CN103855346B - 蓄电池agm隔板及其制备方法、蓄电池 - Google Patents

蓄电池agm隔板及其制备方法、蓄电池 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种蓄电池AGM隔板及其制备方法,该蓄电池AGM隔板包括高碱玻璃棉、中碱玻璃纤维、双组分聚酯纤维、含有SiO2颗粒的胶,所述高碱玻璃棉、中碱玻璃纤维、双组分聚酯纤维、含有SiO2颗粒的胶的重量百分比为81~87:2.8~4.6:1.8~3.7:8.3~11.4。该AGM隔板跟现有技术相比有如下优点:比表面积大、孔径小、孔率高、强度大、吸酸量高、电解液保持力强、回弹性大、电阻小、润湿收缩小、电池加压装配纤维位移少、在电池中孔径孔率和形态变化小。同时还提供一种工艺简单、条件易控、二次成型的蓄电池AGM隔板制备方法,以及该AGM隔板应用于蓄电池和AGM隔板边角余料可回收利用,无污染。

Description

蓄电池 AGM隔板及其制备方法、蓄电池
技术领域
[0001] 本发明属于蓄电池领域,特别涉及一种蓄电池 AGM隔板及其制备方法、蓄电池。
背景技术
[0002] 我国正在迅速发展的电动汽车行业中,铅酸蓄电池尽管技术成熟、安全环保,但由 于其续驶里程短、高倍率放电性能差、循环寿命短,很难在与锂动力电池、镍氢、燃料电池等 二次电池的竞争中胜出。重要原因之一就是隔板因素限制了铅酸蓄电池的比能量、高倍率 放电性能及循环性能。隔板性能是影响电池性能的一项决定因素。
[0003] 现用于铅酸蓄电池的隔板大致有六种:1.微孔橡胶隔板:其孔率低、基板厚、电解 液浸渍速度慢、采用天然橡胶原材料限制其广泛使用,而且制造工艺复杂、周期长,不适用 贫液式免维护电池。2.聚氯乙烯(PVC)隔板,按制造方法可分为烧结法及溶剂法两种:PVC烧 结法隔板,孔径偏大且内含的PVC颗粒在受热变形、应力和氧化等条件下会发生位移、变形 等情况,为隔板渗透短路提供了更大可能;而溶剂法PVC隔板仅用于胶体电池,大部分依赖 进口,成本较高、到货时间不定、质地脆易折断,导致成本进一步增加。3.聚丙烯(PP)隔板: 在常用的隔板中,PP隔板的孔径最大,孔率低(一般<80%)、有薄点(厚度不均)缺陷,还容易 在受热、应力等条件下发生老化和PP纤维位移,形成更大的孔径,极易形成渗透短路;另外, 抗氧化能力弱使正极板寿命缩短。4.聚乙烯(PE)隔板:PE隔板虽孔径小,但问题是基板薄, 且在高温、氧化等条件下会使隔板力学性能降低出现裂缝、凹坑、大孔等缺陷,为铅枝晶穿 透提供了机会,而且价格也比较高。5.玻璃纤维复合隔板:玻璃纤维复合隔板是由不同材料 粘合而成,虽然解决了耐穿刺强度问题,但由于施胶造成孔率低(<89%)吸酸量低、电阻值 大、且边角废料无法回收再用,形成二次污染等诸多缺陷。6.AGM隔板:AGM隔板是国内铅酸 蓄电池应用最广的一种隔板,有很多优点,但也存在一些缺陷,例如润湿收缩偏大、平均孔 径偏大、可压缩性大、回弹性不足够大、韧性差、耐穿刺强度不足、易折裂和摩擦损伤、比表 面积偏小(目前多数在〇. 8~1.4m2/g范围内),较低的湿强度,吸酸量合格但电解液保持力差 易分层(限制了电池高度尺寸),及因玻璃纤维表面光滑压力大时容易移动造成孔径变化等 缺陷,可造成铅酸电池发生极群松懈、循环放电急剧衰减等现象的发生等。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的上述不足,提供一种比表面积大、孔率高、吸酸 量高、回弹性大、电阻小的蓄电池 AGM隔板及其制备方法。
[0005] 本发明的另一目的在于提供一种高倍率放电性能好、循环寿命长的蓄电池。
[0006] 为了实现上述发明目的,本发明的技术方案如下:
[0007] -种蓄电池 AGM隔板,包括高碱玻璃棉、中碱玻璃纤维、双组分聚酯纤维、含有Si02 颗粒的胶,所述高碱玻璃棉、中碱玻璃纤维、双组分聚酯纤维、含有Si02颗粒的胶的重量百 分比为 81~87:2 · 8~4 · 6:1 · 8~3 · 7:8 · 3~11 · 4。
[0008] 以及,一种蓄电池 AGM隔板的制备方法,包括如下步骤:
