Сепаратор для аккумуляторных батарей с рекомбинацией газа
Изобретение относится к области электротехники, в частности к абсорбирующему сепаратору для аккумуляторных батарей, изготовленному по существу из однородной смеси термопластичного полимера и, по меньшей мере, одного инертного наполнителя и отличающемуся тем, что инертный наполнитель выбран из группы, включающей пирогенный диоксид кремния, осажденный диоксид кремния, диоксид титана, карбонат магния, оксид магния и гидроксид магния или их смеси, объемная пористость сепаратора составляет как минимум 75%, а ширина экстракционных пор превышает 2 мкм, при этом содержание пирогенного диоксида кремния не превышает 18 об.%. Техническим результатом изобретения является создание сепаратора с высокой прочностью на растяжение и обладающего всеми необходимыми свойствами, обеспечивающими оптимальное прохождение через аккумулятор находящейся в нем текучей среды. 2 н. и 10 з.п. ф-лы.
Настоящее изобретение относится к абсорбирующим сепараторам для аккумуляторных батарей, в частности для свинцовых аккумуляторов с клапанным регулированием.
Свинцовые аккумуляторы предназначены для хранения электрической энергии в химической форме.
Такие аккумуляторы можно заряжать и разряжать многократно, в частности аккумуляторы определенного типа до тех пор, пока количество электрической энергии разряда (емкость аккумулятора) не опустится до минимально допустимого по установленным нормам уровня, могут выдерживать сотни или даже тысячи циклов разряда-заряда. Обычно минимально допустимый порог емкости аккумулятора составляет около 80% от его номинальной емкости.
Обычные свинцовые аккумуляторы требуют периодического обслуживания и замены воды, количество которой в процессе эксплуатации аккумулятора постепенно уменьшается из-за ее электролиза, испарения и коррозии положительно заряженных решеток аккумуляторных пластин.
Для уменьшения объема обслуживания аккумуляторов были разработаны аккумуляторы с клапанным регулированием, известные также как аккумуляторы с рекомбинацией газа. Такие аккумуляторы отличаются от обычных свинцовых аккумуляторов существенно меньшими потерями воды, что связано с происходящей в аккумуляторе по мере его разряда рекомбинацией кислорода.
Кислород в аккумуляторах образуется по мере разряда аккумулятора в результате электролиза воды на положительных пластинах. Образующийся кислород заполняет аккумулятор и мигрирует в направлении отрицательных пластин. На поверхности отрицательных пластин кислород восстанавливается и затем воссоединяется с находящимся в электролите в виде протонов водородом и реформируется в молекулы воды.
Восстановление кислорода происходит благодаря наличию в аккумуляторе клапана, который удерживает кислород внутри аккумулятора и поддерживает в нем небольшое избыточное давление. Избыточное давление в аккумуляторе препятствует, кроме того, попаданию внутрь аккумулятора содержащихся в атмосфере газов.
В зависимости от системы иммобилизации электролита все аккумуляторы с клапанным регулированием можно разделить на два основных типа. К первому типу относятся "аккумуляторы с гелеобразным электролитом", в которых электролит (серная кислота) находится в сгущенном состоянии в результате добавления пирогенного диоксида кремния и которые содержат упругие микропористые полимерные сепараторы, выполненные в виде листов с ребрами или гофрами. Сепараторы расположены между пластинами противоположной полярности. В таких аккумуляторах кислород проходит через образующиеся в гелеобразном электролите микротрещины, а затем через поры сепаратора. К второму типу относятся "АСМ-аккумуляторы" (аккумуляторы с абсорбирующим стекловидным материалом), в которых жидкий электролит абсорбируется в порах микроволокнистого сепаратора. В таких аккумуляторах жидкий электролит абсорбируется и удерживается в порах микроволокнистого сепаратора под действием капиллярных сил, возникающих в переплетенных микроволокнах стекловидного материала. Сепараторы удерживают электролит у пластин при любом положении аккумулятора. Для миграции кислорода от положительных пластин к отрицательным пластинам в абсорбирующих сепараторах должно оставаться свободное пространство, и поэтому степень насыщения пор сепаратора должна быть меньше 100%.
