CN107994190A - 含有相变储能材料的用于铅蓄电池的高分子微孔隔板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了含有相变储能材料的用于铅蓄电池的高分子微孔隔板，所述隔板包括相变储能材料和高分子基材。本发明的含有相变储能材料的用于铅蓄电池的高分子微孔隔板可有效提升铅蓄电池的在低温条件下的容量和循环寿命，而且可以减缓铅蓄电池在高温条件下的寿命衰减和板栅腐蚀速度，同时可以增加电解液的流动性，增加极板活性物质的利用率，使铅酸蓄电池具有更好的温度适应能力，全面改善铅酸蓄电池的高低温性能。

Description

含有相变储能材料的用于铅蓄电池的高分子微孔隔板
技术领域
本发明属于化学电源相关材料领域，涉及一种含有相变储能材料的用于铅蓄电池的高分子微孔隔板。
背景技术
铅酸蓄电池是一种技术较为成熟、应用十分广泛的二次电源产品。但铅酸蓄电池的容量和使用寿命受环境温度影响很大，铅酸蓄电池的适宜使用环境温度范围为20℃～25℃。当环境温度较高时，蓄电池失水加剧、板栅腐蚀速度加快，蓄电池寿命明显缩短；当环境温度较低时，蓄电池内部活性物质反应速度降低，电解液流动性变差，蓄电池容量明显降低，极板容易发生硫酸盐化，造成蓄电池容量和寿命缩短。这使得铅酸蓄电池的应用受到了很大的限制。
传统的高分子微孔隔板被广泛应用于胶体铅蓄电池，此隔板材料具有较好的机械强度和较好的绝缘性，但不能满足蓄电池高低温的使用要求，电池在较高温度或较低温度条件下使用时，造成电池失效。例如，专利CN201120403653.6公开了一种袋式PP隔板，将将蓄电池电极板包裹在袋内；专利CN201110142576.8公开了一种铅酸蓄电池用PE隔板及制备方法，以二氧化硅，超高分子量聚乙烯，填充油，抗氧化剂，色母粒制备隔板，提高隔板的抗氧化性能；专利CN201410099679.4公开了一种PEG/PVC复合隔板及其制备方法和应用，以PEG，PVC，硅填料，偶联剂制备隔板，改善隔板与胶体电解液的亲和性。从已经公开的方法可见，目前的高分子微孔隔板一般采用高分子基材及部分无机材料为主要材料，这样的隔板还是无法根本解决电池高低温性能不佳的问题。
因此，需要一种新的铅蓄电池的高分子微孔隔板以解决上述问题。
发明内容
为解决现有技术存在的缺陷，提供一种含有相变储能材料的用于铅蓄电池的高分子微孔隔板。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种含有相变储能材料的用于铅蓄电池的高分子微孔隔板，所述隔板包括相变储能材料和高分子基材。
更进一步的，所述相变储能材料为相变储能微胶囊或含有相变储能微胶囊的高分子材料。
更进一步的，所述相变储能微胶囊中包括具有相变储能特性的材料，所述具有相变储能特性的材料为CH3OONa·3H2O、CH3OONa·2H2O、CH3OOLi·2H2O、Mg(NO3)2·6H2O、Mg(NO3)2·4H2O、Ca(NO3)2·4H2O、Zn(NO3)2·4H2O、Zn(NO3)2·6H2O、Zn(NO3)2·H2O、Na2SO4·10H2O、FeSO4·7H2O、Na2HPO4·12H2O、K3PO4·7H2O、Na3PO4·12H2O、Na2CO3·12H2O、CaCl2·6H2O、KF·4H2O、石蜡、脂肪酸类和多元醇中的一种或几种的混合物。
更进一步的，所述相变储能微胶囊的相变点为-5℃～25℃。当环境温度高于相变点时，相变储能微胶囊吸收热量；当环境温度低于相变点时，相变储能微胶囊释放热量；在吸收和释放热量的过程中，相变储能微胶囊的温度维持在相变点温度。
更进一步的，所述高分子材料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚氯乙烯-二氧化硅和酚醛树脂一种或几种的混合物。
更进一步的，所述相变储能材料在所述AGM隔板中的重量百分比为：0％<MPCM/M隔板<100％，其中，MPCM为相变储能材料的重量，M隔板为高分子微孔隔板的重量。
更进一步的，所述相变储能材料和高分子基材的混合方式为直接混合、叠加复合或相变储能材料与高分子基材直接混合后再与高分子基材叠加复合。
发明原理：本发明采用相变储能材料与高分子基材相结合，将相变材料融入蓄电池高分子微孔隔板中，使得高分子微孔隔板具有良好的储热和保温能力；将这种隔板应用于蓄电池中，由于隔板紧邻极板并且吸附电解液，因此当蓄电池内部温度高于相变材料的相变点温度时，蓄电池内部的热量可以被隔板迅速吸收，而当蓄电池内部温度低于相变材料的相变点温度时，隔板会将热量释放出来，从而使蓄电池内部温度无明显改变。因此本发明的隔板材料可有效提升铅蓄电池的在低温条件下的容量和循环寿命，而且可以减缓铅蓄电池在高温条件下的寿命衰减和板栅腐蚀速度，同时可以增加电解液的流动性，增加极板活性物质的利用率，使铅酸蓄电池具有更好的温度适应能力，全面改善铅酸蓄电池的高低温性能。同时加入相变储能材料的高分子微孔隔板加工工艺与普通高分子微孔相同，隔板生产简便、无需额外耗能，隔板使用也较方便。
有益效果：本发明的含有相变储能材料可有效提升铅蓄电池的在低温条件下的容量和循环寿命，而且可以减缓铅蓄电池在高温条件下的寿命衰减和板栅腐蚀速度，同时可以增加电解液的流动性，增加极板活性物质的利用率，使铅酸蓄电池具有更好的温度适应能力，全面改善铅酸蓄电池的高低温性能。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。
实施例1
首先，按PE30％、相变储能储能微胶囊25％、填充油40％、抗氧化剂3％、其它添加剂2％的重量百分比称量各组分。微胶囊的相变点为25℃，微胶囊中相变材料为石蜡、多元醇及无机相变材料的混合物。
其次，将称量好的各组分充分混合均匀，后按PE隔板生产工艺进行挤出成型、抽油汽提、干燥、卷绕、加工等工序制成含相变储能材料的高分子PE隔板。
该隔板可直接用于铅蓄电池的生产。
实施例2
首先，按PP15％、含有相变储能微胶囊的PP30％、相变储能微胶囊10％、填充油40％、抗氧化剂3％、其它添加剂2％的重量百分比称量各组分。微胶囊的相变点为-5℃，微胶囊中相变材料为石蜡、多元醇、脂肪酸及无机相变材料的混合物。
其次，将称量好的各组分充分混合均匀，后按PP隔板生产工艺进行挤出成型、抽油汽提、干燥、卷绕、加工等工序制成含相变储能材料的高分子PP隔板。
该隔板可直接用于铅蓄电池的生产。
实施例3
首先配置相变储能微胶囊的50％水分散液。微胶囊的相变点为10℃，微胶囊中包裹的相变储能材料为Na2SO4·10H2O、Zn(NO3)2·H2O及Na3PO4·12H2O等的混合物。
其次，利用喷涂设备将该分散液均匀喷洒在普通PVC-SiO2隔板表面，喷洒厚度为3～30μm。
最后，将喷好的PVC-SiO2隔板进行烘干、分切，制成叠加复合式含相变储能材料的高分子隔板。
该隔板可直接用于铅蓄电池的生产。
实施例4
首先，按PF30％、含有相变储能微胶囊的PF 35％、填充油30％、抗氧化剂3％、其它添加剂2％的重量百分比称量各组分。
其次，将称量好的各组分充分混合均匀，后按PF隔板生产工艺进行挤出成型、抽油汽提、干燥、卷绕、加工等工序制成含相变储能材料的高分子PF隔板1。
最后，将高分子PF隔板1与普通PF隔板进行叠加复合，再进行分切，得到叠加复合式含相变储能材料的高分子隔板。
该隔板可直接用于铅蓄电池的生产。

