CN110429233A - 一种阀控式蓄电池隔板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及阀控式蓄电池隔板及其制备方法，其应用在阀控式蓄电池内，可显著改善隔板的吸液膨胀率及抗压强度；该阀控式蓄电池隔板包括质量百分比的如下组分：聚丙烯酸钠30％～40％、蒙脱石粉体15％～20％、交联剂0.5％～1％、聚合物纤维20％～35％、聚乙烯纤维10％～15％、防老剂2％～5％；该阀控式蓄电池隔板的制备方法，包括如下步骤：制备复合吸液材料、纺织纤维外层及制作袋状隔板，在其应用到阀控式蓄电池的装配过程中时，可将袋状隔板套在单片电极材料的外壁，而无需对其进行精准的定位，避免了生产使用过程中定位和放置隔板的不便，提高了生产的效率。

Description

一种阀控式蓄电池隔板及其制备方法
技术领域
本发明涉及阀控式蓄电池隔板及其制备方法，该隔板应用在阀控式蓄电池内，显著改善了隔板的吸液膨胀率及抗压强度。
背景技术
阀控式蓄电池的特点是要小电流持续放电，其可应用于航标、UPS及照明应急灯等，隔板在阀控电池性能方面起着至关重要的作用，通过对隔板进行压缩的放电循环实验发现，向隔板施加不同的压力，在40kPa～70kPa的压力范围内，随着压力的增大，电池的寿命也获得相应的增长。因此在电池充放电循环过程中，始终保持极板处于压缩状态，有利于延长铅酸蓄电池的循环寿命。
CN106654129A提供了一种启停汽车蓄电池隔板，隔板原材料包括玻璃纤维棉和憎水纤维；其混合纤维蓄电池隔板干、湿态强度提升30～50％，抗穿刺能力提升了近一倍，湿态保压能提升10～20％。但在生产过程中蓄电池腔内添加完酸液后隔板由干态转变为湿态，其会产生一定的膨胀，而采用上述材料制作的隔板其膨胀率通常在12％左右，会产生较大的膨胀力作用在电极材料上，可能会对电极材料造成损伤甚至带来安全隐患。
CN107768579A提供了一种铅蓄电池隔板、制备方法及铅蓄电池，由改性玻璃纤维与普通玻璃纤维按比例混合制成；随着改性玻璃纤维含量增加隔板湿态耐久弹性性能逐渐改善，隔板压力保持由普通隔板的33％逐渐增大至41％左右。当改性玻璃纤维含量为10％的隔板电池放电仍可以维持较高的放电时间直至150次循环。但该种隔板材料在压力在60kPa左右时，其耐久弹性性能大大降低，甚至可能产生永久性损伤，故不适用于阀控式蓄电池较大装配压力的需求。
此外在隔板安装时，通常是将单片隔板夹在两片电极材料之间，这样就要求隔板与电极材料间进行良好的定位，以避免其发生错位，进而会给生产装配带来不便，其相应的生产效率也不高。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种阀控式蓄电池隔板及其制备方法。
本发明的技术方案如下：一种阀控式蓄电池隔板，包括质量百分比的如下组分：聚丙烯酸钠30％～40％、蒙脱石粉体15％～20％、交联剂0.5％～1％、聚合物纤维20％～35％、聚乙烯纤维10％～15％、防老剂2％～5％；
所述的聚合物纤维由质量百分比的如下组分制成：聚酯纤维20％～25％、无纺布纤维40％～45％及聚丙烯腈纤维30％～35％。
进一步的，所述的交联剂为甲撑双丙烯酰胺、二乙烯基苯和二异氰酸酯中的一种。
进一步的，所述的防老剂是对苯二胺。
本发明还提供一种阀控式蓄电池隔板的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：制备复合吸液材料：将聚丙烯酸钠、蒙脱石粉体及交联剂混合搅拌，干燥后得到吸液材料，粉碎吸液材料，在该吸液材料内加入聚合物纤维及防老剂混合均匀，得到复合吸液材料；
步骤二：纺织纤维外层：将聚乙烯纤维混合纺织成片状结构，形成聚乙烯纤维片；
