專(zhuān)利名稱(chēng)：玻璃纖維增強(qiáng)的吸濕隔板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用纖維增強(qiáng)的吸濕隔板，用于包括由一個(gè)閥調(diào)節(jié)的鉛酸蓄電池(lead-acid accumulator)在內(nèi)的電池中。
鉛酸蓄電池用于以化學(xué)形式儲(chǔ)存電能。
這種形式的蓄電池可以充電和放電多次；某些蓄電池在放電時(shí)輸出的電能量變得太小之前，可以經(jīng)受幾百次，或甚至幾千次充電-放電循環(huán)。正常情況下，在蓄電池容量達(dá)到其標(biāo)稱(chēng)容量的80％時(shí)，這種蓄電池的電氣性能達(dá)到其極限。
傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池的維修包括補(bǔ)充因電解或蒸發(fā)損失的水，特別是在再充電循環(huán)時(shí)補(bǔ)充水。
為了取消這種維修保養(yǎng)工作，開(kāi)發(fā)了一種由一個(gè)閥調(diào)節(jié)的蓄電池，又可稱(chēng)為氣體復(fù)合蓄電池(Gas-recombination accumulator)。由于在再充電循環(huán)結(jié)束時(shí)，在蓄電池中產(chǎn)生氧的再化合作用，因此，這種形式的蓄電池中，水的損失大大減少。
在再充電過(guò)程結(jié)束時(shí)，通過(guò)在電解溶液中所含的水的電解作用，在正極上產(chǎn)生氧。這種氣體充滿(mǎn)蓄電池，并向著負(fù)極移動(dòng)。這樣，在所述負(fù)極表面上，氧被還原；然后，通過(guò)一系列的電化學(xué)反應(yīng)，氧進(jìn)入電解溶液中。
負(fù)極上氧可以被還原是因?yàn)?，該蓄電池帶有一個(gè)可防止氧從該蓄電池逸出，和可維持該蓄電池內(nèi)的壓力比大氣壓為稍高的閥。該蓄電池內(nèi)的這個(gè)過(guò)剩壓力，可防止大氣進(jìn)入蓄電池中。
只有在電解溶液不動(dòng)，和氣體有空間可以循環(huán)的情況下，氧才可能進(jìn)行內(nèi)部再循環(huán)。使電解溶液不動(dòng)的二種方法是-使電解溶液與二氧化硅形成凝膠體；-使用可以保持電解溶液的吸濕隔板。
由一個(gè)閥調(diào)節(jié)的蓄電池，具有放置在極性相反的二塊電極板之間的多塊撓性的多孔隔板。該隔板吸收和保持酸性液體的電解溶液，使得基本上全部電解溶液被吸收至該多塊隔板的孔中；而在蓄電池電極板上，只有非常薄的一層電解溶液薄膜。不論該蓄電池的位置如何，這些隔板都可使電解溶液保持在電極板附近。
電解溶液充滿(mǎn)該吸濕隔板微孔的飽和程度，不應(yīng)超過(guò)95％；因?yàn)楸匦枰幸恍┳杂煽臻g，使在正極上產(chǎn)生的氧，能通過(guò)該隔板，流動(dòng)至負(fù)極上。在負(fù)極上氧通過(guò)還原被消耗掉，并通過(guò)一系列的電化學(xué)反應(yīng)，重新進(jìn)入電解溶液中。
吸濕隔板在氧的再循環(huán)中起著非常重要的作用。因?yàn)?，使電解溶液在隔板的微孔中不流?dòng)，就可使氧到達(dá)負(fù)極的表面；并在負(fù)極表面上，通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)，使氧被還原。
傳統(tǒng)上，吸濕隔板是用抗氧化性能好的玻璃微纖維制成的。當(dāng)蓄電池充滿(mǎn)電解溶液時(shí)，這種玻璃微纖維迅速和完全地被電解溶液(硫酸)所飽和。
過(guò)去曾使用過(guò)各種不同纖維的混合物，例如使用帶有有機(jī)纖維或不帶有機(jī)纖維的粗玻璃纖維和細(xì)玻璃纖維的混合物。這些粗和細(xì)的玻璃纖維使用的比例是，它們應(yīng)能保持足夠量的電解溶液。美國(guó)專(zhuān)利4465748號(hào)公布了一種玻璃纖維制成的隔板，該隔板中5％～35％(按重量計(jì))的玻璃纖維的直徑小于1微米，其余的玻璃纖維的直徑較大。
