本發(fā)明涉及鉛蓄電池生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鉛蓄電池隔板及其制備方法。

背景技術(shù)：

隔板是鉛酸蓄電池中的重要組件，它是防止電池正負(fù)極板直接短接的部件，不同類(lèi)型的鉛酸電池所使用的隔板有所不同。目前，作為貧液式動(dòng)力型閥控密封電池來(lái)說(shuō)，普遍采用的是超細(xì)玻璃纖維隔板(agm)其主要成分是玻璃纖維。由于玻璃纖維是通過(guò)火焰法隨機(jī)萃取出來(lái)的，其纖維的細(xì)度和長(zhǎng)度參差不齊，目前玻璃纖維最細(xì)可以做到0.8μm-1.59μm，致使制備出來(lái)的玻璃纖維隔板的最大孔徑較大，孔徑分布不均勻，并且壓縮回彈性差。此隔板作為電池的電解液保持體系，它可吸附大量的電解液，而且兼具隔板的作用，可防止正負(fù)極板間短路。agm隔板的主要屬性為：吸附電解液量大而且快；孔徑小、吸酸吸液性好、保液性好；耐酸、耐氧化、內(nèi)阻小；為氧的擴(kuò)散復(fù)合提供通道；具有耐熱穩(wěn)定性；具備一定的機(jī)械拉伸強(qiáng)度。

經(jīng)大量的實(shí)驗(yàn)研究與驗(yàn)證得知，電池極板活性物質(zhì)保持在一個(gè)適當(dāng)固定的壓荷(40～50kpa)之下時(shí)，可使電池壽命明顯延長(zhǎng)。電池正極板活性物質(zhì)有逐步軟化脫落的失效模式，然而，在一定的外力作用下這一失效進(jìn)程會(huì)得到減緩。所以，對(duì)于閥控密封電池來(lái)說(shuō)，極群組需要處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的持續(xù)的壓力之下，此時(shí)隔板被壓縮。

常規(guī)agm隔板無(wú)形態(tài)記憶性，在經(jīng)壓縮變形后恢復(fù)困難，在濕態(tài)保壓能力檢測(cè)中很難達(dá)到技術(shù)要求。干態(tài)與濕態(tài)(吸附電解液后)前后形態(tài)變化很大，比如有些隔板，干態(tài)時(shí)電池極群組裝壓力可達(dá)到80kpa以上，而在加入硫酸電解液后極群組壓力只剩有30kpa左右，也即是說(shuō)隔板在吸液狀態(tài)下的濕態(tài)保壓能力較差。目前國(guó)內(nèi)幾個(gè)廠家生產(chǎn)的agm隔板，在檢測(cè)當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，濕態(tài)保壓的數(shù)值一般在45％～75％左右。為了提高和保持電池加酸后的極群壓力，常規(guī)的做法是適當(dāng)增加隔板厚度，進(jìn)一步提高極群干態(tài)組裝壓力。但是，agm隔板在過(guò)度壓縮變形之下，它的孔隙率會(huì)大大降低，嚴(yán)重影響隔板的吸液、保液性能，同時(shí)，隔板的電阻也會(huì)升高，氧的再化合效率降低，嚴(yán)重影響電池的綜合性能指標(biāo)。因此，尋求一種使電池極群在干態(tài)組裝、加酸充放電、使用過(guò)程中始終處于一個(gè)穩(wěn)定持壓狀態(tài)的新型隔板就顯得非常必要和關(guān)鍵。

高分子材料形狀記憶纖維，其原理就是運(yùn)用現(xiàn)代高分子物理學(xué)和高分子化學(xué)合成改性技術(shù)，對(duì)通用高分子材料進(jìn)行分子組合及分子結(jié)構(gòu)的調(diào)整，使它們同時(shí)具有塑料和橡膠的共性，在常溫范圍內(nèi)具有塑料的性質(zhì)，即硬性、性狀穩(wěn)定恢復(fù)性，同時(shí)在一定溫度(所謂記憶溫度)下具有橡膠的特性，主要表現(xiàn)為材料的可變形性和形狀恢復(fù)性，也就是材料的記憶功能，即“記憶初始態(tài)-固定變形-恢復(fù)起始態(tài)”的循環(huán)。

形狀記憶纖維是指纖維在第一次成型時(shí)，能記憶外界賦予的初始形狀，定型后的纖維可以任意發(fā)生形變，并在較低的溫度下將此形變固定下來(lái)(二次成型)或者是在外力的強(qiáng)迫下將此變形固定下來(lái)。當(dāng)給予變形的纖維加熱或水洗等外部刺激條件下，形狀記憶纖維可恢復(fù)原始形狀，也就是說(shuō)最終的產(chǎn)品具有對(duì)纖維最初形狀記憶的功能。

