專利名稱：電池活性物質支架用紡粘無紡布及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種電池活性物質支架用紡粘無紡布及其制造方法，更具體地涉及一種附著于車載蓄電池的鉛和氧化鉛的表面，提高制造工序的簡便性并且安裝于蓄電池內部時能夠防止通過與稀硫酸的反應下生成的活性物質鉛糊的流出，使得以優秀的耐久性極大地增加電池壽命的多層結構的電池活性物質支架用紡粘無紡布及其制造方法。
背景技術：
通常廣泛使用于汽車、船舶、農機或其他產業的各種電池(battery)由于在內部排列有大量稀硫酸與板(Plate)形態的鉛及氧化鉛極板，稀硫酸與鉛的相互反應下生成電荷。極板由附著有鉛的網孔(mesh)形態的網與鉛糊及對其進行支持和保護的外部蓋組成。 具體來說，如圖1所示，起到外部蓋作用的支架3 —直以來主要采用一般紙漿材質的木漿紙(pulp tissue)或玻璃纖維的玻璃纖維氈等。但是，上述木漿紙材質的分離膜具有耐高溫性能弱、耐氧化性弱、易溶解于電解質的缺點，無法保護極板，直至電池壽命結束為止，并且，在利用玻璃纖維氈支持活性物質的方法中，活性物質與正極板之間的結合力弱，導致蓄電池性能降低，并且由于其主要成分玻璃纖維的特性，導致作業效率和生產效率下降等諸多問題。因此，為了解決上述問題，韓國專利申請第1997-0080771號的“針對蓄電池用極板支持活性物質的方法及其蓄電池”公示內容為“根據一般蓄電池用極板支持活性物質的方法，其通過交叉玻璃纖維而制造的玻璃纖維氈以適當的壓力附著于隔離板而支持正極板的活性物質，一種蓄電池用極板支持活性物質的方法，其特征在于，將活性物質鉛糊附著于網孔形基板并將無紡布附著于極板的上下面而支持極板的活性物質”。但是，上述專利發明中公示的方法與目前現有的技術，即韓國專利申請第 1993-0030048號“堿性鋅蓄電池”中公示的結構相似。即，“一種堿性鋅蓄電池，其形成一種能夠分離M正極與Si負極之間的聚丙烯無紡布，上述M正極、Si負極及聚丙烯無紡布的外部配置多層分離膜，該多層分離膜具有多層微孔膜，其特征在于，上述多層分離膜的Si 負極與聚丙烯無紡布之間形成棉無紡布”。兩種技術方法均認可根據無紡布的特性能夠將其作為優秀的電池分離膜，引用這種技術思想而提出相應方法，根據這種現狀在電池領域將無紡布作為分離膜而使用的方法大量公示。但是，如上所述，利用無紡布的電池主要是針對鋰離子電池等的方案，關于鉛蓄電池用分離膜相關問題，目前尚未提出解決問題的合理方案。尤其是，上述前者的發明，其主要目的在于，增強基板與活性物質之間的結合力， 避免組裝工序過程中出現脫落或耷拉等現象，通過提高作業效率及生產效率，解決一直以來因采用現有的玻璃纖維氈而出現的問題。但是，普通無紡布也存在一定問題，例如由于其表面氣孔被堵塞，作為活性物質的鉛膏(lead paste)不易附著，并且纖度大且纖維結構數少的外部蓋使鉛糊滲出，在各個工序中施加一定壓力，經熟成過程之后存在相互間不分離的問題，但目前對此問題尚未提出任何解決方法。

發明內容
