铅酸蓄电池PE隔板及制备方法与流程

本发明属于蓄电池技术领域，涉及一种用于铅酸蓄电池的PE隔板及其制备方法。

背景技术：

隔板是蓄电池中重要组成部件，它置于蓄电池的正负极板间，隔板的优劣直接影响蓄电池的放电容量和充放电循环使用寿命。隔板在蓄电池中有以下功能，一是防止正负极相互接触而发生电池内部短路；二是要有一定的强度，防止极板变形、弯曲和活性物质脱落；三是隔板内部贮存必要数量的电解液，以保证较高的导电性和电池反应的要求。另外，隔板材料还要求稳定，仅含有少量有害离子或不含有害离子。根据以上要求，优质隔板要具有以下特点：1.隔板材料本身是绝缘体，但做成的隔板要有疏松多孔的结构；2.隔板的化学稳定性要好，耐硫酸腐蚀、耐氧化和老化；3.隔板要有较大地机械强度和韧性，便于生产安装；4.隔板在硫酸中不能浸出对电池有害的杂质；5.隔板在电解液中的电阻要小；6.隔板具有较宽广的温度范围。

目前应用比较广泛的蓄电池隔板有:微孔橡胶隔板、烧结聚氯乙烯PVC隔板、熔喷聚丙烯PP隔板、微孔聚乙烯PE隔板和玻璃纤维隔板等。在这些隔板中，PE隔板以其优良的性能被迅速推广到蓄电池的使用中。但是，随着汽车自动启停系统的发展，对PE隔板的要求越来越高。怎样进一步降低PE隔板的电阻，增大其孔率，增强隔板的起动性能是急待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的就是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种在保持PE蓄电池隔板原有性能的基础上，明显降低了PE蓄电池隔板的电阻，增大了PE蓄电池隔板孔率的铅酸蓄电池PE隔板及制备方法。

为解决上述问题，本发明的技术解决方案是：一种铅酸蓄电池PE隔板，其由以下原料制成：按重量比计算，玻璃纤维母料50ˉ80，二氧化硅260ˉ300，超高分子量聚乙烯80ˉ110，原料油490ˉ540，抗氧化剂0.3ˉ0.8和炭黑10ˉ16；

所述的玻璃纤维母料是由以下原料制成：按重量比计算，玻璃纤维棉0.9ˉ9.1，特高分子量聚乙烯5.9ˉ7.1，二氧化硅34ˉ42，炭黑0.6ˉ1.5和原料油43ˉ55；

所述的原料油是一种混合物，其成分为以下三种物质：

饱和烷烃化合物，它包含链烷烃和环烷烃，合计65％ˉ75％；芳烃化合物：25％ˉ35％；极性化合物：0ˉ3％；

所述环烷烃化合物为一环环烷烃、二环环烷烃、三环环烷烃、四环环烷烃、五环环烷烃和六环环烷烃化合物，其中，一ˉ三环环烷烃为主要成分；

所述芳烃化合物为烷基苯、环烷基苯、二环烷基苯、总单环芳烃、总双环芳烃、总三环芳烃、总四环芳烃、总五环芳烃和噻吩化合物，以总单环芳烃为主要成份；

所述极性化合物为含有N、P、S、O的链烃、环烷烃和芳烃的物质。

进一步优选地，所述的抗氧化剂为抗氧化剂300。

进一步优选地，所述超高分子量聚乙烯是分子量在300万以上的聚乙烯，所述特高分子量聚乙烯的分子量为50-100万的聚乙烯，所述二氧化硅平均粒径为19ˉ25μm，所述的玻璃纤维棉直径为1.5ˉ1.9μm。

上述所述的铅酸蓄电池PE隔板的制备方法，其包括以下步骤：

A、玻璃纤维母料的制备：(1)混料：先将所述量的二氧化硅和所述量的玻璃纤维棉加入混料机中混合2ˉ10min，再加入所述量的原料油继续混合3ˉ8min，最后将所述量的特高分子量聚乙烯和所述量的炭黑加入，继续搅拌5ˉ10min直至物料混合均匀；(2)挤出造粒：将混合好的物料由喂料器输送到双螺杆挤出机中，挤出成条，再将物料牵引至切料机中造粒；

