍの横クロスリブ高さおよび約０．１０〜０．１２５ｍｍの縦リブ高さを有することができる。
【０１０２】
微多孔膜は、少なくとも０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍまたは１．０ｍｍであるバックウェブ厚さを有することができる。リブを付与された膜は、約１．０ｍｍ以下、０．９ｍｍ、０．８ｍｍ、０．７ｍｍ、０．６ｍｍ、０．５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．３ｍｍ、０．２ｍｍまたは０．１ｍｍであるバックウェブ厚さを有することができる。いくつかの実施形態では、微多孔膜は、約０．１〜１．０ｍｍ、０．１〜０．８ｍｍ、０．１〜０．５ｍｍ、０．１〜０．５ｍｍ、０．１〜０．４ｍｍ、０．１〜０．３ｍｍのバックウェブ厚さを有することができる。いくつかの実施形態では、微多孔膜は、約０．２ｍｍのバックウェブ厚さを有することができる。
【０１０３】
図１０は、角度θにより特定されるテーパーがついた縦端部１００６を有する多孔質膜１００２の表面から外に延在する断続リブ１００４を備えるセパレータ１０００の側面プロファイルを示す。
【０１０４】
図１３Ａを参照すれば、例示的バッテリーセル１３００は、例示的バッテリー（バッテリー全体は示さず）の上から下を見た図を示している。バッテリーセルは、負極１３０２、正極１３０４、および電極１３０２、１３０４間に配置されているセパレータアセンブリ１３０８を浸している硫酸（Ｈ2ＳＯ4）電解液などの酸性電解液１３０１を備える。セパレータアセンブリ１３０６は、多孔質膜１３０８および繊維マット１３１０を備えていてもよい。多孔質膜１３０８は、繊維マット１３１０と接触してこれから延在する一連のポジティブリブ１３０８ａを備えていてもよい。繊維マット１３１０は、密接して正極１３０４を備えていてもよい。示していないが、多孔質膜１３０８は、本明細書に記載されているように、および負極１３０２と接触して負極側リブをさらに備えていてもよい。負極１３０２は負極活物質（「ＮＡＭ」）を備えていてもよく、正極１３０４は正極活物質（「ＰＡＭ」）を備えていてもよい。
【０１０５】
特定のバッテリーでは、ポジティブリブ１３０８ａ間で撓ませるに多孔質膜１３０８上の充分な圧を与える点まで、ＮＡＭは膨張し得ると考えられる。図１３Ｂは、この膨張を模式的に示しており、撓みは、多孔質膜１３０８が繊維マット１３１０と接触する原因となり影響を及ぼす。多孔質膜１３０８が充分に撓む場合、負極１３０２および正極１３０４の両方は、電解液不足となる（すなわち、酸欠乏）。この酸欠乏はバッテリー性能に悪影響を及ぼし、ディープサイクルバッテリーおよびＰＳｏＣで動作するものにおいて見られる場合がある。示していないが、多孔質膜１３０８は、本明細書に記載されているように、および負極１３０２と接触して負極側リブをさらに備えていてもよい。
【０１０６】
図１３Ｃを参照して、本発明の例示的セパレータアセンブリ１３０６の模式図を示す。この実施形態では、正極側リブ１３０８ａのアレイは、繊維マット１３１０と接触して縦方向に多孔質膜１３０８から延在して提供される。加えて、負極側リブ１３０８ｂのアレイは、負極１３０２と接触して縦方向に多孔質膜１３０８から延在して提供される。これは、ＮＡＭの膨張が多孔質膜１３０８に影響を及ぼさないように、ＮＡＭおよびバックウェブ間の空間を提供する。さらに、正極側リブ１３０８ａおよび負極側リブ１３０８ｂの両方を、図１３Ｂのものより密接に間隔を空けて、ＮＡＭに対してより支持を提供する。
【０１０７】
なお、図１３Ａ〜１３Ｃは原寸に比例して図示されていない。
【０１０８】
図１４を参照して、例示的多孔質膜セパレータ１４００は、それから延在する正極側リブ１４０４を有し、例示的バッテリー中の繊維マット（図１４に示さず）と接触するように意図されたセパレータの実質的に縦方向（「ＭＤ」）に配列されたバックウェブ１４０２を備える。セパレータは、該セパレータの実質的に縦方向に配列され、正極側リブ１４０４と実質的に平行である正極側リブ１４１０を備える。負極側リブ１４１０は、例示的バッテリーにおいて負極と接触するように意図されている。この図示された実施例における負極側リブ１４１０は実質的にセパレータの縦方向に配列されているが、あるいは、これらは幅方向に配列されていてもよく、通常、負極側クロスリブとして知られている。
【０１０９】
続けて図１４を参照して、本発明のセパレータの選択された実施形態は、正極側リブ１４０４のアレイを備える。正極側リブ１４０４は、縦方向にセパレータ長を延ばし得るベース部分１４０６を備える。それから、間隔を空けた歯状断続的ピーク、または他の突起物１４０８は、歯１４０８が多孔質膜バックウェブ１４０２の支持構造表面より上側にあるように、ベース部分１４０６の表面から伸びていてよい。さらに、ベース部分１４０６は、歯１４０８それ自体より広くてもよい。正極側リブ１４０４は、約２．５ｍｍ〜約６．０ｍｍの典型的間隔をもって実質的に互いに平行に並び、典型的間隔は約３．５ｍｍである。多孔質膜バックウェブ１４０２の表面から測定したとき正極側リブ１４０４の高さ（ベース部分１４０６および歯１４０８を加えて）は、約１０μｍ〜約４．０ｍｍであり、典型的高さは約０．５ｍｍである。隣接するリブ１４０４の例示的リブ歯１４０８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１４に図示されているように、例示的歯１４０８は、１つのリブ１４０４から隣接するリブ１４０４へ互いに対してオフセットしていてよく、隣接するリブの位相から完全また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１４０８は、１つのリブ１４０４から隣接するリブへの位相から完全に外れている。正極側リブ歯１４０８は、約３．０ｍｍ〜約６．０ｍｍのセパレータの縦方向のピッチで間隔を空けていてよく、典型的な間隔は約４．５ｍｍである。
【０１１０】
図１４で示されているように、負極側リブは、セパレータの縦方向と実質的に平行であると示されている。しかしながら、これらは、代わりに、幅方向と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、図１４に示されている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のピッチ、好ましくは約７００μｍ〜約８００μｍ、より好ましくは通常約７４０μｍのピッチで間隔を空けてもよい。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は、約１０μｍ〜約２．０ｍｍであってよい。
【０１１１】
なお、正極側リブを、代わりに、これらが負極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、これらが正極と接触するように例示的バッテリー中に配置してよい。
【０１１２】
下表４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および３つのコントロールセパレータ）のリブ数およ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。図のように、例示的本発明のセパレータは、幅方向にセパレータ幅を横切って一様に間隔を空けて配置された４３個の歯のあるリブを備える。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４中にさらに詳細に示す。コントロールセパレータ＃１、＃２、および＃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。
【０１１３】
【表４】
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【０１１４】
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行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の膨潤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。
【０１１５】
例示的本発明のリブが示され正極側リブであると説明されるが、にもかかわらずこれらはセパレータの負極側に提供されてもよく、例証され説明された負極側リブはセパレータの正極側に提供されてもよい。
【０１１６】
加えて、正極側または負極側リブは、固体リブ、分離した断続リブ、連続式リブ、断続的リブ、傾斜リブ、直線的リブ、前記多孔質膜の実質的に縦方向に延在する縦リブ、前記多孔質膜の実質的に幅方向に延在する横リブ、セパレータの実質的に幅方向に延在する横リブ、分離したリブ、歯のあるリブ、鋸歯状の縁、鋸歯状リブ、狭間胸壁もしくは狭間胸壁状リブ、湾曲状リブ、連続したジグザグ鋸歯状に配置された、折れた断続的ジグザグ鋸歯状に配置された折曲状リブ、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、ミニリブ、クロスミニリブ、およびこれらの組合せであるいずれかの形態または組合せであってよい。
【０１１７】
