堿類似季銨鹽結(jié)構(gòu)。其是陽離子的，意味著其攜帶正電荷。磷酸鹽是陰離子的 并且攜帶負電荷。在生物環(huán)境中，磷酸鹽占優(yōu)勢。在強酸性電解質(zhì)環(huán)境中，磷酸鹽實際上是 中性的而帶正電荷的季銨鹽方面占優(yōu)勢。
[0035] 糖脂除了在磷酸鹽和膽堿位置具有糖以外，類似于磷脂。糖方面能夠在酸性電解 質(zhì)環(huán)境中獲得正電荷。甘油磷脂是甘油磷酸的衍生物，其包含連接到甘油部分的至少一個 〇-酰基或〇-鏈-1' -烯基殘基。
[0036] 似乎從彈性體迀移出進入電解質(zhì)的糖脂和磷脂組分被認為連接到固體物體（特 別是金屬）的表面，例如負電極的表面。磷脂分子，例如，或多或少圓柱地呈現(xiàn)并與其最接 近所述表面的頭部對齊，并且其尾部大部分垂直于表面地突出。季銨鹽行為的該方面被表 面處理、個人護理和消毒劑專家很好地理解。在迀移到電解質(zhì)和迀移出電解質(zhì)之間存在平 衡并且電解質(zhì)中的脂質(zhì)組分的濃度保持相對較低，可能雖然非排除為約l-2ppm(百萬分之 一）。幾個ppm的濃度被認為是高度有效的，成千上萬個ppm和更高的數(shù)量級的濃度很可能 適得其反。
[0037] 由所述的彈性體釋放的磷脂的溶解度在將彈性體浸入水中之后確定，如使用校正 到十六烷基三甲基氯化銨的水處理分光光度計（Hach model DR/2010-Test 401)經(jīng)季銨鹽 方面測量的相對濃度為超過5ppm。與十六烷基三甲基氯化銨非常類似的N-烷基二甲基芐 基氯化銨以及磷脂提供了類似的在負電極上的樹枝狀生長的衰減和負電極的"中毒"的衰 減。
[0038] η-烷基二甲基芐基氯化銨在儲能電池中的應(yīng)用和性能描述于Fitter等人的美國 專利6, 635, 387、Fitter的美國專利6, 821，681和6, 899, 978、以及Fitter等人的美國專 利7, 147, 972,其全部內(nèi)容通過引用并入本文。在電池接近或處于滿充電狀態(tài)時，對于分子 的疏水性尾部或烴方面存在的趨勢是吸引并保留在充電過程中由儲能電池的負電極放出 的一部分氫氣。
[0039] 從負電極放出的氫氣氣泡開始非常小并且由于在電解質(zhì)的水中的表面張力，該氫 氣氣泡可以在超過30大氣壓的非常高的壓力下。已經(jīng)算出當施加在電池上的電壓在電池 的放氣電勢以上時，由一層納米規(guī)模尺寸的氣泡組成的氈在負電極的表面上形成。所述氈 在其形成選擇性屏障的程度上是多孔的-允許氫離子（通過水合氫離子提供）通過并到達 負電極，而阻止大部分大得多的Pb、Sb的水合陽離子以及可能存在于電解質(zhì)中的其他陽離 子到達負電極。該屏障的作用似乎與反滲透設(shè)備膜屏障沒有不同?？梢援a(chǎn)生并釋放的剩余 氣體以正常充電起泡的形式出現(xiàn)。
[0040] 屏障越來越多地阻礙更高流動速率的氫離子，從而實現(xiàn)一定程度的自我調(diào)節(jié)。所 述屏障在施加在儲能電池上的電壓低于電池的放氣電勢時很少至基本上不存在，而在施加 在儲能電池上的電壓充足地高于電池的放氣電勢時形成所述屏障。
[0041] 已經(jīng)在仔細地研究之后確定，盡管也可以使用從天然物質(zhì)中分離的磷脂，但工業(yè) 上制備的、人工和合成的磷脂適于用作本發(fā)明的抑制金屬累積的補充物。在任一種情況下， 本發(fā)明的補充物的成本顯著低于與從橡膠樹獲得的加工和固化形式的天然順式-聚異戊 二烯熱固性彈性體相關(guān)的成本。
[0042] N-烷基二甲基芐基氯化銨可以顯著地改進儲能電池的預期使用壽命。然而，其屏 障直到至少大約2. 45伏的電勢施加到儲能電池時才變得有效。氯化物反離子濃度在較低 時可以足以干擾儲能電池的功能并且電池的安-時容量可以降低高達3%。據(jù)報道，認為這 些特征單獨地或組合地攜帶有技術(shù)缺點和可能的商業(yè)缺點。
[0043] 包括烷基甜菜堿和烷基磺基甜菜堿（alkyl sultaine)的兩性表面活性劑攜帶正 電荷和負電荷，其中，正電荷是季銨鹽，因此該兩性表面活性劑沒有反離子，該兩性表面活 性劑似乎不如可能預期的有效。正電荷和負電荷以相對于磷脂相反的順序容納在分子中。 具有以與磷脂相同的順序容納的電荷的兩性表面活性劑是令人滿意的。攜帶負電荷的陰離 子型表面活性劑似乎具有有限的效力。
