板栅纤维制造技术

本发明专利技术申请公开了一种板栅纤维，包括碳纤维和包覆在碳纤维表面的锌合金包敷料，所述锌合金包敷料包括以下质量份数的组分：锌100份，锡、锑、铋和银的混合物0.2‑1.5份，稀土复合增强剂0.05‑0.1份，制备得到的板栅纤维筋条之间的距离为0.1‑0.5mm，包敷料的包覆厚度为0.15‑0.25mm。本发明专利技术的板栅纤维无铅，而且环保性能、导电性能优异。

【技术实现步骤摘要】
板栅纤维
本专利技术涉及一种由活性材料组成或包括活性材料的电极，具体涉及一种板栅纤维。
技术介绍
化学能转换成电能的装置叫化学电池，一般简称为电池。放电后，能够用充电的方式使内部活性物质再生——把电能储存为化学能；需要放电时再次把化学能转换为电能。板栅是化学电池主要组成部件，约占化学电池总质量的四分之一，其主要作用如下：1、作为活性物质的载体，极膏涂覆在板栅上，活性物质依靠板栅来保持和支撑。2、作为集流体，化学电池在充放电的过程中加强电流的传导、集散作用并使电流分布均匀。从上可见，板栅在化学电池中的作用是非常关键的。现有的化学电池板栅主要应用于铅酸电池，其电极主要由铅及其氧化物制成，含铅量高，这种电池在使用过程中以及使用后容易造成环境污染。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种板栅纤维，本专利技术的板栅纤维无铅，而且环保性能、导电性能优异。为达到上述目的，本专利技术的基础方案如下：板栅纤维，包括碳纤维和包覆在碳纤维表面的锌合金包敷料，所述锌合金包敷料包括以下质量份数的组分：锌100份，锡、锑、铋和银的混合物0.2-1.5份，稀土复合增强剂0.05-0.1份,制备得到的板栅纤维筋条之间的距离为0.1-0.5mm，包敷料的包覆厚度为0.15-0.25mm。本方案的优点是：1、本方案中的板栅纤维中不含铅，大大减少了重金属污染，显然更加环保。2、本方案采用了自有的稀土复合增强剂，稀土复合增强剂能够细化锌合金组织，减少锌合金中的夹杂物的含量，降低线性膨胀系数，同时能大大提高锌合金包敷料的电流传导性能，极大的提高了制作的化学电池的性能；3、本方案中加入银，能有效提高板栅纤维在使用过程中的耐腐蚀性能，减少板栅纤维中的金属迁移，从而保证后续制作的化学电池的稳定性能；4、本方案控制板栅纤维筋条之间的距离在0.1-0.5mm范围内，包敷料的包覆厚度在0.15-0.25mm范围内，发现附着在板栅纤维表面的活性物质的利用率显著提升，能达到95％左右，大大提升了化学电池的性能；另外按照上述范围设定，板栅纤维在传导电流过程中的的损失小，而且电流分布均匀。进一步，所述稀土复合增强剂包括镱、钪和硫酸铯，三者的质量比为1:0.5-0.8：0.1-0.3。该稀土复合增强剂是自主研发得到，镱明显地改善电沉积锌层的耐蚀性，而且能使得晶粒细小，均匀致密；钪能改善锌合金的强度、硬度和耐热和性能，加入硫酸铯进行复配之后，稀土复合增强剂中的镱、钪和硫酸铯具有协同增效的作用，在试验及使用中发现，采用上述配比的稀土复合增强剂，对锌合金包敷料具有变质和激化效果，提高锌合金的耐腐蚀性能以及电流传导性能。进一步，所述镱、钪和硫酸铯的质量比为1:0.6：0.2。专利技术人在试验中发现，上述配比的稀土复合增强剂的对锌合金的性能增强效果最佳。进一步，所述锌合金包敷料包括以下质量份数的组分：锌100份，锡、锑、铋和银的混合物0.6-1份，稀土复合增强剂0.07-0.09份。专利技术人在试验中发现，上述配比的组分制作的板栅纤维强度和电流传导性能更好。进一步，所述锌100份，锡、锑、铋和银的混合物0.8份，稀土复合增强剂0.08份。专利技术人在试验中发现，上述配比的组分制作的板栅纤维强度和电流传导性能最佳。进一步，板栅纤维筋条之间的距离为0.2mm，包敷料的包覆厚度为0.2mm。专利技术人在试验中发现，板栅纤维筋条之间的距离以及包敷料的包覆厚度按上述设定时，对活性物质的利用率和对电流的传导性能综合最佳。进一步，所述碳纤维在包覆锌合金包敷料前，按以下步骤进行预处理：(1)在碳纤维表面包覆一层耐腐蚀膜，耐腐蚀膜的表面密布有孔径为0.03-0.08mm的微孔；(2)将包覆耐腐蚀膜的碳纤维放入腐蚀溶液中处理5-10分钟；(3)取出碳纤维并冲洗干燥即可。本方案中，通过以上处理，在碳纤维表面将形成蜂窝状的微孔，这样，在碳纤维包覆包敷料时，包敷料与碳纤维之间便能形成强力的结合。进一步，所述碳纤维的横截面呈椭圆形或者三角形的形状。碳纤维设置成上述形状时，在编织成板栅纤维后，稳定性好，有利于板栅纤维上的极膏的保持。进一步，制备得到的板栅纤维的筋条呈放射状分布。板栅纤维按上述方式设置时，板栅纤维的电阻明显减小，有助于电流传导。