专利名称：用于电池的无纺排管的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于铅酸电池的无纺排管。
背景技术：
铅酸电池#皮广泛使用并且包括浸在电解液中并且^f皮隔板隔开 的才目4卩的阳才及详口阴才及。
管型铅酸电池通常由管状阳极板构成，其组成部分包括具有 顶部小棒(top bar)的板栅部分；接头或燃烧接线片以及多数的载 流棒；围绕载流棒的活性材料笔状物；支撑并且限制活性材料笔状 物并保持这种活性物质与载流柱接触的排列的管状体；以及用于闭 合管末端的装置。
管状体被要求-提供多种功能，包括围绕并支撑活性材料以保 持活性材料与棒接触；特别是在活性材料膨胀期间维持活性材料笔 状物的空间的稳定性；以及在最后，遍及管状体的长度在电解液和 活性材料之间提供足够的传递。
从20世纪50年代早期到现在，管纟反已经/人单一的管的i殳计 (PVC管以及先由穿孔的塑料护套，然后是浸渍酚醛树脂来保护的 中碱光纤纺织或编织的管)发展到更经济和可量产的复式管排管理 念。在一些应用中仍然在使用的第一代的排管，由浸渍了苯酚和热 塑性丙烯酸树脂的聚酯布纺织制成。自从20世纪80年代开始，管
状排管进一 步发展到包括了现代的无纺布。
直到现在，在工业中用来制造无纺排管的标准(仅有的)材料， 其中插入了阳极活性物质(二氧化铅)用于制造铅酸电池的管状阳 极板，是点连接的聚酯纺粘材料，其意味着布的强度和内聚力是通
过在多个点内用热轧机熔融PET丝来制得的。每平方厘米的点的数 量和点的尺寸耳又决于轧才几滚筒。布一皮浸渍有丙烯酸杉t脂以^呆护PET 丝免受来自硫酸电解液或氧化性阳才及活性物质(Pb02 )的化学4曼蚀。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种新的、具有更高耐破强度和更 低电阻的无纺排管。
为了克服上述问题，本发明提出一种无纺、子弹带型的排管， 用于包括两片纺粘、缝合并且以规则间隔组合在一起的平滑热连接 的双组分纤维PET-PBT的无纺布的铅酸电池。
用在本发明中的布是由PET和PBT丝混合物制成的平滑轧光 的材料，PBT丝具有较低的熔点并且在轧光期间为了增强(impart) 布的强度而被熔化。
令人惊奇的是，这些排管具有小于180mQ.cm2的电阻，并且耐 石皮压力大于16巴。
直到现在，还不能得到具有这种高耐破压力并同时具有这种低 电阻的无纺排管。
优选的，布通过缝纫、缝合、热连4姿、超声波连4妻、粘合或它 们的组合而被组合，以形成子弹带型的排管。
才艮据优选的具体实施方式
，无纺布浸渍有热塑性树脂。该树脂
选自包括例如曱基丙烯酸甲酯树脂或丙烯酸丁酯/丙烯酸曱酯共聚
树脂的丙烯酸类树脂、苯乙烯-丁二烯树脂、酚醛树脂或它们的混合 物的ia。该布可以在i座绕的步-骤之间的制造期间进4亍浸渍，或者浸 渍可以在离线时进4亍。
此夕卜，本发明还涉及纺粘、平滑轧光的乂又组分PET-PBT无纺布 在制造用于铅S臾电池的包括两片所述以井见则间隔缝合在一起的布 的无纺的子弹带型排管中的应用。
此外，本发明还涉及包括如前述排管的管型的铅酸电池、固定 月交体电池和固定富液电池。
通过下列与附图相关的描述可以更全面i也理解本发明，其中 图1示出了对抗由不同类型无纺布制作的排管的机械强度的电
阻；
图2示出了由不同类型无纺布制作的排管的机械特性-管膨胀 起到增加和降低内部压力负荷的作用；
图3示出了管形变的滞后现象在增加了 10巴的负荷后(基 于图2),当增加内部的管压力和降低内部的管压力时，管膨胀之间 的差异；
图4示出了排管的弹性特征管经受了乂人O到10巴的10倍连 续膨胀(模拟阳极活性物质的胀缩)；
图5示出了排管弹性特征在连续的压力负荷达到10巴之后， 当内部管压力回到0时，管直径产生变化(模拟阳极活性物质胀缩)。
具体实施例方式
制造无纺(子弹带型)排管的方法包括用多针缝纫机以预定的 间隔连4妄两条聚酯无纺布，然后，将复合管面板热加工成型为所需 要的管结构。在加热器中通过将热棒插入两布层之间，在每两个相 々p的纟逢纫线之间完成热成型。
