專利名稱：磺化法鎳氫電池隔膜基布的制備方法及鎳氫電池隔膜基布的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池制造技術(shù)，特別是涉及一種制備方法簡單，工藝控制容易，且操作方便，成本低廉，容易工業(yè)化實施的，可保證產(chǎn)品性能可靠，基布性能優(yōu)良，質(zhì)量穩(wěn)定的磺化法鎳氫電池隔膜基布的制備方法及鎳氫電池隔膜基布。

背景技術(shù)：
電池隔膜是將電池正、負(fù)極分隔開以防止正負(fù)兩極直接接觸而短路的無機或有機膜。在電池的各組成部分之中，隔膜無疑起到了舉足輕重的作用。而隔膜材料的優(yōu)劣對電池容量、放電電壓、自放電、循環(huán)使用壽命等方面都有顯著影響。
隨著人們對環(huán)境保護的重視，鎳氫電池作為無污染的“綠色電池”已引起人們的關(guān)注。特別是，由于燃油車輛的污染和石油資源的約束，電動汽車用高性能動力鎳氫電池已成為電池中的研發(fā)熱點。其中，制備符合高性能鎳氫電池所用的電池隔膜，較關(guān)鍵的一步是隔膜基布的生產(chǎn)，隔膜基布的性能決定了電池隔膜的性能，如克重、厚度、強度、最大孔徑、電阻、透氣率等。隔膜基布的生產(chǎn)主要包括纖維原料的選擇、生產(chǎn)工藝的選定和工藝參數(shù)的確定三大步驟。
鎳氫電池隔膜所用的纖維原料應(yīng)具有良好的耐堿性、耐氧化性和絕緣性，一定的耐溫性、強度和耐磨性等。
目前，國際上制備電池隔膜的生產(chǎn)工藝主要是非織造布法。由于非織造布的一些生產(chǎn)方法具有一定的局限性，而鎳氫電池隔膜對隔膜基布的要求也很嚴(yán)格，所以在非織造布眾多的生產(chǎn)方法中適用于鎳氫電池隔膜基布的較少。日本Vilene公司生產(chǎn)的磺化法鎳氫電池隔膜，其基布的制備方法即為濕法非織造布。濕法非織造布的主要優(yōu)點是纖網(wǎng)的均勻度較干法非織造布高，纖網(wǎng)中纖維雜亂排列的效果好，各向同性效果較好，具有良好的機械強度和柔軟度。日本NKK公司生產(chǎn)的鎳氫電池隔膜，其基布的制備方法為熔噴法非織造布。熔噴法制備的非織造布，其纖維細(xì)度可以達(dá)到超細(xì)纖維的要求，具有較高的比表面積，有利于后期的處理，如丙烯酸化學(xué)引發(fā)接枝和輻射接枝、等離子體接枝等。但是，上述兩種基布的制備方法均具有設(shè)備投資大，工藝復(fù)雜，難以實現(xiàn)的缺點。國內(nèi)的濕法非織造布廠家和熔噴法非織造布廠家因為設(shè)備或技術(shù)方面的原因，生產(chǎn)的隔膜基布均存在很多不足，如濕法非織造布的均勻性較差，而熔噴法非織造布的強度不能滿足隔膜的要求。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種制備方法簡單，工藝控制容易，且操作方便，成本低廉，容易工業(yè)化實施的，可保證產(chǎn)品性能可靠，基布性能優(yōu)良，質(zhì)量穩(wěn)定的磺化法鎳氫電池隔膜基布的制備方法及鎳氫電池隔膜基布。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種磺化法鎳氫電池隔膜基布的制備方法及鎳氫電池隔膜基布。其中，磺化法鎳氫電池隔膜基布的制備方法包括有如下步驟(1)選擇纖維原料選用ES纖維來制備非織造布基布；(2)梳理成網(wǎng)纖維原料經(jīng)過開松、混合，梳理機梳理成網(wǎng)；(3)熱壓成布梳理后的纖網(wǎng)經(jīng)過面粘合熱壓機熱壓成布。所述的ES纖維的纖維長度為30-51mm，纖度為1.0-2.5dtex。所述的熱壓參數(shù)為熱軋溫度112-124℃，熱軋時間15-30s，熱軋壓力0.15-0.50Mpa。
