ES2622752T3 - Nueva placa de batería hecha de fibra de vidrio no tejida que contiene grafito de carbono - Google Patents
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Abstract
Batería de plomo-ácido con esterilla de vidrio absorbente (AGM), que comprende: (i) un electrodo positivo; (ii) un electrodo negativo; (iii) un separador de esterilla de fibras no tejidas situado entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, comprendiendo el separador de fibras no tejidas: (a) una mezcla de fibras de vidrio que comprende: - Múltiples primeras fibras de vidrio con diámetros de entre 8 μm y 13 μm; y - Múltiples segundas fibras de vidrio con diámetros de al menos 6 μm, comprendiendo la pluralidad de segundas fibras de vidrio un apresto de material silano; (b) un aglutinante resistente a los ácidos que une las múltiples primeras y segundas fibras de vidrio para formar el separador de fibras no tejidas; (c) un componente humectante aplicado al separador de fibras no tejidas para aumentar la humectabilidad del separador de fibras no tejidas de forma que el separador de fibras no tejidas tiene o presenta una altura media de absorción de agua de al menos 1,0 cm después de la exposición al agua durante 10 minutos, según el método ISO 8787; y (d) un material conductor dispuesto sobre al menos una superficie del separador de fibras no tejidas de forma que cuando el separador de fibras no tejidas está situado adyacente al electrodo positivo o al negativo, el material conductor está en contacto con el electrodo positivo o con el negativo, ofreciendo el separador de fibras no tejidas una resistencia eléctrica menor de 100.000 ohmios por cuadrado para permitir el flujo de electrones alrededor del separador de fibras no tejidas.
Description
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DESCRIPCION
Nueva placa de batena hecha de fibra de vidrio no tejida que contiene grafito de carbono Antecedentes de la invencion
Las batenas de plomo-acido se caracterizan por ser economicas y muy fiables. Como tales, son ampliamente utilizadas como fuente de ene^a electrica para el arranque de vetuculos a motor, carritos de golf y otros vetuculos electricos. En los ultimos anos se han considerado diversas medidas para mejorar el rendimiento del combustible al objeto de evitar la contaminacion atmosferica y el calentamiento global. Ejemplos de vetuculos a motor sujetos a medidas de mejora del rendimiento del combustible que se estan considerando incluyen vetuculos con sistema de parada en vado (vetuculos ISS) en los que el motor se para cuando el vetuculo no esta en movimiento para evitar una marcha en vado innecesaria del motor y para reducir el tiempo de operacion del motor.
En un vetuculo ISS el numero de ciclos de arranque del motor es mas elevado, y la batena de plomo-acido descarga una elevada corriente electrica durante cada arranque. Ademas, la cantidad de electricidad generada por el alternador en un vetuculo ISS es menor, y la batena de plomo-acido se carga de manera intermitente. De hecho, la carga de la batena es con frecuencia insuficiente. Dicho de otro modo, la batena esta en un estado parcialmente cargado conocido como PSOC (es decir, estado de carga parcial). En consecuencia, se requiere que una batena de plomo-acido usada en un vetuculo ISS tenga una capacidad tal que la batena se cargue lo mas posible en un tiempo relativamente corto. Dicho de otro modo, la batena de plomo-acido debe tener una aceptacion de carga mas elevada. Por tanto, son deseables mejoras en la aceptacion de carga de una batena de plomo-acido.
Las batenas de plomo-acido tienen tfpicamente una vida util mas corta cuando se usan en regimen de PSOC que en caso de que la batena se use en estado de plena carga. Se cree que una razon para una vida util mas corta en regimen de PSOC se debe a carga y recarga repetidas de la batena en un estado de carga insuficiente. Esta manera de carga y recarga de la batena afecta negativamente a los electrodos o placas de la batena. Por ejemplo, durante la descarga, se forma sulfato de plomo sobre la placa negativa, que sufre un engrosamiento progresivo durante la carga y tiende a no restituirse en plomo metalico. La mejora de la aceptacion de carga puede evitar que la batena sea cargada y recargada cuando se encuentra en un estado de carga insuficiente, lo que puede inhibir el engrosamiento del sulfato de plomo debido a repetidas cargas y descargas. Esto puede aumentar la vida util de la batena de plomo-acido.
Asimismo, hay desventajas intnnsecas para las batenas de plomo-acido. Por ejemplo, durante la descarga de la batena de plomo-acido, el dioxido de plomo (un conductor realmente bueno) en la placa positiva se convierte en sulfato de plomo (un aislante). El sulfato de plomo puede formar una capa impermeable que encapsule las partfculas de dioxido de plomo, lo que limita la utilizacion del dioxido de plomo con frecuencia a menos del 50 por ciento de su capacidad, y mas comunmente a alrededor del 30 por ciento. El bajo porcentaje de utilizacion es una razon clave por la que el rendimiento en potencia y energfa de una batena de plomo-acido es intnnsecamente menor que optimo. Se cree que esta capa aislante provoca una mayor resistencia interna de la batena. Una mejora de la aceptacion de carga puede ayudar tambien a reducir los problemas asociados a la formacion de sulfato de plomo. Ademas, las batenas de plomo-acido que tienen un separador presentan tfpicamente una cafda de tension cuando se utilizan en ciclos de funcionamiento a bajas temperaturas de operacion (multiples procesos de arranque). Esta desventaja impide la aceptacion de tales sistemas de batenas para uso mas amplio.
Breve compendio de la invencion
Realizaciones de la invencion proporcionan una batena con esterilla de vidrio absorbente (AGM). La batena incluye un electrodo positivo, un electrodo negativo y un separador de esterilla de fibras no tejidas situado entre el electrodo positivo y el electrodo negativo. El separador de fibras no tejidas contiene una mezcla de fibras de vidrio que contiene multiples primeras fibras de vidrio con diametros de entre 8 pm y 13 pm y multiples segundas fibras de vidrio con diametros de al menos 6 pm. Las multiples segundas fibras de vidrio incluyen un apresto de material silano. El separador de fibras no tejidas incluye tambien un aglutinante resistente a los acidos que aglutina las multiples primeras y segundas fibras de vidrio para formar el separador de fibras no tejidas. El separador de fibras no tejidas contiene ademas un componente humectante aplicado al separador de fibras no tejidas para aumentar la humectabilidad del separador de fibras no tejidas de modo que el separador de fibras no tejidas tenga o presente una altura media de absorcion de agua de al menos 1,0 cm tras su exposicion al agua durante 10 minutos, efectuada segun el metodo ISO 8787. El separador de fibras no tejidas contiene ademas un material conductor dispuesto sobre al menos una superficie del separador de fibras no tejidas de modo que cuando el separador de fibras no tejidas se situa adyacente al electrodo positivo o al electrodo negativo, el material conductor hace contacto con el electrodo positivo o con el negativo. El separador de fibras no tejidas tiene una resistencia electrica menor de 100.000 ohmios por cuadrado para permitir el flujo de electrones alrededor del separador de fibras no tejidas.
La mezcla de fibras de vidrio contiene primeras fibras de vidrio con diametro de entre 8 pm y 13 pm y segundas fibras de vidrio que incluyen un apresto de material silano y un diametro de al menos 6 pm. En una realizacion preferible, las primeras y segundas fibras de vidrio tienen diferentes diametros.
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En otra realizacion, se proporciona al separador de fibras no tejidas un separador de fibras no tejidas para una batena con AGM. El separador de fibras no tejidas incluye una mezcla de fibras de vidrio que contiene multiples primeras fibras de vidrio con diametros de entre 8 pm y 13 pm y multiples segundas fibras de vidrio con diametros de al menos 6 pm. Las multiples segundas fibras de vidrio incluyen un apresto de material silano. El separador de fibras no tejidas contiene ademas un aglutinante resistente a los acidos que pega las multiples primeras y segundas fibras de vidrio para formar el separador de fibras no tejidas. Se aplica un componente humectante al separador de fibras no tejidas para aumentar la humectabilidad del separador de fibras no tejidas de manera que el separador de fibras no tejidas presente una altura media de absorcion de agua de al menos 1,0 cm tras su exposicion al agua durante 10 minutos, efectuada segun el metodo ISO 8787. El separador de fibras no tejidas incluye ademas un material conductor dispuesto sobre al menos una superficie del separador de fibras no tejidas de modo que cuando el separador de fibras no tejidas se situa adyacente al electrodo positivo o al electrodo negativo de una batena de plomo-acido, el material conductor hace contacto con el electrodo positivo o con el negativo. El separador de fibras no tejidas tiene una resistencia electrica menor de 100.000 ohmios por cuadrado aproximadamente para permitir el flujo de electrones alrededor del separador de fibras no tejidas.
En otra realizacion se proporciona un metodo de fabricacion de un separador de fibras no tejidas para su uso en una batena de plomo-acido. El metodo incluye la provision de una mezcla de fibras de vidrio que incluye multiples primeras fibras de vidrio con diametros de entre 8 pm y 13 pm y multiples segundas fibras de vidrio con diametros de al menos 6 pm. Las multiples segundas fibras de vidrio incluyen un apresto de material silano. El metodo puede incluir aplicar un aglutinante resistente a los acidos a la mezcla de fibras de vidrio para juntar la mezcla de fibras de vidrio para formar el separador de fibras no tejidas. El metodo incluye tambien la aplicacion de un material conductor sobre al menos una superficie del separador de fibras no tejidas de modo que cuando el separador de fibras no tejidas se situa adyacente al electrodo positivo o al negativo de una batena, el material conductor hace contacto con el electrodo positivo o con el negativo. El separador de fibras no tejidas tiene una resistencia electrica menor de 100.000 ohmios por cuadrado aproximadamente para permitir el flujo de electrones sobre el separador de fibras no tejidas. El metodo incluye ademas la aplicacion de un componente humectante al separador de fibras no tejidas para aumentar la humectabilidad del separador de fibras no tejidas de modo que el separador de fibras no tejidas tenga o presente una altura media de absorcion de agua de al menos 1,0 cm tras su exposicion al agua durante 10 minutos, efectuada segun el metodo ISO 8787.
Breve descripcion de los dibujos
La presente invencion se describe conjuntamente con las Figuras adjuntas:
- Figura 1 ilustra una vista en perspectiva en despiece ordenado del ensamblaje de una celda de batena.
- Figura 2 ilustra una vista ensamblada en corte transversal del ensamblaje de la celda de batena de la Figura 1.
- Figs. 3A-3C ilustran vistas en corte transversal de diversas configuraciones de un electrodo o placa y de una esterilla de fibras no tejidas.
- Figura 4 ilustra un procedimiento para preparar un electrodo o placa que tiene una esterilla de fibras no tejidas dispuesta sobre o cerca de una superficie del electrodo o placa.
- Figura 5 ilustra un metodo de fabricacion de una placa de una batena de plomo-acido.
- Figura 6 ilustra un metodo de fabricacion de una esterilla de fibras no tejidas segun realizaciones de la invencion.
En las figuras adjuntas, componentes y/o caractensticas similares pueden tener el mismo indicador numerico de referencia. Ademas, diversos componentes del mismo tipo se pueden distinguir escribiendo tras el indicador de referencia una letra que distingue entre componentes y/o caractensticas similares. Si en la memoria descriptiva se usa solamente el primer indicador de referencia numerico, la descripcion es aplicable a cualquiera de los componentes y/o caractensticas similares que tienen el mismo primer indicador de referencia numerico, independientemente de la letra sufijo.
Descripcion detallada de la invencion
La descripcion que sigue proporciona solamente realizaciones a tftulo de ejemplo, y no tiene por objeto limitar el alcance, aplicabilidad o configuracion de la descripcion. Por el contrario, la descripcion que sigue de las realizaciones a tftulo de ejemplo proporcionara a los expertos en la tecnica una descripcion que permita implementar una o mas realizaciones a tftulo de ejemplo. Debe entenderse que se pueden hacer diversos cambios en la funcion y disposicion de elementos sin salirse del alcance de la invencion, tal como se expone en las reivindicaciones adjuntas.
En la descripcion que sigue se incluyen detalles espedficos para proporcionar una comprension clara de las realizaciones. Sin embargo, el experto ordinario en la tecnica podra entender que las realizaciones se pueden poner en practica sin estos detalles espedficos. Por ejemplo, los procesos y otros elementos de la invencion se pueden mostrar como componentes en forma de diagrama de bloques al objeto de no oscurecer las realizaciones con
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detalles innecesarios. En otros casos, se pueden mostrar procesos, estructuras y tecnicas bien conocidos sin aportar detalles innecesarios al objeto de no oscurecer las realizaciones.
Tambien se senala que las realizaciones individuals se pueden describir como un proceso que se representa como un organigrama, un diagrama de flujo, un diagrama de flujo de datos, un diagrama de estructura o un diagrama de bloques. Aunque un organigrama puede describir las operaciones como un proceso secuencial, muchas de las operaciones se pueden llevar a cabo en paralelo o simultaneamente. Ademas, el orden de las operaciones se puede reordenar. Un proceso puede terminar cuando sus operaciones se han completado, pero podna tener etapas adicionales no tratadas o incluidas en una figura. Por lo demas, no todas las operaciones en cualquier proceso descrito de forma particular pueden ocurrir en todas las realizaciones. Un proceso puede corresponder a un metodo, una funcion, un procedimiento, una subrutina, un subprograma, etc. Si un proceso corresponde a una funcion, su terminacion corresponde a un retorno de la funcion a la funcion que la ha llamado o a la funcion principal.
La descripcion que sigue proporciona solamente realizaciones a tftulo de ejemplo, y no tiene intencion de limitar el alcance, aplicabilidad o configuracion de la descripcion. Por el contrario, la descripcion que sigue de las realizaciones a tftulo de ejemplo proporcionara a los expertos en la tecnica una descripcion que permita implementar una o mas realizaciones a tftulo de ejemplo. Debe entenderse que se pueden hacer diversos cambios en la funcion y disposicion de elementos sin salirse del alcance de la invencion tal como se expone en las reivindicaciones adjuntas.
