抗鉛枝晶穿透電池隔膜的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供抗鉛枝晶穿透電池隔膜的制備方法，由高堿玻璃微纖維、中堿玻璃微纖維、中堿玻璃纖維短切絲和有機(jī)纖維按１８－２４∶９－１５∶１－１．５∶１－１．５的質(zhì)量比經(jīng)濕法工藝加工后形成均一的氈狀產(chǎn)品，其中高堿玻璃微纖維包括３９°ＳＲ和／或４４°ＳＲ高堿玻璃微纖維，中堿玻璃微纖維包括３９°ＳＲ、４４°ＳＲ、４９°ＳＲ、５４°ＳＲ和５９°ＳＲ中堿玻璃微纖維，中堿玻璃纖維短切絲包括６μｍ／６ｍｍ、９μｍ／９ｍｍ中堿玻璃纖維短切絲，有機(jī)纖維包括６ｍｍ／２．５Ｄ的皮芯結(jié)構(gòu)滌綸纖維、６ｍｍ／２Ｄ的聚丙烯纖維、６ｍｍ／３．５Ｄ的聚四氟乙烯纖維和６ｍｍ／２Ｄ的聚丙烯腈纖維。所得抗鉛枝晶穿透電池隔膜可顯著提高電池的抗枝晶穿透能力。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種。
技術(shù)介紹
吸附式玻璃纖維氈型隔膜(AGM隔膜)是閥控鉛酸蓄電池的重要組成，主要作用是 隔離鉛酸蓄電池的正負(fù)極板，吸附充放電反應(yīng)所需的電解液。AGM隔膜用于鉛酸蓄電池已經(jīng) 有近40年的歷史，后經(jīng)一系列改進(jìn)，性能有所提高，但基本上是大同小異，沒有根本上的突 破，原料主要有2-3種，存在相當(dāng)多的缺陷。目前市場(chǎng)上的AGM隔膜年用量在6-7萬噸，性 能指標(biāo)同質(zhì)化，不足之處是抗鉛枝晶穿透能力差等，在使用不久就會(huì)造成電池內(nèi)部短路，影 響電池使用壽命。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供一種，所得電池隔膜抗鉛枝晶穿透 能力強(qiáng)。 所述，由高堿玻璃微纖維、中堿玻璃微纖維、中 堿玻璃纖維短切絲和有機(jī)纖維按18-24 : 9-15 : 1-1.5 : l-l. 5的質(zhì)量比經(jīng)濕法工藝加 工后形成均一的氈狀產(chǎn)品，其中高堿玻璃微纖維包括39° SR和/或44° SR高堿玻璃微纖 維，中堿玻璃微纖維包括39。 SR、44° SR、49° SR、54° SR和59。 SR中堿玻璃微纖維，中 堿玻璃纖維短切絲包括6 ii m/6mm、9 y m/9mm中堿玻璃纖維短切絲，有機(jī)纖維包括6mm/2. 5D 的皮芯結(jié)構(gòu)滌綸纖維、6mm/2D的聚丙烯纖維、6mm/3. 5D的聚四氟乙烯纖維和6mm/2D的聚丙 烯腈纖維。 作為本專利技術(shù)的優(yōu)選方案，39。 SR、44° SR高堿玻璃微纖維同時(shí)使用時(shí)的質(zhì)量 比為1-3 : 5，39° SR、44° SR、49° SR、54° SR、59° SR中堿玻璃微纖維的質(zhì)量比為 0.5 : 2-3 : 2-3 : 8-10 : O. 5，6iim/6mm、9iim/9mm中堿玻璃纖維短切絲的質(zhì)量比為 0. 5-1 : 0. 5，6mm/2. 5D的皮芯結(jié)構(gòu)滌綸纖維、6mm/2D的聚丙烯纖維、6mm/3. 5D的聚四氟乙 烯纖維和6mm/2D的聚丙烯腈纖維的質(zhì)量比為0. 5-0. 6 : 0.3-0.4 : 0-0.3 : 0-0.3。 所述經(jīng)濕法工藝加工形成均一的氈狀產(chǎn)品的方法是本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，優(yōu)選的方 案是將高堿玻璃微纖維和中堿玻璃微纖維用水力碎漿機(jī)分散，送入第一貯漿池，稀釋，得 到第一漿液，將中堿玻璃纖維短切絲和有機(jī)纖維用荷蘭式打漿機(jī)分散，送入第二貯漿池，稀 釋，得到第二漿液，將第一漿液和第二漿液混合得到混合漿液，等壓布漿、烘干得到。 本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以采用常規(guī)的各種方法稀釋纖維濃漿液，優(yōu)選的方案是將 高堿玻璃微纖維和中堿玻璃微纖維分散后送入第一貯漿池，加入懸浮劑溶液稀釋，得到第 一漿液，將中堿玻璃纖維短切絲和有機(jī)纖維分散后送入第二貯漿池，加入化學(xué)分散劑溶液 稀釋，得到第二漿液。