其中，鎳氫電池隔膜基布，是由ES纖維制作，其ES纖維的纖維長度為30-51mm，纖度為1.0-2.5dtex。
本發(fā)明的磺化法鎳氫電池隔膜基布的制備方法及鎳氫電池隔膜基布，制備方法工藝簡單，且清晰明確，沒有使用特殊設(shè)備，一般相關(guān)企業(yè)的設(shè)備即可適用本發(fā)明制備方法，因此工業(yè)化實施容易，同時操作方便，成本低廉；本發(fā)明制備方法也無特殊工藝要求，工藝控制容易，因此可保證產(chǎn)品性能可靠，質(zhì)量穩(wěn)定。
利用本發(fā)明制備方法所制得的鎳氫電池隔膜基布性能優(yōu)良，質(zhì)量穩(wěn)定?；嫉木鶆蛐?、克重、厚度、強度、透氣率等性能指標(biāo)均滿足要求。在生產(chǎn)隔膜時經(jīng)進(jìn)一步處理(磺化處理)所生產(chǎn)出的隔膜完全滿足鎳氫電池的使用要求，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到或超過日本標(biāo)準(zhǔn)(等級VC58160)的技術(shù)要求。

具體實施例方式 以下結(jié)合實施例進(jìn)一步介紹本發(fā)明的磺化法鎳氫電池隔膜基布的制備方法及鎳氫電池隔膜基布。
本發(fā)明的磺化法鎳氫電池隔膜基布的制備方法，包括有如下步驟(1)選擇纖維原料；(2)梳理成網(wǎng)；(3)熱壓成布。
上述的制備方法，要求所選用的纖維原料必須具有高溫下耐強堿，抗氧化性好和絕緣性強，以及一定的耐溫性、強度和耐磨性等。還要求它有利于下步磺化反應(yīng)的順利進(jìn)行，易于接枝磺酸基團。經(jīng)分析比較，能夠同時滿足以上要求，并且性能最佳的纖維原料是聚烯烴纖維(ES)。所以，本發(fā)明選定聚烯烴纖維(ES)為制作電池隔膜基布的纖維原料。
因此，本發(fā)明磺化法鎳氫電池隔膜基布的具體制備方法如下 (1)選擇纖維原料選用ES纖維來制備非織造布基布。其ES纖維的纖維長度為30-51mm，纖度為1.0-2.5dtex； (2)梳理成網(wǎng)纖維原料經(jīng)過開松、混合，梳理機梳理成網(wǎng)； (3)熱壓成布梳理后的纖網(wǎng)經(jīng)過面粘合熱壓機熱壓成布。所述的熱壓參數(shù)為熱軋溫度112-124℃，熱軋時間15-30s，熱軋壓力0.15-0.50Mpa。
上述的在梳理成網(wǎng)過程中纖維的開松、混合、梳理、成網(wǎng)是成熟工藝，在此不再敘述。
本發(fā)明重點解決的問題是面粘合熱壓工藝。通常非織造布工業(yè)常用的熱壓法是點粘合熱壓。但是，點粘合熱軋法非織造布上只有對軋點部分給予了較高的溫度和壓力，相比之下，其它部分的壓力較小，所以從整體上看，非織造布在微小面積上的加工條件是不同的，那么在生產(chǎn)隔膜的磺化反應(yīng)中與硫酸的反應(yīng)會產(chǎn)生不均勻的現(xiàn)象，從而影響了最終隔膜產(chǎn)品的性能。
面粘合熱壓是對纖網(wǎng)全部范圍的熱粘合，非織造布在微小面積上的加工條件相同，布表面所有纖維所承受的壓力與溫度均相同，從而與濃硫酸的反應(yīng)會很均勻。而且粘合后產(chǎn)品的表面較光滑，機械強度高。所以本發(fā)明選用面粘合熱壓。