В аккумуляторах обоих типов процесс рециркуляции кислорода существенно зависит от сепараторов, которые благодаря своей микропористой внутренней структуре, сравнительно хорошо приспособленной для прохождения кислорода, обеспечивают достаточно эффективное движение кислорода от положительных пластин к отрицательным.
Обычно в качестве сепараторов в аккумуляторах с гелеобразным электролитом используют жесткие микропористые полимерные листы с ребрами или гофрами. Чаще всего в качестве сепараторов в таких аккумуляторах используют полимерную пленку, покрытую фенольной смолой (см. US 3622393), и микропористые сепараторы, изготовленные из смеси ПВХ и диоксида кремния (см. US 3696061). У таких сепараторов в недеформированном или плоском виде объемная пористость составляет от 67 до 72%, а размер пор не превышает 2 мкм (у сепараторов, изготовленных с использованием ПВХ). В качестве примера таких сепараторов можно назвать выпускаемый фирмой Amer-Sil SA сепаратор марки DC HP 340. Единственной возможностью увеличить объем и размеры экстракционных пор сепараторов, изготовленных на основе ПВХ, является дополнительная обработка плоского сепаратора и изготовление из него гофрированного сепаратора.
Было доказано, что по этим двум параметрам - суммарной пористости и размеру пор - такие сепараторы не обеспечивают эффективного прохождения и рекомбинацию кислорода и, как следствие этого, не решают проблемы создания обладающих необходимыми рабочими характеристиками аккумуляторов с рекомбинацией газа.
Абсорбирующие сепараторы для АСМ-аккумуляторов обычно изготавливают в виде нетканого материала из волокон, обладающих определенной способностью удерживать электролит. Такие волокна могут быстро и полностью смачиваться кислым водным электролитом.
До настоящего времени для изготовления таких сепараторов использовали различные смеси волокон, в частности смеси крупных и мелких стекловолокон с органическим волокном или без него. При соответствующем соотношении размеров волокон такие сепараторы могут удерживать достаточное количество электролита. К таким сепараторам относятся, в частности, сепараторы из стекловолокна, описанные в патенте US 4465748 и содержащие от 5 до 35 мас.% стекловолокна, диаметр которого не превышает 1 мкм, и стекловолокно большего диаметра, который лежит в пределах от 2 до 5 мкм.
Изготовленные из волокна сепараторы при сборке аккумулятора очень легко разрушаются. После однократного сжатия толщина волоконных сепараторов необратимо меняется. Толщина таких сепараторов уменьшается и при их насыщении заливаемой в аккумуляторы серной кислотой. Кроме того, во время периодического заряда-разряда АСМ-аккумуляторов и периодическом расширении и сжатии находящихся в аккумуляторе положительных и отрицательных активных веществ изготовленный из стекловолокна сепаратор под действием различных сил сжатия теряет свои механические свойства и его толщина необратимо снижается, в результате чего происходит частичная потеря контакта между пластинами аккумулятора и сепаратором и заполнение кислотой образующихся между ними щелей. При этом сразу же падает интенсивность происходящего в аккумуляторе процесса ионообмена и существенным образом необратимо снижается емкость аккумулятора.
В основу настоящего изобретения была положена задача разработки микропористого полимерного сепаратора для аккумуляторных батарей, который обладал бы лучшими по сравнению с известными сепараторами свойствами, связанными с его сжатием, и который был бы сравнительно дешевым в изготовлении. В изобретении, в частности, предлагается плоский абсорбирующий сепаратор для аккумуляторных батарей, изготовленный по существу из однородной смеси термопластичного полимера и по меньшей мере одного инертного наполнителя и отличающийся тем, что инертный наполнитель выбран из группы, включающей пирогенный диоксид кремния, осажденный диоксид кремния, диоксид титана, карбонат магния, оксид магния и гидроксид магния или их смеси, а также тем, что объемная пористость сепаратора составляет как минимум 75% при размере экстракционных пор более 2 мкм. Содержание пирогенного диоксида кремния в предлагаемом в изобретении сепараторе не превышает 18 об.%.
От существующих сепараторов предлагаемый в изобретении сепаратор отличается существенно меньшим вытеснением кислоты и электрическим сопротивлением, а также оптимальной миграцией кислорода. Благодаря этим особенностям предлагаемый в изобретении сепаратор оказывается особенно эффективным при его использовании в аккумуляторных батареях с гелеобразным электролитом и рекомбинацией газа.
Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения в нем предлагается сепаратор без ребер, объемная пористость которого превышает 78%, а размер экстракционных пор превышает 2,2 мкм. Объем пор у таких плоских (негофрированных) сепараторов равен или даже превышает объем пор обычных гофрированных сепараторов, изготовленных на основе рекомендаций, указанных в US 3696061.
Предлагаемый в изобретении сепаратор экструдируют в виде фактически плоского и абсорбирующего листа, способного удерживать электролит, попадающий в его поры, и обеспечивающего практически идеальный контакт между плоской поверхностью сепаратора и аккумуляторными пластинами противоположной полярности.
Одним из преимуществ такого сепаратора, предназначенного для использования в аккумуляторных батареях с рекомбинацией газа, является его более высокая в сравнении с обычными сепараторами из стекловолокна прочность на сжатие и более высокая жесткость. Кроме того, благодаря своей высокой объемной пористости (превышающей 75%), высокой способности абсорбировать кислоту (от 0,9 до 1,5 г/см3) и бимодальному распределению размера пор (поры одной группы имеют диаметр от 0,01 до 0,5 мкм, а поры другой группы - от 2 до 10 мкм) предлагаемый в изобретении сепаратор обладает всеми необходимыми свойствами, обеспечивающими оптимальное прохождение через аккумулятор находящейся в нем текучей среды (электролита и кислорода).
В WO 99/67831 описан микропористый сепаратор для аккумуляторных батарей, изготовленный из однородной смеси полиолефина, инертного наполнителя на основе пирогенного диоксида кремния и при необходимости пластификатора. Содержание инертного наполнителя в таком сепараторе составляет от 60 до 82 об.% от насыпной массы всего используемого для изготовления сепаратора материала, в котором содержится по меньшей мере 25 об.% пирогенного диоксида кремния.
По сравнению с сепаратором, описанным в WO 99/67831, предлагаемый в настоящем изобретении сепаратор обладает двумя принципиальными преимуществами: (1) наличием пор диаметром от 2 до 10 мкм и связанной с этим возможностью оптимизировать процесс миграции кислорода (в этой связи необходимо отметить, что несмотря на большие размеры пор этой группы их кривизна исключает любую возможность проникновения в эти поры дендритов) и (2) низкой стоимостью изготовления.
Другим преимуществом предлагаемого в изобретении абсорбирующего сепаратора является его более высокая, чем у обычных сепараторов из стекловолокна, прочность на растяжение.
В используемой для изготовления предлагаемого в изобретении сепаратора смеси количество наполнителя составляет от 0,5 до 5 частей, предпочтительно от 1 до 2 частей, на одну часть содержащейся в смеси термопластичной смолы.
В качестве полимера предпочтительно использовать полимер, выбранный из группы, включающей ПВХ, полиэтилен, полипропилен и акриловые полимеры.
Из всех перечисленных выше полимеров предпочтительно использовать ПВХ марки Norvil, выпускаемый фирмой Hydropolymers Nordic.
В предлагаемом в изобретении сепараторе предпочтительно от 30 до 70% мелких пор имеют диаметр меньше 1 мкм, а от 30 до 70% экстракционных пор имеют диаметр больше 2 мкм.
Диаметр мелких пор предпочтительно лежит в пределах от 0,02 до 0,4 мкм, а диаметр крупных - в пределах от 2 до 10 мкм.
Одним из преимуществ предлагаемого в изобретении сепаратора является полученное в результате экстракции с использованием соответствующих растворителей соотношение между количеством мелких и крупных пор. Предлагаемое в изобретении соотношение между количеством мелких и крупных пор позволяет увеличить количество и уровень абсорбции электролита. Кроме того, предлагаемое в изобретении распределение пор по размерам позволяет контролировать циркуляцию кислорода и одновременно сводит до минимума или вообще исключает благодаря кривизне пор возможность проникновения в них дендритов.
Сепараторы, предложенные в WO 99/67831, либо вообще не имеют крупных пор, либо имеют их в очень небольшом количестве.
