PE隔板孔徑測試分析方法

李文元（中國船舶重工集團公司712研究所，湖北武漢 430064）

PE隔板孔徑測試分析方法

李文元
（中國船舶重工集團公司712研究所，湖北武漢 430064）

對可能引起隔板短路的原因做了列舉，重點對比了兩種PE隔板孔徑測試方法，利用隔板微觀結構分析和統計分析手段剖析了兩種測試分析方法的優缺點。

鉛酸蓄電池；短路；PE隔板；滲透；最大孔徑

微孔聚乙烯PE隔板是目前世界上最先進的鉛酸蓄電池用隔板，是由超高分子量聚乙烯隔板專用的二氧化硅原料油抗氧化劑黑等原材料經過雙螺桿高溫擠壓成型再經過抽油氣提干燥涂劑干燥等過程形成的。隔板滲透短路問題在蓄電池行業普遍存在，解決隔板滲透問題也是一個行業難題。影響隔板滲透短路的因素是方方面面的。其中隔板本身的質量是主要因素，最大孔徑過大易使鉛枝晶刺穿隔板。因此，最大孔徑是判斷隔板是否容易短路的一項重要指標。

1　試驗方法及數據分析

1.1掃描電鏡法

通過掃描電鏡圖可以看出國產PE隔板呈球狀和片狀過度類型，有個別明顯的大孔洞，最大孔徑0.51μm，接近1μm上限；進口隔板呈明顯片狀結構度，微觀表面均勻，孔徑平均分布。

圖1　GC-01（國產隔板反面放大4萬倍）

圖2　GC-02（國產隔板正面放大4萬倍）

圖3　JK-01（進口隔板反面放大4萬倍）

圖4　JK-02（進口隔板正面放大4萬倍）

表1　掃描電鏡2種不同隔板正反面孔徑統計

1.2毛細流孔徑分析儀

多孔材料中的孔隙可以分為開放孔（盲端孔、貫通孔）和封閉孔，而對于材料的過濾、分離和交換性能有貢獻意義的貫通孔即活性孔的分析就可以采用毛細管流孔隙分析的方法來測量。根據Washburn 公式，將貫通孔視作一根根孔徑不同長度不同的毛細管，由于表面張力的作用，如果采用一種完全浸潤的溶體就會自然地填充在孔隙中，這時使用另一種介質（氣體或者溶體）以不斷增加的壓力克服表面張力（毛細管力）去置換該溶體，當壓力升至足以排出最大孔隙的浸潤溶時，即達到泡點壓力，對應孔徑為最大孔徑，繼續增加壓力，會有更小的孔隙逐漸被打開，通過對干樣和濕樣兩個曲線流量變化的監測，可以計算出孔徑的分布、最小孔徑和平均流量孔徑，通過干樣曲線也可算出氣體透過率。如果介質是氣體（壓縮空氣或者氮氣），就是氣溶置換法，如果介質是另一種溶體，就是溶溶置換法。Washburn公式表達了壓力和孔徑的關系：D=0.04γCosθ/P。

其中：D的單位是um，γ表面張力系數，單位dyn/cm，θ為浸潤溶和樣品材料的接觸角，P為壓力單位，Bar.如果接觸角為零即完全浸潤，可以簡化為：D=0.04γ/P。

圖5　進口隔板孔徑分布圖

從上圖和表2中可以看出，進口隔板和國產隔板在平均孔徑和最小孔徑上數據基本一致，最大孔徑進口隔板略小，另外國產隔板孔徑分布更集中。

圖6　國產隔板孔徑分布圖

表2　毛細流孔徑分析法兩種不同隔板孔徑數據

2　結束語

測試結果表明，掃描電鏡法在表征隔板的微觀結構上更有優勢，測量出的最大孔徑未必是貫通孔；毛細管孔徑分析儀測出國產隔板孔徑分布更集中，精確度更高，證明毛細管孔徑分析儀用于鉛酸蓄電池用隔板的孔徑測試更為準確。

[1] 陳志雪.PE隔板最大孔徑測試分析[J].蓄電池，2012，（4）.

[2] 陳志雪，鉛酸蓄電池隔板微觀結構和宏觀性能之間關系的研究[J]，蓄電池，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，湖北武漢人，工程師，主要從事化學電源質量工作。