CN106450103A - 一种启停电池用agm隔膜及其制备方法 - Google Patents

一种启停电池用agm隔膜及其制备方法 Download PDF

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戴旭鹏
宋德华
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Abstract

本发明公开了一种启停电池用AGM隔膜及其制备方法。启停电池用AGM隔膜，其孔隙率不小于91.5％，其原料组分包括80～92份的高碱玻璃纤维和8～20份的双熔点纤维，所述份数为质量份数。本发明启停电池用AGM隔膜，孔隙率高，具有一定憎斥电解液的孔道供氧气通过，提高氧复合效率，减少水分流失；弹性好，使得隔膜与极板保持紧密接触，减少活性物质的脱落；烘干过程中，双熔点纤维部分熔化与高碱玻璃纤维交织成网络结构，提高隔膜的抗张强度和抗穿刺强度；制备工艺简单，利用它生产的启停电池具有优异的充放电性能以及循环寿命。

Description

一种启停电池用AGM隔膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种启停电池用AGM隔膜及其制备方法，属于启停电池领域。
背景技术
启停系统电池技术是推动新能源汽车产业发展的重中之重，它要求铅酸蓄电池具有大电流放电性能、高充电接收性能、耐久性能及循环寿命强。汽车启停电池主要采用富液式增强性蓄电池(EFB)和玻璃纤维吸附式蓄电池(AGM)。与EFB蓄电池相比，AGM铅酸蓄电池具有较大的优势。它具有较长的寿命，优良的冷启动能力以及可以提供更高的能量。因此AGM铅酸蓄电池将是未来混合动力汽车启停系统的主流。
AGM隔膜作为电池的“第三电极”，决定着电池性能优良与否，研究表明电池短路与失水等问题都与AGM隔膜有密切的关系，因而启停电池要求AGM隔膜具有高孔隙率、吸酸性能好、强度(拉伸、穿刺)性能高等要求，现有的隔膜尚不能满足要求。
发明内容
为了解决现有技术中隔膜在孔隙率、吸酸性能、强度性能等方面存在的不足，本发明提供一种启停电池用AGM隔膜及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种启停电池用AGM隔膜，其孔隙率不小于91.5％。
本申请AGM隔膜具有孔隙率高、吸酸性能好、强度(拉伸、穿刺)性能高等特点，完全满足AGM铅酸蓄电池的要求。
本申请启停电池用AGM隔膜厚度优选为1.5-1.8mm(测试压力为10KPa)。
为了进一步提高AGM隔膜的综合性能，上述启停电池用AGM隔膜的原料组分包括80～92份的高碱玻璃纤维和8～20份的双熔点纤维，所述份数为质量份数。
本申请通过双熔点纤维的加入，增加了隔膜弹性，减少了电池活性物质脱落，也提高了氧复合效率；同时增加了隔膜的拉伸强度以及穿刺强度。
本发明隔膜有效解决了现有启停电池隔膜吸酸性能弱，大电流放电能力低、充电接收能力低、强度性能低等问题，利用它生产的启停电池具有优异的充放电性能以及循环寿命。
为了进一步保证隔膜的孔隙率和机械强度等性能，优选，高碱玻璃纤维的单丝直径为0.5～1.2um，长度为0.5～1.2mm；双熔点纤维的单丝直径为14～16um，长度为6～10mm。
为了进一步促进与高碱玻璃纤维之间的协同作用，双熔点纤维包括芯层和设在芯层外围的包裹层，其中，芯层为熔点为220-250℃的聚酯纤维，包裹层为熔点为160-180℃的聚酯纤维。
为了进一步保证隔膜的孔隙率和机械强度等性能，优选，高碱玻璃纤维中Na2O的质量含量不小于15％，其它主要成分为SiO2，Al2O3，CaO，MgO，B2O3。
上述启停电池用AGM隔膜的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：
(1)在高碱玻璃纤维中添加双熔点纤维，并将所得物料投入碎浆机中疏解；
(2)在碎浆机中添加分散剂，使得纤维分散均匀，得浆料；
(3)浆料在成形部经重力脱水、吸湿真空脱水和强制真空脱水后，成形湿纸幅；
(4)湿纸幅经干燥、分切、卷曲，即得启停电池用AGM隔膜。
上述碎浆机、成形部等为造纸常用设备，具体参见现有技术。
为了进一步保证所得隔膜的均匀性，优选，步骤(1)中疏解时间为8～15min；步骤(2)中的分散剂为质量浓度75～98％的浓硫酸，分散剂与高碱玻璃纤维质量比为1:(5-20)。
为了进一步保证所得隔膜的综合性能，优选，步骤(4)中干燥温度为120～260℃。
本发明未提及的技术均参照现有技术。
