RU2249884C2 - Сепаратор-стекломат для герметичных свинцовых аккумуляторов с абсорбированным электролитом - Google Patents
Сепаратор-стекломат для герметичных свинцовых аккумуляторов с абсорбированным электролитом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2249884C2 RU2249884C2 RU2002107029/09A RU2002107029A RU2249884C2 RU 2249884 C2 RU2249884 C2 RU 2249884C2 RU 2002107029/09 A RU2002107029/09 A RU 2002107029/09A RU 2002107029 A RU2002107029 A RU 2002107029A RU 2249884 C2 RU2249884 C2 RU 2249884C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- separator
- fiber
- electrolyte
- chemically resistant
- average diameter
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Cell Separators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнической промышленности и может использоваться для изготовления сепараторов для герметичных свинцовых аккумуляторов с абсорбированным электролитом. Целью изобретения является сепаратор-стекломат с оптимальной пористой структурой, способствующей полному абсорбированию электролита, с низким электросопротивлением и достаточной механической прочностью, обеспечивающей высокие сепарирующие свойства. Сущность изобретения состоит в создании сепаратора - стекломата из стекловолокна, представляющего собой композицию, содержащую микропористые микротонкие стеклянные штапельные волокна со средним диаметром (0,35-0,40) мкм, средним диаметром (0,22-0,25) мкм и химически стойкого латекса в качестве связующего, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Волокно со средним диаметром (0,35-0,40) мкм - 78-80. Волокно со средним диаметром (0,22-0,25) мкм - 15-17. Химически стойкий латекс - остальное до 100. 1 табл.
Description
Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано для производства сепарационных материалов для свинцовых аккумуляторных батарей с абсорбированным электролитом традиционного типа, также цилиндрических и призматических.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Анализ патентно-информационных источников по созданию сепарационных материалов, абсорбирующих сернокислый электролит, проведен с учетом функций, возложенных на этот вид сепаратора в составе герметичного аккумулятора, т.е. сепаратор должен служить не только изолятором от коротких замыканий, но и резервуаром электролита. Кроме того, через сепаратор должен беспрепятственно проходить кислород, выделяющийся в ходе электрохимической реакции и восстанавливающийся на отрицательном электроде. При этом поры сепаратора существенно заполнены электролитом. Поэтому абсорбирующий сепаратор должен иметь поры двух типов: одни для транспорта газа размером 2-4 мкм, другие - для транспорта ионов электролита размером 10-25 мкм.
В настоящее время известно много патентов по созданию абсорбирующего сепаратора. Применяются стекловолокна различного диаметра с добавлением органических полимерных волокон и неорганических наполнителей. При этом прослеживается тенденция к тому, что производители абсорбирующих сепараторов добиваются хороших характеристик впитывания электролита и равномерного его распределения за счет варьирования различных видов волокон.
Известен сепаратор для герметичной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи по международной заявке WO №80/01969, кл. Н 01 М 2/16, 1980 г.
Материал изготавливают из композиции, содержащей 30-80 мас.% перлита и 20 - 70 мас.% стеклянных волокон диаметром от 03 до 1,0 мкм; частицы перлита имеют размер 3-100 мкм.
Композиция, содержащая 15-75 мас.% перлита, 20 - 70% мае.% стеклянных волокон и 5 - 20 мас.% не растворимых в кислоте термоустойчивых волокон, имеет функцию сборщика электролита.
Недостатком известного материала является то, что он имеет крупнопористую структуру и в связи с этим невысокие удерживающие способности к электролиту.
Известен сепаратор для герметичной свинцовой аккумуляторной батареи по международной заявке WO №9800875, кл. Н 01 М 2/16, 1998 г.
Сепаратор изготовлен из смеси стеклянных волокон, большинство из которых имеет диаметр, не превышающий 20 мкм, а с диаметром меньше 1 мкм примерно 5% и 0,2 - 20% волокон целлюлозы. Изготовленный из такой смеси сепаратор обладает более высокой прочностью, чем сформированный из обычной смеси стекловолокон.