步骤三：制作袋状隔板：取两片或多片聚乙烯纤维片，在相邻两片聚乙烯纤维片之间均匀填充入复合吸液材料，压实后将其缝制成一侧开口，其余侧边密封的袋状结构隔板。
进一步的，所述步骤一制备吸液材料时还加入质量百分数为电池隔板总质量0.1％的引发剂，并在中和度为65％～70％的条件下混合反应。优选的，所述引发剂为过硫酸钾。
进一步的，所述步骤一中粉碎吸液材料后还对吸液材料进行筛选，筛选后的吸液材料的粒度控制在200～300目。
进一步的，所述步骤三中在相邻两片聚乙烯纤维片之间还缝制有多道加固线，该加固线贯穿聚乙烯纤维片的内外面。
本发明有益的技术效果在于：本发明的隔板通过在吸液层材料中混合回弹性优良的聚合物纤维，并包裹上聚乙烯纤维外层，显著改善了隔板的压延特性及机械性能，使得隔板能够承受较大压力，吸液层材料中加入蒙脱石粉体，在保障其吸液能力的条件下，大大降低了吸液层材料的吸液膨胀率，隔板制成袋状，在应用到阀控式蓄电池的装配过程中时，可将袋状隔板套在单片电极材料的外壁，而无需对其进行精准的定位，避免了生产使用过程中定位和放置隔板的不便，提高了生产的效率。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行具体描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
一种阀控式蓄电池隔板，由质量百分比的如下组分制成：聚丙烯酸钠30％、蒙脱石粉体17％、甲撑双丙烯酰胺0.5％、聚合物纤维35％、聚乙烯纤维15％、对苯二胺2.5％；
所述的聚合物纤维由质量百分比的如下组分制成：聚酯纤维20％、无纺布纤维45％及聚丙烯腈纤维35％。
本实施例中的阀控式蓄电池隔板的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：制备复合吸液材料：称取上述质量百分比计的原料，将聚丙烯酸钠、蒙脱石粉体及交联剂放置在容器内，并加入质量百分数为电池隔板总质量0.1％的过硫酸钾作为引发剂后，进行混合搅拌，在中和度为65％的条件下混合反应，干燥后得到吸液材料，粉碎吸液材料，筛选出200目的吸液材料，在该吸液材料内加入聚合物纤维及防老剂对苯二胺混合均匀，得到复合吸液材料；
步骤二：纺织纤维外层：采用HD-JM39型编织机将聚乙烯纤维混合纺织成片状结构，形成聚乙烯纤维片；
步骤三：制作袋状隔板：取两片或多片聚乙烯纤维片，在相邻两片聚乙烯纤维片之间均匀填充入复合吸液材料，压实后将其缝制成一侧开口，其余侧边密封的袋状结构隔板，并在相邻两片聚乙烯纤维片之间缝制多道加固线，该加固线需贯穿聚乙烯纤维片的内外面。
实施例二
一种阀控式蓄电池隔板，由质量百分比的如下组分制成：聚丙烯酸钠35％、蒙脱石粉体17％、二乙烯基苯0.7％、聚合物纤维30％、聚乙烯纤维14％、对苯二胺3.3％；
所述的聚合物纤维由质量百分比的如下组分制成：聚酯纤维25％、无纺布纤维43％及聚丙烯腈纤维32％。
本实施例中的阀控式蓄电池隔板的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：制备复合吸液材料：称取上述质量百分比计的原料，将聚丙烯酸钠、蒙脱石粉体及交联剂放置在容器内，并加入质量百分数为电池隔板总质量0.1％的过硫酸钾作为引发剂后，进行混合搅拌，在中和度为67％的条件下混合反应，干燥后得到吸液材料，粉碎吸液材料，筛选出260目的吸液材料，在该吸液材料内加入聚合物纤维及防老剂对苯二胺混合均匀，得到复合吸液材料；
步骤二：纺织纤维外层：采用HD-JM39型编织机将聚乙烯纤维混合纺织成片状结构，形成聚乙烯纤维片；
步骤三：制作袋状隔板：取两片或多片聚乙烯纤维片，在相邻两片聚乙烯纤维片之间均匀填充入复合吸液材料，压实后将其缝制成一侧开口，其余侧边密封的袋状结构隔板，并在相邻两片聚乙烯纤维片之间缝制多道加固线，该加固线需贯穿聚乙烯纤维片的内外面。