Realizaciones de la invencion proporcionan esterillas de fibras no tejidas (en lo sucesivo esterillas de refuerzo) que tienen una superficie electricamente conductora que favorece el flujo de electrones hacia y/o desde las placas de la batena, y que incluye tambien un componente humectante para mejorar la humectabilidad de las esterillas. Las esterillas de refuerzo se pueden usar para reforzar las placas en las batenas de plomo-acido, o en otras batenas, o se pueden usar en separadores situados entre electrodos, por ejemplo en aplicaciones de batenas con Esterillas de Vidrio Absorbentes (AGM). Las esterillas de refuerzo son esterillas no tejidas resistentes a los acidos, tales como las esterillas de vidrio, o una mezcla de fibras de poliolefina y fibras vidrio.
El flujo de electrones se favorece incluyendo una esterilla con una superficie o superficies conductoras y/u otra via conductora. El flujo de electrones mejorado alarga la vida de la batena, especialmente en batenas de plomo-acido en las que una descarga y recarga continuas de la batena da como resultado la degradacion de los electrodos de la batena. Por ejemplo, durante la descarga de la batena de plomo-acido, el dioxido de plomo (un buen conductor) en la placa del electrodo positivo se convierte en sulfato de plomo, que es generalmente aislante. El sulfato de plomo puede formar una o mas capas impermeables que encapsulan las partfculas de dioxido de plomo, lo que puede limitar la utilizacion del dioxido de plomo, y por tanto de la batena, a menos de 50 por ciento de su capacidad, y en algunos casos alrededor de 30 por ciento. La capa aislante de sulfato de plomo puede producir tambien una mayor resistencia de la batena. El efecto puede ser una disminucion de la corriente electrica suministrada por la batena y/o de la vida util de la batena. En algunas realizaciones, la esterilla puede ofrecer una mejora (disminucion) significativa de la cafda de tension al operar en ciclos de arranque en ralentf a bajas temperaturas de operacion (multiples procedimientos de arranque) en comparacion con los sistemas existentes. Las esterillas conductoras de refuerzo pueden sustituir a otros medios de refuerzo de placas, tales como papel, que se usan actualmente en batenas de plomo-acido o en otro tipo de batenas. La esterilla conductora de refuerzo proporciona varias ventajas frente a los medios actuales de refuerzo de placas, tales como la no disolucion en el electrolito (por ejemplo acido sulfurico); mejora de la resistencia a las vibraciones, reduccion del desprendimiento de las placas, fortalecimiento o refuerzo de la placa; y/o provision de una buena estabilidad dimensional, lo que puede permitir un mas facil guiado o manipulacion durante los procesos de fabricacion de las placas para batena.
En relacion con las propiedades conductoras de la esterilla conductora de refuerzo, la superficie electricamente conductora de la esterilla puede proporcionar un camino adicional para el flujo de electrones. El camino proporcionado por la esterilla esta tfpicamente separado del camino proporcionado por la placa o rejilla conductora de la batena. Las multiples vfas para los electrones (por ejemplo la esterilla y la placa conductora) permiten a los electrones fluir por cualquiera de, o por ambas, esterilla conductora de refuerzo o placa/rejilla conductora, dependiendo de que camino ofrezca menor resistencia electrica. De esta manera, al degradarse el electrodo debido a la formacion de sulfato de plomo, se mantienen numerosas vfas para los electrones, aumentando con ello la vida util de la batena. En algunas realizaciones la batena puede incluir un separador de la batena que contiene tambien un material conductor. El separador de la batena puede proporcionar vfas adicionales para el flujo de electrones, ademas de la esterilla conductora y de la placa o rejilla conductora. Un separador de este tipo puede ser particularmente util en batenas con AGM de las que aqrn se trata. En algunas realizaciones, el separador puede contener una capa separadora no conductora.
La esterilla conductora de refuerzo tambien proporciona un excelente refuerzo de placa o de electrodo debido a sus excelentes propiedades de resistencia. La esterilla de refuerzo conductora puede tener tambien un tamano de esterilla relativamente pequeno o reducido. Las esterillas de fibras relativamente delgadas reducen el volumen total que ocupa la esterilla, lo que permite que se use una mayor cantidad de electrolito y/o pasta de material activo dentro de la batena de plomo-acido. Las esterillas mas delgadas tambien mejoran la eficiencia de procesado, al aumentar la longitud de la esterilla en las bobinas del procesado, lo que disminuye la frecuencia de cambio de bobina. En algunas realizaciones, la esterilla de refuerzo conductora puede tener un grosor inferior a 10 milesimas de pulgada (es decir, 0,0254 cm (0,010 pulgadas) o 254 pm), y mas comunmente menor de 9 milesimas de pulgada
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(es decir, 0,0228 cm (0,009 pulgadas) o 229 pm). En una realizacion la esterilla conductora de refuerzo tiene un espesor de entre 6 milesimas de pulgada (0,0152 cm (0,006 pulgadas), 152 pm) y 8 milesimas de pulgada (0,0203 cm (0,008 pulgadas), 203 pm) aproximadamente, o de entre 6 milesimas de pulgada (0,0152 cm (0,006 pulgadas), 152 pm) y 7 milesimas de pulgada (0,0178 cm (0,007 pulgadas), 178 pm) aproximadamente.
En algunas realizaciones, las esterillas conductoras de refuerzo pueden incluir una combinacion de fibras electricamente aislantes y un material conductor. La esterilla hecha de estas fibras electricamente aislantes puede tener una resistencia electrica mayor de 1 millon de ohmios por cuadrado aproximadamente (resistencia de lamina). En una realizacion, las fibras electricamente aislantes pueden incluir fibras de vidrio, fibras de poliolefina, fibras de poliester y similares. Para mayor comodidad al describir las realizaciones, la presente descripcion se referira principalmente a fibras de vidrio, aunque debe entenderse que se pueden usar otras fibras electricamente aislantes.
El material electricamente conductor puede incluir una capa o esterilla de fibras conductoras o una capa de otros materiales conductores, tales como una lamina o pelfcula metalica que este situada encima de la capa de fibras electricamente aislante. En muchas realizaciones el material conductor es un material no metalico. En algunas realizaciones el material conductor puede incluir un revestimiento de material conductor aplicado a o sobre la esterilla de fibras. En una realizacion espedfica el material conductor puede ser anadido a un material aglutinante que se aplique a las multiples fibras aislantes durante la fabricacion de la esterilla de fibras, o que sea rociado sobre la esterilla de fibras previamente fabricada. El material conductor puede incluir polfmeros conductores (por ejemplo polianilinas), material de carbono (por ejemplo negro de humo, carbono activado, grafito, nanofibras de carbono, nanotubos de carbono, grafeno, CNS (nanoestructura de carbono) y similares. En una realizacion espedfica, el material conductor puede incluir fibras conductoras que esten dispuestas al menos parcialmente dentro y/o enmaranadas con una esterilla de fibras que tenga las fibras aislantes. Las fibras conductoras pueden estar mezcladas con las fibras aislantes (por ejemplo fibras de vidrio, fibras de polfmero y similares) para formar una esterilla que sea conductora. En una realizacion a tftulo de ejemplo se puede usar grafeno o CNS debido a su elevada conductividad electrica y a ser inerte frente al acido sulfurico. El CNS se puede usar mas comunmente porque se puede dispersar facilmente en agua.
La esterilla conductora de refuerzo esta situada tfpicamente dentro de la batena, de modo que el material/capa electricamente conductor/conductora hace contacto con la pasta activa de los electrodos de la batena. La capa electricamente conductora de la esterilla puede estar dispuesta a traves de sustancialmente toda la superficie de la esterilla conductora de refuerzo, de manera que la capa electricamente conductora es sustancialmente de los mismos tamano y forma que la esterilla conductora de refuerzo. De este modo la capa electricamente conductora proporciona una gran superficie conductora que hace contacto con el electrodo.
Las esterillas conductoras de refuerzo pueden tener una resistencia a la traccion total de al menos 13,5 kg/7,62 cm (30 libras/3 pulgadas) y mas comunmente de al menos 15,75 kg/7,62 cm (35 libras/3 pulgadas) (1 libra = 0,45 kg; 1 pulgada = 2,54 cm). Para conseguir esta resistencia a la traccion, la esterilla de fibras no tejidas puede tener una resistencia a la traccion en la direccion de la maquina de al menos 9,9 kg/7,62 cm (22 libras/3 pulgadas) y una resistencia a la traccion en la direccion transversal a la maquina de al menos 5,85 kg/7,62 cm (13 libras/3 pulgadas). La descripcion de "kg/7,62 cm" ("libras/3 pulgadas") generalmente se refiere a un metodo de ensayo de la resistencia de la esterilla en el que una pieza rectangular de 7,62 cm por 30,48 cm (3 pulgadas por 12 pulgadas) de la esterilla de fibras se somete a un esfuerzo de traccion hasta que la esterilla se quiebra, ya sea por rotura o por desgarro. Las esterillas que tienen una resistencia a la traccion menor que 9,9 Kg/7,62 cm (22 libras/3 pulgadas) en la direccion de la maquina y menor que 5,85 Kg/7,62 cm (13 libras/3 pulgadas) en la direccion transversal a la maquina pueden no tener suficiente resistencia para soportar el bobinado y el rebobinado durante el procesado y/o para reforzar las placas de las batenas de plomo-acido o de otro tipo de batenas.
En algunas realizaciones, las esterillas de refuerzo conductoras pueden incluir una mezcla de dos o mas fibras de diametro grande de diferentes tamanos. La descripcion de fibras de diametro grande incluye por lo general fibras cuyo diametro vana entre 6 pm y 30 pm aproximadamente en una realizacion, y entre 8 pm y 20 pm aproximadamente en otra realizacion. Por lo tanto, el termino " grande" dentro de un significado preferible de la presente invencion significa que no hay presentes fibras de vidrio con un diametro de fibra por debajo de los 5 pm. Por ejemplo, en una realizacion, una esterilla de refuerzo conductora puede incluir una mezcla de primeras fibras de vidrio que tengan diametros de fibra en el intervalo de entre 8 pm y 13 pm y las segundas fibras de vidrio con diametros de fibra de al menos 6 pm aproximadamente. El intervalo de diametros preferible es entre 6 pm y 7 pm. En algunas realizaciones, las segundas fibras de vidrio incluyen apresto de material silano para mejorar sus propiedades adhesivas y/o la resistencia a los acidos. En una realizacion, las esterillas de fibras no tejidas incluyen al menos 25% de cada una de las fibras de vidrio primera y segunda. Las fibras de vidrio presentan tfpicamente longitudes de fibra que oscilan entre 0,85 centfmetros (1/3 pulgadas) y 3,81 centfmetros (1 1/3 pulgadas) aproximadamente, aunque las longitudes de fibra son mas comunmente de entre 0,85 centimetros (1/3 pulgadas) aproximadamente a 1,9 (3/4 pulgadas) o 2,54 centimetros (1 pulgada), aproximadamente.
Las esterillas de refuerzo conductoras incluyen tambien un aglutinante que une las fibras de vidrio entre sf y que une las fibras conductoras a las fibras de vidrio cuando se emplean fibras conductoras como material conductor. El aglutinante se aplica tfpicamente a las fibras de vidrio de manera que el aglutinante supone aproximadamente entre 5% y 45% en peso de las esterillas de refuerzo conductoras, entre aproximadamente 15% y 35% en peso de las
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esterillas de refuerzo conductoras y mas comunmente entre aproximadamente entre 5% y 30% en peso de las esterillas de refuerzo conductoras. El aglutinante es generalmente un aglutinante acido y/o qmmicamente resistente (por ejemplo, un aglutinante acnlico) que proporciona la durabilidad para soportar el entorno acido durante toda la vida de la batena y la resistencia para soportar la operacion de pegado de placas. En una realizacion espedfica, el aglutinante puede incluir tambien el material conductor. Por ejemplo, el material conductor (por ejemplo grafeno, polvo de grafito y similares) puede dispersarse dentro del aglutinante.
Segun una realizacion, una esterilla de fibras (por ejemplo, esterilla de fibras de vidrio) puede recubrirse con el material conductor para formar la esterilla de refuerzo conductora. Esto se puede conseguir mediante recubrimiento por inmersion, revestimiento de cortina, pulverizacion, tecnicas de inmersion y compresion, y similares. En otra realizacion, el material conductor puede mezclarse con el aglutinante y aplicarse sobre la esterilla de fibras durante la aplicacion del aglutinante. Este ultimo proceso representa un "paso unico" o proceso unico de aplicacion. El aglutinante puede ayudar a unir el material conductor a la esterilla. Habiendo descrito varias realizaciones de la invencion, otros aspectos adicionales seran mas evidentes con referencia a las figuras que se describen a continuacion.
En algunas realizaciones, el material conductor de la esterilla de refuerzo puede ser no metalico. La esterilla revestida de material conductor no metalico puede usarse para reforzar placas de electrodo y puede aportar beneficios descritos en la presente memoria, tales como mejorar la transferencia de electrones y la corriente de salida, reducir la resistencia interna de la batena, mejorar la aceptacion de carga y similares. Se cree que usando una esterilla revestida de material conductor no metalico, ya sea una esterilla soporte del separador o una esterilla de refuerzo de placa, los electrones no tienen que pasar por el punto del electrodo donde existe una resistencia mayor (por ejemplo, debido a micro-fisuras y similares). Los electrones pueden fluir libremente sobre la superficie conductora de la esterilla y elegir el punto de contacto que presente una resistencia minima. Este beneficio es mucho mayor despues de que la batena se haya utilizado durante un penodo prolongado de tiempo.