考慮到上述現有技術中存在的技術問題，本發明的主要目的在于，提供一種車載電池活性物質支架用紡粘無紡布，其特征在于，通過將無紡布作為構成各種電池極板的活性物質支架而用作外部蓋，以解決上述現有的問題，提高活性物質的附著性能，防止滲漏， 增強分離性。本發明的另一個目的在于，提供一種更加容易制造作為上述具有優秀特性的電池活性物質支架，而具有相互不同纖度的多層紡粘無紡布的制造方法。本發明的再一個目的在于，除了上述明確提出的目的之外實現另一目的，即根據本說明書提出的整體技術，使該技術領域的普通技術人員能夠簡單導出。上述本發明的目的通過提供一種紡粘無紡布而實現，其具有紡粘無紡布的相互不同的纖度的多層纖維層結構，一面由細纖度纖維構成而另一面由粗纖度纖維組成。為了實現上述目的，本發明的電池活性物質支架用紡粘無紡布，其特征在于，由具有相互不同纖度的多層構成聚酯無紡布，其第一纖維層使用噴嘴直徑在200 μ m內且具有噴絲頭直徑為0. 4μ m的噴絲頭數為200 300個的孔(hole)的噴嘴，優選地使用具有 220 280個孔的噴嘴，更優選地使用具有240個孔的噴嘴，制造纖度為1 3旦的長絲，其第二纖維層使用上述相同大小的噴嘴及孔直徑的噴絲頭數量為30 180個，優選地使用具有50 80個孔的噴嘴，對纖度為5 15旦的聚酯長絲纖維進行紡絲，在連續移動的旋轉帶(spinbelt)上以多層網進行層疊并通過熱封或者針扎方式而制造。根據本發明的其他結構，其特征在于，上述第一纖維層與第二纖維層的組成比例為 50 50。根據本發明的另一個其他結構，其特征在于，上述無紡布的基本重量為10 40g/
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m ο根據本發明的再一個其他結構，其特征在于，上述具有相互不同纖度的多層長纖維聚酯無紡布使用固有粘度(IV)為0. 60 0. 70dl/g的聚酯。為了實現上述其他目的，本發明的電池活性物質支架用紡粘無紡布的制造方法， 其特征在于，包括如下步驟第一纖維層通過具有200 300個孔的噴嘴進行紡絲或伸展而形成纖度為1 3旦的低纖度長絲，第二纖維層通過具有30 180個孔的噴嘴進行紡絲或伸展而制造纖度為5 15旦的粗纖度長絲纖維的步驟；將上述制造的聚酯長絲纖維在連續移動的傳送帶上層疊成網的步驟；以及針對上述層疊的網進行熱封或針扎的步驟。如上構成的本發明的電池活性物質支架用紡粘無紡布，第一纖維層由細纖度纖維構成，第二纖維層由粗纖度纖維構成，由此由粗纖度纖維構成的第二纖維層提高活性物質的附著能力，由細纖度纖維構成的第一纖維層防止已附著的活性物質的滲漏，保持堅固的附著性，進而防止活性物質的泄露，極板之間避免相互附著而使得分離性變得優秀，解決了將無紡布使用為上述現有的電池活性物質支架時存在的問題。


圖1作為普通鉛蓄電池的概略圖，即為表示極板及支持該極板的分離膜結構的放大圖2是本發明的電池分離膜活性物質支架用多層結構的紡粘無紡布的剖視圖；圖3是表示電池極板制造工序的制造工序流程圖。