B、PE隔板的制备：(1)混料：将制备好的玻璃纤维母料、二氧化硅、超高分子量聚乙烯、炭黑和抗氧化剂按照所述量加入混料机中混合20ˉ30min，之后将所述量的原料油加入混料机中继续混合80ˉ100min，直至物料混合均匀；(2)挤出成型：将混合好的原料由双螺杆挤出机挤出，再经成型辊压制成型，挤出过程中为减少螺杆和物料间的摩擦，需继续向双螺杆挤出机中添加原料油，使隔板内原料油含量达到60ˉ70％；(3)抽油汽提：将成型后的隔板进行抽油处理，处理后隔板内原料油含量在10ˉ20％，隔板孔率为60±5％；(4)涂剂干燥：将抽油后的隔板表面涂覆阴离子表面活性剂，并进入烘箱干燥，使隔板含水量在2ˉ4％；(5)检洞卷绕：将涂剂后的隔板经光学检洞仪进行检洞处理后按照规定长度卷绕成卷；(6)后续加工：将PE隔板进行裁切制成产品。

由于本发明在传统PE隔板中添加了玻璃纤维母料，制成的PE隔板降低了电阻，增加了孔率。(1)在蓄电池中，电流从正极流向负极是通过电解质离子迁移和离子扩散而穿过隔板进行的，隔板阻挡电流或离子通过称之为隔板的电阻，电阻是衡量隔板性能好坏的重要因素，隔板电阻越低，电池起动性能就越好。(2)铅酸蓄电池的电解液应合理地分布在正负极极板之间的隔板中以保证极板在电化学反应中有充足的电解液量和适合的浓度范围。这对充分利用活性物质、提高电性能影响很大。对电池来讲，要想获得最佳电性能，在不影响机械强度下，应使隔板材料的体积减至可能小，使隔板具有尽可能高的开孔率。(3)玻璃纤维在隔板中，同二氧化硅一样充当隔板的骨架。在PE隔板内部，玻璃纤维之间相互贯穿，彼此搭建，层层叠合，形成微孔。纤维的加入，增加了隔板的孔径和孔率，降低隔板电阻，增强了电池的起动性能。

总之，本发明PE隔板高孔率、低电阻，具有大的抗刺穿性，抗氧化性能较好，制成的蓄电池起动性能好，大电流放电能力强。与常规PE隔板相比，隔板的电阻明显降低，孔率也显著增加。本发明PE隔板与常规隔板的电阻和孔率对比见图1和图2。本发明PE隔板的电阻为32ˉ38，而常规隔板的电阻为47.5ˉ57，电阻降低了很多；本发明PE隔板的孔率为60ˉ61.5，而常规隔板的孔率为56.4ˉ59.2，孔率增大了很多。

附图说明

图1为本发明PE隔板1#与常规隔板2#电阻对比图；

图2为本发明PE隔板1#与常规隔板2#孔率对比图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1：一种铅酸蓄电池PE隔板，其由以下原料制成：按重量比计算，玻璃纤维母料80，二氧化硅300，超高分子量聚乙烯110，原料油540，抗氧化剂0.8和炭黑16。所述的玻璃纤维母料是由以下原料制成：按重量比计算，1.5ˉ1.9μm的玻璃纤维棉9.1，特高分子量聚乙烯7.1，19ˉ25μm的二氧化硅42，炭黑1.5和原料油55。所述的原料油是一种混合物，其成分为以下三种物质：饱和烷烃化合物，它包含链烷烃和环烷烃，合计65％ˉ75％；芳烃化合物：25％ˉ35％；极性化合物：0ˉ3％；所述环烷烃化合物为一环环烷烃、二环环烷烃、三环环烷烃、四环环烷烃、五环环烷烃和六环环烷烃化合物，其中，一ˉ三环环烷烃为主要成分；所述芳烃化合物为烷基苯、环烷基苯、二环烷基苯、总单环芳烃、总双环芳烃、总三环芳烃、总四环芳烃、总五环芳烃和噻吩化合物，以总单环芳烃为主要成份；所述极性化合物为含有N、P、S、O的链烃、环烷烃和芳烃的物质。所述的超高分子量聚乙烯是分子量在300万以上的聚乙烯，所述特高分子量聚乙烯的分子量为50-100万的聚乙烯。

其制备方法包括以下步骤：

(1)玻璃纤维母料的制备：将所述量的1.5ˉ1.9μm的玻璃纤维棉、19ˉ25μm的二氧化硅加入混料机中混合10min，之后加入所述量的原料油继续混合8min，使其完全混合均匀，最后将所述量的特高分子量聚乙烯和炭黑加入混好的物料中，继续搅拌10min直至物料混合均匀。将混好的原料由喂料器输送到挤出机中，挤出成条，再将物料牵引至切料机中造粒制得玻璃纤维母料。

