隔阂资料——电池的“第三电极”！
——新式非织造资料电池隔阂中的运用
一. 国内外现状
从1800年意大利科学家伏打（Volta）教授创造伏打电池至今，电池已有200年的前史了。
近半个世纪电池工业飞速开展。因为科技的前进和生活水平的进步，推进着各种电池的改进和新电池的发生，特别是电子、通讯、航天、轿车等工业的开展，要求体积小、质量轻、高能量、高功率、无污染、长寿数的电池日益火急，然后促进新的电池种类不断出现，如碱性锌锰电池、燃料电池、锂电池、氢镍蓄电池等。这些电池就其功能比过去的电池愈加优胜、运用寿数更长。
我国2000年电池产值到达170亿只，共耗费电池70亿只，是国际第一大电池出产国，又是国际第一大电池产品耗费国。一起我国也是电池出口大国，长时刻远销130多个国家和地区。
国内电池的种类也有了全面的扩展，现有14个系列250多个种类，相继开发出产了镉镍电池、二次碱锰电池、镍氢电池、锂电池和全封闭铅酸电池。已构成了完好的工业体系。一起咱们也清醒地看到所面对的问题：质量差价格低，1996年我国电池产值为122亿只，占国际总产值的33%，但销售额仅占2.8%，新资料运用少，高级电池隔阂依靠进口,低汞无汞电池出产开展缓慢。进入21世纪，经济与社会可持续开展已成为永久的主题，电池工业将面对着新的机会与应战。燃料电池和太阳能电池，光伏发电（PV）技能，即用太阳能电池将光能直接变成电能的技能被以为是21世纪最有期望推广运用的可再生能源运用技能。燃料电池（FC）是以效率高、无污染（完成零排放）、节省能源等长处而成为电池宗族的新宠和经济开展的绿色动力。能够意料，电池工业的开展必将跟着科技的加快和新资料的运用而得到更快的开展，比能量密度会更高，比功率密度会更大，运用或循环寿数将更长，愈加安全，愈加契合环保要求。
二. 电池隔阂资料
电池的开展取决于新资料的开展，电池的质量取决于新资料的质量，电池的先进取决于资料的先进。我国电池产品质量不安稳的原因之一是电池资料开发的滞后，质量难以保证，假如电池资料彻底仰仗进口，难以构成价格和本钱优势。因而，怎么发挥我国加工才干的优势，注重电池资料的研讨和集成，使我国从电池大国变为电池强国。而在组成电池的各个部分之中，隔阂资料无疑起到了无足轻重的效果，它的好坏直接影响电池的放电容量和循环运用寿数，因而，有必要对隔阂资料的研讨和加工技能处以满足的注重。
隔阂又称隔板也叫阻隔物。置于电池南北极之间，隔阂的形状有薄膜、板材、棒材等，其作业原理是使正负极离隔，避免南北极活性物质直接触摸，避免电池内部短路，但又不阻挠电池中离子的搬迁，在特别功能的电池中，隔阂还有吸附电池液的效果。隔阂一般用非金属资料制成，有很多的微孔以保证离子经过，不同电池所用资料不同，隔阂质量的好坏对电池的影响很大，直接影响电池的功能和寿数。对隔阂资料的一般功能要求是：
▲ 电阻要小，也便是离子经过隔阂的才干越大越好，即隔阂对电解质离子运动的阻力越小越好，这样电池的内阻就相应减小，电池在大电流放电时的能量损耗减小。
▲ 隔阂资料应是电子导电的绝缘体，并能阻挠从电极上掉落的活性物质微粒和枝晶的成长。
▲ 在电解液中有化学安稳性，本领受电解质的腐蚀和正极上的强氧化剂或新生态氧的氧化效果及其他氧化还原效果。
