电池隔膜结构制造技术

本申请公开了用于铅酸蓄电池中的多层复合片材，其包括ａ）包括纸或玻璃纤维毡的基层；ｂ）用离散的粘合剂颗粒粘接到所述基层的第一表面的聚合物纳米纤维的层；以及ｃ）用离散的粘合剂颗粒粘接到所述纳米纤维的层的与所述基层相对的表面的稀松布层。本申请还公开了用于铅酸蓄电池的板组件，其包括一个或多个相邻或部分地围封铅板放置的多层复合片材。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池隔膜结构相关申请的交叉引用本申请要求2007年12月11日提交的美国临时专利申请No. 61/007082的优先权， 其全部内容援引并入本申请。
技术介绍
铅酸蓄电池含有铅板，铅板可通过将铅氧化物(PbO)的含水糊剂涂布至铅栅并进 而干燥所述铅栅而制备。在某些方法(例如连续铸造方法)中，在干燥所述板时，铅氧化物 由电极吸水纸(pasting paper)保持在适当的位置。在其他方法(例如带状铸造(strip casting)方法)中，不需要电极吸水纸。一旦干燥，所述铅板通过在它们被浸没在6摩尔的硫酸溶液中时向所述板施加电 荷来“形成”，得到正极板和负极板。较新的生产方法包括向所述糊剂中加入膨胀剂材料 (粉末状的硫酸盐)来生产负极板，因此不需要形成所述板。在任一情况下，在相反极性的 板之间插入隔膜，物理地隔离它们。所述隔膜的主要目的是防止由于颗粒跨接在具有相反 电荷的板之间导致短路。一旦施加隔膜，将相反的板对放置进电池室的单元(cell)中，加 入电解液(稀硫酸)，并且附上盖子。所述电极吸水纸(如果存在)通常由于与电解液接触 而随时间劣化。典型的隔膜是玻璃纤维毡。尽管从防止颗粒跨接在极板之间的意义上说，所述毡 必须作为屏障，但是其不应过分妨碍极板在溶液中的离子迁移，否则将导致性能降低。后者 的性质鼓励使用相对开放的、多孔毡，不过这可能要求所述毡较厚来阻止颗粒跨接。传统的 隔膜的总厚度为4mm到6mm(0. 157-0. 236英寸)。这占据了电池中的另外的体积并排出电 解液。由于用于离子交换的硫酸的量较小，这限制了电池在电容和放电速率方面的性能。而 且，倾向较小的物理电池尺寸的趋势使得这些大体积的传统的隔膜不理想。在某些电池中，所述玻璃毡隔膜可被称为“吸收性玻璃隔膜”，其基本上填充了板 之间的全部空间，但是其吸收了硫酸电解液使得基本上没有自由流动的酸。这样的电池可 被颠倒使用或在其侧面而不必担心酸溢出。吸收性玻璃毡遇到的很多问题与附加的隔膜的 问题相同，即，希望使厚度最小化和防止颗粒跨接的目的不一致。因而，解决铅酸蓄电池的这些或其他电流限制的隔离电池板的方法和装置在商业 上是有益的。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术提供了用于铅酸蓄电池中的多层复合片材。所述片材包括a)包括纸或玻璃纤维毡的基层；b)用离散的粘合剂颗粒粘接到所述基层的第一表面的聚合物纳米纤维的层；以 及C)用离散的粘合剂颗粒粘接到所述纳米纤维的层与所述基层相背的表面的稀松 布层(scrim layer)。在另一个方面，本专利技术提供了用于铅酸蓄电池的板组件(plate assembly) 0所述 板组件包括具有第一和第二相背表面的铅板，所述第一和第二相背表面分别涂敷有包括铅 氧化物的第一和第二层，所述第一和第二层分别与第一和第二多层复合片材接触，所述复 合片材的每一个包括a)纸基层；b)用离散的粘合剂颗粒粘接到所述纸基层的第一表面的聚合物纳米纤维的层； 以及c)用离散的粘合剂颗粒粘接到所述纳米纤维的层的与所述纸基层相背的表面的 稀松布层；其中所述板的第一和第二层中的每一个层分别在与所述第一和第二多层复合片 材的纸基层的第一表面相背的第二表面上与所述第一和第二多层复合片材的纸基层相邻 并粘接。在又一个方面，本专利技术提供了用于铅酸蓄电池的板组件。所述板组件包括具有第 一和第二相背表面的铅板，所述第一和第二相背表面分别涂敷有包括铅氧化物的第一和第 二层，所述第一和第二层中至少一个层与多层复合片材接触，所述多层复合片材包括a)玻璃纤维毡基层；b)用离散的粘合剂颗粒粘接到所述玻璃纤维毡基层的第一表面的聚合物纳米纤 维的层；以及c)用离散的粘合剂颗粒粘接到所述纳米纤维的层的与所述玻璃纤维毡基层相背 的表面的稀松布层；其中所述板的第一和第二层中的至少一个层在与所述多层复合片材的玻璃纤维 毡基层的第一表面相背的第二表面上与所述多层复合片材的玻璃纤维毡基层相邻。