親水性電池隔膜紙的研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高，鎳氫電池除作為電子信息領(lǐng)域迫切需求的小型移動(dòng)電源外，很可能成為近期和中期電動(dòng)車用首選動(dòng)力電池。而在組成氫-鎳電池的各個(gè)部分之中，隔膜起著隔離陰陽極不使電池發(fā)生短路、吸收電解液、讓導(dǎo)電離子能夠順利通過以及讓氣體透過等作用，其質(zhì)量的好壞直接影響到電池的放電容量和循環(huán)使用壽命，因此，必須對(duì)隔膜材料的研究和加工技術(shù)給以足夠的重視。而非織造布由于其高度的化學(xué)穩(wěn)定性(如耐堿、耐氧化)、良好的機(jī)械強(qiáng)度和比電阻小等優(yōu)勢(shì)，成為電池

2、隔膜的首選材料。目前，用于氫-鎳電池的非織造布隔膜材料主要有：尼龍纖維電池隔膜、丙綸纖維電池隔膜、維綸纖維電池隔膜等。其中，丙綸纖維隔膜的耐堿性能、耐氧化性能都比尼龍纖維和維綸纖維隔膜好，再加上其制造工藝簡(jiǎn)單、耗能少、無污染、價(jià)廉，成為目前電池隔膜的最佳材料。然而，由于電池隔膜特殊的親水性要求，丙綸纖維的惰性強(qiáng)成為制約其產(chǎn)業(yè)化的主要因素。 本論文采用濕法造紙的生產(chǎn)方法，以聚烯烴纖維(聚乙烯和聚丙烯纖維)和親水化處理過的聚烯烴纖維

3、為原料，抄造出電池隔膜紙，重點(diǎn)探討了聚烯烴纖維紙的親水化處理，研究了電池隔膜紙的生產(chǎn)加工工藝。 在對(duì)電池隔膜紙的生產(chǎn)過程中，丙綸纖維的分散往往采用較低的濃度，最好在水介質(zhì)中先加入分散劑和消泡劑再加人丙綸纖維，以促進(jìn)纖維更好的分散，盡量減少分散好的纖維的轉(zhuǎn)移次數(shù)和存儲(chǔ)時(shí)間，并保證漿料輸送管道的光滑性減少掛漿。 丙綸纖維間不存在類似植物纖維的氫鍵等結(jié)合鍵，只有纖維相互交織在一起，因而，在形成的紙頁(yè)纖維間沒有結(jié)合力，使得紙頁(yè)根

4、本不存在強(qiáng)度。本論文采用皮芯結(jié)構(gòu)的低熔點(diǎn)纖維(ES)和丙綸纖維在一定的配比下，一定的熱壓條件下，使皮層纖維熔化，相互粘結(jié)，提高紙頁(yè)的強(qiáng)度。 電池隔膜紙的特點(diǎn)是良好的吸液性能，而聚烯烴纖維的結(jié)晶度很高，使得纖維基本上不浸水。所以，實(shí)驗(yàn)對(duì)聚烯烴纖維采用表面氧化處理和化學(xué)法引發(fā)接枝丙烯酸來進(jìn)行親水化處理，在一定程度上，確實(shí)改善了纖維的親水性，從而也改善了紙頁(yè)的勻度，但抄造出的合成紙很難滿足電池隔膜紙吸液性能的要求，再加上實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)手段

5、的限制，為了抄造出性能優(yōu)異的電池隔膜紙，本論文采用直接對(duì)紙頁(yè)進(jìn)行親水化處理，來制出親水性能良好的紙頁(yè)。 因此，高質(zhì)量的電池隔膜紙，宜采用親水處理的方法對(duì)紙頁(yè)進(jìn)行處理。論文采用強(qiáng)酸一重鉻酸鉀溶液和氬等離子體處理接枝丙烯酸的方法對(duì)聚烯烴紙纖維進(jìn)行了親水化處理，并對(duì)處理后紙頁(yè)的吸收性能、電解液保留和抗張強(qiáng)度做了檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)：紙頁(yè)吸收性能和電解液保留能力增大。并對(duì)氬等離子體處理接枝丙烯酸后的紙纖維表面采用紅外光譜(FTIR)、表面能譜(E