CN112615108A - 一种铅炭电池用的agm隔膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铅炭电池用的AGM隔膜及其制备方法，所述铅炭电池用的AGM隔膜由包括以下重量份的原料制成：玻璃纤维85～95份、尼龙纤维4～7份、二氧化硅气凝胶3～4.5份、云母粉2.5～4.5份、火山岩纤维1.5～2份；所述玻璃纤维为中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维的混合物；所述尼龙纤维为尼龙56纤维和尼龙1313纤维的混合物。本发明的铅炭电池用的AGM隔膜的拉伸强度高，穿刺强度高，综合力学性能好；孔率高，且孔径分布均匀，大小适中；加压吸酸量大；回弹性能好；介电性能好；总之，本发明的铅炭电池用的AGM隔膜综合性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及电化学电源领域，具体涉及一种铅炭电池用的AGM隔膜及其制备方法。
背景技术
铅炭电池(或称铅碳电池)是一种电容型铅酸电池，是从传统的铅酸电池演进出来的技术，它是在铅酸电池的负极中加入了活性碳，能够显著提高铅酸电池的寿命。
铅炭电池是一种新型的超级电池，是将铅酸电池和超级电容器两者合一：既发挥了超级电容瞬间大容量充电的优点，也发挥了铅酸电池的比能量优势，且拥有非常好的充放电性能--90分钟就可充满电(铅酸电池若这样充、放，寿命只有不到30次)。而且由于加了碳(石墨烯)，阻止了负极硫酸盐化现象，改善了过去电池失效的一个因素，更延长了电池寿命。
AGM隔膜作为电池的“第三电极”，决定着电池性能和质量优良与否，是其成败的关键。隔膜由超细玻璃纤维(直径0.1～10μm)制成，唯一区分在于构成纤维的微观形态不同，主要体现在纤维的粗细与长短。细纤维有着较大的比表面积，使得隔膜结构较为致密，孔径较小，利于高温下电解液保持，但其弹性差，强度低；粗纤维使得隔膜弹性好，但其强度低，孔径大，易刺穿。AGM隔膜性能对铅炭电池的影响主要表现在强度吸酸、加压吸酸、回弹性能、湿态保压性能。
但是，目前所使用的铅炭电池用的AGM隔膜还存在以下问题：
1、力学性能差，不耐用；
2、孔径大小不均匀，孔率偏低，在使用时，阻隔效果差，电池极板中的脱落物质容易穿透AGM隔膜造成电池(局部)短路和充放电不均等；
3、加压吸酸量、回弹性能、介电性能等综合性能差。
发明内容
基于上述情况，本发明的目的在于提供一种铅炭电池用的AGM隔膜及其制备方法，可有效解决以上问题。本发明的铅炭电池用的AGM隔膜的拉伸强度高，穿刺强度高，综合力学性能好；孔率高，且孔径分布均匀，大小适中；加压吸酸量大；回弹性能好；介电性能好；总之，本发明的铅炭电池用的AGM隔膜综合性能优异。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种铅炭电池用的AGM隔膜，由包括以下重量份的原料制成：
玻璃纤维85～95份、尼龙纤维4～7份、二氧化硅气凝胶3～4.5份、云母粉2.5～4.5份、火山岩纤维1.5～2份；所述玻璃纤维为中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维的混合物；所述尼龙纤维为尼龙56纤维和尼龙1313纤维的混合物。
作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述铅炭电池用的AGM隔膜由包括以下重量份的原料制成：
玻璃纤维90份、尼龙纤维5.5份、二氧化硅气凝胶3.8份、云母粉3.5份、火山岩纤维1.8份；所述玻璃纤维为中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维的混合物；所述尼龙纤维为尼龙56纤维和尼龙1313纤维的混合物。
作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维的混合物中中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维的质量之比为1：(2.4～2.8)。
作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述尼龙56纤维和尼龙1313纤维的混合物中尼龙56纤维和尼龙1313纤维的质量之比为1：(0.3～0.37)。