附图说明图Ia是适合于用作根据本专利技术的电池隔膜的多层复合片材的示意图；图Ib是适合于制造根据本专利技术的多层复合片材的设备示意图；图2是适合于制造根据本专利技术的多层复合片材的纸的显微照片；图3是适合于制造根据本专利技术的多层复合片材的纳米纤维层网的显微照片；图4是图3的纳米纤维层网在较高放大倍数下的显微照片；图5是采用根据本专利技术的多层复合片材的电池板的剖面示意图。专利技术详述现在参考附图描述本专利技术，其中同样的数字表示同样的特征。附图显示本专利技术的 某些非限制性的实施方案。图la、lb和5不按比例，并且不用做工程制图。如图Ia中示意性所示，本专利技术提供了适合于用作电池隔膜的多层复合片材。在某 些实施方案中，正如现在将要讨论的，所述复合片材可用作组合的电池电极吸水纸/隔膜。 所述复合片材，通常以10显示，包括纤维层12，在纤维层12上存在不导电的聚合物纳米纤 维层14，而在层14上存在聚合物稀松布层16。在本实施方案的情况下，所述纤维层12是 电极吸水纸。离散的粘合剂颗粒18将纳米纤维层粘合到所述纸层和稀松布层二者，从而将 所述三层整合形成所述复合片材。在这个具体的实施方案中，所述粘合剂渗透纳米纤维层5使得给定的粘合剂颗粒可同时直接地接触全部三层。然而，某些粘合剂颗粒将所述纸层和 纳米纤维层粘合在一起，而其他粘合剂即将所述纳米纤维层粘合到所述稀松布层也是合适 的。纤维层12可以是普通的用于电池吸水目的的任意等级的纸。适合的纸的制造商 包括Glatfelter、Crystex、MB Paperles和Purico。所述纸起到电极吸水纸的通常功能， 即其使得在板制备期间铅氧化物浆与板良好粘合。电解液容易渗透纳米纤维层14，但是可能存在于电池中的铅化合物的颗粒基本上 不能透过纳米纤维层14。因而，纳米纤维层作为隔膜，防止这样的颗粒在板之间形成跨接并 使电池短路。所述纳米纤维的直径典型地至少为40nm以及更典型地至少为lOOnm。所述直径典 型地至多lOOOnm，更典型地至多700nm，以及最典型地至多400nm。所述纳米纤维层通常至 多5000nm厚，或至多3000nm厚。典型地至少为200nm厚，或至少500nm厚，或至少IOOOnm 厚，以及最典型地平均约2000nm厚。所述层的平均孔直径典型地至多IOOOnm和更典型地 至多500nm。所述孔的平均直径通常至少为lOOnm。合适的纳米纤维材料典型地是合成聚 合物，并且包括耐电解液化学腐蚀的聚合物。这些包括尼龙、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、 聚乙烯和具有α烯烃的乙烯和/或丙烯的共聚物。稀松布层16为纳米纤维网提供支持，并且由耐硫酸化学腐蚀的非导电材料制成。 所述稀松布典型地具有相当开放的结构并通常具有0. 5-2mm(0. 02-0. 08英寸)的网幅厚 度，以提供具有足够长度和物理分隔的板。制成稀松布的材料类似于上述用于制造纳米纤 维层的材料。稀松布的一个实例是商品名为Pureflow的轻质无纺聚丙烯。也可以使用例 如由尼龙、聚丙烯以及聚乙烯制造的各种筛网。粘合剂颗粒18可由热熔性粘合剂制备，例 如 Loctite 的 Hysol SprayPac Polyshot0使用根据本专利技术的多层复合片材作为组合的电池电极吸水纸/隔膜的多个优点 可被认识到。通过用本专利技术的较薄的隔本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于铅酸蓄电池中的多层复合片材，其包含：ａ）包含纸或玻璃纤维毡的基层；ｂ）用离散的粘合剂颗粒粘接到所述基层的第一表面的聚合物纳米纤维的层；以及ｃ）用离散的粘合剂颗粒粘接到所述纳米纤维的层的与所述基层相背的表面的稀松布层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：WN贾斯蒂斯，
申请(专利权)人：PH格拉特费尔特公司，
类型：发明
国别省市：US