一种高回弹性AGM隔膜及制备方法与流程

一种高回弹性agm隔膜及制备方法
技术领域
1.本发明涉及agm隔膜生产技术领域，具体涉及一种高回弹性agm隔膜及制备方法。


背景技术：

2.agm隔膜(玻璃微纤维隔膜，又称agm隔板)作为铅酸蓄电池的“第三电极”，是组成铅酸蓄电池的关键材料之一，有着吸附和存储所需的电解液，保证充足的导电性及充放电效率；隔离蓄电池内正负离子、防止电池内部短路；防止活性物质的脱落；缩小蓄电池体积等功能。上述功能要求agm隔膜在蓄电池中与极板紧密结合，而在蓄电池充放电循环过程中，极板重复进行着膨胀与收缩，因此回弹性是衡量agm隔膜性能的一个重要指标。使用回弹性强的agm隔膜，可以有效提高铅酸蓄电池的循环寿命。
3.现有技术中，agm隔膜通常由直径0.5-3μm的玻璃纤维采用湿法工艺技术制成，多采用在浆料中加入二氧化硅气凝胶的方式填充孔隙使制成的agm表面平整光滑。使用较细玻璃纤维制成的agm隔膜应用于蓄电池中，其导电性及充放电性能较强，满足蓄电池使用要求，但其回弹性较差，电池循环寿命较短；而采用在浆料中加入二氧化硅气凝胶的方式进行生产，需要加入的二氧化硅气凝胶量较大，且废液处理难度大，易产生资源浪费、废液排放不达标及环境污染等问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术中agm隔膜回弹性较差、寿命较短，生产过程中的二氧化硅使用量大、废液处理难度大、易导致环境污染的问题，本发明提供一种高回弹性agm隔膜及制备方法，其优点为回弹性能好、拉伸强度高，制备工艺简单、资源浪费少、废液处理难度低，利用其生产的蓄电池具有优异的充放电性能以及较长的循环寿命。
5.第一方面，本发明提供一种高回弹性agm隔膜，原料包含70-80重量份的高度高碱玻璃纤维、10-20重量份的低度高碱玻璃纤维、7-10重量份的离心玻璃纤维和1-3重量份的二氧化硅气凝胶，高度高碱玻璃纤维、低度高碱玻璃纤维、离心玻璃纤维的重量份之和为100。
6.进一步的，高度高碱玻璃纤维直径为0.3-0.5μm，低度高碱玻璃纤维直径为1.0-1.2μm，离心玻璃纤维直径为1.5-2.5μm。
7.进一步的，所述二氧化硅气凝胶为纳米二氧化硅气凝胶。
8.进一步的，本发明高回弹性agm隔膜的定量为135-145g/(m2·
mm)，回弹性≥96％，拉伸强度≥0.60d(d为隔膜20kpa厚度)，孔隙率≥90％。
9.第二方面，本发明提供一种高回弹性agm隔膜的制备方法，包括以下步骤：
10.(1)制浆：将高度高碱玻璃纤维、低度高碱玻璃纤维、离心玻璃纤维投入疏解机中疏解，在疏解机中加入分散剂，得到分散均匀的步骤(1)产物；
11.(2)配浆、除渣、储浆：疏解完成的步骤(1)产物经过配浆、除渣工序，除去重质杂质后形成混合浆料，将混合浆料置于储存容器中待用；
12.(3)抄纸：混合浆料进入成型工段，经重力脱水-吸湿真空脱水-喷淋二氧化硅气凝胶溶液-强制真空脱水工序，形成湿纸幅；
13.(4)烘干、分切、卷取：湿纸幅经烘箱干燥、分切、卷取，得到高回弹性agm隔膜。
14.进一步的，步骤(1)中疏解时间为8-10min。
15.进一步的，步骤(1)中分散剂成分为质量分数为75％的浓硫酸，加酸时间为4-6s。
16.进一步的，步骤(2)中混合浆料的浆浓度以质量百分浓度计为3.0
‰‑
3.5
‰
。
