CN207282622U - 一种铅酸蓄电池极板用短纤维 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种铅酸蓄电池极板用短纤维,包括多根长度为≤6mm的有机纤维,其特征在于,所述的有机纤维单纤细度为0.15‑0.8D。应用本实用新型,提高了极板的强度,降低生产过程中的废损,增加活性物质的机械强度,防止脱落,从而提高循环性能;同时减少浮粉产生,还可以提高正极板的孔率,提高初容量。
Description
技术领域
本实用新型涉及铅酸电池添加剂领域,具体涉及一种铅酸蓄电池极板用短纤维。
背景技术
铅酸蓄电池自实用新型后,在化学电源中一直占有绝对优势。这是因为其价格低廉、原材料易于获得,使用上有充分的可靠性,适用于大电流放电及广泛的环境温度范围等优点。铅酸蓄电池是目前世界上应用范围最为广泛,安全性能,可回收性最高的二次能源。与此同时,铅酸蓄电池技术经过多年发展,其比能量、循环寿命、高低温适应性等问题已有所突破,短纤维作为蓄电池极板中重要的组成部分,在电池中发挥着举足轻重的作用。
在制备极板的铅膏中加入了一般长度为1-4mm短纤维,短纤维作为活性物质粘结的骨架,在极板中构成三维网状结构,增强了极板的机械强度。加入短纤维后,在涂板过程中铅膏容易成型,同时也在一定程度上防止了固化干燥过程中极板的开裂和减少了装配过程中极板的脱粉。
有机纤维和无机纤维均可以用于制备极板的铅膏中加入的短纤维,由于有机纤维比无机纤维有较高的强度和弹性恢复力,在目前的铅酸蓄电池极板的生产过程中,所添加的短纤维均是有机纤维。聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、腈氯纶纤维、聚乙烯纤维、聚酰胺纤维等有机纤维均可用作制备极板的铅膏中加入的短纤维。生产厂家可根据实际耐酸碱、耐温等要求选择合适材质的有机纤维作为制备极板的铅膏中加入的短纤维。
天能电池集团申请的专利号为201310308516.8的专利中提到:同样重量添加量的短纤维条数多,在极板中的网状分布结构好而且均匀,真正起到增强极板强度,防止极板开裂,掉快,脱粉的作用。
专利号为201510545874.X的专利公开了一种铅蓄电池正极铅膏短纤维为聚醋短纤维,长度为2mm~3mm,单纤细度为1.5D~3D。
但添加该短纤维制备的极板,仍存在着极板强度低、浮粉对人体伤害较大、生产过程中废损率高的问题。
实用新型内容
经实验研究发现:在制备极板的铅膏中加入了有机短纤维,增强了极板的机械强度。是因为短纤维的比表面积与提高活性物质之间的粘结力有关,和较大直径纤维相比,较小直径纤维有更大的可得亲水表面积,在极板的制备过程中,能够吸收更多的水,从而提高活性物质之间的粘结力,增强了极板的机械强度和降低极板的脱粉。与纤维的种类没有太大关系。纤维的长度能够影响表面积。当长度降低时影响增加,因为每克纤维中更大数量的短纤维末端外露。但当短纤维的长度和直径比过大时,这种增加可以忽略不计。
并发现,当同样重量添加量的短纤维过细,条数过多时,有一些短纤维开始扎堆,难以分散均匀,使得活性物质粘结时受到影响,给出的电池容量反而下降。并且,短纤维条数过多时,纤维体积变得很大,会占用活性物质体积,反而会超过板栅边框的体积限制造成极板强度下降。
为了解决上述技术问题,本实用新型提供了一种短纤维,添加入铅酸电池极板,可以大幅提高极板强度,效果为原来3倍;有效减少浮粉,约降低20%左右;降低生产过程中废损;约降低25%左右。
为了实现上述目的,本实用新型具体的技术方案如下:设计一种铅酸蓄电池极板(用) 短纤维,包括多根长度为≤6mm的有机纤维,所述的有机纤维单纤细度为0.15-0.8D。
优选单纤细度为0.3-0.6D的短纤维;
进一步优选单纤细度为0.35-0.5D的短纤维;
进一步优选单纤细度为0.35D的短纤维;
上述的铅酸蓄电池极板用短纤维,选自聚酯纤维或聚丙烯纤维或聚丙烯腈纤维中的一种或一种以上的混合;