具体实施方式下面通过具体实施方式进一步详细说明：下面以实施例1为例进行详细说明，其他实施例仅示出区别之处。实施例1一种板栅纤维，包括碳纤维和包覆在碳纤维表面的锌合金包敷料，锌合金包敷料包括以下质量份数的组分：锌100份，锡、锑、铋和银的混合物0.2份，本实施例中锡、锑、铋和银的重量比为1:1:1:0.1，稀土复合增强剂0.05份,稀土复合增强剂包括镱、钪和硫酸铯，三者的质量比为1:0.5：0.1。制备得到的板栅纤维筋条之间的距离为0.1mm，包敷料的包覆厚度为0.15mm。碳纤维的横截面呈椭圆形或者三角形的形状，本实施例为三角形。制备得到的板栅纤维的筋条呈放射状分布。碳纤维在包覆锌合金包敷料前，按以下步骤进行预处理：(1)在碳纤维表面包覆一层耐腐蚀膜，耐腐蚀膜的表面密布有孔径为0.03-0.08mm的微孔；(2)将包覆耐腐蚀膜的碳纤维放入腐蚀溶液中处理5-10分钟；(3)取出碳纤维并冲洗干燥即可。上述耐腐蚀膜可以是聚四氟乙烯膜、聚酯薄膜中的一种，本实施例中选用聚四氟乙烯膜，上述腐蚀溶液可以是硫酸、次氯酸钠中的一种，本实施例中选用次氯酸钠。本实施例中的板栅纤维按如下步骤制备：(1)准备以下质量份数的材料：锌100份，锡、锑、铋和银的混合物0.2份，稀土复合增强剂0.05份,稀土复合增强剂包括镱、钪和硫酸铯，三者的质量比为1:0.5：0.1,其中锡、锑、铋和银按重量比为1:1:1:0.1准备；(2)处理锌合金包敷料：对锌合金包敷料进行混合得到混合料，之后研磨混合料，将混合料的大小控制在20-80μm；(3)加热混合料，将加热至熔融状态，加热的过程中进行搅拌，得到熔融料；(4)挤出成型，利用挤出包覆机生产板栅纤维单体，碳纤维通过牵引设备穿过挤出包覆机头的成形模具，熔融料包覆在碳纤维的表面得到板栅纤维单体，包敷料的包覆厚度为0.15mm；(5)板栅纤维单体编织形成板栅纤维，板栅纤维筋条之间的距离为0.1mm，并使板栅纤维的筋条呈放射状分布。实施例2本实施例与实施例1的区别之处在于：锌合金包敷料包括以下质量份数的组分：锌100份，锡、锑、铋和银的混合物0.8份，稀土复合增强剂0.08份,制备得到的板栅纤维筋条之间的距离为0.2mm，包敷料的包覆厚度为0.2mm。实施例3本实施例与实施例1的区别之处在于：锌合金包敷料包括以下质量份数的组分：锌100份，锡、锑、铋和银的混合物1.5份，稀土复合增强剂0.1份,制备得到的板栅纤维筋条之间的距离为0.5mm，包敷料的包覆厚度为0.25mm。实施例4本实施例与实施例1的区别之处在于：稀土复合增强剂包括镱、钪和硫酸铯，三者的质量比为1：0.6：0.2。实施例5本实施例与实施例1的区别之处在于：稀土复合增强剂包括镱、钪和硫酸铯，三者的质量比为1：0.7：0.2。实施例6本实施例与实施例1的区别之处在于：稀土复合增强剂包括镱、钪和硫酸铯，三者的质量比为1：0.8：0.3。对比例1本对比例实施例1的区别之处在于：取消加入稀土复合增强剂。对比例2本对比例实施例1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.板栅纤维，其特征在于，包括碳纤维和包覆在碳纤维表面的锌合金包敷料，所述锌合金包敷料包括以下质量份数的组分：锌100份，锡、锑、铋和银的混合物0.2‑1.5份，稀土复合增强剂0.05‑0.1份,制备得到的板栅纤维筋条之间的距离为0.1‑0.5mm，包敷料的包覆厚度为0.15‑0.25mm。

【技术特征摘要】
1.板栅纤维，其特征在于，包括碳纤维和包覆在碳纤维表面的锌合金包敷料，所述锌合金包敷料包括以下质量份数的组分：锌100份，锡、锑、铋和银的混合物0.2-1.5份，稀土复合增强剂0.05-0.1份,制备得到的板栅纤维筋条之间的距离为0.1-0.5mm，包敷料的包覆厚度为0.15-0.25mm。2.根据权利要求1所述的板栅纤维，其特征在于，所述稀土复合增强剂包括镱、钪和硫酸铯，三者的质量比为1:0.5-0.8：0.1-0.3。3.根据权利要求2所述的板栅纤维，其特征在于，所述镱、钪和硫酸铯的质量比为1:0.6：0.2。4.根据权利要求1所述的板栅纤维，其特征在于，所述锌合金包敷料包括以下质量份数的组分：锌100份，锡、锑、铋和银的混合物0.6-1份，稀土复合增强剂0.07-0.09份。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：何幸华，李政文，黎少伟，何可立，马俊，
申请(专利权)人：广州倬粤动力新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44