[0009] 将所述高碱玻璃棉、中碱玻璃纤维、双组分聚酯纤维按比例混合配制成浆料,然后 按照AGM隔板制备工艺制备AGM隔板基体;
[0010] 将所述含有Si〇2颗粒的胶配制成浓度为1.6~2.0%或1.9~3.0%的胶液;将所述胶液 涂覆在AGM隔板基体表面浸润处理,然后依次进行真空负压轻脱水处理、压辊处理、真空强 力脱水处理、二次压辊处理和干燥处理,得到所述蓄电池 AGM隔板
[0011] 上述蓄电池 AGM隔板通过高碱玻璃棉、中碱玻璃纤维、双组分聚酯纤维和含有Si02 颗粒的胶的共同作用,赋予了该蓄电池 AGM隔板以下的技术效果:
[0012] 该蓄电池 AGM隔板的孔形和孔径由Si02颗粒与上述3种纤维互相粘结而成的,结合 力较大,在电池内受膨胀压力时不会像普通AGM隔板中的纤维那样由于纤维表面光滑而随 意移动造成孔径和回弹性变化;该蓄电池 AGM隔板由于纤维之间充填了二氧化硅微粉颗粒, 使隔板的毛细孔变的更弯曲,且孔径变小,从而可控制铅枝晶的生长穿透;Si0 2颗粒的比表 面积达到100~300m2/g,而现有AGM隔板的比表面积为1.0-2.0m 2/g,前者是后者的百倍以上, 所以本发明的AGM隔板对电解液有充分的保持力,可以适当增加电池高度,避免或减少电解 液分层;该蓄电池 AGM隔板还具有特殊的微观状态,形成畅通的氧气扩散路径,提高氧复合 效率,减少电池使用过程中的失水,大大减少隔板润湿收缩性和可压缩性,提高隔板回弹 性,在极群组装配时不必施加太大压力,省工省时,而且加入电解液后也能保持必要的装配 压力,不会造成由于松懈带来的电池性能不足,还可提高隔板对极板支持力,防止活性物质 脱落;该蓄电池 AGM隔板的孔率会提高(控制密度),吸酸量和润湿性也会有显著提高,因而 隔板电阻减小,电池内阻也相对减小,利于提升电池容量和高倍率放电能力;此外,该蓄电 池 AGM隔板中的颗粒Si02具有吸附锑的特性,所以可以减少负极板被锑等元素污染;并且, 该蓄电池 AGM隔板制造成本无大的增高,边角料又可以回收再用,不造成环境污染。
[0013] 上述蓄电池 AGM隔板的制备方法,采用二次成型的方法,先将双组分聚酯纤维、中 碱玻璃纤维、高碱玻璃棉制浆后,按照现有工艺制备AGM隔板基体(一次成型),然后涂覆胶 液进行第二次成型制备获得。其制备方法工艺简单,条件易控,成品合格率高,生产效率高, 有效降低了生产成本,降低了劳动强度,适于工业生产。
[0014] 上述蓄电池由于含有上述AGM隔板,又由于该AGM隔板具有上述的优异性能,从而 赋予该蓄电池优异的高倍率放电性能,延长了其循环寿命,增加电池高度,减小体积能量 比。
附图说明
[0015] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
[0016] 图1为本发明实施例蓄电池 AGM隔板制备方法的工艺流程示意图。
[0017] 图2为本发明实施例蓄电池 AGM隔板制备方法、回收利用的工艺流程简图。
具体实施方式
[0018] 为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合 实施例与附图,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以 解释本发明,并不用于限定本发明。
[0019] 本发明实施例提供一种比表面积大、孔径小、孔率高、吸酸量高、回弹性大、电阻小 的蓄电池 AGM隔板。该蓄电池 AGM隔板包括高碱玻璃棉、中碱玻璃纤维、双组分聚酯纤维、含 有Si02颗粒的胶,其中,高碱玻璃棉、中碱玻璃纤维、双组分聚酯纤维、含有Si02颗粒胶的重 量百分比为81~87:2 · 8~4 · 6:1 · 8~3 · 7:8 · 3~11 · 4。
[0020] 具体地,上述高碱玻璃棉可选用高碱253#微纤维玻璃棉、其化学成分的检验结果 如下表1(%):
[0021] 表1
[0022]
Figure CN103855346BD00051
