(阿莫西尔)用于电池的无纺排管专利

用于电池的无纺排管申请号/专利号：200680013867本发明涉及用于铅酸电池的无纺、子弹带型排管，包括两片以规则间隔组合在一起的纺粘的、缝合的并且平滑轧光的热连接双组分ＰＥＴ－ＰＢＴ无纺布。申请日：2006年04月27日公开日：2008年04月16日授权公告日：2009年09月02日申请人/专利权人：阿默-西尔公司申请人地址：卢森堡凯伦发明设计人：瓦莱丽·托尼亚佐;乌贝恩·兰伯特专利代理机构：北京康信知识产权代理有限责任公司代理人：章社杲李丙林专利类型：发明专利分类号：H01M2/18;H01M2/16申请号200680013867申请日2006年4月27日发明公开号101164183公开日2008年4月16日公告号100536197公告日2009年9月2日授权日2009年9月2日授权公告日2009年9月2日国家/省市卢森堡(LU)范畴分类号38G代理机构北京康信知识产权代理有限责任公司(11240)代理人章社杲李丙林代理机构地址北京市海淀区知春路甲48号盈都大厦A座16层(100098)申请人阿默-西尔公司联系地址卢森堡凯伦邮编发明人瓦莱丽·托尼亚佐乌贝恩·兰伯特IPCH01M2/18H01M2/16发明名称用于电池的无纺排管translatetext摘要本发明涉及用于铅酸电池的无纺、子弹带型排管，包括两片以规则间隔组合在一起的纺粘的、缝合的并且平滑轧光的热连接双组分ＰＥＴ－ＰＢＴ无纺布。translatetext权利要求一种用于铅酸电池的无纺、子弹带型的排管，包括两片纺粘、缝合并且平滑热连接的双组分ＰＥＴ－ＰＢＴ以规则间隔组合在一起的无纺布。translatetext关键词带型弹带电池纺布纺粘滑轧间隔两片排管平滑铅酸双组分无纺轧光子弹优先权EP2005年5月2日[05103651.5]说明：用于电池的无纺排管技术领域本发明涉及用于铅酸电池的无纺排管。背景技术铅酸电池被广泛使用并且包括浸在电解液中并且被隔板隔开的相邻的阳极和阴极。管型铅酸电池通常由管状阳极板构成，其组成部分包括：具有顶部小棒(topbar)的板栅部分；接头或燃烧接线片以及多数的载流棒；围绕载流棒的活性材料笔状物；支撑并且限制活性材料笔状物并保持这种活性物质与载流柱接触的排列的管状体；以及用于闭合管末端的装置。管状体被要求提供多种功能，包括：围绕并支撑活性材料以保持活性材料与棒接触；特别是在活性材料膨胀期间维持活性材料笔状物的空间的稳定性；以及在最后，遍及管状体的长度在电解液和活性材料之间提供足够的传递。从20世纪50年代早期到现在，管板已经从单一的管的设计(PVC管以及先由穿孔的塑料护套，然后是浸渍酚醛树脂来保护的中碱光纤纺织或编织的管)发展到更经济和可量产的复式管排管理念。在一些应用中仍然在使用的第一代的排管，由浸渍了苯酚和热塑性丙烯酸树脂的聚酯布纺织制成。自从20世纪80年代开始，管状排管进一步发展到包括了现代的无纺布。--1--直到现在，在工业中用来制造无纺排管的标准(仅有的)材料，其中插入了阳极活性物质(二氧化铅)用于制造铅酸电池的管状阳极板，是点连接的聚酯纺粘材料，其意味着布的强度和内聚力是通过在多个点内用热轧机熔融PET丝来制得的。每平方厘米的点的数量和点的尺寸取决于轧机滚筒。布被浸渍有丙烯酸树脂以保护PET丝免受来自硫酸电解液或氧化性阳极活性物质(PbO2)的化学侵蚀。发明内容因此，本发明的目的是提供一种新的、具有更高耐破强度和更低电阻的无纺排管。为了克服上述问题，本发明提出一种无纺、子弹带型的排管，用于包括两片纺粘、缝合并且以规则间隔组合在一起的平滑热连接的双组分纤维PET-PBT的无纺布的铅酸电池。用在本发明中的布是由PET和PBT丝混合物制成的平滑轧光的材料，PBT丝具有较低的熔点并且在轧光期间为了增强(impart)布的强度而被熔化。令人惊奇的是，这些排管具有小于0.180Ω.cm2的电阻，并且耐破压力大于16巴。直到现在，还不能得到具有这种高耐破压力并同时具有这种低电阻的无纺排管。