本发明启停电池用AGM隔膜，如有如下有益效果：a、孔隙率高，具有一定憎斥电解液的孔道供氧气通过，提高氧复合效率，减少水分流失；b、弹性好，使得隔膜与极板保持紧密接触，减少活性物质的脱落；c、烘干过程中，双熔点纤维部分熔化与高碱玻璃纤维交织成网络结构，提高隔膜的抗张强度和抗穿刺强度；d、制备工艺简单，利用它生产的启停电池具有优异的充放电性能以及循环寿命。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
各实施例中高碱玻璃纤维购自天盛缘供应商，MINI-ESLON WL-2D-LM，双熔点纤维2D购自上海石化，芯层为熔点为230℃的聚酯，包裹层为熔点为170℃的聚酯；
实施例及对比例中启停电池用AGM隔膜的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：
(1)在高碱玻璃纤维中添加双熔点纤维，并将所得物料投入碎浆机中疏解8～15min；
(2)在碎浆机中添加分散剂，使得纤维分散均匀，得浆料；
(3)浆料在成形部经重力脱水、吸湿真空脱水和强制真空脱水后，成形湿纸幅；
(4)湿纸幅经干燥、分切、卷曲，即得启停电池用AGM隔膜，干燥温度为120～260℃。
步骤(2)中的分散剂为质量浓度75～98％的浓硫酸，分散剂与高碱玻璃纤维质量比为1:5-20。
实施例1
高碱玻璃纤维，单丝直径0.8～1.0um，长度0.7～1mm；双熔点纤维，单丝直径14um，长度10mm；高碱玻璃纤维质量份数92份，双熔点纤维质量份数8份；按照上述方法制得到AGM隔膜，其中，疏解时间12min；烘箱干燥温度240℃；分散剂为质量浓度78％的浓硫酸，分散剂与高碱玻璃纤维质量比为1:16；
实施例2
高碱玻璃纤维，单丝直径0.8～1.0um，长度0.7～1mm；双熔点纤维，单丝直径14um，长度10mm；高碱玻璃纤维质量份数88份，双熔点纤维质量份数12份；按照上述方法制得到AGM隔膜，其中，疏解时间12min；烘箱干燥温度240℃；分散剂为质量浓度96％的浓硫酸，分散剂与高碱玻璃纤维质量比为1:6；
实施例3
高碱玻璃纤维，单丝直径0.8～1.0um，长度0.7～1mm；双熔点纤维，单丝直径14um，长度10mm；高碱玻璃纤维质量份数84份，双熔点纤维质量份数16份；按照上述方法制得到AGM隔膜，其中，疏解时间12min；烘箱干燥温度240℃；分散剂为质量浓度75％的浓硫酸，分散剂与高碱玻璃纤维质量比为1:18；
实施例4
高碱玻璃纤维，单丝直径0.8～1.0um，长度0.7～1mm；双熔点纤维，单丝直径14um，长度10mm；高碱玻璃纤维质量份数80份，双熔点纤维质量份数20份；按照上述方法制得到AGM隔膜，其中，疏解时间12min；烘箱干燥温度240℃；分散剂为质量浓度85％的浓硫酸，分散剂与高碱玻璃纤维质量比为1:12；
实施例5
高碱玻璃纤维，单丝直径0.8～1.0um，长度0.7～1mm；双熔点纤维，单丝直径14um，长度8mm；高碱玻璃纤维质量份数88份，双熔点纤维质量份数12份；按照上述方法制得到AGM隔膜，其中，疏解时间12min；烘箱干燥温度240℃；分散剂为质量浓度80％的浓硫酸，分散剂与高碱玻璃纤维质量比为1:15；
实施例6
高碱玻璃纤维，单丝直径0.8～1.0um，长度0.7～1mm；双熔点纤维，单丝直径14um，长度8mm；高碱玻璃纤维质量份数88份，双熔点纤维质量份数12份；按照上述方法制得到AGM隔膜，其中，疏解时间14min；烘箱干燥温度240℃；分散剂为质量浓度75％的浓硫酸，分散剂与高碱玻璃纤维质量比为1:20；
实施例7
高碱玻璃纤维，单丝直径0.8～1.0um，长度0.7～1mm；双熔点纤维，单丝直径14um，长度8mm；高碱玻璃纤维质量份数88份，双熔点纤维质量份数12份；按照上述方法制得到AGM隔膜，其中，疏解时间14min；烘箱干燥温度200℃；分散剂为质量浓度98％的浓硫酸，分散剂与高碱玻璃纤维质量比为1:5；
对比例1
高碱玻璃纤维，单丝直径0.8～1.0um，长度0.7～1mm，高碱玻璃纤维质量份数100份，按照上述方法制得到AGM隔膜，其中，疏解时间14min，烘干温度200℃；分散剂为质量浓度98％的浓硫酸，分散剂与高碱玻璃纤维质量比为1:5。
各实施例所得性能表
厚度mm 孔隙率％ 穿刺强度N/mm 拉伸强度KN/m 常态吸酸g/g
实施例1 1.5 91.5 2.75 0.84 9.4
实施例2 1.5 91.9 2.95 0.89 9.9
实施例3 1.5 92.3 2.99 0.80 10.2
实施例4 1.5 92.8 3.07 0.78 10.5
实施例5 1.5 92.2 2.96 0.87 9.8
实施例6 1.5 91.8 2.94 0.92 10
实施例7 1.5 91.7 2.93 0.90 9.7
对比例1 1.5 89.5 1.89 0.6 8.6
上表中各性能的测试均参照：国家标准GB/T 28535-2012铅酸蓄电池隔板。