面粘合法由于粘合面積大，要獲得手感柔軟并且強度較好的產(chǎn)品，對粘合溫度、壓力和時間的要求比點粘合要嚴(yán)格。面粘合熱壓時，當(dāng)溫度較高、壓力較大或時間較長時，產(chǎn)品似膜或似紙的感覺較強，此時纖網(wǎng)中纖維的熔融狀態(tài)較嚴(yán)重，雖然基布的強度增大，但透氣率降低，而且不利于下一步的磺化處理，并影響最終產(chǎn)品的吸液速率、保液率、透氣率等關(guān)鍵性能指標(biāo)。所以，在選定面粘合熱壓法為制備鎳氫電池隔膜的方法后，本發(fā)明的關(guān)鍵就是確定面粘合熱壓的工藝條件。
本發(fā)明制備方法設(shè)定的面粘合熱軋工藝參數(shù)為熱軋溫度112-124℃，熱軋時間15-30s，熱軋壓力0.15-0.50Mpa。在熱軋時間和熱軋壓力一定的條件下，熱軋溫度較低時，基布粘合程度較差，強度較低，這是因為熱軋溫度沒有達(dá)到聚乙烯的熔點，纖維不發(fā)生熔融粘合；熱軋溫度較高時，基布粘合程度較高，膜化狀態(tài)嚴(yán)重，這是因為此時低密度聚乙烯熔融較重，制備的基布雖然強度很高，但是孔隙率較低。熱軋時間和熱軋壓力對基布的影響與熱軋溫度相似，在其他兩個工藝條件一定的情況下，較高或較低都不能制備出適用于磺化反應(yīng)的具有良好性能的鎳氫電池隔膜基布。
上述本發(fā)明磺化法鎳氫電池隔膜基布的制備方法未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
利用本發(fā)明制備方法可制得本發(fā)明所述的鎳氫電池隔膜基布。該產(chǎn)品或制品適用于磺化法鎳氫電池隔膜的制備和生產(chǎn)。與日本電池隔膜比較，基布的性能要求均滿足鎳氫電池隔膜的使用要求。本發(fā)明鎳氫電池隔膜基布的具體檢驗指標(biāo)如表1所示 表1鎳氫電池隔膜基布檢驗指標(biāo)對比表 下面給出本發(fā)明的幾個具體實施例 實施例1 (1)選用ES纖維生產(chǎn)鎳氫電池隔膜基布。纖維長度為30mm，纖度為2.0dtex； (2)梳理成網(wǎng)采用現(xiàn)有的梳理成網(wǎng)技術(shù)，將纖維原料經(jīng)過開松、混合，梳理機梳理成網(wǎng)； (3)熱壓梳理后的纖網(wǎng)經(jīng)過面粘合熱壓機熱壓成布，熱壓參數(shù)熱軋溫度120℃，熱軋時間16s，熱軋壓力0.3Mpa。
實施例2 (1)選用ES纖維生產(chǎn)鎳氫電池隔膜基布。纖維長度為30mm，纖度為2.0dtex； (2)梳理成網(wǎng)采用現(xiàn)有的梳理成網(wǎng)技術(shù)，將纖維原料經(jīng)過開松、混合，梳理機梳理成網(wǎng)； (3)熱壓梳理后的纖網(wǎng)經(jīng)過面粘合熱壓機熱壓成布，熱壓參數(shù)熱軋溫度124℃，熱軋時間15s，熱軋壓力0.2Mpa。
實施例3 (1)選用ES纖維生產(chǎn)鎳氫電池隔膜基布。纖維長度為50mm，纖度為2.5dtex。
(2)梳理成網(wǎng)采用現(xiàn)有的梳理成網(wǎng)技術(shù)，將纖維原料經(jīng)過開松、混合，梳理機梳理成網(wǎng)； (3)熱壓梳理后的纖網(wǎng)經(jīng)過面粘合熱壓機熱壓成布，熱壓參數(shù)熱軋溫度124℃，熱軋時間15s，熱軋壓力0.45Mpa。
實施例4 (1)選用ES纖維生產(chǎn)鎳氫電池隔膜基布。纖維長度為50mm，纖度為2.5dtex。