为了保持3维管型和尺寸，布必须具有在所希望温度下(一4殳 在160和20(TC之间)在才奉的周围收缩的能力。优选的收缩一^:为 在160°C时大约1.5%,在200°C时大约2.5 % :
-如果收缩过大，布在^f奉的周围连4妻过于紧密，会引起制造问 题(低速、难以从成型的管中拔出棒...)；
-如果收缩过小，成型的管将不会保持所需要的形状，管不具 有足够的刚性并且排管尺寸不够(宽度和厚度)。
因此，除了最初的布条宽度和缝纫距离，布的收縮以及在成型 期间应用的温度是非常重要的参数，因为它们决定了最终排管的宽 度和管的直径。这些尺寸是第一重要的，因为它们将决定要插入电 池箱的最终阳极板的宽度和厚度(与封包的活性物质并由此与电池 容量直4妾相关)。
除了收缩，布的其它特性对于良好的最终的排管质量也重要
-布在纵向(MD)和横向(CD)的抗拉强度必须足够高，形 成的排管才能抵抗一些超出IO巴的内部压力(耐破强度)。 原因在于，填充有阳极活性物质的排管可以通过取决于填充 装置的中等、高或非常高的压力注入氧化铅膏制成。
-电阻必须尽可能的^氐，以限制蓄电池组电池的内部阻抗。
-布的延伸率必须仔细选择，使得完成的排管必须具有良好的 弹性特征。这是第一重要的，因为阳极活性物质由于在交替
转换Pb02成为PbS04的交替充电和放电期间经历了体积变 化，反之亦然。这种现象同活性物质"胀缩" 一样是已知的。 排管必须限制活性物质膨胀，并且更重要的是，必须有足够 的弹性以在收缩以及收缩后复原到其最初管径的期间完全 约束活性物质。这是确保活性物质颗粒中以及围绕铅4奉的活 性物质颗粒的持久的内聚力的唯一方法，对于在整个1"吏用寿 命中维持容量也是第 一重要的。
与纺织布相比较，尽管由3见在的PB 1型布(例如由Johns Manville以商才示Duraspun ,或由Mogul 乂〉司以商标MopedIM出售) 制造的排管改善了大部分工业牵引蓄电池的性能，它们还是保留了 一些机械缺陷，其使电池制造商不能将它们的应用推广到用任何类 型生产工具生产4壬4可类型的4A酸电池。
(1)例如，标准布型PB1很适合用于中等压力的"Hadi"机 械，但是大部分时间对于要迅速填充的"Hoppecke"机 械(比较表1中来自两种不同应用的由PBla和PBlb制
造的排管的耐破强度)不耐用。
(2)由标准型PBl布制造的排管具有用于工业牵引富液电池 的足够的弹性。然而，它们的抗氧化能力、机械性能以 及弹性对于在大部分要求较高的用途如固定胶体电池和
固定富'液电池中的利用，由于^i"这些电池要求的更长的
循环使用寿命而存在根多问题。利用布型PB1的无纺排 管，活性物质有可能未被充分约束，并且出现密度改变 和开裂以导致容量损失。
通过以各种方式改变配方和生产参数，已经尝试了不同的方法
来增强标准点连接的聚酯布型PB1。由聚酯点连接的布型PB2，其 是由Johns Manville销售的DuraspunTM的改进型，得到了最好的结 果。如表l所提及的，在两个方向上的抗张强度都已^皮改善了 。
在排管特性上的影响轻微的增大了耐破强度(从13.6巴到14.6 巴)并且轻移l的改善了弹性系凄t,如在附图2到4中的测试结果所 示出的。
然而，遗憾的是，除了枳4成特性和弹性的改善，电阻也大幅增 力口 ( 乂人195—250到405 mn.cm2 ),其只于电;也的电'hi肯巨是有害的。 表l:不同类型的无纺聚酯布的物理特性和产出 无纺排管的主要特性
布的类型
布的特性(一般值) PB1 PB2 新FC
耐破强度 bars 13,610，414，6 19'5
电阻 macm2 250405 157
根据本发明的排管是由不同类型的无纺聚酯布(参照表1中的
新FC)发展而来。该布是具有更高丹尼尔(denier)(产生了更高 的抗氧化性)的PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)和PBT (聚对苯二 甲酸丁二醇酯)丝的混合物，其使用纺粘^支术沉积在带(bet)上， 并且在热和压力的条件下在平滑辊之间进行轧光。这种布由例如 Freudenberg Politex以Terbond 的商标销售，并且通常用作屋顶材 料。
这种材料与用在制造排管的其它材料相比具有完全不同的方 面。此外，其物理特'性与标准PB1或增强的PB2才才:枓相比并没有 改善
