CN100524898C - 一种铅酸蓄电池隔板及制备方法 - Google Patents

Abstract

一种铅酸蓄电池隔板及制备方法，属蓄电池技术领域，用于解决现有各种隔板存在的缺陷。其技术方案是，它由下述重量单位的物质组成：玻璃纤维20～60，硅藻土40～80，聚酯纤维5～20，湿成型胶乳3～10，PPE0.1～1，保持剂0.2～2；以上原料经配料、浆料净化和输送、基纸加工、隔板加工等工序制成本产品。本发明的隔板具有电阻小、耐高温、抗腐蚀的优点，克服了橡胶隔板易折裂、原材料难得的缺陷，也克服了PE、橡胶隔板的耐腐耐温性能差和吸液能力不好的缺陷。

Description

一种铅酸蓄电池隔板及制备方法

技术领域

本发明涉及一种蓄电池材料及制备方法，体别是用于铅酸蓄电池和动力车蓄电池的隔板及制备方法，属蓄电池技术领域。

背景技术

隔板是蓄电池中重要组成件，它置于蓄电池的正负极板间，隔板的优劣直接影响蓄电池的放电容量和充放循环使用寿命。隔板在蓄电池中有以下功能，一是防止正负极板相互接触而发生电池内部短路；二是要有一定的强度，防止极板变形，弯曲和活性物质脱落；三是隔板内部贮存必要数量的电解液，以保证较高的导电性和电池反应的要求；隔板材料要求稳定，含有较少的有害离子。根据以上要求，优质隔板要具有以下特点：1.隔板材料本身是绝缘体，但做成的隔板要有疏松多孔的结构；2.隔板的化学稳定性要好，要耐硫酸腐蚀、耐氧化和老化；3.隔板要有较大的机械强度和韧性，便于生产安装；4.隔板在硫酸中不能浸出对电池有害的杂质；5.隔板在电解液中的电阻要小；6.隔板要具有较宽广的温度适用范围；7.隔板要具有一定的孔率，孔径的一致性要好；8.隔板要有一定的耐折性和伸长率。

多年来，橡胶隔板、PVC隔板、PP隔板、PE隔板、玻璃纤维隔板等被广泛应用在铅酸蓄电池中。但这些隔板都不尽完美，存在各种各样的缺点。橡胶隔板电阻大，质脆而易折裂，成本高，而且使用的材料为天然的，局限性较大；PVC隔板孔率小，电阻大，对低温起动性能有较大影响；PP隔板孔径大，耐高温性差，极易造成电池短路；PE隔板的耐氧化性和耐高温性能较差；玻璃纤维隔板的强度较差，孔径较大，易造成破损和渗透短路。

发明内容

本发明用于克服上述已有技术之缺陷而提供一种强度高、耐折性、防渗透性好，且保持了传统玻璃纤维隔板的孔率高、电阻小、耐高温和耐氧化性好等优点的铅酸蓄电池隔板及制备方法。

本发明所称问题是由以下技术方案解决的：

一种铅酸蓄电池隔板，其技术方案是：将隔板原料经碎解、制浆、抄造制成隔板基纸，再由基纸经加筋、干燥、裁切工序制成隔板，所述隔板基纸由下述重量单位的原料制成：玻璃纤维20～60，硅藻土40～80，聚酯纤维5～20，湿成型胶乳3～10，PPE0.1～1，保持剂0.2～2。

上述铅酸蓄电池隔板，所述基纸经浸渍加入涂布胶乳，加入量为7～30重量单位，涂布胶乳采用甲基丙烯酸酯共聚类胶。所述涂布胶乳的加入量是与上文所说的隔板基纸原料的加入量对应的。

上述铅酸蓄电池隔板，所述玻璃纤维直径为0.8～15μm，所述硅藻土平均粒径为5～30μm，所述聚酯纤维直径为5～15μm。

上述铅酸起动蓄电池隔板的制备方法，它按如下工序进行：

a.配料：按上述隔板原料配比将玻璃纤维、聚酯纤维、硅藻土、保持剂、湿成型胶乳和PPE，加入到碎浆机中，加入水将浆料浓度调整到0.2～1.5％，使之碎解成纤维均匀分散的浆料，泵入贮浆池中备用；

b.浆料净化和输送：将碎解好的浆料除渣，并将浆料的浓度稀释到0.01～0.2％，输送到纸机生产线；

c.基纸加工：浆料在纸机生产线依照造纸工艺经湿成型、干燥和卷取，抄造成隔板基纸；

d.隔板加工：将涂布胶乳配制成8～12％浓度的水溶液，将基纸经浸渍加入涂布胶乳，加入量为7～30千克，涂布胶乳采用甲基丙烯酸酯共聚类胶，然后再经加筋、干燥、裁切工序制成隔板。

本发明所述隔板和现有技术相比具有以下优势：

1、隔板的主要原材料是玻璃纤维、硅藻土、聚酯纤维和有机胶等，玻璃纤维、硅藻土等主要成分是二氧化硅，性能稳定，耐高温性能很好，适应温度范围宽，与有机物占主体的PP隔板、PE隔板相比具有明显优势；