加えて、正極側または負極側リブは、セパレータの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いずれかの形態または組合せであってよい。さらに、この角度は、リブの歯または行全体にわたって変わり得る。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または排除する助けとなることができる場合により好ましいＤａｒａｍｉｃ（登録商標）ＲｉｐＴｉｄｅ（商標）酸混合リブであってよい。さらに、角度は多孔質膜の縦方向に対するものであり、おおよそゼロ度（０°）より大きくおおよそ１８０度（１８０°）未満、およびおおよそ１８０度（１８０°）より大きくおおよそ３６０度（３６０°）未満であると定義され得る。
【０１１８】
リブは、横端部から横端部までセパレータの幅を横切って一様に延在してよい。これは、ユニバーサルプロファイルとして公知である。あるいは、セパレータは、側面パネルに配置されたマイナーリブを有する横端部と隣接する側面パネルを備えてもよい。これらのマイナーリブは、一次リブより密接に配置され、より小さくてよい。例えば、マイナーリブは、一次リブの高さの２５％〜５０％であってよい。側面パネルは代わりに平坦であってよい。側面パネルは、本明細書中下記に議論されるセパレータをエンベロープする場合に行うように、セパレータの端部をセパレータのもう１つの端部にシーリングする補助を行い得る。
【０１１９】
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、約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、９５％、または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％、または５％であってよい。
【０１２０】
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、縦もしくは横リブまた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上端部と平行であってもよく、該上端部に対して角度をもって配置されてもよい。例えば、負極側リブは、上端部に対して、約０°、５°、１５°、２５°、３０°、４５°、６０°、７０°、８０°、または９０°に配向してよい。クロスリブは、上端部に対して、約０°〜約３０°、約３０°〜約４５°、約４５°〜約６０°、約３０°〜約６０°、約３０°〜約９０°、または約６０°〜約９０°に配向してよい。
【０１２１】
特定の例示的実施形態は、ベース部分を有してよい。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、または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、または５０μｍ広くてよい。
【０１２２】
特定の例示的実施形態は、歯または歯のあるリブを有してよい。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、または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、または５０μｍであってよい。
【０１２３】
歯または歯のある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、または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、または５０μｍであってよい。
【０１２４】
歯または歯のあるリブの少なくとも一部は、約５０μｍ〜約１．０ｍｍの平均高さ（ベース部分高さおよび歯高さを合わせて）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、または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、または５０μｍであってよい。
【０１２５】
歯または歯のある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、または１．０ｍｍ、および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、または１．０ｍｍ、および５０ｍｍ以下を同様に増やした値であってよい。加えて、歯または歯のあるリブの隣接する列を、縦方向の同じ位置また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、隣接する歯または歯のあるリブを、縦方向の異なる位置に配置する。
【０１２６】
歯または歯のある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、または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、または０．１：１．０であってよい。
【０１２７】
歯または歯のある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、または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、または０．１：１．０であってよい。
【０１２８】
本明細書に記載されているリブパターンのいずれかは、列間に間隔を有して、過充電イベント中ガスの発生を可能としてよい。さらに、断続リブパターンは、断続リブの行間の縦方向に間隔を有さず、セパレータを折り曲げてエンベロープを形成する場合の強さを提供してよい。加えて、断続リブセパレータを、さらにエンボス化してよい。リブパターンまたは他の突起物のいずれかを、バッテリーケースの内面または正極および負極のいずれかもしくは両方のいずれかの面に配置してよいと、さらに理解される。乗り物に配置されるバッテリーのため、好ましい実施形態は、乗り物のスタートおよびストップ動作を活用するために、乗り物の動きに対して概して平行である方向にセパレータを配置してよい。
【０１２９】
本明細書に記載されている断続リブセパレータなどの本明細書に記載されている改良されたセパレータは、サルフェーション結晶の生成を防止する助けとなり得、より均一な熱分布および／または熱混合および／または熱（thermal）もしくはセパレータ全体にわたる熱（heat）放散（液式鉛畜電池用の固体リブのあるセパレータなどの公知のセパレータと比較して、より短い時間で熱を放散する）を提供する手助けもし得ると考えられる。本明細書に記載されている例示的断続リブセパレータは、液式鉛畜電池、ゲルバッテリー、ＡＧＭバッテリー、ＰＳｏＣバッテリー、ＩＳＳバッテリー、および／または強化型液式バッテリーの改良されたまたはより迅速なまたはより効率的な充填を提供してもよい。
【０１３０】
本開示の様々な実施形態では、液式鉛畜電池内の酸もしくは電解液の混合レベルもしくは容積均一性が１．０であるかまたはほとんど１．０になるように、開示されるセパレータは、低減された成層化、またはさらに成層化を全部完全排除することを提供する。様々な実施形態では、本明細書に開示されているセパレータは、低電気抵抗（ＥＲ）セパレータである。かかる実施形態では、セパレータは、空隙率、細孔径、内部細孔表面積、ぬれ性および／またはセパレータの表面積を増大させる、改良されたフィラーなどの改良を含み得る。いくつかの実施形態では、改良されたフィラーは、高次構造組織および／または低減された粒径および／または既知のフィラーと異なるシラノール基量および／または既知のフィラーより多いヒドロキシル化を有する。改良されたフィラーは、より吸油し得および／または押出後に油を除去する場合に同時に収縮または圧縮することなく、セパレータ形成中より大量のプロセスオイルの取込みを可能とし得る。例として、改良されたセパレータは、他の吸油量も同様に可能だけれども、約１７５〜３５０ｍｌ／１００ｇ、いくつかの実施形態では、２００〜３５０ｍｌ／１００ｇ、いくつかの実施形態では、２５０〜３５０ｍｌ／１００ｇ、いくつかのさらなる実施形態では、２６０〜３２０ｍｌ／１００ｇの固有吸油量を有するシリカを用いて製造してよい。
【０１３１】
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またはシステムなどのバッテリーの電気抵抗または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。
【０１３２】
フィラー（単数）またはフィラー（複数）は、セパレータを横切る電解液およびイオンの流動を促進する様々な化学種（金属などの極性化学種など）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。
【０１３３】
本明細書における低ＥＲ微多孔質セパレータは、かかるセパレータをかかる液式鉛畜電池に使用する場合に、セパレータが液式鉛畜電池における電気抵抗を著しく低下させるのに寄与するように、新規で改良された細孔組織および／または新規で改良された原繊維組織をさらに含んでもよい。かかる改良された細孔組織および／または原繊維組織は、細孔および／または原繊維がシシ・ケバブ（またはシシ・ケボブ）構造組織に近似するセパレータをもたらし得る。新規で改良された細孔形状および構造を記載する別の方法は、シリカ結合点またはシリカの結合点がバッテリーセパレータ内のポリマー原繊維（原繊維はシシと呼ばれることがある）上のケバブ構造形成で存在するテクスチャー原繊維組織である。加えて、特定の実施形態では、本発明によるセパレータのシリカ構造および細孔構造は、骨格構造または椎骨構造または脊髄構造と説明してよいが、ポリマーの原繊維に沿ったポリマーのケバブ構造上のシリカ結合点は椎骨またはディスク（「ケバブ」）のように見え、脊柱様形状（「シシ」）に近似する細長い中央脊椎または原繊維（伸びきり鎖ポリマー結晶）と実質的に垂直に配向することもたまにある。