[0023] 其中碱含量(Na2〇 + K2〇) < 17%,K2〇含量< 1.0%,化学成分相对稳定,具有耐硫 酸、耐氧化的特性;其含硼(B2〇3)高,可增加纤维韧性和延伸率,而其他的碱性玻璃纤维不含 硼或含量极低(< 1%)。
[0024] 进一步地,该高碱玻璃棉如高碱253#微纤维玻璃棉的平均直径优选为1.0~1.2μπι 和2.5~2.7μπι两种规格,前者作为屏蔽纤维,后者作为骨架纤维,两者合理复配了隔板结构、 改善垂直和平行孔径的孔率分布,便于氧气通过,使吸收电解液的速度加快、保持电解液量 大、提高抗拉强度以满足装配要求,同时使AGM隔板铁、氯等杂质含量降低,以减少电池自放 电速率。其中,屏蔽纤维和骨架纤维的重量比为(65~68) : (23~27)。
[0025]上述中碱玻璃纤维,业内惯称"短切丝",其定直径优选为9~Ιΐμπι、定长度优选为8~ 12mm,优选为直径9μηι,长度11mm,其化学成分的检验结果如下表2(%):
[0026] 表 2
[0027]
Figure CN103855346BD00052
[0028] 该中碱玻璃纤维作为增强纤维,弹性比高碱、平板玻璃纤维好很多,主要作用是提 高AGM隔板的拉伸强度、回弹性以及改善定量。氧气一般是从较大孔径中通过的,通常隔板 在电池中电解液饱和程度为90%~95%,电解液过多使隔板的微孔充满电解液,则影响氧气通 过,过少则降低电池容量、增大电阻,这就需要选用不同直径的玻纤进行搭配,例如上述高 碱玻璃棉和中碱玻璃纤维。此外,电池隔板要求孔率高、比表面积大来提高吸附电解液的 量,而孔径的大小与玻纤的直径大小成正比例。在以直径较小的高碱玻璃棉作为AGM隔板主 材料的同时,配比一定量直径较大的中碱玻璃纤维,形成特殊的微观状态,形成畅通的氧气 扩散路径,可以既保证隔板中有足够的电解液保持量,又可以为正极的氧气提供通道,以便 氧气在负极板被吸收再生成水,减少电池使用中的失水,提高氧复合效率;并且中碱玻璃纤 维价格较低,降低了生产成本。
[0029] 上述双组分聚酯纤维是一种合成纤维,包括成分不同的内芯和外层;内芯的芯径 为8.5~9.5μηι;外径为14~16μηι,优选为15μηι;长度为5~6mm;内芯耐温255 °C,外层耐温110 °C。 该优选的双组份聚酯纤维稳定性好、耐热性好、抗老化、抗拉、抗剪、抗冲击强度好、延伸度 好;其作为调节纤维使用,在湿隔板烘干过程中,当外层熔化时,内芯依旧完好,外层的熔化 物料与周围其他的纤维、二氧化硅颗粒形成多个粘接点;既可以增加隔板强度又不影响孔 率,还可以固定纤维和二氧化硅颗粒,防止隔板受压时位移变形。
[0030] 作为本发明优选实施例,上述含有Si02颗粒的胶包含硅溶胶、二氧化硅粉、分散 剂,该硅溶胶、二氧化硅粉、分散剂的重量比为78~82:6.3~7.1:12.8~13.8,优选为80:6.7: 13.3。其中,该娃溶胶粒径为80~120nm,优选为100nm;其属于胶体溶液,为纳米级的二氧化 娃颗粒在水中或溶剂中的分散液,其中二氧化娃的重量份为20%~30%、水分重量份为70%~ 80%。硅溶胶胶体粒子微细,有相当大的比表面积,粘度较低,水能渗透的地方它都能渗透, 因此和上述高碱玻璃棉、中碱玻璃纤维和双组分聚酯纤维混合时分散性和渗透性都非常 好。隔板烘干时所含硅溶胶中的水分蒸发,胶体粒子(即二氧化硅)牢固地附着在纤维表面, 粒子间形成娃氧键结合,是很好的粘合剂。
[0031] 该二氧化娃粉的粒径为1~3μηι,优选为2μηι;其与纳米级二氧化娃结合共同解决隔 板最大孔径问题,使隔板最大孔径标准由2 22μπι变为2 17μπι,避免电池使用过程中铅枝晶 顺大孔生长穿透而造成微短路。两种si〇2颗粒与纤维互相结合形成AGM隔板的孔形和孔径, 使其分布更加合理,结合力较大,在电池内受膨胀压力时不会像普通AGM隔板中的纤维那样 由于表面光滑而随意移动造成孔径和弹性的变化;其次,由于纤维间充填了二氧化硅微粉 颗粒,使隔板的毛细孔变得更弯曲,孔径变小,从而可控制铅枝晶的生长穿透,同时二氧化 硅颗粒使AGM隔板的孔率提高,因此吸酸量和润湿性也会有显著的提高,从而使AGM隔板的 电阻减小,继而电池内阻也相对减小,利于提升电池容量和高倍率放电能力;再次,二氧化 硅颗粒的比表面积非常大,为100~300m 2/g,是玻璃纤维的百倍以上,对电解质有充分的保 持力,可以适当增加电池高度,避免或减少电解液分层;此外,该二氧化硅颗粒还具有吸附 锑的特性,可以减少电池负极板被锑等元素污染的几率。