▲ 应具有必定的机械强度、抗弯曲才干和可湿润性，以保证电池在安装和运用进程中不被损坏。
▲ 资料来历丰厚，价格低价。
一次电池中隔阂质量不象二次电池那样要求严厉，只需是安稳、低电阻的高度多孔隔阂就契合要求，而二次电池要饱尝屡次充放电循环，因而要求隔阂具有挑选渗透性、抗氧化功能、孔率散布均匀等。
常用的隔阂资料有棉纤维素纤维纸、微孔橡胶、微孔塑料和非织造玻璃纤维、非织造组成纤维网膜、非织造水溶性纤维接枝膜等，可根据化学电源不同系列的具体要求而选取。
三. 新式非织造隔阂资料功能
1． 非织造超细玻纤隔板（AGM）
一般以碱玻璃为质料经高温熔化制成一次纤维，再经高温高速气流牵伸构成超细纤维网（毡）。纤维直径一般小于3μm，故也称超细纤维棉，因不含有机杂质故耐氧化功能好，适合于制作铅蓄电池隔板。在隔阂成型中，需经过胶粘剂浸渍方能具有必定的硬挺度，通常以有机胶粘剂为主，再保证隔阂到达规则厚度条件下，为添加隔阂的机械强度，节省质料，削减酸置换，可在隔阂的一面加上必定标准形状的筋条，筋条的资料多为聚氯乙烯树脂或其它有机和无机资料。
非织造玻璃纤维的特性：
a. 吸液性高，吸液速度快，亲水性好，吸收并坚持电池额外容量所的电解液，并在整个寿数期间坚持较高的吸液率。
b. 外表积大、孔隙率高，只需电解液匮乏就可正极生成的氧气经过隔阂分散到负极，与负极上的海绵铅结合。
c. 孔径小可有用避免电池短路和枝晶穿透。
d. 化学纯度高，有害杂质少。
e. 有很好的耐酸性和抗氧化性。
f. 电阻率低。
影响超细玻璃纤维隔阂功能的首要因素
a. 非织造超细玻璃纤维化学组成的影响
b. 玻璃纤维的化学组分是影响隔阂功能的一个关键因素,它直接影响隔阂的化学功能。 玻璃纤维隔阂中存在铁、铜、镍等金属或金属离子，将添加电池的自放电和析气量，因而有必要挑选有害杂质少的资料才干保证隔阂有杰出的功能。
c. 非织造超细玻璃纤维直径和长度的影响超细玻璃纤维隔阂中纤维直径越小，外表积大，湿润性就高，因而吸液率大，隔阂孔径也小，反抗枝晶穿透才干越强，但其电阻值将相应升高，因而有必要挑选一个最佳的组合。
2． 熔喷法超细聚丙烯（PP）隔阂
熔喷法聚丙烯隔板又名非织造型的聚丙烯隔板，包含聚丙烯袋式隔板和非袋式隔板两种，所用原资料为聚丙烯树脂，要求树脂的分子量散布规模要窄，流动性要好。聚丙烯超细纤维隔板具有电阻小，孔率高，最大孔径小，微孔结构弯曲，电解液硫酸对隔板的滋润速度快，化学纯度优秀，极小的酸置换量，极小的尺度缩短，杰出的柔韧性和低价的价格可制成袋式隔板的长处。东华大学在研制上述熔喷PP隔板后，相继开发了聚酯、聚乙烯、聚酰胺等熔喷隔板膜资料。
另可采纳以热氧化铰链办法将亲水性基团引进聚亚芳基硫醇的分子链上，将该聚合物熔喷捏合，一起在280~4200C的喷丝织件中熔喷，用290~4200C的热空气拉伸纤维并将纤维堆积。该纤维一般用作电池隔阂。例如：402kg聚苯硫（H-I）用8.0kg（为固态）水溶液的10%对苯乙烯基磺酸钠盐在2200C 下处理12小时，制成含磺酸钠的聚苯硫（I），在兆秒毫螺杆挤压机中熔融捏合，在3300C的喷丝组件中熔喷，并进入3500C的空气流，再堆积制成熔喷非织造布，构成织物的纤维直径6μm，抗张强度2.5kg/5cm，吸收滴落的水滴需求时刻0.31秒。