對(duì)于第一漿液的稀釋，所述懸浮劑可以是本領(lǐng)域任何公知公用的物 質(zhì)，如聚丙烯酰胺、羧甲基纖維素等，稀釋時(shí)可采用臥式攪拌機(jī)攪拌分散；對(duì)于第二漿液的 稀釋，所述化學(xué)分散劑可以是本領(lǐng)域任何公知公用的物質(zhì)，如AES、 TX-10、十六烷基三甲基季銨鹽等，稀釋時(shí)可采用立式攪拌機(jī)攪拌協(xié)同物理充氣分散。 本專利技術(shù)中，高堿玻璃微纖維可增加隔膜耐酸性能和吸液性能，不同度數(shù)的高堿玻 璃微纖維相互搭配，可以調(diào)節(jié)成本；中堿玻璃微纖維可以調(diào)節(jié)隔膜孔徑大小，抑制鉛枝晶的 形成，增強(qiáng)隔膜抗鉛枝晶穿透能力。不同度數(shù)的中堿玻璃微纖維相互搭配，形成致密的層間 結(jié)構(gòu)，阻止鉛枝晶穿透；中堿玻璃纖維短切絲可以增加隔膜的拉伸強(qiáng)度，有利于電池充放電 循環(huán)；有機(jī)纖維可以增加隔膜的拉伸強(qiáng)度和壓縮回彈性，延緩鉛枝晶生長(zhǎng)速度，有利于電池 深放電。本專利技術(shù)通過以上各種纖維的協(xié)同作用，所得抗鉛枝晶穿透電池隔膜顯著提高電池 的抗枝晶穿透能力和循環(huán)壽命，推動(dòng)高性能化學(xué)電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，節(jié)省國(guó)家資源，減少環(huán)境 污染，同時(shí)推進(jìn)玻璃微纖維及有機(jī)纖維行業(yè)的進(jìn)步。具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例中，除非特別說明，所述濃度均為質(zhì)量百分比濃度。 實(shí)施例1 將3kg 39° SR高堿玻璃微纖維，15kg 44° SR高堿玻璃微纖維，0. 5kg 39° SR中 堿玻璃微纖維，2kg 44° SR中堿玻璃微纖維，2kg 49° SR中堿玻璃微纖維，10kg 54° SR 中堿玻璃微纖維，0.5kg 59° SR中堿玻璃微纖維加水，用水力碎漿機(jī)進(jìn)行分散，分散時(shí)間 6min。用濃漿泵將所得濃漿抽入到加有約15m3 0. 2%。濃度懸浮劑(聚丙烯酰胺)溶液的第 一貯漿池中，繼續(xù)加上述0.2%。濃度懸浮劑(聚丙烯酰胺)溶液至貯漿池內(nèi)漿液總體積為 25m3，用臥式攪拌機(jī)繼續(xù)分散5min以上，形成濃度為1. 32%。的均一的第一漿液。 將0. 5kg 6 ii m/6mm中堿玻璃纖維短切絲，0. 5kg 9 ii m/9mm中堿玻璃纖維短切絲， 0. 5kg6mm/2. 5D PET/PET纖維，O. 4kg 6mm/2D聚丙烯纖維，O. 3kg 6mm/3. 5D聚四氟乙烯纖 維，O. 3kg6mm/2D聚丙烯腈纖維加水用荷蘭式打漿機(jī)進(jìn)行分散，分散時(shí)間18min.。用濃漿泵 將所得濃漿抽入到加有3m3 0. 3%。濃度化學(xué)分散劑(AES)溶液的第二貯漿池中，繼續(xù)加上述 0.3%。濃度化學(xué)分散劑(AES)溶液至貯漿池內(nèi)漿液總體積到5m3。第二貯漿池的底部安裝有 充氣鼓泡裝置，鼓泡，同時(shí)立式攪拌機(jī)繼續(xù)分散5min以上，形成濃度為0. 5%。的均一的第二 槳液。 兩個(gè)貯漿池里的均一漿液在一 101113罐體中按5 : l混合，加清水稀釋2倍，泵送 到多管布漿系統(tǒng)，在長(zhǎng)網(wǎng)成型設(shè)備上等壓布漿，脫水后成型為厚度為0. 75-0. 85mm(100kPa) 的濕紙頁，進(jìn)入烘干設(shè)備，首先是烘缸烘干，烘干溫度120-130°C，時(shí)間2. 5min.，烘去 60-70%的水分后再進(jìn)入烘箱烘干，烘干溫度180-25(TC，時(shí)間1. 5min.