[0032] 该分散剂为C型、A型的任一种,优选为A型。该优选的A型分散剂有助于阻止二氧化 硅颗粒凝聚而保持分散体。上述二氧化硅粉与硅溶胶、纯净水混合时往往形成团聚体,该分 散剂是同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂,其吸附于二氧化硅颗粒的表 面,使凝聚的二氧化硅颗粒表面易于湿润,在其表面形成吸附层同时使表面电荷增加,提高 形成立体阻碍的颗粒间的反作用力,二氧化硅颗粒之间因静电斥力而远离。从而使胶液体 系均匀,悬浮性能增加。
[0033]或作为本发明另一优选实施例,上述含有Si02颗粒的胶包含丙烯酸胶乳、润湿剂、 偶联剂、沉淀二氧化硅、微米二氧化硅,所述丙烯酸胶乳、润湿剂、偶联剂、沉淀二氧化硅、微 米二氧化硅的重量比为65~69:11~13:0 •卜0 · 2:14~18:4~6,优选为66 · 8:12 · 1:0 · 16:16 · 1: 4.83。其中,该丙烯酸胶乳主要在胶液中起内增塑的作用,其与通常的乳胶不同,丙烯酸胶 乳不因老化或热的作用而变硬,在使用中其一直保持着柔软性。这个特性来源于丙烯酸胶 乳聚合体组成的变化而不是靠外加增塑剂获得,因此不会因为增塑剂的使用而造成柔软性 的丧失。该丙烯酸胶乳使胶液变得更柔软,便于在玻璃纤维上施胶。
[0034] 该润湿剂为隔板专用a型、b型、c型的任一种,优选为c型。该优选的c型润湿剂是一 种表面活性剂,由亲水基及亲油基组成。当其与二氧化硅颗粒表面接触时,亲油基附着于二 氧化娃颗粒表面,亲水基则向外伸向液体中,使液体在二氧化娃颗粒表面展开形成连续相, 或透入二氧化硅颗粒表面,从而把二氧化硅颗粒润湿。该偶联剂为硅烷、钛酸酯、有机铬络 合物或锆化合物的任一种,优选为硅烷。该优选的硅烷分子中的一部分官能团可与玻璃纤 维反应,另一部分官能团可与二氧化硅颗粒表面的吸附水反应,形成牢固的粘合。在玻璃纤 维与二氧化硅之间形成一个界面层,界面层能传递应力,从而增强了两者之间粘合强度,提 高了AGM隔板的性能,同时还可以防止不与其它介质向界面渗透,改善了界面状态,提高了 玻璃纤维的集束性,有利于AGM隔板的耐老化、耐应力及电绝缘性能。
[0035] 该沉淀二氧化娃俗称白炭黑,粒径为7~40nm,优选为40nm,可分为普通级、娃橡胶 级、消防级、胶辊级、颗粒环保型,优选为硅橡胶级。该沉淀二氧化硅不溶于水和硫酸,在空 气中吸收水分后会成为聚集的细粒,具有多孔性、内表面积大、吸水性高、无毒。该沉淀二氧 化硅填充到玻璃纤维中,可增加其防滑性和防油性,使AGM隔板的机械强度和抗撕程度明显 提高。该该沉淀二氧化硅其他的有益效用,可参照上述二氧化硅有关有益效用的描述,此处 不再赘述。
[0036] 该微米二氧化硅的粒径为1~3μπι,比上述沉淀二氧化硅的粒径大,因此增强作用稍 弱,其它有益效果与上述沉淀二氧化硅相似,在此不再赘述。
[0037]由上所述,上述蓄电池 AGM隔板具有以下技术特点:该蓄电池 AGM隔板的孔形和孔 径由Si02颗粒与纤维互相粘结而成的,结合力较大,在电池内受膨胀压力时不会像普通AGM 隔板中的纤维那样由于表面光滑而随意移动造成孔径、孔率和弹性变化;该蓄电池 AGM隔板 由于纤维之间充填了二氧化硅微粉颗粒,使隔板的毛细孔变的更弯曲,且孔径变小,从而可 控制铅枝晶的生长穿透;Si0 2颗粒的比表面积达到100~300m2/g,是玻璃纤维的百倍以上,从 而使该蓄电池 AGM隔板比表面积非常大,对电解液有充分的保持力,另外可以适当增加电池 高度,避免或减少电解液分层;该蓄电池 AGM隔板还具有特殊的微观状态,形成畅通的氧气 扩散路径,提高氧复合效率,减少电池使用过程中的失水;该蓄电池 AGM隔板大大减少隔板 润湿收缩性和可压缩性,提高隔板回弹性,在极群组装配时不必施加大压力,省工省时,而 且加入电解液后也能保持必要的装配压力,不会造成由于松懈带来的电池性能不足,还可 提高隔板对极板支持力,防止活性物质脱落。该蓄电池 AGM隔板的孔率会提高(控制密度), 吸酸量和润湿性也会有显著提高,因而隔板电阻减小,电池内阻也相对减小,利于提升电池 容量和高倍率放电能力;此外,该蓄电池 AGM隔板中的颗粒Si02具有吸附锑的特性,所以可 以减少负极板被锑等元素污染;并且,该蓄电池 AGM隔板制造成本无大的增高,边角料又可 以回收再用不造成环境污染。
