一种蓄电池隔板及富液式蓄电池的制作方法

本实用新型涉及蓄电池技术领域，更具体地说，涉及一种蓄电池隔板及富液式蓄电池。

背景技术：

隔板是蓄电池的重要组成，不属于活性物质，单在某些情况下对蓄电池性能却起着决定性的作用。隔板本身材料为电子绝缘体，而其多孔性使其具有离子导电性；隔板的电阻是隔板的重要性能，它由隔板的厚度、孔率、孔的曲折程度决定，对蓄电池高倍率放电的容量和端电压水平具有重要影响；隔板在硫酸中的稳定性直接影响蓄电池的寿命；隔板的弹性可延缓正极活性物质的脱落；隔板孔径大小影响着铅枝晶短路程度。由于隔板对铅蓄电池性能多方面的作用，隔板发展的每次质量的提高，无不伴随着铅蓄电池性能的提高。

隔板的主要作用是防止正、负极短路，但又不能使电池内阻明显增加。蓄电池隔板的优劣是影响铅蓄电池充放电寿命、自放电的大小、容量等性能的一个极其重要因素，因此在蓄电池生产过程中，应根据不同蓄电池的特性，合理地选择所需要的电池隔板。

富液式蓄电池是蓄电池中的一种，其电池槽内除去极板、隔板及其他固体组装部件的剩余空间完全充满电解液，电解液处于富余过量状态。因富液式蓄电池的电解液富余过量，所以一般要求正立使用，避免漏液，且其运行中需要定期加酸加水、调整电解液密度，过程中酸雾容易溢出，造成设备、线路腐蚀，因此富液式蓄电池适用性上不如阀控密封式免维护蓄电池可以卧放或倒立、免维护使用便利。但富液式蓄电池也有阀控密封式免维护蓄电池所不可替代的长寿命、一致性优越、成本低廉等优点，因此，富液式蓄电池目前在国内外的电动叉车、农用电动车等工业电动车辆等领域使用量广泛，而作为富液式蓄电池组成部分的隔板也就值得国内外的关注和研究。

目前，国内外行业中的富液式蓄电池一般使用PE隔板或是PE隔板与AGM（超细玻璃纤维）隔板复合在一起的复合隔板。PE隔板具有低廉的价格，而且其有较小的孔径、极低的电阻、极薄的基底，易于做成袋式，适用于蓄电池的连续化生产，但其实际应用中的性能不如AGM隔板优越；AGM隔板由不含任何有机粘结剂的直径为0.5~4um的超细玻璃纤维所组成，经抄纸法制成非压缩玻璃纤维纸，其结构为多层毡状，由无序排列的玻璃纤维形成相对小而高曲径的自由通道。AGM隔板在许多方面具备了明显优于普通电池隔板的性能，具体来说，有以下主要特性：吸液量高，吸液速度快，亲水性好，吸收并保持着电池额定容量所需的电解液，并在整个寿命期间保持其高的吸液率；表面积大，孔隙率高，只要电液贫乏就可以保证正极生成的氧气通过隔板扩散到负极，与负极上的海绵铅结合； 孔径小，可以有效地防止电池短路和枝晶穿透；化学纯度高，有害杂质少；有非常好的耐酸性和抗氧化性；电阻率低。但是AGM在富液的状态下隔离性弱，不能做成袋式来避免蓄电池极板上的活性物质脱落造成的微短路，而且价格相对较高；PE隔板与AGM隔板复合在一起的复合隔板是在AGM隔板层的中间增加 PE隔板层，这样做兼容了PE隔板和AGM隔板的优点，能够减缓极群压力的下降，不会加剧电解液分层，可有效减少铅枝晶生长引起的短路现象，但在低温环境下，PE 层还是增大了电池的内阻，对低温放电性能起到了明显的抑制作用，此外也降低了电池的氧复合效率，增大了电池的失水量。

综上所述，如何实现富液式蓄电池隔板即可兼有PE隔板和AGM隔板孔径小、电阻低、易于做成袋式的优点，又能保障富液式蓄电池具备良好的低温放电性能、氧复合效率及性价比等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种蓄电池隔板及富液式蓄电池，即可兼有PE隔板和AGM隔板孔径小、电阻低、易于做成袋式的优点，又能保障富液式蓄电池具备良好的低温放电性能、氧复合效率及性价比。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种蓄电池隔板，其特征在于，隔板为多组份纤维结构，由多种不同直径、长度的玻璃纤维和憎水性的PE纤维加工制成，隔板垂直剖面结构的上层及下层PE纤维含量相同且低于中间夹层PE纤维含量。