2、隔板孔率高、电阻小，非常适合干荷电起动和低温大电流放电，与橡胶隔板、PVC隔板相比具有明显优势；

3、隔板孔径和平均孔径较小，孔的曲折度增加，不易渗透，与PP隔板、玻璃纤维隔板相比具有明显优势；

4、隔板的强度、耐折度较好，装配性能较好，和PVC隔板、橡胶隔板、10G隔板相比具有明显优势。

综上所述，本发明隔板具有玻纤隔板的电阻小、耐高温、抗腐蚀的优点，克服了橡胶隔板的易折裂、原材料采购困难的缺陷，也克服了PE、橡胶隔板的耐腐耐温性能差和吸液能力不好的缺陷。

具体实施方式

本发明选择玻璃纤维作为隔板的骨架，利用了玻璃纤维耐氧化、耐高温，稳定性好，含杂质离子少等优点，使得隔板耐氧化性好，耐高温性好，适合温度范围广。另外也保持了玻璃纤维隔板的高孔率、电阻小、润湿好的优点。聚酯纤维的加入，增大了隔板强度，使得隔板的机械强度和装配性能得到明显改善。硅藻土的加入彻底改变了单纯纤维材质生产的玻璃纤维隔板和PP隔板孔径大，孔曲折度小易渗透的弱点，使得最大孔径和平均孔径都有了明显的降低，更重要的是使得微孔的曲折度和实际长度得到增大，对蓄电池使用过程中铅绒的成长、渗透起到明显的阻滞作用，能够有效地降低和解决隔板的渗透问题。涂布胶乳采用甲基丙烯酸酯共聚类胶，增大了隔板的强度和柔韧性，使得隔板的装配性能得到改善，在极板出现弯曲等情况挤压隔板时，能保持隔板状态良好，减少隔板破损引起的蓄电池故障。下表为本发明隔板性能检测和其他几种隔板检测情况对比：

由上表可看出，本发明具有如下优点

1、从使用材料方面，隔板使用的为以玻璃纤维和硅藻土填充物为主，添加化学助剂和有机纤维，较PE(聚乙烯)、PVC、PP和橡胶的抗腐蚀性和抗高温性能优越。

2、由于加入了填充物，在隔板致密度方面较10G复合隔板有较大程度的提高(提高60％)，而且硅藻土的多孔结构，使其具有良好的过滤作用，并且改变了孔的曲折度，可有效地防止铅枝晶生长造成的渗透，提高隔板的抗渗透性能，较10G复合隔板性能有很大提高。

3、伸长率达到6.1％，是10G复合隔板的5倍，且大于橡胶隔板，使得隔板的柔韧度得以大幅提高，提高了隔板的抗刺穿性能，10G复合隔板和橡胶隔板易折断，柔韧性增加以后，还可以加工成袋式隔板，用于免维护蓄电池中，增加该种隔板的使用范围。

4、电阻略大于10G复合隔板，较其他几种隔板小，电池的内阻小，可提高电池的起动性能。

5、最大孔径小于15微米，由于仪器的限制(测量的下限为15微米)，测量不出实际值，估计大于PE和橡胶隔板，但小于10G复合隔板，可有效地防止隔板的渗透。

6、干击穿强度为这几种隔板最大的，可有效地防止由于极板弯曲和表面不平整对隔板的损伤，并可减少由于电池装配过程挤压和使用过程中的汽车振动对隔板的损伤，提高电池的使用寿命。

7、由于隔板的材料和加工方式决定，它形成的孔是相通的，具有良好的芯吸能力，可以在低的液面情况下，吸收电解液。爬酸高度指标代表了吸收电解液的能力。隔板的爬酸高度较橡胶隔板高，低于10G复合隔板，它能保证电池亏液时，隔板仍处于湿润状态，补液后不影响隔板的性能，PE隔板不具有该性能。

以下提供几个具体实例：

实施例1：称取原料：0.8～15μm直径玻璃纤维20千克、5～30μm平均粒径的硅藻土80千克，5～15μm直径聚酯纤维20千克，保持剂0.2千克、湿成型胶乳10千克和PPE1千克；将上述原料加入到碎浆机中，加入水调节浆料浓度为1.5％，碎解成纤维均匀分散的浆料，泵入贮浆池中；将碎解好的浆料通过除渣器、抄造浆池和冲浆泵输送到纸机生产线，其中，除渣器的作用是除去浆料中的玻璃渣和重杂质；将浆料稀释到0.03％的浓度，输送到纸机生产线；浆料在纸机生产线经成型、干燥和卷取，抄造成隔板基纸；基纸在隔板成型工序，经浸渍加入涂布胶乳，加入量为30千克，配制成8～12％浓度的水溶液，使之吸附在纤维上，提高隔板的强度。经加筋(施加PVC筋条，加工成不同总厚的隔板)、干燥、裁切、装箱等工序，制成铅酸蓄电池用隔板。

