CN106257708B

CN106257708B - 一种防短路agm隔板

Info

Publication number: CN106257708B
Application number: CN201610706599.XA
Authority: CN
Inventors: 陈连强; 黄建忠; 郑书根; 应志超
Original assignee: ZHEJIANG CHANGTONG TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG CHANGTONG TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2016-08-23
Filing date: 2016-08-23
Publication date: 2019-01-11
Anticipated expiration: 2036-08-23
Also published as: CN106257708A

Abstract

本发明公开了一种防短路AGM隔板，所述防短路AGM隔板由以下质量百分比的原料制成：3~5%改性纳米蛭石粉，3~5%聚氧化乙烯，5~10%改性竹纤维，10~15%水溶性聚乙烯醇纤维，5~10%聚酰亚胺纤维，30~35%直径0.5~0.7μm高碱玻璃纤维，余量为直径3~4μm高碱玻璃纤维。本发明摒弃了传统的纯玻璃纤维配方，创造性地采用多种纤维混合交织而成，尤其是创造性地添加了改性竹纤维、聚酰亚胺纤维，同时辅以改性纳米蛭石粉、聚氧化乙烯等组分，隔板孔隙率高、空隙均匀，综合性能优异，能有效避免正极铅粉透过隔板到负极造成短路。

Description

一种防短路AGM隔板

技术领域

本发明涉及一种AGM隔板，尤其是涉及一种防短路AGM隔板。

背景技术

玻璃微纤维隔板（AGM）是阀控式铅酸蓄电池的关键材料之一，阀控式铅酸蓄电池用AGM隔板的主要作用是：（1）防止正/负极板互相接触而发生电池内部短路；（2）使蓄电池紧密装配，缩小电池体积；（3）防止极板变形、弯曲和活性物质的脱落；（4）在极板间的多孔性隔板中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需要；（5）防止一些对电池有害的物质通过隔板进行迁移和扩散。因此，AGM隔板具有阀控式铅酸蓄电池第三电极之称。

目前AGM隔板主要是用直径0.5~3μm的玻璃微纤维通过湿法造纸技术抄造而成，组装成电池后由于随着电池充放电会造成极板不停拉伸和收缩，由于玻璃纤维表面光滑，易产生相互滑动从而造成隔板上孔径变大，从而容易造成极板上细小铅粉渗透到隔板中造成短路。

例如，申请公布号 CN 102623659 A，申请公布日 2012.08.01的中国专利公布了本发明公开了一种铅酸蓄电池隔板及其制备方法，该隔板以玻璃纤维为主成分，还包含10~20%熔点为100~200℃的聚烯烃树脂纤维。该发明通过在玻璃纤维中添加聚烯烃树脂，在干燥升温过程中使聚烯烃树脂熔化，冷却后固化连接周围的玻璃纤维，使最终的隔板抗拉强度得到明显提高。该隔板虽然提高了抗拉强度，但聚烯烃树脂在熔化后，会造成隔板孔径分布不匀，影响隔板孔径的一致性，同时随着电池充放电的进行，正极铅粉逐渐有少量地透过隔板到负极造成短路。

