CN105655522A - 一种耐腐蚀铅酸蓄电池玻璃纤维隔膜 - Google Patents

一种耐腐蚀铅酸蓄电池玻璃纤维隔膜 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种耐腐蚀铅酸蓄电池玻璃纤维隔膜，包括玻璃纤维复合耐腐蚀层、设于玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层两个表面上的聚合物与水溶性树脂复合层、设于聚合物与水溶性树脂复合层外表面的纳米粒子涂层。本发明提供的铅酸蓄电池玻璃纤维隔膜将玻璃纤维应用于电池隔膜纸的制造中，生产的电池隔膜纸，其性能将会优于一般的电池隔膜纸，如吸液量更高，吸液速度更快，亲水性更好等，并在整个寿命期间保持其高的吸液率；同时，由于玻璃纤维隔膜具有表面积大，孔隙率高，孔径小，化学纯度高，有害杂质少，以及非常好的耐酸性、抗氧化性和小的电阻等特点。

Description

一种耐腐蚀铅酸蓄电池玻璃纤维隔膜
技术领域
本发明特别涉及一种耐腐蚀铅酸蓄电池玻璃纤维隔膜。
背景技术
电池隔膜纸作为电池中分开正极和负极的隔膜材料，主要作用是防止电池中正负电极直接接触而短路，并能够让电解液中的离子在正负极之间自由通过而电子不能自由穿过，在组成电池的各个部分之中，隔膜材料起到了举足轻重的作用，其性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环性能等特性。性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。
目前，电池隔膜主要为聚烯烃隔膜，其具有足够小的孔径能够有效防止电池内部短路，且具有较好的均匀性，能有效保证电池的充放电性能。但在应用过程中，如果电池由于内部短路或者过充等导致发生热失控，电池内部温度迅速升高，聚烯烃膜在高温下(高170℃)无法保证其完整性，使正负极材料发生大面积接触，导致电池发生爆炸，对电池的安全性构成威胁。特别是在锂离子动力电池中，大容量大功率充放电的设计要求隔膜具有更好的耐高温性能。另外，聚烯烃隔膜透气性较差，无法很好满足电池快速充放电的需要，影响电池的循环使用寿命。
发明内容
技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种耐腐蚀铅酸蓄电池玻璃纤维隔膜。
技术方案：本发明提供的一种耐腐蚀铅酸蓄电池玻璃纤维隔膜，包括玻璃纤维复合耐腐蚀层、设于玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层两个表面上的聚合物与水溶性树脂复合层、设于聚合物与水溶性树脂复合层外表面的纳米粒子涂层。
作为改进，所述耐腐蚀层包括以下重量份的组份：玻璃纤维80份、氢氧化镁1-5份、乙酰柠檬酸三丁酯10-20份、苯乙烯5-7份、氟化石墨5-15份、磷酸三甲苯酯5-15份、脂肪酸酰胺25-35份、丁腈橡胶15-25份、重铬酸钾1-3份。
作为另一种改进，聚合物与水溶性树脂复合层中，所述聚合物为聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚乙烯中的一种或几种的混合物，所述水溶性树脂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧乙烷、羟甲基纤维素、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、支链淀粉中的一种或几种的混合物。
作为另一种改进，所述纳米粒子涂层为质量比1：(2-4)的陶瓷粒子和树脂复合纳米粒子涂层；所述陶瓷粒子为氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锆、钛酸钡和硫酸钡中的一种或几种的混合物；所述树脂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯中的一种或几种的混合物。
本发明还提供了上述铅酸蓄电池玻璃纤维隔膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)在pH1-2的条件下，加入玻璃纤维分散，连续搅拌防止絮聚；再加入乙酰柠檬酸三丁酯、苯乙烯、氟化石墨、磷酸三甲苯酯、脂肪酸酰胺、丁腈橡胶、重铬酸钾，搅拌分散均匀，再加入氢氧化镁，得混合纤维浆料；将混合纤维浆料造成湿纸幅，然后将湿纸幅进行干燥处理，即得玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层；
(2)将聚合物与水溶性树脂在pH2-3条件下混合，涂覆于玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层表面，干燥；
(3)将陶瓷粒子和树脂在pH2-3条件下混合，涂覆于步骤(2)的产物表面上，干燥，即得。
有益效果：本发明提供的铅酸蓄电池玻璃纤维隔膜将玻璃纤维应用于电池隔膜纸的制造中，生产的电池隔膜纸，其性能将会优于一般的电池隔膜纸，如吸液量更高，吸液速度更快，亲水性更好等，并在整个寿命期间保持其高的吸液率；同时，由于玻璃纤维隔膜具有表面积大，孔隙率高，孔径小，化学纯度高，有害杂质少，以及非常好的耐酸性、抗氧化性和小的电阻等特点。
本发明具备优异的机械强度、热稳定性、耐疲劳性能以及耐化学腐蚀性能。本发明所述由玻璃纤维构成的电池隔膜同时具备优异的机械强度、热稳定性、耐疲劳性能以及耐化学腐蚀性能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
耐腐蚀铅酸蓄电池玻璃纤维隔膜，见图1，包括玻璃纤维复合耐腐蚀,1、设于玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层两个表面上的聚合物与水溶性树脂复合层2、设于聚合物与水溶性树脂复合层外表面的纳米粒子涂层3。
所述耐腐蚀层包括以下重量份的组份：玻璃纤维80份、氢氧化镁3份、乙酰柠檬酸三丁酯15份、苯乙烯6份、氟化石墨10份、磷酸三甲苯酯10份、脂肪酸酰胺30份、丁腈橡胶20份、重铬酸钾2份。
聚合物与水溶性树脂复合层中，所述聚合物为质量比1:1的聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯，所述水溶性树脂为质量比1:2:1的聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧乙烷的混合物。
所述纳米粒子涂层为质量比1：3的陶瓷粒子和树脂复合纳米粒子涂层；所述陶瓷粒子为质量比1:2:1的氧化铝、氧化硅、氧化钛的混合物；所述树脂为质量比1:3:1的聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯的。
上述铅酸蓄电池玻璃纤维隔膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)在pH1-2的条件下，加入玻璃纤维分散，连续搅拌防止絮聚；再加入聚乙烯醇纤维，搅拌分散均匀，得混合纤维浆料；将混合纤维浆料造成湿纸幅，然后将湿纸幅进行干燥处理，即得玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层；
(2)将聚合物与水溶性树脂在pH2-3条件下混合，涂覆于玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层表面，干燥；
(3)将陶瓷粒子和树脂在pH2-3条件下混合，涂覆于步骤(2)的产物表面上，干燥，即得。
实施例2
耐腐蚀铅酸蓄电池玻璃纤维隔膜，见图1，包括玻璃纤维复合耐腐蚀,1、设于玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层两个表面上的聚合物与水溶性树脂复合层2、设于聚合物与水溶性树脂复合层外表面的纳米粒子涂层3。
所述耐腐蚀层包括以下重量份的组份：玻璃纤维80份、氢氧化镁1份、乙酰柠檬酸三丁酯20份、苯乙烯5份、氟化石墨15份、磷酸三甲苯酯5份、脂肪酸酰胺35份、丁腈橡胶15份、重铬酸钾3份。
聚合物与水溶性树脂复合层中，所述聚合物为聚乙烯中的一种或几种的混合物，所述水溶性树脂为质量比1:1:2的羟甲基纤维素、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素的混合物。
所述纳米粒子涂层为质量比1：2的陶瓷粒子和树脂复合纳米粒子涂层；所述陶瓷粒子为质量比1:2的氧化锆、钛酸钡的混合物；所述树脂为聚甲基丙烯酸甲酯。
其制备方法同实施例1。
实施例3
耐腐蚀铅酸蓄电池玻璃纤维隔膜，见图1，包括玻璃纤维复合耐腐蚀,1、设于玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层两个表面上的聚合物与水溶性树脂复合层2、设于聚合物与水溶性树脂复合层外表面的纳米粒子涂层3。
所述耐腐蚀层包括以下重量份的组份：玻璃纤维80份、氢氧化镁5份、乙酰柠檬酸三丁酯10份、苯乙烯7份、氟化石墨5份、磷酸三甲苯酯15份、脂肪酸酰胺25份、丁腈橡胶25份、重铬酸钾1份。
聚合物与水溶性树脂复合层中，所述聚合物为聚酰亚胺，所述水溶性树脂为质量比1：1：1的乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、支链淀粉的混合物。
所述纳米粒子涂层为质量比1：4的陶瓷粒子和树脂复合纳米粒子涂层；所述陶瓷粒子为硫酸钡；所述树脂为聚苯乙烯。
其制备方法同实施例1。