作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述中碱玻璃纤维的单丝直径为0.8～1um，长度为15～20mm。
作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述高碱玻璃纤维的单丝直径为0.9～1.2um，长度为20～25mm。
作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述二氧化硅气凝胶为纳米二氧化硅气凝胶。
作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述云母粉为白云母粉。
作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述云母粉的粒度为1000～1250目。
本发明还提供一种所述的铅炭电池用的AGM隔膜的制备方法，包括下列步骤：
A、在玻璃纤维中添加尼龙纤维，得到混合纤维，然后将所述混合纤维投入碎浆机中进行疏解，疏解时间为20～30min；
B、然后在碎浆机中添加质量浓度72～78％的浓硫酸，使混合纤维分散均匀，然后加入二氧化硅气凝胶、云母粉和火山岩纤维，并使各组分混合均匀，得到分散均匀的浆料；
C、浆料在成形部经重力脱水、吸湿真空脱水和强制真空脱水后，形成含水率低于68％的湿纸幅；
D、湿纸幅在180～220℃条件下干燥，然后进行分切、收卷，即得到所述铅炭电池用的AGM隔膜。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明的铅炭电池用的AGM隔膜通过精选原料组成，并优化各原料含量，选择了适当配比的玻璃纤维、尼龙纤维、二氧化硅气凝胶、云母粉、火山岩纤维(其中，玻璃纤维为中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维的混合物，尼龙纤维为尼龙56纤维和尼龙1313纤维的混合物)，既充分发挥各自的优点，又相互补充，相互促进，提升产品的质量稳定性，制得的铅炭电池用的AGM隔膜的拉伸强度高，穿刺强度高，综合力学性能好；孔率高，且孔径分布均匀，大小适中，能对电池极板中的脱落物质具有良好的阻隔效果，且硫酸根等小分子或离子可在本发明的铅炭电池用的AGM隔膜中快速扩散、穿过；加压吸酸量大；回弹性能好，在安装/更换过程中，不易损坏；介电性能好；总之，本发明的铅炭电池用的AGM隔膜综合性能优异，尤其适合用作铅炭电池的电池隔膜。
本发明的铅炭电池用的AGM隔膜的原料中，以玻璃纤维为主要原料，玻璃纤维为中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维的混合物，两者合理搭配为保证本发明的铅炭电池用的AGM隔膜的良好力学性能和介电性能等提供了物质基础。
添加了适当比例的尼龙纤维(尼龙56纤维和尼龙1313纤维的混合物)，提高了本发明的铅炭电池用的AGM隔膜力学强度，并提供交联网络约束，保证了本发明的铅炭电池用的AGM隔膜的孔径分布均匀，大小适中，大大提升了用寿命长。
添加了适当比例的火山岩纤维，具有良好的绝缘性，进一步提高了本发明的铅炭电池用的AGM隔膜力学强度，并也可一定的提供交联网络约束，更好地保证了本发明的铅炭电池用的AGM隔膜的孔径分布均匀，大小适中，大大提升了用寿命长。
本发明的制备方法工艺简单，操作简便，节省了人力和设备成本。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制。
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
实施例1：
一种铅炭电池用的AGM隔膜，由包括以下重量份的原料制成：
玻璃纤维85份、尼龙纤维4份、二氧化硅气凝胶3份、云母粉2.5份、火山岩纤维1.5份；所述玻璃纤维为中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维的混合物；所述尼龙纤维为尼龙56纤维和尼龙1313纤维的混合物。
在本实施例中，所述中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维的混合物中中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维的质量之比为1：2.4。
在本实施例中，所述尼龙56纤维和尼龙1313纤维的混合物中尼龙56纤维和尼龙1313纤维的质量之比为1：0.3。
