改進(jìn)吸收型玻璃纖維隔板紙質(zhì)量的幾點(diǎn)看法

1、改進(jìn)吸收型玻璃纖維隔板紙質(zhì)量的幾點(diǎn)看法摘  要：本文介紹了玻璃纖維密封式蓄電池隔板紙?zhí)岣哔|(zhì)量、改進(jìn)吸液性能等的幾點(diǎn)方法。關(guān)鍵詞：玻璃纖維蓄電池  隔板  孔徑  纖維直徑  電解液  空隙率飽和度        密封式鉛酸蓄電池(sealed  leadacidbattery)簡稱SLA)系采取限制電解液用量方式，即用最低限度的電解液，并將它們吸收(保留)在隔板材料內(nèi)，同時采取過量的負(fù)極活型物質(zhì)設(shè)計，促使電池在過充電時讓正極產(chǎn)生的氧氣被負(fù)極吸收(即氧化再復(fù)合)，或在

2、浮充電使用時防止析氣，使電池呈密封結(jié)構(gòu)，是種可以任何方式放置使用的鉛酸蓄電池CEIIECl056攜帶式鉛蒂電池(閥控密封式)213小規(guī)定“蓄電池組成或單體蓄電池應(yīng)能在任何方位上工作(如倒置)而沒有液體自閥或端子密封件上漏泄?！?#160;     在70年代美國Gates公司首先推出了這種吸收型閥控密封消氧鉛酸蒂電池。其較之德國陽光公司使用的凝膠型具有內(nèi)阻低、容量高的優(yōu)點(diǎn)。比較適合在高倍率進(jìn)行放電，而這是計算機(jī)和通訊等備用電源及起動電池所要求的。幾十年來，在這些領(lǐng)域取得了迅速發(fā)展。尤其是最近大量的電動自行車的推出更普及了它的用途。   

3、;     吸收型隔板是吸收型密封蓄電池的關(guān)鍵。其性能好壞對電池質(zhì)量影響很大。它除了如普通鉛酸蓄電池的要求外，還要求空隙率高、但最大孔徑要小、電阻低、抗氧化能力強(qiáng)、能吸收和保持足夠量的電解液、允許過充電等時產(chǎn)生的氧氣通過它從正極板擴(kuò)散到負(fù)極板進(jìn)行消氧反應(yīng)。而無粘合劑加入的玻璃纖維隔板紙正是滿足了這些要求。這類品最早是有美國Evanite公司(該公可于92年將設(shè)備售給美國HV公司)在1983年開始商業(yè)性生產(chǎn)。定名為AGM  (Absorptive Glass Mat)。我國研究吸收型閥控消氧鉛酸蓄電池主要是在85年以后。由于該隔板的生產(chǎn)方式和性能與玻璃纖維

4、空氣濾紙相似，且有一定的利潤空間，造成了低質(zhì)低價的競爭。為進(jìn)步提高該產(chǎn)品的質(zhì)量筆者淡些粗淺的看法以供參考。1   使用原料        美國Manyille公司為該種隔板開發(fā)了專用的硼硅玻璃纖維代號為253。它的特點(diǎn)是軟化點(diǎn)低、耐酸性好、雜質(zhì)含量低。在80年代后期和90年代中期我國模擬253玻璃纖維先后開發(fā)了8902和9401隔板專用玻璃纖維。以8902為例，與無堿玻璃纖維和Evanite隔板每克在100ml比重1.28克厘米3硫酸中不同時間溶解鐵量的比較見表     &#

5、160;  值得強(qiáng)調(diào)的足玻璃纖維原料純度的選擇直接影響到電池的白放電，必須加以充分重視。2   孔率和孔徑        隔板的電阻、吸液高度和透氣速率等性能都和其空隙結(jié)構(gòu)相關(guān)的。隔板的最大吸液量是由它的空隙率決定的，而隔板的吸液速度和電介液在隔板中的分布決定于孔徑的大小。    隔板的孔隙率是空隙的體積在隔板總體積中所占的分?jǐn)?shù)?？砂聪率接嬎悖?#160;       眾所周知，孔徑在紙中呈對數(shù)正態(tài)分布，即孔徑直徑的對數(shù)具有正

6、態(tài)分布或高斯分布。它的分布概略地可以用中值孔徑和標(biāo)準(zhǔn)偏差來描述。中值孔徑能夠反映孔徑的平均大小，標(biāo)準(zhǔn)偏差用來表示孔徑分布的寬窄或集中度。與其他紙一樣，隔板紙中的孔徑與纖維直徑有關(guān)，纖維越細(xì)孔徑越小。由液體的表面張力毛細(xì)現(xiàn)象可知，孔徑愈小，電解液能達(dá)到的高度愈高。由于隔板紙是一種高空隙率的紙與較致密的紙相比，不僅具有較大的孔而且孔徑分布范圍也更廣，因此當(dāng)電解液在隔板中達(dá)到一定高度后，一些較大的空就會是空的，隔板的高度愈高，電解液不能進(jìn)入的空的孔徑愈小。這樣，電解液隨隔板高度形成一定的梯度分布，當(dāng)隔板超過一定高度后，電解液飽和度就達(dá)不到要求，導(dǎo)致隔板的電阻急劇增加。  