Недостатком этого технического решения является крупнопористая структура известного материала и, следовательно, невысокие удерживающие способности к электролиту.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является сепаратор для герметичных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей по заявке Японии №61-259452, класс Н 01 М 2/16, 1980 г. (принято за прототип).
Сепаратор изготавливают, смешивая стекловолокно диаметром 3 мкм с микропорошком кислотоупорного неорганического вещества, например диоксида алюминия или вспененного перлита, составляющего 30 - 39% от общей массы сепаратора, а в качестве связующего используется желатин или крахмал в объеме 2 - 5% от общей массы сепаратора.
Недостатком известного материала является то, что он изготавливается из грубого волокна, вследствие чего получается сепарационный материал с крупнопористой структурой, что ведет к невысокой удерживающей способности по отношению к электролиту. Кроме того, недостатком этого известного материала является то, что он в качестве связующего содержит пищевые компоненты, а это - нецелесообразно.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель изобретения состоит в создании сепаратора-стекломата, пригодного для использования в герметичных свинцовых аккумуляторных батареях с абсорбированным электролитом любой конструкции (традиционных с плоским сепаратором, цилиндрических и призматических), способного предотвращать короткое замыкание, полностью абсорбировать электролит в количестве, достаточном для электрохимических процессов в аккумуляторе. Также сепаратор должен отличаться необходимой прочностью, низким электросопротивлением, небольшим диаметром пор и высокой удельной впитываемостью сернокислого электролита.
Указанная цель достигается тем, что в качестве стекловолокна взята композиция, содержащая микропористые микротонкие стеклянные штапельные волокна со средним диаметром (0,35 - 0,40) мкм, средним диаметром (0,22 - 0,25) мкм и химически стойкий латекс в качестве связующего при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Волокно со средним диаметром (0,35 - 0,40) мкм - 78 - 80
Волокно со средним диаметром (0,22 - 0,25) мкм - 15-17
Химически стойкий латекс - остальное до 100.
Волокна со средним диаметром (0,35 - 0,40) мкм производились в соответствии с техническими требованиями ТУ 6-11-483-79, волокна со средним диаметром (0,22 - 0,25) мкм производились в соответствии с техническими требованиями ТУ 6-19-062-87, а химически стойкий полиметилметакрилатный латекс производился в соответствии с ТУ 6-01-479-79.
Сепаратор-стекломат изготавливается по бумажной технологии. Микротонкие стеклянные штапельные волокна, указанные выше, предварительно обрабатывались в размалывающем ролле при концентрации 0,8 - 1,0%. Волокна каждого диаметра обрабатывались раздельно, т.к. в исходном состоянии они имеют различную длину. При размоле волокна расчесываются, расщепляются и укорачиваются.
В подготовленную таким образом массу добавляется любое химически стойкое связующее, например бутадиеннитрильный каучук, полиметилметакрилатный латекс и другие.
Подготовленная масса разбавляется водой до концентрации 0,2 - 0,3% и поступает на отлив. Отлитые образцы прессуются и сушатся.
Полученные образцы сепараторов-стекломатов были испытаны по стандартным методикам на физико-механические свойства.
Были изготовлены и испытаны следующие образцы.
Образец 1.
Изготовлен образец стекломата, состоящий из смеси микротонких штапельных волокон с добавлением химически стойкого латекса в соотношении, мас.%:
Волокно со средним диаметром М20 - МТВ - (0,35 - 0,40) мкм - 76
Волокно со средним диаметром М20 - МТВ - (0,22 - 0,25) мкм - 20
Химически стойкий латекс - 4.
Полученный материал имеет толщину 0,7 мм, предел прочности при растяжении - 0,25 МПа, электрическое сопротивление 0,12 Ом·см2, максимальный диаметр пор - 20 мкм, минимальный - 6 мкм, удельную впитываемость сернокислого электролита - 12,5 г/г, недостаточную эластичность и устойчивость к механическим повреждениям.