Предлагаемый в предпочтительном варианте осуществления изобретения сепаратор содержит от 0,1 до 5 мас.% воды и от 0,01 до 0,5 мас.% циклогексанона.
В состав сепаратора могут также входить различные добавки, такие как сульфат свинца или эпоксидированное соевое масло и/или пластификаторы, такие, например, как диоктилфталат.
Для придания сепаратору определенного цвета к наполнителю можно добавить от 0,1 до 5 мас.% технического углерода (сажи).
Для увеличения срока службы аккумуляторной батареи в состав сепаратора целесообразно включить вещество, способное удерживать ионы металлов. Предпочтительно в качестве такого вещества использовать захватывающую ионы металла добавку марки ES-A4, выпускаемую фирмой Ensci Inc of Pismo Beach, California CA 93448, USA.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения в нем предлагается сепаратор для аккумуляторных батарей с гелеобразным электролитом, который по меньшей мере на одной стороне имеет выступы или ребра. Такие ребра, как правило, имеют высоту от 2 до 6 мм, а расстояние между соседними ребрами составляет от 1 до 15 мм. Толщина основания ребер (листа) обычно лежит в пределах от 0,3 до 1,0 мм. При толщине листового основания сепараторов приблизительно от 0,2 до 1,0 мм наличие по меньшей мере на одной стороне сепаратора ребер позволяет использовать такие сепараторы в аккумуляторных батареях с гелеобразным кислотным электролитом, в которых сепараторы должны иметь достаточно большую толщину. Наличие на одной или на обеих сторонах сепаратора ребер не намного уменьшает его пористость.
В еще одном варианте осуществления изобретения в нем предлагается гофрированный сепаратор, изготовленный из плоского (листового) сепаратора путем его деформации или придания ему волнообразной формы гофрированием или каким-либо иным соответствующим методом. Гофрирование сепаратора, помимо всего прочего, увеличивает и объемную пористость плоского сепаратора. Так, например, при изготовлении из плоского сепаратора гофрированного сепаратора толщиной 1,6 мм объемная пористость увеличилась с 79,4 до 81,5%.
Эффективность гофрированного сепаратора или сепаратора с ребрами, изготовленного экструдированием, в наибольшей степени проявляется при его использовании в аккумуляторных батареях с гелеобразным электролитом и рекомбинацией газа. Связано это в первую очередь с тем, что по сравнению с существующими сепараторами предлагаемый в изобретении сепаратор позволяет существенно уменьшить вытеснение кислоты и электрическое сопротивление, а также оптимизировать происходящее в аккумуляторной батарее движение кислорода.
АСМ-аккумуляторы (аккумуляторы с абсорбирующим стекловидным материалом) требуют применение плоских сепараторов. В качестве сепараторов для таких аккумуляторных батарей можно использовать плоские листы, изготовленные предлагаемым в изобретении способом. По сравнению с плоским сепаратором толщиной 0,65 мм, который изготовлен способом, описанным в патенте US 3696061, и размер пор у которого не превышал 2 мкм, а объемная пористость составляла около 67-70%, плоский сепаратор, изготовленный предлагаемым в изобретении способом, при толщине 0,65 мкм имел объемную пористость около 79,4%, а 50% его экстракционных пор имели размер от 2 до 10 мкм.
В настоящем изобретении предлагается также способ изготовления абсорбирующего сепаратора аккумуляторной батареи, заключающийся в том, что
а) приготавливают порошковую смесь, состоящую из термопластичной смолы и по меньшей мере одного сухого минерального наполнителя с порами,
б) к этой смеси добавляют первый растворитель, который абсорбируется в порах минерального наполнителя,
в) к смеси добавляют вторую жидкость, которая по меньшей мере частично вытесняет первый растворитель из пор минерального наполнителя, с получением свободно текущего влажного порошка,
г) методом экструзии и каландрованием изготавливают необработанный сепаратор,
д) из необработанного сепаратора экстракцией жидкой фазы удаляют первый растворитель с получением абсорбирующего сепаратора и
е) при необходимости полученный сепаратор деформируют с получением гофрированного сепаратора, пригодного для использования в аккумуляторных батареях с гелеобразным электролитом.
