用於電池的無紡排管的製作方法

2023-07-25 15:59:16

專利名稱：用於電池的無紡排管的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於鉛酸電池的無紡排管。
背景技術：
鉛酸電池#皮廣泛使用並且包括浸在電解液中並且^f皮隔板隔開 的才目4卩的陽才及詳口陰才及。
管型鉛酸電池通常由管狀陽極板構成，其組成部分包括具有 頂部小棒(top bar)的板柵部分；接頭或燃燒接線片以及多數的載 流棒；圍繞載流棒的活性材料筆狀物；支撐並且限制活性材料筆狀 物並保持這種活性物質與載流柱接觸的排列的管狀體；以及用於閉 合管末端的裝置。
管狀體被要求-提供多種功能，包括圍繞並支撐活性材料以保 持活性材料與棒接觸；特別是在活性材料膨脹期間維持活性材料筆 狀物的空間的穩定性；以及在最後，遍及管狀體的長度在電解液和 活性材料之間提供足夠的傳遞。
從20世紀50年代早期到現在，管糹反已經/人單一的管的i殳計 (PVC管以及先由穿孔的塑料護套，然後是浸漬酚醛樹脂來保護的 中鹼光纖紡織或編織的管)發展到更經濟和可量產的複式管排管理 念。在一些應用中仍然在使用的第一代的排管，由浸漬了苯酚和熱 塑性丙烯酸樹脂的聚酯布紡織製成。自從20世紀80年代開始，管
狀排管進一 步發展到包括了現代的無紡布。
直到現在，在工業中用來製造無紡排管的標準(僅有的)材料， 其中插入了陽極活性物質(二氧化鉛)用於製造鉛酸電池的管狀陽 極板，是點連接的聚酯紡粘材料，其意味著布的強度和內聚力是通
過在多個點內用熱軋機熔融PET絲來製得的。每平方釐米的點的數 量和點的尺寸耳又決於軋才幾滾筒。布一皮浸漬有丙烯酸杉t脂以^呆護PET 絲免受來自硫酸電解液或氧化性陽才及活性物質(Pb02 )的化學4曼蝕。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種新的、具有更高耐破強度和更 低電阻的無紡排管。
為了克服上述問題，本發明提出一種無紡、子彈帶型的排管， 用於包括兩片紡粘、縫合併且以規則間隔組合在一起的平滑熱連接 的雙組分纖維PET-PBT的無紡布的鉛酸電池。
用在本發明中的布是由PET和PBT絲混合物製成的平滑軋光 的材料，PBT絲具有較低的熔點並且在軋光期間為了增強(impart) 布的強度而被熔化。
令人驚奇的是，這些排管具有小於180mQ.cm2的電阻，並且耐 石皮壓力大於16巴。
直到現在，還不能得到具有這種高耐破壓力並同時具有這種低 電阻的無紡排管。
優選的，布通過縫紉、縫合、熱連4姿、超聲波連4妻、粘合或它 們的組合而被組合，以形成子彈帶型的排管。
才艮據優選的具體實施方式
，無紡布浸漬有熱塑性樹脂。該樹脂
選自包括例如曱基丙烯酸甲酯樹脂或丙烯酸丁酯/丙烯酸曱酯共聚
樹脂的丙烯酸類樹脂、苯乙烯-丁二烯樹脂、酚醛樹脂或它們的混合 物的ia。該布可以在i座繞的步-驟之間的製造期間進4亍浸漬，或者浸 漬可以在離線時進4亍。
此夕卜，本發明還涉及紡粘、平滑軋光的乂又組分PET-PBT無紡布 在製造用於鉛S臾電池的包括兩片所述以井見則間隔縫合在一起的布 的無紡的子彈帶型排管中的應用。
此外，本發明還涉及包括如前述排管的管型的鉛酸電池、固定 月交體電池和固定富液電池。


通過下列與附圖相關的描述可以更全面i也理解本發明，其中 圖1示出了對抗由不同類型無紡布製作的排管的機械強度的電
阻；
圖2示出了由不同類型無紡布製作的排管的機械特性-管膨脹 起到增加和降低內部壓力負荷的作用；
圖3示出了管形變的滯後現象在增加了 10巴的負荷後(基 於圖2),當增加內部的管壓力和降低內部的管壓力時，管膨脹之間 的差異；
圖4示出了排管的彈性特徵管經受了乂人O到10巴的10倍連 續膨脹(模擬陽極活性物質的脹縮)；
圖5示出了排管彈性特徵在連續的壓力負荷達到10巴之後， 當內部管壓力回到0時，管直徑產生變化(模擬陽極活性物質脹縮)。
具體實施例方式
製造無紡(子彈帶型)排管的方法包括用多針縫紉機以預定的 間隔連4妄兩條聚酯無紡布，然後，將複合管面板熱加工成型為所需 要的管結構。在加熱器中通過將熱棒插入兩布層之間，在每兩個相 々p的糹逢紉線之間完成熱成型。