(2)PE隔板的制备：将所制备的玻璃纤维母料、二氧化硅、超高分子量聚乙烯、炭黑、抗氧化剂按照所述量加入混料机中预混30min，之后将所述量的原料油缓慢加入继续搅拌100min使物料混合均匀。将混合均匀的原料由喂料器输送至双螺杆挤出机中挤出，再经成型辊压制成型，挤出过程中为减少螺杆和物料间的摩擦，需继续向双螺杆挤出机中添加原料油，使成型隔板中原料油含量达到70％。之后对成型隔板进行抽油处理，处理后隔板内原料油含量为10％，产品孔率为60±5％；之后在隔板表面涂覆阴离子表面活性剂，经烘箱干燥，使隔板含水量为2％，将涂剂后的隔板经光学检洞仪进行检洞处理后按照规定长度卷绕成卷，按顾客要求分切裁片。制成的隔板电阻为32mΩ·cm²，孔率为61.5％。

实施例2：一种铅酸蓄电池PE隔板，其由以下原料制成：按重量比计算，玻璃纤维母料50，二氧化硅260，超高分子量聚乙烯80，原料油490，抗氧化剂0.3和炭黑10。所述的玻璃纤维母料是由以下原料制成：按重量比计算，1.5ˉ1.9μm的玻璃纤维棉0.9，特高分子量聚乙烯7.1，19ˉ25μm的二氧化硅34，炭黑0.6和原料油43。所述的原料油、超高分子量聚乙烯和特高分子量聚乙烯同实施例1。

其制备方法包括以下步骤：

(1)玻璃纤维母料的制备：将所述量的1.5ˉ1.9μm的玻璃纤维棉、19ˉ25μm的二氧化硅加入混料机中混合2min，之后加入所述量的原料油继续混合3min，使其完全混合均匀，最后将所述量的特高分子量聚乙烯和炭黑加入混好的物料中，继续搅拌5min直至物料混合均匀。将混好的原料由喂料器输送到挤出机中，挤出成条，再将物料牵引至切料机中造粒制得玻璃纤维母料。

(2)PE隔板的制备：将所制备的玻璃纤维母料、二氧化硅、超高分子量聚乙烯、炭黑、抗氧化剂按照所述量加入混料机中预混20min，之后将所述量的原料油缓慢加入继续搅拌80min使物料混合均匀。将混合均匀的原料由喂料器输送至双螺杆挤出机中挤出，再经成型辊压制成型，挤出过程中为减少螺杆和物料间的摩擦，需继续向双螺杆挤出机中添加原料油，使成型隔板中原料油含量达到60％，之后对隔板进行抽油处理，处理后隔板内油含量为20％，产品孔率为60±5％；之后在隔板表面涂覆阴离子表面活性剂，经烘箱干燥，隔板含水量为4％，将涂剂后的隔板经光学检洞仪进行检洞处理后按照规定长度卷绕成卷，按顾客要求分切裁片。制成的隔板电阻为38mΩ·cm²，孔率为60％。

实施例3：一种铅酸蓄电池PE隔板，其由以下原料制成：按重量比计算，玻璃纤维母料65，二氧化硅280，超高分子量聚乙烯95，原料油515，抗氧化剂0.55和炭黑13。所述的玻璃纤维母料是由以下原料制成：按重量比计算，1.5ˉ1.9μm的玻璃纤维棉4.5，特高分子量聚乙烯6.5，19ˉ25μm的二氧化硅38，炭黑1.05和原料油49。所述的原料油、超高分子量聚乙烯和特高分子量聚乙烯同实施例1。

其制备方法包括以下步骤：

(1)玻璃纤维母料的制备：将所述量的1.5ˉ1.9μm的玻璃纤维棉、19ˉ25μm的二氧化硅加入混料机中混合6min，之后加入所述量的原料油继续混合5min，使其完全混合均匀，最后将所述量的特高分子量聚乙烯和炭黑加入混好的物料中，继续搅拌8min直至物料混合均匀。将混好的原料由喂料器输送到挤出机中，挤出成条，再将物料牵引至切料机中造粒制得玻璃纤维母料。

(2)PE隔板的制备：将所制备的玻璃纤维母料、二氧化硅、超高分子量聚乙烯、炭黑和抗氧化剂按照所述量加入混料机中预混25min，之后将所述量的原料油缓慢加入继续搅拌90min使物料混合均匀。将混合均匀的原料由喂料器输送至双螺杆挤出机中挤出，再经成型辊压制成型，挤出过程中为减少螺杆和物料间的摩擦，需继续向双螺杆挤出机中添加原料油，使成型隔板中原料油含量达到65％，之后对隔板进行抽油处理，处理后隔板内油含量为15％，产品孔率为60±5％；之后在隔板表面涂覆阴离子表面活性剂，经烘箱干燥，隔板含水量为3％，将涂剂后的隔板经光学检洞仪进行检洞处理后按照规定长度卷绕成卷，按顾客要求分切裁片。制成的隔板电阻为35mΩ·cm²，孔率为60.75％。