【０１３４】
場合によっては、改良された細孔組織および／または原繊維組織を有する改良されたセパレータを備える改良されたバッテリーは、２０％低い、いくつかの実施形態では、２５％低い、いくつかの実施形態では、３０％低い電気抵抗を示し得、場合によっては、電気抵抗（「ＥＲ」）において３０％を超えさえし、かかるセパレータは鉛蓄電池セパレータの他の主要な所望の機械特性のバランスを保持し維持する。さらに、特定の実施形態では、本明細書に記載されているセパレータは、公知のセパレータと比較して、より電解液が細孔および／もしくは空隙を通過して流動するかまたは満たすように、新規および／もしくは改良された細孔形状を有する。セパレータ中の超高分子量ポリエチレンは、複数の伸びきり鎖結晶（シシ構造形成）および複数の折りたたみ鎖結晶（ケバブ構造形成）を含むシシ・ケバブ構造形成におけるポリマーを含んでよく、ケバブ構造形成の平均反復または周期は、１ｎｍ〜１５０ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ〜１２０ｎｍ、より好ましくは２０ｎｍ〜１００ｎｍである（少なくとも、セパレータのリブ側の部分）。本セパレータのこれらの低ＥＲの実施形態のいくつかでは、本明細書に記載されている鉛蓄電池用セパレータは、シリカ、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、および沈降非晶質シリカからなる群から選択されたフィラーを含み；29Ｓｉ−ＮＭＲにより測定される前記フィラー内のＳｉ基に対するＯＨ基のモル比は、２１：１００〜３５：１００の範囲内であり、いくつかの実施形態では、２３：１００〜３１：１００、いくつかの実施形態では、２５：１００〜２９：１００、特定の好ましい実施形態では２７：１００以上の範囲内である。
【０１３５】
特定の選択された実施形態では、開示されたセパレータは、電気抵抗低下を示し、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、または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。低ＥＲを有する本明細書に記載されているセパレータは、Ｄａｒａｍｉｃ，ＬＬＣ所有であり２０１６年４月８日に出願された米国特許仮出願第６２／３１９，９５９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ものとする、に記載されているいずれかまたは全ての特徴を有し得る。
【０１３６】
少なくとも選択された実施形態によれば、本開示は、液式鉛畜電池などの改良された鉛蓄電池、鉛蓄電池を備える改良されたシステム、および／またはバッテリーセパレータ、改良されたバッテリーセパレータ、かかるシステムを備える改良された乗り物、製造もしくは使用方法、また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、本開示は、かかるバッテリーのための改良された液式鉛畜電池、改良されたバッテリーセパレータ、および／またはかかる改良された液式鉛畜電池、もしくはその組合せの製造方法、試験方法、または使用方法を対象とする。加えて、成層化の低減、バッテリー寿命および液式鉛蓄電池の性能の向上する方法、システム、バッテリー、および／またはバッテリーセパレータを本明細書において開示する。
【０１３７】
本明細書に開示されているような例示的セパレータは、好ましくは、改良された経時コンダクタンスを有することまたは提供することを特徴とし得る。コンダクタンスは、例えばミドトロニクステスターで測定されたコールドクランキングアンペア（ＣＣＡ）として決定され得る。例えば、本発明のセパレータを備えた鉛蓄電池は、ミドトロニクスＣＣＡテスターで測定するとき、３０日の期間にわたって、１０％未満、９％未満、８％未満、７％未満、６％未満、５％未満、４％未満、３％未満、２％未満、１％未満、または０．５％未満のＣＣＡの低下を示すことができる。
【０１３８】
多孔質膜を、添加剤、界面活性剤、試剤、フィラー、または添加剤と共に様々な方法で提供することができる。例えば、これを仕上げる（例えば、抽出後）および／または膜の製造に使用される混合物に添加する場合、添加剤（単数）または添加剤（複数）を多孔質膜に塗布してよい。好ましい実施形態によれば、添加剤または添加剤溶液を多孔質膜表面に塗布する。特に、熱に安定でない添加剤およびその後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、メタノールおよびエタノール、なら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。微多孔膜の負極と対面する側面、正極と対面する側面または両側面に塗布を行うことができる。
【０１３９】
添加剤または添加剤溶液中に微多孔膜を浸漬し、その後、必要に応じて、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、セパレータ製造中にしばしば適用される抽出と組み合わせることができる。
【０１４０】
別の好ましい選択肢は、添加剤（単数）または添加剤（複数）を熱可塑性ポリマーおよび必要に応じてフィラーならびに多孔質膜の製造に使用される他の添加剤の混合物中に混合することである。それから、添加剤含有均質混合物をウェブ状材料に形成する。
【０１４１】
本発明のセパレータは、低ＥＲセパレータ、低水損失セパレータであってよく、ならびに／または突起物、断続リブ、鋸歯状リブ、断続的リブ、および／もしくは同様のもの（固体リブでなく）を備える少なくとも部分を有し、酸混合もしくはセパレータのコンダクタンスを向上させることができる。突起物としては、短いリブ区域、ナブ（nubs）、エンボス、および同様のものなどの形体が挙げられる。突起物は、セパレータのいずれかの面、または両面に存在することができる。典型的には、突起物は、少なくとも、正極板（正極活物質またはＰＡＭ）に対面する側面上に存在するだろう。突起物を、行に配置することができ、各行の突起物は互いに、および隣接する行の突起物から間隔を空けて配置することができる。場合によっては、正極活物質と対面するセパレータの側面、負極活物質（またはＮＡＭ）と対面するセパレータの側面、またはセパレータの両面に突起物を配置することができる。
【０１４２】
本発明のセパレータを、シートの形態または小片セパレータ、ラップ（wrap）、スリーブ、ポケット、エンベロープ、ハイブリッドエンベロープ、プレートラップ、プレートシルバーラップ（例えば、正極板、シルバーラップとして使用される本明細書に記載されている繊維マット、プレートラップ、ブート（boot）、ならびにプレートラップおよび／または隣接する負極板の周囲のセパレータを備えるシステムである、例えば、５点バッテリーシステム中の、例えば、プレートラップ下のプレートシルバーラップ）などの形態のいずれかで提供することができる。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの繊維層において少なくとも１つの側面を被覆し得る微多孔膜を、ポケットまたはエンベロープとして提供する。繊維層が存在する場合、微多孔膜は、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、微多孔膜および繊維層を組み合わせる場合、繊維層は微多孔膜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、ポケットまたはエンベロープの形成を促進する熱シーリングのための端部を提供する。セパレータを加工してハイブリッドエンベロープを形成することができる。セパレータシートを半分に折り、エンベロープを形成するように該セパレータシートの端部を結合する前、結合する間、または結合した後に、１つ以上のスリットまたは開口部を形成することによりハイブリッドエンベロープを形成することができる。溶着または機械的シールを用いて側面を結合してセパレータシートの片面を該セパレータシートのもう１つの側面と接触させる継ぎ目を形成する。例えば、熱または超音波処理を用いて溶着を行うことができる。この処理により、底部の折られた端部および２つの横端部を有するエンベロープ形状を得る。
【０１４３】
エンベロープの形態の本明細書に開示されているセパレータは、ハイブリッドエンベロープであり、エンベロープの折られたまたはシールされた折り目に沿った１つ以上のスリットまたは開口部を有してよい。開口部の長さは、全端部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、または１／３であり得る。開口部の長さは、全端部の長さの１／５０〜１／３、１／２５〜１／３、１／２０〜１／３、１／２０〜１／４、１／１５〜１／４、１／１５〜１／５、または１／１０〜１／５であり得る。ハイブリッドエンベロープは、１〜５、１〜４、２〜４、２〜３または２つの開口部を有し得、底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。セパレータを折り、シールしてエンベロープを得た後にスリットをカットしてもよく、エンベロープに多孔質膜を形づくる前にスリットを形成してもよい。