[0038]相应地,本发明实施例提供了一种工艺简单、条件易控、易于工业规模化生产的蓄 电池 AGM隔板的制备方法。该方法工艺流程如图1所示,其包括如下步骤:
[0039] S01:将所述高碱玻璃棉、中碱玻璃纤维、双组分聚酯纤维按比例混合配制成浆料, 然后按照AGM隔板制备工艺制备AGM隔板基体;
[0040] S02:将上述含有Si〇2颗粒的胶配制成浓度为1.6~2.0%或1.9~3.0%的胶液;
[0041] S03:将所述胶液涂覆在AGM隔板基体表面浸润处理,然后依次进行真空负压轻脱 水处理、压辊处理、真空强力脱水处理、二次压辊处理和干燥处理得到所述蓄电池 AGM隔板。 [0042]具体地,上述步骤S01中,用电子称(精度为1.0%)按比例分别称取高碱玻璃棉、中 碱玻璃纤维、双组分聚酯纤维,其中该高碱玻璃棉、中碱玻璃纤维、双组分聚酯纤维如上文 所述,为了节约篇幅,在此不再赘述。称取各组分之后,将双组分聚酯纤维、中碱玻璃纤维和 高碱玻璃棉依次加入溶剂中进行制浆(浆浓度为〇. 9~1.3%),搅拌;进一步地,制浆处理包括 打浆和配浆;再进一步地,打浆处理的顺序为:加溶剂、加酸液、开动打浆机、投入双组分聚 酯纤维、中碱玻璃纤维、平均直径为2.5~2.7μπι的高碱微纤维玻璃棉、平均直径为1.0~1.2μπι 的高碱微纤维玻璃棉,此投料顺序便于分散纤维;其中,溶剂可以选用成本低的纯净水,当 然还可以用其他本领域常用的溶剂;搅拌均匀后加入酸液调节PH值,酸液优选比重为1.84 的硫酸,其中打浆过程的PH值为2.1~2.3,配浆过程的PH值为2.6~2.8。该打浆步骤是对水中 的纤维进行物理或流体处理,使纤维受到剪切、揉搓和梳理的作用,产生细纤维化,从而使 纤维浆具有柔软性和可塑性,也使纤维素分子链中的羟基增加与氢链结合的机会,提高了 纤维间的结合力。上述该配浆步骤则是把上述四种纤维按照比例以及制浆过程中产生的损 料加纯净水调配起来(符合浓度要求)使用;制浆过程经两级除渣除杂将纯净的成品浆转入 成型工序。上述两步骤中慢慢加入上述比重为1.84的硫酸,并且不断搅拌,至PH值符合要 求。
[0043]该步骤S01中,按照现有AGM隔板制备工艺先将该浆料一次成型,即:在成型机堰池 浆上网面积2 2m2,经前级真空脱水,其中,真空负压为0.001~0.002Mpa,作用是吸附部分纤 维以防止粗细纤维在堰池沉淀分层,还可以促进隔板厚度一致性;再经压辊荡平、后级真空 吸水(1道为0.0 IMpa,2道2 0.04Mpa),再由压辊调整,制备成如湿纸页状的AGM隔板,并将该 AGM隔板作为本发明实施例的蓄电池 AGM隔板基体。
[0044]上述步骤S02中,含有Si02颗粒的胶如上文所述,先按重量比称取含有Si02颗粒的 胶的各组分后与溶剂如纯净水混合形成胶液,当含有Si02颗粒的胶包含硅溶胶、二氧化硅、 分散剂时混合的胶液浓度为1.6~2.0%,当含有Si0 2颗粒的胶包含丙烯酸胶乳、润湿剂、偶联 剂、沉淀二氧化硅、微米二氧化硅时混合的胶液浓度为1.9~3.0%;并置于胶罐中搅拌均匀。 [0045] 上述步骤S03中,先将由步骤S02制备的胶液栗送经分布器均匀涂覆在上述AGM隔 板基体表面作浸润处理;再置于真空负压为Pa < 0 . OIMpa的条件下处理3.0~0.45秒进行一 次脱水,利用压辊的自然重力荡平;接着置于真空负压为0. 〇45Mpa < Pa < 0.06Mpa的条件下 处理3.0~0.45秒进行二次脱水,用压辊加压调整质量指标后进行质量初检测,送入烘箱烘 干后得到上述蓄电池 AGM隔板半成品。该步骤S03中,施胶浸润是个循环过程,将上述胶液搅 拌成稀糊状置于胶罐里,使用不锈钢离心栗自胶罐里抽出胶液至施胶网案,经分配器给湿 隔板施胶后,再由不锈钢真空栗吸出水分送往另一胶罐。上述两胶罐中设置搅拌器以防止 胶液的浓度不均匀,因为循环时间过长会使罐内的胶液浓度降低,影响质量均匀性,必须保 证浓度在规定范围内。