发明内容

本发明是为了解决现有技术的AGM隔板易造成极板上细小铅粉渗透到隔板中造成短路的问题，提供了一种配方科学合理，孔隙率高、空隙均匀，综合性能优异，能有效避免电池短路的防短路AGM隔板。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种防短路AGM隔板，所述防短路AGM隔板由以下质量百分比的原料制成：3~5%改性纳米蛭石粉，3~5%聚氧化乙烯，5~10%改性竹纤维，10~15%水溶性聚乙烯醇纤维，5~10%聚酰亚胺纤维，30~35%直径0.5~0.7μm高碱玻璃纤维，余量为直径3~4μm高碱玻璃纤维。本发明的AGM隔板摒弃了传统的纯玻璃纤维配方，创造性地采用多种纤维混合交织而成，尤其是创造性地添加了改性竹纤维、聚酰亚胺纤维，同时辅以改性纳米蛭石粉，其中改性竹纤维具有优异的瞬间吸水性和保水性，能大大提高隔板对电解液的湿润性能以及对电解液的保持能力，使隔板中的电解液保持均匀一致，并在整个寿命期间保持其高的吸液率，从而可以抑制电池中隔板上电解液的分层及电解液密度的分层现象，另外，改性竹纤维耐热性能与结构稳定性能好，能有效抑制隔板在横向和纵向上的拉伸，避免隔板孔径变大引起短路，而且竹纤维能有效吸附铅粉，避免铅粉进入隔板中互相接触而发生电池内部短路；但是改性竹纤维的加入会影响隔板的压缩性、柔软性及湿回弹性能，且改性竹纤维与其他纤维之间的兼容性差，结合强度低，会影响隔板的抗拉伸性能，为解决上述问题，本发明中加入了聚酰亚胺纤维、聚氧化乙烯及水溶性聚乙烯醇纤维，聚酰亚胺纤维的加入能改善隔板的压缩性、湿回弹性及抗拉伸性能，使隔板结构保持稳定，避免隔板上孔径变大，水溶性聚乙烯醇纤维的加入能改善隔板的柔软性及韧性，使其易弯曲，同时水溶性聚乙烯醇纤维粘结性好，具有搭接作用，可使各纤维粘结在一起，有利于进一步提高本发明隔板的机械强度，聚氧化乙烯粘性好，能提高纤维之间的纤维之间的界面结合强度，并能避免隔板过脆而在裁分切时产生裂纹；改性纳米蛭石粉具有优异的吸附作用，也可以吸附细小的铅粉避免铅粉进入隔板内部引起短路，另外改性纳米蛭石粉可粘结在纤维表面，形成粘结点，提高纤维之间的结合力，使得隔板受热膨胀时纤维之间不会任意移动而使孔径变大，有效阻止铅粉通过隔板引起短路，同时由于改性纳米蛭石粉的填充作用，使隔板中的近似直通孔变成弯曲状微孔，从而能控制铅枝晶的穿透；本发明还限定了玻璃纤维的粗细比，使得本发明的隔板具有孔径细小均匀，孔率大小适度，干态和湿态弹性好等特性，综合性能好。

作为优选，所述改性竹纤维通过以下方法制得：将竹纤维加入氯磺酸中，加热至80~100℃溶胀1~3h，冷却，过滤，将过滤物用水洗至pH呈中性，真空干燥，再加入浸润剂中进行浸泡30~60min后于95~105℃下烘干，即得改性竹纤维。氯磺酸能使竹纤维集束充分溶胀，使其充分分散，有利于提高其分散性，同时有利于浸润剂充分、均匀浸润竹纤维，浸润剂可使得烘干后的竹纤维表面能形成一层保护膜，尽量保证竹纤维的保留长度，并在表面形成较多的官能团有利于改善其分散性，另外，经浸泡过的竹纤维表面粗糙度也变大，可增加与各纤维之间的摩擦系数，使界面剪切强度增加，提高了隔板的机械强度与韧性。

作为优选，所述浸润剂由以下质量百分比的组分制成：40~50%聚四氟乙烯分散乳液，0.1~0.2%季铵盐，0.3~0.5%硬脂酸聚氧乙烯酯，0.1~0.3%硅烷偶联剂KH-550，余量为水。本发明中的浸润剂是关键点，能使竹纤维表面形成一层有机膜，其中聚四氟乙烯分散乳液为主成膜剂，硬脂酸聚氧乙烯酯为辅成膜剂，季铵盐为抗静电剂，硅烷偶联剂KH-550为分散、乳化剂，能使纳米氮化硅均匀分散。

作为优选，所述竹纤维长度2~4mm，直径为0.03~0.05mm。

作为优选，所述改性纳米蛭石粉通过以下方法制得：将纳米蛭石粉加入稀硫酸中，加热至85~90℃保温3~5h，过滤，用去离子水洗至pH呈中性后，干燥，在800~900℃煅烧后加入改性液中剪切分散后，于30~40℃下震荡5~7h，过滤干燥，即得改性纳米蛭石粉。改性纳米蛭石粉的分散性能优异，且与各纤维之间的兼容性好。