【０１４４】
本明細書に開示されているようなセパレータは、改良された経時コンダクタンスを特徴とし得る。コンダクタンスは、例えばミドトロニクステスターで測定されたコールドクランキングアンペア（ＣＣＡ）として決定され得る。例えば、本発明のセパレータを備えた鉛蓄電池は、ミドトロニクスＣＣＡテスターで測定するとき、３０日の期間にわたって、１０％未満、９％未満、８％未満、７％未満、６％未満、５％未満、４％未満、３％未満、２％未満、１％未満、または０．５％未満のＣＣＡの低下を示すことができる。対照的に、同様な条件下で従来のバッテリーについて観察されたＣＣＡ低下はずっと大きいことが多い。
【０１４５】
本明細書に提供されるセパレータは、従来のセパレータから製造されたバッテリーと比較して、水損失およびバッテリーのフロート電流の低減を有するバッテリーの製造を可能とする。いくつかの実施形態では、水損失を、１０％超、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％または８０％低減することができる。いくつかの実施形態では、フロート電流を、１０％超、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％または８０％低減することができる。開示されたセパレータを用いて製造されたバッテリーは、経時内部抵抗増大の低減を示し、場合によっては、増大しない内部抵抗を示す。
【０１４６】
水損失の低減およびバッテリー寿命の延長をもたらすことに加えて、あり得る好ましいセパレータは、他の利点ももたらすように設計される。アセンブリに関して、セパレータは、曲げ剛性の最大化および最大製造生産性を保証するように負極側クロスリブ設計を有する。高速アセンブリおよ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破壊および酸化抵抗を有する。
【０１４７】
少なくとも選択された実施形態によれば、本開示または本発明は、改良されたバッテリーセパレータ、低ＥＲも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、および／またはかかるバッテリーを備えた改良された乗り物、および／またはかかるセパレータもしくはバッテリーの製造もしくは使用方法、および／また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、本開示または本発明は、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。
【０１４８】
本明細書に記載されている断続リブセパレータなどの本明細書に記載されている改良されたセパレータは、サルフェーション結晶の生成を防止する助けとなり得、より均一な熱分布および／または熱混合および／または熱（thermal）もしくはセパレータ全体にわたる熱（heat）放散（液式鉛畜電池用の固体リブのあるセパレータなどの公知のセパレータと比較して、より短い時間で熱を放散する）を提供する手助けもし得ると考えられる。本明細書に記載されている例示的断続リブセパレータは、液式鉛畜電池、ゲルバッテリー、および／または強化型液式バッテリーの改良されたまたはより迅速なまたはより効率的な充填を提供してもよい。
【０１４９】
様々な実施形態では、本明細書に開示されているセパレータは、低電気抵抗（「ＥＲ」）セパレータである。かかる実施形態では、セパレータは、空隙率、細孔径、内部細孔表面積、ぬれ性および／またはセパレータの表面積を増大させる、改良されたフィラーなどの改良を含み得る。いくつかの実施形態では、改良されたフィラーは、高次構造組織および／または低減された粒径および／または既知のフィラーと異なるシラノール基量および／または既知のフィラーより多いヒドロキシル化を有する。改良されたフィラーは、より吸油し得および／または押出後に油を除去する場合に同時に収縮または圧縮することなく、セパレータ形成中より大量のプロセスオイルの取込みを可能とし得る。例として、改良されたセパレータは、他の吸油量も同様に可能だけれども、約１７５〜３５０ｍｌ／１００ｇ、いくつかの実施形態では、２００〜３５０ｍｌ／１００ｇ、いくつかの実施形態では、２５０〜３５０ｍｌ／１００ｇ、いくつかのさらなる実施形態では、２６０〜３２０ｍｌ／１００ｇの固有吸油量を有するシリカを用いて製造する。
【０１５０】
セパレータは、１つ以上の性能向上添加剤を含む。性能向上添加剤は、界面活性剤であり得る。特定の適切な界面活性剤は非イオン性であるが、他の適切な界面活性剤はアニオン性である。添加剤は、単一の界面活性剤または２つ以上の界面活性剤の混合物、例えば、２つ以上のアニオン性界面活性剤、２つ以上の非イオン性界面活性剤、または少なくとも１つのイオン性界面活性剤および少なくとも１つの非イオン性界面活性剤であり得る。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、アンチモン毒作用低減、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、および／または同様のものをもたらす。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、第二級または第三級アミン；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；ならびにモノおよ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およ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ならびに脂肪酸のショ糖エステルを挙げることができる。
【０１５１】
バッテリーセパレータを、様々な方法で、添加剤、試剤、および／またはフィラーと組み合わせることができる。これを仕上げる（例えば、抽出および／またはゴム導入後）および／または押し出して最終的にセパレータを製造するのに使用される混合物へ添加する場合、添加剤（単数）または添加剤（複数）を、例えば、セパレータに塗布することができる。特定の好ましい実施形態によれば、添加剤または添加剤溶液（水溶液など）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およ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、メタノールおよびエタノール、なら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または両側面に塗布を行うことができる。溶媒浴中に細孔形成剤の抽出中に塗布を行うこともできる。いくつかの実施形態では、ゴム成分の導入前または後に、前述の方法のいずれかを用いて、添加剤を微多孔膜と組み合わせることができる。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また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（または両方）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、および／またはこれと化合物を生成し、および／またはこれをバッテリーの泥スペース（mud space）に落とし、および／またはこれを負極上に成膜するのを防止し得る。
【０１５２】
特定の実施形態では、添加剤（非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、またはこれらの混合物）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もしくは１０．０ｇ／ｍ2またはさらに約２０．０ｇ／ｍ2以下の密度または含浸量レベルで存在することができる。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、または５．０〜１５．０ｇ／ｍ2の密度または含浸量レベルで存在することができる。
【０１５３】
添加剤または添加剤溶液（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ることができる。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、またはカーテン塗布することである。
【０１５４】
別の好ましい選択肢は、添加剤（単数）または添加剤（複数）を熱可塑性ポリマーおよび必要に応じてフィラーならびに膜の製造に使用される他の試剤または添加剤の混合物中に混合することである。それから、添加剤含有混合物をウェブ状材料に形成する。
【０１５５】
本明細書に記載されている特定の実施形態では、アニオン性また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（ＴＯＣ）を含み得、および／または低い揮発性有機化合物（ＶＯＣ）（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セパレータを製造し得る。
特定の実施形態では、添加剤は、式（Ｉ）の化合物により表すことができる。
【０１５６】
【化１】
2020506520.tif 000007
【０１５７】
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非芳香族炭化水素ラジカルであり；