具體實施例方式下面，將參照附圖并根據優選實施例對本發明進行詳細說明。圖1作為普通的鉛蓄電池的概略圖，即為表示極板及其構成材料的放大圖；圖2是本發明的電池分離膜活性物質支架用多層結構的紡粘無紡布的剖視圖。如圖2所示，本發明的電池分離膜活性物質支架用紡粘無紡布由第一纖維層31與第二纖維層32組成。圖3是表示車載電池極板制造過程的流程圖，作為通常電池用極板準備將鉛板以網孔形態加工的板，氧化鉛及鉛粉與水和硫酸及其他添加劑混合而制造成鉛糊(paste)涂于移動的網孔形鉛板。然后，在上述如上準備的鉛板的上部及下部，作為活性物質支架3賦予本發明的無紡布。該極板根據上/下部滾軸輕輕擠壓，并按照所需形狀進行切割。接著， 為了干燥極板的表面，在70 120°C范圍內執行預干燥。將預干燥的極板疊加為多層后，為了進行熟成而在規定溫度和壓力下，在室內熟成3 7日。之后，通過上述工序熟成的極板各自分離后，置于蓄電池盒，并填充稀硫酸。上述過程中，當無紡布作為活性物質支架而無法與活性物質適當附著時，就會出現與活性物質分離的現象，并且，當活性物質從支架滲漏時，熟成過程之后，極板無法進行個別分離，導致產生不良。因此，無紡布的一側面需要優秀的結合性，確保與活性物質的結合度，另一側面應稠密并需要支架，以免活性物質滲漏。因此，如圖2所示，根據本發明優先實施形態的車載電池極板的活性物質支架用多層結構紡粘無紡布呈特定結構的多層形態，其使用聚酯樹脂而制造。具體地說，在擠壓機中熔融聚酯切片，使用噴嘴直徑在200 μ m內且具有噴絲頭直徑為0. 4 μ m的噴絲頭數為 200 300個孔的噴嘴，優選地使用具有220 280個孔的噴嘴，更優選地使用具有240個孔的噴嘴進行熔融紡絲，通過噴射器在空氣壓力下進行伸展，制造纖度為1 3旦的長絲， 由此形成本發明的無紡布的第一纖維層。此時，當長絲纖度小于1旦時，每個噴絲頭的聚合物噴出量則會變小，死結現象頻繁發生，因此不能低于1旦。相反，當長絲纖度大于3旦時， 出現活性物質滲漏現象，進而導致在預干燥或熟成工序中層疊的極板無法分離的問題。其次，本發明的無紡布的第二纖維層由聚酯樹脂制造，與第一纖維層的形成相同， 在擠壓機中熔融聚酯切片，使用噴嘴直徑在200 μ m內且具有噴絲頭直徑為0. 4 μ m的噴絲頭數為30 180個孔的噴嘴，通過噴射器在空氣壓力下進行伸展，制造纖度為5 15旦的長絲。此時，當第二纖維層的纖度超過15旦時，纖維間的空間(氣孔)過度變大，導致活性物質無法穩固地附著。上述紡絲而伸展的纖維，在連續移動的傳送帶上，層疊成第一纖維層和第二纖維層的多層網，并以規定厚度層疊的長絲網通過熱封或針扎過程形成為無紡布。根據本發明的優選實施形態，無紡布的基本重量小于10g/m2時，活性物質的支持力弱，相反，無紡布的基本重量大于40g/m2時，厚度過大，導致不利于發揮分離膜的特性。如圖1所示，電池極板在作為鉛板的網孔2表面涂敷活性物質1，按照上述工序制造的本發明的多層纖維結構的紡粘無紡布作為支架3附于活性物質的表面，與活性物質接觸的一面作為第二纖維層32，即通過附著由粗纖度長絲構成的纖維層，確保活性物質與纖維層結合良好，使其背面成為由低纖度長絲構成的第一纖維層31，纖維的密集度高，確保上述活性物質1不易滲漏。因此，根據本發明的紡粘無紡布，如上所述地構成車載電池極板時能夠控制與活性物質的結合性及根據活性物質的稀硫酸的溶出性，以便確保極大地增加壽命的車載電池性能。并且，根據本發明的另一優選實施形態，本發明的活性物質支架用無紡布，在干燥器中對固有粘度(IV)為0. 60 0. 70dl/g的聚酯切片進行結晶化及干燥，使得水分率達到 IOOpm以下。如果使用固有粘度(IV)不足0. 