[发明专利]一种复合增强型胶体蓄电池隔板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及蓄电池隔板，具体是一种胶体蓄电池专用微孔隔板。

背景技术

隔板是铅酸蓄电池中的重要组成部件，号称电池的“第三电极”，它置于电池正负极极板之间，可以防止正负极在电解液中发生短路，同时还保证电解液在正负极之间具有良好的导电性，还具有减轻极板弯曲、防止正极活性物质脱落、良好的保液性、提供气体通道等作用。随着铅酸蓄电池用途越来越广泛，作为铅酸蓄电池四大组件之一的隔板，其性能的好坏，直接影响着铅酸蓄电池质量的高低。

优质的隔板应具有孔隙率高、厚度均匀、耐酸性强、回弹性和可压缩性良好的特性。目前我国常用的铅酸蓄电池隔板有：PP型、PVC烧结型、PVC微孔型,10G型及AGM型。由于电池在充放电过程中活性物质的转化将涉及到活性物质的膨胀和收缩，难免给隔板产生一定的应力，如果没有一定强度保证，在机械包装时，隔板就有可能会发生断裂，从而造成电池过早失效，这对于连续的电池生产是不允许的。因此，为了满足蓄电池的自动化装配要求，提高隔板的强度是必要的。虽然目前国内外也有以PVC树脂为材料生产的隔板，但是其质地脆，强度低，在运输、装配及使用过程中容易破碎或破裂。因此，为了促进铅酸蓄电池行业发展，急需开发一种具有优良机械强度的隔板。

发明内容

本发明的目的在利用无纺布增强制备一种具有三层结构的隔板材料，从而为胶体蓄电池提供一种具有良好机械性能的复合增强型隔板。

本发明的技术方案如下： 

一种复合增强型胶体蓄电池隔板，其特征在于隔板具有三层结构，其中间层为无纺布，隔板的重量组成为

PVC树脂                20-45%

气相纳米二氧化硅        30-52%

孔隙调节剂              5-10%

增强剂                  0.1-5%

无纺布                  2.2-22.9% 。

进一步的，所述气相纳米二氧化硅的比表面积为100-380m²/g。

进一步的，孔隙调节剂的目数在200目以上，选自沉淀二氧化硅、埃洛石或蒙脱土。

进一步的，所述增强剂选自炭黑、碳纳米管、石墨烯或石墨。

进一步的，所述无纺布是PP无纺布或玻璃纤维布。

上述复合增强型胶体蓄电池隔板的制备方法，包括下述步骤：

（1）形成包括PVC树脂和包括气相纳米二氧化硅、孔隙调节剂的混合物；

（2）添加溶剂，使混合物形成粘度为0.1～10万Pa.s的浆料；

（3）流延至钢带支撑的无纺布表面并刮平，形成初级隔板；

（4）液相萃取剂萃取溶剂以形成隔板材料。

进一步的，所述的溶剂选自四氢呋喃、环己酮或丁酮，液相萃取剂为水或乙醇。

本发明采用经表面改性的气相纳米二氧化硅与PVC复合，将隔板材料的平均孔径控制在5微米附近，并形成多孔迂回结构，为氧气复合提供合适的通道，同时起到控制氧气复合速度的功能。加入少量微米二氧化硅或层状硅酸盐，调整隔板的中大孔所占比例，实现大孔快速捕捉电池正极所产生氧气的功能，防止小孔径氧气捕捉速度慢，有可能导致电池内压过大的问题。应用本发明所制备的隔板孔隙率达80%，吸酸量大。通过加入无纺布，与PVC形成三层结构，从而大大改善隔板的机械性能，使其能符合苛刻的装配条件，适应电池内部压力，有效延长隔板的使用寿命。

本发明产品可适用于各类阀控式蓄电池，特别是胶体蓄电池，从而应用于牵引型电池、固定型电池、电动车电池、储能电池等领域。

本发明所述复合增强型胶体蓄电池隔板与已有技术相比，其优点体现在:

1. 传统溶剂法PVC隔板是将二氧化硅粉体与PVC复合制成的，由于二氧化硅与PVC树脂间的界面结合差，隔板材料比较脆，不利于隔板的后期加工、运输及使用。本发明提供的复合增强型胶体蓄电池隔板在此基础上添加了无纺布与PVC形成三层结构，可大大增强隔板的机械强度。与专利200910214102.2相比，本发明所制得隔板的机械强度有明显增强。专利200910214102.2所制得隔板的拉伸强度约为3MPa，而本发明方法所制得隔板的拉伸强度在6MPa以上！同时，所制得隔板的韧性也有所提高，有利于避免隔板在运输或装配过程中破损、断裂，防止铅酸蓄电池过早失效，有效延长电池的使用寿命。此外，增强剂的加入也有效提高了隔板的机械性能。