用于检测AGM隔板保液及气体扩散性能的装置及方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911251820.7 (22)申请日 2019.12.09 (71)申请人 天能电池集团股份有限公司 地址 313100 浙江省湖州市长兴县煤山镇 工业园区 (72)发明人 张峰博方广民郭志刚李雪辉 刘玉沈菲孔鹤鹏李桂发 王杜友宋锐 (74)专利代理机构 杭州天勤知识产权代理有限 公司 33224 代理人 沈金龙 (51)Int.Cl. G01N 15/08(2006.01) G01N 5/02(2006.01) G01N 13/00(2006.01) (54)发明名称 。

2、一种用于检测AGM隔板保液及气体扩散性能 的装置及方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于检测AGM隔板保液及 气体扩散性能的装置及方法， 其中装置包括用于 夹持AGM隔板的夹持机构所述夹持机构包括夹持 时配合从两侧夹住隔板的第一夹持部和第二夹 持部， 两个夹持部的夹持面中部均设有夹持槽， 两个夹持槽内均设有通过支撑板与夹持槽底部 支撑的多孔垫片； 所述第一夹持部上设有与其夹 持槽连通的氧气进气管， 第二夹持部上设有与其 夹持槽连通的出气管和惰性气体进气管， 所述的 出气管的出口与气体传感器的进口连接； 所述氧 气进气管和惰性气体进气管的进口端分别与氧 气罐和惰性气体罐连通； 所述氧气进气管上。

3、设有 加热套管。 利用本发明， 可以解决现有技术中不 能方便检测对AGM隔板保液性能以及气体扩散性 能进行检测的问题。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 111060434 A 2020.04.24 CN 111060434 A 1.一种用于检测AGM隔板保液及气体扩散性能的装置， 包括用于夹持AGM隔板的夹持机 构， 其特征在于， 所述夹持机构包括夹持时配合从两侧夹住隔板的第一夹持部和第二夹持 部， 两个夹持部的夹持面中部均设有夹持槽， 两个夹持槽内均设有通过支撑板与夹持槽底 部支撑的多孔垫片； 所述第一夹持部上设有与其夹持槽连通的氧气进气管， 第二夹持部上 设有与其夹持槽连通的出。

4、气管和惰性气体进气管， 所述的出气管的出口与气体传感器的进 口连接； 所述氧气进气管和惰性气体进气管的进口端分别与氧气罐和惰性气体罐连通； 所述氧 气进气管上设有加热套管。 2.根据权利要求1所述的用于检测AGM隔板保液性能及气体扩散性能的装置， 其特征在 于， 所述的气体传感器的出口连接有尾气接收装置。 3.根据权利要求1所述的用于检测AGM隔板保液性能及气体扩散性能的装置， 其特征在 于， 所述第二夹持部的夹持槽周围设有环形的密封槽， 所述第一夹持部上设有与密封槽匹 配的密封凸起。 4.根据权利要求1所述的用于检测AGM隔板保液性能及气体扩散性能的装置， 其特征在 于， 所述的支撑板与多孔。

5、垫片为一体结构， 支撑板设置在多孔垫片的四个侧边上。 5.根据权利要求1所述的用于检测AGM隔板保液及气体扩散性能的装置， 其特征在于， 所述的第一夹持部与第二夹持部通过螺栓可拆卸连接。 6.一种检测AGM隔板保液及气体扩散性能的方法， 其特征在于， 利用权利要求15任一 所述装置进行检测， 所述方法包括以下步骤： (1)取待测AGM隔板样品记录干态重量m0， 将待测的AGM隔板样品置于一定压力下稳定 2min15min， 随后向压缩态的AGM隔板添加液体， 使待测AGM隔板样品饱和吸液， 取出后记 录湿态AGM隔板样品的初始重量m1， 得到AGM隔板在该压力下的饱和吸液量mm1-m0； (2。

6、)根据测得的饱和吸液量取6098饱和度的湿态AGM隔板样并记录重量m2， 将夹 持装置进行固定后， 打开氧气罐的阀门对装置进行预吹扫1min5min， 随后立即打开夹持 装置将一定饱和度的湿态AGM隔板放置于夹持装置的第一夹持部和第二夹持部之间， 进行 密封固定； (3)打开惰性气体罐的减压控制阀， 使惰性气体替换出夹持槽及AGM隔板内的氧气； (4)关闭惰性气体罐的阀门， 控制加热套管对氧气进气管进行加热， 待氧气进气管内的 温度稳定后打开氧气罐的减压控制阀， 记录从氧气罐的阀门打开至气体传感器检测到氧气 的时间间隔； 同时关闭氧气传感器并继续通入氧气， 等到达预设时间后关闭氧气管的减压 控。