Удельная впитываемость сернокислого электролита характеризуется количеством серной кислоты в граммах, поглощенной сепарационным материалом за 10 мин при полном погружении его в серную кислоту, отнесенное к массе абсолютно сухого сепаратора в граммах.
Определение этого параметра проводилось по методике, изложенной в ТУ ОП 13-0248643-251-92 "Материал сепарационный для кислотных источников тока".
Образец 2.
Изготовлен образец стекломата, состоящий из смеси микротонких штапельных волокон с добавлением химически стойкого латекса в соотношении, мас.%:
Волокно со средним диаметром М20 - МТВ - (0,35 - 0,40) мкм - 78 - 80
Волокно со средним диаметром М20 - МТВ - (0,22 - 0,25) мкм - 15 - 17
Химически стойкий латекс - остальное до 100.
Полученный материал имеет толщину 0,7 мм, предел прочности при растяжении - 0,42 МПа, электрическое сопротивление - 0,06 Ом·см2, максимальный диаметр пор - 10 мкм, минимальный - 2 мкм, удельную впитываемость сернокислого электролита - 18,7 г/г, обладает способностью к перегибу без механических повреждений.
Образец 3.
Изготовлен образец стекломата, состоящий из смеси микротонких штапельных волокон с добавлением химически стойкого латекса в соотношении, мас.%:
Волокно со средним диаметром М20 - МТВ - (0,35 - 0,40) мкм - 78 - 80
Волокно со средним диаметром М20 - МТВ - (0,22 - 0,25) мкм - 15 - 17
Химически стойкий латекс - остальное до 100.
Образец 3 имеет толщину 1,1 мм, максимальный диаметр пор - 10 мкм, минимальный - 2 мкм, обладает низким электросопротивлением - 0.07 Ом·см2, способен к перегибу без механических повреждений, имеет предел прочности при растяжении - 0,45 МПа и удельную впитываемость сернокислого электролита - 18,7 г/г.
Образец 4.
Изготовлен образец стекломата, состоящий из смеси микротонких штапельных волокон с добавлением химически стойкого латекса в соотношении, мас.%:
М20 - МТВ - (0,35 - 0,40) мкм - 83
М20 - МТВ - (0,22 - 0,25) мкм - 13
Химически стойкий латекс - 4
Полученный образец стекломата имеет толщину 0,7 мм, электрическое сопротивление - 0,12 Ом • см2, максимальный диаметр пор - 30 мкм, минимальный - 8 мкм, предел прочности при растяжении - 0,25 МПа и удельную впитываемость сернокислого электролита - 11,6 г/г.
Полученные результаты представлены в таблице 1.
Как видно из приведенных примеров (Табл.1), снижение содержания в композиции микротонкого штапельного стекловолокна с диаметром (0,35 -0,40) мкм ниже 78% (образец 1) ведет к снижению механической прочности, эластичности и удельной впитываемости сернокислого электролита. Структура сепаратора-стекломата при этом получается крупнопористой.
Увеличение содержания в композиции стекловолокна с диаметром (0,35 - 0,40) мкм выше 80% (образец 4) также ухудшает физико-механические и структурные характеристики сепаратора-стекломата.
Изменение количественного состава в заявляемой композиции второго компонента - стекловолокна со средним диаметром (0,22 - 0,25) мкм также ведет к ухудшению физико-механических свойств сепаратора-стекломата.