[0046]该步骤S03中,对蓄电池 AGM隔板的半成品取样进行检测,衡量施胶液浓度,其浓度 大小的检测,则采用马弗炉把称量准确(精致0. 〇〇〇 1 g)半成品用500~600 °C或800~850 °C高 温灼烧,然后称重比较,如果超出偏差范围则重新配料,以使各种原料的比例接近一致。 [0047]该步骤S03中,将制得的蓄电池 AGM隔板半成品,裁成定长半成品,再经裁切工序制 成用于蓄电池的成品隔板。其中,该裁切工序是在卷取机中加装横切刀,采用锯切方式(细 木带锯机、细齿或无齿锯条),以克服现有的卷取分切技术(即纵切或横切)容易使纤维松 动、破坏原形态的缺陷。
[0048]该步骤S03中,不合格的半成品或边角料可回收利用,送打浆工序重新开始调制。 如上述包含硅溶胶、二氧化硅、分散剂的胶,由于其干燥后可以直接溶于酸性液体,包含此 胶的AGM隔板的边角料以及上述第三次脱水后进行质量检测不合格的半成品可回收,参照 上述制备方法从打浆步骤开始投放材料,重新制备AGM隔板。上述包含丙烯酸胶乳、润湿剂、 偶联剂、沉淀二氧化硅、微米二氧化硅的胶,包含此胶的AGM隔板边角余料以及上述第三次 脱水后进行质量检测不合格的半成品可回收,浸入包含润湿剂的纯净水中1小时后,参照上 述制备方法从打浆步骤开始按比例投放原料中,重新制备AGM隔板。
[0049] 本发明蓄电池 AGM隔板的制备方法,采用二次成型的方法,先将上述双组分聚酯纤 维、中碱玻璃纤维、高碱玻璃棉制浆,经成型脱水第一次形成湿纸页,在施胶段全浸润进行 第二次成型,然后经过两次脱水、烘干、收取、分切、包装,得到蓄电池 AGM隔板。该AGM隔板主 要在第二次成型时获得一定量的二氧化硅颗粒,二氧化硅颗粒与上述纤维互相粘结形成 AGM隔板的孔型和孔径,使隔板的毛细孔变得更弯曲、孔径更小、孔率提高、比表面积增大, 从而实现AGM隔板吸酸量提高、电解液保持力增强、氧复合效率提高、回弹性增大、电阻减 小、纤维位移减少,能满足蓄电池所要求的高倍率放电、循环寿命和比能量;此外边角料还 可以回收利用,避免污染环境。
[0050] 相应地,本发明实施例还提供了一种蓄电池,该蓄电池包含上述蓄电池 AGM隔板。 上述包含硅溶胶、二氧化硅、分散剂的AGM隔板可用于一般免维护的电池;上述包含丙烯酸 胶乳、润湿剂、偶联剂、沉淀二氧化硅、微米二氧化硅的AGM隔板可用于大电流启动的电池。
[0051] 以下通过多个实施例来举例说明上述AGM隔板及其制备方法、蓄电池。
[0052] 实施例1
[0053] 本实施例蓄电池 AGM隔板包括高碱玻璃棉、中碱玻璃纤维、双组分聚酯纤维、胶,该 高碱玻璃棉、中碱玻璃纤维、双组分聚酯纤维、胶的重量百分比为86:3.6:2.0:8.4;其中胶 包含硅溶胶、二氧化硅、分散剂,该硅溶胶、二氧化硅、分散剂的重量比为80:6.7:13.3;高碱 微纤维玻璃棉包括平均直径为1. Ιμπι的屏蔽纤维、平均直径为2.65μπι的骨架纤维;中碱玻璃 纤维的定直径为9μηι、定长度为10mm;双组份聚酯纤维长度为5_、外径为15μηι、芯径为9μηι。
[0054] 该蓄电池 AGM隔板的制备方法如下:
[0055] S11:用电子天平(精度1.0%)按比例分别准确称取各种纤维共10g,将上述双组分 聚酯纤维、中碱玻璃纤维、骨架纤维、屏蔽纤维依次加入打浆搅拌机,然后加入纯净水 1000ml,再加比重为1.84硫酸使PH值为2.3,开启打浆机搅拌(约2min)分散成无结团的均匀 浆料。将该浆料倒入纸样抄取器的有机玻璃筒内,用纯净水清洗打浆机筒使纤维完全转移 至纸样抄取器的有机玻璃筒内,加水稀释至浆浓度为〇. 2%,并调节PH值为2.7。搅拌均匀浆 料后,打开放水阀,待液位下降至抽吸头下方时,开启真空栗至纸页抽干,得到AGM隔板基 体。