7、制阀， 取出湿态的AGM隔板样品进行称重， 记为结束重量m3； (5)根据时间间隔的长短对湿态AGM隔板的气体扩散性能进行评价， 根据m2与结束重量 m3的差值对AGM隔板的保液性能进行评价。 7.根据权利要求6所述的AGM隔板保液及气体扩散检测装置进行检测的方法， 其特征在 于， 步骤(1)中， 所述AGM隔板样品置于10kPa100kPa压力下， 添加液体为纯水或稀硫酸溶 液。 8.根据权利要求6所述的AGM隔板保液及气体扩散检测装置进行检测的方法， 其特征在 于， 步骤(3)中， 控制惰性气体罐的减压控制阀， 使惰性气体罐的通气压力为小于0.2MPa， 通气时间为1min20min。 权。

8、利要求书 1/2 页 2 CN 111060434 A 2 9.根据权利要求6所述的AGM隔板保液及气体扩散检测装置进行检测的方法， 其特征在 于， 步骤(4)中， 控制加热套管加热， 使氧气进气管中的空气温度保持在5060。 10.根据权利要求6所述的AGM隔板保液及气体扩散检测装置进行检测的方法， 其特征 在于， 步骤(4)中， 控制氧气罐的减压控制阀， 使氧气罐的通气压力为小于0.2MPa。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111060434 A 3 一种用于检测AGM隔板保液及气体扩散性能的装置及方法 技术领域 0001 本发明属于AGM隔板检测领域， 尤其是涉及一种用于检测AGM隔。

9、板保液及气体扩散 性能的装置及方法。 背景技术 0002 超细玻璃纤维隔板(AGM)是阀控式铅酸蓄电池的关键材料之一， AGM隔板的主要作 用是:(1)防止正/负极板互相接触而发生电池内部短路； (2)使蓄电池极群紧密装配， 防止 极板变形、 弯曲和活性物质的脱落； (3)在极板间的多孔性隔板中贮存必要数量的电解液， 以保证较高的导电性和电池反应的需要； (5)防止一些对电池有害的物质通过隔板进行迁 移和扩散。 0003 AGM隔板既要防止正、 负极短路， 又不能使电池内阻明显增加， 因此， 隔板应是多孔 性质的， 允许电解液自由扩散和离子迁移， 并具有比较小的电阻。 同时应该具有防止正负极 。

10、因铅枝晶生长而引起的短路现象出现， 因此其孔径要小， 同时具有一定的曲折度； 此外， 还 要求机械强度好、 耐酸腐蚀、 耐氧化， 以及不析出对极板有害的物质。 0004 如公开号为CN106257708A的中国专利文献公开了一种防短路AGM隔板， 由以下质 量百分比的原料制成： 35改性纳米蛭石粉， 35聚氧化乙烯， 510改性竹纤维， 10 15水溶性聚乙烯醇纤维， 510聚酰亚胺纤维， 3035直径0.50.7 m高碱玻璃纤 维， 余量为直径34 m高碱玻璃纤维。 该技术方案摒弃了传统的纯玻璃纤维配方， 采用多种 纤维混合交织而成， 隔板孔隙率高、 空隙均匀， 综合性能优异， 能有效避免正。

11、极铅粉透过隔 板到负极造成短路。 0005 公开号为CN206059490U的中国专利文献公开了一种高强度AGM隔板， 中间层、 粘结 层、 强度层及PE网格层构成， 所述粘结层设于中间层上、 下表面， 强度层设于粘结层表面， PE 网格层设于强度层表面， 其中所述中间层为玻璃纤维交织而成， 所述粘结层为水溶性聚乙 烯醇纤维交织而成， 所述强度层为由质量百分含量9597的玻璃纤维与质量百分含量3 5的纤维素纤维交织而成的混合纤维层。 该技术方案提高了AGM隔板的机械强度及耐穿 刺强度， 在极群装配或灌酸时不易发生断裂、 冲溃， 在使用过程中不易被铅枝晶穿透， 可有 效防止电池微短路能力。 00。

