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電源外，很可能成為近期和中期電動車用首選動力電池。而在組成氫-鎳電池的各個部分之中，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，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單、耗能少、無污染、價廉，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)和存儲時間，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，在形成的紙頁纖維間沒有結(jié)合力，使得紙頁根

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，本論文采用直接對紙頁進(jìn)行親水化處理，來制出親水性能良好的紙頁。 因此，高質(zhì)量的電池隔膜紙，宜采用親水處理的方法對紙頁進(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聚烯烴紙纖維進(jìn)行了親水化處理，并對處理后紙頁的吸收性能、電解液保留和抗張強(qiáng)度做了檢測，發(fā)現(xiàn)：紙頁吸收性能和電解液保留能力增大。并對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