AGM隔板氯离子的处理与研究

戴旭鹏，朱潇，章勇，张明豪

(中材科技膜材料公司，南京 210012)



AGM隔板氯离子的处理与研究

戴旭鹏，朱潇，章勇，张明豪

(中材科技膜材料公司，南京 210012)

摘 要：介绍了AGM隔板中氯离子产生的原因以及对铅酸蓄电池的危害，并研究在线喷淋去离子水工艺对AGM隔板性能的影响。试验结果表明：合理地控制去离子水酸性和置换率可以改善AGM隔板的性能。

关键词：AGM隔板；氯离子；去离子水；酸性和置换率

0前言

铅酸蓄电池是目前世界上产量最大、用途最广的一种电池，但电池中氯含量的控制仍是一个亟待解决的难题。氯离子作为杂质离子会使铅酸蓄电池的正极板硫酸盐化，并在持续的充放电循环反应后使极板严重损坏；另外，充电时氯离子会在正极反应生成氯气，易发生爆炸的危险[1]。AGM隔板作为铅酸蓄电池的重要组成部分，具有隔离电池内部正负极、防止正负极接触短路，固定电解液并允许电极间离子的流动等作用。控制AGM隔板的氯离子含量，将直接改善铅酸蓄电池的最终性能[2]。

1试验

本文研究了在线喷淋去离子水工艺对AGM隔板性能的影响，并从去离子水置换率和酸性的变化等方面对AGM隔板的性能进行了研究。

1.1.氯含量测试方法[3-4]

测试原理：试样中的氯在常温下被稀硫酸浸出，在硝酸微酸性溶液中，与银离子生成氯化银胶体浑浊小沉淀，均匀地悬浮于溶液中，比浊测定氯含量。

测试方法：根据GB/T 28535-2012中测定AGM隔板氯含量的操作标准，称取10 g(精确至0.01 g)已制备好的试样，置于250 mL烧杯中，准确加入200 mL密度为1.28 g/cm3的硫酸溶液，盖上表面皿，在25 ℃下浸泡24 h。用干滤纸或干漏斗过滤于干烧杯中，滤液为待测液，测试氯离子含量。

用移液管吸取20 mL待测液，置于50 mL比色管中，于另一个50 mL比色管中加入20 mL(原浸泡隔板试样所用)密度为1.28 g/cm3的硫酸溶液为空白液，两管同时加入2 mL 硝酸溶液(硝酸与水的体积比为1∶4)，用蒸馏水稀释至40 mL，加2 mL 2%硝酸银溶液，摇匀。向空白液比色管滴加氯标准溶液，同时向待测液比色管加蒸馏水至两比色管浑浊程度、体积一致，在暗处放置15 min不发生变化，记下消耗氯标准溶液的体积以计算氯含量。

1.2拉伸强度测试方法

根据GB/T 28535-2012中测定AGM隔板拉伸强度的操作标准，沿隔板成型方向裁取5个试样，试样长为100 mm、宽为15 mm，在试样上作出夹距为50 mm的标记。将试样夹在拉力机的上、下夹具上并夹紧，不能滑动和损坏试样，夹具中心线与试样的中心线同轴，然后以100±5 mm/min的速度拉伸，记录试样破坏时的负荷。

1.3酸煮测试方法

用隔板专用冲头(直径55 mm)取样，并用剪刀将冲切毛边修剪干净，用500 mL烧杯取密度为1.280±0.005 g/cm3(25 ℃)的硫酸250～300 mL置于1000 W电炉上加热，电炉上垫有石棉网，当酸液开始沸腾后，将裁切好的一片隔板网纹面朝下投入到杯中，并开始计时5 min，在酸煮过程中观察隔板有无分层、脱落，溶液有无浑浊，并记录试验现象。

2试验过程与结果分析

2.1AGM隔板原料与接触介质氯离子含量

首先从生产过程入手，对AGM隔板所用原料以及生产中所接触介质的氯含量进行分析测试，结果如表1。

高碱微纤维玻璃棉因其优异的耐酸性能，被广泛应用于AGM隔板的制造。根据微纤维玻璃棉行业标准JC/T 978-2012中对氯含量的要求[5]，微纤维玻璃棉溶出的氯离子含量应≤30×10-6。从表1中数据可看出，AGM隔板中氯离子的主要来源为微纤维玻璃棉，究其原因为国内原材料玻璃球中氯离子含量较高。除微纤维玻璃棉本身含有大量的氯离子外，自来水中同样含有部分氯离子，由于AGM隔板采用湿法造纸工艺制造，因此生产过程中需要使用大量的自来水，而通常自来水厂在处理水过程中需要使用氯气或二氧化氯来灭杀细菌或微生物，这就间接导致自来水中含有大量的氯离子，而经过多次循环使用的白水，其氯离子含量更高。如果在隔板生产过程中将自来水全部替换为去离子水，无疑会大幅增加生产制造成本。因此在实际生产过程中，湿纸经过前置真空脱水后，会通过在线淋水装置喷淋去离子水，再经过后置真空脱水以置换掉湿纸页中的水分，从而达到清除氯离子的作用。通常蓄电池厂家对于隔板中氯含量的技术要求为≤20×10-6，显然正常的生产工况已不能满足产品性能要求，因此就需要对隔板氯离子进行处理。

2.2氯离子处理过程对隔板性能的影响

一般隔板生产厂家处理氯离子是通过在线喷淋去离子水来实现，该方法实用简便，且不会增加太多成本。但该工序的施行会对AGM隔板的内部结构和化学性能产生一定的影响，将淋水前后隔板的性能进行分析测试，结果如表2。