Ademas de tener propiedades conductoras, las esterillas de refuerzo tambien presentan capacidad de absorcion que permite una humectacion completa de los electrodos. Tales esterillas pueden ayudar tambien en el secado de la placa/electrodo despues de que la placa/electrodo se haya pegado con una suspension de pasta de plomo. El termino "humectabilidad", tal como se usa en la presente memoria, se refiere a la capacidad de las esterillas de absorber o transportar de otra forma agua y/u otras soluciones, tales como una solucion de agua y acido, desde una ubicacion. Por ejemplo, al ensayar la humectabilidad o la capacidad de absorcion de esterillas de fibras de vidrio, una tira de la esterilla, que con frecuencia mide aproximadamente 2,54 cm (1 pulgada) de ancho, 15,24 cm (6 pulgadas) de largo y tfpicamente de 0,1 a 3 mm de grosor, se puede sumergir verticalmente en agua u otra solucion durante un tiempo determinado, por ejemplo 10 minutos. La distancia o altura del agua absorbida por la esterilla de fibras de vidrio desde una superficie de agua u otra solucion indica la capacidad de la esterilla para absorber o transportar de otra manera el agua o la solucion. El ensayo para determinar la altura media de absorcion de agua de la esterilla de refuerzo puede realizarse segun el metodo ISO 8787. En algunas realizaciones, la capacidad de absorcion puede tambien mejorar la humectabilidad del electrodo con electrolito.
Las esterillas descritas en la presente memoria aumentan la humectabilidad de esterillas de fibras de vidrio anadiendo un componente humectante a las esterillas de fibras de vidrio. El componente humectante anadido proporciona una via para que el agua y/o la solucion de agua/acido se evapore. En una realizacion, el componente humectante anadido ayuda al transporte de agua y/o solucion de agua/acido a una superficie de la esterilla en la que el agua y/o la solucion de agua/acido puedan evaporarse. En algunas realizaciones, la combinacion de las primeras fibras de vidrio, las segundas fibras de vidrio y el componente humectante pueden proporcionar 4 o 5 veces la humectabilidad de una esterilla estandar.
En una realizacion, el componente humectante anadido puede ser un componente humectable de un aglutinante resistente a los acidos que se utiliza para unir entre sf las fibras de vidrio de la esterilla. El componente humectable puede ser un grupo funcional hidrofilo que aumente la capacidad del agua y/o de la solucion de agua/acido de ser absorbida en el interior de la estera de vidrio o de fluir a lo largo de una superficie de la esterilla de vidrio. En otras realizaciones, el componente humectable puede ser un aglutinante hidrofilo que este mezclado o combinado con el aglutinante resistente a los acidos para formar una mezcla aglutinante. En algunas realizaciones, el componente humectable puede llevar almidon, celulosa, algodon estabilizado, un aglutinante hidrofilo (por ejemplo, un aglutinante basado en acido poli acnlico) y similares. En algunas realizaciones, el aglutinante puede proteger el componente humectable, tal como algodon, del deterioro. En algunas realizaciones, la esterilla de vidrio puede incluir solamente fibras de vidrio gruesas, o fibras con un diametro de fibra de entre 6 y 30 pm aproximadamente. El componente humectable puede aumentar tal capacidad de la esterilla de absorber el agua y/o la solucion de agua/ acido y/o permitir que el agua y/o la solucion de agua/ acido fluyan principalmente a lo largo de una superficie de la esterilla de refuerzo. La medicion del angulo de contacto segun la norma ASTM D7334.
Tal como se usa en la presente memoria, el termino aglutinante hidrofilo (o acidofilo) se refiere a un aglutinante con un angulo de contacto con agua (o un medio de acido sulfurico al 33% en peso para acidofilo) inferior a 90° aproximadamente, preferiblemente inferior a 70° y mas preferiblemente inferior a 50°. Al probar el angulo de contacto del aglutinante, el aglutinante puede ser recubierto por centrifugacion sobre una platina de vidrio y luego curado antes de ser expuesto a la solucion anterior para medir el angulo de contacto.
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En algunas realizaciones, el aglutinante y el componente humectable se pueden anadir a la esterilla en hasta aproximadamente 20% de LOI (Perdida por Ignicion). En otras realizaciones, se puede usar un primer aglutinante que no incluya un componente humectable para unir las fibras de vidrio gruesas, y se puede aplicar un segundo aglutinante que contenga el componente humectable (por ejemplo, un grupo funcional hidrofilo) a la esterilla para aumentar la humectabilidad de la esterilla. El primer y el segundo aglutinantes se pueden mezclar o combinar juntos para formar una mezcla de aglutinante unico que se aplica a las fibras de vidrio gruesas.
En otra realizacion, el componente humectante anadido puede ser una fibra. La fibra puede ser una fibra natural, tal como celulosa o algodon estabilizado, o puede ser una fibra sintetica tal como poliester, o puede incluir una mezcla de fibras naturales y/o sinteticas (en adelante fibras componentes). El algodon estabilizado incluye filamentos de algodon que estan revestidos con un aglutinante resistente a los acidos y/o incrustados en dicho aglutinante. Las fibras componentes pueden tener estructura de microfibras, o dicho de otra manera, pueden tener diametros de fibra de entre 0,01 y 10 pm aproximadamente, mas frecuentemente de entre aproximadamente 0,5 y 3 pm. La capacidad de absorcion /humectabilidad de las fibras componentes puede ser mejor que la de las fibras de vidrio (por ejemplo, fibras gruesas en el intervalo de 6 a 30 pm) debido a las dimensiones de las fibras (por ejemplo microfibras) y/o porque las fibras componentes incluyen tfpicamente grupos funcionales hidrofilos, tales como grupos OH, grupos COOh y similares.
En algunas realizaciones, las fibras componentes pueden formarse en una esterilla que este separada de la esterilla de fibras de vidrio, por ejemplo aplicando las fibras componentes encima de una esterilla de fibra de vidrio. La esterilla de fibras componentes puede estar unida con la esterilla de fibras de vidrio de manera que la esterilla combinada resultante tenga esencialmente dos capas - una capa de fibras de vidrio y una capa de fibras componentes. En algunas realizaciones, una segunda esterilla de fibras componentes puede estar unida a un lado opuesto de la esterilla de fibras de vidrio de manera que la esterilla combinada resultante tenga esencialmente tres capas - una esterilla de vidrio intercalada entre dos esterillas de fibras componentes. En otra realizacion, las fibras componentes pueden mezclarse con las fibras de vidrio de manera que la esterilla resultante incluya una combinacion de fibras de vidrio enmaranadas y fibras componentes. Se puede usar un aglutinante resistente a los acidos para unir la esterilla de fibras componentes con la esterilla de fibras de vidrio, o puede usarse para unir las fibras de vidrio enmaranadas y las fibras componentes para formar la esterilla de refuerzo.
En una realizacion, la esterilla de fibras de vidrio puede incluir principalmente fibras gruesas, o fibras con un diametro de fibra de entre 6 y 30 pm aproximadamente. En algunas realizaciones, se pueden usar otras fibras resistentes a los acidos en lugar de fibras de polietileno que incluyan vidrio, fibras de polipropileno, fibras de poliester y similares. Las fibras componentes (por ejemplo fibras de celulosa) proporcionan a la esterilla de refuerzo buenas propiedades de humectabilidad, ayudando en el transporte de agua y/o una solucion de agua/acido a la superficie de la esterilla de refuerzo, donde puede evaporarse el agua y/o la solucion de agua/acido.
En otra realizacion, la esterilla de fibra de vidrio puede incluir principalmente microfibras de vidrio, o fibras con un diametro de fibra de entre 0,01 y 5 pm aproximadamente. La esterilla de refuerzo resultante puede incluir principalmente o solo microfibras de vidrio que esten enmaranadas con las fibras componentes o que esten unidas con una o mas esterillas de fibras componente. Dicha esterilla de refuerzo puede presentar unas capacidades excepcionales de humectabilidad y absorcion.
En algunas realizaciones, la esterilla de refuerzo puede incluir una combinacion de fibras gruesas resistentes a los acidos (por ejemplo, fibras con un diametro de fibra de entre 6 y 30 pm), microfibras resistentes a los acidos (por ejemplo, fibras con un diametro de fibra de entre 0,01 y 5 pm), y las fibras componentes. Las fibras gruesas resistentes a los acidos y las microfibras son comunmente fibras de vidrio, aunque pueden usarse otras fibras resistentes a los acidos. En algunas realizaciones, la esterilla de refuerzo puede incluir entre 15 y 85% aproximadamente de una combinacion de fibras de vidrio gruesas y microfibras, y entre 15 y 85% aproximadamente de las fibras componentes. En otra realizacion, la esterilla de refuerzo puede incluir entre 40 y 60% aproximadamente de las fibras de vidrio gruesas, entre 20 y 30% de las microfibras de vidrio y entre 20 y 30% de las fibras componentes. Las fibras componentes y las microfibras pueden funcionar sinergicamente para absorber el agua y/o la solucion de agua/acido, y por lo tanto, pueden mejorar en gran medida la humectabilidad y la capacidad de absorcion de la esterilla de refuerzo. Por ejemplo, las microfibras de vidrio son tfpicamente mas humectables que las fibras de vidrio gruesas. Las microfibras, sin embargo, pueden estar cubiertas u ocultas por las fibras de vidrio gruesas y/o por el aglutinante y, por lo tanto, no estar expuestas al agua y/o a la solucion de agua/acido.
En algunas realizaciones, el aglutinante que tiene el componente humectable (por ejemplo, un grupo funcional hidrofilo) se puede usar para unir una esterilla de refuerzo que incluya las fibras de vidrio gruesas y las fibras componentes, o que incluya las fibras de vidrio gruesas, microfibras de vidrio y fibras componentes. El componente humectable puede aumentar adicionalmente la humectabilidad de las esterillas de refuerzo, por ejemplo proporcionando otra via para el transporte de agua y/o de la solucion de agua/acido y/o aumentando la exposicion del agua y/o de la solucion de agua/acido a las microfibras de vidrio.
En otra realizacion, el componente humectante anadido puede ser una solucion humectable que se anade a la esterilla de refuerzo. La solucion humectable puede anadirse a la esterilla de refuerzo para saturar la esterilla de
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refuerzo, o para estar extendida sobre al menos una superficie de la esterilla de refuerzo despues del secado de la solucion humectable. La solucion humectable puede incluir una solucion de almidon, solucion de celulosa, solucion de alcohol polivimlico, solucion de acido poliacnlico y similares. La solucion humectable puede anadirse a la esterilla despues de que se forme la esterilla, por ejemplo mediante recubrimiento por inmersion de la esterilla de refuerzo en la solucion humectable o por aplicacion de la solucion humectable mediante revestimiento por pulverizacion, revestimiento de cortina y similares. Despues de la aplicacion de la solucion humectable, la solucion humectable puede secarse para proporcionar una via para que el agua y/o la solucion de agua/acido se evaporen. La solucion humectable puede disolverse posteriormente cuando se expone a un entorno acido, tal como el entorno del electrolito de la batena, de modo que la esterilla de refuerzo permanece adyacente al electrodo despues de la disolucion de la solucion humectable.
Segun cualquiera de las realizaciones descritas en la presente memoria, la adicion del componente humectante a la esterilla de refuerzo puede aumentar la humectabilidad de la esterilla de refuerzo de manera que la esterilla de refuerzo exhiba una altura media de absorcion de agua de al menos 1,0 cm despues de la exposicion al agua durante 10 minutos. El ensayo para determinar la altura media de absorcion de agua de la esterilla de refuerzo puede realizarse siguiendo el metodo ISO 8787. De manera similar, la adicion del componente humectante a la esterilla de refuerzo puede permitir que la esterilla de refuerzo presente una altura media de absorcion de solucion de agua/acido de al menos 1,0 cm despues de la exposicion a la solucion de agua/acido durante 10 minutos. Este ensayo se lleva a cabo de manera similar segun el metodo ISO 8787. En otras realizaciones, la altura media de absorcion de agua y/o la altura media de absorcion de la solucion de agua/acido puede ser de al menos 0,8 cm despues de la exposicion a la solucion respectiva durante 10 minutos. En otras realizaciones, la altura media de absorcion de agua y la altura media de absorcion de la solucion agua/acido pueden ser mayores de 1 cm despues de la exposicion a la solucion respectiva durante 10 min. Como se ha descrito de manera breve anteriormente, la adicion de microfibras de vidrio con apresto de silano a la esterilla de refuerzo puede aumentar significativamente la capacidad de humectabilidad/absorcion de la esterilla de refuerzo de manera que aumenten la altura media de absorcion de agua y/o la altura media de absorcion de la solucion de agua/acido.
Realizaciones
Las Figs. 1 y 2, respectivamente, muestran una vista en perspectiva en despiece ordenado de una celda 200 de batena de plomo-acido y una vista ensamblada en seccion transversal de la celda 200 de batena de plomo-acido. La celda 200 de pasta de plomo-acido puede representar una celda utilizada ya sea en batenas de inmersion de plomo- acido o batenas de esterilla de vidrio absorbente (AGM: Absorptive Glass Mat). Cada celula 200 puede proporcionar una fuerza electromotriz (fem) de aproximadamente 2,1 voltios y una batena de plomo-acido puede incluir 3 tales celdas 200 conectadas en serie para proporcionar una fem de aproximadamente 6,3 voltios o puede incluir 6 de dichas celdas 200 conectadas en serie para proporcionar una fem de aproximadamente 12,6 voltios, y similares. La celda 200 incluye una placa o electrodo positivo 202 y una placa negativa o electrodo 212 separados por el separador de batenas 220 para aislar electricamente los electrodos 202 y 212. El electrodo positivo 202 incluye una rejilla o conductor 206 de un material de aleacion de plomo. Un material activo positivo 204, tal como dioxido de plomo, recubre o esta empastado tipicamente en la rejilla 206. La rejilla 206 tambien esta acoplada electricamente con un terminal positivo 208. La rejilla 206 proporciona soporte estructural para el material activo positivo 204 asf como conductividad electrica al terminal 208.
