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CGB蓄電池CB12380 12V38AH水利發(fā)電！
長光蓄電池樹脂隔板電阻與材料親水性關(guān)系的研究
長光蓄電池隔板所用材料的親水性直接影響隔板電阻,，不論隔板所用樹脂是否親水,，作為電池用的隔板必須親水，通常采用表面活性劑進(jìn)行處理,，賦予隔板良好的親水性,。因所采用親水處理方法不同，隔板的組分構(gòu)成不同,，隔板的親水潤濕性和再潤濕性也不*相同,，只有當(dāng)隔板*被電解液潤濕后，隔板電阻才能達(dá)到低值,，并保持穩(wěn)定,，并且隔板電隊(duì)隨電池的循環(huán)而變化。
關(guān)鍵詞:長光蓄電池;隔板;親水潤濕性;電阻
中圖分類號:TM912.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B 文章編號:1006一0847(2006)04一0157一04
1.概論
長光蓄電池隔板是一種微孔材料,，干燥狀態(tài)下具有很高的電阻值,，是一種絕緣體，這就保證了蓄電池在灌注電解液之前處于一種惰性絕緣狀態(tài),，電極不會在儲存時(shí)短路,、放電。當(dāng)加人硫酸電解液后,，由于這種較高孔率的隔板被電解液潤濕,，電池在使用中即電化學(xué)反應(yīng)中電解液和其離子能夠穿過隔板孔隙自由遷移，隔板就表現(xiàn)為低的電阻,，而使蓄電池可以達(dá)到數(shù)倍于其容量值的放電電流,，所以隔板電阻與所用材料的親水性有直接的關(guān)系。
現(xiàn)在長光鉛酸蓄電池隔板按其組成的主要材料被劃分為三種:紙漿隔板,、玻璃纖維隔板和樹脂隔板,。紙漿隔板、玻璃纖維隔板的基材皆具有優(yōu)異的親水性,，而樹脂隔板因選用樹脂的不同,，隔板的親水性需通過不同的處理方式獲取?，F(xiàn)常用的樹脂隔板有四種，橡膠隔板,、聚乙烯隔板,、聚氯乙烯和聚丙烯隔板。橡膠隔板主要是由高含量的水合二氧化硅和天然橡膠組成,，由于水合二氧化硅對硫酸溶液具有很高的吸附性,，盡管天然橡膠親水性差，但天然橡膠隔板仍具有很好的親產(chǎn)潤濕性,，聚乙烯(PE)隔板則是由二氧化硅和超高分子量聚乙烯組成,，雖然二氧化硅能夠被硫酸溶液潤濕，但由于PE隔板孔徑小,，并且超高分子量聚乙烯親水性差,，PE隔板雖然具有一定的親水性，但*被硫酸溶液潤濕需要較長時(shí)間,，為了提高PE隔板的親水潤濕速度,，滿足起動電池的要求，一般用表面活性劑進(jìn)行潤濕處理,，由于PE隔板基底薄,，離子通過隔板孔隙遷移的距離短，PE隔板的電阻很小;燒結(jié)聚氯乙烯(PVC)隔板是由乳液法PVC樹脂加上抗氧化劑,、防老劑等助劑燒結(jié)而成,，PVC樹脂的表面張力雖然比PE樹脂高，但其親水性仍不能滿足電池隔板的要求,，因此加工中加人了表面活性劑,，所以PVC隔板同樣具有良好的親水潤濕性;熔噴法聚丙烯(PP)隔板，因?yàn)樗迷牧?/span>PP樹脂憎水,，所以只有在用表面活性劑處理后,，才有親水潤濕性，才能作為電池隔板使用,?？傊捎诟舭逅弥饕牧喜煌?，為了使隔板具有低的電阻，須采用不同的制造工藝賦予隔板親水潤濕性,。
根據(jù)電池的不同,，對隔板親水潤濕性要求也不同，濕式荷電電池要求電池隔板具有良好的再潤濕性,，即隔板經(jīng)*次潤濕后不論是否風(fēng)干仍要求具有再次的親水潤濕性,。樹脂隔板大多是采用表面活性劑處理賦予隔板親水潤濕性的,，由于選用表面活性劑和處理工藝的不同，隔板對表面活性劑的保持能力不同,，有的隔板的再次親水潤濕性明顯下降,，有的則保持良好的再親水潤濕性。再親水潤濕性好的隔板電阻保持穩(wěn)定,，而沒有再親水潤濕性或再親水潤濕性差的隔板電阻將增大;隔板另一變化趨勢是隨著電池的使用,，隔板再親水潤濕性呈下降趨勢，隔板電阻將逐步增大,，增大的幅度隨制作隔板所用原材料的不同而不同,。為了說明隔板電阻和親水潤濕性的變化情況，本人進(jìn)行了這次課題的研究試驗(yàn)工作,。