17.进一步的，步骤(3)中，所述二氧化硅气凝胶溶液的喷淋浓度为0.01g/l。
18.进一步的，步骤(4)中烘箱干燥温度为150-160℃，烘干时间为20-25min。
19.本发明的有益效果在于：
20.本发明提供一种高回弹性agm隔膜，在原料及其配比的选取上使用纤维较粗大的离心玻璃纤维作为骨架保证制成隔膜的回弹性，同时使用纤维相对细小的高度高碱玻璃纤维及低度高碱玻璃纤维依次填充离心玻璃纤维骨架的缝隙，形成致密的膜结构，以此原料配比制成的agm薄膜既有着良好的电解液保持力和透气性，保证蓄电池有良好的充放电性能；又有着优异的回弹性能和拉伸强度，使隔膜与极板持续保持紧密接触，减少蓄电池工作过程中的损耗，有效提高电池循环寿命。
21.同时在制备过程中，采用二氧化硅气凝胶稀释后喷淋纸面的方式填充agm隔膜表面孔隙，减少二氧化硅气凝胶用量的同时降低了废液处理难度，降低对环境的污染。
具体实施方式
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
23.实施例1
24.一种高回弹性agm隔膜，原料由80重量份的高度高碱玻璃纤维、12重量份的低度高碱玻璃纤维、8重量份的离心玻璃纤维、1重量份的纳米二氧化硅气凝胶组成，其中高度高碱玻璃纤维直径为0.3-0.5μm，低度高碱玻璃纤维直径为1.0-1.2μm，离心玻璃纤维直径为1.5-2.5μm，二氧化硅气凝胶为纳米二氧化硅气凝胶，制备方法包括如下步骤：
25.(1)将高度高碱玻璃纤维、低度高碱玻璃纤维、离心玻璃纤维投入疏解机中疏解，疏解时间为8分钟，在疏解机中加入分散剂，分散剂成分为质量分数75％的浓硫酸，加酸时间为4s，得到分散均匀的步骤(1)产物；
26.(1)疏解完成的步骤(1)产物经过配浆、除渣工序，除去重质杂质后形成浆浓度为3.0
‰
的混合浆料，将混合浆料置于储存容器中待用；
27.(2)混合浆料进入成型工段，经重力脱水、吸湿真空脱水、喷淋浓度为0.01g/l纳米二氧化硅气凝胶溶液、强制真空脱水，形成湿纸幅；
28.(3)烘干、分切、卷取，湿纸幅经烘箱160℃干燥20min后干燥、分切、卷取，得到高回弹性agm隔膜。
29.实施例2
30.一种高回弹性agm隔膜，原料主要由70重量份的高度高碱玻璃纤维、20重量份的低
度高碱玻璃纤维、10重量份的离心玻璃纤维、1重量份的纳米二氧化硅气凝胶组成，其中高度高碱玻璃纤维纤维直径在0.3-0.5μm之间，低度高碱玻璃纤维直径在1.0-1.2μm之间，离心棉直径在1.5-2.5μm之间。
31.上述高回弹性agm薄膜的制备方法，包括如下步骤：
32.(4)将高度高碱玻璃纤维、低度高碱玻璃纤维、离心玻璃纤维投入疏解机中疏解，疏解时间为10分钟，在疏解机中加入分散剂，分散剂成分为质量分数75％的浓硫酸，加酸时间为6s得到分散均匀的步骤(1)产物；
33.(5)疏解完成的步骤(1)产物经过配浆、除渣工序，除去重质杂质后形成浆浓度为3.5
‰
的混合浆料，将混合浆料置于储存容器中待用；
34.(6)混合浆料进入成型工段，经重力脱水、吸湿真空脱水、喷淋浓度为0.01g/l二氧化硅气凝胶溶液、强制真空脱水，形成湿纸幅；
35.(7)烘干、分切、卷取，湿纸幅经烘箱160℃，烘干时间为25min后干燥、分切、卷取，得到高回弹性agm隔膜。
36.对比例1