[0044] 適合的材料或補充物的典型但非限制的實例是[烷基聚（乙二醇）聚（丙二醇）]。 其一般分子結(jié)構(gòu)是CH 3 (CH2) x (OCH2CH2) y (OCH2CHCH3) Z0H，其中X通常為但非限于7至29, y通 常為但非排除地為〇至35,并且z通常為但非排除地為0至10。該分子結(jié)構(gòu)有時表達不同， 例如CH3 (CH2) ^CH2O (CH2CH2O) n (CH2CHCH3O) PH。包含大致類似于這些一般分子結(jié)構(gòu)的分子、其 同系物、糖脂和磷脂的分子結(jié)構(gòu)、季銨鹽的分子結(jié)構(gòu)以及它們的組合的物質(zhì)，很可能適于用 于實踐本發(fā)明。一般地，分離或合成的補充物對應(yīng)于從橡膠樹獲得的乳膠成分而不是聚異 戊二烯成分。因此，分離或合成的補充物可以選自磷脂、脂肪醇乙氧基化物、脂肪醇烷氧基 化物、烷基甘油磷酸膽堿以及它們的組合，或可以為具有作為頭基的膽堿及甘油磷酸的磷 月旨，或具有作為頭基的膽堿及甘油磷酸并且具有至少一個飽和脂肪酸和至少一個不飽和脂 肪酸的磷脂。有效的分離或合成的補充物可以包括具有六至三十個環(huán)氧乙烷的C8-18脂肪 醇，或具有六個環(huán)氧乙烷的C8-10脂肪醇，或可以是具有三十個環(huán)氧乙烷的C16-18脂肪醇。 可用于本發(fā)明的有效的補充物可以選自許多化合物和物質(zhì)，例如，選自磷脂、具有作為頭基 的膽堿及甘油磷酸的磷脂、具有八個或更多碳的脂肪醇、具有八個或更多碳及環(huán)氧乙烷的 脂肪醇、具有八個或更多碳及環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的脂肪醇、脂肪醇乙氧基化物、脂肪醇烷 氧基化物、具有六個或更多環(huán)氧乙烷的脂肪醇、具有六至三十個環(huán)氧乙烷的C8-18脂肪醇、 具有三十個環(huán)氧乙烷的C16-18脂肪醇、從橡膠樹獲得的乳膠成分而不是聚異戊二烯成分、 以與磷脂相同的順序容納電荷的烷基兩性表面活性劑以及它們的組合。
[0045] 具體實例[CH3 (CH2) n] [ (OCH2CH2) 6] [OCH2CHCH3) 3] OH 和[CH3 (CH2) 15] [0 (CH2CH2) 3。] OH 在制備用于摻入到蓄電池中的制品以及用于電解質(zhì)以實現(xiàn)本發(fā)明的抑制金屬累積功能是 令人滿意的。以上所述的X、y和z的數(shù)值是很可能表示平均值的、典型地將在實踐中遇到 的自然數(shù)。
[0046] 聚乙二醇和聚丙二醇基團的位置可以顛倒或交替。直鏈或支鏈烷基酚聚乙二醇/ 聚丙二醇、長鏈烷基胺、烷基胺乙二醇和丙二醇、烷基乙氧基化物、丙氧基化物、聚山梨醇酯 和多種其他類似的復雜烴是適合的?？梢允褂脛游?、植物、礦物油或煤炭衍生的原料。通常， 可以選擇多種CH3(CH 2)X0H、直鏈、支鏈的含苯酚的分子或類似分子用于本發(fā)明，其已經(jīng)在大 約150-200°C的溫度下、在中度提高的壓力下以及在KOH或類似氫氧化物的存在下與環(huán)氧 乙烷和/或環(huán)氧丙烷反應(yīng)。
[0047] 選擇作為補充物的優(yōu)選化合物的分子的-OH端基或極性方面在電解質(zhì)典型的低 pH下獲得正電荷（-0Η+Η = -OH/)。乙二醇中的醚或"0"鍵對水具有親和力。在低pH下， 例如盡管非排除地在PH 0. 0下，據(jù)稱非離子補充物分子的親水性部分類似于磷脂分子的 帶正電荷的頭部和氫鍵合的頸部。出于實踐的目的，優(yōu)選物質(zhì)的分子的典型單個烴鏈布置 的效力與磷脂分子的兩個烴鏈相當。補充物的溶解度可以在制備補充物的過程中通過摻入 適當數(shù)目的-OH端基，更優(yōu)選地醚鍵來控制。例如，醚或"0"鍵的數(shù)目越多，水溶性越好。這 些類型的化合物在水中的溶解度通常暗示在H 2SO4電解質(zhì)中的相當?shù)幕蚋玫娜芙舛?。?發(fā)明的補充物提供了與橡膠樹彈性體的迀移化合物基本上相同的在電化學電池中所希望 的功能優(yōu)點，所述補充物類似地迀移到酸性電解質(zhì)中。理論上，補充物可以作為橡膠樹彈性 體的分離物獲得，但考慮到在這樣的分離過程中很可能高的費用，補充物優(yōu)選地從商業(yè)來 源合成并獲得，同時本文鑒定的活性迀移化合物可以從多種商業(yè)來源獲得。
