CN106684295A - 一种兼具吸收和吸附电解液能力的点压式玻璃纤维隔板及其制备工艺 - Google Patents

一种兼具吸收和吸附电解液能力的点压式玻璃纤维隔板及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种兼具吸收和吸附电解液能力的点压式玻璃纤维隔板及其制备工艺，将制隔板所用的玻璃纤维棉材料经过两滚轮间滚压成型，其中一个滚轮的滚压面有均匀分布的球缺形凸起或者滚轮外包有均匀分布着球缺形凸起的滚压层，控制两个滚轮之间的压力和滚压速度，匀速滚压，成型后的玻璃纤维隔板的一侧表面为有球缺形凹陷相间且分布均匀的面。用本发明的隔板后，在隔板表面会形成凹凸相间的空间，利用这样的空间来吸收和存储电解液，使隔板整体对电解液的吸附和吸收能力全面上升，从而提高电池寿命。

Description

一种兼具吸收和吸附电解液能力的点压式玻璃纤维隔板及其 制备工艺
技术领域
本发明涉及一种玻璃纤维隔板，特别涉及一种用于阀控式铅酸蓄电池的点压式玻璃纤维隔板及其制备工艺。
背景技术
现有的铅酸蓄电池特别是阀控式铅酸蓄电池存在的一个主要问题是：要么电池的吸酸量不够，要么在循环放电过程出现电池气胀现象，最终都影响电池的寿命。
隔板是各类电池必须使用的一种原料，不同品种的电池使用不同材质、通过不同的工艺制成的电池隔板，阀控式免维护铅酸蓄电池使用的几乎全部是由玻璃纤维棉制成的玻璃纤维隔板。可以说隔板的性能也就同时决定了电池的质量。对隔板的性能国家制定了相应的质量标准，比如吸酸量、吸酸高度等国家都有明文规定，但是，由于各厂家生产工艺不同，装配操作控制不同，即便隔板符合国家标准，也不一定都做出高质量的电池。
目前各厂家使用的玻璃纤维隔板主要存在的问题有：
(1)用玻璃纤维隔板组装电池，若装配压力过大，会由于隔板对酸的吸收及存储能力不足灌不进酸，达不到灌酸的设计量。
(2)用玻璃纤维隔板组装电池，若装配压力较小，灌酸很容易，玻璃纤维隔板可以充分吸收酸，灌酸后玻璃纤维会收缩，这样在隔板与极片之间容易形成一层纯粹由电解液组成的电解液层，从而破坏了电池的紧装配，氧气从正极到负极的传递通道被破坏，电池的气体复合反应效率降低，电池会大量析出气体。
为了解决上述问题，研制一种既能充分吸收储存电解液又能对电解液吸附能力较强的新型玻璃纤维隔板很有必要。为了达到这个目的，研究者们通常都将精力放在玻璃纤维隔板的配方和配比上，鲜有其他思路。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足，而提供一种兼具吸收和吸附电解液能力的点压式玻璃纤维隔板及其制备工艺，通过工艺改变玻璃纤维隔板形状来实现。
本发明采取的技术方案为：
一种兼具吸收和吸附电解液能力的点压式玻璃纤维隔板的制备工艺，包括步骤如下：
将制隔板所用的玻璃纤维棉材料经过两滚轮间滚压成型，其中一个滚轮的滚压面有均匀分布的球缺形凸起或者滚轮外包有均匀分布着球缺形凸起的滚压层，控制两个滚轮之间的压力和滚压速度，匀速滚压，使成型后的玻璃纤维隔板的一侧表面为有球缺形凹陷相间且分布均匀的面。
所述的滚压面或滚压层优选凸起的面积分布率在40-60％。
所述的球缺形凸起高度在0.01mm-1cm，底面直径在0.02-2cm；优选高度在0.5-2mm，底面直径1-3mm。
球缺形凸起可以为木质、硬质橡胶等材质。
当滚压层及球缺形凸起材质为硬质橡胶时，两个滚轮之间的压力控制在100-300KPa，滚压运行速度为20-40米/分。
所述的滚压成型为一次滚压；两个滚轮一个为主动轮一个为从动轮，优选从动轮上带有球缺形凸起或包有带球缺形凸起的滚压层。
一种兼具吸收和吸附电解液能力的点压式玻璃纤维隔板，它的一侧表面上有球缺形凹陷间隔且均匀分布，有球缺形凹陷的部分面积占这一侧面积的40-60％。
所述的球缺形凹陷深度在0.01mm-1cm，凹口直径在0.02-2cm；优选深度在0.5-2mm，凹口直径1-3mm。凹陷太小会起不到提高吸酸能力的作用，太大不利于电池寿命的提高。
上述的兼具吸收和吸附电解液能力的点压式玻璃纤维隔板应用在铅酸蓄电池中能提高电池寿命。
制成的玻璃纤维隔板表面呈凹凸不平的状态，这样做时隔板必然是凸面受到的压力较小，凹面受到的压力较大，使得凹面的玻璃纤维丝与玻璃纤维丝之间的孔径变小，根据吸附能力的公式，液体被吸附的上升高度h:
式中σ-表面张力，θ-润湿接触角，ρ-液体密度，q-重力加速度，r-微孔半径。
公式中，如果液固相接触的两相的材料一定，则σ、θ均为常数，电池内的电解液密度一定，ρ和q也为常数，隔板的吸酸能力及吸酸高度h只与玻璃纤维间孔的半径有关，且成反比。因此，玻璃纤维隔板凹的部分吸附能力随压力增加、玻璃纤维之间的空隙减小，即r的减小吸附能力增大。
组装电池中整体压力都增加的话正常隔板对电解液的吸收能力会大幅度下降，用本发明的隔板后，在隔板表面会形成凹凸相间的空间，利用这样的空间来吸收和存储电解液，使隔板整体对电解液的吸附和吸收能力全面上升。
同等条件下用本发明玻璃纤维隔板组装的电池与市售普通玻璃纤维隔板组装的电池相比，加酸量提高8-10％，电池寿命增加15-25％。
附图说明
图1为本发明实施例1所用的设备图；
图2为本发明玻璃纤维隔板的纵截面图；
其中，1.压力调节器，2.升降控制器，3.滚轮(主动轮)，4.滚轮(从动轮)，5.滚压层，6.球缺形凸起，7.放卷架，8.收取架，9.气缸，10.支架，11.空气压缩机。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明。
实施例1：
一种兼具吸收和吸附电解液能力的玻璃纤维隔板的制备工艺，包括步骤如下：
将制隔板所用的玻璃纤维棉材料经过两滚轮间滚压成型，控制两个滚轮之间的压力和滚压速度，匀速滚压。可用图1所示的设备，两个滚轮一个为主动轮一个为从动轮，上面的从动轮滚轮上带有均匀分布着球缺形凸起的滚压层，滚压层材质选用硬质橡胶。主动轮转动带动材料运行，两个滚轮间有压力作用于材料从而被动轮也跟着转动实现滚压。压力太低起不到点压效果，压力过高则隔板性能向相反方向变化，吸酸能力降低。设计滚压层凸起的面积分布率在60％，球缺形凸起高度在0.5mm，底面直径1.2mm。调节两个滚轮之间的压力控制在300KPa，滚压运行速度为25米/分。一次滚压成型后的玻璃纤维隔板的一侧表面为有球缺形凹陷相间且分布均匀的面。
实施例2：
一种兼具吸收和吸附电解液能力的玻璃纤维隔板的制备工艺，包括步骤如下：
将制隔板所用的玻璃纤维棉材料经过两滚轮间滚压成型，控制两个滚轮之间的压力和滚压速度，匀速滚压。可用图1所示的设备，两个滚轮一个为主动轮一个为从动轮，上面的从动轮滚轮上带有均匀分布着球缺形凸起的滚压层，滚压层材质选用硬质橡胶。设计滚压层凸起的面积分布率在50％，球缺形凸起高度在1mm，底面直径2mm。调节两个滚轮之间的压力控制在200KPa，滚压运行速度为35米/分。一次滚压成型后的玻璃纤维隔板的一侧表面为有球缺形凹陷相间且分布均匀的面。
实施例3：
一种兼具吸收和吸附电解液能力的玻璃纤维隔板的制备工艺，包括步骤如下：
将制隔板所用的玻璃纤维棉材料经过两滚轮间滚压成型，控制两个滚轮之间的压力和滚压速度，匀速滚压。可用图1所示的设备，两个滚轮一个为主动轮一个为从动轮，上面的从动轮滚轮上带有均匀分布着球缺形凸起的滚压层，滚压层材质选用硬质橡胶。设计滚压层凸起的面积分布率在40％，球缺形凸起高度在2mm，底面直径3mm。调节两个滚轮之间的压力控制在150KPa，滚压运行速度为20米/分。一次滚压成型后的玻璃纤维隔板的一侧表面为有球缺形凹陷相间且分布均匀的面。
性能测试：
将本发明实施例制备的玻璃纤维隔板及用它们组装的电池与现有隔板及组装的电池作性能测试对比，工艺不同对隔板参数的影响见表1，A组为现有隔板对比样，B组为本发明各实施例测试样。用本发明各实施例的产品(对应测试样1-3)与现有生产方法生产的隔板(对比样)，用同一厂家、同一批次生产的正负极板分别组装成12V-10Ah电池各3只，进行性能检测、寿命检测，是用2小时率先全充全放的方法，检测结果见表2，从表中可以看出，用本发明制做的产品组装成电池与普通隔板相比，加酸量提高8-10％，电池寿命增加15-25％。
表1
注：1.A厚度为100KPa 0.63mm，B厚度为100KPa 0.63mm
2.测试时间2016.12.16
3.测试条件：环境温度18℃、湿度49％
4.干燥箱设定温度30℃、干燥时长60min
5.测试地点：山东通用保险有限公司。
表2
以上是结合具体实施例对本发明的详细介绍，本发明的保护范围不限于此。