在本实施例中，所述中碱玻璃纤维的单丝直径为0.8～1um，长度为15～20mm。
在本实施例中，所述高碱玻璃纤维的单丝直径为0.9～1.2um，长度为20～25mm。
在本实施例中，所述二氧化硅气凝胶为纳米二氧化硅气凝胶。
在本实施例中，所述云母粉为白云母粉。
在本实施例中，所述云母粉的粒度为1000～1250目。
在本实施例中，所述的铅炭电池用的AGM隔膜的制备方法，包括下列步骤：
A、在玻璃纤维中添加尼龙纤维，得到混合纤维，然后将所述混合纤维投入碎浆机中进行疏解，疏解时间为20min；
B、然后在碎浆机中添加质量浓度72％的浓硫酸，使混合纤维分散均匀，然后加入二氧化硅气凝胶、云母粉和火山岩纤维，并使各组分混合均匀，得到分散均匀的浆料；
C、浆料在成形部经重力脱水、吸湿真空脱水和强制真空脱水后，形成含水率低于68％的湿纸幅；
D、湿纸幅在180℃条件下干燥，然后进行分切、收卷，即得到所述铅炭电池用的AGM隔膜。
实施例2：
一种铅炭电池用的AGM隔膜，由包括以下重量份的原料制成：
玻璃纤维95份、尼龙纤维7份、二氧化硅气凝胶4.5份、云母粉4.5份、火山岩纤维2份；所述玻璃纤维为中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维的混合物；所述尼龙纤维为尼龙56纤维和尼龙1313纤维的混合物。
在本实施例中，所述中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维的混合物中中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维的质量之比为1：2.8。
在本实施例中，所述尼龙56纤维和尼龙1313纤维的混合物中尼龙56纤维和尼龙1313纤维的质量之比为1：0.37。
在本实施例中，所述中碱玻璃纤维的单丝直径为0.8～1um，长度为15～20mm。
在本实施例中，所述高碱玻璃纤维的单丝直径为0.9～1.2um，长度为20～25mm。
在本实施例中，所述二氧化硅气凝胶为纳米二氧化硅气凝胶。
在本实施例中，所述云母粉为白云母粉。
在本实施例中，所述云母粉的粒度为1000～1250目。
在本实施例中，所述的铅炭电池用的AGM隔膜的制备方法，包括下列步骤：
A、在玻璃纤维中添加尼龙纤维，得到混合纤维，然后将所述混合纤维投入碎浆机中进行疏解，疏解时间为30min；
B、然后在碎浆机中添加质量浓度78％的浓硫酸，使混合纤维分散均匀，然后加入二氧化硅气凝胶、云母粉和火山岩纤维，并使各组分混合均匀，得到分散均匀的浆料；
C、浆料在成形部经重力脱水、吸湿真空脱水和强制真空脱水后，形成含水率低于68％的湿纸幅；
D、湿纸幅在220℃条件下干燥，然后进行分切、收卷，即得到所述铅炭电池用的AGM隔膜。
实施例3：
一种铅炭电池用的AGM隔膜，由包括以下重量份的原料制成：
玻璃纤维90份、尼龙纤维5.5份、二氧化硅气凝胶3.8份、云母粉3.5份、火山岩纤维1.8份；所述玻璃纤维为中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维的混合物；所述尼龙纤维为尼龙56纤维和尼龙1313纤维的混合物。
在本实施例中，所述中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维的混合物中中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维的质量之比为1：2.6。
在本实施例中，所述尼龙56纤维和尼龙1313纤维的混合物中尼龙56纤维和尼龙1313纤维的质量之比为1：0.34。
在本实施例中，所述中碱玻璃纤维的单丝直径为0.8～1um，长度为15～20mm。
在本实施例中，所述高碱玻璃纤维的单丝直径为0.9～1.2um，长度为20～25mm。
在本实施例中，所述二氧化硅气凝胶为纳米二氧化硅气凝胶。
在本实施例中，所述云母粉为白云母粉。
在本实施例中，所述云母粉的粒度为1000～1250目。
在本实施例中，所述的铅炭电池用的AGM隔膜的制备方法，包括下列步骤：
A、在玻璃纤维中添加尼龙纤维，得到混合纤维，然后将所述混合纤维投入碎浆机中进行疏解，疏解时间为25min；
B、然后在碎浆机中添加质量浓度74％的浓硫酸，使混合纤维分散均匀，然后加入二氧化硅气凝胶、云母粉和火山岩纤维，并使各组分混合均匀，得到分散均匀的浆料；
C、浆料在成形部经重力脱水、吸湿真空脱水和强制真空脱水后，形成含水率低于68％的湿纸幅；
