[发明专利]一种胶体铅酸蓄电池用隔板的两步相分离方法

说明书

技术领域

本发明属于化学电源制备技术领域，具体涉及一种胶体铅酸蓄电池用隔板的两步相分离方法。

背景技术

铅酸蓄电池应用广泛，在世界范围内产值产量都居各类化学电源首位，其中的代表电池是阀控式铅酸蓄电池。这种铅酸蓄电池依靠两种不同的方式固定电解液，一种是AGM技术，即通过AGM隔板固定电解液，现今国内大部分铅酸蓄电池都用此种技术，但它存在隔板孔径太大、耐压性能不好、易导致酸分层等缺点，正逐渐被另一种更先进的胶体固定技术代替。

应用胶体阀控式铅酸蓄电池，其隔板不仅要对胶体电解液有良好的亲和性，小的离子电阻，还要有高的孔隙率，特别是要求具有在5-10微米范围的孔径分布（Ferreira A.L.等，J. Power Sources，1997，67: 291；Toniazzo V. J. Power Sources，2006, 158: 1124）。国外目前大都采用阿莫西尔公司用溶剂法生产的一种微孔PVC隔板，其是将PVC和沉淀二氧化硅采用一种特殊的混合和挤出方式制成，隔板具有1μm-10μm的孔径分布，而二氧化硅的存在赋予了隔板对胶体电解液的亲和性。由于技术保密原因，迄今无法了解其制备方法。这种隔板售价高昂，国内仅高端的胶体电池才采买这种隔板，其他胶体电池由于成本原因只能采用往AGM电池里直接加胶体电解液的作法，这限制了电池性能提高，隔板因此成为开发高性能胶体铅酸蓄电池的瓶颈。

国内有少数单位研究了微孔PVC隔板，但由于成本过高、产品有缺陷、或者工艺复杂等原因，至今没有产品问世。显而易见，国内铅酸电池行业急需有自主知识产权的、适用于胶体铅酸蓄电池的PVC隔板。

发明内容

基于国内电池行业的现状，针对胶体电池对隔板提出的具体要求，本发明提供了一种胶体铅酸蓄电池用隔板的两步相分离方法，其生产成本大大低于进口隔板，且制备工艺简单，性能优异，可媲美于进口微孔PVC隔板。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种胶体铅酸蓄电池用隔板的两步相分离方法，其是以PVC、硅藻土、偶联剂为原料，将其在溶解液中混合溶解后，经铸板液刮片、凝固浴两步浸没沉淀制得所述胶体铅酸蓄电池用隔板；其具体制备方法包括以下步骤：

1）将PVC溶解于溶解液中，然后加入质量浓度1%-10%的偶联剂水溶液或偶联剂乙醇溶液，30℃-100℃加热搅拌2-5h，然后加入硅藻土，继续加热搅拌1h；

2）将所得混合液倒入密封容器中，置于20℃-70℃的水浴中静置脱泡1-4h，得铸板液；

3）将所得铸板液用刮刀刮制成片，静置10s-600s；

4）于凝固浴中进行两步浸没沉淀，即先于80℃-95℃的凝固浴中浸没20-40min，再转移至20℃-35℃的凝固浴中浸没5-20min，取出后脱模，烘干，得成型的初级隔板；

5）将所得初级隔板置于质量分数为0.1%-10%的非离子或阴离子表面活性剂水溶液中浸泡1-2h，然后烘干，即得成品。

按质量百分数之和为100%计，步骤1）中PVC的用量为10%-30%，硅藻土的用量为70%-90%；

偶联剂的用量为PVC和硅藻土总质量的0.01%-1%；

溶解液的用量为PVC质量的5-10倍。

其中，所述PVC为聚合度1200-1800的PVC糊树脂。

所述硅藻土预先经高温热处理、去杂质并碾磨到颗粒直径为1μm-50μm。

所述偶联剂为有机硅氧烷或钛酸酯偶联剂。

所述溶解液为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、四氢呋喃、环己酮中的任意一种。

凝固浴中所用浴液为质量浓度0%-50%的溶解液水溶液。

所得胶体铅酸蓄电池用隔板的孔隙率达80%以上，孔径主要分布在5-10微米范围内。

本发明的显著优点在于：

（1）本发明采用的两步凝固浴浸没沉淀方法，充分利用了相分离原理，从而使隔板具有高的孔隙率和优良的孔径分布；

（2）对比进口隔板的沉淀二氧化硅和国内某些单位所采用的气相二氧化硅，本发明原料中采用了高达70%以上的廉价硅藻土，具有明显的价格优势，且硅藻土的使用也使所得隔板具有更好的胶体亲和性；

（3）本发明通过加入偶联剂，提高硅藻土颗粒与PVC间的结合力，使所得隔板在加入了70%以上硅藻土的情况下，仍具有良好的机械性能；

（4）本发明在隔板成型后，进一步利用表面活性剂浸泡，以改善所得隔板表面的润湿性能；