(2)梳理成網(wǎng)采用現(xiàn)有的梳理成網(wǎng)技術(shù)，將纖維原料經(jīng)過開松、混合，梳理機梳理成網(wǎng)。
(3)熱壓梳理后的纖網(wǎng)經(jīng)過面粘合熱壓機熱壓成布，熱壓參數(shù)熱軋溫度120℃，熱軋時間26s，熱軋壓力0.40Mpa。
實施例5 (1)選用ES纖維生產(chǎn)鎳氫電池隔膜基布。纖維長度為40mm，纖度為1.2dtex。
(2)梳理成網(wǎng)采用現(xiàn)有的梳理成網(wǎng)技術(shù)，將纖維原料經(jīng)過開松、混合，梳理機梳理成網(wǎng)。
(3)熱壓梳理后的纖網(wǎng)經(jīng)過面粘合熱壓機熱壓成布，熱壓參數(shù)熱軋溫度112℃，熱軋時間20s，熱軋壓力0.45Mpa。
本發(fā)明的鎳氫電池隔膜基布，是由ES纖維制作，其ES纖維的纖維長度為30-51mm，纖度為1.0-2.5dtex。
權(quán)利要求
1.一種磺化法鎳氫電池隔膜基布的制備方法，其特征在于，包括有如下步驟
(1)選擇纖維原料選用ES纖維來制備非織造布基布；
(2)梳理成網(wǎng)纖維原料經(jīng)過開松、混合，梳理機梳理成網(wǎng)；
(3)熱壓成布梳理后的纖網(wǎng)經(jīng)過面粘合熱壓機熱壓成布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磺化法鎳氫電池隔膜基布的制備方法，其特征在于，所述的ES纖維的纖維長度為30-51mm，纖度為1.0-2.5dtex。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磺化法鎳氫電池隔膜基布的制備方法，其特征在于，所述的熱壓參數(shù)為熱軋溫度112-124℃，熱軋時間15-30s，熱軋壓力0.15-0.50Mpa。
4.一種鎳氫電池隔膜基布，其特征在于，是由ES纖維制作，其ES纖維的纖維長度為30-51mm，纖度為1.0-2.5dtex。
全文摘要
一種磺化法鎳氫電池隔膜基布的制備方法及鎳氫電池隔膜基布。制備方法包括有選擇纖維原料選用ES纖維來制備非織造布基布；梳理成網(wǎng)纖維原料經(jīng)過開松、混合，梳理機梳理成網(wǎng)；熱壓成布梳理后的纖網(wǎng)經(jīng)過面粘合熱壓機熱壓成布。所述的ES纖維的纖維長度為30-51mm，纖度為1.0-2.5dtex。所述的熱壓參數(shù)為熱軋溫度112-124℃，熱軋時間15-30s，熱軋壓力0.15-0.50MPa。其中，隔膜基布，是由ES纖維制作，其ES纖維的纖維長度為30-51mm，纖度為1.0-2.5dtex。本發(fā)明所制得的鎳氫電池隔膜基布性能優(yōu)良，質(zhì)量穩(wěn)定。基布的均勻性、克重、厚度、強度、透氣率等性能指標(biāo)均滿足要求。本隔膜基布經(jīng)磺化處理所生產(chǎn)出的隔膜完全滿足鎳氫電池的使用要求，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到或超過日本標(biāo)準(zhǔn)(等級VC58160)的技術(shù)要求。
文檔編號D04H1/54GK101153429SQ20061001584
公開日2008年4月2日 申請日期2006年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月25日
發(fā)明者焦曉寧, 程博聞, 楊文娟, 亞 劉, 旭 王 申請人:天津工業(yè)大學(xué)