Claims (10)

1.一种兼具吸收和吸附电解液能力的点压式玻璃纤维隔板的制备工艺，其特征是，包括步骤如下：
将制隔板所用的玻璃纤维棉材料经过两滚轮间滚压成型，其中一个滚轮的滚压面有均匀分布的球缺形凸起或者滚轮外包有均匀分布着球缺形凸起的滚压层，控制两个滚轮之间的压力和滚压速度，匀速滚压，使成型后的玻璃纤维隔板的一侧表面为有球缺形凹陷相间且分布均匀的面。
2.根据权利要求1所述的一种兼具吸收和吸附电解液能力的点压式玻璃纤维隔板的制备工艺，其特征是，所述的滚压面或滚压层凸起部分的面积分布率在40-60％。
3.根据权利要求1所述的一种兼具吸收和吸附电解液能力的点压式玻璃纤维隔板的制备工艺，其特征是，所述的球缺形凸起高度在0.5-2mm，底面直径1-3mm。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种兼具吸收和吸附电解液能力的点压式玻璃纤维隔板的制备工艺，其特征是，当滚压层及球缺形凸起材质为硬质橡胶时，两个滚轮之间的压力控制在100-300KPa，滚压运行速度为20-40米/分。
5.根据权利要求1所述的一种兼具吸收和吸附电解液能力的点压式玻璃纤维隔板的制备工艺，其特征是，所述的滚压成型为一次滚压。
6.根据权利要求1所述的一种兼具吸收和吸附电解液能力的点压式玻璃纤维隔板的制备工艺，其特征是，两个滚轮一个为主动轮一个为从动轮，从动轮上带有球缺形凸起或包有带球缺形凸起的滚压层。
7.一种兼具吸收和吸附电解液能力的点压式玻璃纤维隔板，其特征是，它的一侧表面上有球缺形凹陷间隔且均匀分布，有球缺形凹陷的部分面积占这一侧面积的40-60％。
8.根据权利要求7所述一种兼具吸收和吸附电解液能力的点压式玻璃纤维隔板，其特征是，所述的球缺形凹陷深度在0.01mm-1cm，凹口直径在0.02-2cm。
9.根据权利要求8所述一种兼具吸收和吸附电解液能力的点压式玻璃纤维隔板，其特征是，所述的球缺形凹陷深度在0.5-2mm，凹口直径1-3mm。
10.含有权利要求7、8或9所述的兼具吸收和吸附电解液能力的点压式玻璃纤维隔板的铅酸蓄电池。
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