VRLA电池用AGM隔板性能的探讨
加入时间：2005年11月28日9:56
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1 前言
日本板硝子纤维株式会社的细野宽明在《阀控式铅蓄电池用隔板》一文中提到：阀控式密封铅酸蓄电池用隔板必须满足的三大要求：①能够阻止正极活性物质脱落；②可吸附所有电解液以使蓄电池能够任意取向放置；③具有微孔结构以免除电池维护和保养需要。 AGM隔板若想同时而且完全达到以上三点是比较困难的，因为不同的制造工艺，不同的粗细纤维比。不仅涉及到制造成本。而且同时影响几项技术指标，并且，这些影响有正面的也有负面的—那么，重点把握住AGM隔板哪几项技术指标，各个技术指标数值上的增减有何优缺点，应该引起我们的重视。总之，选择质优价低的隔板是我们的宗旨。 2 AGM隔板的技术指标
什么样的隔板性能更好呢一般而言指：致密程度适中、厚度均匀、弹性好、外观平整、强度高、有害杂质(铁氯离子)含量低、微孔及大孔有适宜的比例、分布和方向，电解液保持能力强而且均匀，吸液快、耐酸好，同时要求价格低廉、运输便捷等。以下作具体的讨论。 (1)隔板的均匀性
AGM隔板均匀性主要指厚度均匀一致，以使隔板紧贴极板，防止活性物质脱落。同时保持极板与隔板接触面的电解液均匀一致。现阶段隔板厂家厚度偏差一般控制在±%～±%，而且以上限偏多：隔板的回弹性指在一定的压力下，隔板力图恢复原厚度的能力，回弹性太差的隔板将会出现极群装入难，取出易的现象，即极群松懈，严重时影响电池的容量和寿命—对于不同批次的隔板应该越均匀越好。 (2)定量
定量通常也指基重或密度，定量是造纸工业中控制纸张质量的主要指标，它主要反映一定厚度的纸张的致密程度，单位是g／m·mm。定量大的隔板要比同等厚度和面积的隔板重，即致密程度高，因此它将影响隔板的孔率和孔径及比表面积，同时隔板的价格相对升高；但如果定量太小，则会使隔板强度变差，同时，长时间极板的膨胀和收缩将会使定量太小的隔板松懈，以致影响电池性能，严重时使之失效—定量是衡量隔板质量的一个非常重要的指标：国标(JB／—1998)对毡型隔板的定量要求是≥140g/m·mm。然而，定量并非追求越高越好，根据不同电池的类型(如中小密电池及大密电池)及电池生产厂家自身的要求和特点，选择具有某一定量范围的隔板。
一般而言，隔板中添加较多的细纤维可使隔板的定量值增大，此种隔板一般用于以下几种电池： ①高放电倍率循环用的铅蓄电池(如电动车用电池等)； ②长寿命的备用铅蓄电池(寿命10a以上)； ③高功率的铅蓄电池。
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隔板中添加较多的粗纤维可使隔板的定量值相对降低.此种隔板一般用于以下几种电池： ①寿命较短的备用铅蓄电池(如UPS等)； ②中、小型电动工具用铅蓄电池； ③汽车用铅蓄电池。 (3)拉伸强度
即拉断力。单位是kN／m。对于不同厚度的隔板，其拉伸强度不同。一般而言，隔板越厚，对其拉伸强度要求越高。由于国外蓄电池制造厂家大多数采用机构配组方式，因此对隔板纵向的拉伸强度要求更高，因此国外AGM隔板的拉伸强度一般高于国内的AGM隔板。拉伸强度表征了隔板的机械强度，添加粗纤维可增加隔板的强度，但将影响隔板的吸液率和5 min的毛细上升。对于机械配组而言，拉伸强度是一个重要指标，对于手工配组而言。纵向的伸长率(%)更为重要。 (4)吸液能力
隔板的吸收电解液的能力，也就是吸酸量的多少，它将直接影响到电池的电性能和密封特性。采用耐酸性能优良，具有适当孔径和较大孔率，并能较好吸附电解液的AGM隔板，是保证电池内部进行气体流通，负极氧吸收的必要条件。我国机械工业部的标准中并未明确规定AGM隔板的吸液指标，但在BCI的《Materials Specifications Of Valve Regulated Recombinant Batteries》中提到了隔板的吸酸量，但同时也指出由于各个厂家和实验室采用不同的测试方法及标准，因此控制的指标也不相同，在BCI国际标准中也未进行统一。通常用单位质量或面积的隔板吸收电解液的质量来表示其吸收电解液的能力，即用吸液率表示，单位为%或g／m。
