專利名稱：玻璃纖維增強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的吸濕隔板，用于包括由一個閥調(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)稱容量的80％時，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充因電解或蒸發(fā)損失的水，特別是在再充電循環(huán)時補充水。
為了取消這種維修保養(yǎng)工作，開發(fā)了一種由一個閥調(diào)節(jié)的蓄電池，又可稱為氣體復(fù)合蓄電池(Gas-recombination accumulator)。由于在再充電循環(huán)結(jié)束時，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。
在再充電過程結(jié)束時，通過在電解溶液中所含的水的電解作用，在正極上產(chǎn)生氧。這種氣體充滿蓄電池，并向著負(fù)極移動。這樣，在所述負(fù)極表面上，氧被還原；然后，通過一系列的電化學(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為，該蓄電池帶有一個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)的這個過剩壓力，可防止大氣進(jìn)入蓄電池中。
只有在電解溶液不動，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。
電解溶液充滿該吸濕隔板微孔的飽和程度，不應(yīng)超過95％；因為必需要有一些自由空間，使在正極上產(chǎn)生的氧，能通過該隔板，流動至負(fù)極上。在負(fù)極上氧通過還原被消耗掉，并通過一系列的電化學(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。因為，使電解溶液在隔板的微孔中不流動，就可使氧到達(dá)負(fù)極的表面；并在負(fù)極表面上，通過電化學(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)蓄電池充滿電解溶液時，這種玻璃微纖維迅速和完全地被電解溶液(硫酸)所飽和。
過去曾使用過各種不同纖維的混合物，例如使用帶有有機纖維或不帶有機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。美國專利4465748號公布了一種玻璃纖維制成的隔板，該隔板中5％～35％(按重量計)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；通過加熱，這些合成纖維可以熔化；或者在壓縮時，這些合成纖維可以變形。
這種方法可以通過法國專利FR 2677672號了解。
本發(fā)明的目的是要提供一種機械性質(zhì)比傳統(tǒng)的蓄電池用的玻璃微纖維隔板的機械性質(zhì)好的、蓄電池用的玻璃微纖維隔板。
為達(dá)到這個目的，本發(fā)明提供了一種用于由一個閥調(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脂制成的帶。
由于該合成樹脂帶覆蓋著該第一層的全部表面或部分表面，該隔板的強度提高。這種吸濕隔板的抗拉強度，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度大。已經(jīng)看到，該隔板的抗拉強度提高相當(dāng)多。對于成分相同的玻璃微纖維制成的隔板，測量表明，本發(fā)明的隔板的抗拉強度，比傳統(tǒng)的隔板抗拉強度提高了三倍，即從0.5kN/m提高至1.5kN/m。另外，合成樹脂的帶，使該隔板的伸長率達(dá)到4％；而不含該合成樹脂帶的同樣的隔板的伸長率只有1％。因此，可以將由較脆弱的材料制成的隔板，用在要求抗拉強度較高的地方，例如，用在包封蓄電池的電極的自動機中。
該合成樹脂最好是熱凝成形的樹脂。在大約100℃的溫度下，使該隔板干燥后，該熱凝成形樹脂即失去水分，并形成可使隔板的二個層粘接在一起的一層非常堅固的塑性薄膜。另外，這種熱凝成形樹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袋?？梢岳?例如)機械的方法，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)明的一個優(yōu)選實施例，該合成樹脂帶包括丙烯酸樹脂，最好為丙烯酸丁酯。
該合成樹脂帶，最好包括由被合成樹脂飽和的玻璃微纖維組成的纖維。
該合成樹脂帶的厚度可在0.01～1mm之間變化，最好為0.05～0.15mm。
該合成樹脂帶的寬度，可根據(jù)隔板寬度的變化來選擇。一般，該合成樹脂帶的寬度，比該隔板的總寬度小。通常，該合成樹脂帶的寬度為1～20mm，最好為3～10mm。
該合成樹脂帶可以是單獨一條帶，或?qū)⑵溟L度細(xì)分，形成二條或多條帶。一般，該合成樹脂帶的寬度為1～20mm，最好為3～10mm。