3． 玻璃纤维复合式隔阂
玻璃纤维隔阂和其它资料的隔阂并用组成复合式隔阂，其玻璃纤维的一侧朝向正极，可避免活性物质掉落，然后延伸电池寿数。这种隔阂的首要特点是防震性好，有减震效果，故适宜在轿车型电池上运用。
4． 纤维素隔阂
首要是指纤维素及其混合物而言。例如，非织造的95%聚氯乙烯以及粘胶-棉胶做成的纸质隔阂可用在碱性锌锰电池中，当储存温度到达700C时，它们在强碱电解质和二氧化锰的氧化效果下，都具有化学安稳性。即便在放电时，正负极有所胀大，依然能接受。
5． 新式浆层纸隔阂
新式的浆层纸是改动传统的外表深层工艺为浆内深加工工艺，经过在浆液内添加电解液坚持物及缓蚀剂，使隔阂具有杰出的吸液性和保液性，然后有用下降电池内阻，延伸锌锰电池的寿数。该隔阂用纤维有组成纤维、植物纤维或玻璃纤维。
6． 组成隔阂
首要包含抗氧化功能好的聚乙烯接枝膜和离子交换膜，锌银电池作为二次电池运用时，运用聚乙烯和聚乙烯醇聚合而成的隔阂，其间聚乙烯经辐射后添加抗氧化性而变成接枝膜。现在研讨还标明，它对阻挠枝晶成长有用。而离子交换膜的微孔具有挑选性，可阻挠锌银电池中锌酸盐的搬迁，聚合后的隔阂十分细密然后坚持杰出的导电功能。
7． SWP隔阂
SWP隔板由聚丙烯或聚氯乙烯纤维组成，其间混和低熔点的聚合物纤维，该隔阂具有杰出的弹性，在被紧缩后仍能较好得恢复原状。运用SWP隔阂，电池可在充放电进程中使极板一直处于紧缩状况，然后进步了电动车用铅蓄电池的循环寿数。但SWP隔阂的孔率较AGM隔阂的小，其电阻相对较大（是传统AGM隔阂的4~6倍），因而在电池放电初期容量较低当水丢失超越10%时，运用SWP隔阂的电池比用AGM隔阂的电池的放电容量高，因而用SWP隔阂作为电解液载体有助于进步电池的循环寿数和循环后期电池的放电容量。
几种隔阂资料功能
隔阂类型 电阻（Ω） 最大孔径（μm） 孔率（%）
PVC隔阂 0.0024 ＜25 40
PE隔阂 0.0005 ＜1 60
橡胶隔阂 0.0034 ＜2 58
非织造PP隔阂 0.0008 ＜38 70
非织造纤维素隔阂 0.002 ＜45 65
非织造超细玻纤隔阂 0.0008 ＜30 85
8． 镍-氢电池的干法制作非织造隔阂
以选用热粘法的产品为主，厚度约0.15mm，所用纤维直径为10μm。选用割裂型复合纤维资料，如大和纺织公司选用的17割裂超细复合纤维制成的非织造隔阂，纤维均匀纤度为0.2dtex。日本东燃化学公司运用熔喷法制作铜板型电池的隔阂,选用干法短纤非织造的梳理成网对纤度0.9dtex 以下的纤维是困难的，产值也不高，因而对纤度在0.6dtex、长度在10mm以下的纤维，宜选用湿法成网工艺，再经射流缠结加固纤维的方法制得非织造隔阂资料。三菱造纸公司出产的镍-氢电池所用纤维为0.11～0.22dtex，而旭化成公司选用厚度为0.1mm的尼龙非织造。
咱们以为只要赶紧研制非织造电池隔阂资料，尤其是改性聚丙烯纤维，聚酰胺纤维以及复合纤维的非织造隔阂的资料，并从工艺理论、技能装备及资料后处理上加以打破，才干出产出优质的电池隔阂资料，下降进口所发生的本钱，进一步改进和进步电池产品的功能，逐渐提高我国电池职业在国际市场中的竞争力。
