[发明专利]一种开孔气凝胶AGM隔板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种AGM隔板及其制备方法，特别涉及一种开孔气凝胶AGM隔板及其制备方法。

背景技术

蓄电池隔板，是一种多孔绝缘的物质，放置于蓄电池正负极板之间，使正负极板隔离开来，起到绝缘的作用，避免蓄电池短路。同时在蓄电池充放电过程中允许参加化学反应的离子通过，对于密闭免维护电池，还要保障正极析出的氧气通过隔板到达负极，完成氧化吸收。目前国内比较常用的传统型隔板有橡胶隔板、AGM隔板、PVC隔板、PP隔板等。其中AGM隔板是一种具有优良机械、物理、化学性能的新型材料。随着科学技术的日益进步，以及石油、化学工业、材料科学的发展，AGM隔板的应用越来越广泛，已经成为电池行业不可或缺的“世纪材料，并已成为主流隔板。

AGM隔板即吸附式超细玻璃棉隔板，通常是由直径为0.5～3μm的超细玻璃纤维通过湿法成型工艺而制得的质地均匀的薄片状柔性材料，是影响铅酸蓄电池使用寿命的重要因素之一。目前，铅酸蓄电池的平均使用寿命为1～1.5年，造成蓄电池使用寿命短的原因有很多，其中隔板吸收、保持电解液能力差是一重要因素。隔板是电解液的“载体”，其吸附的电解液量越多，则隔板中的电解液越接近于流动式的电解液。而当隔板能够吸收足够的电解液使电池处于贫液状态，同时能在电池放电过程中延缓酸液中的离子交换时，则可延长电池的使用寿命。

气凝胶是一种以气体为分散介质的多孔性凝聚态物质，其孔径在1～100nm之间，孔隙率可达98％。这种具有海绵状开孔结构的非晶材料比表面积极大且密度超低，在纳米量级的微观尺度上可控制材料的结构，从而具有许多独特的性能，如熔点高、硬度大、耐磨性好、化学稳定性好、导热系数低、抗腐蚀、吸附作用强等。

申请公开号为CN 103334336 A的中国发明专利提出了一种气凝胶纸及其制备方法，所述气凝胶纸是由二氧化硅气凝胶与玻纤纸复合而成，厚度为0.3mm～1.2mm。具有像纸一样的柔性和挠曲性，可耐600℃高温，不易燃且导热系数低。本发明的气凝胶纸可广泛用于小空间隔热、隔热玻璃钢基材、夹层隔热材料、化学分析中的层析用材等。

申请公开号为CN 103319141 A的中国发明专利提出了一种气凝胶复合材料，可应用于低、中及高温条件下的保温领域。它由气凝胶和三维增强纤维两部分组成，后者优选X-Y平面的纤维网格和Z方向的无纺或纺织纤维。这种新型复合材料在柔顺性，拉伸强度，抗收缩机械性能比纯粹的气凝胶有显著提高，同时又保留了气凝胶优异的保温性能。

以上两则专利提到的气凝胶复合材料均应用于保温行业，而将具有纳米级多孔结构的气凝胶应用于AGM隔板却未有人考虑，AGM隔板的改性也更多的是通过添加合成纤维、SiO₂粉末等完成。事实上，将多孔气凝胶应用于AGM隔板中会取得意想不到的效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种开孔气凝胶AGM隔板及其制备方法，该种AGM隔板相较于普通隔板吸附电解液能力更强，离子在隔板中的扩散较慢，可延长蓄电池使用寿命。

为了实现本发明的目的，采用如下技术方案：一种开孔气凝胶AGM隔板，其特征在于该AGM隔板由玻璃纤维棉和开孔气凝胶组成。

所述气凝胶为SiO₂气凝胶、有机气凝胶。

所述气凝胶具有开孔结构，并呈窄孔径分布。

所述气凝胶孔径为1～20nm，孔隙率为90～98％。

所述玻璃纤维为火焰玻璃棉与离心玻璃棉的混合物，纤维直径为0.5～5μm。

一种开孔气凝胶AGM隔板的制备方法，包括下述顺序的步骤：

(1)将玻璃纤维按湿法成型工艺制成玻纤毡；

(2)将玻纤毡浸渍于气凝胶预聚体混合液中1～7天，进行凝胶老化；

(3)待凝胶老化后，于50～100℃，5～10MPa下进行超临界干燥；

(4)对干燥后的毡板进行收卷裁切，得AGM隔板。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)气凝胶具有纳米微孔结构，且孔隙率极高，使得隔板吸收电解液能力大大增强；

(2)添加了气凝胶后，蓄电池酸液中的离子在隔板中的扩散大大减缓，从而延长了蓄电池的使用寿命。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。

实施例1