克重 g/m2
连接点尺寸 mm 每100cm2连接点 dtex丝
MD张力 N/5cm
CD 长力 N/5cm
MD延伸率 ％
CD延伸率 ％
电阻 mfi.cm2
气密性 1/m2.s
孔体积 ％ 孔尺寸
在160。C收缩量 ％
在200。C收缩量 ％
排管特性(一般值)
150 +/-10190 +/- 10190+/- 10
0,80,8None
19521952
444
433552549
375546435
28,233,935,8
33,734,523,1
6016070
1320600950
74,664,571,6
1'5 1,5 0，5
2,5 2，5 1
PB1 PB2 新FC
PB1a PB1b
7 i
1 4
o
4 8
1 3
6
9 9 2
13 6
小均大
最平最 抗4i强度和延伸率强于PB1 j旦是4氐于PB2,同时，电阻、孑L 的体积、气密性好于PB2但是低于PB1。
最重要的是，布在160。C和200。C时的收缩远远低于要求， 可能导致前面提及的制造问题。
多种努力使这种布能在成型机器上使用。
加热器和预热设备必须被变化并且适应新的产品要求。为了能 够在适用于设备的温度下收缩棒周围的布，已经进行了彻底的、积 才及的研究。 一奉的涂层必须:换成阻抗更高的〉余层。有必要对所有枳4戒 参数进行非常精确的重新校准。
由这种类型的布制造的排管显示出了惊人的结果不仅机械强 度大幅4是高(,人点连才妄的布的13.6-14.6巴到谇斤FC的19.5巴)，而 且电阻也同时降4氐了 (与点连冲妄4支术的195到405 mQ.cm2比專交， 由新FC制造的排管仅仅是157 mflcm2)。从初始材料的物理特性 上不能预见这些参数的增强。
这是首次机械和电子特性同时得到改善。
技术上的差异在图1中示出。
此外，图2到5示出了与任何的点连^妻材泮牛相比，由布FC形 成的排管的弹性特征的显著改善。
由新FC布制造的排管的进一步惊奇的效果和不可忽视的进步 是在10巴(图5中的测试结果)下连续膨胀后回到更短的管直径 的能力。
这样使排管能够非常有效的约束阳极活性物质并且避免了密 度改变、线路断开...过早的引起容量损失。
新的FC布制造的排管由于它们非常高的刚性，甚至可以用在 非常迅速(aggressive )的填充才支术中，而不因为它们的电阻降低而 影响电池的电特性。
弹性特征的改善和具有更高丹尼尔的丝使它们能够被用在甚 至要求最多的应用如固定胶体电池或固定富液电池中。因此，这种 产品打开了新的无纺-悱管市场。
权利要求
1.一种用于铅酸电池的无纺、子弹带型的排管，包括两片纺粘、缝合并且平滑热连接的双组分PET-PBT以规则间隔组合在一起的无纺布。
2. 根据权利要求1所述的用于铅酸电池的排管，其中，所述布是 通过缝纫、缝合、热连接、超声波连接、粘合或它们的组合而 被组合。
3. 根据权利要求1或2所述的用于铅酸电池的排管，其中，所述 布浸渍有热塑性一对脂。
4. 4艮据权利要求3所述的用于铅酸电池的排管，其中，所述热塑 性树脂选自由甲基丙烯酸甲酯树脂或丙蜂酸丁酯/丙烯酸甲酯 共聚物树脂的丙烯酸类树脂、笨乙烯-丁二烯树脂、酚醛树脂 或它们的混合物纟且成的纟且。
5. 根据权利要求1到4中任一项所述的用于铅酸电池的排管，其 中，所述排管具有-4氐于180 mQ.cm 2的电阻，以及-高于16巴的耐石皮压力。
6. 包括根据权利要求1到5中任一项所述的排管的管型铅酸电池。
7. 包括根据权利要求1到5中任一项所述的排管的固定胶体电 池。
8. 包括根据权利要求1到5中任一项所述的排管的固定富液电池。无纺布在制造用于铅酸电池的包括两片以规则间隔组合在一 起的所述布的无纺、子弹带型排管中的用途。
全文摘要
本发明涉及用于铅酸电池的无纺、子弹带型排管，包括两片以规则间隔组合在一起的纺粘的、缝合的并且平滑轧光的热连接双组分PET-PBT无纺布。
文档编号H01M2/18GK101164183SQ200680013867
公开日2008年4月16日 申请日期2006年4月27日 优先权日2005年5月2日
发明者乌贝恩·兰伯特, 瓦莱丽·托尼亚佐 申请人:阿默-西尔公司