Claims (5)

1.一种耐腐蚀铅酸蓄电池玻璃纤维隔膜，其特征在于：包括玻璃纤维复合耐腐蚀层、设于玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层两个表面上的聚合物与水溶性树脂复合层、设于聚合物与水溶性树脂复合层外表面的纳米粒子涂层。
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀铅酸蓄电池玻璃纤维隔膜，其特征在于：所述耐腐蚀层包括以下重量份的组份：玻璃纤维80份、氢氧化镁1-5份、乙酰柠檬酸三丁酯10-20份、苯乙烯5-7份、氟化石墨5-15份、磷酸三甲苯酯5-15份、脂肪酸酰胺25-35份、丁腈橡胶15-25份、重铬酸钾1-3份。
3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀铅酸蓄电池玻璃纤维隔膜，其特征在于：聚合物与水溶性树脂复合层中，所述聚合物为聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚乙烯中的一种或几种的混合物，所述水溶性树脂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧乙烷、羟甲基纤维素、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、支链淀粉中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀铅酸蓄电池玻璃纤维隔膜，其特征在于：所述纳米粒子涂层为质量比1：(2-4)的陶瓷粒子和树脂复合纳米粒子涂层；所述陶瓷粒子为氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锆、钛酸钡和硫酸钡中的一种或几种的混合物；所述树脂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯中的一种或几种的混合物。
5.权利要求1所述的一种耐腐蚀铅酸蓄电池玻璃纤维隔膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)在pH1-2的条件下，加入玻璃纤维分散，连续搅拌防止絮聚；再加入乙酰柠檬酸三丁酯、苯乙烯、氟化石墨、磷酸三甲苯酯、脂肪酸酰胺、丁腈橡胶、重铬酸钾，搅拌分散均匀，再加入氢氧化镁，得混合纤维浆料；将混合纤维浆料造成湿纸幅，然后将湿纸幅进行干燥处理，即得玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层；
(2)将聚合物与水溶性树脂在pH2-3条件下混合，涂覆于玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层表面，干燥；
(3)将陶瓷粒子和树脂在pH2-3条件下混合，涂覆于步骤(2)的产物表面上，干燥，即得。
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