12、06 阀控式铅酸蓄电池(VRLA)基于氧复合的机理得以广泛的应用， 具体为在VRLA电池 充电末期正极析出的氧气将会通过多孔性的隔板扩散到达负极板， 并与负极发生反应儿被 消耗。 AGM隔板的玻璃纤维表面由于易被电解液浸润而阻碍氧气传输， 这些都将影响铅酸蓄 电池的性能和寿命。 因此对于AGM-VRLA电池而言， 其氧复合效率是评价AGM隔板性能的重要 参数指标。 此外， AGM隔板作为AGM-VRLA电池的电解液储存部件， 应该在电池使用期间保持 一定的电解液密度避免失水造成电解液密度上升以及隔板饱和度的降低， 以保障电池放电 性能。 因此， 亟需设计一种能够有效评价AGM隔板气体扩散新以及。

13、液体保持性能的检测装 置， 从而更方便的对AGM隔板的保液性能以及气体扩散性能进行检测。 说明书 1/5 页 4 CN 111060434 A 4 发明内容 0007 为解决现有技术中不能方便检测对AGM隔板保液性能以及气体扩散性能进行检测 的问题， 本发明提供了一种AGM隔板保液及气体扩散检测装置及方法。 0008 一种用于检测AGM隔板保液及气体扩散性能的装置， 包括用于夹持AGM隔板的夹持 机构， 所述夹持机构包括夹持时配合从两侧夹住隔板的第一夹持部和第二夹持部， 两个夹 持部的夹持面中部均设有夹持槽， 两个夹持槽内均设有通过支撑板与夹持槽底部支撑的多 孔垫片； 所述第一夹持部上设有与其。

14、夹持槽连通的氧气进气管， 第二夹持部上设有与其夹 持槽连通的出气管和惰性气体进气管， 所述的出气管的出口与气体传感器的进口连接； 0009 所述氧气进气管和惰性气体进气管的进口端分别与氧气罐和惰性气体罐连通； 所 述氧气进气管上设有加热套管。 0010 利用本发明的装置， 可以快速准确评估AGM隔板的保液及气体扩散性能。 使用过程 中， 夹持机构用于固定AGM隔板， 可以模拟在电池内部的压缩状态。 夹持机构在夹持AGM隔板 的状态下， 多孔垫片的一面与AGM隔板的两侧面相抵， 另一面通过支撑板与夹持槽的底部支 撑， 使得AGM隔板与夹持槽之间可以形成空腔结构， 用于气体的暂时停留， 有助于气体。

15、的分 散和收集。 0011 所述的气体传感器的出口连接有尾气接收装置， 其内部含有绿色、 安全的耗氧剂， 对排出的气体进行有效吸收。 0012 为了增加夹持机构的密封性能， 是夹持机构具有一定的压力保持功能， 所述第二 夹持部的夹持槽周围设有环形的密封槽， 所述第一夹持部上设有与密封槽匹配的密封凸 起。 0013 本发明中， 支撑板与多孔垫片可以为分体结构也可以为一体结构， 当支撑板与多 孔垫片为一体结构时， 支撑板设置在多孔垫片的四个侧边上。 0014 所述的第一夹持部与第二夹持部通过螺栓可拆卸连接。 0015 本发明还提供了一种检测AGM隔板保液及气体扩散性能的方法， 利用上述装置进 行检。

16、测， 包括以下步骤： 0016 (1)取待测AGM隔板样品记录干态重量m0， 将待测的AGM隔板样品置于一定压力下 稳定215min， 随后向压缩态的AGM隔板添加液体， 使待测AGM隔板样品饱和吸液， 取出后记 录湿态AGM隔板样品的初始重量m1， 得到AGM隔板在该压力下的饱和吸液量mm1-m0； 0017 (2)根据测得的饱和吸液量取6098饱和度的湿态AGM隔板样并记录重量m2， 将夹持装置进行固定后， 打开氧气罐的阀门对装置进行预吹扫15min， 随后立即打开夹持 装置将一定饱和度的湿态AGM隔板放置于夹持装置的第一夹持部和第二夹持部之间， 进行 密封固定； 0018 (3)打开惰性。

17、气体罐的减压控制阀， 使惰性气体替换出夹持槽及AGM隔板内的空 气； 0019 (4)关闭惰性气体罐的阀门， 控制加热套管对氧气进气管进行加热， 待氧气进气管 内的温度稳定后打开氧气罐的减压控制阀， 记录从氧气罐的阀门打开至气体传感器检测到 氧气的时间间隔； 同时关闭氧气传感器并继续通入热氧气， 等到达预设时间后关闭氧气管 的减压控制阀， 取出湿态的AGM隔板样品进行称重， 记为结束重量m3； 0020 (5)根据时间间隔的大小对湿态AGM隔板的气体扩散性能进行评价， 根据m2与结束 说明书 2/5 页 5 CN 111060434 A 5 重量m3的差值对AGM隔板的保液性能进行评价。 00。

