CN110931690A - 一种胶体电池隔板片材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种胶体电池隔板片材及其制备方法，该片材按质量百分比其组成为：片材按质量百分比其组成为：PVC粉料25～55%，SiO2粉体5～25%，水溶性材料0～10%，粘结剂5%～55%，热稳定剂0.5‑5%；经反应性挤出造粒制备而成。本发明制备的PVC片材具有高的孔体积和双峰结构的孔径分布，且机械强度良好，适合不同分子尺寸的物质相互传递，可用于胶体电池隔板，具有广阔的应用前景。

Description

一种胶体电池隔板片材及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料多孔板材技术领域，具体涉及一种胶体电池隔板片材及其制备方法。
背景技术
胶体铅酸蓄电池使用一段时间后胶体开始干裂和收缩，产生裂缝，氧气通过裂缝直接到负极板进行氧循环，排气阀就不再经常开启，胶体铅酸蓄电池接近于密封工作，失水很少。所以针对电动自行车蓄电池主要失效是失水机理，采用胶体铅酸蓄电池可获得非常好的效果，但胶体铅酸蓄电池主要待解决的问题是解决氧气循环导致凝胶失水，进而缩短电池寿命的问题。
合理的孔径分布对于胶体电池中的氧传递具有重要的影响，对于现有技术中的胶体电池片式隔板，微孔PVC-SiO2片式隔板具有较好的孔径分布，此外，它们的高体积孔隙率是真正的优点，因为即使部分孔隙没有用于气体转移的电解质，其允许隔板保持足够的体积饱和电解质，并因此可用于离子转移和良好的电气性能，片式隔板必须具有最佳的孔径分布，以便在凝胶内部建立的微通道来确保两个板之间的氧转移的完美连接。
发明内容
本发明目的在于提供一种胶体电池隔板片材及其制备方法，通过使用这种高孔隙率的双峰空隙片材作为胶体电池的隔板，以提高胶体电池的寿命。
一种胶体电池隔板片材，片材按质量百分比其组成为：PVC粉料 25～55%，SiO2 粉体5～25%，水溶性材料0～10%，粘结剂5%～55%，热稳定剂0.5-5%；
优选的，所述的PVC粉料为PVC掺混树脂粉料、PVC-3型树脂粉料、PVC-5型树脂粉料一种或几种的混合物。
优选的，所述的SiO2 粉体为多孔结构，比表面积400-450m2/g。
优选的，所述的水溶性材料为：聚乙二醇、聚乙烯醇、蔗糖、PVP中的一种或几种的混合物。
优选的，所述的热稳定剂为：硬酯酸钙、硬酯酸锌、油酸钙、油酸锌、β-二酮、水滑石、季戊四醇中的一种或几种的混合物。
一种胶体电池隔板片材的制备方法，具体步骤为：
（1）将所述水溶性材料溶解于水中，制备成10%的水溶液；
（2）将所述SiO2 粉体加入高速混合机，高速混合，并滴加步骤（1）得到的水溶性材料水溶液，使得SiO2 粉体充分吸收水溶性材料水溶液，得到饱和SiO2 粉体；
（3）将步骤（2）得到的饱和SiO2 粉体、PVC粉料、热稳定剂按比例混合，在高速混合机中高速混合，后加入粘结剂，混合3min,得到PVC预混料;
（4）将步骤（3）得到的PVC预混料加入混炼设备混炼，后经压延机压制得一定形状的PVC片材；
（5）将步骤（4）得到的PVC片材浸入50-60℃的循环水中，提取1h,得到用于胶体电池隔板的PVC多孔结构片材。
优选的，步骤（2）所述高速混合机混合的速度为200-600 r/min，混合温度为60-80℃，混合时间为3-5Min。
优选的，步骤（3）所述高速混合机混合的速度为400-600 r/min，混合温度为60-80℃，混合时间为8-10Min。
优选的，步骤（4）所述混炼设备为密炼机、开炼机、行星螺杆机、锥形双螺杆等中的一种，混炼温度80℃。
有益效果：本发明的胶体电池隔板片材采用PVC和SiO2 粉体混合，并利用特殊的低温挤压技术，通过化学融合（非加热融合）制备隔板，并使用高效的溶剂萃取技术，制备出高孔隙结构，孔隙率大于70%，孔的微观结构保持亲水且迂回的特点，一方面可使离子交换通畅，另一方面有效阻挡铅膏活性物质的穿透；同时孔径分布分为双峰分布，分别为0.02-0.05μm和1-5μm，可以有效的用于氧传递和离子传递，提高胶体电池使用寿命。
具体实施方式
实施例1：
一种胶体电池隔板片材的制备方法，具体步骤为：
（1）将2g的聚乙二醇溶解于水中，制备成10%的聚乙二醇水溶液；
（2）称取1g比表面积为400m2/g的SiO2 粉体加入高速混合机，高速混合，混合速度设置为200 r/min，温度设置为60℃，混合时间为3min，并滴加步骤（1）得到的聚乙二醇水溶液，使得SiO2 粉体充分吸收聚乙二醇水溶液，以得到饱和SiO2 粉体；
（3）将步骤（2）得到的饱和SiO2 粉体与5g 的PVC掺混树脂粉料、1g的硬脂酸钙混合，在高速混合机中高速混合，混合速度设置为400 r/min，温度设置为60℃，混合时间为8min，后加入11g的粘结剂，再按照同样的条件混合3min,得到PVC预混料。
（4）将步骤（3）得到的PVC预混料加入密炼机混炼，密炼温度为80℃，密炼后经压延机压制得一定形状的PVC片材；
（5）将步骤（4）得到的PVC片材浸入50-60℃的循环水中，提取1h,得到用于胶体电池隔板的PVC多孔结构片材。
实施例2
一种胶体电池隔板片材的制备方法，具体步骤为：
（1）将19g的聚乙烯醇溶解于水中，制备成10%的聚乙烯醇的水溶液；
（2）称取1g比表面积为425m2/g的SiO2 粉体加入高速混合机，高速混合，混合速度设置为500r/min，温度设置为70℃，混合时间为4min，并滴加步骤（1）得到的聚乙二醇水溶液，使得SiO2 粉体充分吸收聚乙烯醇水溶液，以得到饱和SiO2 粉体；
（3）将步骤（2）得到的饱和SiO2 粉体与11g 的PVC-5型树脂粉料、0.1g的硬脂酸锌混合，在高速混合机中高速混合，混合速度设置为500 r/min，温度设置为70℃，混合时间为9min，后加入6g的粘结剂，再按照同样的条件混合3min,得到PVC预混料;
（4）将步骤（3）得到的PVC预混料加入行星螺杆机混炼，密炼温度为80℃，密炼后经压延机压制得一定形状的PVC片材；
（5）将步骤（4）得到的PVC片材浸入50-60℃的循环水中，提取1h,得到用于胶体电池隔板的PVC多孔结构片材。
实施例3：
一种胶体电池隔板片材的制备方法，具体步骤为：
（1）将1g的PVP溶解于水中，制备成10%的PVP的水溶液；
（2）称取5g比表面积为450m2/g的SiO2 粉体加入高速混合机，高速混合，混合速度设置为600r/min，温度设置为80℃，混合时间为5min，并滴加步骤（1）得到的PVP水溶液，使得SiO2 粉体充分吸收PVP水溶液，以得到饱和SiO2 粉体；
（3）将步骤（2）得到的饱和SiO2 粉体与8g 的PVC-3型树脂粉料、1g的油酸钙混合，在高速混合机中高速混合，混合速度设置为600 r/min，温度设置为80℃，混合时间为10min，后加入5g的粘结剂，再按照同样的条件混合3min,得到PVC预混料;
（4）将步骤（3）得到的PVC预混料加入行星螺杆机混炼，密炼温度为80℃，密炼后经压延机压制得一定形状的PVC片材；
（5）将步骤（4）得到的PVC片材浸入50-60℃的循环水中，提取1h,得到用于胶体电池隔板的PVC多孔结构片材。
上述三种实施例获得的胶体电池隔板片材的制备方法经测试后基本性能如下：
实施例 基厚/mm 孔率/% 双峰孔径/μm 排酸量( mL•m<sup>-2)</sup>
实施例1 0.55 70 0.02μm和1μm 245
实施例2 0.58 71 0.04μm和3μm 250
实施例3 0.6 72 0.05μm和5μm 250