Таким образом, заявляемая композиция (образцы 2 и 3) имеет значительное преимущество перед прототипом:
- оптимальную мелкопористую структуру, способствующую хорошему абсорбированию электролита, о чем свидетельствует высокая удельная впитываемость сернокислого электролита и небольшой диаметр пор;
- низкое электросопротивление;
- достаточные механическую прочность и эластичность, обеспечивающие высокие сепарирующие свойства стекломата;
- исключает из своего состава пищевые компоненты.
| Таблица 1 – Характеристики образцов заявляемого сепаратора-стекломата | |||||||||
| №п п Образцы |
Композиции образцов заявленного сепаратора стекломата мас.% | Характеристики стекломата | |||||||
| Толщина под нагру зкой 10 МПа, мм | Предел прочности при растяжении, МПа | Эластичность (перегиб на 180° без механических повре ждений) | Электросопротивление, Ом·см2 | Удельная впитываемость сернокислого электролита |
Диаметр пор, мкм | ||||
| максимальный | средний | минимальный | |||||||
| 1 | - Волокно со средним диаметром (0,35-0,40) мкм - 78 - 80 - А - Волокно со средним диаметром (0,22-0,25) мкм-15-17 - В - Химически стойкий латекс - С А – 76 В – 20 С - 4 |
0,7 | 0,25 | нет | 0,12 | 12,5 | 20 | 8,5 | 6,0 |
| 2 | А - 78-80 В - 15-17 С - остальное до 100 |
0,7 | 0,42 | да | 0,06 | 18,7 | 10 | 6-8 | 1,0-3,0 |
| 3 | А - 78-80 В - 15-17 С - остальное до 100 |
1,1 | 0,45 | да | 0,07 | 18,7 | 10 | 6-8 | 1,0-3,0 |
| 4 | А – 83 В - 13 С - 4 |
0,7 | 0,20 | нет | 0,12 | 11,6 | 30 | 10 | 8 |
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Международная заявка WO №80/01969, кл. Н 01 М 2/16, 1980.
2. Международная заявка WO №980875, кл. Н 01 М 2/16, 1998.
3. Заявка Японии №61-259452, кл. Н 01 М 2/16, 1980 (прототип).
Claims (1)
- Сепаратор-стекломат для герметичной свинцовой аккумуляторной батареи, содержащий стекловолокно и связующее, отличающийся тем, что в качестве стекловолокна взята композиция, содержащая микропористые микротонкие стеклянные штапельные волокна со средним диаметром (0,35÷0,40) мкм, средним диаметром (0,22÷0,25) мкм и химически стойкий латекс в качестве связующего при следующем соотношении компонентов, мас.%:Волокно со средним диаметром (0,35÷0,40) мкм - 78÷80Волокно со средним диаметром (0,22÷0,25) мкм - 15÷17Химически стойкий латекс Остальное до 100
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002107029/09A RU2249884C2 (ru) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | Сепаратор-стекломат для герметичных свинцовых аккумуляторов с абсорбированным электролитом |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002107029/09A RU2249884C2 (ru) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | Сепаратор-стекломат для герметичных свинцовых аккумуляторов с абсорбированным электролитом |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002107029A RU2002107029A (ru) | 2003-09-10 |
| RU2249884C2 true RU2249884C2 (ru) | 2005-04-10 |
Family
ID=35612074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002107029/09A RU2249884C2 (ru) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | Сепаратор-стекломат для герметичных свинцовых аккумуляторов с абсорбированным электролитом |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2249884C2 (ru) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2532548C1 (ru) * | 2011-10-13 | 2014-11-10 | Токусю Токай Пейпер Ко., Лтд. | Пористая мембрана и способ ее получения |