嵌段共聚物均具有兩相結(jié)構(gòu)，纖維在其玻璃化溫度(tg)附近，機(jī)械性能會(huì)發(fā)生明顯變化。tg以下表現(xiàn)為剛性與脆性；tg以上則表現(xiàn)為柔性。這些性能由玻璃態(tài)向高彈態(tài)的變化，正可以利用此特性賦予其特殊的功能，即形狀的記憶功能。具有形狀記憶功能的聚合物，主要由具有兩種不同玻璃化溫度的高分子材料聚合而成的嵌段共聚物，均具有兩相結(jié)構(gòu)。在聚合物的三種形態(tài)：玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)，只有其處于高彈態(tài)時(shí)在理論上才具有形態(tài)記憶功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的隔板濕態(tài)保壓能力差的問(wèn)題，提供了一種具有較好濕態(tài)保壓能力的鉛蓄電池隔板。

一種鉛蓄電池隔板，以重量百分比計(jì)，由95％～99％的玻璃纖維和1％～5％的聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯纖維組成。

ptt(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯polytrimethyieneterephthalate)其玻璃化溫度為45℃～65℃，其tg超出室溫，使它具有可定型性和卷曲穩(wěn)定性。ptt分子鏈以螺旋構(gòu)象出現(xiàn)，這種結(jié)構(gòu)的最大特性是具有良好的拉伸，當(dāng)受到外力拉伸或壓縮的應(yīng)力時(shí)，只要除去外力，就會(huì)迅速恢復(fù)它的形變，一旦發(fā)生拉伸就容易使分子鏈展開(kāi)伸直，一般ptt纖維拉伸恢復(fù)率可達(dá)95％以上。它的分子排列為“z”字結(jié)構(gòu)，彈性恢復(fù)性好，具有優(yōu)異的伸長(zhǎng)、壓縮恢復(fù)性能以及耐酸性能。

優(yōu)選的，所述聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯纖維的直徑為0.5～3.5μm，長(zhǎng)度為1.0～8.0mm。

優(yōu)選的，所述聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯纖維的重量百分比為3％～5％。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯纖維的重量百分比為5％。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在一定的范圍內(nèi)，聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯纖維的添加量越高，制備的隔板用于制備成鉛蓄電池后，鉛蓄電池的循環(huán)壽命增加越多。

優(yōu)選的，所述玻璃纖維由29°棉和39°棉混合而成，其中，29°棉直徑2.083μm，長(zhǎng)度3～6mm；39°棉，直徑1.065μm，長(zhǎng)度3～5mm。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述鉛蓄電池隔板中29°棉的重量百分比為40％～42％，39°棉的重量百分比為55％～59％。

本發(fā)明還公開(kāi)了所述鉛蓄電池隔板的制備方法，包括如下步驟：打漿、配漿、除渣、抄紙、烘干、滾壓和分切。

優(yōu)選的，所述的制備方法，抄紙工段獲得的白水返回打漿和配漿工段。

本發(fā)明鉛蓄電池隔板在玻璃纖維的基礎(chǔ)上添加了聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯纖維，利用該材料所具有的優(yōu)異的伸長(zhǎng)、壓縮恢復(fù)性能，使得制備的隔板具有很好的濕態(tài)保壓性能，利用本發(fā)明隔板制成的鉛蓄電池與常規(guī)agm隔板制成的，在其他性能并沒(méi)有太大差異的同時(shí)，電池的循環(huán)使用壽命得到延長(zhǎng)。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1中隔板生產(chǎn)工藝流程圖。

圖2為循環(huán)壽命檢測(cè)結(jié)果圖，其中“*”表示與對(duì)照組相比在0.05水平上具有顯著性差異，“**”表示與對(duì)照組相比在0.01水平上具有顯著性差異。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

隔板生產(chǎn)工藝流程如圖1所示：

玻璃纖維、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯纖維及稀硫酸溶液(比重1.28g/cm³～1.32g/cm³)一起添加到打漿機(jī)中進(jìn)行打漿；打漿后產(chǎn)物用泵轉(zhuǎn)移至配漿池，同時(shí)加入凈化水和白水進(jìn)行攪拌配漿，配漿后用泵轉(zhuǎn)移至儲(chǔ)漿池，然后攪拌除渣后轉(zhuǎn)入高位箱，再到流漿箱，然后抄紙(使用長(zhǎng)網(wǎng)抄取)，烘干爐上烘干后，進(jìn)行滾壓定型，最后按需要的大小進(jìn)行分切，其中，抄紙工段獲得的白水返回打漿和配漿工段。滾壓定型時(shí)對(duì)輥溫度設(shè)定并保持在70℃～80℃。

