CN115117556A - 一种石墨烯电池用的高强度复合型agm隔板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯电池用的高强度复合型AGM隔板，涉及蓄电池技术领域。本发明包括粗玻璃纤维层、细玻璃纤维层、粘结层和回弹层；细玻璃纤维层设置在粗玻璃纤维层的上、下表面，粘结层设置在细玻璃纤维层的表面，回弹层设置在粘结层的表面，粘结层由水溶性聚乙烯醇纤维交织而成，回弹层为由质量百分含量90‑95％的玻璃纤维与质量百分含量5‑10％的PE聚酯纤维交织而成的PE聚酯纤维交织而成的混合纤维层回弹层内嵌有PE网格层。本发明通过对AGM隔板的构造设计和加入纳米二氧化硅和聚丙烯酰胺的作用，具有提升了电池的循环使用寿命的优点。
Description
技术领域
本发明属于蓄电池技术领域，特别是涉及一种石墨烯电池用的高强度复合型AGM隔板。
背景技术
当今国际能源竞争日趋激烈，世界能源格局加快调整，在传统能源清洁高效利用的基础上，发展以再生能源和生物能源为主的清洁能源，推动经济绿色增长，成为必由之路和共同选择。而蓄电池作为一种新型绿色能源，因其本身安全可靠,性价比高,环境适应能力强等优点，被广泛应用于各行各业。
目前通过前期市场调研，市场上的免维护铅酸蓄电池所采用的隔板基本上是由超细玻璃纤维制成的AGM隔板，该类型的隔板现有技术的AGM极板压缩性较小以及在干态和湿态弹性均较差，在电池装配后，不能与极板之间不能保持紧密贴合，易造成活性物质软化，从而导致不利于电池容量保持的情况。
针对上述问题，本发明设计了一种石墨烯电池用的高强度复合型AGM隔板。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石墨烯电池用的高强度复合型AGM隔板，通过对AGM隔板的构造设计和加入纳米二氧化硅和聚丙烯酰胺的作用，使得具有玻纤韧性增加、抗拉强度和抗冲击强度提高、抗老化性能提高、较好的分散性和粘合性，能很好的弥补玻纤在交织过程中生产的空隙，提升单根玻纤交织点中的藕合力，从而提升隔板的比表面积和粘合力，大大提升了电池的循环使用寿命的优点，解决了上述指出不利于电池容量保持的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种石墨烯电池用的高强度复合型AGM隔板，包括粗玻璃纤维层、细玻璃纤维层、粘结层和回弹层；所述细玻璃纤维层设置在粗玻璃纤维层的上、下表面，所述粘结层设置在细玻璃纤维层的表面，所述回弹层设置在粘结层的表面。
作为本发明的一种优选技术方案，所述细玻璃纤维层由直径为
玻璃纤维交织而成；所述粗玻璃纤维层由直径为
玻璃纤维交织而成；所述粘结层由水溶性聚乙烯醇纤维交织而成；所述回弹层为由质量百分含量90-95％的玻璃纤维与质量百分含量5-10％的PE聚酯纤维交织而成的PE聚酯纤维交织而成的混合纤维层回弹层内嵌有PE网格层。
一种石墨烯电池用的高强度复合型AGM隔板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01、打浆：在AGM隔板制备打浆过程中依次加入水、基体纤维、屏蔽纤维、增强纤维、纳米二氧化硅、聚丙烯酰胺、助剂，搅拌打浆，并加入硫酸进行腐蚀、清除杂质，使得软化纤维、分散均匀，得成浆纤维平均长度1.5～2mm；
S02、配浆：控制浆液浓度0.3％～0.35％，分布均匀，同时控制成型车速；
S03、成型：控制堰池2个界面，并使纤维无规则无取向均匀分布；快速成型；
S04、喷淋洗酸、真空强制脱水促进纤维交叉点紧密结合,可清除杂质和大部SO4；
S05、控制烘箱进口和中间温度，增加循环风量减少中下层蒸汽含量。
本发明的一种石墨烯电池用的高强度复合型AGM隔板，基于纳米二氧化硅复合型抗穿刺高强度AGM隔板的技术指标、配方材料选用，需要在试验过程中对工艺进行调整及优化；为了缩短打浆时间，改变了投料工艺，由原来的集中投料改为按配方分散投料。
作为本发明的一种优选技术方案，所述基体纤维：也称骨架纤维，由0.8～1.5μm纤维构成，在隔板中起骨架作用，形成相对较大的孔结构，占较高的空间，赋予较低的吸附性，但有较好的透气性和吸酸速度；所述屏蔽纤维由0.3～1.0μm纤维构成，在隔板中具有构成微小孔作用，赋予隔板较高的吸附性，同时细纤维屏蔽在粗纤维骨架上，使细纤维舒展和分散，拓宽微孔范围，增加孔隙有效体积，有良好的屏蔽效应、降低电解液分层现象，即比表面积大；所述增强纤维：纤维直径比基体纤维更粗，一般直径由1.0～2.0μm纤维构成，在隔板中增加韧性和各纤维之间的纠缠力和摩擦力，可以提高抗张强度、回弹性、延伸率和尺寸的稳定性。
