PE隔板孔径测试分析方法

李文元（中国船舶重工集团公司712研究所，湖北武汉 430064）

PE隔板孔径测试分析方法

李文元
（中国船舶重工集团公司712研究所，湖北武汉 430064）

对可能引起隔板短路的原因做了列举，重点对比了两种PE隔板孔径测试方法，利用隔板微观结构分析和统计分析手段剖析了两种测试分析方法的优缺点。

铅酸蓄电池；短路；PE隔板；渗透；最大孔径

微孔聚乙烯PE隔板是目前世界上最先进的铅酸蓄电池用隔板，是由超高分子量聚乙烯隔板专用的二氧化硅原料油抗氧化剂黑等原材料经过双螺杆高温挤压成型再经过抽油气提干燥涂剂干燥等过程形成的。隔板渗透短路问题在蓄电池行业普遍存在，解决隔板渗透问题也是一个行业难题。影响隔板渗透短路的因素是方方面面的。其中隔板本身的质量是主要因素，最大孔径过大易使铅枝晶刺穿隔板。因此，最大孔径是判断隔板是否容易短路的一项重要指标。

1　试验方法及数据分析

1.1扫描电镜法

通过扫描电镜图可以看出国产PE隔板呈球状和片状过度类型，有个别明显的大孔洞，最大孔径0.51μm，接近1μm上限；进口隔板呈明显片状结构度，微观表面均匀，孔径平均分布。

图1　GC-01（国产隔板反面放大4万倍）

图2　GC-02（国产隔板正面放大4万倍）

图3　JK-01（进口隔板反面放大4万倍）

图4　JK-02（进口隔板正面放大4万倍）

表1　扫描电镜2种不同隔板正反面孔径统计

1.2毛细流孔径分析仪

多孔材料中的孔隙可以分为开放孔（盲端孔、贯通孔）和封闭孔，而对于材料的过滤、分离和交换性能有贡献意义的贯通孔即活性孔的分析就可以采用毛细管流孔隙分析的方法来测量。根据Washburn 公式，将贯通孔视作一根根孔径不同长度不同的毛细管，由于表面张力的作用，如果采用一种完全浸润的溶体就会自然地填充在孔隙中，这时使用另一种介质（气体或者溶体）以不断增加的压力克服表面张力（毛细管力）去置换该溶体，当压力升至足以排出最大孔隙的浸润溶时，即达到泡点压力，对应孔径为最大孔径，继续增加压力，会有更小的孔隙逐渐被打开，通过对干样和湿样两个曲线流量变化的监测，可以计算出孔径的分布、最小孔径和平均流量孔径，通过干样曲线也可算出气体透过率。如果介质是气体（压缩空气或者氮气），就是气溶置换法，如果介质是另一种溶体，就是溶溶置换法。Washburn公式表达了压力和孔径的关系：D=0.04γCosθ/P。

其中：D的单位是um，γ表面张力系数，单位dyn/cm，θ为浸润溶和样品材料的接触角，P为压力单位，Bar.如果接触角为零即完全浸润，可以简化为：D=0.04γ/P。

图5　进口隔板孔径分布图

从上图和表2中可以看出，进口隔板和国产隔板在平均孔径和最小孔径上数据基本一致，最大孔径进口隔板略小，另外国产隔板孔径分布更集中。

图6　国产隔板孔径分布图

表2　毛细流孔径分析法两种不同隔板孔径数据

2　结束语

测试结果表明，扫描电镜法在表征隔板的微观结构上更有优势，测量出的最大孔径未必是贯通孔；毛细管孔径分析仪测出国产隔板孔径分布更集中，精确度更高，证明毛细管孔径分析仪用于铅酸蓄电池用隔板的孔径测试更为准确。

[1] 陈志雪.PE隔板最大孔径测试分析[J].蓄电池，2012，（4）.

[2] 陈志雪，铅酸蓄电池隔板微观结构和宏观性能之间关系的研究[J]，蓄电池，2004，（3）.

PE Separator Aperture Test Analysis

Li Wen-yuan

The possible causes include a separator made a short circuit，focusing contrasted the two testing methods PE separator aperture Using a separator microstructure analysis and statistical analysis tools analyze the advantages and disadvantages of the two test analysis.

lead-acid battery；short circuit；PE separator；penetration；maximum aperture

TM912

B

1003-6490（2016）03-0049-02

2016-03-06

李文元（1982—），男，湖北武汉人，工程师，主要从事化学电源质量工作。