一种胶体铅酸蓄电池用隔板的两步相分离方法技术

本发明专利技术公开了一种胶体铅酸蓄电池用隔板的两步相分离方法，其是以PVC和硅藻土为主原料，加入偶联剂进行偶联后，刮制成片，再通过凝固浴两步浸没沉淀的方法构建PVC/硅藻土的多孔膜骨架，制得孔隙率80%以上，孔径主要分布在5‑10微米范围内的优良胶体铅酸蓄电池用隔板。本发明专利技术充分利用相分离原理，采用两步凝固浴浸没，使最终形成的隔板具有高孔隙率、优良的孔径分布、良好的水润湿性以及与胶体的亲和性，且其工艺简单，适合大规模生产应用。

【技术实现步骤摘要】
一种胶体铅酸蓄电池用隔板的两步相分离方法
本专利技术属于化学电源制备
，具体涉及一种胶体铅酸蓄电池用隔板的两步相分离方法。
技术介绍
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（FerreiraA.L.等，J.PowerSources，1997，67:291；ToniazzoV.J.PowerSources，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。
技术实现思路
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，本专利技术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，本专利技术采用如下技术方案：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。本专利技术的显著优点在于：（1）本专利技术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，本专利技术原料中采用了高达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）本专利技术通过加入偶联剂，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）本专利技术在隔板成型后，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；（5）与进口微孔PVC隔板采用挤出的技术相比，本专利技术采用的刮膜成型工艺更加简便，易于实现工业生产。（6）本专利技术所得隔板具有高孔隙率、优良的孔径分布、良好的水润湿性以及与胶体的亲和性，经检测，其孔隙率在80%以上，有效孔径在5-10μm范围内分布，厚度在0.5mm-1mm的隔板的拉伸强度可达18MPa，水润湿时间小于0.5s，将其应用于胶体电池后，电池的使用性能达到采用进口隔板装配的电池水准。附图说明图1为实施例1制备隔板的SEM图（A）与孔径测试图（B）。图2为实施例2制备隔板的SEM图（A）与孔径测试图（B）。图3为实施例3制备隔板的SEM图（A）与孔径测试图（B）。图4为对比例制备隔板的SEM图（A）与孔径测试图（B）。具体实施方式为了使本专利技术所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本专利技术所述的技术方案做进一步的说明，但是本专利技术不仅限于此。隔板孔径分布采用压汞法进行测定。实施例11）将6gPVC溶解于30gDMF中，然后加入2g质量浓度10%的偶联剂（KH-550）乙醇溶液，100℃加热搅拌2h，然后加入14g硅藻土，继续搅拌1h；2）将所得混合液倒入密封容器中，置于40℃的水浴中静置脱泡1h，得铸板液；3）将所得铸板液用1000μm刮刀刮制成片，静置300s；4）于85℃的水中浸没30min，再转移至25℃的水中浸没10min，取出后脱模，烘干，得成型的初级隔板；5）将所得初级隔板于常温流动水中冲洗5h，脱出溶剂后干燥，再置于常温、质量分数为0.2%的非离子表面活性剂TX-100水溶液中浸泡1h，60℃烘干，制得胶体铅酸蓄电池用隔板。所得隔板的SEM图（A）及隔板孔径分布图（B）如图1所示。所得隔板主要孔径分布在5μm-10μm，最大孔径不超过15μm；孔隙率82.4%，拉伸强度为18.5MPa，水润湿时间小于0.5s。实施例21）将4gPVC溶解于40gDMF中，然后加入2g质量浓度5%的偶联剂（KH-550）乙醇溶液，70℃加热搅拌3h，然后加入16g硅藻土，继续搅拌1h；2）将所得混合液倒入密封容器中，置于20℃的水浴中静置脱泡4h，得铸板液；3）将所得铸板液用750μm刮刀刮制成片，静置600s；4）于95℃、质量浓度10%的DMF水溶液中浸没20min，再转移至35℃、质量浓度10%的DMF水溶液中浸没5min，取出后脱模，烘干，得成型的初级隔板；5）将所得初级隔板于常温流动水中冲洗3h，然后置于质量浓度35%的常温硫酸溶液中浸泡2h，脱出溶剂后干燥，再置于常温、质量分数为10%的十二烷基磺酸钠（SDS）水溶液中浸泡2h，60℃烘干，制得胶体铅酸蓄电池用隔板。所得隔板的SEM图（A）及孔径分布图（B）如图2所示。所得隔板呈现出5μm-10μm的孔径分布且孔隙分布均匀；孔隙率81.5%，拉伸强度为13.4MPa，水润湿时间小于0.5s。实施例31）将2gPVC溶解于20gDMF中，然后加入0.2g质量浓度1%的偶联剂（KH-550）水溶液，30℃加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种胶体铅酸蓄电池用隔板的两步相分离方法，其特征在于：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。

【技术特征摘要】
1.一种胶体铅酸蓄电池用隔板的两步相分离方法，其特征在于：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。2.根据权利要求1所述胶体铅酸蓄电池用隔板的两步相分离方法，其特征在于：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，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。3.根据权利要求2所述胶体铅酸蓄电池用隔板的两步相分离方法，其特征在于：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PV...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵剑曦，喻阳平，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35