有机纤维对铅酸蓄电池AGM隔膜性能的影响

2017 No.6 Vo1.54274

Chinese LABAT Man蓄 电 池收稿日期：2017-08-09有机纤维对铅酸蓄电池AGM隔膜性能的影响王平，范凌云，沈维海，费传军，戴旭鹏（中材科技股份有限公司膜材料公司，江苏 南京 211106）

摘要：研究了 3 种不同种类相同规格的双组份有机纤维对 AGM 隔膜性能的影响。结果表明：

随着烘干温度的增加，隔膜的强度、穿刺强度先上升后下降，隔膜的吸酸、毛细吸酸高度和最大孔径呈下降趋势；随着有机纤维添加量的增加，隔膜的强度、穿刺强度呈上升趋势，隔膜的吸酸、毛细吸酸高度和最大孔径呈下降趋势；在有机纤维添加量和烘干温度相同条件下，添加有机纤维 B 的隔膜性能优于同等条件下添加有机纤维 A 或 C 的隔膜性能。关键词：有机纤维；铅酸蓄电池；AGM 隔膜；烘干温度；毛细吸酸高度；穿刺强度；最大孔径

中图分类号：TM 912.1 文献标识码：B 文章编号：1006-0847(2017)06-274-04

Effects of organic fibers on the properties of AGM separators for lead-acid batteries

WANG Ping, FAN Lingyun, SHEN Weihai, FEI Chuanjun, DAI Xupeng(Membrane Material of Sinoma Science & Technology Co., Ltd., Nanjing Jiangsu 211106, China)

Abstract: In this paper, the effects of three different bicomponent organic fibers with the same specifications on the properties of AGM separator were studied. With increasing of drying temperature, the tensile strength and puncture strength all offered upgrade firstly and then descended, but the acid absorption, capillary height and maximum pore size of the separator declined. With increasing of the additive amount of organic fibers, the tensile strength and puncture strength increased, but the acid absorption, capillary height and maximum pore size declined. Under the same conditions of addition and drying temperature, the performance of separator with organic fiber B was better than that of separator with organic fiber A or C.Keywords: organic fiber; lead-acid battery; AGM separator; drying temperature; capillary height; puncture strength; maximum pore size

0 引言AGM 隔膜是铅酸蓄电池的重要组成部分，其主要作用是隔离电池内部正负极，防止正负极相互接触而短路[1-3]。随着电池研究的深入，人们不断认识到 AGM 隔膜在延长电池使用寿命、改善电池性能方面的重要作用[4-5]。起停、储能、动力等系统用铅酸蓄电池对 AGM 隔膜的要求越来越高，传统的 AGM 隔膜已经很难适应高性能电池的发展[6]。随着有机纤维材料研究的深入和生产工艺的成熟稳定，有机纤维在无机非金属材料领域的应用得到了快速发展[7-10]。笔者研究了 3 种有机纤维的烘干温度和添加量对 AGM 隔膜强度、穿刺强度、吸酸、2017 No.6 Vo1.54275

试验研究www.batterychn.com实验研究穿刺强度呈先上升后下降的趋势。当烘干温度低于 150 ℃ 时，随着烘干温度的上升，隔膜穿刺强度呈上升趋势；当温度超过 150 ℃ 后，隔膜穿刺强度呈下降趋势。这说明，在 150 ℃ 时有机纤维与玻璃纤维达到最佳的交联状态。由图 2 还可知，在烘干温度低于 150 ℃ 时，添加有机纤维 B 的隔膜的穿刺强度明显高于同等温度下添加有机纤维 A 和 C 的隔膜的穿刺强度。

由图 3 可知，随着烘干温度的增加，隔膜吸酸性能呈逐渐下降的趋势。可能的原因是，有机纤维

毛细吸酸高度和最大孔径的影响，评价了有机纤维复合 AGM 隔膜的特性，旨在为 AGM 隔膜新技术的发展提供理论基础和技术支持。

1 试验

1.1 原料与仪器原料：玻璃纤维棉（叩解度为 34°SR）；3 种不同厂家的双组分有机纤维（规格 2Dx6mm，分别标记为 A、B、C）；硫酸（分析纯）。仪器：快速抄片机（NJ-10A）；纤维标准解离器（GBJ-A）；烘箱（101AS-1）；厚度仪（H-2）；天平（JA-2003）；纸张拉力仪（ZL-100A）；毛细吸酸测量仪（SC-15A）；打浆度测定仪（ZJ-100）；孔径仪（HB-K100S）；穿刺强度测试仪（SC-2）。1.2 实验方法首先，准确称量玻璃纤维棉 5.520 g 和有机纤维 0.480 g，精确到 0.001 g，使有机纤维占总纤维的质量分数为 8 %；其次，将称量后的玻璃纤维棉和有机纤维全部放入量杯中，加入 1000 mL 水，调节 pH=2.5 之后，将浆料置于标准解离机中，疏解 1 min；再次，将疏解后的浆料倒入快速抄片机中，脱水成型；然后，开启真空泵将纸页抽干，放入烘箱中，烘干时间 1 h；最后，按国家标准方法进行隔膜性能检测。