【０１５８】
【化２】
2020506520.tif 000008
または
【化３】
2020506520.tif 000009
【０１５９】
好ましくは、Ｈであり、ｋ＝１または２；
Ｍは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属イオン、Ｈ+または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または１；
ｍ＝０または１０〜１４００の整数；ならびに
ｘ＝１または２。
【０１６０】
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および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およびｍのうち１つのみは０と異なる。
【０１６１】
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、酸素が割り込むことができる（例えば、１つ以上のエーテル基を含む）。
【０１６２】
Ｒは、好ましくは酸素原子により割り込まれ得る直鎖また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。
【０１６３】
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することができる。
Ｒは、１０〜１８０、好ましくは１２〜７５、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、好ましくは１〜２０、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得、特に好ましくは、式Ｒ2−［（ＯＣ2Ｈ4）p（ＯＣ3Ｈ6）q］−の炭化水素ラジカルであり、式中：
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；
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；および
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；
ｐおよびｑの合計が０〜１０、特に０〜４である化合物が特に好ましく；
ｎ＝１；および
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。
【０１６４】
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）基および（ＯＣ3Ｈ6）基により生成される化合物が適している。
【０１６５】
Ｒ２が１０〜２０個、好ましくは１４〜１８個の炭素原子を有する直鎖また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および／またはＯＣＨ2ＣＨ2ＣＨ3である。
【０１６６】
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）およ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または酸化プロピレンとの反応により得られる。
【０１６７】
水および硫酸に可溶でない、またはただ難溶である、ｍ＝０の種類の添加剤は、特に有利であると分かった。
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る。
Ｍは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属イオン、Ｈ+またはＮＨ4+であり、特にＬｉ+、Ｎａ+およびＫ+または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；および
ｘ＝１または２、
である式（Ｉ）による化合物を含む添加剤も好ましい。
【０１６８】
適切な添加剤として、特に、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸およびアクリル酸・メタクリル酸共重合体を挙げることができ、これらの酸基は少なくとも部分的に（例えば、好ましくは４０％、特に好ましくは８０％）中和されている。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、およびアンモニウム（Ｒが水素また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）アクリル酸は、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸およびアクリル酸・メタクリル酸共重合体を意味する。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）アクリル酸重合体およ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。
【０１６９】
（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、アクリル酸ブチルおよび／また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は好ましく、パーセンテージは、モノマーまたは重合体の酸形態に対するものである。
【０１７０】
ポリアクリル酸重合体およ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およ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および／または添加剤としては、例えば、ほんの一例として（限定するものではない）、Ｚｎ、Ｎａ、または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。
【０１７１】
いくつかの実施形態では、微多孔質ポリオレフィンセパレータ層は、このような層の片側面また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、界面活性剤または他の材料を含んでよい。特定の実施形態では、ゴム添加前にコーティングを膜と組合せるか、ゴム添加後にコーティングを組み合わせるか、またはゴム添加前後両方でコーティングを組み合わせる。いくつかの実施形態では、コーティングは、例えば、米国特許第９，８７６，２０９（Ｂ２）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、格子腐食が少なく、ドライアウトおよび／または水損失を防止してバッテリー寿命を延長し得る。
【０１７２】
改良されたセパレータは、様々なバッテリー、特に鉛蓄電池の用途に有用である。バッテリーは液式バッテリーであり得、管状または平板バッテリーであってよい。ゴルフカート（ゴルフカーと呼ばれることもある）バッテリーなどの輸送用途、またはソーラーもしくは風力バッテリーなどの他のディープサイクル用途においてバッテリーを使用することができる。
【０１７３】
本明細書に開示されている改良されたセパレータを備えるバッテリー、特に液式鉛畜電池、特にディープサイクルバッテリーは、２１日などの所与の時間、１４．４ボルトのフロート電圧において１２ボルトバッテリー（またはセル当たり２．４ボルト、１２ボルトバッテリーは６つのセルを備える）の充電後、より低いフロート電流（アンペア）を特徴とすることができ、試験は２１日の間隔で測定して８４日まで延長してよい。
【０１７４】
加えて、本明細書に開示および記載されている本発明のバッテリーセパレータは、これらをより一定でより低い充電終止（ＥＯＣ）電流で使用する改良されたディープサイクルバッテリーを提供する。より低いＥＯＣ電流の維持は、本明細書に記載されている改良されたバッテリーがＳｂ毒作用抑制を示すことを明らかにしている。例として、新規ディープサイクル鉛蓄電池寿命として、より多いＳｂがバッテリー中に存在し、バッテリー寿命を通してＥＯＣ電流は増大し得、これにより、バッテリーの水消費が増加することによりバッテリーのライフサイクル性能全体を低下させる。本明細書に記載されている本発明のセパレータは、バッテリーのサイクル寿命全体にわたってＥＯＣ電流がより一定に維持することを意味する。
【０１７５】
充電終止電流は、アイドル期間中の鉛蓄電池の固定電圧を維持するのに必要なフロート電流と呼ばれることもたまにある。アンチモンを含む鉛蓄電池では、従来の鉛蓄電池セパレータでの典型的挙動を示し；アンチモン毒作用はライフサイクルを通して充電終止電流の増大の測定により観察される。現在市場にある、または現在の最良可能技術のアンチモン抑制バッテリーセパレータは、ある程度アンチモン毒作用を低減する。しかしながら、本発明により発見されたセパレータは、現在の最良可能技術を満足または抑制さえすることができる。本明細書で開示されたセパレータは、今日の最良可能技術より低い充電終止電流をさらに低減させながら、公知の最良可能技術と同等だが、しばしばこれより良好であるアンチモン抑制レベルを最低でも提供する。
【０１７６】