作为优选，所述改性液由以下质量百分比的组分组成：3~5%环氧树脂乳液，0.3~0.5%聚氨酯乳液，0.3~0.5%硅烷偶联剂KH-550，余量为丙酮。

作为优选，所述聚酰亚胺纤维直径为0.3~0.5μm，长度为3~5mm。

作为优选，所述水溶性聚乙烯醇纤维直径为1~3μm，长度为3~5mm。

作为优选，所述高碱玻璃纤维的长度为3~5mm。玻璃微纤维的长度与隔板的孔率大小有关，但长度过长会产生絮凝，不易分散，且隔板的厚度均一性控制较难，而玻璃纤维长度过短，不易交织，导致隔板强度低，因此经过综合考虑，本发明中限定玻璃纤维长度为3~5mm。

因此，本发明具有如下有益效果：摒弃了传统的纯玻璃纤维配方，创造性地采用多种纤维混合交织而成，尤其是创造性地添加了改性竹纤维、聚酰亚胺纤维，同时辅以改性纳米蛭石粉、聚氧化乙烯等组分，隔板孔隙率高、空隙均匀，综合性能优异，能有效避免正极铅粉透过隔板到负极造成短路。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

一种防短路AGM隔板，由以下质量百分比的原料制成：4%改性纳米蛭石粉，4%聚氧化乙烯，7%改性竹纤维，12%直径2μm、长度4mm的水溶性聚乙烯醇纤维，7%直径0.4μm、长度为4mm的聚酰亚胺纤维，32%直径0.6μm、长度为4mm的高碱玻璃纤维，余量为直径3.5μm、长度为3.5mm的高碱玻璃纤维，其中，

改性纳米蛭石粉通过以下方法制得：将纳米蛭石粉加入稀硫酸中，加热至87℃保温4h，过滤，用去离子水洗至pH呈中性后，干燥，在850℃煅烧后加入改性液中剪切分散后，于35℃下震荡6h，过滤干燥，即得改性纳米蛭石粉，改性液由以下质量百分比的组分组成：4%环氧树脂乳液，0.4%聚氨酯乳液，0.4%硅烷偶联剂KH-550，余量为丙酮；

改性竹纤维通过以下方法制得：将长度3mm、直径0.04mm的竹纤维加入氯磺酸中，加热至85℃溶胀2h，冷却，过滤，将过滤物用水洗至pH呈中性，真空干燥，再加入浸润剂中进行浸泡40min后于100℃下烘干，即得改性竹纤维，浸润剂由以下质量百分比的组分制成：45%聚四氟乙烯分散乳液，0.15%季铵盐，0.45%硬脂酸聚氧乙烯酯，0.2%硅烷偶联剂KH-550，余量为水。

实施例2

一种防短路AGM隔板，由以下质量百分比的原料制成：5%改性纳米蛭石粉，5%聚氧化乙烯，10%改性竹纤维，15%直径3μm、长度5mm的水溶性聚乙烯醇纤维，10%直径0.5μm、长度为5mm的聚酰亚胺纤维，35%直径0.7μm、长度为5mm的高碱玻璃纤维，余量为直径4μm、长度为5mm的高碱玻璃纤维，其中，

改性纳米蛭石粉通过以下方法制得：将纳米蛭石粉加入稀硫酸中，加热至90℃保温3h，过滤，用去离子水洗至pH呈中性后，干燥，在900℃煅烧后加入改性液中剪切分散后，于40℃下震荡5h，过滤干燥，即得改性纳米蛭石粉，改性液由以下质量百分比的组分组成：5%环氧树脂乳液，0.5%聚氨酯乳液，0.5%硅烷偶联剂KH-550，余量为丙酮；

改性竹纤维通过以下方法制得：将长度4mm、直径0.05mm的竹纤维加入氯磺酸中，加热至100℃溶胀1h，冷却，过滤，将过滤物用水洗至pH呈中性，真空干燥，再加入浸润剂中进行浸泡60min后于105℃下烘干，即得改性竹纤维，浸润剂由以下质量百分比的组分制成：50%聚四氟乙烯分散乳液，0.2%季铵盐，0.5%硬脂酸聚氧乙烯酯，0.3%硅烷偶联剂KH-550，余量为水。

