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镍氢电池作为镍镉蓄电池的下一代产品,其性能远优于镍镉蓄电池。镍氢电池除自放电少、寿命长、耐过充放电性能强、低温性能好、安全性能高外,又有无镉污染和高的比能量(为镍镉蓄电池的1.5-2倍)的优点。目前,对MH-Ni电池材料中隔膜材料的研究非常多。MH-Ni电池隔膜是影响电池性能的重要因素,制备出性能优异的MH-Ni将有助于镍氢电池的进一步国产化和应用。
本文分析电池隔膜对材料的要求和现有材料的优缺点,选用低密度聚乙烯(LDPE)为电池隔膜材料,LDPE相比传统材料具有支链多,不饱和双键较多等特点。通过研究低密度聚乙烯材料的熔融指数、毛细管流变性能等以确定其纺丝工艺参数范围。采用熔融纺丝法制备低密度聚乙烯短纤维,通过与ES纤维不同比例的混合梳理成纤网,热轧制备电池隔膜基布。对不同LDPE纤维比例的试样进行磺化改性和测试。分析磺化温度、磺化时间和LDPE纤维比例对磺化效果的影响,得出最佳磺化条件为LDPE纤维含量50%、磺化温度100℃、磺化时间30min。最佳磺化效果:吸液速度可达134mm/30min,保液率可达225%,钾离子交换率可达0.15meq/g,拉伸强度可达122N/50mm,透气率可达4000mm/s,符合电池隔膜对性能的要求。
应用红外光谱分析、XPS、扫描电镜对ES纤维和LDPE纤维磺化效果进行表征,发现磺化处理后LDPE纤维的磺酸基团引入率高于ES纤维,纤维表面刻蚀情况明显,LDPE纤维在相同条件下磺化效果优于ES纤维。