| US8900758B2 (en) | 2011-10-13 | 2014-12-02 | Tokushu Tokai Paper Co., Ltd. | Separator for electrochemical device and process for preparing the same |
| US9023535B2 (en) | 2011-10-13 | 2015-05-05 | Tokushu Tokai Paper Co., Ltd. | Porous membrane and process for preparing the same |
| EP3367481A1 (en) * | 2017-02-22 | 2018-08-29 | Johns Manville | Acid battery pasting carrier |
| RU2666791C2 (ru) * | 2011-08-12 | 2018-09-12 | Аливо Интернешнл С.А. | Перезаряжаемый электрохимический элемент и способ его изготовления |
| RU2774312C1 (ru) * | 2021-04-30 | 2022-06-17 | Наталья Владимировна Щербак | Бумагоподобный кислотостойкий сепарационный материал и способ его получения |
-
2002
- 2002-03-20 RU RU2002107029/09A patent/RU2249884C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2666791C2 (ru) * | 2011-08-12 | 2018-09-12 | Аливо Интернешнл С.А. | Перезаряжаемый электрохимический элемент и способ его изготовления |
| RU2532548C1 (ru) * | 2011-10-13 | 2014-11-10 | Токусю Токай Пейпер Ко., Лтд. | Пористая мембрана и способ ее получения |
| US8900758B2 (en) | 2011-10-13 | 2014-12-02 | Tokushu Tokai Paper Co., Ltd. | Separator for electrochemical device and process for preparing the same |
| US9023535B2 (en) | 2011-10-13 | 2015-05-05 | Tokushu Tokai Paper Co., Ltd. | Porous membrane and process for preparing the same |
| EP3367481A1 (en) * | 2017-02-22 | 2018-08-29 | Johns Manville | Acid battery pasting carrier |
| US10622639B2 (en) | 2017-02-22 | 2020-04-14 | Johns Manville | Acid battery pasting carrier |
| US11417889B2 (en) | 2017-02-22 | 2022-08-16 | Johns Manville | Acid battery pasting carrier |
| US12074329B2 (en) | 2017-02-22 | 2024-08-27 | Johns Manville | Acid battery pasting carrier |
| RU2774312C1 (ru) * | 2021-04-30 | 2022-06-17 | Наталья Владимировна Щербак | Бумагоподобный кислотостойкий сепарационный материал и способ его получения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6495286B2 (en) | Glass fiber separators for lead-acid batteries | |
| KR19980024098A (ko) | 알칼리전지용 격리지 | |
| EP1170809B1 (en) | Sealed lead-acid battery separator | |
| JP2006222083A (ja) | 不織布、繊維および電気化学的電池 | |
| US20190393464A1 (en) | Pasting papers and capacitance layers for batteries comprising multiple fiber types and/or particles | |
| RU2249884C2 (ru) | Сепаратор-стекломат для герметичных свинцовых аккумуляторов с абсорбированным электролитом | |
| EP3823066A1 (en) | Nonaqueous secondary battery binder and liquid dispersion thereof | |
| US20190181410A1 (en) | Pasting papers and capacitance layers for batteries comprising multiple fiber types and/or particles | |
| CN112821009B (zh) | 一种锂电池隔膜及其锂离子电池的制备方法 | |
| JPH06231746A (ja) | アルカリ乾電池用セパレータ紙 | |
| KR100420052B1 (ko) | 배터리용유리섬유격리판 | |
| CN111048723A (zh) | 一种铅炭电池用的改性agm隔膜及其制备方法 | |
| CN1679184A (zh) | 隔板、具有隔板的电池和隔板的制作方法 | |
| CA2034590A1 (en) | Battery separator for recombinant batteries | |
| CN111587509A (zh) | 包含多种纤维类型的用于电池的涂膏纸 | |
| CN115434184B (zh) | 一种纳米复合涂板纸及其制备方法 | |
| CN116581480A (zh) | 一种高锂离子迁移率隔膜及其制备方法 | |
| JP4324891B2 (ja) | シート状材料 | |
| JPH11144698A (ja) | 二次電池用セパレ−タ− | |
| JP4298215B2 (ja) | 密閉型鉛蓄電池用セパレータ | |
| JPH076746A (ja) | 電池用セパレータ | |
| WO2015080150A1 (ja) | 鉛蓄電池用セパレータ及び鉛蓄電池 | |
| JPH0266850A (ja) | 密閉型鉛蓄電池 | |
| JPH10106529A (ja) | 電池用セパレータ | |
| JP2858605B2 (ja) | アルカリ電池用セパレータ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050321 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100321 |