优选的，布通过缝纫、缝合、热连接、超声波连接、粘合或它们的组合而被组合，以形成子弹带型的排管。--2--根据优选的具体实施方式，无纺布浸渍有热塑性树脂。该树脂选自包括：例如甲基丙烯酸甲酯树脂或丙烯酸丁酯/丙烯酸甲酯共聚树脂的丙烯酸类树脂、苯乙烯-丁二烯树脂、酚醛树脂或它们的混合物的组。该布可以在缠绕的步骤之间的制造期间进行浸渍，或者浸渍可以在离线时进行。此外，本发明还涉及纺粘、平滑轧光的双组分PET-PBT无纺布在制造用于铅酸电池的包括两片所述以规则间隔缝合在一起的布的无纺的子弹带型排管中的应用。此外，本发明还涉及包括如前述排管的管型的铅酸电池、固定胶体电池和固定富液电池。附图说明通过下列与附图相关的描述可以更全面地理解本发明，其中：图1示出了对抗由不同类型无纺布制作的排管的机械强度的电阻；图2示出了由不同类型无纺布制作的排管的机械特性-管膨胀起到增加和降低内部压力负荷的作用；图3示出了管形变的滞后现象：在增加了10巴的负荷后(基于图2)，当增加内部的管压力和降低内部的管压力时，管膨胀之间的差异；图4示出了排管的弹性特征：管经受了从0到10巴的10倍连续膨胀(模拟阳极活性物质的胀缩)；--3--图5示出了排管弹性特征：在连续的压力负荷达到10巴之后，当内部管压力回到0时，管直径产生变化(模拟阳极活性物质胀缩)。具体实施方式制造无纺(子弹带型)排管的方法包括用多针缝纫机以预定的间隔连接两条聚酯无纺布，然后，将复合管面板热加工成型为所需要的管结构。在加热器中通过将热棒插入两布层之间，在每两个相邻的缝纫线之间完成热成型。为了保持3维管型和尺寸，布必须具有在所希望温度下(一般在160和200℃之间)在棒的周围收缩的能力。优选的收缩一般为在160℃时大约1.5％，在200℃时大约2.5％：·如果收缩过大，布在棒的周围连接过于紧密，会引起制造问题(低速、难以从成型的管中拔出棒...)；·如果收缩过小，成型的管将不会保持所需要的形状，管不具有足够的刚性并且排管尺寸不够(宽度和厚度)。因此，除了最初的布条宽度和缝纫距离，布的收缩以及在成型期间应用的温度是非常重要的参数，因为它们决定了最终排管的宽度和管的直径。这些尺寸是第一重要的，因为它们将决定要插入电池箱的最终阳极板的宽度和厚度(与封包的活性物质并由此与电池容量直接相关)。除了收缩，布的其它特性对于良好的最终的排管质量也重要：·布在纵向(MD)和横向(CD)的抗拉强度必须足够高，形成的排管才能抵抗一些超出10巴的内部压力(耐破强度)。原因在于，填充有阳极活性物质的排管可以通过取决于填充装置的中等、高或非常高的压力注入氧化铅膏制成。--4--·电阻必须尽可能的低，以限制蓄电池组电池的内部阻抗。·布的延伸率必须仔细选择，使得完成的排管必须具有良好的弹性特征。这是第一重要的，因为阳极活性物质由于在交替转换PbO2成为PbSO4的交替充电和放电期间经历了体积变化，反之亦然。这种现象同活性物质“胀缩”一样是已知的。排管必须限制活性物质膨胀，并且更重要的是，必须有足够的弹性以在收缩以及收缩后复原到其最初管径的期间完全约束活性物质。这是确保活性物质颗粒中以及围绕铅棒的活性物质颗粒的持久的内聚力的唯一方法，对于在整个使用寿命中维持容量也是第一重要的。与纺织布相比较，尽管由现在的PB1型布(例如由JohnsManville以商标DuraspunTM，或由Mogul公司以商标MopedTM出售)制造的排管改善了大部分工业牵引蓄电池的性能，它们还是保留了一些机械缺陷，其使电池制造商不能将它们的应用推广到用任何类型生产工具生产任何类型的铅酸电池。(1)例如，标准布型PB1很适合用于中等压力的“Hadi”机械，但是大部分时间对于要迅速填充的“Hoppecke”机械(比较表1中来自两种不同应用的由PB1a和PB1b制造的排管的耐破强度)不耐用。(2)由标准型PB1布制造的排管具有用于工业牵引富液电池的足够的弹性。然而，它们的抗氧化能力、机械性能以及弹性对于在大部分要求较高的用途如固定胶体电池和固定富液电池中的利用，由于对这些电池要求的更长的循环使用寿命而存在根多问题。