18、21 本发明的方法可以将不同的AGM隔板置于上述装置内进行隔板性能检测， 进而分 析出不同AGM隔板气体扩散和保液能力， 为AGM隔板的研发以及选型提供参考依据。 0022 步骤(1)中， 所述AGM隔板样品置于10100kPa压力下， 添加液体为纯水或稀硫酸。 0023 步骤(3)中， 控制惰性气体罐的减压控制阀， 使惰性气体罐的通气压力为小于 0.2MPa， 通气时间为1min20min。 该通气压力可以保证将夹持槽内的空气不会向AGM隔板 的另一侧扩散。 0024 步骤(4)中， 控制加热套管加热， 使氧气进气管中的空气温度保持在5060。 0025 步骤(4)中， 控制氧气罐的减压控制。

19、阀， 使氧气罐的通气压力为小于0.2MPa。 0026 与现有技术相比， 本发明具有以下有益效果： 0027 本发明的装置通过设计一个夹持机构来夹持AGM隔板， 可以模拟在电池内部的压 缩状态， 夹持机构内的夹持槽和多孔垫片可以保证AGM隔板与夹持槽之间可以形成空腔结 构， 用于气体的暂时停留， 有助于气体的分散和收集； 通过设置氧气进气管和惰性气体以及 气体传感器， 可以精确的计算出气体从AGM隔板的一侧扩散至另一侧的时间； 同时根据称量 AGM隔板实验前后的质量变化可以测定AGM隔板湿态下的液体保持性能， 整个装置结构简 单， 操作方便。 附图说明 0028 图1为本发明一种用于检测AGM。

20、隔板保液及气体扩散性能的装置整体结构示意图； 0029 图2为本发明实施例中第二夹持部的结构示意图； 0030 图3为本发明实施例中多孔垫片的结构示意图； 具体实施方式 0031 下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述， 需要指出的是， 以下所述实 施例旨在便于对本发明的理解， 而对其不起任何限定作用。 0032 如图1所示， 一种用于检测AGM隔板保液及气体扩散性能的装置， 包括用于夹持AGM 隔板的夹持机构， 夹持机构包括夹持时配合从两侧夹住隔板的第一夹持部1和第二夹持部 2， 两个夹持部的夹持面中部均设有夹持槽， 第一夹持部1上设有与其夹持槽连通的氧气进 气管3， 第二夹持部2上设。

21、有与其夹持槽连通的出气管5和惰性气体进气管4， 出气管5的出口 与气体传感器6的进口连接； 气体传感器6的出口通过导管7与尾气接收装置8连接。 尾气接 收装置8的内部内含有绿色、 安全的耗氧剂， 对排出的气体进行有效吸收。 0033 本发明的装置中， 氧气进气管3和惰性气体进气管4的进口端分别与氧气罐和惰性 气体罐连通； 氧气进气管3上还设有加热套管9。 0034 第一夹持部1和第二夹持部2的整体结构较为类似， 两个夹持部的夹持面中部均设 有夹持槽， 两个夹持槽内均设有通过支撑板与夹持槽底部支撑的多孔垫片。 0035 如图2所示， 以第二夹持部2为例对夹持机构进行进一步的描述。 第二夹持部的夹。

22、 持面上设有夹持槽21， 夹持槽21周围设有环形的密封槽22， 相对应的， 第一夹持部1上设有 与密封槽22匹配的密封凸起。 夹持槽21内设有通过支撑板与夹持槽21底部支撑的多孔垫片 23。 说明书 3/5 页 6 CN 111060434 A 6 0036 支撑板与夹持槽可采用分体结构或一体结构， 如图3所示， 为支撑板24与多孔垫片 23一体的结构， 四块支撑板24设置在多孔垫片23的四个侧边上。 0037 第一夹持部1和第二夹持部2在夹持AGM隔板的状态下， 多孔垫片的一面与AGM隔板 的两侧面相抵， 另一面通过支撑板与夹持槽的底部支撑， 使得AGM隔板与夹持槽之间可以形 成空腔结构， 。