优选的，所述玻璃纤维的直径为0.5～8μm；所述玻璃纤维的长度为5～20μm。

优选的，所述PE纤维为HDPE、LLDPE、UHMWPE中的一种或多种。

优选的，所述玻璃纤维和PE纤维的质量比为（0.8~1.5）：2。

优选的，所述加工具体为：

将玻璃纤维、PE纤维均匀混合，挤压成片，形成上层、下层及中间夹层隔板，然后将上层、中间夹层及下层隔板依次复合成三层一体结构，最后对隔板进行干燥处理。

优选的，所述混合为分批混合，所述混合的时间为10~30分钟。

优选的，所述隔板垂直剖面结构的上层及下层PE纤维含量与中间夹层PE纤维含量的质量比为（0.5~1.5）：2，隔板垂直剖面结构的上层、下层、中间夹层的高度比为1：1：（1.2~2）。

优选的，所述干燥处理采用温度100~150度的不锈钢滚轴连续滚压方式。

本实用新型还提供了一种富液式蓄电池，包括隔板，所述隔板为如上所述的任意一种蓄电池隔板制成的袋式结构隔板。

本实用新型提供的一种蓄电池隔板及富液式蓄电池，隔板是由多种不同直径、长度的玻璃纤维和憎水性的PE纤维加工制成的多组份纤维、三层一体结构隔板，隔板垂直剖面结构的上层及下层PE纤维含量相同且低于中间夹层PE纤维含量，使得有较高玻璃纤维含量的上层及下层隔板具备类似AGM隔板吸液量高、吸液速度快、表面积大、孔隙率高、孔径小、耐酸、抗氧化、低电阻率的优良特性，而拥有PE纤维含量较高的中间夹层隔板则具备类似PE隔板的小孔径、低电阻、隔离性强等优良特性。多种不同直径、长度的玻璃纤维和憎水性的PE纤维混合使得隔板中具有优良憎斥电解液能力的氧气专门通道，提高了氧复合效率，同时，还降低了电池的内阻，尽可能的保障了富液式蓄电池的低温放电性能。在三层一体结构隔板中分三层均匀存在的PE纤维提升了隔板的机械强度、耐穿刺性，使得隔板易于做成袋式，进而提升了富液式蓄电池的连续化生产效率，相比AGM隔板还降低了一定成本，拥有较好的性价比。综上，本实用新型一种蓄电池隔板及富液式蓄电池，可以兼有PE隔板和AGM隔板孔径小、电阻低、易于做成袋式的优点，又能保障富液式蓄电池具备良好的低温放电性能、氧复合效率及性价比。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为行业内现行使用的蓄电池复合隔板剖面图；

图2为本申请实施例公开的蓄电池隔板剖面图。

图中，1. AGM隔板层，2. PE隔板层，3. 上筋条，4. 下筋条，5. 隔板上层，6. 隔板中间夹层，7. 隔板下层。

具体实施方式

为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对实用新型权利要求的限制。

本实用新型所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。

本实用新型所有原料，对其纯度没有特别限制，本实用新型优选采用分析纯或铅酸蓄电池领域使用的常规纯度。

本实用新型提供了一种蓄电池隔板，其特征在于，隔板为多组份纤维结构，由多种不同直径、长度的玻璃纤维和憎水性的PE纤维加工制成，隔板垂直剖面结构的上层及下层PE纤维含量相同且低于中间夹层PE纤维含量。

本实用新型对所述蓄电池隔板的定义没有特别限制，以本领域技术人员熟知的隔板即可，本实用新型所述隔板优选为富液式蓄电池用隔板，更优选为富液式铅酸蓄电池用隔板。

本实用新型对所述玻璃纤维没有特别限制，以本领域技术人员熟知的用于蓄电池领域的玻璃纤维即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本实用新型所述玻璃纤维的直径优选为0.5～8μm，更优选为2～6μm，最优选为3～5μm。本实用新型所述玻璃纤维的长度优选为5～20μm，更优选为8～16μm，最优选为10～14μm。

本实用新型对所述憎水性的PE纤维没有特别限制，以本领域技术人员熟知的用于蓄电池领域的PE纤维即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本实用新型所述PE纤维优选为HDPE、LLDPE、UHMWPE中的一种或多种，更优选为HDPE、LLDPE中的一种或多种，最优选为LLDPE。

