DE96371T1 - Bleisaeurebatterie und separator hierfuer. - Google Patents

Bleisaeurebatterie und separator hierfuer.

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DE96371T1
DE96371T1 DE198383105468T DE83105468T DE96371T1 DE 96371 T1 DE96371 T1 DE 96371T1 DE 198383105468 T DE198383105468 T DE 198383105468T DE 83105468 T DE83105468 T DE 83105468T DE 96371 T1 DE96371 T1 DE 96371T1
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electrolyte
wetting
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substrate
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George F. Neenah Wisconsin 54956 Schmidt
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Kimberly Clark Corp
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Kimberly Clark Corp
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  1. Europäische Patentanmeldung Έν. 83 105 468«9 Anmelder: Kimberly-Clark Corporation
    PATENTANSPRÜCHE
    1. Batterie-Separator für die Verwendung in einer Blei-Säurebatteriezelle zum physikalischen Trennen der Elektroden der Zelle und zum Verhindern des Loslösens der Elektrodenpaste von einem Elektrodengitter, unter Aufrechterhalten einer Diffusionsströmung einer Säureelektrolytlösung während chemischer Reaktionen der Zelle, wobei der Separator ein flexibles und faserförmiges Polyolefinsubstrat umfaßt, das aus einer Vielzahl von physikalisch verfilzten Mikrofasern hergestellt und gegenüber starken Säuren sowie Oxidation beständig ist und wobei das Substrat gegenüber Elektrolytionenübertragung permeabel ist,-dadurch gekennzeichnet , daß über den Mikrofasern eine Benetzungszusammensetzung abgeschieden ist und an' deren Außenflächen haftet, wobei die Zusammensetzung eine im wesentlichen homogene Mischung aus
    35 a) einer Epoxy-Emulsion und
    b) einem Härtungsmittel, das mit einer Epoxy-Verbindung in der Emulsion reagiert, umfaßt; wobei diese Mischung derart ist, daß sie, wenn sie in die Elektrolytlösung ein-
    getaucht und in Kontakt gebracht wird, mit der Lösung unter Bildung eines polymeren Salzes reagiert, wobei dieses Salz über die Oberfläche der Mikrofasern verteilt wird und deren kritische Oberflächenspannung erhöht, wobei die erhöhte kritische Oberflächenspannung es dem Elektrolyten erlaubt, die Fasern rasch zu benetzen, wobei die Benetzung der Faseroberfläche im wesentlichen permanent ist, während der Separator in dem Elektrolyt eingetaucht ist.
    2. Separator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Substrat mit der Benetzungszusammensetzung, die an Außenflächen der Mikrofasern haftet, derart zusammengedrückt wird, urn eine äußerst einheitliche Durchmesserverringerung zu erzielen, wobei die Durchmesserverringerung derart ist, daß die mikroskopischen Zwischenräume zwischen den Fasern genügend groß gehalten werden, so daß sie für denElektrolyten permeabel sind und 2Q wobei das Gespinst bzw. Gewebe mit der daran haftenden Zusammensetzung zusammengedrückt wird, ohne daß eine Faser-Faser-Bindung auftritt.
    3- Separator nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η 2g zeichnet, daß die Emulsion etwa 50 bis 95 % der Epoxyverbindung, etwa 5 bis 50 % eines Benetzungsmittels und etwa 1 bis 10 % eines Emulgiermittels umfaßt und wobei die Emulsion vorgemischt wird, bevor sie mit dem Härtungsmittel vermischt wird.
    4. Separator nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Epoxyverbindung ein ungehärtetes synthetisches Epoxyharz, das Benetzungsmittel ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel und das Emulgiermittel Dioctyl-Natriumsulfosuccinat mit einer HLB-^Zahl unter
    5. Separator nach Anspruch 2, dadurch g e kenn -
    ζ ei ch η et ,daß das. Härtungsmittel etwa 5 bis 50 % eines Polyamins umfaßt, wobei das Amin Vernetzungsvermögeh aufweist und aktiviert wird, wenn die Beschichtungszusammensetzung bei einer erwünschten Temperatur gehärtet wird, um eine hochmolekulargewichtige vernetzte Epoxyverbindung zu bilden.
    .6. Separator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Zusammensetzung bei einer Temperatur von eti
    gehärtet wird.
    peratur von etwa 90 bis 115 C über mindestens 1 Stunde
    7. Separator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gespinst bzw. Gewebe mit der
    daran haftenden, gehärteten Beschichtungszusammensetzung auf eine Dicke von etwa 1/2 bis 3/4 der ursprünglichen Dicke des Substrates zusammengedrückt wird, wobei die ursprüngliche Dicke des Substrates etwa 0,127 bis 0,508 mm (5 bis 20 mils) beträgt und das Substrat ein Grundgewicht ρ
    von etwa 15 bis 200 g/m besitzt.
