CN1168158C - 铅酸蓄电池用超细玻璃纤维膈膜的改性处理 - Google Patents

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Abstract

一种铅酸蓄电池用超细玻璃纤维隔膜的改性处理方法，利用憎水的有机聚合物聚四氟乙烯(PTFE)乳液对超细玻璃纤维隔膜进行憎水改性处理。以高压气体或液体为压力载体注射乳液进入隔膜，或用细针注射乳液进入隔膜。本发明处理后的超细玻璃纤维隔膜单独为气体提供了横向通道，改善了隔膜的透气性，有效地提高了VRLA电池的气体复合效率，降低了电池的内压，减少开阀的次数，避免电池的干涸，延长电池使用的寿命，而且成本较低。

Description

铅酸蓄电池用超细玻璃纤维隔膜的改性处理
                    技术领域
本发明涉及一种阀控式密封铅酸蓄电池用复合式超细玻璃纤维隔膜的改性处理方法，属于铅酸蓄电池技术领域。
                    背景技术
阀控式密封铅酸蓄电池得到广泛应用最关键的技术基础是阴极吸附原理，在通常情况下，阀控式密封铅酸蓄电池的正极充电到70％时开始析出O2，氧气经过隔膜的气体通道到达负极并与活性物质海绵状铅发生反应，部分活性物质转变成硫酸铅，同时抑制了氢气的产生。由于与氧气反应而变成放电状态的硫酸铅经过继续充电，又回复到充电状态的海绵状铅。
                
                
                
气体复合总反应：
正极板上由于分解水产生的氧气与负极板上活性物质反应并还原成水，电池内部没有水的损失。研究表明：氧在负极的复合反应取决于氧的扩散速度，隔膜所提供的横向气体通道对气体的复合反应效率起决定作用。
尽管阀控式密封铅酸蓄电池技术已日益成熟，但国产VRLA电池还存在许多质量问题，比如电池失水干涸。电池寿命受到干涸的威胁，分析其主要原因之一是水的分解，析出氧气和氢气使电池内压增加，启动排气阀使气体排出电池壳体外，同时带出水和硫酸造成电池失水。如果单纯增加电液量会导致隔膜透气性恶化，影响气体扩散复合，反而使得电池内压增加加速，引起这种失水循环更加严重。铅酸蓄电池中氢气和氧气的析出会给电池的寿命和性能造成致命的影响，大量气体的析出造成硫酸中水量的减少，导致电液干枯，同时易损坏极板，加速正极活性物质的软化脱落，减短了电池的寿命。如何在适当增加电液量的同时，又能提高气体的复合效率，这是人们关心的焦点。
铅酸电池随着科学技术的发展也迅速发展，尤其是电讯电力事业和汽车摩托车等交通运输的蓬勃发展，为铅酸电池的研究生产使用提供了广阔的空间。隔膜的发展历史证明：隔膜作为铅酸电池的关键部件，在铅酸电池技术突破的同时得到了很好的发展。超细玻璃纤维(AGM)隔膜用于阀控式密封铅酸蓄电池，是解决电池密封的关键材料之一，研究对超细玻璃纤维隔膜进行改性，在不降低隔膜吸液性能(吸液量、吸液高度)的条件下，改善隔膜的透气性，从而达到使电池内部增加氧气复合能力、减少水损失而延长电池服务寿命的目的。
目前，国内外也进行了许多企图通过对隔膜的改性来增加了电池的复合效率的研究，比如：在隔膜中直接加入聚丙烯短纤维、特种聚酯纤维和一些憎水有机物，能增加隔膜的透气性，增加电池的复合效率，但都存在许多问题，比如：隔膜强度不够而软化、隔膜吸液能力受到影响、热失控甚至发生爆炸、制造成本过高，这些对电池的寿命和使用影响特别大。
发明内容
本发明为解决目前现有技术中因电池隔膜透气性不好，影响电池使用寿命，或隔膜虽然经处理但综合性能欠佳，成本过高等问题，提供一种延长电池使用寿命，而且成本较低的铅酸蓄电池用超细玻璃纤维隔膜的改性处理方法。
本发明是采用聚四氟乙烯(PTFE)乳液加入到隔膜中，对其进行憎水改性处理。
具体处理方法是：以高压气体或液体为压力载体注入乳液或以细针注射乳液使得隔膜具有横贯性的憎水性，对隔膜表面按一定几何分布的位置进行处理，使隔膜在这些位置的憎水性增加以便在隔膜中形成横向的气体通道。使未有乳液的地方仍保持亲水性能，以保持隔膜整体的吸液性能。以高压气体或液体为压力载体注入时，乳液质量百分比浓度为5～30％；以细针注射时，乳液质量百分比浓度为10～35％；以上所用聚四氟乙烯在超细玻璃纤维隔膜中的质量百分比含量均为0.2～5％。
处理后的隔膜在不降低其它性能的条件下，如吸液量、吸液高度、抗拉强度等，单独为气体提供了横向通道，有了气体横向通道后，提高了氧气在隔膜中的扩散速度，从而改善了隔膜的透气性，提高了气体的复合效率，同时即使在适当增加电液时，也可有效的保留有气体通道，保证气体的复合，有效降低了电池的内压，减少开阀的次数，减少水损失，避免电池的干涸，从而延长电池服务寿命。
由于本发明能有效地提高阀控式密封铅酸蓄电池的气体复合效率，可提高5～6倍，降低了电池的内压，减少开阀的次数，避免电池的干涸，同时可以通过适当增加电池的电解液量，来增加电池的容量，从而有效地延长电池的使用寿命。通过对处理隔膜所用聚四氟乙烯(PTFE)乳液和工艺改性设备成本的初步预算，本发明对阀控式密封铅酸蓄电池进行性能改进，会带来十分可观的经济效益和社会价值。
具体实施方式
下面进一步说明本发明实施例。
用高压气体压射质量百分比浓度为10％的聚四氟乙烯(PTFE)乳液进入超细玻璃纤维隔膜，隔膜中聚四氟乙烯的质量百分比含量为1％。

Claims (6)

1、一种铅酸蓄电池用超细玻璃纤维隔膜的改性处理，采用聚四氟乙烯(PTFE)乳液对隔膜进行憎水改性，其特征是在隔膜上以高压气体或液体为压力载体注射聚四氟乙烯(PTFE)乳液进入隔膜。
2、按权利要求1所述的铅酸蓄电池用超细玻璃纤维隔膜的改性处理，其特征是所述聚四氟乙烯(PTFE)乳液的质量百分比浓度为5～30％。
3、按权利要求1所述的铅酸蓄电池用超细玻璃纤维隔膜的改性处理，其特征是所用聚四氟乙烯在超细玻璃纤维隔膜中的质量百分比含量为0.2～5％。
4、一种铅酸蓄电池用超细玻璃纤维隔膜的改性处理，采用聚四氟乙烯(PTFE)乳液对隔膜进行憎水改性，其特征是在隔膜上以细针注射聚四氟乙烯(PTFE)乳液进入隔膜。
5、按权利要求4所述的铅酸蓄电池用超细玻璃纤维隔膜的改性处理，其特征是所述聚四氟乙烯(PTFE)乳液的质量百分比浓度为10～35％。
6、按权利要求4所述的铅酸蓄电池用超细玻璃纤维隔膜的改性处理，其特征是所用聚四氟乙烯在超细玻璃纤维隔膜中的质量百分比含量为0.2～5％。
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