[發(fā)明專利]一種膠體鉛酸蓄電池用隔板的兩步相分離方法

在審

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• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN106935770A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發(fā)明（設計）人: 趙劍曦;喻陽平
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16;H01M10/06
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發(fā)明屬于化學電源制備技術領域，具體涉及一種膠體鉛酸蓄電池用隔板的兩步相分離方法。

背景技術

鉛酸蓄電池應用廣泛，在世界范圍內(nèi)產(chǎn)值產(chǎn)量都居各類化學電源首位，其中的代表電池是閥控式鉛酸蓄電池。這種鉛酸蓄電池依靠兩種不同的方式固定電解液，一種是AGM技術，即通過AGM隔板固定電解液，現(xiàn)今國內(nèi)大部分鉛酸蓄電池都用此種技術，但它存在隔板孔徑太大、耐壓性能不好、易導致酸分層等缺點，正逐漸被另一種更先進的膠體固定技術代替。

應用膠體閥控式鉛酸蓄電池，其隔板不僅要對膠體電解液有良好的親和性，小的離子電阻，還要有高的孔隙率，特別是要求具有在5-10微米范圍的孔徑分布（Ferreira A.L.等，J. Power Sources，1997，67: 291；Toniazzo V. J. Power Sources，2006, 158: 1124）。國外目前大都采用阿莫西爾公司用溶劑法生產(chǎn)的一種微孔PVC隔板，其是將PVC和沉淀二氧化硅采用一種特殊的混合和擠出方式制成，隔板具有1μm-10μm的孔徑分布，而二氧化硅的存在賦予了隔板對膠體電解液的親和性。由于技術保密原因，迄今無法了解其制備方法。這種隔板售價高昂，國內(nèi)僅高端的膠體電池才采買這種隔板，其他膠體電池由于成本原因只能采用往AGM電池里直接加膠體電解液的作法，這限制了電池性能提高，隔板因此成為開發(fā)高性能膠體鉛酸蓄電池的瓶頸。

國內(nèi)有少數(shù)單位研究了微孔PVC隔板，但由于成本過高、產(chǎn)品有缺陷、或者工藝復雜等原因，至今沒有產(chǎn)品問世。顯而易見，國內(nèi)鉛酸電池行業(yè)急需有自主知識產(chǎn)權(quán)的、適用于膠體鉛酸蓄電池的PVC隔板。

發(fā)明內(nèi)容

基于國內(nèi)電池行業(yè)的現(xiàn)狀，針對膠體電池對隔板提出的具體要求，本發(fā)明提供了一種膠體鉛酸蓄電池用隔板的兩步相分離方法，其生產(chǎn)成本大大低于進口隔板，且制備工藝簡單，性能優(yōu)異，可媲美于進口微孔PVC隔板。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種膠體鉛酸蓄電池用隔板的兩步相分離方法，其是以PVC、硅藻土、偶聯(lián)劑為原料，將其在溶解液中混合溶解后，經(jīng)鑄板液刮片、凝固浴兩步浸沒沉淀制得所述膠體鉛酸蓄電池用隔板；其具體制備方法包括以下步驟：

1）將PVC溶解于溶解液中，然后加入質(zhì)量濃度1%-10%的偶聯(lián)劑水溶液或偶聯(lián)劑乙醇溶液，30℃-100℃加熱攪拌2-5h，然后加入硅藻土，繼續(xù)加熱攪拌1h；

2）將所得混合液倒入密封容器中，置于20℃-70℃的水浴中靜置脫泡1-4h，得鑄板液；

3）將所得鑄板液用刮刀刮制成片，靜置10s-600s；

4）于凝固浴中進行兩步浸沒沉淀，即先于80℃-95℃的凝固浴中浸沒20-40min，再轉(zhuǎn)移至20℃-35℃的凝固浴中浸沒5-20min，取出后脫模，烘干，得成型的初級隔板；

5）將所得初級隔板置于質(zhì)量分數(shù)為0.1%-10%的非離子或陰離子表面活性劑水溶液中浸泡1-2h，然后烘干，即得成品。

按質(zhì)量百分數(shù)之和為100%計，步驟1）中PVC的用量為10%-30%，硅藻土的用量為70%-90%；

偶聯(lián)劑的用量為PVC和硅藻土總質(zhì)量的0.01%-1%；

溶解液的用量為PVC質(zhì)量的5-10倍。

其中，所述PVC為聚合度1200-1800的PVC糊樹脂。

所述硅藻土預先經(jīng)高溫熱處理、去雜質(zhì)并碾磨到顆粒直徑為1μm-50μm。

所述偶聯(lián)劑為有機硅氧烷或鈦酸酯偶聯(lián)劑。

所述溶解液為二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、四氫呋喃、環(huán)己酮中的任意一種。

凝固浴中所用浴液為質(zhì)量濃度0%-50%的溶解液水溶液。

所得膠體鉛酸蓄電池用隔板的孔隙率達80%以上，孔徑主要分布在5-10微米范圍內(nèi)。

本發(fā)明的顯著優(yōu)點在于：

（1）本發(fā)明采用的兩步凝固浴浸沒沉淀方法，充分利用了相分離原理，從而使隔板具有高的孔隙率和優(yōu)良的孔徑分布；

（2）對比進口隔板的沉淀二氧化硅和國內(nèi)某些單位所采用的氣相二氧化硅，本發(fā)明原料中采用了高達70%以上的廉價硅藻土，具有明顯的價格優(yōu)勢，且硅藻土的使用也使所得隔板具有更好的膠體親和性；

（3）本發(fā)明通過加入偶聯(lián)劑，提高硅藻土顆粒與PVC間的結(jié)合力，使所得隔板在加入了70%以上硅藻土的情況下，仍具有良好的機械性能；

（4）本發(fā)明在隔板成型后，進一步利用表面活性劑浸泡，以改善所得隔板表面的潤濕性能；