实施例三
一种阀控式蓄电池隔板，由质量百分比的如下组分制成：聚丙烯酸钠40％、蒙脱石粉体20％、二异氰酸酯1％、聚合物纤维20％、聚乙烯纤维14％、对苯二胺5％；
所述的聚合物纤维由质量百分比的如下组分制成：聚酯纤维25％、无纺布纤维45％及聚丙烯腈纤维30％。
本实施例中的阀控式蓄电池隔板的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：制备复合吸液材料：称取上述质量百分比计的原料，将聚丙烯酸钠、蒙脱石粉体及交联剂放置在容器内，加入质量百分数为电池隔板总质量0.1％的过硫酸钾作为引发剂后，进行混合搅拌，在中和度为70％的条件下混合反应，干燥后得到吸液材料，粉碎吸液材料，筛选出300目的吸液材料，在该吸液材料内加入聚合物纤维及防老剂对苯二胺混合均匀，得到复合吸液材料；
步骤二：纺织纤维外层：采用HD-JM39型编织机将聚乙烯纤维混合纺织成片状结构，形成聚乙烯纤维片；
步骤三：制作袋状隔板：取两片或多片聚乙烯纤维片，在相邻两片聚乙烯纤维片之间均匀填充入复合吸液材料，压实后将其缝制成一侧开口，其余侧边密封的袋状结构隔板，并在相邻两片聚乙烯纤维片之间缝制多道加固线，该加固线需贯穿聚乙烯纤维片的内外面。
对照例一
与实施例三的区别在于：在该阀控式蓄电池隔板的制备中未添加蒙脱石粉体。
一种阀控式蓄电池隔板，由质量百分比的如下组分制成：聚丙烯酸钠45％、二异氰酸酯1％、聚合物纤维35％、聚乙烯纤维14％、对苯二胺5％；
所述的聚合物纤维由质量百分比的如下组分制成：聚酯纤维25％、无纺布纤维45％及聚丙烯腈纤维30％。
本对照例中的阀控式蓄电池隔板的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：制备复合吸液材料：称取上述质量百分比计的原料，将聚丙烯酸钠、蒙脱石粉体及交联剂放置在容器内，加入质量百分数为电池隔板总质量0.1％的过硫酸钾作为引发剂后，进行混合搅拌，在中和度为70％的条件下混合反应，干燥后得到吸液材料，粉碎吸液材料，筛选出300目的吸液材料，在该吸液材料内加入聚合物纤维及防老剂对苯二胺混合均匀，得到复合吸液材料；
步骤二：纺织纤维外层：采用HD-JM39型编织机将聚乙烯纤维混合纺织成片状结构，形成聚乙烯纤维片；
步骤三：制作袋状隔板：取两片或多片聚乙烯纤维片，在相邻两片聚乙烯纤维片之间均匀填充入复合吸液材料，压实后将其缝制成一侧开口，其余侧边密封的袋状结构隔板，并在相邻两片聚乙烯纤维片之间缝制多道加固线，该加固线需贯穿聚乙烯纤维片的内外面。
对照例二
与实施例三的区别在于：采用玻璃纤维棉和憎水纤维为主的材料制作隔板。
该隔板原材料各组分所占的质量比例为：玻璃纤维棉85％、憎水纤维15％；其中，其中玻璃纤维棉的直径为0.8～1.5μm，憎水纤维直径为10～15μm；
本对照例中的阀控式蓄电池隔板的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将玻璃纤维棉、憎水纤维和分散剂加入到制浆机中制桨，加水将原浆料稀释为浓度百分比为0.1％的稀释浆料，通过锥形除渣器对稀释浆料进行除渣，将除渣后的稀释浆料输送至贮浆池备用；
步骤二：从贮浆池中取出除渣后的稀释浆料，在纸机成型部经过自然脱水和机械脱水形成湿隔板。
对照例三
与实施例三的区别在于：在该阀控式蓄电池隔板的制备中采用同等质量的玻璃纤维及改性玻璃纤维材料替换聚合物纤维及聚乙烯纤维。
一种阀控式蓄电池隔板，由质量百分比的如下组分制成：聚丙烯酸钠40％、蒙脱石粉体20％、二异氰酸酯1％、玻璃纤维20％、改性玻璃纤维14％、对苯二胺5％；
