[发明专利]具有高化学和热耐抗性和较好均匀性的用于碱性蓄电池隔片的无纺布

说明书

技术领域

本发明涉及一种无纺布，它至少包括第一纤维和第二纤维，其中，至少所述第一纤维设计成芯皮纤维，所述第一纤维由第一和第二脂肪族聚酰胺构成，其中所述第一聚酰胺设计成皮材料，而所述第二聚酰胺设计成芯材料，并且所述第二纤维至少部分地由脂肪族的第三聚酰胺构成。本发明还涉及一种蓄电池。

背景技术

所述类型的无纺布用作用于碱性蓄电池的隔片。这种隔片经常用于含有含水碱性电解液的电化学能量存储器中。

常见的能量存储器系统基于镍-钙、镍-锌、镍-金属氢化物或锌-空气-组合/化合物。在所有的能量存储器中，都采用浓缩的苛性钠溶液或苛性钾溶液作为电解液。

在能量存储器中，两个带有不同电荷的电极的分隔采用基于无纺布的隔片材料，并由此可防止内部短路。

为了实现这个目的，无纺布必须在最高150℃的温度下对电解液有耐抗性。此外，还要求无纺布对氧化过程有耐抗性并具有较小的离子穿透阻力。此外，这种无纺布还必须具有高的电子穿透阻力和永久的电解液可润湿性。这里特别重要的是，存在高的电解液初始可润湿性。最后，这种无纺布还必须对于电解液具有高的存储能力以及对于从电极上溶解下来的颗粒具有高的截留(Rückhalten)能力。特别重要的还有，无纺布必须具有高的机械稳定性，即使在较长的运行时间之后仍具有这种稳定性。

在现有技术中已知由聚酰胺或聚烯烃制成的无纺布。聚酰胺无纺布主要用于镍-钙能量存储器中。这是由于，这种能量存储器的放电反应具有放热的热调性(Wrmetnung)，而聚酰胺即使在较高的温度下也是稳定的。特别是当放电电流高时，例如在能量存储器用于电动工具中时出现的放电电流，可达到150℃的峰值温度。

目前已知的聚酰胺无纺布会由于电解液发生-即使非常缓慢-化学分解，此时，会释放出各种氮化合物。温度越高，这种分解就进行得越快。能量存储器中的温度既随着接出放电电流也随着能量存储器的能量密度而升高。

近几年来，对用于电动工具中的能量存储器的要求大大提高。例如在专业领域使用的蓄电池钻孔机所必须提供的持续电流提高20％，而能量存储器的容量提高高于40％。这两方面都导致高得多的温度载荷，并导致所采用的聚酰胺无纺布水解的危险提高。

这里，这种常用的无纺布最容易水解的组分是聚酰胺6，与此相反，聚酰胺6.6基本上是惰性的。对于热的浓缩苛性钾聚酰胺6具有强烈的易受影响性并会分解。宏观上这由此反映出来，即，无纺布的最大拉力降低到低于初始值的10％的值。

聚烯烃无纺布的使用也被排出在外，因为这种物质在120℃就已具有强烈的收缩或熔化。

在镍-金属氢化物能量存储器中，电化学放电反应具有吸热的热调性。这种能量存储器即使在接出(Abgreifen)高电流时也不会变热。另一方面，这种能量存储器对于电解液中含氮的污染物/杂质特别敏感。这种污染物会导致镍-金属氢化物能量存储器较高的、不希望的自放电。由于这个原因，具有聚酰胺6的标准聚酰胺无纺布不能用于镍-金属氢化物能量存储器中。因此，在这种系统中，采用由聚烯烃材料制成的无纺布。但必须对这种无纺布进行亲水化处理。具有高的水解稳定性的聚酰胺可抑制向电解液中释放含氮的污染物。因此由这种聚酰胺制成的无纺布完全可以用于镍-金属氢化物能量存储器中。

对于其它由现有技术已知的包括芳香族聚酰胺的无纺布，是有问题的，即这种无纺布尽管是非常耐水解的，但多数具有小的亲水性。

此外不利的是，在制造无纺布时，会出现明显的热收缩，因为在已知的无纺布中，聚酰胺不是相互匹配的，以致于在对无纺布进行热处理之后形成令人满意的特性。

发明内容

因此，本发明的目的在于，这样设计和改进开头所述类型的无纺布，即，使所述无纺布在热加载作用后具有高的工作适用性(betriebstauglich)。

前述目的通过具有权利要求1的特征的无纺布来实现。按照该权利要求，开头这样来设计和改进所述类型的无纺布，即，第一聚酰胺的熔点比第二和第三聚酰胺的熔点低至少40K。

按本发明的方式可以获知，选择这种熔点差可以确保，第二纤维接近没有收缩。此外还可以获知，即，当第一聚酰胺熔化以使第一和第二纤维相结合时，起芯材料作用的第二聚酰胺也接近没有收缩。因此，通过第一和第二纤维的热结合，可以制造这样一种无纺布，所述无纺布特别是在制造中在热加载作用之后只有很小的收缩。

因此可以实现上述目的。