本实用新型对所述玻璃纤维和PE纤维的的使用量没有特别限制，以本领域技术人员熟知的用于蓄电池隔板的使用量即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本实用新型为保障隔板兼有PE隔板和AGM隔板孔径小、电阻低、易于做成袋式的优点，保障富液式蓄电池具备良好的低温放电性能、氧复合效率及性价比，所述玻璃纤维和PE纤维的质量比优选为（0.8~1.5）：2，更优选为（1~1.3）：2，最优选为（1~1.2）：2。

本实用新型对所述混合的方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的混合方式即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本实用新型所述混合优选为分批混合；本实用新型对所述混合的时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本实用新型所述混合的时间优选为10~30分钟，更优选为20~30分钟，最优选为25~30分钟。本实用新型对所述复合的方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的复合方式即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整；本实用新型对所述复合的温度没有特别的限制，以本领域技术人员熟知的该类工艺的常规温度即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整。

本实用新型对所述隔板垂直剖面结构的上层及下层PE纤维与中间夹层PE纤维的使用量没有特别限制，以本领域技术人员熟知的用于蓄电池隔板的使用量即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本实用新型为保障隔板兼有PE隔板和AGM隔板孔径小、电阻低、易于做成袋式的优点，保障富液式蓄电池具备良好的低温放电性能、氧复合效率及性价比，所述隔板垂直剖面结构的上层及下层PE纤维含量与中间夹层PE纤维含量的质量比优选为（0.5~1.5）：2，更优选为（0.8~1.2）：2。本实用新型对所述隔板垂直剖面结构的上层、下层、中间夹层的高度没有特别限制，以本领域技术人员熟知的用于蓄电池隔板的高度即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本实用新型为保障隔板兼有PE隔板和AGM隔板孔径小、电阻低、易于做成袋式的优点，保障富液式蓄电池具备良好的低温放电性能、氧复合效率及性价比，所述隔板垂直剖面结构的上层、下层、中间夹层的高度比优选为1：1：（1.2~2），更优选为1：1：（1.3~1.6）。

本实用新型对所述干燥的方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的干燥方式即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本实用新型所述干燥优选为采用温度100~150度的不锈钢滚轴连续滚压方式；本实用新型对所述不锈钢滚轴的温度没有特别限制，以本领域技术人员熟知的温度范围即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本实用新型所述不锈钢滚轴的温度优选为100~150度，更优选为110~130度。

本实用新型还提供了一种富液式蓄电池，包括隔板，所述隔板为如上所述的任意一种蓄电池隔板制成的袋式结构隔板。

本实用新型对所述富液式蓄电池的定义没有特别限制，以本领域技术人员熟知的富液式蓄电池即可，本实用新型所述富液式蓄电池优选为富液式铅酸蓄电池。本实用新型对所述富液式蓄电池的具体结构没有特别限制，以本领域技术人员熟知的富液式蓄电池的结构即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况以及产品性能进行选择。

本实用新型上述步骤提供了一种蓄电池隔板及富液式蓄电池。本实用新型提供的一种蓄电池隔板及富液式蓄电池，隔板是由多种不同直径、长度的玻璃纤维和憎水性的PE纤维加工制成的多组份纤维、三层一体结构隔板，隔板垂直剖面结构的上层及下层PE纤维含量相同且低于中间夹层PE纤维含量，使得有较高玻璃纤维含量的上层及下层隔板具备类似AGM隔板吸液量高、吸液速度快、表面积大、孔隙率高、孔径小、耐酸、抗氧化、低电阻率的优良特性，而拥有PE纤维含量较高的中间夹层隔板则具备类似PE隔板的小孔径、低电阻、隔离性强等优良特性。多种不同直径、长度的玻璃纤维和憎水性的PE纤维混合使得隔板中具有优良憎斥电解液能力的氧气专门通道，提高了氧复合效率，同时，还降低了电池的内阻，尽可能的保障了富液式蓄电池的低温放电性能。在三层一体结构隔板中分三层均匀存在的PE纤维提升了隔板的机械强度、耐穿刺性，使得隔板易于做成袋式，进而提升了富液式蓄电池的连续化生产效率，相比AGM隔板还降低了一定成本，拥有较好的性价比。实验结果表明，本实用新型提供的蓄电池隔板制成袋式隔板后装配成的富液式蓄电池与AGM/PE隔板装配而成的富液式蓄电池相比，电池在恒流充电的情况下，析气量前者不到后者的约1/2;在恒压充电的情况下，前者为后者的约1/6。