从表2数据可看出，AGM隔板经过喷淋去离子水后，部分性能发生了较大变化。氯含量较未淋水大幅降低，已满足客户的性能指标要求，但厚度有所降低，且拉伸强度与酸煮恶化。置换率越高，厚度相应就越小，拉伸强度与酸煮恶化也越严重。

淋水后隔板的厚度发生变化，一是由于淋水时去离子水置换掉了湿隔板中的部分酸水，由于玻璃纤维表面具有一定的活性，在酸性条件下其表面会形成硅酸凝胶，从而促进纤维相互粘结，使得隔板经过烘干后具有一定的硬挺性，当酸水被稀释后，纤维表面形成的硅酸凝胶会减少，使得隔板成纸后较为柔软，因此在100 kPa的压力下厚度会有所降低；二是湿隔板经过去离子水喷淋工序后，其所含的水分会相应提高，在经过真空脱水时，隔板对真空吸水箱的密封性会更好，使得真空抽吸时作用于隔板上的抽吸力增大，从而促使隔板的内部结构更为紧实，相应的厚度就会有所降低[6-7]。而隔板的拉伸强度会降低同样也是由于去离子水置换掉了湿隔板中的部分酸水，使得纤维表面形成的硅酸凝胶变少，影响了纤维之间的相互粘结，从而影响隔板的强度[8-10]。而酸煮是将隔板在沸腾的酸水中泡煮5 min，测试其耐受性且保持完整的能力，其间接反映隔板内部纤维之间的结合强度，所以喷淋去离子水也会对酸煮性能带来危害。因此我们将去离子水置换率控制在50%，并在此条件下调节去离子水的酸性，以测试酸性对隔板拉伸强度和酸煮的影响，结果如表3。

从表3数据可看出，随着去离子水酸性逐渐增强，隔板的拉伸强度由0.71 kN/m增至0.84 kN/m，且耐酸煮的表现也越来越好；但当酸性由一般增至较强时，隔板的强度与酸煮并没有得到显著的提升，且酸性过高后一是导致设备易腐蚀，二是导致隔板较为硬挺，对折后易开裂，影响蓄电池厂家的正常使用。因此将去离子水的酸性控制为一般时较为合适，并在此酸性条件下，我们对去离子水置换率进行调节，验证其对AGM隔板性能的影响，结果如表4。

从表4数据可看出，当去离子水酸性控制为一般时，产品的氯离子含量随着去离子水置换率的加大而逐渐减小，且都已达到客户的技术指标要求，但其他性能并没有显著的变化。相反，置换率增大后，会加速设备的腐蚀，且进烘干前湿纸的水分会相应提高，从而增加能耗。因此，将去离子水置换率控制为50%时较为合适。

3结论

(1) 从AGM隔板所用原料以及生产中接触介

质的氯含量可看出，除AGM隔板所使用的微纤维玻璃棉本身含有大量的氯离子外，自来水中同样含有较多的氯离子，而经过多次循环使用的白水，其氯离子含量更高；

(2) AGM隔板经过喷淋去离子水后，氯离子含量大幅降低，但隔板的厚度会略微变薄，拉伸强度与耐酸煮性能都会变差；

(3) 根据去离子水酸性和置换率对隔板性能影响的测试结果可看出，将去离子水酸性控制为一般，且置换率控制在50%时较为合适。

参考文献

[1]石光，陈红雨.铅酸蓄电池隔板[M].化学工业出版社，北京：2010.

[2]包有富，张华，胡信国.AGM隔板性能对密封铅酸蓄电池性能的影响[J].电源技术，2000，24(5)：262-264.

[3]GB/T 28535-2012，铅酸蓄电池隔板[S].中国国家标准化管理委员会，2012.

[4]曹培林，张秀艳.关于AGM隔板测试方法的探讨[J].蓄电池，2003，6(2)：90-92.

[5]JC/T 978-2012，微纤维玻璃棉[S].中华人民共和国工业和信息化部，2012.

[6]吴和平，洗善燮.VRLA用超细玻璃纤维隔板的厚度初探[J].蓄电池，1996，6(3)：16-19.

[7]卢谦和.造纸原理与工程[M].中国轻工业出版社，北京：2008.

[8]孙小红.蓄电池用隔板毡氯含量超标的试验分析[J].玻璃纤维，2007，6(6)：9-10.

[9]岳耀奇.玻璃微纤维对AGM隔板强度的影响[J].保温材料与节能技术，2007，6(1)：17-18.

[10]王薇，陈晓红，王舒成.影响AGM隔板抗张强度的因素[J].蓄电池，2010，6(5)：263-266.

Elimination of Chloride Ions in AGM Seperators

Dai Xupeng，Zhu Xiao，Zhang Yong，Zhang Minghao

(Sinomatech Membrane Materials Co.，Ltd., Nanjing 210012)

Abstract:This article analyzes the causes of chloride ions in AGM separators and their harm to lead-acid batteries.Generally，the chloride ions are eliminated by spraying deionized water.The test has shown that controlling the deionized water acidity and replacement rate can improve the performance of AGM separators.

Key words:AGM separator；chloride ion；deionized water；acidity and replacement rate

中图分类号：TQ171.77+7.73

文献标识码：A

收稿日期：2016-03-01

作者简介：戴旭鹏，男，1981年生，工程师。主要从事玻璃微纤维及其制品的开发和生产方面的研究。

修回日期：2016-03-03