[0056] S12:取200ml烧杯,放入100ml纯净水,用天平按硅溶胶、二氧化硅、分散剂的重量 比为80:6.7:13.3准确称料(共0.9g),并倒入烧杯中搅拌均匀备用。关闭纸样抄取器放水 阀,将配好的胶液倒入纸样抄取器的有机玻璃筒内(倒时加隔混浆用的塑料孔板,尽量减少 冲击湿隔板基体。打开放水阀,待液位下降至抽吸头下方时,开启真空栗至纸页再抽干。 [0057] S13:将湿纸页揭下,放入恒温干燥箱中烘干。烘干温度200°C,烘干时间55min至完 全干燥。冷却至室温任取5片待测。
[0058] 一种蓄电池,该蓄电池包含上述蓄电池 AGM隔板,该AGM隔板与正负极板以负极板/ AGM隔板/正极板/AGM隔板的层叠顺序依次层叠构成电芯,放置在电池壳体中,并注入电解 液,密封,得到蓄电池。
[0059] 实施例2
[0060]本实施例蓄电池 AGM隔板包括高碱玻璃棉、中碱玻璃纤维、双组分聚酯纤维、胶,该 高碱玻璃棉、中碱玻璃纤维、双组分聚酯纤维、胶的重量百分比为83.5:3.5:2.0:11。其中胶 溶液包含水性丙烯酸胶乳、润湿剂、硅烷偶联剂、沉淀二氧化硅、微米二氧化硅,该水性丙烯 酸胶乳、润湿剂、硅烷偶联剂、沉淀二氧化硅、微米二氧化硅的重量比为67:12:0.2:16:4.8; 高碱微纤维玻璃棉包括平均直径为1. lwii的屏蔽纤维、平均直径为2.65μπι的骨架纤维;中碱 玻璃纤维的定直径为9μηι、定长度为10mm;双组份聚酯纤维长度为5mm、外径为15μηι、芯径为9 μηι〇
[0061 ]该蓄电池 AGM隔板的制备方法如下:
[0062] S21:用电子天平(精度1.0%)按比例分别准确称取各种纤维共10g,其称料、打浆、 PH值调节、抄取纸样、抽干水分、方法与SI 1相同,制出隔板基体。
[0063] S22:取200ml烧杯,放入135ml纯净水,用天平按水性丙烯酸胶乳、润湿剂、硅烷偶 联剂、沉淀二氧化硅、微米二氧化硅的重量比为67 :12 : 0.2 :16 : 4.8的比例准确称料(共 12g),并倒入烧杯中搅拌均匀备用。
[0064]关闭纸样抄取器放水阀,将配好的胶液倒入纸样抄取器的有机玻璃筒内(倒时加 隔混浆用的塑料孔板,尽量减少冲击湿隔板基体。打开放水阀,待液位下降至抽吸头下方 时,开启真空栗至纸页再抽干。
[0065] S23:将湿纸页揭下,放入恒温干燥箱中烘干。烘干温度200°C,烘干时间55min至完 全干燥。冷却至室温任取5片待测。
[0066] 一种蓄电池,该蓄电池包含上述蓄电池 AGM隔板,该AGM隔板与正负极板以负极板/ AGM隔板/正极板/AGM隔板的层叠顺序依次层叠构成电芯,放置在电池壳体中,并注入电解 液,密封,得到蓄电池。
[0067]对比实施例
[0068] S31:本实施例作为对比使用,采用常规制造 AGM隔板原料,包括包括70%平均直径 为1. Ιμπι的高碱微纤维玻璃棉和30%平均直径为2.65μπι的高碱微纤维玻璃棉,将其称料、打 浆、调节ΡΗ值、抄取纸样、抽干水分、方法与SI 1相同。
[0069] S32:将已抽干的湿纸页揭下,放入恒温干燥箱中烘干至完全干燥,烘干温度为 200° C,烘干时间为55min。冷却至室温任取5片待测。
[0070] 质量状态检验与性能对比:
[0071] 依据JB/T7630.1-2008国家机械行业标准、JC978-2005国家建材行业标和WI-QCD-001企业标准规定的检验方法,将检验结果与小样标准比较,2个实施例和对比实施例 制得的隔板各取5片以平均值比较如下表:
[0072]
Figure CN103855346BD00111
[0074]上述小样标准是发明人在检验玻璃纤维质量多年总结制定的,非隔板标准,但与 隔板标准化学指标差不多,物理指标偏差较大,因为现有仪器小样试验为自然状态无法进 行工艺处理。例如:①关于厚度均匀性,如果采用对比实施例用料,一般控制在±2.8%以内, 如果采用实施例1、实施例2的配料,加2级成型处理将控制在±2.0%内,则大大提高厚度一 致性;②关于抗张强度,现有生产成品比小样高10%,而本发明制备的隔板将比小样提高 20%;③关于毛细吸酸高度5min,本发明制备的隔板略低于纯玻璃棉样品,因为本发明制备 的隔板孔径小,24h吸酸高度要比其高出很多,另外因为样片太小无法试验;④关于回弹性, 现有技术的隔板达到94.5-97%,本发明制备的隔板将达到97-99%;⑤经工艺处理后定量会 发生变化,可根据客户的实际要求调节控制;⑥随着密度的增加,酸煮时间会延长。