为了进一步说明本实用新型，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1

蓄电池隔板加工和富液式电池装配、运行步骤

参见图1，图1为行业内现行使用的蓄电池复合隔板剖面图。

如图1所示，在PE隔板层（2）的上下两面以及上筋条（3）、下筋条（4）的表面涂覆行业内通用的复合隔板黏合材料，再将AGM隔板层（1）黏合到PE隔板层（2）的上下两面上即可得到行业内现行使用的蓄电池复合隔板。由于上述技术方案制作的隔板机械强度与耐穿刺性等不协调，因此只能加工成片式隔板，将加工成的片式结构隔板，装配形成富液式蓄电池。

参见图2，图2为本申请实施例公开的蓄电池隔板剖面图。

如图2所示，依据照隔板上层（5）及隔板下层（7）的PE纤维含量与隔板中间夹层（6）PE纤维含量质量比为0.5：2的原则，首先将直径为1μm、长度为6μm的玻璃纤维1KG和2KG的HDPE/LLDPE/UHMWPE纤维分批混合10分钟，挤压成片，形成高度比为1：1：1.2隔板上层（5）、隔板下层（7）及隔板中间夹层（6），然后将隔板上层（5）、隔板中间夹层（6）及隔板下层（7）依次复合成三层一体结构，最后采用温度100度的不锈钢滚轴连续滚压方式对隔板进行干燥处理。将上述技术方案制作的隔板加工成袋式结构隔板，然后装配形成富液式蓄电池。

对上述两种富液式蓄电池进行恒流充放电和恒压充放电实验。

富液式蓄电池充放电实验实验结果表明，蓄电池复合隔板能够减缓极群压力的下降，不会加剧电解液分层，可有效减少铅枝晶生长引起的短路现象，但在低温环境下，PE隔板层增大了电池的内阻，对低温放电性能起到了明显的抑制作用，此外也降低了电池的氧复合效率，增大了电池的失水量。本实用新型提供的蓄电池隔板制成袋式隔板后装配成的富液式蓄电池与AGM/PE/复合隔板装配而成的富液式蓄电池相比，电池在恒流充电的情况下，析气量前者不到后者的约1/2;在恒压充电的情况下，前者为后者的约1/6。

实施例2

蓄电池隔板加工和富液式电池装配、运行步骤

参见图1，图1为行业内现行使用的蓄电池复合隔板剖面图。

如图1所示，在PE隔板层（2）的上下两面以及上筋条（3）、下筋条（4）的表面涂覆行业内通用的复合隔板黏合材料，再将AGM隔板层（1）黏合到PE隔板层（2）的上下两面上即可得到行业内现行使用的蓄电池复合隔板。由于上述技术方案制作的隔板机械强度与耐穿刺性等不协调，因此只能加工成片式隔板，将加工成的片式结构隔板，装配形成富液式蓄电池。

参见图2，图2为本申请实施例公开的蓄电池隔板剖面图。

如图2所示，依据照隔板上层（5）及隔板下层（7）的PE纤维含量与隔板中间夹层（6）PE纤维含量质量比为1：2的原则，首先将直径为4μm、长度为12μm的玻璃纤维1KG和2KG的HDPE/LLDPE/UHMWPE纤维分批混合20分钟，挤压成片，形成高度比为1：1：1.5隔板上层（5）、隔板下层（7）及隔板中间夹层（6），然后将隔板上层（5）、隔板中间夹层（6）及隔板下层（7）依次复合成三层一体结构，最后采用温度130度的不锈钢滚轴连续滚压方式对隔板进行干燥处理。将上述技术方案制作的隔板加工成袋式结构隔板，然后装配形成富液式蓄电池。

对上述两种富液式蓄电池进行恒流充放电和恒压充放电实验。

富液式蓄电池充放电实验实验结果表明，蓄电池复合隔板能够减缓极群压力的下降，不会加剧电解液分层，可有效减少铅枝晶生长引起的短路现象，但在低温环境下，PE隔板层增大了电池的内阻，对低温放电性能起到了明显的抑制作用，此外也降低了电池的氧复合效率，增大了电池的失水量。本实用新型提供的蓄电池隔板制成袋式隔板后装配成的富液式蓄电池与AGM/PE/复合隔板装配而成的富液式蓄电池相比，电池在恒流充电的情况下，析气量前者不到后者的约1/2;在恒压充电的情况下，前者为后者的约1/6。