利用布型PB1的无纺排管，活性物质有可能未被充分约束，并且出现密度改变和开裂以导致容量损失。--5--通过以各种方式改变配方和生产参数，已经尝试了不同的方法来增强标准点连接的聚酯布型PB1。由聚酯点连接的布型PB2，其是由JohnsManville销售的DuraspunTM的改进型，得到了最好的结果。如表1所提及的，在两个方向上的抗张强度都已被改善了。在排管特性上的影响轻微的增大了耐破强度(从13.6巴到14.6巴)并且轻微的改善了弹性系数，如在附图2到4中的测试结果所示出的。然而，遗憾的是，除了机械特性和弹性的改善，电阻也大幅增加(从195-250到0.405Ω.cm2)，其对电池的电性能是有害的。--6--表1：不同类型的无纺聚酯布的物理特性和产出无纺排管的主要特性根据本发明的排管是由不同类型的无纺聚酯布(参照表1中的新FC)发展而来。该布是具有更高丹尼尔(denier)(产生了更高的抗氧化性)的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)和PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)丝的混合物，其使用纺粘技术沉积在带(belt)上，并且在热和压力的条件下在平滑辊之间进行轧光。这种布由例如FreudenbergPolitex以TerbondTM的商标销售，并且通常用作屋顶材料。这种材料与用在制造排管的其它材料相比具有完全不同的方面。此外，其物理特性与标准PB1或增强的PB2材料相比并没有改善：--7--·抗拉强度和延伸率强于PB1但是低于PB2，同时，电阻、孔的体积、气密性好于PB2但是低于PB1。·最重要的是，布在160℃和200℃时的收缩远远低于要求，可能导致前面提及的制造问题。然而，尽管用这种布明显不适合制造无纺排管，但已经进行了多种努力使这种布能在成型机器上使用。加热器和预热设备必须被变化并且适应新的产品要求。为了能够在适用于设备的温度下收缩棒周围的布，已经进行了彻底的、积极的研究。棒的涂层必须换成阻抗更高的涂层。有必要对所有机械参数进行非常精确的重新校准。由这种类型的布制造的排管显示出了惊人的结果：不仅机械强度大幅提高(从点连接的布的13.6-14.6巴到新FC的19.5巴)，而且电阻也同时降低了(与点连接技术的195到0.405Ω.cm2比较，由新FC制造的排管仅仅是0.157Ω.cm2)。从初始材料的物理特性上不能预见这些参数的增强。这是首次机械和电子特性同时得到改善。技术上的差异在图1中示出。此外，图2到5示出了与任何的点连接材料相比，由布FC形成的排管的弹性特征的显著改善。由新FC布制造的排管的进一步惊奇的效果和不可忽视的进步是在10巴(图5中的测试结果)下连续膨胀后回到更短的管直径的能力。--8--这样使排管能够非常有效的约束阳极活性物质并且避免了密度改变、线路断开...过早的引起容量损失。新的FC布制造的排管由于它们非常高的刚性，甚至可以用在非常迅速(aggressive)的填充技术中，而不因为它们的电阻降低而影响电池的电特性。弹性特征的改善和具有更高丹尼尔的丝使它们能够被用在甚至要求最多的应用如固定胶体电池或固定富液电池中。因此，这种产品打开了新的无纺排管市场。权利要求1.一种用于铅酸电池的无纺和子弹带型的排管，包括两片以规则间隔组合在一起的无纺布，所述无纺布是纺粘和缝合并且具有平滑热连接的双组分PET-PBT。2.根据权利要求1所述的用于铅酸电池的排管，其中，所述布是通过缝纫、缝合、热连接、超声波连接、粘合或它们的组合而被组合。3.根据权利要求1所述的用于铅酸电池的排管，其中，所述布浸渍有热塑性树脂。4.根据权利要求2所述的用于铅酸电池的排管，其中，所述布浸渍有热塑性树脂。5.根据权利要求3或4所述的用于铅酸电池的排管，其中，所述热塑性树脂选自由甲基丙烯酸甲酯树脂或丙烯酸丁酯/丙烯酸甲酯共聚物树脂的丙烯酸类树脂、苯乙烯-丁二烯树脂、酚醛树脂或它们的混合物组成的组。