В зависимости от назначения сепаратора валки каландра выбирают с таким расчетом, чтобы сепаратор либо имел ребра и его можно было использовать в аккумуляторных батареях с гелеобразным электролитом, либо был плоским и пригодным для изготовления из него гофрированного сепаратора для аккумуляторных батарей с гелеобразным электролитом, либо был плоским и пригодным для использования в АСМ-аккумуляторах (аккумуляторах с абсорбирующим стекловидным материалом).
Необходимо подчеркнуть, что на всех этапах приготовления влажного свободно текущего порошка (стадии а)-в)) необходимо избегать плавления смеси или склеивания отдельных частиц порошка и образования пасты.
Готовая к формованию порошковая смесь обладает необходимой устойчивостью и может либо храниться в течение необходимого времени (предпочтительно в герметично закрытых контейнерах во избежание испарения содержащегося в ней растворителя), либо сразу же после приготовления использоваться для изготовления из нее сепараторов.
Первый растворитель, который по меньшей мере частично вытесняется из наполнителя, способствует пластификации смеси и обеспечивает возможность изготовления из нее необработанного сепаратора.
После изготовления необработанного сепаратора его обрабатывают в жидкой ванне, экстрагируя из него растворители. На этом этапе в сепараторе образуются экстракционные поры. После экстракции растворителя (растворителей) сепаратор сушат, удаляя жидкость из пор наполнителя.
Тип и количество растворителя выбираются в зависимости от смолы, которую используют для изготовления сепаратора. Так, в частности, при изготовлении сепаратора из полимеров на основе винилхлорида в качестве первого растворителя предпочтительно использовать кетоны. При изготовлении сепаратора из полистирола в качестве первого растворителя используют ароматический углеводород, такой как бензол или ксилол, или хлорированный углеводород, такой как метилхлороформ, или сложный эфир, такой как этилацетат. Полиолефины, такие как полиэтилен или полипропилен или их сополимеры, могут растворяться или сольватироваться такими растворителями, как этилендихлорид, трихлорэтилен или метилтетрахлорид (CCl4).
Растворитель, который необходимо экстрагировать из необработанного сепаратора с минимальными потерями, связанными с его испарением, должен быть относительно нелетучим. Растворитель, температура кипения которого составляет как минимум 120°С, должен легко экстрагироваться водой или другим сравнительно дешевым и относительно летучим растворителем, добавление которого не должно сопровождаться или может сопровождаться лишь в минимальной степени сольватацией смолы или пористого наполнителя, который используется для изготовления сепаратора.
Первый растворитель можно выбирать из группы, включающей циклогексанон, метилэтилкетон, тетрагидрофуран, форон (диизопропилиденацетон), метилацетат и их смеси, а в качестве второго растворителя, как правило, используют воду.
Относительное количество первого растворителя, добавляемого к смеси полимера и наполнителя, должно быть меньше уровня насыщения. Относительное количество добавляемого к смеси первого растворителя зависит от многих факторов и в первую очередь от типа полимера и наполнителя и от его количества и абсорбционной способности. К другим факторам, от которых зависит относительное количество растворителя, добавляемого к смеси полимера и наполнителя, относятся тип смесителя, а также скорость и температура перемешивания. Общее количество первого растворителя выбирают таким образом, чтобы при выбранных рабочих условиях весь растворитель по существу полностью абсорбировался наполнителем.
При слишком высоком относительном содержании первого растворителя из-за растворения им полимера в отдельных местах смеси происходит локальное образование пасты.
Для оптимизации процесса добавления к смеси полимера и наполнителя первого растворителя его предпочтительно добавлять в смесь в распыленном виде в течение как минимум 40 мин.
После добавления к смеси первого растворителя и до добавления в нее второго растворителя должно пройти определенное время (порядка 20 минут). По истечении этого времени к смеси добавляют вторую жидкость, как правило воду. Второй растворитель добавляют в смесь предпочтительно в распыленном виде. Второй растворитель также абсорбируется наполнителем.
Полученный необработанный сепаратор переносят в экстрагирующую среду таким образом, чтобы количество первого и второго растворителя, испаряющегося из сепаратора до момента его погружения в экстрагирующую среду, было по возможности минимальным.
Во время экстракции температура экстрагирующей среды должна быть близкой к температуре на предыдущих этапах или предпочтительно больше этой температуры.