由玻璃微纖維制成的吸濕性纖維隔板的物理性質(zhì)和機(jī)械性質(zhì)，很大程度上決定于細(xì)的微纖維含量及這些細(xì)的微纖維的放置方法。
這種形式的隔板的一個(gè)理想性質(zhì)是可以粘接隔板，并可以形成包封電極的袋。通過(guò)使用合成纖維與玻璃微纖維混合，可以粘接這種隔板。一般，使用5～40％的合成纖維；這些合成纖維可以熔化，將隔板粘接在一起。另一種將二塊隔板粘接起來(lái)的方法是，在一些地方，將該二塊隔板壓緊，使它們互相粘接在一起。這種隔板一般含有5～40重量％的合成纖維；通過(guò)加熱，這些合成纖維可以熔化；或者在壓縮時(shí)，這些合成纖維可以變形。
這種方法可以通過(guò)法國(guó)專(zhuān)利FR 2677672號(hào)了解。
本發(fā)明的目的是要提供一種機(jī)械性質(zhì)比傳統(tǒng)的蓄電池用的玻璃微纖維隔板的機(jī)械性質(zhì)好的、蓄電池用的玻璃微纖維隔板。
為達(dá)到這個(gè)目的，本發(fā)明提供了一種用于由一個(gè)閥調(diào)節(jié)的鉛酸蓄電池的吸濕隔板，該隔板包括第一層、第二層、和放置在該第一層和第二層之間的一條合成樹(shù)脂制成的帶。
由于該合成樹(shù)脂帶覆蓋著該第一層的全部表面或部分表面，該隔板的強(qiáng)度提高。這種吸濕隔板的抗拉強(qiáng)度，比傳統(tǒng)的、用成分與本發(fā)明的隔板所用玻璃纖維相同的單層玻璃纖維制成的隔板的抗拉強(qiáng)度大。已經(jīng)看到，該隔板的抗拉強(qiáng)度提高相當(dāng)多。對(duì)于成分相同的玻璃微纖維制成的隔板，測(cè)量表明，本發(fā)明的隔板的抗拉強(qiáng)度，比傳統(tǒng)的隔板抗拉強(qiáng)度提高了三倍，即從0.5kN/m提高至1.5kN/m。另外，合成樹(shù)脂的帶，使該隔板的伸長(zhǎng)率達(dá)到4％；而不含該合成樹(shù)脂帶的同樣的隔板的伸長(zhǎng)率只有1％。因此，可以將由較脆弱的材料制成的隔板，用在要求抗拉強(qiáng)度較高的地方，例如，用在包封蓄電池的電極的自動(dòng)機(jī)中。
該合成樹(shù)脂最好是熱凝成形的樹(shù)脂。在大約100℃的溫度下，使該隔板干燥后，該熱凝成形樹(shù)脂即失去水分，并形成可使隔板的二個(gè)層粘接在一起的一層非常堅(jiān)固的塑性薄膜。另外，這種熱凝成形樹(shù)脂可將二塊互相放在一起的、不同的隔板粘接在一起，形成可將電極插入其中的一個(gè)袋。可以利用(例如)機(jī)械的方法，加熱的方法等，將上述二塊不同的隔板粘接在一起。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，該合成樹(shù)脂帶包括丙烯酸樹(shù)脂，最好為丙烯酸丁酯。
該合成樹(shù)脂帶，最好包括由被合成樹(shù)脂飽和的玻璃微纖維組成的纖維。
該合成樹(shù)脂帶的厚度可在0.01～1mm之間變化，最好為0.05～0.15mm。
該合成樹(shù)脂帶的寬度，可根據(jù)隔板寬度的變化來(lái)選擇。一般，該合成樹(shù)脂帶的寬度，比該隔板的總寬度小。通常，該合成樹(shù)脂帶的寬度為1～20mm，最好為3～10mm。
該合成樹(shù)脂帶可以是單獨(dú)一條帶，或?qū)⑵溟L(zhǎng)度細(xì)分，形成二條或多條帶。一般，該合成樹(shù)脂帶的寬度為1～20mm，最好為3～10mm。
上述玻璃微纖維制成的二個(gè)層，可以是相同的或不同的。隔板的二個(gè)層可以包括平均直徑為0.2～13微米的玻璃纖維。每一個(gè)層的典型組成成分如下0～60％的平均直徑小于1微米(0.2～0.8微米)的玻璃纖維，0～70％的平均直徑為1～10微米(2～4微米)的玻璃纖維，和5～10％的平均直徑為10～13微米的玻璃纖維。
根據(jù)隔板所希望的特性的不同，每一層的組成成分可以改變。二個(gè)層可以相同或不同。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，該隔板的第一層包括多于50％的、平均直徑小于1微米的玻璃纖維。