实施例2：称取原料：0.8～15μm直径玻璃纤维40千克、5～30μm平均粒径的硅藻土60千克，5～15μm直径的聚酯纤维10千克，保持剂2千克、湿成型胶乳6千克和PPE0.6千克；将上述原料加入到碎浆机中，加入水调节浆料浓度为1.0％，碎解成纤维均匀分散的浆料，泵入贮浆池中；将碎解好的浆料通过除渣器、抄造浆池和冲浆泵输送到纸机生产线，其中，除渣器的作用是除去浆料中的玻璃渣和重杂质；将浆料稀释到0.015％的浓度，输送到纸机生产线；浆料在纸机生产线经成型、干燥和卷取，抄造成隔板基纸；基纸在隔板成型工序，经浸渍加入涂布胶乳，加入量为20千克，配制成8～12％浓度的水溶液，使之吸附在纤维上，提高隔板的强度。经加筋(施加PVC筋条，加工成不同总厚的隔板)、干燥、裁切、装箱等工序，制成铅酸蓄电池用隔板。

实施例3：称取原料：0.8～15μm直径玻璃纤维60千克、5～30μm平均粒径的硅藻土40千克，5～15μm直径聚酯纤维5千克，保持剂1.0千克、湿成型胶乳3千克和PPE0.1千克；将上述原料加入到碎浆机中，加入水调节浆料浓度为0.2％，碎解成纤维均匀分散的浆料，泵入贮浆池中；将碎解好的浆料通过除渣器、抄造浆池和冲浆泵输送到纸机生产线，其中，除渣器的作用是除去浆料中的玻璃渣和重杂质；将浆料稀释到0.01％的浓度，输送到纸机生产线；浆料在纸机生产线经成型、干燥和卷取，抄造成隔板基纸；基纸在隔板成型工序，经浸渍加入涂布胶乳，加入量为7千克，配制成8～12％浓度的水溶液，使之吸附在纤维上，提高隔板的强度。经加筋(施加PVC筋条，加工成不同总厚的隔板)、干燥、裁切、装箱等工序，制成铅酸蓄电池用隔板。

在上述加工过程中，添加PPE的作用是为了提高基纸的湿强度，保证在隔板成型工序浸渍时，基纸不被压坏。所选用的PPE为一种湿强树脂，化学名称是多酰胺环氧氯丙烷。湿成型胶乳的作用是将玻璃纤维粘结到一起，使隔板基纸具有一定的强度，保证后加工的顺利进行，所选用的湿成型胶乳是一种由苯乙烯和丙烯酸酯等共聚而成的阴离子型乳液树脂。因为玻璃纤维表面为弱负电性，而湿成型胶乳亦为阴离子型树脂，因此两者不能直接结合，故加入保持剂(阳离子聚丙烯酰胺)，使二者结合到一起，增加基纸的强度。涂布胶乳采用甲基丙烯酸酯共聚而成，它赋予隔板良好的强度、柔韧性和耐腐蚀性。

Claims (4)

1.一种铅酸蓄电池隔板，它将隔板原料经碎解、制浆、抄造制成隔板基纸，再由基纸经加筋、干燥、裁切工序制成隔板，其特征在于：所述隔板基纸由下述重量单位的原料制成：玻璃纤维20～60，硅藻土40～80，聚酯纤维5～20，湿成型胶乳3～10，PPE0.1～1，保持剂0.2～2；所述湿成型胶乳为阴离子型乳液树脂，所述保持剂为阳离子聚丙烯酰胺，所述PPE为多酰胺环氧氯丙烷。

2.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池隔板，其特征在于：所述基纸经浸渍加入涂布胶乳，加入量为7～30重量单位，涂布胶乳采用甲基丙烯酸酯共聚类胶。

3.根据权利要求2所述的铅酸蓄电池隔板，其特征在于：所述玻璃纤维直径为0.8～15μm，所述硅藻土平均粒径为5～30μm，所述聚酯纤维直径为5～15μm。

4.一种如权利要求1、2或3所述铅酸蓄电池隔板的制备方法，其特征在于：它按如下工序进行：

a.配料：按上述隔板原料配比将玻璃纤维、聚酯纤维、硅藻土、保持剂、湿成型胶乳和PPE，加入到碎浆机中，加入水将浆料浓度调整到0.2～1.5％，使之碎解成纤维均匀分散的浆料，泵入贮浆池中备用；

b.浆料净化和输送：将碎解好的浆料除渣，并将浆料的浓度稀释到0.01～0.2％，输送到纸机生产线；

c.基纸抄造：浆料在纸机生产线依照造纸工艺经湿成型、干燥和卷取，抄造成隔板基纸；

d.隔板成型：将涂布胶乳配制成8～12％浓度的水溶液，再将基纸浸渍加入涂布胶乳，加入量为7～30重量单位，涂布胶乳采用甲基丙烯酸酯共聚类胶，然后再经加筋、干燥、裁切工序制成隔板。