，此時(shí)隔膜中的水含 量小于0.5%，收巻后轉(zhuǎn)入檢驗(yàn)、分切流程，最后包裝入庫(kù)。 實(shí)施例2 將9kg 39° SR高堿玻璃微纖維，15kg 44° SR高堿玻璃微纖維，0. 3kg 39° SR 中堿玻璃微纖維，1.8kg 44° SR中堿玻璃微纖維，1.8kg 49° SR中堿玻璃微纖維，4. 8kg 54° SR中堿玻璃微纖維，0.3kg 59° SR中堿玻璃微纖維用水力碎槳機(jī)進(jìn)行分散，其他同實(shí) 施例l，最后形成濃度為1. 32%。的均一的第一漿液。 將lkg 6 ii m/6mm中堿玻璃纖維短切絲，O. 5kg 9 y m/9mm中堿玻璃纖維短切絲， 0.6kg 6mm/2. 5D PET/PET纖維，0. 4kg 6mm/2D聚丙烯纖維用荷蘭式打漿機(jī)進(jìn)行分散，分散 時(shí)間18min.。其他同實(shí)施例l，最后形成濃度為0. 5%。的均一的第二漿液。 兩個(gè)貯漿池里的均一漿液在一 101113罐體中按5 : l混合，加清水稀釋2倍，泵送 到多管布漿系統(tǒng)，在長(zhǎng)網(wǎng)成型設(shè)備上等壓布漿，脫水后成型為厚度為0.8mm(100kPa)的濕 紙頁，進(jìn)入烘干設(shè)備，首先是烘缸烘干，烘干溫度120-13(TC，時(shí)間2. 5min.，烘去60-70% 的水分后再進(jìn)入烘箱烘干，烘干溫度180-250°C，時(shí)間1. 5min.，此時(shí)隔膜中的水含量小于 0. 5%，收巻后轉(zhuǎn)入檢驗(yàn)/分切流程，最后包裝入庫(kù)。 實(shí)施例3 將本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種抗鉛枝晶穿透電池隔膜的制備方法，其特征在于，由高堿玻璃微纖維、中堿玻璃微纖維、中堿玻璃纖維短切絲和有機(jī)纖維按１８－２４∶９－１５∶１－１．５∶１－１．５的質(zhì)量比，經(jīng)濕法工藝加工后形成均一的氈狀產(chǎn)品，其中高堿玻璃微纖維包括３９°ＳＲ和／或４４°ＳＲ高堿玻璃微纖維，中堿玻璃微纖維包括３９°ＳＲ、４４°ＳＲ、４９°ＳＲ、５４°ＳＲ和５９°ＳＲ中堿玻璃微纖維，中堿玻璃纖維短切絲包括６μｍ／６ｍｍ、９μｍ／９ｍｍ中堿玻璃纖維短切絲，有機(jī)纖維包括６ｍｍ／２．５Ｄ的皮芯結(jié)構(gòu)滌綸纖維、６ｍｍ／２Ｄ的聚丙烯纖維、６ｍｍ／３．５Ｄ的聚四氟乙烯纖維、６ｍｍ／２Ｄ的聚丙烯腈纖維中的２－４種。

【技術(shù)特征摘要】
一種抗鉛枝晶穿透電池隔膜的制備方法，其特征在于，由高堿玻璃微纖維、中堿玻璃微纖維、中堿玻璃纖維短切絲和有機(jī)纖維按18-24∶9-15∶1-1.5∶1-1.5的質(zhì)量比，經(jīng)濕法工藝加工后形成均一的氈狀產(chǎn)品，其中高堿玻璃微纖維包括39°SR和/或44°SR高堿玻璃微纖維，中堿玻璃微纖維包括39°SR、44°SR、49°SR、54°SR和59°SR中堿玻璃微纖維，中堿玻璃纖維短切絲包括6μm/6mm、9μm/9mm中堿玻璃纖維短切絲，有機(jī)纖維包括6mm/2.5D的皮芯結(jié)構(gòu)滌綸纖維、6mm/2D的聚丙烯纖維、6mm/3.5D的聚四氟乙烯纖維、6mm/2D的聚丙烯腈纖維中的2-4種。2. 如權(quán)利要求1所述的抗鉛枝晶穿透電池隔膜的制備方法，其特征在于，39。 SR、 44° SR高堿玻璃微纖維同時(shí)使用時(shí)的質(zhì)量比為1-3 : 5，39° SR、44° SR、49 ° SR、 54° SR、59° SR中堿玻璃微纖維的質(zhì)量比為0. 5 : 2-3 : 2-3 : 8-10 : ...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王志明，劉金云，汪海杰，沈維海，陳春，戴旭鵬，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中材科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：84[中國(guó)|南京]