Так, например, если при изготовлении необработанного сепаратора температура смеси не превышает 70°С, а ее обработка происходит при такой же температуре, то температура экстрагирующей жидкости должна предпочтительно быть выше приблизительно на 5-20°С, оставаясь при этом существенно ниже температуры кипения экстрагирующей жидкости и используемых растворителей. Обычно температуру экстрагирующей жидкости поддерживают на уровне от 72,5 до 75,5°С. Согласно изобретению неожиданно было установлено, что близость температуры каландра и температуры экстракционной ванны является существенным фактором, от которого зависит пористость сепаратора. Поэтому при изготовлении сепараторов предлагаемым в изобретении способом необходимо точно контролировать температуру ванны в той точке, в которой в нее погружают изготовленный лист, и обеспечивать необходимые меры, позволяющие минимизировать любые колебания температуры. Слишком высокая или слишком низкая температура либо слишком большие колебания температуры крайне отрицательно сказываются на пористости сепаратора.
При температуре экстракционной ванны, превышающей температуру погружаемого в нее листа, любые остаточные напряжения растяжения, возникающие в листе в процессе его каландрования или экструзии, ослабляются, и при вытеснении из листа первого, или основного, растворителя вторым растворителем в листе не возникает никаких новых напряжений растяжения, в результате чего усадка листа сокращается до минимума, а его пористость в окончательном виде достигает максимального уровня.
Предлагаемый в изобретении способ позволяет свести до минимума усадку листа и изготовить сепаратор с необходимой микропористостью. Необходимую пористость получают в результате экстракции из пластмассового листа первого растворителя и заполнения образующихся при этом пор экстрагирующей жидкостью. Так, например, при содержании органического растворителя во влажной смеси порошков в количестве от 20 до 30 об.% его экстракция из необработанного сепаратора предлагаемым в изобретении способом позволяет снизить объемную усадку сепаратора до 10%. Таким образом, при удалении из необработанного сепаратора первого (основного) растворителя не испарением, а экстракцией, в необработанном сепараторе не остается свободного для пластификации полимерной массы объема, наличие которого и является причиной его усадки.
Необходимо отметить, что для образования в сепараторе необходимых экстракционных пор температурный режим экстракции необходимо тщательно контролировать. Температура и другие рабочие параметры экстракционной ванны оказывают существенное, если не основное, влияние на размер, количество и распределение в сепараторе экстракционных пор.
Содержание органического растворителя в экстракционной ванне должно быть минимально возможным. Концентрацию растворителя в ванне можно уменьшить путем его непрерывной дистилляции.
При экстракции органического растворителя из необработанного сепаратора первый (основной) растворитель заменяется водой, и сепаратор становится твердым и жестким. После этого сепаратор сушат.
Приведенные примеры показывают, что предлагаемый в изобретении сепаратор (марки Amersorb) имеет существенно более высокую пористость, чем все существующие в настоящее время сепараторы. Большая пористость сепаратора существенно снижает его электрическое сопротивление и существенно уменьшает вытеснение кислоты.
Ниже перечислены основные характеристики сепараторов и указаны методы их определения:
1) толщина листа: BCI ТМ 3.203 или Amer-sil PT-CQ-P07,
2) объемная пористость сепаратора аккумуляторной батареи и содержание влаги: BCI ТМ 3.207 или Amer-sil PT-CQ-P08 (PT-CQ-P21),
3) размеры пор микропористых сепараторов: BCI ТМ 3.208 или Amer-sil РТ-CQ-P03,
4) электрическое сопротивление сепараторов аккумуляторных батарей: BCI ТМ 3.218 или Amer-sil PT-CQ-P09,
5) вытеснение кислоты сепараторов: Amer-sil PT-CQ-P15 и
6) масса на единицу площади сепараторов: Amer-sil PT-CQ-P10.