上述短纤维的细度偏差率≤10%。
本实用新型的有益效果在于:应用本实用新型,可以大幅提高极板强度,效果为原来 3倍;有效减少浮粉,约降低20%左右;降低生产过程中废损;约降低25%左右。
附图说明:
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是以细度为横坐标、掉粉率为纵坐标的掉粉率曲线图。
图3是以细度为横坐标、质损率为纵坐标的质损率曲线图。
图中:1-短纤维。
具体实施方式:
为使本实用新型实现的技术手段、技术特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合实施例对本实用新型作进一步说明:
单纤长度单位mm(毫米),单纤细度单位D(旦尼尔),旦尼尔是在公定回潮率下,9000米长的纤维的重量克数。旦尼尔简称旦(D),如9000米的纤维重1克为1旦,当纤维的密度一定时,旦数越大,纤维越粗。
极板的制备过程如下:
(1)把铅粉和短纤维放在混合器中,加入硫酸和水通过不断的搅拌从而形成适合涂板的铅膏; (2)把合好的铅膏压在板栅上面进行涂板;
(3)固化干燥;制成正负极板。
(4)在稀硫酸的电解液中,把正极板与电源的正极相连,负极板与电源的负极板相连,用电化学的方法使正极板上的铅膏物质转化成为以PbO2为主的活性物质,负极板上铅膏物质转化为以海绵状铅为主的活性物质。
跌落试验:分别取各实施例和对比例极板,编好编号,称取重量。让极板平行于干净水泥地面,在1米高度,使极板自由落下。重复跌落试验直至极板出现大面积缺膏时,实验停止。记录前后重量变化,记录跌落3次,6次,9次的重量变化,测得实验结果。
浮粉测试:取实施例和对比例极板,编好编号,称重;用毛刷轻轻在极板表面从极耳方向向下刷5遍,称重。浮粉率=重量差值/极板初始重量*100%。
第1组对比例:
短纤维表中1-1,1-2,1-3为聚酯纤维,1-4为聚丙烯纤维,1-5为聚丙烯腈纤维,添加质量为铅膏总质量的0.1%,单纤长度为3mm,单纤细度为1.5D。测量结果如下:
第2组对比例:
短纤维表中2-1,2-2,2-3为聚酯纤维,2-4为聚丙烯纤维,2-5为聚丙烯腈纤维,添加质量为铅膏总质量的0.1%,单纤长度为3mm,单纤细度为1.2D。测量结果如下:
第3组对比例:
短纤维表中3-1,3-2,3-3为聚酯纤维,3-4为聚丙烯纤维,3-5为聚丙烯腈纤维,添加质量为铅膏总质量的0.1%,单纤长度为3mm,单纤细度为1.0D。测量结果如下:
第1组实施例:
短纤维表中4-1,4-2,4-3为聚酯纤维,4-4为聚丙烯纤维,4-5为聚丙烯腈纤维,添加质量为铅膏总质量的0.1%,单纤长度为3mm,单纤细度为0.8D。测量结果如下:
第2组实施例:
短纤维表中5-1,5-2,5-3为聚酯纤维,5-4为聚丙烯纤维,5-5为聚丙烯腈纤维,添加质量为铅膏总质量的0.1%,单纤长度为3mm,单纤细度为0.7D。测量结果如下:
第3组实施例:
短纤维表中6-1,6-2,6-3为聚酯纤维,6-4为聚丙烯纤维,6-5为聚丙烯腈纤维,添加质量为铅膏总质量的0.1%,单纤长度为3mm,单纤细度为0.5D。测量结果如下:
第4组实施例:
短纤维表中7-1,7-2,7-3为聚酯纤维,7-4为聚丙烯纤维,7-5为聚丙烯腈纤维,添加质量为铅膏总质量的0.1%,单纤长度为3mm,单纤细度为0.35D。测量结果如下:
第5组实施例:
短纤维表中8-1,8-2,8-3为聚酯纤维,8-4为聚丙烯纤维,8-5为聚丙烯腈纤维,添加质量为铅膏总质量的0.1%,单纤长度为3mm,单纤细度为0.15D。测量结果如下:
上述结果清楚的表明,5组实施例的掉粉率和各次质损率大大优于3个对比例的技术指标。
图2是以细度为横坐标、掉粉率为纵坐标的曲线图,图中细度的单位是D(旦尼尔),掉粉率的单位是万分之一:
图3是以细度为横坐标、质损率为纵坐标的曲线图,图中细度的单位是D(旦尼尔),质损率的单位是万分之一:
上两图清楚的表明,5组实施例的掉粉率和各次质损率大大优于3个对比例的技术指标,且在0.35D细度处出现明显峰值,有益效果最佳。
极板的强度也和短纤维的添加比例有关系,为此我们对在短纤维相同细度下,不同的添加比例进行极板强度的测试。
实施例6:任选10块负极生极板,随机编号,其单纤细度选择0.35D,长度2-3mm,添加比例为占铅膏总质量的0.15%。结果如下:
该实施例的对比例:任选10块负极生极板,随机编号,其单纤细度选择1.5D,长度2-3mm,添加比例为占铅膏总质量的0.15%。结果如下:
实施例6的指标明显优于对比例。
实施例7:任选5块负极熟极板,随机编号,其单纤细度选择0.35D,长度2-3mm,添加比例为占铅膏总质量的0.2%。结果如下:
该实施例的对比例:任选5块负极熟极板,随机编号,其单纤细度选择0.35D,长度2-3mm,添加比例为占铅膏总质量的0.2%。结果如下:
实施例7的指标明显优于对比例。
实施例8:任选10块正极熟极板,随机编号,其单纤细度选择0.5D,长度2-3mm,添加比例为占铅膏总质量的0.08%。结果如下:
该实施例的对比例:任选10块正极熟极板,随机编号,其单纤细度选择1.5D,长度2-3mm,添加比例为占铅膏总质量的0.08%。结果如下:
实施例8的指标明显优于对比例。
实施例9:任选10块正极生极板,随机编号,其单纤细度选择0.5D,长度2-3mm,添加比例为占铅膏总质量的0.05%。结果如下:
该实施例的对比例:任选10块正极生极板,随机编号,其单纤细度选择1.5D,长度2-3mm,添加比例为占铅膏总质量的0.05%。结果如下:
实施例9的指标明显优于对比例。
在添加比例为0.05-0.2的区域内可以取得有益效果。
按照中国专利201110229425.6公开的方法将铅酸蓄电池的极板解剖检验,分离出其中的短纤维来后,可以发现,纤维基本无变化。通过相关设备测量其直径,与材质相同的商品纤维长丝进行直径比对,可以得出铅酸蓄电池的极板中短纤维的细度,并可以获得短纤维和极板活性物质的重量比例。
尽管实用新型人已经对本实用新型的技术方案做了较为详细的阐述和列举,应当理解,对于本领域的一般技术人员而言,根据本实用新型所揭示的内容,对上述实施例做出修改和/或改变或者采用等同的替代方案是显而易见的,其都不能脱离本实用新型要求保护的范围,本实用新型中的保护范围以限定在权利要求书中的权利要求为准。
Claims (5)
1.一种铅酸蓄电池极板用短纤维,包括多根长度为≤6mm的有机纤维,其特征在于,所述的有机纤维单纤细度为0.15-0.8D。
2.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池极板用短纤维,其特征在于, 所述的单纤细度为0.3-0.6D。
3.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池极板用短纤维,其特征在于, 单纤细度为0.35-0.5D。
4.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池极板用短纤维,其特征在于, 单纤细度为0.35或0.5D。
5.根据权利要求1-4任一所述的铅酸蓄电池极板用短纤维,其特征在于, 所述的有机纤维为聚酯纤维或聚丙烯纤维或聚丙烯腈纤维中的一种或一种以上的混合。
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CN201721080366.XU CN207282622U (zh) | 2017-08-27 | 2017-08-27 | 一种铅酸蓄电池极板用短纤维 |
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