特種紙及鉛蓄電池用隔板發(fā)展趨勢

楊　潔（江西省輕工業(yè)研究所，　江西　南昌 330029）

特種紙及鉛蓄電池用隔板發(fā)展趨勢

楊潔
（江西省輕工業(yè)研究所，江西南昌 330029）

簡述特種紙的定義及發(fā)展意義，同時闡述鉛蓄電池用隔板的分類、用途與發(fā)展。

特種紙分類鉛蓄電池用隔板發(fā)展

0　前 言

隨著我國2002年加入WTO和經(jīng)濟飛速發(fā)展，國內(nèi)特種紙進口依賴度遠遠下降，但是目前高科技含量的特種紙還是依賴進口。根據(jù)特種紙現(xiàn)狀和潛能，市場新產(chǎn)品的研發(fā)與創(chuàng)新大部分從進口特種紙這個領域?qū)嵤┩黄?，由進口轉(zhuǎn)化為出口。

1　特種紙的定義

特種紙是將不同的纖維利用抄紙機抄造成具有特殊功能的紙張。在原料上不必只限于植物纖維，其他纖維如合成纖維、無機纖維都可使用。在結(jié)構上，除了纖維交織的那一層外,還能再加工，增加層數(shù)。在效果上,可以根據(jù)需要按設計性能來制造，配合不同材料進行修飾或加工，賦予紙張不同的功能及用途。例如:生活用、建材用、電氣制品用、工業(yè)過濾器用、機械工業(yè)用、農(nóng)業(yè)用、信息用、光學用、文化藝術用、生化尖端技術用等等，只要是用于特殊用途的紙材，全部統(tǒng)稱為特種紙。

特種紙與加工紙時常容易混淆，其實各自都有顯著的特點:

（1）從原材料方面。特種紙大多數(shù)是采用植物纖維或其他少量纖維抄造而成的。加工紙所選用的原料主要是特殊纖維(包括變性纖維),所謂的特殊纖維,是指化學纖維、玻璃纖維、碳素纖維、金屬纖維等。

（2）在功能上。加工紙比特種紙更具獨特的功能性，如量子力學、電磁效應等。

（3）廣泛性。特種紙運用在生活的方方面面，具有一般性；而加工紙在專業(yè)、針對性比較強的領域下使用，具有獨特性。

那有人會提問到特種紙和普通紙又有何區(qū)別:

（1）從原材料方面。普通紙是由植物纖維抄造而成；特種紙是除了植物纖維，還可以復配非植物纖維，如玻璃纖維、碳素纖維、金屬纖維等，以彌補植物纖維的先天弱點。

（2）性能的改良。通過添加化學品、助劑來突出某種性能。

（3）實際應用范圍廣泛。特種紙運用在文化、工業(yè)、軍事各方面[1]。

2　特種紙的分類及意義

特種紙的分類有很多種，大致分為:印刷用特種紙、信息用特種紙、包裝用特種紙、工業(yè)用特種紙、農(nóng)業(yè)用特種紙、生活用特種紙、醫(yī)藥用特種紙、軍事用特種紙、其他特種紙。制漿或造紙屬于重資產(chǎn)行業(yè)，長時間依賴國外儀器設備。特種紙是造紙中的一個細分領域，大部分是小型企業(yè)。小企業(yè)并不代表落后生產(chǎn)力，它們以高附加值、打造自主品牌，快速占領產(chǎn)品市場，市場前景光明。

3　非植物纖維紙的定義與分類

傳統(tǒng)紙張主要包括書寫印刷用文化用紙，包裝用紙和生活用紙，這類產(chǎn)品都趨于穩(wěn)定。但是非植物纖維紙卻是發(fā)達國家非?；钴S的研究領域。近年來，我國慢慢打破傳統(tǒng)造紙觀念，開始生產(chǎn)部分種類的中高端產(chǎn)品，甚至以往是依賴進口的，也轉(zhuǎn)化成為主要出口國。

國際上對這類材料通稱是濕法無紡布，以水為分散、流送介質(zhì)，根據(jù)需要添加一些功能性助劑，經(jīng)過抄造技術成形。其主要難題為:分散流送、抄紙成形、增強劑以及相關工藝和設備。非植物纖維包括合成纖維、人造纖維、無機纖維、動物纖維、金屬纖維、合成漿粕等原料，其運用在服裝、床上用品、日用包裝、醫(yī)療衛(wèi)生、過濾材料、電氣、熱功能、印刷等方面有著重要作用。

4　鉛蓄電池用隔板

鉛蓄電池雖說是電子行業(yè)，但是電池用隔板傳統(tǒng)上是濕法抄造而成，我國已經(jīng)成為世界上最大的鉛蓄電池生產(chǎn)國，鉛蓄電池產(chǎn)量超過世界總產(chǎn)量的1/4。2010年，我國鉛蓄電池總產(chǎn)量約1.4 47億kVAh，耗用金屬鉛為280多萬t，鉛蓄電池的總銷售額已超過1 330億元?，F(xiàn)有江森控制公司、艾諾斯、風帆、駱駝、統(tǒng)一和萬里等蓄電池企業(yè)。我國的鉛蓄電池工業(yè)已基本形成起動、動力、工業(yè)電池三份天下的局面，總量基本接近。目前，該產(chǎn)業(yè)仍屬于勞動和資源密集型產(chǎn)業(yè)，小型企業(yè)數(shù)量占90%左右。

電池中隔板的作用:

（1）避免正負極板的活性物質(zhì)直接接觸，防止電池短路。

（2）有足夠的孔隙，是離子的良好導體，允許離子遷移。

（3）在鉛蓄電池環(huán)境下，隔板長期浸沒在H2SO4里，充放電過程中有O2，且產(chǎn)生熱量，并要求隔板材料有穩(wěn)定的化學性能和良好的機械性能，如耐酸性、耐氧化、耐高溫等。

（4）電阻要小，如果用玻璃纖維作隔板材料，其本身就不具有導電性，電解液充滿隔板的孔，離子的遷移構成隔板的導電性，因此隔板的電阻與隔板的孔結(jié)構有直接關系[2]。

（5）若是閥控式鉛蓄電池隔板，除了玻璃纖維做隔板外，還需要高的孔隙率，保證有氣體通道，具有高純度（若含雜質(zhì)則會溶解、增加自放電）和足夠的拉伸強度、壓縮性。

目前鉛蓄電池用隔膜根據(jù)所采用材料不同可以分為四大類:

（1）塑料（PE/二氧化硅，PVC/二氧化硅，燒結(jié)PVC）。

（2）紙質(zhì)（酚醛樹脂浸漬玻璃紙）。

（3）玻璃（玻璃纖維）。

（4）橡膠（硬質(zhì)橡膠/二氧化硅、韌性橡膠/二氧化硅、涂覆橡膠/ 二氧化硅）。

玻璃、紙質(zhì)和燒結(jié)PVC隔膜可以劃分為大孔隔膜（指平均孔徑遠大于 10 μm的），而其他隔膜則屬于微孔隔膜（指平均孔徑小于 1 μm的）。從20 世紀 70 年代PE隔膜在美國開始普及，20 世紀80 年代在歐洲普及，現(xiàn)在PE隔膜已占據(jù)了100%的美國市場和超過 70%世界其他汽車市場[3]。

常規(guī)的鉛酸蓄電池主要類型有：

（1）固定式鉛酸電池，多應用于大型光伏電站和通信系統(tǒng)。

（2）工業(yè)型密封電池，主要用于通訊、軍事等工業(yè)光伏系統(tǒng)，無需維護，也便于安裝，但價格較貴，壽命較短。

（3）小型密封電池，大多數(shù)為6V、12V組合電池，其使用壽命更短，價格更貴，常用于戶用光伏系統(tǒng)。

轎車用起動型蓄電池由干荷電式逐步轉(zhuǎn)為免維護型，雙層蓋迷宮結(jié)構實現(xiàn)了使用過程無需加液、不漏酸，便于用戶使用;電池合金技術的進步，提高了板柵的耐腐性能，延長了蓄電池的使用壽命；采用PE袋式隔板、玻璃纖維復合隔板代替片式橡膠隔板，降低了材料成本，提高了蓄電池的使用壽命；采用拉網(wǎng)結(jié)構或連續(xù)生產(chǎn)板柵工藝，減少了能源和動能浪費，提高了生產(chǎn)效率及電池的重量比能量。

SWP隔板由矽藻土、合成纖維和熱熔膠等材料組成。SWP隔板的結(jié)構比較致密，熱熔膠將纖維材料和顆粒材料緊密地結(jié)合在一起，強度較好；最大孔徑在20 μm左右，不容易引起鉛枝晶滲透短路;孔率接近70%，基厚偏薄在0.30 mm左右，電阻較小，適合蓄電池起動放電，由于SWP隔板使用了較多的無機材料，所以耐氧化性、耐高溫性能較好，特別適合在高溫電池中使用。

近11年來，我國鉛蓄電池產(chǎn)量和出口額均以每年20%左右的速度增長，產(chǎn)量增長速度僅次于成長期的鋰電池，出口增長速度在化學電池中位居第一。2010年，我國鉛蓄電池總產(chǎn)量近1.5 億kVAh，耗用金屬鉛200多萬t，鉛蓄電池的總銷售額已超過1 330億元。中國也已成為全球鉛蓄電池主要出口國之一。我國近11年鉛蓄電池產(chǎn)量增長情況見圖1。

圖1　近11年中國鉛蓄電池產(chǎn)量變化

2014年全國鉛酸蓄電池行業(yè)累計完成產(chǎn)量2.21億kVAh時，同比增長4.58%。具體月份生產(chǎn)完成量如圖2所示。

圖2　 1～12月份產(chǎn)量示意圖

500 Ah 12V鉛酸蓄電池總重100 kg，隔板1 kg，按此規(guī)格電池估算2014年全國鉛酸蓄電池隔板產(chǎn)量3.68萬t。

在未來電動汽車電池領域，鉛蓄電池由于成本低、推廣技術較成熟，機遇不可小覷，是實現(xiàn)新能源汽車盡快推廣的選擇之一，所以鉛蓄電池企業(yè)應該抓住發(fā)展機遇，加大對鉛蓄電池新技術研究的投入，尤其是隔板技術的突破，促進鉛蓄電池成為高品質(zhì)的綠色新能源，從而實現(xiàn)行業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。

［1］凡霞，景宜.特種紙的應用及其發(fā)展［J］.江蘇造紙，2010（3）：13.

［2］喬亦男，尹承濱，邱德瑜.堿性化學電源中隔膜電阻的研究［J］.電源技術.1979（2）：37-40.

［3］張維維，潘廣宇，王琰，等. 鉛酸蓄電池隔板技術發(fā)展動態(tài)及趨勢［J］.蓄電池，2005（2）：88.