[0048] 溶解度常規(guī)地根據(jù)親水性親油性平衡或HLB來描述，HLB通常用數(shù)字表達，0表示 不溶于水、溶于油，10表示在水和油中同樣地溶解，20表示溶于水、不溶于油。HLB數(shù)優(yōu)選地 低于約10的補充物將適用于多孔電極，特別是負電極；而HLB數(shù)優(yōu)選地大于約10的補充物 將適用于儲能電池的塑料制品、包含塑料的制品、類似于塑料的制品和由塑料制備的容器。 HLB數(shù)為但非排除地為12至18的補充物將適用于電解質(zhì)，HLB數(shù)至少大于2,優(yōu)選為5至 16的補充物將適用于在儲能電池的電極之間提供分離的片以及HLB數(shù)為2至10的補充物 將適用于多孔電極。
[0049] 有許多工藝可以用于將本發(fā)明的補充物與塑料組合，以形成用于儲能電池的由補 充塑料制備的制品、由類似于塑料的材料制備的補充制品、包含補充塑料的制品、補充塑料 容器、補充多孔電極和補充電解質(zhì)。清單可以包括但不限于以下。
[0050] 由補充塑料制備的制品、類似于補充塑料的制品和包含補充塑料的制品，例如，由 選自包括但不限于以下的組中的塑料制備的制品：聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯-聚丙烯共聚 物、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯和聚氯乙烯塑料，利用以優(yōu)選的濃度接收補充物的選 擇塑料，通過在加工之前將塑料與補充物以顏料與塑料混合方式基本上相同的方式進行混 合，注塑成型、擠出、燒結(jié)、或旋轉(zhuǎn)或吹塑成型所述制品。在混合到塑料中之前，將所述補充 物任選地摻入載體中，從而包封補充物。許多包封材料對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是已知 的。在一個實施方案中，所述載體可以由可以與補充物共混的粉末狀材料組成，且所述載體 與塑料相容以促進在加工過程中在塑料中的分布、保護在加工過程中的補充物，或在另一 個實施方案中提供在使用過程中補充物從制品的控制釋放。補充物-載體組合可以以相對 高的濃度在制品中結(jié)合，以解釋在塑料加工到制品中的過程中的消耗。在另一個實施方案 中，載體的量和/或組成可以選擇為實現(xiàn)可充電電化學儲能電池已經(jīng)進入服務(wù)之后補充物 的定時釋放。優(yōu)選的直接組合的塑料-補充物濃度類似于常規(guī)用于顏料的濃度。經(jīng)歷施加 熱數(shù)十秒，加工溫度最優(yōu)選為低于230°C，優(yōu)選地低于200°C，優(yōu)選地不低于150°C，可選擇 地為280 °C或更低。
[0051] Malischewski等人的第3, 123, 654號美國專利提供了適用于該方法的實例的詳 細描述，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。Larsen等人的第3, 351，495號美國專利提供了適 用于該方法的另一個實例的詳細描述，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。
[0052] 包封的補充物典型地但非排除地通過將必要量的適合的載體和補充物共混在一 起成為均勻混合物來制備，任選地與在混合物變均勻之后被去除的適合的溶劑共混在一起 成為均勻混合物來制備。此后，處理包封的補充物以提供粉末，該粉末可以用熱水清洗，然 后干燥并使用熱空氣加熱以提供具有熱拋光的表面的顆粒的粉末。
[0053] 由塑料制備的補充制品、類似于塑料的補充制品和包含塑料的補充制品，可以由 例如已經(jīng)被增塑或作為捏塑體呈遞的聚氯乙烯，在溶劑而不是被熱軟化的幫助下制備。該