手短に言えば、ディープサイクル液式鉛畜電池などの液式鉛畜電池において使用される場合、少なくとも１つの性能向上添加剤および／またはコーティングを含む本明細書で記載およびクレームされている改良された軟質バッテリーセパレータにより、ゴムから完全に製造されたセパレータを使用して製造されたバッテリーと比較して、およびゴムおよび／またはラテックス成分を含まないセパレータを使用して製造されたバッテリーと比較して、向上されたアンチモン抑制に関して、改良されたおよびさらに著しく改良されたディープサイクル液式鉛畜電池を得る（充電終止（ＥＯＣ）電圧により測定し、改良されたＥＯＣ電圧抑制により示される）。アンチモン抑制に関して、アンチモン毒作用は、ディープサイクル液式鉛畜電池などの液式鉛畜電池などの鉛蓄電池の操作の着手から起こり得る。しかしながら、バッテリーの寿命を通して、より多くのアンチモンはバッテリーの反復操作から放出され、アンチモン抑制はバッテリー寿命の後期にさらにより重大となることを意味している。本明細書に記載されている改良されたセパレータは、バッテリー寿命の終わり頃、例えば、固有または意図されたバッテリー寿命の５０％を超えて、これらがアンチモン抑制するように働くのと同じ問題を取り組む。
【０１７７】
加えて、本明細書に記載されている改良された軟質バッテリーセパレータは、以前に公知のセパレータを使用して製造されたバッテリーと比較して定常状態電位におけるフロート充電電流低下；以前に公知のセパレータを使用して製造されたディープサイクルバッテリーと比較してディープサイクル操作バッテリーを満充電に戻すのに必要な電圧および／もしくはエネルギーの低減；以前に公知のセパレータを使用して製造されたバッテリーと比較して改良された電圧制御全体；ならびに／または以前に公知のセパレータを使用して製造されたバッテリーと比較して格子腐食の低減を示すディープサイクル液式鉛畜電池も提供する。
【０１７８】
加えて、本発明のセパレータを使用する実験において、本発明のセパレータを使用するバッテリーについてＳｂ毒作用が低減することが見出された。Ｓｂ毒作用は、水素発生過電位の低下、または電気化学的還元水による水素発生速度の増加として現れる。固定電位において水素発生電流の測定によりこの過電位を測定することができ、かかる実験は、本発明によるセパレータは公知のセパレータより良好な性能を発揮することを示した。同様な実験では、本発明によるセパレータを備えるバッテリーに関するＣＶ曲線と関連する大きなアノード（正電流）ピークについて差が見られることも見出された。かかるピークは、鉛作用電極表面上のＰｂからＰｂＳＯ4への酸化に起因する。従来の比較セパレータに関しては、ピーク一は４０〜６０ｍＶプラス側にシフトしていることが分かったが、これはＰｂからＰｂＳＯ4への化学変化する表面上のＳｂの存在に起因し得る。本発明によるセパレータを備えるバッテリーのため、ピーク位置のより小さなシフトが観察され、これは、鉛表面上のＳｂの抑制を示している。水素発生速度の明らかな減少が見られたこの観察は、本発明によるセパレータは負（鉛）極上のＳｂの成膜の軽減であることを示している。
【０１７９】
鉛蓄電池用の改良されたセパレータは本明細書に開示されている。セパレータは、多孔質膜、ゴムおよび／またはラテックス、ならびに少なくとも１つの性能向上添加剤もしくは界面活性剤を含んでよい。
【０１８０】
少なくとも選択された実施形態、態様または目的によれば、本開示または本発明は、新規もしくは改良されたセパレータ、バッテリーセパレータ、強化型液式バッテリーセパレータ、バッテリー、セル、ならびに／またはかかるセパレータ、バッテリーセパレータ、強化型液式バッテリーセパレータ、セルおよび／もしくはバッテリーの製造方法および／もしくは使用を本明細書に開示または提供する。少なくとも特定の実施形態によれば、本開示または本発明は、新規または改良された強化型液式バッテリー用バッテリーセパレータを対象とする。加えて、バッテリー寿命の強化、内部電気抵抗の低減、コールドクランキングアンペアの増大、および／または少なくとも強化型液式バッテリー内の均一性の改良のための方法、システムおよびバッテリーセパレータを本明細書に開示する。少なくとも特定の実施形態によれば、本開示または本発明は、セパレータが性能向上添加剤もしくはコーティング、改良されたフィラー、低減されたねじれ、向上されたぬれ性、低減されたオイル含有率、低減された厚さ、低減された電気抵抗、および／または増大された空隙率を有し、バッテリーにおけるかかるセパレータの使用はバッテリーの水損失、バッテリーのより低い成層化、バッテリーのより低い電圧低下を低減し、および／またはバッテリーのＣＣＡを減らす強化型液式バッテリー用の改良されたセパレータを対象とする。少なくとも特定の実施形態によれば、性能向上添加剤またはコーティング、増大された空隙率、増大された空隙容量、非晶質シリカ、高吸油シリカ、高シラノール基シリカ、アンチモン毒作用耐性、電解液混合、電極上の活物質保持、およびこれらのいずれかの組合せを含むまたは示すセパレータを提供する。
【０１８１】
少なくとも特定の実施形態によれば、本開示または本発明は、かかるバッテリーのための改良された液式鉛畜電池、改良されたバッテリーセパレータ、マット、複合セパレータ、積層セパレータ、正エンベロープ、負エンベロープ、および／もしくは同様のもの、ならびに／またはかかる改良された液式鉛畜電池、もしくはその組合せの製造方法、試験方法、または使用方法を対象とする。
【０１８２】
少なくとも特定の実施形態、態様および／または目的によれば、本発明、本願、または本開示は、溶液、新規製品、改良された製品、新規方法、および／もしくは改良された方法を提供することができ、ならびに／またはＰＡＭ脱落、ＮＡＭ脱落、電極歪み、活物質脱落、活物質損失、および／もしくは物理的分離、電極効率、バッテリー性能、バッテリー寿命、および／もしくはサイクル寿命の問題の核心、必要性および／もしくは問題に対処することができ、ならびに／または現在の鉛蓄電池もしくはバッテリーシステムから生じるチャレンジに対処する新規バッテリーセパレータ、新規バッテリー技術、および／もしくは新規バッテリー方法および／もしくはシステム、好ましくはもしくは特に強化型液式鉛蓄電池、ＰＳｏＣバッテリー、ＩＳＳバッテリー、ＥＳＳバッテリー、および／もしくは同様のものにおいて、特に強化型液式鉛蓄電池、もしくは他の液式バッテリー、ＡＧＭバッテリー、ＰＳｏＣバッテリー、ＩＳＳバッテリー、ＥＳＳバッテリー、もしく同様のものなどの他のバッテリーの電極から活物質の脱落を防止もしくは遅らせることができるようにした新規バッテリーセパレータ、新規バッテリー技術および／もしくは新規バッテリー方法および／もしくはシステムを提供することができる。
【０１８３】
少なくとも１つのあり得る好ましい実施形態では、セパレータは、鉛蓄電池の電極上に活物質を保持するために繊維マットを備える。少なくとも１つのあり得る特に好ましい実施形態では、ＰＥ膜セパレータは、鉛蓄電池の電極上に活物質を保持するために少なくとも１つの繊維マットを備える。新規または改良されたマット、セパレータ、バッテリー、方法、および／またはシステムも開示する、示す、クレームする、および／または提供する。例えば、少なくとも特定の実施形態、態様および／または目的によれば、本発明、本願、または本開示は、溶液、新規製品、改良された製品、新規方法、および／もしくは改良された方法を提供することができ、ならびに／またはＰＡＭ脱落、ＮＡＭ脱落、電極歪み、活物質脱落、活物質損失、および／もしくは物理的分離、電極効率、バッテリー性能、バッテリー寿命、および／もしくはサイクル寿命の問題の核心、必要性および／もしくは問題に対処することができ、ならびに／または現在の鉛蓄電池もしくはバッテリーシステムから生じるチャレンジに対処する新規バッテリーセパレータ、新規バッテリー技術、および／もしくは新規バッテリー方法および／もしくはシステム、好ましくはもしくは特に強化型液式鉛蓄電池、ＰＳｏＣバッテリー、ＩＳＳバッテリー、ＥＳＳバッテリー、もしくは同様のものにおいて、特に電極から活物質の脱落を防止もしくは遅らせることができるようにした新規バッテリーセパレータ、新規バッテリー技術および／もしくは新規バッテリー方法および／もしくはシステムを提供することができる。
【０１８４】
少なくとも１つの実施形態では、セパレータは、鉛蓄電池の電極上に活物質を保持するために繊維マットを備える。新規または改良されたマット、セパレータ、バッテリー、方法、および／またはシステムも開示する、示す、クレームする、および／または提供する。例えば、少なくとも１つのあり得る好ましい実施形態では、複合セパレータは、鉛蓄電池の電極上に活物質を保持するために繊維マットを備える。少なくとも１つのあり得る特に好ましい実施形態では、ＰＥ膜セパレータは、鉛蓄電池の電極上に活物質を保持するために少なくとも１つの繊維マットを備える。少なくとも特定の実施形態、態様および／または目的によれば、本発明、本願、または本開示は、溶液、新規製品、改良された製品、新規方法、および／もしくは改良された方法を提供することができ、ならびに／またはＰＡＭ脱落、ＮＡＭ脱落、電極歪み、活物質脱落、活物質損失、および／もしくは物理的分離、電極効率、バッテリー性能、バッテリー寿命、および／もしくはサイクル寿命の問題の核心、必要性および／もしくは問題に対処することができ、ならびに／または現在の鉛蓄電池もしくはバッテリーシステムから生じるチャレンジに対処する新規バッテリーセパレータ、新規バッテリー技術、および／もしくは新規バッテリー方法および／もしくはシステム、好ましくはもしくは特に液式鉛蓄電池、強化型液式鉛蓄電池、ＰＳｏＣバッテリー、ＩＳＳバッテリー、ＥＳＳバッテリー、および／もしくは同様のものにおいて、特に電極から活物質の脱落を防止もしくは遅らせることができるようにした新規バッテリーセパレータ、新規バッテリー技術および／もしくは新規バッテリー方法および／もしくはシステムを提供することができる。