最好，第一層的玻璃纖維的平均直徑大于0.4微米。
該第一層的厚度最好為該隔板總厚度的20～50％。細(xì)纖維和粗纖維的重量比可在該隔板總重量的20～50％之間變化。
該隔板的第二層，最好包括多于50％的、平均直徑大于1微米的玻璃纖維。最理想是，該隔板的第二層包括多于90％的、平均直徑大于1微米的玻璃纖維。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述第二層也可包括平均直徑大于5微米的玻璃纖維。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提出了制造用于包括由一個(gè)閥調(diào)節(jié)的鉛酸蓄電池在內(nèi)的電池中的吸濕隔板的方法。該方法是先將一個(gè)下層放在一個(gè)支承上；再在該下層上放置由合成樹(shù)脂制成的帶；然后再將一個(gè)上層放在所述合成樹(shù)脂帶上；最后壓縮該上層和下層，使上層和下層互相粘接在一起。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述下層基本上包括平均直徑大于1微米的玻璃纖維；而所述上層基本上包括平均直徑小于1微米的玻璃纖維。
因?yàn)榘ㄆ骄睆酱笥?微米的玻璃纖維的層的孔隙較大，因此，該合成樹(shù)脂帶的粘接可以改善。
最好，接著將與水混合的玻璃纖維，放在一張可透水的席子上。在放上第二個(gè)玻璃纖維層后，壓縮該隔板，使疊放在一起的二個(gè)層粘接起來(lái)，然后再進(jìn)行干燥。
本發(fā)明的其他特點(diǎn)，通過(guò)結(jié)合附圖，對(duì)下面的一個(gè)非限制性例子的說(shuō)明，將可理解。其中

圖1表示包括二條合成樹(shù)脂帶的一塊隔板；圖2為表示用放置丙烯酸樹(shù)脂覆蓋層增強(qiáng)的一種多層隔板的制造方法的圖。
圖1表示一塊多層的隔板10。該隔板10包括主要含有平均直徑小于1微米的玻璃纖維的第一層；主要含有平均直徑大于1微米的玻璃纖維的第二層；和放在該第一層和第二層之間的、由合成樹(shù)脂制成的二條帶12。在圖1所示的情況下，該二條帶12放在隔板10的二個(gè)側(cè)邊，以增強(qiáng)所述隔板的側(cè)邊緣。該二條帶12的厚度均為大約0.1mm，其寬度均為3～10mm。該二條帶由丙烯酸樹(shù)脂制成，可以增強(qiáng)該隔板10。
圖2為表示一塊多層隔板的制造方法的示意圖。
主要包括平均直徑為0.2～13微米的玻璃纖維的下層14，放在一個(gè)支承(沒(méi)有示出)上。利用分配器16，將粘性液體形式的合成樹(shù)脂，涂覆在所述下層14的一部分上，形成至少一條合成樹(shù)脂帶12。然后，在該下層14和該合成樹(shù)脂帶12上，放置主要包括平均直徑為0.2～13微米的玻璃纖維的第二層18。
使這些纖維與水混合，然后放置在一張可透水的席子(mat)上。在放置好二個(gè)玻璃纖維層和合成樹(shù)脂帶之后，利用一個(gè)滾子(沒(méi)有示出)壓縮該隔板，以將多余的水排出，并使該二個(gè)玻璃纖維層和一條合成樹(shù)脂帶或多條合成樹(shù)脂帶粘接在一起。利用合成樹(shù)脂帶來(lái)增強(qiáng)隔板，還可使隔板的抗拉強(qiáng)度進(jìn)一步提高；該抗拉強(qiáng)度可從大約0.5kN/m提高至1.5kN/m。
該隔板的伸長(zhǎng)率也可大大提高，可從1％提高至大約4％。
該抗拉強(qiáng)度的值，是利用在隔板制造工業(yè)和造紙工業(yè)中眾所周知的方法確定的。本發(fā)明是利用BCI(國(guó)際電池協(xié)會(huì))制定的測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)量的參見(jiàn)Tappi T495。簡(jiǎn)要地說(shuō)，這種測(cè)試方法是在互相隔開(kāi)102mm(4英寸)的二個(gè)夾爪之間，放置一條寬度為25mm，長(zhǎng)度為150mm的合成樹(shù)脂帶。在測(cè)試過(guò)程中，以25±5mm/min的速率，拉伸該帶。斷裂力以牛頓(N)表示，確定該帶的斷裂點(diǎn)和斷裂點(diǎn)處的伸長(zhǎng)率。
