对某电池的制备工艺的实验剖析

1实验
　　在整个工艺过程中，纤维拉拔是一个关键步骤，采用集束法拉拔的制备技术，与熔融纺丝、机械切削、单丝拉拔等方法比较，具有丝径均匀，易连续生产，成本低等特点。目前已解决了集束法拉拔过程中多项技术难题，可以生产6～40μm不同丝径的镍纤维，以满足不同性能镍纤维毡要求。镍纤维的剪切是在专用切断机上进行的，根据纤维丝径，可以剪切成不同的长度规格，具有剪切长度均匀，生产效率高的特点。镍纤维采用气流法铺制成纤维网，所采用设备为进口铺毡机组，通过调整各种复杂的工艺参数，铺制出的镍纤维网均匀性好，无束纤维、纤维结团等缺陷，单位质量可以根据需要控制。
　　1.1镍纤维毡性能检测方法
　　用气泡法测定镍纤维毡孔径尺寸，设备采用BMP293A型过滤器渗透性试验仪，称重法测试孔隙度。
　　2结果与讨论
　　镍纤维毡的性能对MH2Ni电池性能影响很大，决定着活性物质的载入量和有效利用率。这些性能包括纤维丝径、镍毡厚度、孔径尺寸、孔隙率，单位质量等。而纤维丝径和单位质量的大小又是影响孔径尺寸、孔隙度、比表面积等性能的重要因素。
　　2.1镍纤维丝径对镍毡性能的影响
　　分别取丝径为10μm、20μm、30μm、40μm的纤维配制成毡，在单位质量400g/m2的条件下，性能检测结果如表1所示。
　　可见，纤维丝径是影响镍纤维毡孔径的一个重要因素，随着纤维丝径变大，镍毡孔径变大，对于单位质量为400g/m2的镍毡而言，采用10μm的镍纤维铺制镍毡，在一定厚度时，其孔径约为120μm，当采用40μm镍纤维时，其孔径达到700μm。
　　纤维丝径对镍毡的比表面积有重要影响，随着纤维丝径变大，比表面积逐渐变小，但纤维丝径在20μm以下时，图中曲线变化较陡，当纤维丝径大于20μm时，曲线变化趋于平缓。
　　纤维丝径对镍毡孔隙率影响不大，采用10～40μm丝径的纤维，其孔隙率均可达到94.9～96.8的水平。
　　2.2单位质量对镍纤维毡性能的影响
　　分别配制成单位质量为300g/m2、400g/m2、500g/m2、600g/m2的镍纤维毡，采用20μm丝径的纤维，检测毡的性能如表2所示，其曲线变化如图4、5、6所示。
　　可见，单位质量对镍毡孔径尺寸有一定影响，随着单位质量增加，孔径尺寸变小，但其对孔径尺寸的影响程度远远没有丝径变化影响大。和丝径尺寸一样，单位质量对孔隙率也没有大的影响，当单位质量在300～600g/m2范围内，孔隙率基本稳定在94.8～95.8。
　　随着单位质量的增加，镍毡的比表面积呈下降趋势，但下降的程度也没有丝径变化影响大。
　　2.3镍纤维毡的机械性能
　　配制好的镍纤维毡一般要进行高温烧结，使其具有高的抗拉强度和柔韧性能。
　　在孔径尺寸、孔隙率等性能满足要求的前提下，在卷绕过程中不拉断，不变形。烧结纤维毡中的纤维之间互相搭结，每根纤维与若干根纤维焊接在一起，搭结点呈微熔状态，整个纤维毡形成一个完整的导电网络，具有优良的电性能，比电阻值低于25mΩ，与活性物质结合牢固，不易脱落、掉渣。镍纤维毡烧结试验分别在氢气和氩气两种气氛中进行的，温度选择范围1000～1300℃，测试抗拉强度达到5～8MPa。
　　2.4镍纤维毡性能指标
　　镍纤维毡经过检测，当采用纤维丝径为10～40μm，单位质量为300～600g/m2，性能指标测试结果为：孔径尺寸100～700μm；孔隙率95～98，比表面积（0.5～2.0）×105cm2/cm3，厚度1.0～3.0μm，抗拉强度5～8MPa，延伸变形≥8。镍纤维毡在孔径尺寸、孔隙率、单位质量厚度等性能指标上和泡沫镍相近，但在比表面积、抗拉强度、延伸率等方面具有明显优势。
　　3结论
　　（1）镍纤维毡代替泡沫镍用作MH2Ni电池的阳极骨架材料，是电动汽车电源研究发展的主要对象。
　　（2）通过研究纤维丝径及单位质量对纤维毡孔径尺寸、孔隙率、比表面积的影响，可以制备出不同物理性能和机械性能的镍纤维毡。
　　（3）镍纤维毡的孔径尺寸、孔隙率、单位质量、厚度等性能指标可以与泡沫镍相媲美，但比表面积、抗拉强度、柔韧性能等特点具有明显优势。