实施例3

蓄电池隔板加工和富液式电池装配、运行步骤

参见图1，图1为行业内现行使用的蓄电池复合隔板剖面图。

如图1所示，在PE隔板层（2）的上下两面以及上筋条（3）、下筋条（4）的表面涂覆行业内通用的复合隔板黏合材料，再将AGM隔板层（1）黏合到PE隔板层（2）的上下两面上即可得到行业内现行使用的蓄电池复合隔板。由于上述技术方案制作的隔板机械强度与耐穿刺性等不协调，因此只能加工成片式隔板，将加工成的片式结构隔板，装配形成富液式蓄电池。

参见图2，图2为本申请实施例公开的蓄电池隔板剖面图。

如图2所示，依据照隔板上层（5）及隔板下层（7）的PE纤维含量与隔板中间夹层（6）PE纤维含量质量比为1.5：2的原则，首先将直径为7μm、长度为15μm的玻璃纤维1.2KG和2KG的HDPE/LLDPE/UHMWPE纤维分批混合25分钟，挤压成片，形成高度比为1：1：2隔板上层（5）、隔板下层（7）及隔板中间夹层（6），然后将隔板上层（5）、隔板中间夹层（6）及隔板下层（7）依次复合成三层一体结构，最后采用温度150度的不锈钢滚轴连续滚压方式对隔板进行干燥处理。将上述技术方案制作的隔板加工成袋式结构隔板，然后装配形成富液式蓄电池。

对上述两种富液式蓄电池进行恒流充放电和恒压充放电实验。

富液式蓄电池充放电实验实验结果表明，蓄电池复合隔板能够减缓极群压力的下降，不会加剧电解液分层，可有效减少铅枝晶生长引起的短路现象，但在低温环境下，PE隔板层增大了电池的内阻，对低温放电性能起到了明显的抑制作用，此外也降低了电池的氧复合效率，增大了电池的失水量。本实用新型提供的蓄电池隔板制成袋式隔板后装配成的富液式蓄电池与AGM/PE/复合隔板装配而成的富液式蓄电池相比，电池在恒流充电的情况下，析气量前者不到后者的约1/2;在恒压充电的情况下，前者为后者的约1/6。

实施例4

蓄电池隔板加工和富液式电池装配、运行步骤

参见图1，图1为行业内现行使用的蓄电池复合隔板剖面图。

如图1所示，在PE隔板层（2）的上下两面以及上筋条（3）、下筋条（4）的表面涂覆行业内通用的复合隔板黏合材料，再将AGM隔板层（1）黏合到PE隔板层（2）的上下两面上即可得到行业内现行使用的蓄电池复合隔板。由于上述技术方案制作的隔板机械强度与耐穿刺性等不协调，因此只能加工成片式隔板，将加工成的片式结构隔板，装配形成富液式蓄电池。

参见图2，图2为本申请实施例公开的蓄电池隔板剖面图。

如图2所示，依据照隔板上层（5）及隔板下层（7）的PE纤维含量与隔板中间夹层（6）PE纤维含量质量比为1：2的原则，首先将直径为7μm、长度为12μm的玻璃纤维1.2KG和2KG的HDPE/LLDPE/UHMWPE纤维分批混合25分钟，挤压成片，形成高度比为1：1：1.5隔板上层（5）、隔板下层（7）及隔板中间夹层（6），然后将隔板上层（5）、隔板中间夹层（6）及隔板下层（7）依次复合成三层一体结构，最后采用温度150度的不锈钢滚轴连续滚压方式对隔板进行干燥处理。将上述技术方案制作的隔板加工成袋式结构隔板，然后装配形成富液式蓄电池。

对上述两种富液式蓄电池进行恒流充放电和恒压充放电实验。

富液式蓄电池充放电实验实验结果表明，蓄电池复合隔板能够减缓极群压力的下降，不会加剧电解液分层，可有效减少铅枝晶生长引起的短路现象，但在低温环境下，PE隔板层增大了电池的内阻，对低温放电性能起到了明显的抑制作用，此外也降低了电池的氧复合效率，增大了电池的失水量。本实用新型提供的蓄电池隔板制成袋式隔板后装配成的富液式蓄电池与AGM/PE/复合隔板装配而成的富液式蓄电池相比，电池在恒流充电的情况下，析气量前者不到后者的约1/2;在恒压充电的情况下，前者为后者的约1/6。

本说明书中各个实施例之间采用递进的形式进行描述，每个实施例重点说明的均是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间的相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。