一種應(yīng)用于鉛酸蓄電池正極板的pH響應(yīng)型高分子膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高分子膜及其制備方法，具體涉及一種應(yīng)用于鉛酸蓄電池正極板 的pH響應(yīng)型高分子膜及其制備方法，屬于高分子材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 蓄電池是將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的一種裝置，是按可再充電設(shè)計的電池，通過 可逆的化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)再充電，在蓄電池中，鉛酸蓄電池由于技術(shù)成熟、價格便宜、充放電性 能良好、使用相對安全等優(yōu)點而被廣泛使用。
[0003] 鉛酸蓄電池電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的一種蓄電池。放 電狀態(tài)下，正極主要成分為二氧化鉛，負(fù)極主要成分為鉛；充電狀態(tài)下，正負(fù)極的主要成分 均為硫酸鉛。它是電池中的一種，屬于二次電池。它的工作原理：充電時利用外部的電能 使內(nèi)部活性物質(zhì)再生，把電能儲存為化學(xué)能，需要放電時再次把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能輸出。鉛 酸蓄電池用填滿海綿狀鉛的鉛基板柵作負(fù)極，填滿二氧化鉛的鉛基板柵作正極，并用密度 1. 26-1. 33g/mlg/ml的稀硫酸作電解質(zhì)。電池在放電時，金屬鉛是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，生 成硫酸鉛；二氧化鉛是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，生成硫酸鉛。
[0004] 目前，鉛酸蓄電池具有以較長時間的中等電流持續(xù)放電為主，間或以大電流放電 的特點，被廣泛應(yīng)用在電動自行車，混合電動車市場中。鉛酸蓄電池主要是由電池蓋、板柵， 正極、隔膜、負(fù)極、電解液、電池外殼組成，其正極的活性物質(zhì)常見的為Pb0 2，負(fù)極的活性物 質(zhì)為Pb，隔膜多為AGM隔板。正極材料、負(fù)極材料、電池隔膜、電解液是鉛酸蓄電池最重要的 四項原材料。
[0005] 現(xiàn)有的鉛酸蓄電池存在能量密度小，壽命短，活性物質(zhì)容易脫落等缺點。為此，對 于如何能夠延長電池壽命，提高比容量，減少活性物質(zhì)的脫落，拓展鉛酸蓄電池的應(yīng)用領(lǐng) 域，一直是人們所關(guān)注并亟需解決的問題，因此，有必要在現(xiàn)有蓄電池結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上再對其 進行技術(shù)研究，進行改進，延長其使用壽命。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)中，人們往往從改進板柵合金的成分及鑄造工藝，改善鉛膏的組成，研制 新型添加劑來抑制活性物質(zhì)的脫落，如中國專利ZL201210103150. 6通過合理的配方，使 得蓄電池在硫酸體系中的耐腐蝕性得到了很大的提高，但是卻忽略了電池在使用過程中 a 413〇2向0 -PbO 2轉(zhuǎn)化時體積不可避免的膨脹，直接導(dǎo)致的活性物質(zhì)脫落，降低了電池的 壽命。隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，對鉛酸蓄電池的性能要求越來越高，所以研究新技術(shù)，改 善鉛酸蓄電池能量密度小、壽命短、活性物質(zhì)容易脫落的問題，成為一個重要的研究方向和 課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種應(yīng)用于鉛酸蓄電池正極板的pH響應(yīng) 型高分子膜，該pH響應(yīng)型高分子膜具有較高的機械強度，且隨著pH的變化具有回復(fù)形變的 能力，可以防止電池正極板活性物質(zhì)的脫落，大大提高電池大電流放電時的容量保持率，延 長了電池的壽命。
[0008] 為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是： 一種應(yīng)用于鉛酸蓄電池正極板的pH響應(yīng)型高分子膜，該高分子膜是一種具有較多pH 響應(yīng)基團，良好力學(xué)性能的薄膜，應(yīng)用于鉛酸蓄電池正極板，可提高電池的大電流放電時的 容量保持率并延長電池的使用壽命。
[0009] 所述的應(yīng)用于鉛酸蓄電池正極板的pH響應(yīng)型高分子膜是以膜層的形式吸附在電 池正極板的表面。
[0010] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種應(yīng)用于鉛酸蓄電池正極板的pH響應(yīng)型高分子膜 的制備方法，包括如下步驟： (1) 取PAN單絲2-5根，以0. 8-1. 0米的長度順時針捻200-300轉(zhuǎn)成為一根單纖維，其 后將兩根旋轉(zhuǎn)好的單纖維合并，并將其逆時針方向捻200-300轉(zhuǎn)成為最后的初始纖維； (2) 將初始纖維放在鐵甲臺上，放入220-250°C的烘箱內(nèi)恒溫3-5小時使其交聯(lián)； (3) 將交聯(lián)后的纖維等長截斷，投入80-100°C的lmol/L的NaOH溶液中皂化半小時； (4) 將皂化后的纖維用去離子水漂洗后放入不同pH的H2S04* ; (5) 將電池正極板完全浸入步驟（4)中的H2S04溶液中，10-15min后勻速緩慢提出，置 于室溫下自然風(fēng)干，所得電池正極板表面的膜層即為以PAN為原料制備的pH響應(yīng)型高分子 膜。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是： (1)選擇PAN單絲作為原料，探索其在烘箱中交聯(lián)的適宜時間，得到交聯(lián)度和響應(yīng)集團 都適合的凝膠，保證其較好的力學(xué)性能。
[0012] (2)本發(fā)明開發(fā)的pH響應(yīng)型高分子膜，除具有較高的機械強度外，膜的溶脹程度 能夠隨溶液pH的變化不斷變化，酸性越強，溶脹變化越小，且隨著pH的變化具有回復(fù)形變 的能力，不僅可以防止電池正極板活性物質(zhì)的脫落，而且大大提高電池大電流放電時的容 量保持率，延長了電池的壽命。
【附圖說明】
[0013] 圖1為包膜電池極板結(jié)構(gòu)示意圖； 其中：1為PH響應(yīng)型高分子膜，2為極板。
【具體實施方式】
[0014] 下面通過實施例對本發(fā)明做進一步詳細(xì)說明，這些實施例僅用來說明本發(fā)明，并 不限制本發(fā)明的范圍。
[0015] 實施例1 一種應(yīng)用于鉛酸蓄電池正極板pH響應(yīng)型高分子膜的制備方法，包括如下步驟： (1) 取PAN單絲3根，以0. 8米的長度順時針捻200轉(zhuǎn)成為一根單纖維，其后將兩根旋 轉(zhuǎn)好的單纖維合并并將其逆時針方向捻200轉(zhuǎn)成為最后的初始纖維； (2) 將初始纖維放在鐵甲臺上，放入220°C的烘箱內(nèi)恒溫3小時使其交聯(lián)； (3) 將交聯(lián)后的纖維以2cm的長度等長截斷，投入100°C的lmol/L的NaOH溶液中皂化 半小時； (4) 將皂化后的纖維用去離子水漂洗后放入不同pH的H2S04* ; (5) 將電池正極板完全浸入步驟（4)中的1^04溶液中，lOmin后勻速緩慢提出，置于室 溫下自然風(fēng)干，所得電池正極板表面的膜層即為以PAN為原料制備的pH響應(yīng)型高分子膜。
[0016] 實施例2 一種應(yīng)用于鉛酸蓄電池正極板pH響應(yīng)型高分子膜的制備方法，包括如下步驟： (1) 取PAN單絲2根，以1. 0米的長度順時針捻250轉(zhuǎn)成