[0075]回收再用的处理方法:
[0076] 本发明实施例提供的蓄电池用AGM隔板的制备方法,其过程中产生的隔板下脚料、 水、胶可以循环利用,从而避免环境污染:
[0077] 隔板下脚料的回收:本发明实施例制备的AGM隔板是亲水的,采用硅溶胶方法(即 上述含有Si02颗粒的胶包含硅溶胶、二氧化硅粉、分散剂)制备的隔板下脚料,直接放入打 浆机中,加水后启动打浆机,即可以把纤维重新分散,然后按照本发明提供的方法按一定比 例加入原材料重新制备合格的隔板;⑦水性丙烯酸胶乳法(即上述含有Si0 2颗粒的胶包含 丙烯酸胶乳、润湿剂、偶联剂、沉淀二氧化硅、微米二氧化硅)制备的隔板下脚料,将其浸入 分散剂的水中一小时后打浆即可分散均匀,然后按照本发明提供的方法按一定比例加入原 材料重新制备合格的隔板;而如果将其直接放入打浆机中,则打浆后会产生一些纤维束(浆 疙瘩)。
[0078] 水的循环利用:制浆用水经一次成型脱水后流入白水池,经二次白水净化后可以 再用于打浆、配浆,循环使用不外排。
[0079] 胶液的循环利用:二次成型中使用的胶液是用2~3个胶罐倒替使用,隔板二次成型 后由不锈钢真空栗抽吸送入胶罐,经检验浓度变化时及时调配。
[0080] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1. 一种蓄电池 AGM隔板,包括高碱玻璃棉、中碱玻璃纤维、双组分聚酯纤维、含有SiO2颗 粒的胶,所述高碱玻璃棉、中碱玻璃纤维、双组分聚酯纤维、含有SiO 2颗粒的胶的重量百分 比为81~87:2.8~4.6:1.8~3.7:8.3~11.4,其中,所述含有SiO 2颗粒的胶包含硅溶胶、二 氧化硅、分散剂,所述硅溶胶、二氧化硅、分散剂的重量比为78~82:6.3~7.1:12.8~13.8; 或所述含有SiO 2颗粒的胶包含丙烯酸胶乳、润湿剂、偶联剂、沉淀二氧化硅、微米二氧化硅, 所述丙烯酸胶乳、润湿剂、偶联剂、沉淀二氧化硅、微米二氧化硅的重量比为65~69:11~ 13:0·1~0·2:14~18:4~6〇
2. 根据权利要求1项所述的蓄电池 AGM隔板,其特征在于:所述高碱玻璃棉包括平均直 径为1.0~1.2μπι的高碱微纤维玻璃棉和平均直径为2.5~2.7μπι的高碱微纤维玻璃棉。
3. 根据权利要求2所述的蓄电池 AGM隔板,其特征在于:所述平均直径为1.0~1.2μπι的 高碱微纤维玻璃棉、平均直径为2.5~2.7μπι的高碱微纤维玻璃棉、中碱玻璃纤维、双组分聚 酯纤维的重量比为65~68:23~27:3~5:2~4。
4. 根据权利要求1~3任一项所述的蓄电池 AGM隔板,其特征在于:所述中碱玻璃纤维的 定直径为9~Ιΐμπι、定长度为8~12mm。
5. 根据权利要求1~4任一所述蓄电池 AGM隔板的制备方法,包括如下步骤: 将所述高碱玻璃棉、中碱玻璃纤维、双组分聚酯纤维按比例混合配制成浆料,然后按照 AGM隔板制备工艺制备AGM隔板基体; 将所述含有SiO2颗粒的胶配制成浓度为1.6~2.0 %或1.9~3.0 %的胶液; 将所述胶液涂覆在AGM隔板基体表面浸润处理,然后依次进行真空负压轻脱水处理、压 辊处理、真空强力脱水处理、二次压辊处理和干燥处理,得到所述蓄电池 AGM隔板。
6. 根据权利要求5所述蓄电池 AGM隔板的制备方法,其特征在于:所述真空负压轻脱水 处理的的真空度为Pa < 0.0 lMpa,处理时间为3.0~0.45秒。
7. 根据权利要求5所述蓄电池 AGM隔板的制备方法,其特征在于:所述真空强力脱水处 理的真空度为〇. 〇45Mpa<Pa<0.06Mpa,处理时间为3.0~0.45秒。
8. -种蓄电池,其特征在于,所述蓄电池包括权利要求1~4任一所述的蓄电池 AGM隔 板。
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