作为本发明的一种优选技术方案，通过纤维搭配分析，同时考虑配方成本，确定三种纤维作为配方主体，所述基体纤维：39°SR平均纤维直径0.7～1.2μm，所述屏蔽纤维：44°SR平均纤维直径0.5～0.9μm，所述增强纤维：34°SR平均纤维直径1.2～1.8μm，所述基体纤维：屏蔽纤维：增强纤维的占比比例为1:1:1，即分别对应的各个占比为33.33％:33.33％:33.33％。
本发明的一种结构简单新颖、压缩性大，在干态和湿态弹性好的石墨烯电池用的高强度复合型AGM隔板，在隔板生产工艺制浆中加入一定比例的纳米二氧化硅，能使玻纤韧性增加，抗拉强度和抗冲击强度提高，抗老化性能提高；复合添加一定比例的聚丙烯酰胺，在隔板生产工艺制浆工艺中加入一定量的PAM，该材料具有较好的分散性和粘合性，能很好的弥补玻纤在交织过程中生产的空隙，提升单根玻纤交织点中的藕合力，从而提升隔板的比表面积和粘合力，大大提升了电池的循环使用寿命。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过对AGM隔板的构造设计和加入纳米二氧化硅和聚丙烯酰胺的作用，使得具有玻纤韧性增加、抗拉强度和抗冲击强度提高、抗老化性能提高、较好的分散性和粘合性，能很好的弥补玻纤在交织过程中生产的空隙，提升单根玻纤交织点中的藕合力，从而提升隔板的比表面积和粘合力，大大提升了电池的循环使用寿命的优点。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种石墨烯电池用的高强度复合型AGM隔板的构造示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-粗玻璃纤维层，2-细玻璃纤维层，3-粘结层，4-回弹层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1所示，本发明为一种石墨烯电池用的高强度复合型AGM隔板，包括粗玻璃纤维层1、细玻璃纤维层2、粘结层3和回弹层4；细玻璃纤维层2设置在粗玻璃纤维层1的上、下表面，粘结层3设置在细玻璃纤维层2的表面，回弹层4设置在粘结层3的表面。
作为本发明的一种优选技术方案，细玻璃纤维层2由直径为
玻璃纤维交织而成；粗玻璃纤维层1由直径为
玻璃纤维交织而成；粘结层3由水溶性聚乙烯醇纤维交织而成；回弹层为由质量百分含量90-95％的玻璃纤维与质量百分含量5-10％的PE聚酯纤维交织而成的PE聚酯纤维交织而成的混合纤维层回弹层内嵌有PE网格层。
一种石墨烯电池用的高强度复合型AGM隔板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01、打浆：在AGM隔板制备打浆过程中依次加入水、基体纤维、屏蔽纤维、增强纤维、纳米二氧化硅、聚丙烯酰胺、助剂，搅拌打浆，并加入硫酸进行腐蚀、清除杂质，使得软化纤维、分散均匀，得成浆纤维平均长度1.5～2mm；
S02、配浆：控制浆液浓度0.3％～0.35％，分布均匀，同时控制成型车速；
S03、成型：控制堰池2个界面，并使纤维无规则无取向均匀分布；快速成型；
S04、喷淋洗酸、真空强制脱水促进纤维交叉点紧密结合,可清除杂质和大部SO4；
S05、控制烘箱进口和中间温度，增加循环风量减少中下层蒸汽含量。
其中，步骤S03中，为使浆液中纤维无规则无取向均匀分布，浆槽中增加挡板，以缓冲浆液流速避免速度冲击影响浆液中纤维浓度分布；改变浆液流动方向使浆液中纤维无规取向；成型后形成三维网状立体结构，改善纤维性能和分布、创造条件促膨胀、节点粘接力强使隔板指标同步提升。
其中，为稳定的pH值环境，有利于分离或溶解出原料中的有害杂质、软化纤维易于分散、腐蚀清洗纤维表面碱性析晶、增加比表面积、使隔板制造过程增加纤维结合力；改变加酸位置，直接从打浆筒加酸，能更好地溶解出原料中的有害杂质，缩短打浆时间，有效控制成浆纤维的平均长度。
本发明的一种石墨烯电池用的高强度复合型AGM隔板，基于纳米二氧化硅复合型抗穿刺高强度AGM隔板的技术指标、配方材料选用，需要在试验过程中对工艺进行调整及优化；为了缩短打浆时间，改变了投料工艺，由原来的集中投料改为按配方分散投料。