為了保持3維管型和尺寸，布必須具有在所希望溫度下(一4殳 在160和20(TC之間)在才奉的周圍收縮的能力。優選的收縮一^:為 在160°C時大約1.5%,在200°C時大約2.5 % :
-如果收縮過大，布在^f奉的周圍連4妻過於緊密，會引起製造問 題(低速、難以從成型的管中拔出棒...)；
-如果收縮過小，成型的管將不會保持所需要的形狀，管不具 有足夠的剛性並且排管尺寸不夠(寬度和厚度)。
因此，除了最初的布條寬度和縫紉距離，布的收縮以及在成型 期間應用的溫度是非常重要的參數，因為它們決定了最終排管的寬 度和管的直徑。這些尺寸是第一重要的，因為它們將決定要插入電 池箱的最終陽極板的寬度和厚度(與封包的活性物質並由此與電池 容量直4妾相關)。
除了收縮，布的其它特性對於良好的最終的排管質量也重要
-布在縱向(MD)和橫向(CD)的抗拉強度必須足夠高，形 成的排管才能抵抗一些超出IO巴的內部壓力(耐破強度)。 原因在於，填充有陽極活性物質的排管可以通過取決於填充 裝置的中等、高或非常高的壓力注入氧化鉛膏製成。
-電阻必須儘可能的^氐，以限制蓄電池組電池的內部阻抗。
-布的延伸率必須仔細選擇，使得完成的排管必須具有良好的 彈性特徵。這是第一重要的，因為陽極活性物質由於在交替
轉換Pb02成為PbS04的交替充電和放電期間經歷了體積變 化，反之亦然。這種現象同活性物質"脹縮" 一樣是已知的。 排管必須限制活性物質膨脹，並且更重要的是，必須有足夠 的彈性以在收縮以及收縮後復原到其最初管徑的期間完全 約束活性物質。這是確保活性物質顆粒中以及圍繞鉛4奉的活 性物質顆粒的持久的內聚力的唯一方法，對於在整個1"吏用壽 命中維持容量也是第 一重要的。
與紡織布相比較，儘管由3見在的PB 1型布(例如由Johns Manville以商才示Duraspun ,或由Mogul 乂〉司以商標MopedIM出售) 製造的排管改善了大部分工業牽引蓄電池的性能，它們還是保留了 一些機械缺陷，其使電池製造商不能將它們的應用推廣到用任何類 型生產工具生產4壬4可類型的4A酸電池。
(1)例如，標準布型PB1很適合用於中等壓力的"Hadi"機 械，但是大部分時間對於要迅速填充的"Hoppecke"機 械(比較表1中來自兩種不同應用的由PBla和PBlb制
造的排管的耐破強度)不耐用。
(2)由標準型PBl布製造的排管具有用於工業牽引富液電池 的足夠的彈性。然而，它們的抗氧化能力、機械性能以 及彈性對於在大部分要求較高的用途如固定膠體電池和
固定富'液電池中的利用，由於^i"這些電池要求的更長的
循環使用壽命而存在根多問題。利用布型PB1的無紡排 管，活性物質有可能未被充分約束，並且出現密度改變 和開裂以導致容量損失。
通過以各種方式改變配方和生產參數，已經嘗試了不同的方法
來增強標準點連接的聚酯布型PB1。由聚酯點連接的布型PB2，其 是由Johns Manville銷售的DuraspunTM的改進型，得到了最好的結 果。如表l所提及的，在兩個方向上的抗張強度都已^皮改善了 。
在排管特性上的影響輕微的增大了耐破強度(從13.6巴到14.6 巴)並且輕移l的改善了彈性系悽t,如在附圖2到4中的測試結果所 示出的。
然而，遺憾的是，除了枳4成特性和彈性的改善，電阻也大幅增 力口 ( 乂人195—250到405 mn.cm2 ),其只於電;也的電'hi肯巨是有害的。 表l:不同類型的無紡聚酯布的物理特性和產出 無紡排管的主要特性
布的類型
布的特性(一般值) PB1 PB2 新FC
耐破強度 bars 13,610，414，6 19'5
電阻 macm2 250405 157
根據本發明的排管是由不同類型的無紡聚酯布(參照表1中的
新FC)發展而來。該布是具有更高丹尼爾(denier)(產生了更高 的抗氧化性)的PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)和PBT (聚對苯二 甲酸丁二醇酯)絲的混合物，其使用紡粘^支術沉積在帶(bet)上， 並且在熱和壓力的條件下在平滑輥之間進行軋光。這種布由例如 Freudenberg Politex以Terbond 的商標銷售，並且通常用作屋頂材 料。