本对照例中的阀控式蓄电池隔板的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：制备复合吸液材料：称取上述质量百分比计的原料，将聚丙烯酸钠、蒙脱石粉体及交联剂放置在容器内，加入质量百分数为电池隔板总质量0.1％的过硫酸钾作为引发剂后，进行混合搅拌，在中和度为70％的条件下混合反应，干燥后得到吸液材料，粉碎吸液材料，筛选出300目的吸液材料，在该吸液材料内加入聚合物纤维及防老剂对苯二胺混合均匀，得到复合吸液材料；
步骤二：将玻璃纤维、改性玻璃纤维与复合吸液材料充分混合制桨，捞取浆料压制成片状隔板；
对上述实施例一至三及对照例一和对照例二制得的隔板进行吸液厚度膨胀率及吸液率的测试，测试结果如下表1所示：
表1
测试组 吸液厚度膨胀率(％) 吸液率/(g/g)
实施例一 4.9 461
实施例二 5.8 460
实施例三 5.4 470
对照例一 10.6 480
对照例二 11.7 478
对上述实施例一至三及对照例三进行制得隔板的机械性能、平均孔径及孔率进行测试，测试结果如下表2所示：
表2
(备注：隔板孔率较大，其相应的内阻较小)
从表1中可以看出，实施例三相对于对照例一及对照例二来说，吸液层材料中加入蒙脱石粉体，在保障其吸液能力的条件下，大大降低了吸液层材料的吸液厚度膨胀率；从表2中可以看出，实施例三相对于对照例三来说，通过在隔板材料中混合回弹性优良的聚合物纤维及聚乙烯纤维，显著改善了隔板的机械性能，使得隔板能够承受较大压力，并具有较好的回弹性能。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (8)

1.一种阀控式蓄电池隔板，其特征在于：包括质量百分比的如下组分：聚丙烯酸钠30％～40％、蒙脱石粉体15％～20％、交联剂0.5％～1％、聚合物纤维20％～35％、聚乙烯纤维10％～15％、防老剂2％～5％；
所述的聚合物纤维由质量百分比的如下组分制成：聚酯纤维20％～25％、无纺布纤维40％～45％及聚丙烯腈纤维30％～35％。
2.根据权利要求1所述的阀控式蓄电池隔板，其特征在于：所述的交联剂为甲撑双丙烯酰胺、二乙烯基苯和二异氰酸酯中的一种。
3.根据权利要求1所述的阀控式蓄电池隔板，其特征在于：所述的防老剂是对苯二胺。
4.一种阀控式蓄电池隔板的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：制备复合吸液材料：将聚丙烯酸钠、蒙脱石粉体及交联剂混合搅拌，干燥后得到吸液材料，粉碎吸液材料，在该吸液材料内加入聚合物纤维及防老剂混合均匀，得到复合吸液材料；
步骤二：纺织纤维外层：将聚乙烯纤维混合纺织成片状结构，形成聚乙烯纤维片；
步骤三：制作袋状隔板：取两片或多片聚乙烯纤维片，在相邻两片聚乙烯纤维片之间均匀填充入复合吸液材料，压实后将其缝制成一侧开口，其余侧边密封的袋状结构隔板。
5.根据权利要求4所述的一种阀控式蓄电池隔板的制备方法，其特征在于：所述步骤一制备吸液材料时还加入质量百分数为电池隔板总质量0.1％的引发剂，并在中和度为65％～70％的条件下混合反应。
6.根据权利要求4所述的一种阀控式蓄电池隔板的制备方法，其特征在于：所述步骤一中粉碎吸液材料后还对吸液材料进行筛选，筛选后的吸液材料的粒度控制在200～300目。
7.根据权利要求4所述的一种阀控式蓄电池隔板的制备方法，其特征在于：所述步骤三中在相邻两片聚乙烯纤维片之间还缝制有多道加固线，该加固线贯穿聚乙烯纤维片的内外面。
8.根据权利要求5所述的一种阀控式蓄电池隔板的制备方法，其特征在于：所述引发剂为过硫酸钾。
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