【０１８５】
少なくとも選択された実施形態、態様または目的によれば、本開示または本発明は、新規もしくは改良されたセパレータ、バッテリーセパレータ、強化型液式バッテリーセパレータ、繊維マット、バッテリー、セル、ならびに／またはかかるセパレータ、バッテリーセパレータ、繊維マット、強化型液式バッテリーセパレータ、セルおよび／もしくはバッテリーの製造方法および／もしくは使用を対象とする、または提供することができる。少なくとも特定の実施形態によれば、本開示または本発明は、かかるセパレータ、マットもしくはバッテリーを含む始動・照明・点火（「ＳＬＩ」）バッテリー用新規もしくは改良された強化型液式鉛蓄電池セパレータ、繊維マット、ディープサイクル用途用液式バッテリー、および／もしくは強化型液式バッテリー、および／もしくはシステム、乗り物、および／もしくは同様のもの、ならびに／またはかかる改良されたセパレータ、マット、セル、バッテリー、システム、乗り物、および／もしくは同様のものの改良された製造方法および／もしくは使用方法を対象とする。少なくとも特定の実施形態によれば、本開示または本発明は、強化型液式バッテリー用の改良されたセパレータならびに／またはかかる改良されたセパレータを備えるかかるバッテリーの改良された製造方法および／もしくは使用方法を対象とする。少なくとも選択された実施形態によれば、本開示または本発明は、セパレータ、特に低電気抵抗および／もしくは高コールドクランキングアンペアを有する強化型液式バッテリー用セパレータを対象とする。加えて、バッテリー寿命の強化、水損失の低減、内部抵抗の低減、ぬれ性向上、成層化の低減、酸拡散の改良、コールドクランキングアンペアの改良および／または少なくとも強化型液式バッテリー内の均一性の改良のための方法、システムおよびバッテリーセパレータを本明細書に開示する。少なくとも特定の実施形態によれば、本開示または本発明は、強化型液式バッテリー用の改良されたセパレータを対象とし、該セパレータは１つ以上の性能強化する添加剤またはコーティング、増大された空隙率、増大された空隙容量、非晶質シリカ、高吸油性シリカ、高シラノール基シリカ、電極上の活物質の保持および／もしくは改良された保持ならびに／またはこれらのいずれかの組合せを備える。
【０１８６】
付属の特許請求の範囲の組成物および方法は、本明細書に記載されている特定の組成物およ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および方法は特許請求の範囲内にあるものとする。示されたものおよび本明細書に記載されているものに加えて組成物およ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および方法ステップのみが明確に記載されているが、組成物およ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、また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、および構成成分の他の組合せは含まれる。
【０１８７】
本発明は、その要旨およ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、開示された方法およびシステムを行うために使用してよい成分である。これらおよ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、各様々な個体および集団的組合せの具体的参照ならびにこれらの順列は明示的開示されていなくてもよく、全方法およ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また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。
【０１８８】
構造およ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またはシステムの製造および使用なら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および／また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およ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、また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。
【０１８９】
付属の特許請求の範囲の組成物および方法は、本明細書に記載されている特定の組成物およ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および方法も特許請求の範囲内にあるものとする。示されたものおよび本明細書に記載されているものに加えて組成物およ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および方法ステップのみが明確に記載されているが、組成物およ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、また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、および構成成分の他の組合せは含まれる。
【０１９０】
本明細書および付属の特許請求の範囲で使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「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）」または「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」１つの特定の値から、および／または「約（ａｂｏｕｔ）」または「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つの特定の値からおよび／また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、およ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」または「必要に応じて」は、その後に記載されるイベントまた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または環境が起こる場合および前記イベントまたは環境が起こらない場合を含むことを意味する。
【０１９１】
本明細書およ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）」および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「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、また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）」および「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」は、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「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）」または「例えば（ｆｏｒ  ｅｘａｍｐｌｅ）」は、「の例（ａｎ  ｅｘａｍｐｌｅ  ｏｆ）」を意味し、好ましいまた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、説明的または例示的目的のために使用される。実施例以外、または別段に注記された場合、本明細書およ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、およ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、有効桁の数および通常の丸め手法（rounding approaches）に照らして解釈されるべきである。
【０１９２】
注記された場合以外、本明細書およ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、およ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、有効桁の数および通常の丸め手法に照らして解釈されるべきである。
【０１９３】
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および科学用語は、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およ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。
【０１９４】
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１Ａ】
2020506520.tif 000010
【図１Ｂ】
2020506520.tif 000011
【図１Ｃ】
2020506520.tif 000012
【図１Ｄ】
2020506520.tif 000013
【図１Ｅ】
2020506520.tif 000014