实施例3

一种防短路AGM隔板，由以下质量百分比的原料制成：3%改性纳米蛭石粉，3%聚氧化乙烯，5%改性竹纤维，10%直径1μm、长度3mm的水溶性聚乙烯醇纤维，5%直径0.3μm、长度为3mm的聚酰亚胺纤维，30%直径0.5μm、长度为3mm的高碱玻璃纤维，余量为直径3μm、长度为3mm的高碱玻璃纤维，其中，

改性纳米蛭石粉通过以下方法制得：将纳米蛭石粉加入稀硫酸中，加热至85℃保温5h，过滤，用去离子水洗至pH呈中性后，干燥，在800℃煅烧后加入改性液中剪切分散后，于30℃下震荡7h，过滤干燥，即得改性纳米蛭石粉，改性液由以下质量百分比的组分组成：3%环氧树脂乳液，0.3%聚氨酯乳液，0.3%硅烷偶联剂KH-550，余量为丙酮；

改性竹纤维通过以下方法制得：将长度2mm、直径0.03mm的竹纤维加入氯磺酸中，加热至80℃溶胀1h，冷却，过滤，将过滤物用水洗至pH呈中性，真空干燥，再加入浸润剂中进行浸泡30min后于95℃下烘干，即得改性竹纤维，浸润剂由以下质量百分比的组分制成：40%聚四氟乙烯分散乳液，0.1%季铵盐，0.3%硬脂酸聚氧乙烯酯，0.1%硅烷偶联剂KH-550，余量为水。

本发明的防短路AGM隔板采用湿法造纸技术抄造而成，即：将原料混合后加水打浆，再对浆料进行成型抄造、烘干即可。

本发明的防短路AGM隔板主要性能如下：

1. 50KP湿回弹性：≥92%；

2. 拉伸强度：厚度（100kPa）≤1.00mm时，拉伸强度≥1.2kN/m；

厚度（100kPa）＞1.00mm时，拉伸强度≥1.4kN/m；

3. 毛细吸酸高度：5min吸酸高度≥90mm，24h吸酸高度≥710 mm；

4. 最大孔径：≤13μm；

5. 孔率：≥92%；

6. 铁含量≤0.003%；氯含量≤0.002%。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims

1.一种防短路AGM隔板，其特征在于，所述防短路AGM隔板由以下质量百分比的原料制成：3~5%改性纳米蛭石粉，3~5%聚氧化乙烯，5~10%改性竹纤维，10~15%水溶性聚乙烯醇纤维，5~10%聚酰亚胺纤维，30~35%直径0.5~0.7μm高碱玻璃纤维，余量为直径3~4μm高碱玻璃纤维；所述改性竹纤维通过以下方法制得：将竹纤维加入氯磺酸中，加热至80~100℃溶胀1~3h，冷却，过滤，将过滤物用水洗至pH呈中性，真空干燥，再加入浸润剂中进行浸泡30~60min后于95~105℃下烘干，即得改性竹纤维；所述浸润剂由以下质量百分比的组分制成：40~50%聚四氟乙烯分散乳液，0.1~0.2%季铵盐，0.3~0.5%硬脂酸聚氧乙烯酯，0.1~0.3%硅烷偶联剂KH-550，余量为水；

所述改性纳米蛭石粉通过以下方法制得：将纳米蛭石粉加入稀硫酸中，加热至85~90℃保温3~5h，过滤，用去离子水洗至pH呈中性后，干燥，在800~900℃煅烧后加入改性液中剪切分散后，于30~40℃下震荡5~7h，过滤干燥，即得改性纳米蛭石粉；

所述改性液由以下质量百分比的组分组成：3~5%环氧树脂乳液，0.3~0.5%聚氨酯乳液，0.3~0.5%硅烷偶联剂KH-550，余量为丙酮。

2.根据权利要求1所述的一种防短路AGM隔板，其特征在于，所述竹纤维长度2~4mm，直径为0.03~0.05mm。

3.根据权利要求1所述的一种防短路AGM隔板，其特征在于，所述聚酰亚胺纤维直径为0.3~0.5μm，长度为3~5mm。

4.根据权利要求1所述的一种防短路AGM隔板，其特征在于，所述水溶性聚乙烯醇纤维直径为1~3μm，长度为3~5mm。

5.根据权利要求1所述的一种防短路AGM隔板，其特征在于，所述高碱玻璃纤维的长度为3~5mm。