Claims (9)

1.一种胶体电池隔板片材，其特征在于，所述片材按质量百分比其组成为：PVC粉料 25～55%，SiO2 粉体5～25%，水溶性材料0～10%，粘结剂5%～55%，热稳定剂0.5-5%。
2.根据权利要求1所述一种胶体电池隔板片材，其特征在于，PVC粉料为PVC掺混树脂粉料、PVC-3型树脂粉料、PVC-5型树脂粉料一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述一种胶体电池隔板片材，其特征在于，所述的SiO2 粉体为多孔结构，比表面积400-450m2/g。
4.根据权利要求1所述一种胶体电池隔板片材，其特征在于，所述的水溶性材料为：聚乙二醇、聚乙烯醇、蔗糖、PVP中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述一种胶体电池隔板片材，其特征在于，所述的热稳定剂为：硬酯酸钙、硬酯酸锌、油酸钙、油酸锌、β-二酮、水滑石、季戊四醇中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种胶体电池隔板片材的制备方法，具体步骤为：
（1）将所述水溶性材料溶解于水中，制备成10%的水溶液；
（2）将所述SiO2 粉体加入高速混合机，高速混合，并滴加步骤（1）得到的水溶性材料水溶液，使得SiO2 粉体充分吸收水溶性材料水溶液，得到饱和SiO2 粉体；
（3）将步骤（2）得到的饱和SiO2 粉体、PVC粉料、热稳定剂按比例混合，在高速混合机中高速混合，后加入粘结剂，混合3min,得到PVC预混料；
（4）将步骤（3）得到的PVC预混料加入混炼设备混炼，后经压延机压制得一定形状的PVC片材；
（5）将步骤（4）得到的PVC片材浸入50-60℃的循环水中，提取1h,得到用于胶体电池隔板的PVC多孔结构片材。
7.根据权利要求6所述的一种胶体电池隔板片材的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述高速混合机混合的速度为200-600 r/min，混合温度为60-80℃，混合时间为3-5Min。
8.根据权利要求6所述的一种胶体电池隔板片材的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述高速混合机混合的速度为400-600 r/min，混合温度为60-80℃，混合时间为8-10Min。
9.根据权利要求6所述的一种胶体电池隔板片材的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述混炼设备为密炼机、开炼机、行星螺杆机、锥形双螺杆中的一种，混炼温度80℃。
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