De manera similar, el electrodo negativo 212 incluye una rejilla o conductor 216 de material de aleacion de plomo que esta recubre o esta empastado con un material activo negativo 214, tal como plomo. La rejilla 216 esta acoplada electricamente con un terminal negativo 218. Al igual que la rejilla 206, la rejilla 216 soporta estructuralmente el material activo negativo 214 ademas de proporcionar conductividad electrica al terminal 218. En batenas de inmersion de plomo-acido, el electrodo positivo 202 y el electrodo negativo 212 estan sumergidos en un electrolito (no mostrado) que puede incluir una solucion de acido sulfurico y agua. En las batenas de plomo-acido de tipo AGM, el electrolito se absorbe y se mantiene dentro del separador de batena 220. El separador de batena 220 se situa entre el electrodo positivo 202 y el electrodo negativo 212 para separar ffsicamente los dos electrodos a la vez que permite el transporte ionico, cerrando asf un circuito y permitiendo que fluya una corriente electronica entre el terminal positivo 208 y el terminal negativo 218. El separador 220 incluye tipicamente una membrana microporosa (es decir, el componente negro solido), que a menudo es una pelfcula polfmera con una conductancia insignificante. La pelfcula polfmera puede incluir huecos de tamano microscopico que permiten el transporte ionico (es decir, el transporte de portadores de carga ionicos) a traves del separador 220. En una realizacion, la pelfcula microporosa o pelfcula polfmera puede tener un espesor de 50 micrometros o menos y preferiblemente 25 micrometros o menos, puede tener una porosidad de alrededor de 50% o 40% o menos, y puede tener un tamano medio de poro de 5 micrometros o menos y preferiblemente de 1 micrometro o menos. La pelroula polfmera puede incluir diversos tipos de polfmeros, incluyendo poliolefinas, polifluoruro de vinilideno, politetrafluoroetileno, poliamida, polialcohol virnlico, poliester, policloruro de vinilo, nylon, politereftalato de etileno y similares. El separador 220 puede incluir tambien una o mas esterillas de fibra que esten situadas adyacentes a uno o a ambos lados de la membrana microporosa/pelfcula polfmera para reforzar la membrana microporosa y/o proporcionar resistencia a la puncion.
Colocada cerca de una superficie del electrodo negativo 212 hay una esterilla de fibras no tejidas 230 (denominada en la presente memoria esterilla de refuerzo). La esterilla de refuerzo 230 esta dispuesta parcial o totalmente sobre la superficie del electrodo negativo 212 para cubrir total o parcialmente la superficie. Como se muestra en las
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Figuras 3A-3C, una esterilla de refuerzo 230 puede estar dispuesta en ambas superficies del electrodo negativo 212, o puede envolver o rodear completamente el electrodo. De manera similar, aunque la esterilla de refuerzo 230 se muestra en la superficie exterior del electrodo 212, en algunas realizaciones la esterilla de refuerzo 230 puede estar situada sobre la superficie interna del electrodo 212 (es decir, adyacente al separador 220). La esterilla de refuerzo 230 refuerza el electrodo negativo 212 y proporciona un componente de soporte adicional para el material activo negativo 214. El soporte adicional proporcionado por la esterilla de refuerzo 230 puede ayudar a reducir los efectos negativos del desprendimiento de las partfculas de material activo negativo a medida que la capa de material activo se reblandece debido a repetidos ciclos de carga y descarga. Esto puede reducir la degradacion comunmente experimentada por el uso repetido de batenas de plomo-acido.
La esterilla de refuerzo 230 esta a menudo impregnada o saturada con el material activo negativo 214 de manera que la esterilla de refuerzo 230 esta parcial o totalmente dispuesta dentro de la capa del material activo 214. La impregnacion o la saturacion del material activo dentro de la esterilla de refuerzo implican que el material activo penetra al menos parcialmente en la esterilla. Por ejemplo, la esterilla de refuerzo 230 puede estar completamente impregnada con el material activo negativo 214 de manera que la esterilla de refuerzo 230 se entierre completamente dentro del material activo negativo 214 (es decir, completamente enterrado dentro de la pasta de plomo). Enterrar completamente la esterilla de refuerzo 230 dentro del material activo negativo 214 significa que la esterilla esta completamente dispuesta dentro del material activo negativo 214. En una realizacion, la esterilla de refuerzo 230 puede estar dispuesta dentro del material activo negativo 214 hasta aproximadamente una profundidad X de aproximadamente 20 milesimas de pulgada (es decir, 0,0508 cm (0,020 pulgadas) o 508 pm) desde una superficie externa del electrodo 212. En otras realizaciones, la esterilla de vidrio 230 puede descansar sobre el material activo negativo 214 de manera que la esterilla se impregna con muy poco material activo. A menudo, la esterilla de refuerzo 230 se impregna con el material activo negativo 214 de manera que la superficie exterior de la esterilla forma o esta sustancialmente adyacente a la superficie exterior del electrodo 212 (vease la esterilla de refuerzo 240). En otras palabras, el material activo puede penetrar completamente a traves de la esterilla de refuerzo 230 de manera que la superficie externa del electrodo 212 es una mezcla o malla de material activo y de fibras de la esterilla de refuerzo.
Como se describe en este documento, la esterilla de refuerzo 230 incluye multiples fibras de vidrio, un aglutinante resistente a los acidos que une entre sf las multiples fibras de vidrio para formar la esterilla de refuerzo. La esterilla de refuerzo 230 puede tener un peso por superficie de entre 10 y 100 g/m2 aproximadamente, mas frecuentemente entre 20 y 60 g/m2 aproximadamente. La esterilla de refuerzo 230 puede usarse para reforzar una placa o electrodo de una batena de plomo-acido y puede incluir una mezcla relativamente homogenea de fibras de vidrio gruesas que puede incluir multiples primeras fibras de vidrio con un diametro de entre 8 y 13 pm aproximadamente y multiples segundas fibras con un diametro de al menos 6 pm. Como se usa en este documento, relativamente homogenea significa que la mezcla es al menos 85% homogenea. En algunas realizaciones, la mezcla relativamente homogenea puede constituir entre 70 y 95% aproximadamente de la masa de la esterilla 230. En algunas realizaciones, la mezcla homogenea tambien puede incluir entre 5 y 30% de fibras conductoras. Por ejemplo, pueden incluirse en la mezcla relativamente homogenea fibras conductoras con diametros de entre 6 y 8 pm aproximadamente y con longitudes de entre 8 y 10 mm aproximadamente. La esterilla de refuerzo 230 incluye tambien un aglutinante resistente a los acidos que une entre sf las multiples fibras de vidrio primeras y segundas para formar la esterilla de refuerzo 230. La esterilla de refuerzo 230 incluye ademas un componente humectante que se aplica a la esterilla de refuerzo 230 para aumentar la humectabilidad /capacidad de absorcion de la esterilla de refuerzo 230. La humectabilidad /capacidad absorcion de la esterilla de refuerzo 230 puede aumentarse de forma que la esterilla de refuerzo 230 tenga o presente una altura media de absorcion de agua y/o una altura media de absorcion de solucion de agua/acido de al menos 1,0 cm despues de la exposicion a la solucion respectiva durante 10 minutos, de acuerdo con un ensayo realizado segun el metodo ISO 8787.
La esterilla de refuerzo 230 puede incluir un material conductor para hacer que la esterilla de refuerzo 230 sea electricamente conductora. Por ejemplo, se puede formar una capa conductora en uno o mas lados de la esterilla de refuerzo 230 aplicando un material conductor al menos a una superficie de la esterilla de refuerzo 230 o a traves de la esterilla de refuerzo 230. La capa conductora puede situarse enfrentada al electrodo 212 y haciendo contacto con el, para proporcionar un camino electrico a traves del cual puedan fluir los electrones. El material conductor hace contacto con el electrodo 212, y mas espedficamente con el material activo del electrodo 212 para permitir el flujo de electrones sobre una superficie o a traves de la esterilla de refuerzo 230. El material conductor y/o la capa de la esterilla de refuerzo 230 pueden presentar una resistencia electrica menor de 100.000 ohmios por cuadrado, aproximadamente, y mas comunmente menos de 50.000 ohmios por cuadrado, aproximadamente, para permitir o mejorar el flujo de electrones sobre la superficie de la esterilla 230. En algunas realizaciones, la capa conductora de la esterilla de refuerzo 230 puede acoplarse electricamente con un terminal negativo 218 para proporcionar una ruta o camino para el flujo de corriente hasta el terminal 218.
Tal como se describe en la presente memoria, los electrones pueden fluir a lo largo de la esterilla de refuerzo 230 o de la rejilla/conductor 216, dependiendo de que superficie conductora ofrezca un camino electrico de menor resistencia electrica. Por ejemplo, los electrones proximos al terminal 218 pueden fluir a lo largo de un camino electrico de la rejilla/conductor 216, mientras que los electrones distantes del terminal 218 pueden fluir a lo largo de un camino electrico de la esterilla de refuerzo 230 debido a una acumulacion de sulfato de plomo en la rejilla/conductor 216 en el lugar distante.
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En una realizacion, la capa conductora de la esterilla de refuerzo 230 puede ser formada sobre una superficie de fibras electricamente aislantes (por ejemplo, fibras de vidrio) aplicando el material conductor como revestimiento sobre las fibras aislantes o pulverizando el material conductor sobre la superficie de la esterilla de refuerzo 230. En un ejemplo espedfico, el material conductor puede anadirse a un material aglutinante primario que se aplica a las fibras tendidas humedas aislantes para acoplar las fibras entre sf La mezcla primaria de aglutinante/material conductor y las fibras tendidas humedas aislantes pueden entonces curarse de manera que el material conductor recubra completamente o este saturado a lo largo de la esterilla de refuerzo 230 para formar la capa conductora. En otra realizacion, la esterilla de refuerzo 230 se puede fabricar en un proceso estandar en el que se aplica un aglutinante primario sin el material conductor a las fibras tendidas humedas aislantes para unir las fibras entre sf El material conductor puede entonces dispersarse en un aglutinante secundario o diluido que recubre o se rocfa sobre la superficie de la esterilla de refuerzo 230. La esterilla de refuerzo 230 puede entonces curarse de manera que el material conductor forme una capa conductora a traves de toda la superficie, o de una porcion definida, de la esterilla de refuerzo 230. En esta realizacion, la mayor parte del material conductor se puede colocar encima de la superficie de la esterilla de refuerzo 230.
En otra realizacion, se puede fabricar una esterilla de refuerzo 230 segun procedimientos conocidos. Despues se puede anadir un catalizador a una superficie de la esterilla de refuerzo 230 y pueden generarse iones metalicos, tales como de cobre, sobre la superficie de la esterilla de refuerzo a traves del catalizador aplicado. En otra realizacion mas, el material conductor puede anadirse a la esterilla de refuerzo 230 mediante procesos de deposicion qmmica en fase de vapor.
En entornos de batenas de plomo-acido, el material conductor utilizado para la esterilla de refuerzo 230 debe ser relativamente resistente a la corrosion debido al agresivo entorno electroqmmico de la batena. En algunas realizaciones, el material conductor puede incluir un metal, un nanocarbono, grafeno, grafito, un polfmero conductor (por ejemplo, polianilinas), nanocarbonos o nanotubos de carbono, fibras de carbono, cobre, oxidos de titanio, oxidos de vanadio, oxidos de estano y similares. En una realizacion espedfica, el material conductor puede incluir nano- plaquetas de carbono, tales como grafeno. El grafeno puede anadirse al aglutinante primario o al aglutinante secundario/diluido tal como se ha descrito anteriormente y aplicado a la esterilla de refuerzo 230 (por ejemplo, una esterilla de fibras de vidrio o de poliolefina) entre aproximadamente 0,01% y 50% en peso o, en algunas realizaciones, entre aproximadamente 1% y 25% en peso. Cuando esta curado, el recubrimiento de grafeno forma una capa conductora a traves de toda la superficie, o de una porcion definida, de la esterilla de refuerzo 230.
En otra forma de realizacion, la capa conductora puede contener una esterilla de fibras, lamina o pantalla conductora que este colocada adyacente a la superficie de la esterilla de refuerzo 230 o enmaranada con las fibras electricamente aislantes (por ejemplo, fibras de vidrio) de la esterilla de refuerzo 230. En una realizacion, La capa conductora puede hacerse recubriendo o pulverizando las fibras conductoras sobre la superficie de la esterilla de refuerzo 230. En otra realizacion, una esterilla de fibras conductoras puede incluir las multiples fibras conductoras dispuestas en un patron no tejido o tejido y unidas entre sf mediante un aglutinante. La esterilla de fibras conductoras puede estar acoplada con la esterilla de refuerzo 230 por medio de un aglutinante y similares. Los electrones pueden fluir a lo largo de la esterilla de fibras, lamina o pantalla conductora, tal como se describe en la presente memoria, hasta el terminal negativo 218.
Como se ha descrito brevemente antes, la esterilla de refuerzo 230 puede incluir multiples fibras electricamente aislantes, tales como de vidrio, poliolefina, poliester y similares, que se utilizan principalmente para reforzar el electrodo. Debido a que la esterilla de refuerzo 230 esta hecha de esas fibras aislantes, la esterilla de refuerzo 230 puede ser esencialmente no conductora antes de o sin la adicion del material conductor. Por ejemplo, sin combinar o anadir el material o capa conductora, la esterilla de refuerzo 230 puede tener una resistencia electrica mayor de 1 Megaohmio por cuadrado aproximadamente. En la fabricacion de la esterilla de refuerzo 230, se puede eliminar el agua u otro lfquido (por ejemplo, a traves de un vado) a partir de una suspension de las fibras en el medio lfquido. A continuacion, se puede aplicar un aglutinante a las fibras humedas no tejidas de vidrio o de poliolefina para formar la esterilla de refuerzo 230. Como se ha descrito anteriormente, en algunas realizaciones, el material o las fibras conductoras se pueden anadir al aglutinante y/o al medio lfquido. En una realizacion, la esterilla de refuerzo 230 puede tener un espesor de entre 50 y 500 micrometres aproximadamente y tener un tamano medio de poro de entre 5 micrometros y 5 milfmetros aproximadamente.