【図１Ｆ】
2020506520.tif 000015
【図１Ｇ】
2020506520.tif 000016
【図１Ｈ】
2020506520.tif 000017
【図２Ａ】
2020506520.tif 000018
【図２Ｂ】
2020506520.tif 000019
【図３Ａ】
2020506520.tif 000020
【図３Ｂ】
2020506520.tif 000021
【図３Ｃ】
2020506520.tif 000022
【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４Ａ】
2020506520.tif 000026
【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
2020506520.tif 000028
【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
2020506520.tif 000032
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2020506520.tif 000034
【図５Ｃ】
2020506520.tif 000035
【図６Ａ】
2020506520.tif 000036
【図６Ｂ】
2020506520.tif 000037
【図６Ｃ】
2020506520.tif 000038
【図６Ｄ】
2020506520.tif 000039
【図６Ｅ】
2020506520.tif 000040
【図６Ｆ】
2020506520.tif 000041
【図６Ｇ】
2020506520.tif 000042
【図６Ｈ】
2020506520.tif 000043
【図７】
2020506520.tif 000044
【図８】
2020506520.tif 000045
【図９】
2020506520.tif 000046
【図１０】
2020506520.tif 000047
【図１１】
2020506520.tif 000048
【図１２Ａ】
2020506520.tif 000049
【図１２Ｂ】
2020506520.tif 000050
【図１３Ａ】
2020506520.tif 000051
【図１３Ｂ】
2020506520.tif 000052
【図１３Ｃ】
2020506520.tif 000053
【図１４】
2020506520.tif 000054
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月10日(2019.10.10)
【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】
鉛蓄電池セパレータアセンブリであって、前記鉛蓄電池セパレータアセンブリは：
セパレータ層と；
不織繊維マットと、
を備え；
前記繊維マットは前記セパレータ層と隣接して配置されており；および
前記繊維マットは、約６ｍΩ・ｃｍ2〜約１４ｍΩ・ｃｍ2の範囲の電気抵抗、約５未満の平均細孔径および約１５００ｌ／ｍ2ｓ〜約２５００ｌ／ｍ2ｓの範囲の通気度を有する、
鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項２】
前記セパレータ層および繊維マットは互いに積層されている、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項３】
前記繊維マットは、約２００μｍ〜４５０μｍの厚さを有する、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項４】
前記繊維マットは、約１１ｍΩ・ｃｍ2未満の電気抵抗を有する、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項５】
前記繊維マットは、約５０ｇ／ｍ2〜約６５ｇ／ｍ2の範囲の面積比重量を有する、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項６】
前記繊維マットは、約１５重量％〜約２１重量％の範囲の好ましい結合材率を有する、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項７】
前記繊維マットは、約２００Ｎ／５０ｍｍの縦方向引張強さを有する、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項８】
前記繊維マットは、約１５０Ｎ／５０ｍｍの幅方向引張強さを有する、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項９】
前記繊維マットは、約７．２μｍの合成繊維径を含む、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項１０】
前記繊維マットは、ガラス繊維、合成繊維、およびこれらの組合せからなる群から選択される繊維を含む、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項１１】
前記合成繊維は、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、アクリル樹脂、他のプラスチック、重合体、ホモ重合体、共重合体、およびこれらのいずれかの組合せからなる群から選択される、請求項１０に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項１２】
前記繊維マットは、ゴム、シリカ、可溶性繊維、ゲル化剤、界面活性剤、およびこれらの組合せからなる群から選択される添加剤を含む、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項１３】
前記添加剤は、コーティングとして塗布される、前記繊維マットに含浸される、前記繊維マット内に分散される、前記多孔質膜の製造中に添加される、およびこれらのいずれかの組合せからなる群から選択される、請求項１２に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項１４】
前記セパレータ層は、リブ、断続リブ、鋸歯状リブ、エンバトルメントリブ、エンボスリブ、負極側クロスリブ、およびこれらのいずれかの組合せからなる群から１つを含む、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項１５】
前記セパレータ層は複数の断続リブを含み、前記複数の断続リブは角度方向により規定される、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項１６】
前記角度方向は前記セパレータ層の縦方向に対してであり、前記角度方向は、ゼロ度（０°）より大きく、かつ１８０度（１８０°）より小さい、および１８０度（１８０°）より大きく、かつ３６０度（３６０°）より小さいからなる群から選択される角度である、請求項１５に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項１７】
前記セパレータ層はゴムを含む、請求項１に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項１８】
前記ゴムは、ラテックス、メチルゴム、ポリブタジエン、クロロペンゴム、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、シリコーンゴム、共重合体ゴム、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１７に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項１９】
前記共重合体ゴムは、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およびＥＰＤＭ）、エチレン・酢酸ビニルゴム、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１８に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項２０】
前記ゴムは架橋しているか、または架橋していない、請求項１７に記載の鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【請求項２１】
鉛蓄電池セパレータであって、前記鉛蓄電池セパレータは：
多孔質膜と、
不織繊維マットと、
を備え；
前記繊維マットは前記多孔質膜と隣接して配置されており；ならびに
前記繊維マットは：約６ｍΩ・ｃｍ2〜約１４ｍΩ・ｃｍ2の範囲の電気抵抗、
約５μｍ未満の平均細孔径、および
約１５００ｌ／ｍ2ｓ〜約２５００ｌ／ｍ2ｓの範囲の通気度を有する、
鉛蓄電池セパレータ。
【請求項２２】
鉛蓄電池セパレータアセンブリであって、前記鉛蓄電池セパレータアセンブリは：
セパレータ層と；
不織繊維マットと、
を備え；
前記繊維マットは前記セパレータ層と隣接して配置されており；
前記繊維マットは、約６ｍΩ・ｃｍ2〜約１４ｍΩ・ｃｍ2の範囲の電気抵抗および約５μｍ未満の平均細孔径を有し；前記セパレータ層はゴムを含む、
鉛蓄電池セパレータアセンブリ。
【国際調査報告】
2020506520.tif 000055
2020506520.tif 000056