2 结果与讨论2.1 烘干温度对 AGM 隔膜性能的影响图 1～图 5 反映了在有机纤维添加量为 8 % 的条件下，烘干温度对 AGM 隔膜性能的影响。由图 1 可知，随着烘干温度的增加，隔膜强度呈先上升后下降的趋势。其可能的原因是：随着烘干温度的增加，有机纤维皮层渐渐熔化，使得有机纤维与玻璃纤维形成有效交联；而当温度超过一定值过后，高温可能使有机纤维发生氧化，使有机纤维与玻璃纤维的交联减弱。同时由图 1 可知，添加有机纤维 B 的隔膜强度明显高于同等温度下添加其他两种有机纤维隔膜的强度。由图 2 可知，随着隔膜烘干温度的增加，隔膜

图 1 烘干温度对强度的影响图 2 烘干温度对穿刺强度的影响图 3 烘干温度对吸酸的影响2017 No.6 Vo1.54276

Chinese LABAT Man蓄 电 池皮层熔化，使有机纤维与玻璃纤维交联的部分孔隙被堵，降低了隔膜吸酸性能。添加有机纤维 A 的隔膜吸酸性能略高于添加有机纤维 B 的隔膜吸酸性能，而且二者均明显高于添加有机纤维 C 的隔膜吸酸性能。由图 4 可知，随着烘干温度的增加，隔膜毛细吸酸高度呈逐渐下降的趋势。可能的原因是，有机纤维熔化后，使得其与玻璃纤维交联的部分孔隙被堵，降低了毛细吸酸性能。当烘干温度为 150 ℃时，添加有机纤维 A 和 B 的隔膜的毛细吸酸高度与 130 ℃ 下的毛细吸酸高度相比，变化不明显，但均高于添加有机纤维 C 的隔膜的毛细吸酸高度。由图 5 可知，随着烘干温度的增加，隔膜最大孔径呈缓慢下降趋势。可能的原因是，有机纤维熔化后，原本交织在一起的玻璃纤维相互粘结，孔径收缩，从而使得孔径略有减小。2.2 有机纤维添加量对 AGM 隔膜性能的影响图 6～10 反映了在烘干温度为 150 ℃ 的条件下，有机纤维添加量对 AGM 隔膜性能的影响。由图 6 可知，随着有机纤维添加量的增加，隔膜强度呈逐渐上升的趋势。其可能的原因是，随着有机纤维添加量的增加，有机纤维与玻璃纤维交联越来越充分，从而增大了隔膜强度。同时可以发现，添加有机纤维 B 的隔膜强度明显高于同等添加量下添加有机纤维 A 和 C 的隔膜强度。

由图 7 可知，随着有机纤维添加量的增加，隔膜穿刺强度呈上升趋势。当有机纤维的添加量超过 4 % 之后，隔膜的穿刺强度明显变化。添加有机纤维 B 的隔膜穿刺强度明显高于同等添加量下的添加有机纤维 A 的隔膜的穿刺强度。同时，由图 7 可知，添加有机纤维 C 的隔膜的穿刺强度最低。

由图 8 可知，随着有机纤维添加量的增加，隔膜吸酸性能呈下降趋势。可能的原因是，有机纤维添加量越大，玻璃纤维相互交织形成的孔隙被有机纤维熔化后堵住的越多，从而降低了隔膜的吸酸性能。由图 8 可知，同等添加量下，添加有机纤维 A 与 B 的隔膜的吸酸性能相差不大，而添加有机纤维 C 的隔膜吸酸性能最低。由图 9 可知，随着有机纤维添加量的增加，隔膜毛细吸酸高度呈下降趋势。可能的原因是，有

图 4 烘干温度对毛细吸酸高度的影响图 5 烘干温度对最大孔径的影响

图 6 有机纤维添加量对强度的影响

图 7 有机纤维添加量对穿刺强度的影响