La esterilla de refuerzo 230 incluye tambien un componente de humectacion que se aplica a la esterilla de refuerzo para aumentar la humectabilidad /capacidad de absorcion de la esterilla de refuerzo. La humectabilidad /capacidad absorcion de la esterilla de refuerzo 230 se incrementa de modo que la esterilla de refuerzo tiene o presenta una altura media de absorcion de agua y/o una altura media de absorcion de agua/solucion de al menos 0,5 cm despues de exposicion a la solucion respectiva durante 10 minutos segun un ensayo realizado de acuerdo con el metodo ISO 8787.
Como se describe en la presente memoria, el componente humectante puede ser un componente humectable del aglutinante resistente a los acidos (por ejemplo, un grupo funcional hidrofilo), un aglutinante hidrofilo que se mezcle con el aglutinante resistente a los acidos, el componente humectante puede ser fibras componentes (por ejemplo, fibras de celulosa o naturales) que esten unidas con las fibras de vidrio de la esterilla de refuerzo 230, o el componente humectante puede ser una solucion humectable (por ejemplo, solucion de almidon o de celulosa) que
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se aplique a la esterilla de refuerzo 230 de forma que la solucion humectable sature la esterilla de refuerzo 230 o este dispuesta sobre al menos una superficie de la esterilla de refuerzo 230 despues del secado de la solucion humectable. En algunas realizaciones, el componente humectante puede incluir una combinacion de cualquiera de los componentes antes mencionados, tal como una combinacion de fibras de celulosa y un aglutinante resistente a los acidos con un componente humectable. En una realizacion espedfica, las fibras de vidrio de la esterilla de refuerzo 230 incluyen primeras fibras con diametros de fibra de entre 6 pm y 30 pm aproximadamente, o entre 8 pm y 12 pm aproximadamente, y las segundas fibras con diametros de fibra de al menos 6 pm aproximadamente.
Como se describe en la presente memoria, en algunas realizaciones el componente humectante puede ser un componente humectable del aglutinante resistente a los acidos (por ejemplo, un grupo funcional hidrofilo) o un aglutinante hidrofilo que se mezcle/combine con el aglutinante resistente a los acidos. En otras realizaciones, el componente humectante puede ser una solucion humectable (por ejemplo, una solucion de almidon o de celulosa) que se aplique a la esterilla de refuerzo 230 de manera que la solucion humectable sature la esterilla de refuerzo 230 o este dispuesta sobre al menos una superficie de la esterilla de refuerzo 230 despues de que se seque la solucion humectable. En otra realizacion mas, el componente humectante puede ser una pluralidad de fibras componentes (por ejemplo, de celulosa, algodon, otras fibras naturales, poliester, otras fibras sinteticas o una combinacion de fibras naturales y/o sinteticas) que estan unidas con la esterilla de refuerzo 230. Segun una realizacion, las fibras componentes pueden formar una esterilla de fibras componentes que esten unidas como mmimo a un lado de la esterilla de refuerzo de vidrio 230 de forma que la esterilla de refuerzo 230 incluya una configuracion de esterilla de dos capas. En otra realizacion, las fibras componentes pueden estar mezcladas con las fibras de vidrio de forma que al formar la esterilla de vidrio las fibras componentes se enmaranen y con, se unan a, las fibras de vidrio. En otras realizaciones, el componente humectante puede ser una combinacion de los componentes humectantes descritos anteriormente (es decir, un aglutinante con un componente humectable, una solucion humectable y/o una fibra componente).
Con referencia ahora a las figuras 3A-C, se ilustran varias configuraciones de esterilla de refuerzo de electrodo. La figura 3A ilustra una configuracion en la que un electrodo 300 tiene una unica esterilla de refuerzo 302 dispuesta en o cerca de una superficie exterior. Como se ha descrito anteriormente, la esterilla de refuerzo 302 puede incluir un material y/o capa conductores de manera que permita el flujo de electrones sobre una superficie y/o a traves de la esterilla de refuerzo 302 hacia un terminal de la batena. La esterilla de refuerzo 302 tambien puede incluir un componente humectante como se ha descrito anteriormente para mejorar las propiedades de humectabilidad de la esterilla 302. La esterilla de refuerzo 302 puede cubrir parcial o totalmente la superficie exterior del electrodo 300. La configuracion de la figura 3B es similar a la de la figura 3A, excepto que esta dispuesta una esterilla de refuerzo adicional 304 sobre o cerca de una superficie opuesta del electrodo 300 de modo que el electrodo 300 esta intercalado entre las dos esterillas de vidrio 302 y 304. Cualquiera de las esterillas de refuerzo 302 y 304 o ambas pueden incluir un material y/o capa conductores para permitir el flujo de electrones hacia un terminal de la batena asf como un componente humectante. Como tal, el electrodo 300 puede estar intercalado entre dos esterillas de refuerzo conductoras 302 y 304. La Figura 3C ilustra una configuracion en la que una esterilla de refuerzo 306 envuelve o rodea el electrodo 300. Aunque la figura 3C ilustra la esterilla de refuerzo 306 envolviendo completamente el electrodo 300, en muchas realizaciones esta abierto un lado superior de la esterilla 306, o una porcion de la misma. La esterilla de vidrio 306 puede incluir el material y/o la capa conductores como se ha descrito anteriormente para permitir el flujo de electrones, asf como de un componente humectante.
Con referencia de nuevo a las figuras 1 y 2, una esterilla de refuerzo 240 esta situada cerca de una superficie del electrodo positivo 202. La esterilla de refuerzo 240 puede estar dispuesta y/o acoplada con un electrodo positivo 202 de manera similar a la disposicion y acoplamiento de la esterilla de refuerzo 230 con respecto al electrodo negativo 212. Por ejemplo, la esterilla 240 de refuerzo puede estar dispuesta parcial o totalmente sobre la superficie del electrodo positivo 202 para cubrir parcial o totalmente la superficie, puede estar situada sobre una superficie interior del electrodo 202 (es decir, adyacente al separador 220) en lugar de la configuracion mostrada sobre la superficie exterior, y/o puede estar impregnada o saturada con el material activo positivo 204 de manera que la esterilla de refuerzo 240 este parcial o totalmente dispuesta dentro de la capa de material activo 204. Al igual que la esterilla de refuerzo 230, la esterilla de refuerzo 240 proporciona tambien un soporte adicional para ayudar a reducir los efectos negativos del desprendimiento de las parffculas de material activo positivo debido a repetidos ciclos de carga y descarga.
En algunas realizaciones, la esterilla de refuerzo 240 puede incluir un material y/o capa conductor/conductora para permitir el flujo de electrones sobre una superficie y/o a traves de la esterilla de refuerzo 240 hasta el terminal positivo 208. En tales realizaciones, los electrones pueden fluir ya sea a traves de la esterilla de refuerzo 240 o a traves de la rejilla/conductor 206, dependiendo de que superficie conductora proporciona un camino electrico de menor resistencia electrica. Por ejemplo, los electrones proximos al terminal positivo 208 pueden fluir a lo largo de un camino electrico de la rejilla/conductor 206, mientras que los electrones alejados del terminal 208 pueden fluir a lo largo de un camino electrico de la esterilla de refuerzo 240. En algunas realizaciones tanto la esterilla de refuerzo 230 como la esterilla de refuerzo 240 pueden incluir ambas un material conductor y/o capa conductora para permitir el flujo de electrones sobre o relativamente a ambas esterillas. Tanto la esterilla de refuerzo 230 como la esterilla de refuerzo 240 pueden incluir ambas un componente humectante, como se ha descrito en la presente memoria.
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Con respecto a las funciones de refuerzo de las esterillas de refuerzo 230 y/o 240, en algunas realizaciones los aspectos de refuerzo de estas esterillas se pueden mejorar mezclando fibras que tengan diferentes diametros de fibra. Las esterillas de refuerzo 230 y 240 (denominadas a continuacion esterilla de refuerzo 230) pueden tener caractensticas y composiciones similares, y pueden incluir una mezcla de dos o mas fibras gruesas de diferentes diametros. En una realizacion la esterilla de refuerzo 230 incluye multiples primeras fibras gruesas, que tienen diametros de fibra en el intervalo entre 6 pm aproximadamente y 13 pm aproximadamente, entre 6 pm y 11 pm aproximadamente, o entre aproximadamente 8 pm y 13 pm aproximadamente. Las primeras fibras gruesas estan mezcladas con multiples segundas fibras gruesas, que tienen diametros de fibra de al menos 6 pm aproximadamente, preferiblemente entre 6 pm y 7 pm. En algunas realizaciones, las multiples segundas fibras gruesas pueden incluir un apresto de material silano. La mezcla de fibras gruesas de dos o mas diametros diferentes da como resultado una esterilla que es suficientemente resistente para soportar estructuralmente el material activo, como se ha descrito mas arriba, y para resistir los diversos procesos de fabricacion de la placa, al tiempo que se minimiza tambien el espesor y tamano global de la esterilla. Puede ser deseable reducir el espesor de la esterilla de refuerzo 230 a la vez que se mantiene la resistencia de la esterilla, porque la esterilla de refuerzo 230 es tfpicamente un componente qmmicamente inactivo, y por tanto no contribuye al proceso electroqmmico de la batena. La reduccion del volumen de la esterilla de refuerzo 230 ayuda a minimizar el volumen de componentes de la batena que no contribuyen electroqmmicamente.
En una realizacion la esterilla de refuerzo 230 puede incluir una mezcla de entre 10% y 95% de las primeras fibras gruesas y entre 5% y 80% de las segundas fibras gruesas. En otra realizacion, la esterilla de refuerzo 230 puede incluir una mezcla de entre 70% y 95% de las primeras fibras gruesas y entre 5% y 30% de las segundas fibras gruesas. En otra realizacion, la esterilla de refuerzo 230 puede incluir una mezcla de entre 40% y 90% de las primeras fibras gruesas y entre 5% y 30% de las segundas fibras gruesas. En otra realizacion, la esterilla de refuerzo 230 puede incluir una mezcla de entre 10% y 20% de las primeras fibras gruesas y entre 60% y 80% de las segundas fibras gruesas. En aun otra realizacion, la mezcla de las primeras fibras gruesas y de las segundas fibras gruesas es aproximadamente igual (es decir, 50% de las primeras y segundas fibras gruesas).
La longitud de las fibras gruesas puede contribuir tambien a la resistencia global de la esterilla de refuerzo 230, al enredarse ffsicamente con fibras o haces de fibras adyacentes y/o crear puntos de contacto adicionales en los cuales fibras separadas se unen mediante un aglutinante. En una realizacion las primeras y segundas fibras gruesas tienen longitudes de fibra en el intervalo entre aproximadamente 0,85 cm (1/3 pulgada) y aproximadamente 3,81 cm (1 A pulgada), aunque es mas comun un lfmite superior de longitud de aproximadamente 3,18 cm (1 1/4 pulgada) (1 pulgada = 2,54 cm). Este intervalo de longitudes proporciona suficiente resistencia a la esterilla a la vez que permite a las fibras dispersarse en una solucion de agua clara para aplicaciones de tratamiento de la esterilla. En otra realizacion las primeras y segundas fibras gruesas pueden tener longitudes de fibra en el intervalo entre 1,27 (1/2 pulgada) y 1,91 cm (3/4 pulgada). Las longitudes de fibra de las primeras fibras gruesas pueden ser diferentes de las longitudes de fibra de las segundas fibras gruesas. Por ejemplo, en una realizacion, las primeras fibras pueden tener una longitud media de fibra de aproximadamente 0,85 cm (1/3 pulgada), mientras que las segundas fibras gruesas tienen una longitud media de fibra de aproximadamente 1,9 cm (3/4 pulgada). Las longitudes de fibra de las primeras fibras gruesas pueden ser diferentes de las longitudes de fibra de las segundas fibras gruesas. Por ejemplo, en una realizacion, las primeras fibras pueden tener una longitud media de fibra de aproximadamente 0,85 cm (1/3 pulgada), mientras que las segundas fibras gruesas tienen una longitud media de fibra de aproximadamente 1,9 cm (3/4 pulgada). En una realizacion, cualquiera de primeras y segundas fibras gruesas, o ambas, tienen una longitud media de fibra de al menos 0,85 cm (1/3 pulgada), mientras que, en otra realizacion, cualquiera de primeras y segundas fibras gruesas, o ambas, tienen una longitud media de fibra de al menos 1,27 cm (1/2 pulgada).
El tipo y cantidad de aglutinante usado para unir las primeras y segundas fibras gruesas entre sf puede contribuir tambien a la resistencia y espesor globales de la esterilla de refuerzo 230. Como se ha descrito mas arriba, el aglutinante es generalmente un aglutinante resistente a los acidos y/o qmmicamente resistente que proporciona la durabilidad para soportar el entorno acido a lo largo de la vida util de la batena, la resistencia para soportar la operacion de anadir la pasta sobre la placa, y la permeabilidad para permitir la penetracion de la pasta. Por ejemplo, el aglutinante puede ser un aglutinante acnlico, un aglutinante de melamina, un aglutinante UF, o similar. El aglutinante puede tambien incluir y unir el material conductor a las primeras y/o segundas fibras gruesas. Un mayor uso de aglutinante puede reducir el espesor de la esterilla de refuerzo 230 al crear mas uniones entre fibras y densificar la esterilla de refuerzo 230. El aumento de uniones entre fibras puede tambien aumentar la resistencia de la esterilla de refuerzo 230. En una realizacion, el aglutinante esta aplicado a las primeras y segundas fibras gruesas de tal modo que el aglutinante supone entre aproximadamente 5% y 45% en peso de la esterilla de refuerzo 230 o entre aproximadamente 15% y 35% en peso de la esterilla de refuerzo. En otra realizacion, el aglutinante esta aplicado a las primeras y segundas fibras gruesas de tal modo que supone entre aproximadamente 5% y aproximadamente 30% en peso de la esterilla de refuerzo 230.