這種材料與用在製造排管的其它材料相比具有完全不同的方 面。此外，其物理特'性與標準PB1或增強的PB2才才:枓相比並沒有 改善
克重 g/m2
連接點尺寸 mm 每100cm2連接點 dtex絲
MD張力 N/5cm
CD 長力 N/5cm
MD延伸率 ％
CD延伸率 ％
電阻 mfi.cm2
氣密性 1/m2.s
孔體積 ％ 孔尺寸
在160。C收縮量 ％
在200。C收縮量 ％
排管特性(一般值)
150 +/-10190 +/- 10190+/- 10
0,80,8None
19521952
444
433552549
375546435
28,233,935,8
33,734,523,1
6016070
1320600950
74,664,571,6
1'5 1,5 0，5
2,5 2，5 1
PB1 PB2 新FC
PB1a PB1b
7 i
1 4
o
4 8
1 3
6
9 9 2
13 6
小均大
最平最 抗4i強度和延伸率強於PB1 j旦是4氐於PB2,同時，電阻、孑L 的體積、氣密性好於PB2但是低於PB1。
最重要的是，布在160。C和200。C時的收縮遠遠低於要求， 可能導致前面提及的製造問題。
多種努力使這種布能在成型機器上使用。
加熱器和預熱設備必須被變化並且適應新的產品要求。為了能 夠在適用於設備的溫度下收縮棒周圍的布，已經進行了徹底的、積 才及的研究。 一奉的塗層必須:換成阻抗更高的〉餘層。有必要對所有枳4戒 參數進行非常精確的重新校準。
由這種類型的布製造的排管顯示出了驚人的結果不僅機械強 度大幅4是高(,人點連才妄的布的13.6-14.6巴到誶斤FC的19.5巴)，而 且電阻也同時降4氐了 (與點連衝妄4支術的195到405 mQ.cm2比專交， 由新FC製造的排管僅僅是157 mflcm2)。從初始材料的物理特性 上不能預見這些參數的增強。
這是首次機械和電子特性同時得到改善。
技術上的差異在圖1中示出。
此外，圖2到5示出了與任何的點連^妻材泮牛相比，由布FC形 成的排管的彈性特徵的顯著改善。
由新FC布製造的排管的進一步驚奇的效果和不可忽視的進步 是在10巴(圖5中的測試結果)下連續膨脹後回到更短的管直徑 的能力。
這樣使排管能夠非常有效的約束陽極活性物質並且避免了密 度改變、線路斷開...過早的引起容量損失。
新的FC布製造的排管由於它們非常高的剛性，甚至可以用在 非常迅速(aggressive )的填充才支術中，而不因為它們的電阻降低而 影響電池的電特性。
彈性特徵的改善和具有更高丹尼爾的絲使它們能夠被用在甚 至要求最多的應用如固定膠體電池或固定富液電池中。因此，這種 產品打開了新的無紡-悱管市場。
權利要求
1.一種用於鉛酸電池的無紡、子彈帶型的排管，包括兩片紡粘、縫合併且平滑熱連接的雙組分PET-PBT以規則間隔組合在一起的無紡布。
2. 根據權利要求1所述的用於鉛酸電池的排管，其中，所述布是 通過縫紉、縫合、熱連接、超聲波連接、粘合或它們的組合而 被組合。
3. 根據權利要求1或2所述的用於鉛酸電池的排管，其中，所述 布浸漬有熱塑性一對脂。
4. 4艮據權利要求3所述的用於鉛酸電池的排管，其中，所述熱塑 性樹脂選自由甲基丙烯酸甲酯樹脂或丙蜂酸丁酯/丙烯酸甲酯 共聚物樹脂的丙烯酸類樹脂、笨乙烯-丁二烯樹脂、酚醛樹脂 或它們的混合物糹且成的糹且。
5. 根據權利要求1到4中任一項所述的用於鉛酸電池的排管，其 中，所述排管具有-4氐於180 mQ.cm 2的電阻，以及-高於16巴的耐石皮壓力。
6. 包括根據權利要求1到5中任一項所述的排管的管型鉛酸電池。
7. 包括根據權利要求1到5中任一項所述的排管的固定膠體電 池。
8. 包括根據權利要求1到5中任一項所述的排管的固定富液電池。無紡布在製造用於鉛酸電池的包括兩片以規則間隔組合在一 起的所述布的無紡、子彈帶型排管中的用途。
全文摘要
本發明涉及用於鉛酸電池的無紡、子彈帶型排管，包括兩片以規則間隔組合在一起的紡粘的、縫合的並且平滑軋光的熱連接雙組分PET-PBT無紡布。
文檔編號H01M2/18GK101164183SQ200680013867
公開日2008年4月16日 申請日期2006年4月27日 優先權日2005年5月2日
發明者烏貝恩·蘭伯特, 瓦萊麗·託尼亞佐 申請人:阿默-西爾公司