(5)吸液速率及电解液保持能力
吸液速率指单位时间隔板吸收电解液的高度。各个厂家所规定的单位时间并不相同，有：2min，
也有5 min；而电解液保持能力指：4 h后隔板的吸酸高度。24 h后隔板上部及下部吸酸量差异越小说明隔板的电解液保持能力越优越，同时，隔板2 min或5 min吸酸高度与24 h吸酸高度并没有定性的比例关系。这几个数值越大表明隔板的吸液速率和电解液保持能力越好。这对于电池能够任意取向放置及防止电液分层都有重要意义，通常，添加细纤维可以改善隔板的吸液速率及电解液保持能力一般而言，2 min吸液速率是隔板制造厂家现场控制隔板质量的指标，对于使用厂家而言，兼顾5 min或2 min吸液速率和控制24 h吸酸高度同样重要。 (6)孔率及孔径分布
AGM隔板的一大优势是高孔率，这是密封电池的关键技术之一。吸液的快慢、吸液量的多少都于孔结构有着直接的关系—隔板中垂直于隔板平面的方向。即Z方向是氧气的通道，它的孔径约为10～25μm，太大易造成微短路和短路，太小不利于氧气通过。将直接影响密封反应效率。而平行于隔板平面为X、Y方向.其孔径约为2～4 μm，孔径较小，用于保持电池内的电解液—具有较小孔径的隔板具有良好的润湿性。因而具有较高的电解液保持能力。 (7)杂质含量
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杂质含量主要指铁、氯离子的含量，它们被控制在10级的范围内。杂质含量主要与制造厂家在制造过程中使用的原材料的杂质含量、水质的控制有关。 (8)其他
其他指标包括浸酸失重、水含量、电阻等，在理论上这些指标都是越小越好，但选择时应考虑实际的因素，如原材料本身的特点及成本等。
3 隔板各项技术指标间的相互关系
隔板纤维配比中细纤维含量增加，会改善外观性能，提高吸液量，增大渗透速度，减小最大孔
径，对隔板有利。但同时会使隔板弹性降低，强度下降，电阻增大。通过添加粗纤维可以提高隔板防止铅膏脱落和氧气转移的能力，而提高隔板电解液保持能力只有通过添加细纤维来实现。隔板的制造成本随着细纤维含量的增加而增加。当然，这些添加后的结果并不是绝对的，隔板的制造技术也同样影响隔板的性能，即使用相同的粗细纤维比，在不同隔板制造厂家会生产出性能差异很大的AGM隔板。因此过分追求某一项技术指标。势必会引起另外一些技术指标的失控。必须使这些技术指标之间相互均衡。才能使隔板的综合性能达到最好。 4 国内外厂家隔板检测
国内外ACM隔板制造厂家众多，具有代表性的有十几家，按照国标(JB/—1998)对 其性能进行了测试，测试结果只代表当时样品的性能。
隔板检测结果一览表
检测标准 项 目 (JB/—1998) 厚度偏差(%） 孔率(%) 毛细上升（mm/2min) 毛细上升（mm/24h) 浸酸失重(%) 拉伸强度(kN/m) Cl离子(10) Fe离子(10) 5 结论
最后仅以 《 Batteries International》上一篇文章的题目作为本文的结论：“Not just seeparator-more aparticipator” (不仅仅是隔板，更重要的是参与者) 。
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日本一厂 家的隔板 ％ — 15 14 美国一厂 家的隔板 % 640 13 11 法国一厂 家的隔板 ％ 68 780 12 22 中国一厂 家的隔板 ％ — 15 14 ±8% ≥90 — ≥620 < ≥ ≤30 ≤80 参考文献
1 JB/ T —1998.中华人民共和国机械行业标准
2 王居等.超细玻璃纤维隔膜技术条件. 电源技术，1997，21(1)：42
3 BCI.《Materials Specifications of Valve Regulated Recombinant Batteries》 4 孙伟.超细玻璃棉隔板铁含量研究与控制. 蓄电池，1998(3)
5 Tony Ferira. Not jtst a separator-more a participator, Batteries Internationa. July 1998
VRLA电池用AGM隔板性能的探讨