23、用于气体的暂时停留， 有助于气体的分散和收集。 第一夹持部1与第二夹持部2 可通过螺栓可拆卸连接。 0038 利用上述装置分别进行保液和气体扩散性能检测的具体实施例如下： 0039 实施例1 0040 (1)将待测的AGM隔板裁剪成直径5050mm的规则形状， 取10片样品堆叠整齐， 记 录其重量m04.606g样品置于一定80kPa压力下稳定10min， 随后向压缩态的AGM隔板添加 过量的纯水， 使待测AGM隔板样品充分吸收液体后， 取出后记录湿态AGM隔板样品的重量m1 21.172g， 该AGM隔板在80kPa压力下的饱和吸液量m16.566g； 0041 (2)对装置进行预吹扫2mi。

24、n后将饱和度为95的AGM隔板(m220.344g)样品夹持 在第一夹持部和第二夹持部之间， 进行密封固定； 0042 (3)将热氧气气体通入AGM隔板夹持装置内， 记录从氧气罐的阀门打开的时间， 60min后关闭氧气管的减压控制阀， 取出湿态的AGM隔板样品进行称重， 记为结束重量m3 19.848g； 计算AGM隔板的保液性能的公式为A(m2-m3)/(m2-m0)3.15， 根据A的大小来 评价保液性能。 0043 实施例2 0044 (1)将待测的AGM隔板裁剪成直径5050mm的规则形状， 取10片样品堆叠整齐， 记 录其重量m04.614g样品置于一定80kPa压力下稳定10min。

25、， 随后向压缩态的AGM隔板添加 过量的纯水， 使待测AGM隔板样品充分吸收液体后， 取出后记录湿态AGM隔板样品的重量m1 21.102g， 该AGM隔板在80kPa压力下的饱和吸液量m16.488g； 0045 (2)关闭氧气传感器测试装置， 打开氧气减压阀对装置进行预吹扫， 2min后将饱和 度为90的AGM隔板(m219.453g)样品夹持在第一夹持部和第二夹持部之间， 进行密封固 定； 0046 (3)打开氮气气体罐的减压阀， 通气2min， 替换气路内的氧气气体； 0047 (4)关闭惰性气体罐的阀门， 打开氧气传感器， 将热氧气通入AGM隔板夹持装置内， 记录从氧气罐的阀门打开的。

26、时间， 当氧气传感器发出警报声后关闭氧气管的减压控制阀， 记录时间差(间隔时间t)， 根据t来评价气体扩散性能。 0048 实施例3 0049 (1)将待测的AGM隔板裁剪成直径5050mm的规则形状， 取10片样品堆叠整齐， 记 录其重量m04.616g样品置于一定80kPa压力下稳定10min， 随后向压缩态的AGM隔板添加 过量的纯水， 使待测AGM隔板样品充分吸收液体后， 取出后记录湿态AGM隔板样品的重量m1 21.132g， 该AGM隔板在80kPa压力下的饱和吸液量m16.516g； 0050 (2)对装置进行预吹扫2min后将饱和度为92的AGM隔板(m219.811g)样品夹。

27、持 在第一夹持部和第二夹持部之间， 进行密封固定； 0051 (3)关闭惰性气体进气管路后将热氧气气体通入AGM隔板夹持装置内， 记录从氧气 罐的阀门打开的时间t， 随后关闭氧气传感器并继续通入热氧气， 60min后关闭氧气管的 说明书 4/5 页 7 CN 111060434 A 7 减压控制阀， 取出湿态的AGM隔板样品进行称重， 记为结束重量m319.208g； 计算AGM隔板 的保液性能的公式为A(m2-m3)/(m2-m0)4.01， 根据A的大小来评价保液性能； 同时， 根据t来评价气体扩散性能。 0052 本发明的装置可对保液和气体扩散性能分别进行检测， 也可根据实际需要在一次 。

28、检测中同时进行检测保液和气体扩散性能。 0053 AGM隔板保液性能影响着密封铅酸蓄电池内的氧复合能力， 可以利用本发明的装 置测定隔板液体保持性能， 进而评价隔板的相关性能。 具体地， 将待测AGM隔板置于夹持机 构内， 在其他条件都相同的情况， 比较不同AGM隔板在其湿态下的重量变化， 进而分析评价 不同AGM隔板的液体保持性能， 同时根据检测到氧气的快慢评价气体扩散新能， 从而为AGM 隔板的研发提供参考依据。 0054 以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明， 应理解的是 以上所述仅为本发明的具体实施例， 并不用于限制本发明， 凡在本发明的原则范围内所做 的任何修改、 补充和等同替换， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说明书 5/5 页 8 CN 111060434 A 8 图1 图2 说明书附图 1/2 页 9 CN 111060434 A 9 图3 说明书附图 2/2 页 10 CN 111060434 A 10 。