    8. Separator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die B.enetzungszusammensetzung mit
    einem Verdünnungsmittel verdünnt wird, um eine gesättigte 25
    Lösung mit einem Gehalt an Gesamtfeststoffen zu bilden, die in einer Abscheidung von 5 bis 25 Teilen gesättigte Feststoffe zu 100 Teilen Fasern des Gespinstes resultiert.
    ao 9. Separator nach Anspruch 2, umfassend einen inerten Füllstoff, wobei der inerte Füllstoff ein hydrophiles Pigment ist und wobei der Füllstoff etwa 5 bis 60 Gew.-% der Benetzungszusammensetzung umfaßt.
    o5 10. Batterie-Separator zum physikalischen Trennen von
    Batterieplatten, die in eine Lösung eines Schwefelsäure-Elektrolyten in einer Blei^Säurebatteriezelle eingetaucht sind, und zum Festhalten einer Paste auf einem Gitter
    einer Platte der Zelle, um so dem Abstoßen der Paste von der Oberfläche des Gitters entgegenzuwirken, um zu verhindern, daß abgestoßene Teile der Paste vom Gitter abfallen und zum Boden der Zelle als Schmutz absinken,
    ' ' v ■ ' ' ■ ■■'■■■■ ■ ■· ■ ·■ - - ■ · ■ . ■■
    umfassend:
    a) ein flexibles und faserförmiges Polyolefinsubstrat,
    das sich aus einer Vielzahl von physikalisch verfilzter Mikrofasern zusammensetzt,und
    , ' '
    b) eine Benetzungszusammensetzung, die auf den Außenflächen
    der Mikrofasern abgeschieden ist und daran haftet, wobei die Zusammensetzung eine Mischung aus
    1. einer Epoxy-Emulsion aus
    i) einer Epoxy-Verbindung,
    ii) einem Benetzungsmittel, und iii) einem Emulgiermittel, und
    2. einem Polyamin-Härtungsmittel umfaßt, wobei die Emulsion und das Härtungsmittel bei Vermischung und Härtung bei einer geeigneten Härtungstemperatur eine vernetzte Epoxyverbindung vorsehen, wobei die vernetzte Verbindung sich dadurch auszeichnet, daß sie Unlöslichkeit sowie hydrophile Eigenschaften in dem Elektrolyten besitzt, wobei das Benetzungsmittel
    _g derart ist, daß, wenn es in die Elektrolytlösung eingetaucht und in Kontakt gebracht wird, auf der Faser verbleibt und sich nicht im Elektrolyt auflöst, jedoch trotzdem ein schnelles Benetzen ergibt, wobei die vernetzte Epoxy-Verbindung tertiäre Amin-
    QQ gruppen in Form eines polymeren Salzes enthält, wobei dieses Salz nach der Neutralisierung über die Oberfläche der Mikrofasern verteilt wird, unter Erhöhung deren kritischen Oberflächenspannung über die des Elektrolyten, wodurch die erhöhte kritische Oberflächenspannung der Mikrofasern es dem Elektrolyten erlaubt, das Salz rasch zu benetzen, wobei das Benetzen des Salzes im wesentlichen permanent ist, während der Separator in dem Elektrolyt eingetaucht
    ist.
    11. Separator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beschichteten Mikrofasern b
    innerhalb einer Sekunde, nachdem sie in den Elektrolyten eingetaucht sind, benetzen.
    12. Separator nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η zeichnet , daß das Substrat ein Gespinst bzw. Gewebe aus verfilzten Fasern ist, die sich zusammendrücken lassen, um eine einheitliche Durchmesserverringerung zu erzielen, wobei die gehärtete Bene t zungs zusamraens et zu ng an den Außenflächen der Mikrofasern haftet, wobei das Substrat mit der daran haftenden, gehärteten Zusammensetzung bei einer gewählten Temperatur auf einen erwünschten Durchmesser zusammengedrückt wird, und wobei die mikroskopischen Zwischenräume zwischen den Fasern des zusammengedrückten Substrates genügend groß sind, um für den Elektrolyten permeabel zu sein, wobei die daran haftende gehärtete Zusammensetzung einer Faser-Faser-Bindung des zusammengedrückten Substrates entgegenwirkt.
    13- Separator nach Anspruch 12, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Benetzungszusammensetzung mit einem Verdünnungsmittel verdünnt wird, um eine gesättigte Lösung mit einem Gehalt an Gesamtfeststoffen zu bilden, die in einer Abscheidung von 5 bis 25 Teilen gesättigte Feststoffe zu 100 Teilen Fasern des Gespinstes resultiert. 30
    14. Separator nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Emulsion etwa 50 bis 95 % einer Epoxy-Verbindung, etwa 5 bis 50 % eines Benetzungsmittels und etwa 1 bis 10 % eines Emulgiermittels umfaßt, wobei das Härtungsmittel etwa 5 bis 50 % eines niedermolekulargewichtigen Polyamins umfaßt.
    15. Separator nach Anspruch 14, dadurch g e k e η η -
    zeichnet , daß die Epoxy-Verbindung ein ungehärtetes synthetisches Epoxyharz, das Benetzungsmittel ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel mit einer hydrophilen/ lipophilen Gleichgewichtszahl unter 5, das Emulgiermittel Dioctyl-Natriumsulfosuccinat und das Härtungsmittel PoIyethylenimin ist.
    16. Separator nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß das Polyethylenimin-Härtungsmittel aus der Gruppe polymerer Polyamine gewählt wird.
    1.7. Separator nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η ze lehnet , daß die Emulsion einen inerten hydrophilen Füllstoff beinhaltet, wobei der Füllstoff gewählt
    wird aus der Gruppe Kaolin, Silicate und Aluminate und wobei der Füllstoff etwa 0 bis 60 Gew.% der gesamten Benetzungszusammensetzung ausmacht.
    18. Separator nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η 20
    zeichnet , daß das Substrat ein schmelzgeblasenes Polypropylen-Gespinst mit einem Grundgewicht von etwa
    2 2
    15 g/m bis etwa 100 g/m ist und vorwiegend durch physikalische Verfilzung verbunden ist, um eine Festigkeit
    von etwa 267,8 g/cm (1,5 lbs/in) Breite in Maschinenlauf-25
    richtung zu ergeben, unter Aufrechterhaltung einer guten Flexibilität.
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