Пример 1: Оребренные сепараторы (типичные значения)
| Известный сепаратор DC340 | Сепаратор Amersorb DC340 | |
| Толщина (мм) | 3,40 | 3,40 |
| Толщина листа (мм) | 0,60 | 0,60 |
| Объемная пористость (%) | 68,0 | 75,8 |
| Размер мелких пор (мкм) | 0,04 | 0,04 |
| Размер экстракционных пор (мкм) | 1,5 | 2,8 |
| Электрическое сопротивление (мОм·см2) | 225 | 120 |
| Вытеснение кислоты (мл/м2) | 320 | 273 |
Пример 2: Плоские сепараторы (типичные значения)
| Известный сепаратор FF060 | Сепаратор Amersorb FF060 | Известный сепаратор CF075 | Сепаратор Amersorb CF075 | |
| Толщина (мм) | 0,60 | 0,60 | 0,75 | 0,75 |
| Масса на единицу площади (г/м2) | 278 | 260 | 370 | 298 |
| Объемная пористость (%) | 69,0 | 79,4 | 67,9 | 78,1 |
| Размер мелких пор (мкм) | 0,05 | 0,05 | 0,05 | 0,05 |
| Размер экстракционных пор (мкм) | 1,5 | 6,5 | 1,3 | 7,2 |
| Электрическое сопротивление (мОм·см2) | 118 | 55 | 178 | 75 |
| Вытеснение кислоты (мл/м2) | 165 | 150 | 223 | 168 |
Пример 3: Гофрированные сепараторы (типичные значения)
| Известный сепаратор SK160 | Сепаратор Amersorb SK160 | |
| Толщина (мм) | 1,60 | 1,60 |
| Масса на единицу площади (г/м2) | 304 | 237 |
| Объемная пористость (%) | 73,9 | 81,5 |
| Размер мелких пор (мкм) | 0,05 | 0,05 |
| Размер экстракционных пор (мкм) | 3,2 | 9,5 |
| Электрическое сопротивление (мОм·см2) | 75 | 50 |
| Вытеснение кислоты (мл/м2) | 182 | 134 |
1. Абсорбирующий сепаратор для аккумуляторных батарей, который изготовлен, по существу, из однородной смеси термопластичного полимера и по меньшей мере одного инертного наполнителя, выбранного из группы, включающей пирогенный диоксид кремния, осажденный диоксид кремния, диоксид титана, карбонат магния, оксид магния и гидроксид магния или их смеси, и объемная пористость которого составляет как минимум 75% при размере экстракционных пор более 2 мкм, отличающийся тем, что содержание пирогенного диоксида кремния не превышает 18 об.%.
2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что количество наполнителя составляет от 0,7 до 2,5 от массы термопластичного полимера.
3. Сепаратор по п.2, отличающийся тем, что полимер выбран из группы, включающей ПВХ, полиэтилен, полипропилен и акриловые полимеры.
4. Сепаратор по п.3, отличающийся тем, что полимер представляет собой ПВХ.
5. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что у него имеется от 30 до 70% мелких пор диаметром меньше 1 мкм и от 30 до 70% экстракционных пор диаметром больше 2 мкм.
6. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что в нем содержится от 0,1 до 5 мас.% воды и от 0,01 до 0,5 мас.% циклогексанона.
7. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что в нем содержится до 30 мас.% пластификатора.
8. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что в нем содержится от 1 до 8 мас.% вещества, способного удерживать ионы металлов.
9. Сепаратор по любому из пп.1-8, отличающийся наличием ребер.
10. Сепаратор по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что он изготовлен в виде листа с гофрами.
11. Способ изготовления абсорбирующего сепаратора аккумуляторной батареи, заключающийся в том, что
а) приготавливают порошковую смесь, состоящую из термопластичной смолы и по меньшей мере одного сухого минерального наполнителя с порами,
б) к этой смеси добавляют первый растворитель, который абсорбируется в порах минерального наполнителя,
в) к смеси добавляют вторую жидкость, которая по меньшей мере частично вытесняет первый растворитель из пор минерального наполнителя,
г) методом экструзии и каландрованием изготавливают необработанный сепаратор,
д) из необработанного сепаратора экстракцией жидкой фазы удаляют растворители с получением абсорбирующего сепаратора и
е) при необходимости полученный плоский сепаратор деформируют с получением гофрированного сепаратора,
отличающийся тем, что температура на стадии д) близка к температуре на стадии г) или предпочтительно превышает ее на 5-20°С.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что первый растворитель выбирают из группы, включающей циклогексанон, метилэтилкетон, тетрагидрофуран, метилацетат и их смеси, а в качестве второго растворителя используют воду.