2 試驗(yàn)及結(jié)果
本試驗(yàn)分別選用PVC,、橡膠、PE,P P隔板,。
本試驗(yàn)檢測標(biāo)準(zhǔn)采用我國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T7630.1一5一1998“鉛酸蓄電池用隔板”,。
2.1 隔板電阻隨隔板親水潤濕的變化
首先將隔板置于測試裝置中，按JB/T7 630-1998標(biāo)準(zhǔn)方法測試隔板電阻隨時(shí)間的變化,，然后將相同的隔板取出風(fēng)干,，再測試其電阻值。
1) P V C 隔板
表 1表明PVC隔板電阻隨著其潤濕程度的增加而降低,，巧min后隔板被*潤濕,，電阻值穩(wěn)定，并且隔板具有再潤濕性,。
2) 橡膠隔板
表 2表明橡膠隔板電阻隨著其潤濕程度的增加而降低,，60 min后隔板被*潤濕，電阻值穩(wěn)定,，并且隔板具有再潤濕性,。
3) P E 隔 板
表 3表明PE隔板電阻隨隔板的潤濕而逐步下降，3h以后隔板被*潤濕,，電阻穩(wěn)定,，并且隔板具有再潤濕性。
4) P P 隔 板
表4說明PP隔板電阻隨隔板的潤濕而逐步下降,，20 min以后隔板被*潤濕,，電阻穩(wěn)定，然而隔板再潤濕性差,，電阻明顯增加,。
2.2 隔板電阻隨使用時(shí)間的變化
用PVC隔板、橡膠隔板,、PE隔板,、PP隔板組裝6-Q-135蓄電池,，按GB.50 08.1-2005標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，分別測試隔板在電池初期容量后及第1單元,、第2單元,、第3單元循環(huán)后電阻，表證隔板電阻隨使用時(shí)間的變化,。
1) P V C 隔板
圖 1表明 PVC隔板電阻隨著電池使用而有所增加,，一個(gè)單元后隔板電阻保持基本穩(wěn)定。
2) 橡 膠 隔板
圖 2表 明 橡膠隔板電阻隨著電池使用而有所增加,，一個(gè)單元后隔板電阻保持基本穩(wěn)定,。
3) PE隔板
圖 3表明PE隔板電阻隨使用時(shí)間逐步變化經(jīng)四個(gè)循環(huán)單元后仍未*穩(wěn)定。
4) P P 隔 板
圖4表明隔板電阻經(jīng)一個(gè)循環(huán)單元后達(dá)到一個(gè)較大值,，穩(wěn)定一段時(shí)間后,，由于鉛絨嵌人隔板中，雖未造成短路,，但使隔板電阻降低,，維持一段時(shí)間后，隔板將被鉛晶刺穿,，而造成短路,。
3 討論及結(jié)論
通過上述實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):PVC隔板、PE隔板,、橡膠隔板,、PP隔板達(dá)到電阻穩(wěn)定時(shí)所需的時(shí)間不同，這主要是由于隔板所用主要材料及被硫酸溶液*潤濕所用時(shí)間不同以及隔板孔率和孔徑不同,，PP隔板電阻穩(wěn)定所需時(shí)間短,，PE隔板所需時(shí)間長，PVC隔板和橡膠隔板居中,，且PVC隔板比橡膠隔板所需時(shí)間略短,。主要原因是由于PP隔板孔徑大，孔率高,，且隔板經(jīng)過表面活性劑親水處理,，隔板被硫酸溶液*潤濕所需時(shí)間短，離子遷移的通道多,，阻力小,，所以PP隔板電阻在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定;PE隔板時(shí)間長是由于其孔徑小，小孔內(nèi)的空氣阻礙硫酸溶液對隔板的潤濕,，*潤濕需較長的時(shí)間,，但由于PE隔板較薄，一旦被*潤濕,，離子在電極間遷移所走的路徑短,，因此電阻小;PVC隔板比橡膠隔板介于二者之間，由于PVC隔板孔徑大,，所以其所需時(shí)間較短,，電阻較小。