Tal como se describe en la presente memoria, el material conductor se puede mezclar con el aglutinante o un aglutinante secundario y aplicar a las primeras y/o segundas fibras gruesas durante la fabricacion de la esterilla de refuerzo 230 o a continuacion de la misma. Por ejemplo, el aglutinante puede incluir fibras conductoras (por ejemplo fibras de carbono) y/u otro material conductor (por ejemplo grafito). En algunas realizaciones el aglutinante puede incluir entre aproximadamente 5-30% de partfculas de grafito. La esterilla de refuerzo 230 resultante puede tener
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una resistencia electrica menor de 100.000 ohmios por cuadrado y, mas comunmente, menor de 50.000 ohmios por cuadrado, para permitir el flujo de electrones sobre una superficie de, o a traves de, la esterilla de refuerzo.
El componente humectante se puede mezclar con el aglutinante en algunas realizaciones. La esterilla de refuerzo 230 resultante puede tener o presentar una altura media de absorcion de agua de al menos 0,5 cm tras su exposicion al agua durante 10 minutos, realizada segun el metodo ISO 8787. El componente humectante es soluble en una solucion acida de la batena de plomo-acido, por lo que una parte significativa de la esterilla de fibras no tejidas se pierde debido a la disolucion del componente humectante. Se puede perder, por ejemplo, entre 5 y 85% aproximadamente de la esterilla de refuerzo 230.
Las configuraciones descritas mas arriba de la esterilla de refuerzo 230 proporcionan esterillas que tienen una resistencia a la traccion total de al menos 13,62 kg/7,62 cm (30 libras/3 pulgadas) y mas comunmente de 15,89 kg/7,62 cm (35 libras/3 pulgadas). Espedficamente, la esterilla de refuerzo 230 tiene una resistencia a traccion en la direccion de la maquina de al menos 9,99 kg/7,62 cm (22 libras/3 pulgadas) y una resistencia a traccion en la direccion transversal de la maquina de al menos 5,90 kg/7,62 cm (13 libras/3 pulgadas). Se ha hallado que las esterillas descritas mas arriba tienen una resistencia suficiente para soportar el material activo y para resistir las diversas tensiones impuestas durante la fabricacion y el procesado (por ejemplo aplicacion de la pasta o del material activo) de la placa o electrodo. Una esterilla de refuerzo 230 que no tenga los atributos de resistencia a la traccion descritos mas arriba puede no se lo suficientemente fuerte para soportar el material activo aplicado (por ejemplo impedir su desprendimiento y similares) y/o puede plantear problemas de procesado, tales como rotura de la esterilla al aplicar la pasta de material activo (por ejemplo plomo u oxido de plomo) sobre la esterilla de vidrio durante el proceso de refuerzo de la placa.
Ademas, la configuracion de la esterilla de refuerzo 230 descrita mas arriba proporciona esterillas que tienen un espesor de 0,0254 cm o menor (10 milesimas (es decir, 0,010 pulgadas) de pulgadas o menor) y, mas comunmente, de 0,02286 cm o menor (9 milesimas de pulgada (0,009 pulgadas) o menor). En una realizacion, la esterilla de refuerzo 230 tiene un espesor en el intervalo de 0,01524 cm a 0,02032 cm aproximadamente (de 6 a 8 milesimas de pulgadas (es decir, de 0,006 pulgadas a 0,008 pulgadas), y preferiblemente de aproximadamente 0,01778 cm (7 milesimas de pulgada (0,007 pulgadas). Estas esterillas ocupan un espacio mmimo dentro del electrodo e interior de la batena, lo que permite incluir materiales electroqmmicamente activos adicionales (por ejemplo electrolito y/o plomo o pasta de oxido de plomo adicionales) en la batena, aumentado con ello la vida util y la eficacia de la batena. Las esterillas descritas mas arriba presentan la combinacion unica de tamano o espesor mmimo y resistencia, siendo a la vez electricamente conductoras. Las esterillas pueden tener tambien un tamano de poros en el intervalo entre 50 micras y 5 mm.
En algunas realizaciones, el separador 220 puede tener una composicion similar a la esterilla de refuerzo 230 y puede ser particularmente util en batenas con AGM. Por ejemplo, el separador 220 puede estar hecho de fibras de vidrio, o de diversos polfmeros, tales como polietileno, polipropileno y similares. En algunas realizaciones, el separador 220 puede incluir fibras no tejidas. El separador 220 puede ser una esterilla de fibras no tejidas. En algunas realizaciones, una esterilla de refuerzo 250 puede estar situada adyacente al separador 220. El separador 220 puede tener un peso por superficie de entre 100 y 400 g/m2, aproximadamente. Con mayor frecuencia, el separador 220 tiene un peso por superficie de entre 150 y 300 g/m2, aproximadamente. El separador 220 puede ser una esterilla formada a partir de una combinacion de fibras gruesas de vidrio. Por ejemplo, el separador 220 puede incluir una mezcla de entre 10 y 20%, aproximadamente, de multiples primeras fibras de vidrio con diametros de entre 8 y 13 pm aproximadamente y entre 60 y 80% aproximadamente de multiples segundas fibras de vidrio con diametros de al menos 6 pm. Las multiples segundas fibras de vidrio pueden incluir un apresto de material silano. El separador 220 puede incluir ademas un aglutinante resistente a los acidos que una las primeras multiples fibras de vidrio y las segundas multiples fibras de vidrio para formar el separador 220. El aglutinante puede ser un aglutinante acnlico, un aglutinante de melamina, un aglutinante UF o similar. En algunas realizaciones, el separador 220 puede incluir entre 70 y 95% aproximadamente de la mezcla de fibras de vidrio gruesas. En algunas realizaciones, el separador 220 puede incluir de 5 a 30% de un aglutinante acnlico.
En algunas realizaciones, la esterilla de refuerzo 250 puede incluir tambien un material y/o una capa conductores para permitir el flujo de electrones sobre una superficie y/o a traves de la esterilla de refuerzo 250 hacia el terminal positivo 208 y/o el terminal negativo 218. Por ejemplo, la esterilla de fibras o las esterillas de refuerzo 250 pueden incluir un material conductor y/o una capa conductora, por ejemplo contenidos en el aglutinante de las esterillas, como una pelmula, esterilla o capa de fibras conductoras, y/o segun cualquier realizacion descrita en la presente memoria. Por ejemplo, el aglutinante puede incluir fibras conductoras (por ejemplo, fibras de carbono) y/u otros materiales conductores (por ejemplo, grafito). En tales realizaciones, los electrones pueden fluir a lo largo de la esterilla de refuerzo 230, rejilla/conductor 216, esterilla de refuerzo 240, rejilla/conductor 206, separador 220 y/o esterilla de refuerzo 250, dependiendo de que via conductora ofrezca menor resistencia electrica. Por ejemplo, los electrones proximos a la rejilla/conductor 216 pueden fluir a lo largo de la rejilla/conductor 216 y/o la esterilla de refuerzo 230 al terminal 218, mientras que los electrones proximos al separador 220 fluyen a lo largo de una via electrica del separador 220 hacia el terminal 218. De manera similar, los electrones proximos a la rejilla/conductor 206 pueden fluir a lo largo de la rejilla/conductor 206 y/o de la esterilla de refuerzo 240 hasta el terminal 208, mientras que los electrones proximos al separador 220 fluyen a lo largo de una via electrica del separador 220 hasta el terminal 208. En tales realizaciones, se puede aumentar considerablemente el numero de vfas disponibles o
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posibles para los electrones. En realizaciones en las que el separador incluye materiales conductores, hay una capa no conductora y/u otra esterilla no tejida no conductora situada contra la parte conductora del separador. En realizaciones que no utilizan otra esterilla no tejida no conductora, el material conductor en el separador puede estar situado sobre o cerca de una superficie del separador de forma que al menos una capa no conductora se extienda a traves de un centro del separador.
En algunas realizaciones, la esterilla de refuerzo 250 puede incluir ademas un componente humectante. Por ejemplo, la esterilla de refuerzo 250 puede incluir de 10 a 40% de fibras de algodon, tales como microfibras de algodon con diametros de entre 0,5 y 3,0 pm aproximadamente. El componente humectante puede aumentar la humectabilidad/capacidad de absorcion de la esterilla de refuerzo 250 de forma que la esterilla de refuerzo 250 tenga o presente una altura media de absorcion de agua y/o una altura media de absorcion de la solucion de agua/acido de al menos 1,0 cm despues de la exposicion durante 10 minutos a la solucion respectiva, segun un ensayo realizado de acuerdo con el metodo ISO 8787.
Procedimientos y metodos
Con referencia ahora a la figura 4, se ilustra un procedimiento 400 para fabricar un electrodo. El proceso puede implicar el transporte de una rejilla 410 de aleacion de plomo sobre un transportador hacia un aplicador de material activo 430 (por ejemplo, aplicador de pasta de plomo o de oxido de plomo), que aplica o pega el material activo 430 a la rejilla 410. Una bobina 420 de esterilla no tejida puede estar situada debajo de la rejilla 410 de modo que se aplique una esterilla de refuerzo a la superficie inferior de la rejilla 410. La esterilla de refuerzo puede incluir un material conductor y/o capa conductora, asf como un componente humectante, como se describe en la presente memoria. En algunas realizaciones, la esterilla de refuerzo tambien puede incluir una mezcla de fibras gruesas como se describe en la presente memoria. En algunas realizaciones, la esterilla de refuerzo tambien puede incluir una mezcla de fibras gruesas de vidrio y de microfibras de vidrio, ademas del componente humectante como se describe en la presente memoria. Una segunda bobina 440 de esterilla no tejida puede estar situada encima de la rejilla 410 de manera que se aplique una segunda esterilla de refuerzo a una superficie superior de la rejilla 410. La segunda esterilla de refuerzo tambien puede incluir un material conductor, un componente humectante y/o capa y/o mezcla de fibras gruesas y/o microfibras (similares o diferentes a las de la esterilla de refuerzo 420). El electrodo o placa 450 resultante puede ser posteriormente cortado a su longitud por medio de un cortador de placas (no mostrado). Tal como se describe en la presente memoria, el material activo 430 puede aplicarse a la rejilla 410 y/o a la parte superior e inferior de las esterillas de refuerzo, 440 y 420, de manera que el material activo impregne o sature las esterillas a un grado deseado. El electrodo o placa 450 puede secarse entonces por medio de un secador (no ilustrado) u otro componente del proceso 400. Tal como se describe en este documento, las esterillas de refuerzo 440 y 420 pueden ayudar al secado del electrodo o placa 450 por absorcion del agua y/o de la solucion de agua/acido del electrodo o placa 450 para permitir que el agua y/o la solucion de agua/acido se evaporen.
Con referencia ahora a la figura 5, se muestra un metodo 500 de fabricacion de una placa de una batena de plomo- acido. En el bloque 510, se proporciona una rejilla de material de aleacion de plomo. La rejilla de material de aleacion de plomo puede ser para un electrodo positivo (por ejemplo, rejilla/conductor 206) o para un electrodo negativo (por ejemplo, rejilla/conductor 216) de una batena. En el bloque 520, se aplica una pasta de material activo a la rejilla de material de aleacion de plomo para formar una placa o electrodo de batena (es decir, electrodo negativo o positivo). En el bloque 530, se aplica una esterilla de fibras no tejidas a una superficie de la pasta del material activo de manera que la esterilla de fibras no tejidas este dispuesta al menos parcialmente dentro de la pasta de material activo. Como se describe en la presente memoria, la esterilla de fibras no tejidas puede incluir multiples fibras, un material aglutinante que une las multiples fibras entre sf, un componente humectante y un
material conductor dispuesto al menos parcialmente dentro de la esterilla de fibras no tejidas para ponerse en
contacto con la pasta de material activo. El componente humectante puede proporcionar capacidad de absorcion que permita una humectacion completa de los electrodos de una batena de plomo-acido. El material conductor puede ser cualquier material descrito en la presente memoria y/o una capa conductora que se forme sobre la esterilla de fibras no tejidas. La esterilla de fibras no tejidas puede ofrecer una resistencia electrica menor de 100.000 ohmios por cuadrado, aproximadamente, para permitir el flujo de electrones sobre una superficie de la esterilla de fibras no tejidas. En algunas realizaciones, la esterilla de fibras no tejidas puede estar dispuesta dentro de la pasta de material activo entre 0,00254 cm (0,001 pulgadas) y 0,0508 cm (0,020 pulgadas), aproximadamente.
En algunas realizaciones, el metodo puede incluir tambien aplicar una segunda esterilla de fibras no tejidas a una
superficie opuesta de la pasta de material activo de manera que la rejilla de material de aleacion de plomo se
disponga entre las dos esterillas de fibras no tejidas. La segunda esterilla de fibras no tejidas puede contener tambien un material conductor que este dispuesto al menos parcialmente dentro de la segunda esterilla de fibra no tejida para estar en contacto con la pasta de material activo. En algunas realizaciones, la esterilla de fibras no tejidas puede tener un espesor de 0,02286 cm (0,009 pulgadas) o menos y/o una resistencia a la traccion de al menos 13,5 Kg /7,62 cm (30 libras/3 pulgadas).