Claims (7)

1.一种含有相变储能材料的用于铅蓄电池的高分子微孔隔板，其特征在于，所述隔板包括相变储能材料和高分子基材。
2.如权利要求1所述的含有相变储能材料的用于铅蓄电池的高分子微孔隔板，其特征在于，所述相变储能材料为相变储能微胶囊或含有相变储能微胶囊的高分子材料。
3.如权利要求2所述的含有相变储能材料的用于铅蓄电池的高分子微孔隔板，其特征在于，所述相变储能微胶囊中包括具有相变储能特性的材料，所述具有相变储能特性的材料为CH3OONa·3H2O、CH3OONa·2H2O、CH3OOLi·2H2O、Mg(NO3)2·6H2O、Mg(NO3)2·4H2O、Ca(NO3)2·4H2O、Zn(NO3)2·4H2O、Zn(NO3)2·6H2O、Zn(NO3)2·H2O、Na2SO4·10H2O、FeSO4·7H2O、Na2HPO4·12H2O、K3PO4·7H2O、Na3PO4·12H2O、Na2CO3·12H2O、CaCl2·6H2O、KF·4H2O、石蜡、脂肪酸类和多元醇中的一种或几种的混合物。
4.如权利要求2所述的含有相变储能材料的用于铅蓄电池的高分子微孔隔板，其特征在于，所述相变储能微胶囊的相变点为-5℃～25℃。
5.如权利要求2所述的含有相变储能材料的用于铅蓄电池的高分子微孔隔板，其特征在于，所述高分子材料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚氯乙烯-二氧化硅和酚醛树脂一种或几种的混合物。
6.如权利要求1所述的含有相变储能材料的用于铅蓄电池的高分子微孔隔板，其特征在于，所述相变储能材料在所述AGM隔板中的重量百分比为：0％<MPCM/M隔板<100％，其中，MPCM为相变储能材料的重量，M隔板为高分子微孔隔板的重量。
7.如权利要求1所述的含有相变储能材料的用于铅蓄电池的高分子微孔隔板，其特征在于，所述相变储能材料和高分子基材的混合方式为直接混合、叠加复合或相变储能材料与高分子基材直接混合后再与高分子基材叠加复合。
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