37.一种agm隔膜，原料主要由40重量份的高度高碱玻璃纤维、40重量份的低度高碱玻璃纤维、20重量份的离心玻璃纤维、1重量份的二氧化硅气凝胶组成，其中高度高碱玻璃纤维直径为0.3-0.5μm，低度高碱玻璃纤维直径为1.0-1.2μm，离心玻璃纤维直径为1.5-2.5μm，二氧化硅气凝胶为纳米二氧化硅气凝胶，制备方法包括如下步骤：
38.(1)将高度高碱玻璃纤维、低度高碱玻璃纤维、离心玻璃纤维投入疏解机中疏解，疏解时间为8分钟，在疏解机中加入分散剂，分散剂成分为质量分数75％的浓硫酸，加酸时间为3s得到分散均匀的步骤(1)产物；
39.(2)疏解完成的步骤(1)产物经过配浆、除渣工序，除去重质杂质后形成浆浓度为3.4
‰
的混合浆料，将混合浆料置于储存容器中待用；
40.(3)混合浆料进入成型工段，经重力脱水、吸湿真空脱水、喷淋浓度为0.01g/l的纳米二氧化硅气凝胶溶液、强制真空脱水，形成湿纸幅；
41.(4)烘干、分切、卷取，湿纸幅经烘箱150℃，烘干时间为20min后干燥、分切、卷取，得到agm隔膜。
42.对比例2
43.一种agm隔膜，原料主要由70重量份的高度高碱玻璃纤维、15重量份的低度高碱玻璃纤维、10重量份的离心玻璃纤维、5重量份的二氧化硅气凝胶组成，制备方法包括如下步骤：
44.(1)将高度高碱玻璃纤维、低度高碱玻璃纤维、离心玻璃纤维投入疏解机中疏解，疏解时间为9分钟，在疏解机中加入分散剂及二氧化硅气凝胶，分散剂成分为质量分数75％的浓硫酸，加酸时间为5s，得到分散均匀的步骤(1)产物；
45.(2)疏解完成的步骤(1)产物经过配浆、除渣工序，除去重质杂质后形成浆浓度为3.5
‰
的混合浆料，将混合浆料置于储存容器中待用；
46.(3)混合浆料进入成型工段，经重力脱水、吸湿真空脱水、强制真空脱水，形成湿纸幅；
47.(4)烘干、分切、卷取，湿纸幅经烘箱155℃，烘干时间为22min后干燥、分切、卷取，
得到agm隔膜。
48.对实施例1-2及对比例1-2制成的agm隔膜进行性能测试，其结果如表1所示：
49.表1：实施例1-2及对比例1-2的agm隔膜性能测试结果
50.性能实施例1实施例2对比例1对比例2厚度(mm)0.980.980.950.98强度(kn/m)0.64d0.60d0.50d0.59d定量g/(m2·
mm)142143148149回弹性(％)96.796.294.295.1孔隙率(％)90.290.692.189.8
51.可以看出，实施例1-2的agm隔膜强度、回弹性均有较好的表现；对比例1的agm隔膜强度和回弹性显著低于实施例1-2；对比例2的agm隔膜强度和回弹性略低于实施例1-2，而对比例2的生产方式为直接将二氧化硅气凝胶直接与其他原料共同疏解，消耗二氧化硫气凝胶的量较多，将提高废液处理和对环境的污染。
52.使用实施例1-2及对比例1-2的agm隔膜组装铅酸蓄电池，对蓄电池进行性能测试，其结果如表2所示：
53.表2：使用实施例1-2及对比例1-2的agm隔膜组装的铅酸蓄电池性能测试结果
54.电池性能实施例1实施例2对比例1对比例2放电终压1.80v/cell1.80v/cell1.80v/cell1.80v/cell最小放电时间≥10h10.8810.639.829.64
55.可以看出，使用实施例1-2的agm隔膜组装的酸铅蓄电池最小放电时间显著高于对比例1-2。
56.尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。