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CN108539111B - 一种蓄电池复合隔板及其制备方法 - Google Patents

一种蓄电池复合隔板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种蓄电池复合隔板及其制备方法，该蓄电池复合隔板由上、下两层隔板组成，上层隔板的比表面积为0.4‑1.0m2/g，其包含29ºSR‑17ºSR的玻璃纤维，下层隔板的比表面积为1.0m2/g以上，其包含44ºSR‑29ºSR的玻璃纤维；以重量百分比计，上层隔板为55‑65%，下层隔板为35‑45%。本发明通过将不同比表面积的隔板层复合，充分利用不同比表面积隔板的优势，以下层高比表面积隔板控制主要指标，来满足铅酸蓄电池的使用需求，上层低比表面积隔板不仅能起到防止正负极板的活性物质直接接触，造成电池短路的作用，还能增加隔板弹性，保证电池容量；而且可降低生产成本。

Description

一种蓄电池复合隔板及其制备方法
技术领域
本发明属于蓄电池生产技术领域，具体涉及一种蓄电池复合隔板及其制备方法。
背景技术
隔板是铅酸蓄电池中的重要组件，它是防止电池正负极板直接短接的部件，不同类型的铅酸电池所使用的隔板有所不同。目前，作为贫液式动力型阀控密封电池来说，普遍采用的是超细玻璃纤维隔板（AGM），其主要成分是玻璃纤维。由于玻璃纤维是通过火焰法随机萃取出来的，其纤维的细度和长度参差不齐，目前玻璃纤维最细可以做到0.8μm-1.59μm，致使制备出来的玻璃纤维隔板的最大孔径较大，孔径分布不均匀，并且压缩回弹性差。此隔板作为电池的电解液保持体系，它可吸附大量的电解液，而且兼具隔板的作用，可防止正负极板间短路。AGM隔板的主要属性为：吸附电解液量大而且快；孔径小、吸酸吸液性好、保液性好；耐酸、耐氧化、内阻小；为氧的扩散复合提供通道；具有耐热稳定性；具备一定的机械拉伸强度。
但是AGM隔板的成本较高，可市场价格近年来是一路狂跌，这不仅仅制约了隔板企业发展，甚至已严重威胁到企业的生存，为提高企业的市场竞争能力，亟需提供一种蓄电池隔板，能够在保证隔板性能、满足应用要求的基础上，降低其生产成本。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种蓄电池复合隔板及其制备方法。通过将高比表面积和低比表面积的隔板进行复合，得到双层隔板结构，充分利用高低比表面积的各自优势，尤其是在孔径和湿弹性两个指标上表现出更优越的性能，同时降低了生产成本。
本发明的第一方面提供了一种蓄电池复合隔板，该蓄电池复合隔板由上、下两层隔板组成，上层隔板的比表面积为0.4-1.0m2/g，其包含29ºSR-17ºSR的玻璃纤维，下层隔板的比表面积为1.0m2/g以上，其包含44ºSR-29ºSR的玻璃纤维；以重量百分比计，上层隔板为55-65%，下层隔板为35-45%。
根据本发明，为了得到不同比表面积的隔板层，使用不同纤维直径的材料，达到粗细搭配，提高隔板主要指标性能。
本发明的复合隔板可根据不同用途及要求，掺加其它纤维材料，如天然纤维、有机纤维、无机纤维等，可通过添加具有黏合特性的纤维，增加纤维网的强度和耐折性。优选地，上层隔板和下层隔板还包含有机纤维和/或无机纤维，其中，玻璃纤维的重量百分比为95-99%，有机纤维和/或无机纤维的重量百分比为1-5%。
优选情况下，所述有机纤维选自聚乙烯纤维、聚丙烯纤维和聚酯纤维中的至少一种；所述无机纤维为磷酸盐纤维。
