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电池隔膜用ES复合纤维非织造材料的磺化改性研究

曹识超  
【摘要】:随着科学技术的不断进步,镍氢电池在各个领域的应用越来越广泛。电池隔膜作为电池的重要组成部分之一,在电池中起着隔离阴阳电极不使电池发生短路、吸收电解液、让导电离子能够顺利通过以及让气体透过等作用。电池隔膜的质量会影响电池的放电容量和循环使用寿命。 本文在分析镍氢电池隔膜的要求、选材、成网方法、改性处理技术的基础上,以聚烯烃纤维为原料,采用非织造气流成网工艺,结合面粘合固网技术制备出多孔绝缘非织造电池隔膜基布。采用磺化处理技术对基布进行亲水改性处理。用扫描电子显微镜、红外吸收光谱等手段对隔膜进行了表征和物化指标分析。 本论文中使用的隔膜材料为ES纤维隔膜材料,其具有良好的物理机械性能、耐化学腐蚀性能及电化学性能,是制备电池隔膜的理想原料。采用气流成网、热粘合技术对隔膜基布进行加固,可保证隔膜基布强度及均匀的孔径分布。 为解决烯烃纤维吸电解液性能差的缺陷,其表面喷有一层亲水油剂,在此基础上,于室温25℃环境中,比较磺酸与铬酸的磺化效果,得出处理20min效果最佳,铬酸处理20min时隔膜吸碱率为370.06%、吸碱速度为122mm/30min;磺酸处理20min时隔膜吸碱率为362.14%、吸碱速度为131mm/30min。改变温度后,得出磺酸的最优处理条件为:温度60℃,时间30s。磺化后吸碱率可达355%,吸碱速度达到129.4mm/30min。 采取一定的方法,去除掉隔膜表面的亲水油剂,在此基础上进行磺化改性,得到最优工艺为:处理温度为120℃,时间为120s,此时的吸碱率为466.94%,吸碱速度为103mm/30min。 采用扫描电子显微镜、红外吸收光谱对磺化隔膜表面进行微观分析结果表明,磺化后隔膜表面发生了刻蚀和裂纹,磺酸基团确实被引入。


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