实施例4：一种铅酸蓄电池PE隔板，其由以下原料制成：按重量比计算，玻璃纤维母料58，二氧化硅270，超高分子量聚乙烯88，原料油510，抗氧化剂0.43和炭黑11.5。所述的玻璃纤维母料是由以下原料制成：按重量比计算，1.5ˉ1.9μm的玻璃纤维棉2.7，特高分子量聚乙烯6.2，19ˉ25μm的二氧化硅36，炭黑0.83和原料油46。所述的原料油、超高分子量聚乙烯和特高分子量聚乙烯同实施例1。

其制备方法包括以下步骤：

(1)玻璃纤维母料的制备：将所述量的1.5ˉ1.9μm的玻璃纤维棉、19ˉ25μm的二氧化硅加入混料机中混合54min，之后加入所述量的原料油继续混合4min，使其完全混合均匀，最后将所述量的特高分子量聚乙烯和炭黑加入混好的物料中，继续搅拌7min直至物料混合均匀。将混好的原料由喂料器输送到挤出机中，挤出成条，再将物料牵引至切料机中造粒制得玻璃纤维母料。

(2)PE隔板的制备：将所制备的玻璃纤维母料58、二氧化硅270、超高分子量聚乙烯88、炭黑11.5、抗氧化剂0.43按照所述量加入混料机中预混23min，之后将所述量的原料油缓慢加入继续搅拌85min使物料混合均匀。将混合均匀的原料由喂料器输送至双螺杆挤出机中挤出，再经成型辊压制成型，挤出过程中为减少螺杆和物料间的摩擦，需继续向双螺杆挤出机中添加原料油，使成型隔板中原料油含量达到62.5％，之后对隔板进行抽油处理，处理后隔板内油含量为17.5％，产品孔率为60±5％；之后在隔板表面涂覆阴离子表面活性剂，经烘箱干燥，隔板含水量为3.5％，将涂剂后的隔板经光学检洞仪进行检洞处理后按照规定长度卷绕成卷，按顾客要求分切裁片。制成的隔板电阻为36.5mΩ·cm²，孔率为60.38％。

实施例5：一种铅酸蓄电池PE隔板，其由以下原料制成：按重量比计算，玻璃纤维母料65，二氧化硅290，超高分子量聚乙烯102.5，原料油528，抗氧化剂0.68和炭黑14.5。所述的玻璃纤维母料是由以下原料制成：按重量比计算，1.5ˉ1.9μm的玻璃纤维棉6.8，特高分子量聚乙烯6.8，19ˉ25μm的二氧化硅40，炭黑1.28和原料油52。所述的原料油、超高分子量聚乙烯和特高分子量聚乙烯同实施例1。

其制备方法包括以下步骤：

(1)玻璃纤维母料的制备：将所述量的1.5ˉ1.9μm玻璃纤维棉6.8和19ˉ25μm二氧化硅40加入混料机中混合8min，之后加入所述量的原料油继续混合7min，使其完全混合均匀，最后将所述量的特高分子量聚乙烯和炭黑加入混好的物料中，继续搅拌9min直至物料混合均匀。将混好的原料由喂料器输送到挤出机中，挤出成条，再将物料牵引至切料机中造粒制得玻璃纤维母料。

(2)PE隔板的制备：将所制备的玻璃纤维母料、二氧化硅、超高分子量聚乙烯、炭黑、抗氧化剂按照所述量加入混料机中预混28min，之后将所述量的原料油缓慢加入继续搅拌95min使物料混合均匀。将混合均匀的原料由喂料器输送至双螺杆挤出机中挤出，再经成型辊压制成型，挤出过程中为减少螺杆和物料间的摩擦，需继续向双螺杆挤出机中添加原料油，使成型隔板中原料油含量达到67.5％，之后对隔板进行抽油处理，处理后隔板内油含量为12.5％，产品孔率为60±5％；之后在隔板表面涂覆阴离子表面活性剂，经烘箱干燥，隔板含水量为2.5％，将涂剂后的隔板经光学检洞仪进行检洞处理后按照规定长度卷绕成卷，按顾客要求分切裁片。制成的隔板电阻为33.5mΩ·cm²，孔率为61.13％。

对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。