En algunas realizaciones, las multiples fibras pueden incluir una mezcla de fibras gruesas como se describio anteriormente. Por ejemplo, las multiples fibras pueden incluir primeras fibras con diametros de fibra de entre 8 pm aproximadamente y 13 pm aproximadamente y segundas fibras con diametros de fibra de al menos 6 pm aproximadamente. En algunas realizaciones, el aglutinante puede incluir el material conductor. El aglutinante se
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puede aplicar a la esterilla entre 5% y 45% en peso aproximadamente, entre 20% y 30% en peso aproximadamente, y similares. En algunas realizaciones, el material conductor puede incluir multiples fibras conductoras que esten enmaranadas con fibras de la esterilla de fibras no tejidas.
Con referencia ahora a la figura 6, se ilustra una realizacion de un metodo 600 de fabricacion de una esterilla de fibras no tejidas para reforzar una placa o electrodo de una batena de plomo-acido (en lo sucesivo esterilla de refuerzo). El metodo aqu descrito se puede usar para producir esterillas de refuerzo tanto para batenas de inmersion en plomo-acido como para separadores en batenas con AGM. En el bloque 610, se proporcionan multiples fibras de vidrio. Las fibras de vidrio pueden ser fibras gruesas, microfibras, o una combinacion de fibras gruesas y microfibras. En el bloque 620, se aplica un aglutinante resistente a los acidos a las multiples fibras de vidrio para unir las multiples fibras de vidrio entre sf para formar la esterilla de refuerzo. En el bloque 630, se anade un componente humectante a las fibras de vidrio y/o a la esterilla de refuerzo para aumentar la humectabilidad/capacidad de absorcion de la esterilla de refuerzo. Tal como se describe en la presente memoria, la capacidad de humectacion/absorcion de la esterilla de refuerzo puede aumentarse de forma que la esterilla de refuerzo tenga o presente una altura media de absorcion de agua y/o una altura media de absorcion de una solucion de agua/acido de al menos 0,5 cm despues de la exposicion durante 10 minutos a la solucion respectiva segun el ensayo realizado de acuerdo con el metodo ISO 8787. Se puede aplicar un material conductor a las fibras de vidrio y/o a la esterilla de refuerzo del bloque 640. La aplicacion del material conductor puede incluir proporcionar una capa de fibras conductoras y/u otros materiales conductores y colocar esta capa encima de la esterilla de vidrio. El material conductor puede incluir tambien un revestimiento que este aplicado a la esterilla. En algunas realizaciones, el material conductor puede estar anadido a un aglutinante que este aplicado a la esterilla de fibras. En otras realizaciones, el material conductor puede incluir fibras conductoras que esten dispuestas al menos parcialmente dentro de, y/o enmaranadas con, la esterilla de fibras.
En algunas realizaciones, la aplicacion del componente humectante incluye aplicar el aglutinante resistente a los acidos, donde el aglutinante resistente a los acidos incluye un material conductor y/o un componente humectable (por ejemplo, un grupo funcional hidrofilo, una mezcla aglutinante hidrofila y resistente a los acidos, y similares) que funciona para aumentar la humectabilidad/capacidad de absorcion de la esterilla de fibra no tejida. En otra realizacion, la aplicacion del componente humectante incluye la aplicacion de una solucion humectable (por ejemplo, solucion de almidon de celulosa y similares) a la esterilla de refuerzo de manera que la solucion humectable sature la esterilla de refuerzo o este dispuesta sobre al menos una superficie de la esterilla de refuerzo tras el secado de la solucion humectable.
En otra realizacion mas, la aplicacion del componente humectante incluye la union de multiples fibras componentes (por ejemplo, fibras de celulosa y similares) con las multiples fibras de vidrio de la esterilla de refuerzo. En tales realizaciones, la esterilla de refuerzo puede incluir entre 40 y 95% aproximadamente de las fibras de vidrio y hasta 50% de las fibras de celulosa y, mas comunmente, entre 10 y 40% aproximadamente de las fibras de celulosa. En una realizacion espedfica, la esterilla de refuerzo puede incluir entre 60 y 80% aproximadamente de las fibras de vidrio y entre 10 y 40% de las fibras de celulosa. En otras realizaciones adicionales, la aplicacion del componente humectante puede incluir la aplicacion de cualquier combinacion de los componentes humectantes descritos en la presente memoria, tales como las fibras componentes, la solucion humectable y/o el aglutinante resistente a los acidos que tiene un componente humectable.
En algunas realizaciones, las multiples fibras de vidrio pueden incluir primeras fibras de vidrio con diametros de fibra de entre las 8 pm y las 30 pm aproximadamente. En tales realizaciones, el metodo 600 puede incluir ademas proporcionar multiples segundas fibras de vidrio con diametros de fibra entre 0,01 pm y 5 pm aproximadamente y unir las multiples segundas fibras de vidrio con las primeras fibras de vidrio mediante el aglutinante resistente a los acidos. La adicion de las segundas fibras de vidrio puede aumentar la humectabilidad/capacidad de absorcion de la esterilla de refuerzo de manera que la esterilla de refuerzo presente una altura media de absorcion de agua y/o una altura media de absorcion de una solucion de agua/acido de al menos 1,0 cm despues de la exposicion durante 10 minutos a la solucion respectiva segun el ensayo realizado de acuerdo con el metodo ISO 8787. En algunas realizaciones, las fibras componentes (por ejemplo, fibras de celulosa y similares) pueden estar unidas con las multiples primeras fibras de vidrio y con las multiples segundas fibras de vidrio. En tales realizaciones, la esterilla de refuerzo puede incluir entre 40 y 80% aproximadamente de las primeras fibras de vidrio, entre 10 y 50% de las segundas fibras de vidrio y entre 5 y 40% de las fibras de celulosa. En otra realizacion, la esterilla de refuerzo puede incluir entre 40 y 50% aproximadamente de las primeras fibras de vidrio, entre 20% y 30% de las segundas fibras de vidrio y entre 20% y 30% de las fibras de celulosa.
Ejemplos
(Los ejemplos de las tablas 1 y 2 no forman parte de la presente invencion).
Se prepararon dos esterillas de refuerzo segun las realizaciones descritas en la presente memoria. Se midio la resistencia de las esterillas. A continuacion se proporcionan los metodos de fabricacion de las esterillas y los resultados.
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1. Estructura de refuerzo utilizando grafeno como revestimiento conductor
Para producir el recubrimiento conductor de grafeno, se preparo una mezcla en suspension utilizando grafeno (xGnP-M-15 de XG Sciences) y un aglutinante acnlico (RhOpLEX™ HA-16 de Dow Chemical). La mezcla en suspension se preparo de manera que contema aproximadamente 0,5% de aglutinante y 1,5% de grafeno. Despues se utilizo una pistola de pulverizacion para aplicar la mezcla a una esterilla de vidrio (esterilla Dura-Glass® PR-9 y B- 10). La esterilla se seco entonces a 125°C durante aproximadamente 1 hora y se curo a 175°C durante aproximadamente 3 minutos. Se midio entonces la resistencia superficial y los resultados se proporcionan en la Tabla 1 a continuacion.
Tabla 1: Esterilla reforzada utilizando grafeno como revestimiento conductor
- Muestra
- Resistencia superficial (KQ) Longitud de la muestra (cm) Anchura de la muestra (cm) Resistividad superficial (KQ/cuadrado) Peso antes del recubrimiento (g) Grafeno (%)
- B-10 (1)
- 1,84 14,3 12,2 1,6 0,7609 15,8%
- B-10 (2)
- 3,41 14,2 12,2 2,9 0,7643 14,5%
- B-10 (3)
- 2,25 14,2 11,9 1,9 0,7334 17,3%
- PR-9 (1)
- 13,76 14,2 12 11,6 0,4577 10,1%
- PR-9 (2)
- 18,26 14,2 12,3 15,8 0,4651 11,7%
- PR-9 (3)
- 5,29 14,7 12,2 4,4 0,4728 8,9%
Utilizando el material grafeno, no se mostro una perdida de peso significativa del recubrimiento despues de un ensayo acido estandar (40% en peso de acido sulfurico, 70°C durante 72 horas). Como tales, las esterillas de vidrio con recubrimiento de grafeno experimentan perdida de peso similar a las esterillas de vidrio no recubiertas. Sin embargo, se observo una ligera cafda en la conductividad despues de la exposicion de la esterilla a acido sulfurico durante un tiempo prolongado. Esta ligera cafda de conductividad puede indicar la reaccion entre el grafeno y el acido sulfurico.
2. Esterilla de refuerzo utilizando CNS (Nanoestructura de carbono) como revestimiento conductor
Para producir el revestimiento conductor de CNS, se preparo una mezcla en suspension utilizando CNS (de Applied Nanostructured Solutions LLC) y/o un aglutinante acnlico (RHOPLEX™ HA-16 de Dow Chemical). La mezcla en suspension se preparo de forma que contema aproximadamente 1% de aglutinante (o sin aglutinante) y 0,5% de CNS. Se coloco en la mezcla una esterilla de vidrio (esterilla Dura-Glass® PR-9 o esterilla ligada por centrifugacion de poliester, no revestida) y se aspiro el agua por vacfo. Se obtuvo un revestimiento uniforme del CNS. A continuacion la esterilla se seco a 125°C durante aproximadamente 1 hora y se curo a 175°C durante aproximadamente 3 minutos. La resistencia superficial se midio a continuacion y los resultados se proporcionan en la Tabla 2 a continuacion.
Tabla 2: Esterilla reforzada utilizando CNS (Nanoestructura de carbono) como revestimiento conductor
- Muestra
- Resistencia superficial (Q) Longitud de la muestra (cm) (pulgada) Anchura de la muestra (cm) (pulgada) Resistividad superficial (Q/cuadrado) CNS % Comentario
- PR-9 (1)
- 180 35,56 (14) 30,48 (12) 154,3 2.50% con aglutinante
- PR-9 (2)
- 65 35,56 (14) 35,56 (14) 65,0 15% sin aglutinante
- PR-9 (3)
- 53 35,56 (14) 35,56 (14) 53,0 25% con aglutinante
- PR-9 (4)
- 50 35,56 (14) 35,56 (14) 50,0 15% sin aglutinante
- PR-9 (5)
- 66 35,56 (14) 35,56 (14) 66,0 25% sin aglutinante
- Poliester (1)
- 239 34,29 (13,5) 34,29 (13,5) 239,0 0.3% con aglutinante
- Poliester (2)
- 68 34,29 (13,5) 34,29 (13,5) 68,0 2% con aglutinante
- Poliester (3)
- 132 34,29 (13,5) 34,29 (13,5) 132,0 0.66% con aglutinante
Mediante el uso del material CNS, no se mostro o experimento una perdida significativa de peso del recubrimiento despues de un ensayo acido estandar (40% en peso de acido sulfurico, 70°C durante 72 horas). Como tales, las esterillas de vidrio revestidas con CNS experimentan una perdida de peso similar a las esterillas de vidrio no
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revestidas. Ademas, no se observo una cafda significativa en la conductividad despues de que la esterilla se expuso a acido sulfurico durante un tiempo prolongado. Se cree que dado que el CNS tiene la estructura de una "matriz reticulada de nanotubos de carbono", aunque el acido sulfurico ataque algo de carbono, toda la estructura permanece conectada y, por lo tanto, la conductividad del recubrimiento no se ve afectada. Teniendo en cuenta estos resultados, el CNS puede ser una opcion mejor como recubrimiento conductor que el grafeno. Ademas, el recubrimiento de CNS proporciona una conductividad mucho mejor (es decir, menos resistencia) que el grafeno en esterillas no tejidas. Por ejemplo, como se muestra en la Tabla 1, se utilizan kilo ohmios como unidades para expresar la resistencia del grafeno, mientras que en la Tabla 2, se utilizan ohmios como unidades para la resistencia del CNS.
Se fabricaron varias esterillas de refuerzo segun las realizaciones descritas en la presente memoria y se ensayaron para determinar la humectabilidad/capacidad de absorcion de las esterillas. Las pruebas de humectabilidad/capacidad de absorcion se desarrollaron segun el metodo ISO 8787. Las esterillas se expusieron tanto a una solucion de agua como a una solucion de agua/acido, donde la concentracion de acido sulfurico era aproximadamente de 40%. Los resultados de los ensayos se muestran en la Tabla 3 a continuacion.
- Tabla 3 : Muestra de esterilla reforzada
- ID. de muestra
- Descripcion de la muestra Aglutinante Altura media de absorcion de agua despues de 10 minutos (cm) Desv. estandar Altura media de absorcion de acido (40%) despues de 10 minutos (cm) Desv. estandar
- Control
- 100% fibras de RHOPLEX™ 0,0 0 0,0 0,0
- vidrio gruesas
- HA-16
- 1
- 50% fibras de vidrio 1,9 cm RHOPLEX™ 0,8 0,15 1,2 0,12
- K249 T, 50%
- HA-16
- celulosa
- 50% fibras de
- 2
- vidrio 1,9 cm K249 T, 50% Hycar® FF 26903 0,9 0,15 0,9 0,15
- celulosa
- 50% fibras de
- 3
- vidrio 1,9 cm K249 T, 25% celulosa, 25% Hycar® FF 26903 2,7 0,05 1,9 0,25
- 206-253
- Tambien se
- fabrico y ensayo una esterilla de control para proporcionar un punto de comparacion o punto de
referencia para las otras esterillas probadas. La esterilla de control incluye 100% de fibras de vidrio gruesas (fibras de vidrio T) con una longitud media de fibra de aproximadamente 1,9 cm (3/4 pulgadas) y un diametro medio de fibra de aproximadamente 13 pm. Las fibras de vidrio se unieron entre sf con un aglutinante resistente a los acidos vendido por Dow Chemical bajo el nombre comercial de RHOPLEX™ HA 16. El aglutinante resistente a los acidos se aplico de manera que tuviera una Perdida por Ignicion (LOI) de aproximadamente 20%. La esterilla de control mostro una altura media de absorcion de agua y una altura media de absorcion de acido de aproximadamente 0,0 cm despues de la exposicion a las soluciones respectivas durante 10 minutos. Dicho de otro modo, la esterilla de control no mostro esencialmente humectabilidad/absorcion.