上述試驗(yàn)同時(shí)發(fā)現(xiàn):PVC隔板,、橡膠隔板和PE隔板再潤濕性明顯高于PP隔板,，PP隔板再親水潤濕能力很差，電阻增加很高;而且雖然PVC隔板,、橡膠隔板和PE隔板皆具有再潤濕性,，但其再次潤濕的速度明顯低于*，且速度差別很大,。這主要是因?yàn)槌鹉z隔板外,，其它三種樹脂隔板所用的樹脂都憎水，隔板的親水性由外加的表面活性劑提供,，外加的表面活性劑在*硫酸溶液浸漬中,，會從隔板中溶于硫酸溶液中，PE隔板中含大量的二氧化硅對表面活性劑的吸附能力較強(qiáng),，損失較少,，由于PE隔板孔徑小，*潤濕需要較長時(shí)間;PVC隔板經(jīng)過高溫?zé)Y(jié),，表面活性劑和PVC樹脂的結(jié)合較牢,，損失同樣較少，且PVC樹脂的表面張力高于PP; PP隔板則是通過表面活性劑溶液浸漬處理,，表面活性劑僅吸附于PP樹脂表面,，硫酸溶液浸漬損失很高，PP樹脂親水性差,，隔板再親水潤濕性很差,，電阻高。
上述試驗(yàn)同時(shí)發(fā)現(xiàn):隔板電阻在電池充放過程中有增大的趨勢,，一般電阻增幅在0.2一0.3 X 10一3n-&2,，但達(dá)到這一增幅所需的電池循環(huán)次數(shù)不同，PVC隔板,、橡膠隔板一般一個(gè)單元循環(huán)后達(dá)到,，PE隔板四個(gè)單元循環(huán)后達(dá)到這一增幅，但并不穩(wěn)定,，PP隔板二個(gè)單元循環(huán)后達(dá)到,，但此后電阻迅速下降。造成這一現(xiàn)象的原因是,，隨著電池充放循環(huán)的進(jìn)行,，電解液中的硫酸鉛等鉛的化合物將向隔板孔隙中沉積,，同時(shí)脫落的極板活性物質(zhì)也會沉積在隔板表面，并向孔內(nèi)滲透,，這將使電解液及其離子在正負(fù)極間遷移受阻,，表現(xiàn)為電阻增加，當(dāng)這一過程穩(wěn)定后,，電阻達(dá)到基本穩(wěn)定,。PVC隔板、橡膠隔板電阻的變化基本遵循這一過程,。PE隔板電阻小,，在電池充放電過程中，電解液溫度較低,，電解液中的硫酸鉛等鉛的化合物含量較少,，隔板中沉積硫酸鉛及活性物質(zhì)的速度較慢，表現(xiàn)為電阻增加速度慢,，4個(gè)單元循環(huán)仍未達(dá)到穩(wěn)定,。PP隔板孔徑大，沉積的硫酸鉛及脫落的活性物質(zhì)不斷增加,，隨著電池的使用,，因鉛的化合物嵌人隔板，造成電極微短路,，電阻快速下降,，直至隔板被刺穿而短路。
如上所述,，樹脂隔板是根據(jù)所用樹脂和其中主要材料親水性來確定隔板是否進(jìn)行親水處理,，即如果隔板主要材料憎水，則隔板必須進(jìn)行親水處理,，以使隔板能夠被硫酸溶液潤濕,，隔板電阻達(dá)到電池的要求;如果隔板材料自身具有親水性，則隔板能夠被硫酸溶液潤濕,，隔板具有低的電阻,，隔板可直接用于電池。不論隔板材料自身是否親水,，隔板用于電池必須具有親水性,，經(jīng)過親水處理的隔板可以具有良好的親水性，并且初始電阻值也較低,，但是在電池充放電循環(huán)中隔板電阻會發(fā)生變化,，用表面活性劑進(jìn)行表面處理使隔板具有親水性的隔板，電阻變化較大，而隔板自身材料具有良好親水性的隔板,，電阻變化小,，對電池影響小。用親水性樹脂或加有親水性材料制成的隔板具有更好的電化學(xué)穩(wěn)定性,，對電池更有益,。因此樹脂自身具有良好的親水性，將是從根本上解決樹脂隔板親水穩(wěn)定性的關(guān)鍵,，即解決由于隔板親水潤濕性的變化而引起的電阻的變化，同時(shí)解決由于表面活性劑溶人電解液中對電池的危害,。
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