优选地，所述上层隔板的比表面积为0.45-0.60m2/g，其由29ºSR和/或17ºSR的玻璃纤维制成；所述下层隔板的比表面积为1.20-1.45m2/g，其由44ºSR和29ºSR的玻璃纤维制成。
更优选地，所述上层隔板的比表面积为0.52-0.53m2/g，所述下层隔板的比表面积为1.36-1.40m2/g。
本发明中，所述玻璃纤维优选为高碱玻璃纤维。采用高碱玻璃纤维能够有效增加复合隔板的耐酸性。
本发明中，玻璃纤维的长度可为2-7mm，通过长短搭配，结合纤维直径的粗细比例，使隔板的性能达到最佳状态。
本发明的第二方面提供了一种上述蓄电池复合隔板的制备方法，该制备方法包括：
1）将制备上层隔板和下层隔板的纤维材料分散于水中进行打浆，制成浆液；
2）将浆液上网成型，定型制得湿隔板；
3）将上层湿隔板和下层湿隔板叠压在一起，通过真空负压抽力复合，再进行干燥，制得蓄电池复合隔板。
为了增加纤维分散度，优选情况下，不同叩解度的玻璃纤维分别进行打浆，打浆时间为10-40min，打浆后的分散液再进行混合，制得上网成型的浆液。采用碎浆机将玻璃纤维进行打浆，现用碎浆机是利用切断纤维为辅，强化分散为主，控制分散浓度在1%以下，使纤维结构达到理想的“粗、细、长、短”搭配状态，增加隔板的耐折性及抗拉性。
优选地，干燥的温度为120-200℃，干燥时间为0.5-3h。本发明采用三层烘道进行干燥，增加隔板在烘道中的运行时间，采用以热风对流干燥为主，辐射干燥为辅；干燥工艺采用高风低温循环渐推式的新工艺，新的干燥工艺能使产品的干湿强度、韧性、耐酸性等指标进一步提高。
另外，通常采用叩解度（打浆度）来反应纤维的平均直径，因为纤维直径小、比表面积大则滤水速度慢，在打浆度仪上测得的叩解度就高。叩解度的表示符号为ºSR，不同叩解度的纤维产品对应不同的纤维直径。
与现有技术相比，本发明具有如下有益点：
本发明通过将不同比表面积的隔板层复合，利用不同比表面积隔板的性能，以下层高比表面积隔板控制主要指标，来满足铅酸蓄电池的使用需求，上层低比表面积隔板不仅能起到防止正负极板的活性物质直接接触，造成电池短路的作用，还能增加隔板弹性，保证电池容量。双层隔板纸的结构充分利用了玻璃纤维大小比表面积的各自优势，尤其是在孔径和湿弹性两个指标上表现出更优越的性能。除此之外，亦可预测到高比表面积层在防止短路与酸分层上更有效。特别是本发明的复合隔板还具有成本低的优势。本发明在保证现有产品指标整体不下降，且重点指标略有提升的前提下，开发了质优价廉的双层隔板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在以下实施例和对比例中，各参数的测定均依照本行业的测定标准进行。
实施例1-6用于说明本发明的蓄电池复合隔板及其制备方法。
实施例1-6
按照表1中的配方分别制备蓄电池复合隔板，制备方法包括：
1）将制备上层隔板和下层隔板的玻璃纤维材料分散于水中进行打浆，制成浆液，不同叩解度的玻璃纤维分别打浆，打浆时间为10-40min，按照配方将浆液混合；
2）将混合后的浆液上网成型，定型制得湿隔板；
3）将上层湿隔板和下层湿隔板叠压在一起，通过真空负压抽力复合，再进行干燥，干燥温度为135-190℃，干燥时间为0.5-3h，制得蓄电池复合隔板。
复合过程具体为：在未抽真空的情况下将下层湿隔板拿出，放在不吸水的塑料纸上，接着在未抽真空前将上层湿隔板毛面朝下贴在下层湿隔板上，垫上塑料纸用重物来回压一下，再进行真空抽干，完成复合。
将制得的蓄电池复合隔板分别标记成样号为2#-7#，下层隔板为样号-1，上层隔板为样号-2。
对比例1
以5#生产线现行的比表面积（BET）：1.0的配方做为基础对比样，配方如表1中所示，制备方法包括：