實(shí)施例2

按實(shí)施例1中方法生產(chǎn)隔板，隔板配料：玻璃纖維棉兩種：29°棉直徑2.083μm，長(zhǎng)度3～6mm，占比40％；39°棉，直徑1.065μm，長(zhǎng)度3～5mm，占比55％；聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯纖維的直徑為0.5～3.0μm，長(zhǎng)度為4.0～8.0mm，占比5％。(以重量百分比計(jì)，由95％的玻璃纖維和5％的聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯纖維)

實(shí)施例3

按實(shí)施例1中方法生產(chǎn)隔板，隔板配料：玻璃纖維棉兩種：29°棉直徑2.083μm，長(zhǎng)度3～6mm，占比42％；39°棉，直徑1.065μm，長(zhǎng)度3～5mm，占比55％；聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯纖維的直徑為0.8～2.0μm，長(zhǎng)度為1.0～5.0mm，占比3％。(以重量百分比計(jì)，由97％的玻璃纖維和3％的聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯纖維)

實(shí)施例4

按實(shí)施例1中方法生產(chǎn)隔板，隔板配料：玻璃纖維棉兩種：29°棉直徑2.083μm，長(zhǎng)度3～6mm，占比40％；39°棉，直徑1.065μm，長(zhǎng)度3～5mm，占比59％；聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯纖維的直徑為1.5～3.5μm，長(zhǎng)度為3.0～6.0mm，占比1％。。(以重量百分比計(jì)，由99％的玻璃纖維和1％的聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯纖維)

對(duì)比例1

按實(shí)施例1中方法生產(chǎn)隔板，隔板配料：29°棉直徑2.083μm，長(zhǎng)度3～6mm，占比45％；39°棉，直徑1.065μm，長(zhǎng)度3～5mm，占比55％。

實(shí)施例5

將實(shí)施例2～4及對(duì)比例1中生產(chǎn)的隔板分別制備成6-dzm-20ah鉛蓄電池，各抽取5只(共計(jì)20只)，然后分別進(jìn)行2hr容量檢測(cè)、大電流放電性能、充電接受性能以及循環(huán)壽命性能檢測(cè)。

2hr容量檢測(cè)，檢測(cè)方法如下：蓄電池經(jīng)完全充電后，在溫度為25℃±2℃的環(huán)境中靜置1h～24h，當(dāng)電池表面溫度為25℃±2℃時(shí)，以10a電流連續(xù)放電到電池端電壓10.50v時(shí)終止，記錄放電時(shí)間t(h)，則電池容量為：ca＝10t(ah)。

大電流放電性能，檢測(cè)方法如下：經(jīng)過(guò)2hr容量試驗(yàn)的電池完全充電后，在溫度為25℃±2℃的環(huán)境中靜置1h～4h后，以36a電流放電至電池端電壓為10.50v時(shí)終止，記錄放電持續(xù)時(shí)間t。

充電接受性能試驗(yàn)，檢測(cè)方法如下：電池完全充電后，在25℃±5℃的條件下，以ia電流放電5h，其中ia＝ca/10(a)，ca為電池三次容量試驗(yàn)中的最大值。放電結(jié)束后，立即將電池放入溫度為0℃±1℃的低溫箱內(nèi)保持20h～25h。電池從低溫箱中取出1min內(nèi)，以恒定電壓14.40±0.10v充電，經(jīng)10min后，記錄充電電流值ica。ica/2的比值應(yīng)不小于2.0。

循環(huán)壽命試驗(yàn)，檢測(cè)方法如下：經(jīng)過(guò)2hr容量試驗(yàn)的電池經(jīng)完全充電后，在25℃±5℃的環(huán)境中，以10a電流放電1.60h，然后以恒定電壓15.00v，限流4a充電6.40h，以上為一個(gè)循環(huán)壽命次數(shù)。當(dāng)電池放電1.60h，電池端電壓連續(xù)三次低于10.50v時(shí)，認(rèn)為電池壽命終止，此三次循環(huán)不計(jì)入循環(huán)次數(shù)內(nèi)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果取平均值，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1，2hr容量檢測(cè)結(jié)果、大電流放電檢測(cè)結(jié)果、充電接收性能均沒(méi)有顯著性差異；而循環(huán)壽命檢測(cè)結(jié)果顯示添加聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯纖維后的隔板制成的電池，其循環(huán)壽命得到了提高(圖2)。

表1