7、0;     另一方面，電解液從隔板的一端擴(kuò)散到另一端，具速度受其粘度、孔徑等的制約?？讖接螅娊庖涸诟舭逯猩叩乃俣扔?。因孔徑具有一定的分布，實(shí)際測定的是一個平均速度。        吸收型隔板的空隙率一般在95左右，最大孔徑通常為1435m，中值直徑約為512m，吸液量可達(dá)自身重量的10倍以上。        如上所述，要達(dá)到隔板紙的吸液性能，它的纖維應(yīng)該是有粗細(xì)搭配而成，不應(yīng)該由同種直徑的纖維組成。一般是由以超細(xì)玻璃纖維(0735m)為

8、主(9095)加入少量的短切玻璃絲(1035m)。以控制孔徑、吸液量等。加入玻璃絲的好處還在于使處于緊裝配的隔板加入電解液后在使用中不至于收縮變形與極板脫離造成蓄電池?fù)p壞，以延長壽命。3   改善吸液量的控制        吸收型玻璃纖維隔板全郵孔都充滿電解液時它的電阻是很低的。但客觀上需要有一部分空孔，作為氧氣從正極板擴(kuò)散到負(fù)極板的通道。如前所述，由于孔徑具有一定的分布，故在實(shí)際生產(chǎn)中用控制電解液的加入量來造成一些較大的孔是空的。隔板電阻隨飽和度(隔板的孔體積被電解液充填的百分?jǐn)?shù))的增加而逐漸減少。當(dāng)飽和度超過8

9、0以后，趨近一穩(wěn)定值，因此應(yīng)該控制電解液的加入量，使隔板的飽和度在8595范圍內(nèi)。這樣做給蓄電池生產(chǎn)工藝帶來了麻煩。改變這種狀態(tài)的方法是可以在玻璃原料中加入少量和電解液不浸潤的有機(jī)纖維，如丙綸纖維、聚乙烯纖維等(如美國的PULPEXA-121)。在這些纖維的周圍就會形成除非施加外力，電解液就不能進(jìn)入的孔。這樣，隔板在電解液飽和時，仍有一部分是空的。        要達(dá)到此目的也可采取其他方法。如在隔板上靠負(fù)極板一面復(fù)合一層由憎水高分子纖維(如聚丙烯纖維)制成的無紡布，使氧氣很容易與負(fù)極接近復(fù)合，也可以將隔板中一部分粗直徑(30m左右)

10、的纖維做成中空狀(內(nèi)徑一般為(10m)，同時將這樣的纖維進(jìn)行憎水處理，可使隔板內(nèi)有氧氣通道等。但似乎以前者較為切實(shí)可行。    表2是全玻璃纖維隔板電解液飽和度對消氧電流的影響(消氧電流足指恒壓充電32小時和16小時充電電流差)。隨著飽和度增加，消氧電流逐漸減少，飽和度達(dá)到100%時消氧電流全部消失。        這種隔板的參考配比是5玻璃纖維短切絲、5%丙綸短纖維90中粗和超細(xì)玻璃纖維。    順便指出空孔的形成并不會增加枝品的通過。因為吸收型玻璃纖維隔板阻小鉛枝品增長的

11、能力上要不是決定于孔徑，而是亞微米直徑玻璃纖維的含量和直徑的細(xì)度。因為隔板阻擋鉛離子的遷移不是靠篩分效應(yīng)，而是靠纖維和鉛離子的作用。4   成本的降低        由于用來造紙的玻璃纖維價較貴，而且纖維愈細(xì)價格愈高。故近年來國外出現(xiàn)了以耐酸親水的合成纖維為主，加入少量(約30左右)較貴的超細(xì)玻璃纖維制成的改進(jìn)型隔板。為了提高這類隔板的性能，采取了以下幾個措施：    1)在隔板的兩面各貼上一層025mm厚，由粗玻璃纖維制成的玻璃纖維層。它可以防止隔板收縮變松，提高保持電解液的能力。&

12、#160;   2)在制造過程中加入少量(1040)粒徑03m左右的SiO2粉末以提高隔板吸收電解液的能力。    3)為了適應(yīng)在充放電時的溫度升高(60左右)要求，采用了50粗聚酯纖維、20中粗玻璃、20SiO2粉末，并混入10的丙烯纖維作粘合劑抄造而成，它可以提高電池使用壽命。        目前日本采用由粗中細(xì)三種細(xì)度不同的玻璃纖維為主(8294)，混入少量(618)具有吸水性的合成纖維(即在丙烯啃纖維表面經(jīng)高吸水處理使具保持有2030的聚丙烯酸)制成的隔板是較好的一種。其主要性能為：    厚度：  1.03mm；定量：  147gcm2；緊度0143gcm3；吸液能力17gcm3；吸液速度：101mm5分鐘；抗張強(qiáng)度：829g15mm寬；最大孔徑：24um。        此外，值得附加一提的是以造紙方法來生產(chǎn)此類隔板除玻璃纖維外，也可以以親水耐酸的合成纖維(如經(jīng)親水處理的聚酯纖維、聚乙烯纖維、聚丙