Claims (9)

1.一种启停电池用AGM隔膜，其特征在于：其孔隙率不小于91.5％。
2.如权利要求1所述的启停电池用AGM隔膜，其特征在于：其原料组分包括80～92份的高碱玻璃纤维和8～20份的双熔点纤维，所述份数为质量份数。
3.如权利要求2所述的启停电池用AGM隔膜，其特征在于：高碱玻璃纤维的单丝直径为0.5～1.2um，长度为0.5～1.2mm；双熔点纤维的单丝直径为14～16um，长度为6～10mm。
4.如权利要求2或3所述的启停电池用AGM隔膜，其特征在于：双熔点纤维包括芯层和设在芯层外围的包裹层，其中，芯层为熔点为220-250℃的聚酯纤维，包裹层为熔点为160-180℃的聚酯纤维。
5.如权利要求2或3所述的启停电池用AGM隔膜，其特征在于：高碱玻璃纤维中Na2O的质量含量不小于15％。
6.权利要求1-5任意一项所述的启停电池用AGM隔膜的制备方法，其特征在于：包括顺序相接的如下步骤：
(1)在高碱玻璃纤维中添加双熔点纤维，并将所得物料投入碎浆机中疏解；
(2)在碎浆机中添加分散剂，使得纤维分散均匀，得浆料；
(3)浆料在成形部经重力脱水、吸湿真空脱水和强制真空脱水后，成形湿纸幅；
(4)湿纸幅经干燥、分切、卷曲，即得启停电池用AGM隔膜。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤(1)中疏解时间为8～15min。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于：步骤(2)中的分散剂为质量浓度75～98％的浓硫酸，分散剂与高碱玻璃纤维质量比为1:(5-20)。
9.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于：步骤(4)中干燥温度为120～260℃。
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