D、湿纸幅在205℃条件下干燥，然后进行分切、收卷，即得到所述铅炭电池用的AGM隔膜。
下面对本发明实施例1至实施例3得到的铅炭电池用的AGM隔膜以及普通AGM隔膜进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1
从上表可以看出，与普通AGM隔膜相比，本发明的铅炭电池用的AGM隔膜具有以下优点：拉伸强度高，穿刺强度高，综合力学性能好；孔率高，且孔径分布均匀，大小适中；加压吸酸量大；回弹性能好；介电性能好；总之，本发明的铅炭电池用的AGM隔膜综合性能优异。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种铅炭电池用的AGM隔膜，其特征在于，由包括以下重量份的原料制成：
玻璃纤维85～95份、尼龙纤维4～7份、二氧化硅气凝胶3～4.5份、云母粉2.5～4.5份、火山岩纤维1.5～2份；所述玻璃纤维为中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维的混合物；所述尼龙纤维为尼龙56纤维和尼龙1313纤维的混合物。
2.根据权利要求1所述的铅炭电池用的AGM隔膜，其特征在于，所述铅炭电池用的AGM隔膜由包括以下重量份的原料制成：
玻璃纤维90份、尼龙纤维5.5份、二氧化硅气凝胶3.8份、云母粉3.5份、火山岩纤维1.8份；所述玻璃纤维为中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维的混合物；所述尼龙纤维为尼龙56纤维和尼龙1313纤维的混合物。
3.根据权利要求1所述的铅炭电池用的AGM隔膜，其特征在于，所述中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维的混合物中中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维的质量之比为1：(2.4～2.8)。
4.根据权利要求1所述的铅炭电池用的AGM隔膜，其特征在于，所述尼龙56纤维和尼龙1313纤维的混合物中尼龙56纤维和尼龙1313纤维的质量之比为1：(0.3～0.37)。
5.根据权利要求1所述的铅炭电池用的AGM隔膜，其特征在于，所述中碱玻璃纤维的单丝直径为0.8～1um，长度为15～20mm。
6.根据权利要求1所述的铅炭电池用的AGM隔膜，其特征在于，所述高碱玻璃纤维的单丝直径为0.9～1.2um，长度为20～25mm。
7.根据权利要求1所述的铅炭电池用的AGM隔膜，其特征在于，所述二氧化硅气凝胶为纳米二氧化硅气凝胶。
8.根据权利要求1所述的铅炭电池用的AGM隔膜，其特征在于，所述云母粉为白云母粉。
9.根据权利要求1所述的铅炭电池用的AGM隔膜，其特征在于，所述云母粉的粒度为1000～1250目。
10.一种如权利要求1至9任一项所述的铅炭电池用的AGM隔膜的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
A、在玻璃纤维中添加尼龙纤维，得到混合纤维，然后将所述混合纤维投入碎浆机中进行疏解，疏解时间为20～30min；
B、然后在碎浆机中添加质量浓度72～78％的浓硫酸，使混合纤维分散均匀，然后加入二氧化硅气凝胶、云母粉和火山岩纤维，并使各组分混合均匀，得到分散均匀的浆料；
C、浆料在成形部经重力脱水、吸湿真空脱水和强制真空脱水后，形成含水率低于68%的湿纸幅；
D、湿纸幅在180～220℃条件下干燥，然后进行分切、收卷，即得到所述铅炭电池用的AGM隔膜。
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| CN111048723A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-04-21 | 浙江绿源电动车有限公司 | 一种铅炭电池用的改性agm隔膜及其制备方法 |
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2020
- 2020-12-19 CN CN202011512113.1A patent/CN112615108A/zh active Pending
Patent Citations (2)
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