作为本发明的一种优选技术方案，基体纤维：也称骨架纤维，由0.8～1.5μm纤维构成，在隔板中起骨架作用，形成相对较大的孔结构，占较高的空间，赋予较低的吸附性，但有较好的透气性和吸酸速度；屏蔽纤维由0.3～1.0μm纤维构成，在隔板中具有构成微小孔作用，赋予隔板较高的吸附性，同时细纤维屏蔽在粗纤维骨架上，使细纤维舒展和分散，拓宽微孔范围，增加孔隙有效体积，有良好的屏蔽效应、降低电解液分层现象，即比表面积大；增强纤维：纤维直径比基体纤维更粗，一般直径由1.0～2.0μm纤维构成，在隔板中增加韧性和各纤维之间的纠缠力和摩擦力，可以提高抗张强度、回弹性、延伸率和尺寸的稳定性。
作为本发明的一种优选技术方案，通过纤维搭配分析，同时考虑配方成本，确定三种纤维作为配方主体，基体纤维：39°SR平均纤维直径0.7～1.2μm，屏蔽纤维：44°SR平均纤维直径0.5～0.9μm，增强纤维：34°SR平均纤维直径1.2～1.8μm，基体纤维：屏蔽纤维：增强纤维的占比比例为1:1:1，即分别对应的各个占比为33.33％:33.33％:33.33％。
本发明的一种结构简单新颖、压缩性大，在干态和湿态弹性好的石墨烯电池用的高强度复合型AGM隔板，在隔板生产工艺制浆中加入一定比例的纳米二氧化硅，能使玻纤韧性增加，抗拉强度和抗冲击强度提高，抗老化性能提高；复合添加一定比例的聚丙烯酰胺，在隔板生产工艺制浆工艺中加入一定量的PAM，该材料具有较好的分散性和粘合性，能很好的弥补玻纤在交织过程中生产的空隙，提升单根玻纤交织点中的藕合力，从而提升隔板的比表面积和粘合力，大大提升了电池的循环使用寿命。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种石墨烯电池用的高强度复合型AGM隔板，其特征在于：包括粗玻璃纤维层(1)、细玻璃纤维层(2)、粘结层(3)和回弹层(4)；
所述细玻璃纤维层(2)设置在粗玻璃纤维层(1)的上表面、下表面，所述粘结层(3)设置在细玻璃纤维层(2)的表面，所述回弹层(4)设置在粘结层(3)的表面。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯电池用的高强度复合型AGM隔板，其特征在于，所述细玻璃纤维层(2)由直径为
玻璃纤维交织而成。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯电池用的高强度复合型AGM隔板，其特征在于，所述粗玻璃纤维层(1)由直径为
玻璃纤维交织而成。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯电池用的高强度复合型AGM隔板，其特征在于，所述粘结层(3)由水溶性聚乙烯醇纤维交织而成。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯电池用的高强度复合型AGM隔板，其特征在于，所述回弹层为由质量百分含量90-95％的玻璃纤维与质量百分含量5-10％的PE聚酯纤维交织而成的PE聚酯纤维交织而成的混合纤维层回弹层内嵌有PE网格层。
6.一种石墨烯电池用的高强度复合型AGM隔板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01、打浆：在AGM隔板制备打浆过程中依次加入水、基体纤维、屏蔽纤维、增强纤维、纳米二氧化硅、聚丙烯酰胺、助剂，搅拌打浆，并加入硫酸进行腐蚀、清除杂质，使得软化纤维、分散均匀，得成浆纤维平均长度1.5～2mm；
S02、配浆：控制浆液浓度0.3％～0.35％，分布均匀，同时控制成型车速；
S03、成型：控制堰池2个界面，并使纤维无规则无取向均匀分布；快速成型；
S04、喷淋洗酸、真空强制脱水促进纤维交叉点紧密结合；
S05、控制烘箱进口和中间温度，增加循环风量减少中下层蒸汽含量。
7.根据权利要求6所述的一种石墨烯电池用的高强度复合型AGM隔板的制备方法，其特征在于，所述基体纤维由0.8～1.5μm纤维构成。
8.根据权利要求6所述的一种石墨烯电池用的高强度复合型AGM隔板的制备方法，其特征在于，所述屏蔽纤维由0.3～1.0μm纤维构成。
9.根据权利要求6所述的一种石墨烯电池用的高强度复合型AGM隔板的制备方法，其特征在于，所述增强纤维由1.0～2.0μm纤维构成。
10.根据权利要求6所述的一种石墨烯电池用的高强度复合型AGM隔板的制备方法，其特征在于，所述基体纤维：39°SR平均纤维直径0.7～1.2μm，所述屏蔽纤维：44°SR平均纤维直径0.5～0.9μm，所述增强纤维：34°SR平均纤维直径1.2～1.8μm，所述基体纤维：屏蔽纤维：增强纤维的占比比例为1:1:1。
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