Se fabrico una primera esterilla (es decir, ID de Muestra 1) que inclma aproximadamente 50% de fibras de vidrio gruesas con una longitud media de fibra de aproximadamente 1,9 cm (3/4 pulgadas) y un diametro medio de fibra de aproximadamente 13 pm, y que inclma 50% de fibras de celulosa con una longitud media de fibra de 2,40 mm aproximadamente. Las fibras de celulosa se fabricaron a partir de una suspension de pasta mediante el pre-remojo de un carton Kraft en agua (por ejemplo, el carton Kamloops Chinook Kraft fabricado por Domtar) y la agitacion del carton Kraft empapado en agua durante al menos 10 minutos. La suspension de pasta de fibras de celulosa se combino entonces con las fibras de vidrio. Las fibras de vidrio gruesas y las fibras de celulosa se unieron entre sf con el aglutinante RHOPLEX™ HA-16 de manera que tuvieran una LOI de aproximadamente 20%. La primera esterilla mostro una altura media de absorcion de agua de 0,8 cm aproximadamente, con una desviacion estandar de 0,15 despues de la exposicion a la solucion acuosa durante 10 minutos. La primera esterilla mostro tambien una altura media de absorcion de agua/acido de 1,2 cm aproximadamente, con una desviacion estandar de 0,12 despues de la exposicion a la solucion de agua/acido durante 10 minutos.
Se fabrico una segunda esterilla (es decir, la ID de muestra 2) con aproximadamente 50% de fibras de vidrio gruesas y 50% de fibras de celulosa que teman propiedades de fibra similares a las de la primera esterilla. Las fibras de
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vidrio gruesas y las fibras de celulosa se unieron entre sf con un aglutinante resistente a los acidos vendido por Lubrizol bajo el nombre comercial Hycar® FF 26903. El aglutinante se aplico de manera que tuviera una LOI de aproximadamente 20%. La segunda esterilla mostro una altura media de absorcion de agua de 0,9 cm aproximadamente, con una desviacion estandar de 0,15 despues de la exposicion a la solucion acuosa durante 10 minutos. La segunda esterilla tambien mostro una altura media de absorcion de solucion de agua/acido de 0,9 cm aproximadamente, con una desviacion estandar de 0,15 despues de la exposicion a la solucion de agua/acido durante 10 minutos.
Se fabrico una tercera esterilla (es decir, la ID de muestra 3) que inclrna aproximadamente 50% de fibras de vidrio gruesas y 25% de fibras de celulosa con propiedades de fibra similares a las de la primera y la segunda esterillas. La tercera esterilla inclrna tambien aproximadamente un 25% de microfibras de vidrio con un diametro medio de fibra de 0,76 pm aproximadamente (es decir, fibras Johns Manville 206-253). Las fibras de vidrio gruesas, las microfibras de vidrio y las fibras de celulosa se unieron entre sf con el aglutinante Hycar® FF 26903 de manera que tuvieran una LOI de aproximadamente 20%. La tercera esterilla mostro una altura media de absorcion de agua de aproximadamente 2,7 cm con una desviacion estandar de 0,05 despues de la exposicion a la solucion acuosa durante 10 minutos. La tercera esterilla tambien mostro una altura media de absorcion de solucion de agua/acido de aproximadamente 1,9 cm con una desviacion estandar de 0,25 despues de la exposicion a la solucion de agua/acido durante 10 minutos.
Como se muestra en los resultados de ensayos anteriores, la adicion del componente humectante a la esterilla de refuerzo, que en este caso inclrna fibras de celulosa, aumento significativamente la humectabilidad/capacidad de absorcion de la esterilla de refuerzo. Ademas, la inclusion de microfibras de vidrio en la esterilla de refuerzo junto con el componente humectante aumento significativamente la humectabilidad/capacidad de absorcion de la esterilla de refuerzo mas alla de la mostrada anadiendo el componente humectante solo.
Habiendo descrito varias realizaciones, los expertos en la tecnica reconoceran que pueden utilizarse diversas modificaciones, construcciones alternativas y equivalentes sin apartarse del alcance de la invencion. Ademas, no se han descrito una serie de procesos y elementos bien conocidos con el fin de evitar oscurecer innecesariamente la presente invencion. Por consiguiente, la descripcion anterior no debe considerarse como limitativa del alcance de la invencion.
Cuando se proporciona un intervalo de valores, se entendera que cada valor intermedio, hasta la decima de la unidad del lfmite inferior a menos que el contexto indique claramente lo contrario, entre los lfmites superior e inferior de ese intervalo, se incluye tambien espedficamente. Se incluye cada intervalo mas pequeno entre cualquier valor indicado o valor intermedio en un intervalo establecido y cualquier otro valor indicado o intermedio en un intervalo establecido. Los lfmites superior e inferior de estos intervalos mas pequenos pueden incluirse o excluirse independientemente en el intervalo, y cada intervalo en el que cualquiera, ninguno o ambos lfmites estan incluidos en los intervalos mas pequenos esta incluido tambien dentro de la invencion, sujeto a cualquier lfmite espedficamente excluido en el intervalo establecido. Cuando el intervalo indicado incluye un lfmite o ambos lfmites, tambien se incluyen los intervalos que excluyen cualquiera o ambos de los lfmites incluidos.
Tal como se usa en la presente memoria y en las reivindicaciones adjuntas, las formas singulares "un", "una", "el" y “la” incluyen referentes plurales, a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Asf, por ejemplo, la referencia a "un proceso" incluye multiples procesos y la referencia a "el dispositivo" incluye referencia a uno o mas dispositivos y equivalentes de los mismos conocidos por los expertos en la tecnica, y asf sucesivamente.
Asimismo, las palabras "comprender", "que comprende", "incluir" e "que incluye" e “incluye”, cuando se usan en esta memoria descriptiva y en las siguientes reivindicaciones, pretenden especificar la presencia de caractensticas, enteros, componentes o pasos, pero no impiden la presencia o adicion de una o mas caractensticas, enteros, componentes, pasos, actos o grupos.
Claims (20)
- 51015202530354045REIVINDICACIONES1. Batena de plomo-acido con esterilla de vidrio absorbente (AGM), que comprende:(i) un electrodo positivo;(ii) un electrodo negativo;(iii) un separador de esterilla de fibras no tejidas situado entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, comprendiendo el separador de fibras no tejidas:(a) una mezcla de fibras de vidrio que comprende:- Multiples primeras fibras de vidrio con diametros de entre 8 pm y 13 pm; y- Multiples segundas fibras de vidrio con diametros de al menos 6 pm, comprendiendo la pluralidad de segundas fibras de vidrio un apresto de material silano;(b) un aglutinante resistente a los acidos que une las multiples primeras y segundas fibras de vidrio para formar el separador de fibras no tejidas;(c) un componente humectante aplicado al separador de fibras no tejidas para aumentar la humectabilidad del separador de fibras no tejidas de forma que el separador de fibras no tejidas tiene o presenta una altura media de absorcion de agua de al menos 1,0 cm despues de la exposicion al agua durante 10 minutos, segun el metodo ISO 8787; y(d) un material conductor dispuesto sobre al menos una superficie del separador de fibras no tejidas de forma que cuando el separador de fibras no tejidas esta situado adyacente al electrodo positivo o al negativo, el material conductor esta en contacto con el electrodo positivo o con el negativo, ofreciendo el separador de fibras no tejidas una resistencia electrica menor de 100.000 ohmios por cuadrado para permitir el flujo de electrones alrededor del separador de fibras no tejidas.
- 2. Batena de plomo-acido segun la reivindicacion 1, en la que la mezcla de fibras de vidrio comprende entre 10% y 20% de las primeras fibras de vidrio y entre el 60% y el 80% de las segundas fibras de vidrio.
- 3. Batena de plomo-acido segun la reivindicacion 1, en la que el separador de fibras no tejidas tiene un peso superficial de entre 100 g/m2 y 400 g/m2
- 4. Batena de plomo-acido segun la reivindicacion 1, en la que el componente humectante comprende una o mas fibras de algodon, fibras de celulosa o fibras de poliester que estan unidas con el separador de fibras no tejidas.
- 5. Batena de plomo-acido segun la reivindicacion 4, en la que una o mas fibras de algodon, fibras de celulosa o fibras de poliester forman una esterilla que esta unida al menos a un lado del separador de fibras no tejidas.
- 6. Batena de plomo-acido segun la reivindicacion 4, en la que una o mas de las fibras de algodon, fibras de celulosa o fibras de poliester estan enmaranadas con la mezcla de fibras de vidrio gruesas para formar el separador de fibras no tejidas.
- 7. Batena de plomo-acido segun la reivindicacion 1, en la que el aglutinante comprende multiples fibras conductoras o partfculas conductoras.
- 8. Batena de plomo-acido segun la reivindicacion 1, en la que el material conductor comprende multiples fibras de carbono que estan enmaranadas con la mezcla de fibras de vidrio gruesas del separador de fibras no tejidas.
- 9. Separador de fibras no tejidas para una batena AGM, comprendiendo el separador de fibras no tejidas:(a) una mezcla de fibras de vidrio que comprende:- Multiples primeras fibras de vidrio con diametros de entre 8 pm y 13 pm; y- Multiples segundas fibras de vidrio con diametros de al menos 6 pm, comprendiendo la pluralidad de segundas fibras de vidrio un apresto de material silano.(b) un aglutinante resistente a los acidos que une las multiples primeras y segundas fibras de vidrio para formar el separador de fibras no tejidas;(c) un componente humectante aplicado al separador de fibras no tejidas para aumentar la humectabilidad del separador de fibras no tejidas de forma que el separador de fibras no tejidas tiene o presenta una altura media de absorcion de agua de al menos 1,0 cm despues de la exposicion al agua durante 10 minutos, realizada segun el metodo ISO 8787; y51015202530354045(d) un material conductor dispuesto sobre al menos una superficie del separador de fibras no tejidas de forma que, cuando el separador de fibra no tejida se situa adyacente al electrodo positivo o al electrodo negativo_de una batena de plomo-acido, el material conductor se pone en contacto con el electrodo positivo o con el negativo de la batena de plomo-acido, el material conductor hace contacto con el electrodo positivo o con el negativo, ofreciendo el separador de fibra no tejida una resistencia electrica menor de 100.000 ohmios por cuadrado para permitir el flujo de electrones alrededor del separador de fibras no tejidas.
- 10. Separador de fibras no tejidas segun la reivindicacion 9, cuyo separador de fibras no tejidas tiene un peso superficial de entre 150 g/m2 y 300 g/m2.
- 11. Separador de fibras no tejidas segun la reivindicacion 9, en el que el componente humectante comprende fibras de algodon con diametros de entre 0,5 pm y 3 pm.
- 12. Separador de fibras no tejidas segun la reivindicacion 9, cuyo separador de fibras no tejidas comprende entre 70% y 95% de la mezcla de fibras de vidrio gruesas y entre 5% y 30% del aglomerante.
- 13. Separador de fibras no tejidas segun la reivindicacion 9, en el que la mezcla de fibras de vidrio comprende entre 10% y 20% de las primeras fibras de vidrio y entre 60% y 80% de las segundas fibras de vidrio.
- 14. Separador de fibras no tejidas segun la reivindicacion 9, en el que el material conductor comprende ademas fibras de carbono con una longitud de entre 8 mm y 12 mm y con diametros de entre 6 pm y 10 pm.
- 15. Separador de fibras no tejidas de segun la reivindicacion 9, en el que el aglutinante comprende uno o mas aglutinantes acnlicos, melammicos, fenolicos o de formaldehudo de urea (UF).
- 16. Metodo de fabricacion de un separador de fibras no tejidas para su uso en una batena de plomo-acido, comprendiendo el metodo:(a) la provision de una mezcla de fibras de vidrio que comprende:- multiples primeras fibras de vidrio con diametros de entre 8 pm y 13 pm; y- multiples segundas fibras de vidrio con diametros de al menos 6 pm, comprendiendo la pluralidad de segundas fibras de vidrio un apresto de material silano;(b) la aplicacion de un aglutinante resistente a los acidos a la mezcla de fibras de vidrio para unir entre sf la mezcla de fibras de vidrio para formar el separador de fibras no tejidas;(c) la aplicacion de un material conductor al menos a una superficie del separador de fibras no tejidas de forma que cuando el separador de fibras no tejidas esta situado adyacente al electrodo positivo o al electrodo negativo de una batena, el material conductor hace contacto con el electrodo positivo o con el negativo, ofreciendo el separador de fibras no tejidas una resistencia electrica menor de 100.000 ohmios por cuadrado para permitir el flujo de electrones alrededor del separador de fibras no tejidas; y(d) la aplicacion de un componente humectante al separador de fibras no tejidas para aumentar la humectabilidad del separador de fibras no tejidas de manera que el separador de fibras no tejidas presente una altura media de absorcion de agua de al menos 1,0 cm despues de la exposicion al agua durante 10 minutos, segun el metodo ISO 8787.
- 17. Metodo segun la reivindicacion 16, en el que el separador de fibras no tejidas tiene un peso superficial de entre 150 g/m2 y 300 g/m2.
- 18. Metodo segun la reivindicacion 16, en el que el separador de fibras no tejidas comprende entre 10% y 40% del componente humectante.
- 19. Metodo segun la reivindicacion 16, en el que la aplicacion del componente humectante comprende la union de una o mas fibras de algodon, fibras de celulosa o fibras de poliester con la mezcla de fibras de vidrio gruesas del separador de fibras no tejidas.
- 20. Metodo segun la reivindicacion 16, en el que el material conductor comprende una o mas fibras de grafito o fibras de carbono.
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