1）将制备隔板的玻璃纤维材料分散于水中进行打浆，制成浆液，不同叩解度的玻璃纤维分别打浆，打浆时间为10-40min；
2）将浆液上网成型，定型后的湿隔板进行干燥，干燥的温度为135-190℃，干燥时间为0.5-3h，制得蓄电池隔板。
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE002
对各蓄电池隔板的孔径、湿弹性、伸长率和拉力进行测定，具体数据如表2所示。
表2
Figure DEST_PATH_IMAGE004
由表2可知，4#、5#与基础样相比，孔径变小，拉力降低，湿弹性明显提升；2#、3#、6#、7#与基础样相比，孔径变小，拉力变化不大，湿弹性明显提升。
另外，将实施例及对比例的隔板进行成本核算，实施例的双层隔板成本较混合隔板成本均有所下降，具体如表3所示。玻璃纤维的成本价按44ºSR 13800元/吨，29ºSR 10500元/吨，17ºSR 5000元/吨。
表3
Figure DEST_PATH_IMAGE006
由表3可以看出，不同配方的双层隔板较对比例的隔板成本均有所下降，有利于经济效益的提高。
综上所述，本发明的双层隔板的结构是充分利用玻璃纤维的大小比表面积的各自优势，尤其是在孔径和湿弹性两个指标上表现出更优越的性能。除此之外，亦可预测到高比表面层在防止短路与酸分层上更有效。更重要的是，其还有一个不容忽视的优势-成本低，重点指标好。
以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (9)

1.一种蓄电池复合隔板，其特征在于：该蓄电池复合隔板由上、下两层隔板组成，上层隔板的比表面积为0.52-0.60m2/g，其由29°SR和17°SR的玻璃纤维制成，下层隔板的比表面积为1.36-1.45m2/g，其由44°SR和29°SR的玻璃纤维制成；以重量百分比计，上层隔板为55-65％，下层隔板为35-45％。
2.根据权利要求1所述的蓄电池复合隔板，其特征在于：上层隔板和下层隔板还包含有机纤维和/或无机纤维，其中，玻璃纤维的重量百分比为95-99％，有机纤维和/或无机纤维的重量百分比为1-5％。
3.根据权利要求2所述的蓄电池复合隔板，其特征在于：所述有机纤维选自聚乙烯纤维、聚丙烯纤维和聚酯纤维中的至少一种；所述无机纤维为磷酸盐纤维。
4.根据权利要求1所述的蓄电池复合隔板，其特征在于：所述上层隔板的比表面积为0.52-0.53m2/g，所述下层隔板的比表面积为1.36-1.40m2/g。
5.根据权利要求1所述的蓄电池复合隔板，其特征在于：所述玻璃纤维为高碱玻璃纤维。
6.根据权利要求1所述的蓄电池复合隔板，其特征在于：玻璃纤维的长度为2-7mm。
7.权利要求1-6中任意一项所述的蓄电池复合隔板的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
1)将制备上层隔板和下层隔板的纤维材料分散于水中进行打浆，制成浆液；
2)将浆液上网成型，定型制得湿隔板；
3)将上层湿隔板和下层湿隔板叠压在一起，通过真空负压抽力复合，再进行干燥，制得蓄电池复合隔板。
8.根据权利要求7所述的蓄电池复合隔板的制备方法，其特征在于：不同叩解度的玻璃纤维分别进行打浆，打浆时间为10-40min。
9.根据权利要求7所述的蓄电池复合隔板的制备方法，其特征在于：干燥的温度为120-200℃，干燥时间为0.5-3h。
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