上述玻璃微纖維制成的二個層，可以是相同的或不同的。隔板的二個層可以包括平均直徑為0.2～13微米的玻璃纖維。每一個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。二個層可以相同或不同。
根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，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)明的一個優(yōu)選實施例中，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)明的另一個方面，本發(fā)明提出了制造用于包括由一個閥調(diào)節(jié)的鉛酸蓄電池在內(nèi)的電池中的吸濕隔板的方法。該方法是先將一個下層放在一個支承上；再在該下層上放置由合成樹脂制成的帶；然后再將一個上層放在所述合成樹脂帶上；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)明的一個優(yōu)選實施例，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。
因為包括平均直徑大于1微米的玻璃纖維的層的孔隙較大，因此，該合成樹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。在放上第二個玻璃纖維層后，壓縮該隔板，使疊放在一起的二個層粘接起來，然后再進(jìn)行干燥。
本發(fā)明的其他特點，通過結(jié)合附圖，對下面的一個非限制性例子的說明，將可理解。其中

圖1表示包括二條合成樹脂帶的一塊隔板；圖2為表示用放置丙烯酸樹脂覆蓋層增強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的二個側(cè)邊，以增強所述隔板的側(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脂制成，可以增強該隔板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，放在一個支承(沒有示出)上。利用分配器16，將粘性液體形式的合成樹脂，涂覆在所述下層14的一部分上，形成至少一條合成樹脂帶12。然后，在該下層14和該合成樹脂帶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。在放置好二個玻璃纖維層和合成樹脂帶之后，利用一個滾子(沒有示出)壓縮該隔板，以將多余的水排出，并使該二個玻璃纖維層和一條合成樹脂帶或多條合成樹脂帶粘接在一起。利用合成樹脂帶來增強隔板，還可使隔板的抗拉強度進(jìn)一步提高；該抗拉強度可從大約0.5kN/m提高至1.5kN/m。
該隔板的伸長率也可大大提高，可從1％提高至大約4％。
該抗拉強度的值，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(國際電池協(xié)會)制定的測試方法進(jìn)行測量的參見Tappi T495。簡要地說，這種測試方法是在互相隔開102mm(4英寸)的二個夾爪之間，放置一條寬度為25mm，長度為150mm的合成樹脂帶。在測試過程中，以25±5mm/min的速率，拉伸該帶。斷裂力以牛頓(N)表示，確定該帶的斷裂點和斷裂點處的伸長率。
不帶合成樹脂帶的被測試的隔板樣件的斷裂力為5N；而包括根據(jù)本發(fā)明的一條合成樹脂帶的被測試的隔板樣件的斷裂力達(dá)到37.5N。由于被測試的本發(fā)明的隔板所帶的合成樹脂帶的寬度為25mm，因此，上述37.5N的斷裂力，相當(dāng)于抗拉強度為1.5kN/m。
權(quán)利要求
1.一種用于由一個閥調(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，該合成樹脂帶包括用合成樹脂飽和的玻璃纖維。
4.如上述權(quán)利要求中任何一項所述的隔板，其特征為，該合成樹脂帶的厚度為0.01～1mm，最好為0.05～0.15mm。
5.如上述權(quán)利要求中任何一項所述的隔板，其特征為，該合成樹脂帶的寬度為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)利要求中任何一項所述的隔板的方法，其特征為，將主要包括玻璃纖維的一個下層放在一個支承上；再將至少一條由合成樹脂制成的帶，放在所述的下層上；然后，再將主要包括玻璃纖維的一個上層，放在所述的合成樹脂制成的帶上；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，該合成樹脂帶，是由粘性液體形式的合成樹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脂帶。
文檔編號B29C65/00GK1276920SQ98810280
公開日2000年12月13日 申請日期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·德姆費雷拉 申請人:阿默-西爾公司