[發明專利]一種PEG/PVC復合隔板及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201410099679.4
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN103824989A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 趙劍曦;蔣遇龍
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于化學電源領域，具體涉及一種PEG/PVC復合隔板及其制備方法和應用。

背景技術

閥控式鉛酸蓄電池依靠兩種不同的方式固定電解液，一種是采用玻璃纖維隔板的AGM技術，另一種是采用微孔PVC隔板的膠體固定技術。兩種技術的隔板各有自己的優缺點：AGM隔板孔隙率高、電阻小、電解液親和性好、價格低廉，但孔徑太大、機械強度偏低、易導致酸分層；微孔PVC隔板機械強度高、孔徑小，但相對于AGM隔板來說孔隙率偏低、電阻偏大、電解液親和性不夠好、價格昂貴。采用膠體技術的電池由于具有壽命長，運行穩定等AGM電池不具備的優點，因此應用越來越廣泛。但是，出于成本考慮，AGM電池還是被廣泛的使用著。國內甚至出現了結合AGM隔板和膠體電解液的低成本膠體電池，這種電池由于隔板太厚，膠體電解液難以灌入，灌膠后電池內部存在大量空氣，最終電池性能沒有達到預想的好效果。

隔板作為在電池中發揮重要作用的“第三極板”，在膠體閥控式鉛酸蓄電池中承擔了更多的任務。優質的膠體電池隔板除了應具有孔隙率高、機械強度好、孔徑小、體積小、耐強酸等基本特征外，還特別要求具有良好的膠體電解液親和性。膠體電解液親和性包括兩個方面：一方面是在灌膠過程中應具有良好的潤濕性，能快速灌膠、排出隔板中的空氣；另一方面是在膠體形成凝膠的過程中，隔板能參與構筑三維凝膠結構，使隔板與電解液凝膠牢固結合，避免隨著水的分解在隔板與電解液凝膠界面處產生裂縫。

現在國內外膠體鉛酸蓄電池普遍使用微孔PVC隔板，能滿足隔板對孔徑大小、機械強度、孔隙率、耐強酸的要求，隔板中所含的沉淀二氧化硅也能賦予本身疏水的PVC隔板一定的潤濕性和膠體親和性。但是二氧化硅的加入是有限的，微孔PVC隔板只是部分具有電解液親和性，隔板本身相對于AGM隔板還是電阻太大，并且這種隔板制備工藝復雜、價格昂貴，目前需依賴進口。

發明內容

本發明基于國內膠體電池行業的現狀，針對膠體電池隔板提出的特殊要求，研制出了生產成本大大低于進口微孔PVC隔板的PEG/PVC復合隔板。此種PEG/PVC復合隔板在保證隔板基本性能的前提下，具備良好膠體電解液親和性。

一種PEG/PVC復合隔板，其原料按質量分數計為：PEG?1%-30%，PVC?15%-50%，硅填料?20%-70%，以上各原料質量分數之和為100%。

所述的PEG為聚合度在6000以上的PEG。

所述的PVC為聚合度在1200-1800的PVC糊樹脂、聚合度在1800以上的PVC樹脂、交聯度為1%-10%的PVC樹脂中的一種或多種。

所述的硅填料為比表面為200-500m²/g的氣相二氧化硅、200目以上的硅藻土、200目以上的沉淀二氧化硅中的一種或多種。

一種制備如上所述的PEG/PVC復合隔板的方法，將PVC、PEG、硅填料、偶聯劑混合，加入溶解液制成鑄板液，于20℃-100℃加熱攪拌2-5h后，注入密封容器中；然后置于20℃-70℃水浴中靜置脫泡2-4h，通過刮刀將鑄板液刮板成片，在空氣中靜置預分相10-600s；然后在凝固浴水溶液中浸沒沉淀得到初級隔板，最后將初級隔板熱壓成波紋形狀并烘干制得隔板。

所述的偶聯劑為有機硅氧烷、鈦酸酯偶聯劑中的一種或兩種，其用量為硅填料質量的0.1-1%。

所述的溶解液為二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、四氫呋喃、環己酮中的一種。

所述的凝固浴溶液為溶解液質量含量為0%-50%的水溶液。

如上所述的PEG/PVC復合隔板的應用，用于鉛酸膠體蓄電池。

本發明的顯著優點是：

（1）通過共混添加親水聚合物PEG，使得隔板中的PVC網絡表面具有良好的親水性；

（2）隔板中所含的PEG表面的羥基和硅填料表面的羥基能和電解液中的膠體大量鍵合，共同構筑凝膠，使得隔板與電解液凝膠長時間牢牢結合在一起；

（3）通過對PVC/PEG/溶劑/非溶劑四組分體系相分離過程的調控，能夠獲得孔隙率高、孔徑小且迂回合理的孔隙結構。

附圖說明

圖1?為實施例1制備的隔板表面掃描電鏡圖；

圖2?為實施例2制備的隔板表面掃描電鏡圖；

圖3?為實施例3制備的隔板表面掃描電鏡圖。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明的技術方案做進一步說明。本發明采用的原材料可在市場購得，或可用本領域已知的方法合成。

實施例1

PVC23wt%，PEG9wt%，硅藻土68wt%。