不帶合成樹(shù)脂帶的被測(cè)試的隔板樣件的斷裂力為5N；而包括根據(jù)本發(fā)明的一條合成樹(shù)脂帶的被測(cè)試的隔板樣件的斷裂力達(dá)到37.5N。由于被測(cè)試的本發(fā)明的隔板所帶的合成樹(shù)脂帶的寬度為25mm，因此，上述37.5N的斷裂力，相當(dāng)于抗拉強(qiáng)度為1.5kN/m。
權(quán)利要求
1.一種用于由一個(gè)閥調(diào)節(jié)的鉛酸蓄電池的吸濕隔板，其特征為，該隔板包括由玻璃纖維制成的第一層、由玻璃纖維制成的第二層、和放置在該第一層和第二層之間的一條合成樹(shù)脂制成的帶。
2.如權(quán)利要求1所述的隔板，其特征為，該由合成樹(shù)脂制成的帶包括丙烯酸丁酯。
3.如權(quán)利要求1或2所述的隔板，其特征為，該合成樹(shù)脂帶包括用合成樹(shù)脂飽和的玻璃纖維。
4.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的隔板，其特征為，該合成樹(shù)脂帶的厚度為0.01～1mm，最好為0.05～0.15mm。
5.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的隔板，其特征為，該合成樹(shù)脂帶的寬度為1～20mm，最好為3～10mm。
6.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的隔板，其特征為，該第一層包括多于50％的平均直徑小于1微米的玻璃纖維。
7.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的隔板，其特征為，該第一層的玻璃纖維的平均直徑，大于0.4微米。
8.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的隔板，其特征為，該第一層的厚度占該隔板總厚度的20～50％。
9.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的隔板，其特征為，該第二層包括多于50％、平均直徑大于1微米的玻璃纖維。
10.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的隔板，其特征為，該第二層還包括平均直徑大于5微米的玻璃纖維。
11.制造根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的隔板的方法，其特征為，將主要包括玻璃纖維的一個(gè)下層放在一個(gè)支承上；再將至少一條由合成樹(shù)脂制成的帶，放在所述的下層上；然后，再將主要包括玻璃纖維的一個(gè)上層，放在所述的合成樹(shù)脂制成的帶上；并壓縮該上層和下層，使上層和下層互相粘接在一起。
12.如權(quán)利要求11所述的制造隔板的方法，其特征為，該合成樹(shù)脂帶，是由粘性液體形式的合成樹(shù)脂涂覆在該玻璃纖維制的下層上形成的。
13.如權(quán)利要求11或12所述的制造隔板的方法，其特征為，該玻璃纖維與水混合，并放在一塊可透水的席子上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種吸濕隔板,用于由閥調(diào)節(jié)的鉛酸蓄電池,包括一第一玻璃纖維層、一第二玻璃纖維層和一插在第一層和第二層之間的合成樹(shù)脂帶。
文檔編號(hào)B29C65/00GK1276920SQ98810280
公開(kāi)日2000年12月13日 申請(qǐng)日期1998年10月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月15日
發(fā)明者安東尼奧·L·德姆費(fèi)雷拉 申請(qǐng)人:阿默-西爾公司