60dl/g的聚酯切片，則會導致無紡布的強度降低，相反，如果使用固有粘度(IV)超過0. 70dl/g的聚酯切片，則會無法順利進行紡絲，由此具有無法實現高速生產的缺點。上述進行結晶化而干燥的切片，在溫度為220 300°C的擠壓機中進行熔融，使得第一纖維層的長絲在噴絲頭數為200 300個孔的噴嘴中紡絲。當噴絲頭數超過300個時， 噴絲頭間的距離過小，紡絲時無法做到充分的冷卻，并在相互干擾下很容易發生死結。并且，當噴絲頭數不足200個時，纖度變大，進而無法滿足所需特性。構成上述第二纖維層的噴嘴由30 180個噴絲頭構成。當噴嘴不足30個噴絲頭時，纖度過大，導致纖維間的氣孔大小變大，由此無法保持充分的活性物質，當噴嘴超過180個噴絲頭時，由于纖度過小，因而纖維間的氣孔變小，導致活性物質的滲透性弱化。如上進行紡絲的聚合物在通過蜂窩形狀的室而噴射的10 25°C的冷卻空氣下進行冷卻、固化，此時，冷卻空氣風速優選為lOm/min 45m/min。冷卻的聚合物通過氣壓為 2 lOkg/cm2的噴射器而伸展長絲。關于各個長絲纖維的纖度，對長絲進行紡絲，以便確保第二纖維層的纖度為5 15旦、第一纖維層的纖度為1 3旦。將這種長絲按照規定角度和速度與沖擊板沖擊而分散長絲，在移動的傳送帶上均勻地利用下部的吸入裝置進行層疊而形成網。上述網的基本重量由聚合物的噴出量與旋轉帶的速度而決定。本發明的優選實施形態中，使上述網的基本重量達到10 40g/m2。上述網的基本重量根據噴絲頭的孔數、噴出量及傳送帶的速度進行調節，如上形成的網為了具備規定的形態及物理特性等，通過熱封或針扎方式制造成根據本發明的無紡布。根據其他優選實施形態，構成根據本發明的無紡布的上述第二纖維層的粗纖度長絲纖維能夠具有圓形以外的其他形態。根據本發明的另一優選實施形態，上述纖維層可以具備中空形態，此時，中空型的粗纖度聚酯長絲纖維，其噴絲頭內紡絲孔槽的數量為2 4個，其槽的寬度為0. 05 0. 3mm，其槽的間隔為0. 05 0. 3mm，其槽的內徑為0. 4 1. 2mm，噴絲頭毛細管長度 (capillary length)為 0· 1 1. Omm0如上所述，根據本發明制造的具有相互不同纖度的多層纖維結構的聚酯紡粘無紡布，不限于通常的方法，但是，如圖3所示，在電池極板制造工序流程圖中能夠適用為電池活性物質支架。
權利要求
1.一種電池活性物質支架用紡粘無紡布，其特征在于，由具有相互不同的纖度的多層纖維構成聚酯無紡布，其第一纖維層使用噴嘴直徑在200μπι內且具有噴絲頭直徑為 0. 4 μ m的噴絲頭數為200 300個孔的噴嘴，制造纖度為1 3旦r的長絲，其第二纖維層使用具有與第一纖維層相同大小的噴嘴及孔直徑的噴絲頭數為30 180個孔的噴嘴，對纖度為5 15旦的聚酯長絲纖維進行紡絲，在連續移動的旋轉帶上以多層網進行層疊并通過熱封或者針扎方式而制造。
2.根據權利要求1所述的電池活性物質支架用紡粘無紡布，其特征在于，所述無紡布的基本重量為10 40g/m2。
3.根據權利要求1所述的電池活性物質支架用紡粘無紡布，其特征在于，所述聚酯無紡布使用固有粘度(IV)為0. 60 0. 70dl/g的聚酯。
4.一種電池活性物質支架用紡粘無紡布的制造方法，其特征在于，包括如下步驟 第一纖維層通過具有200 300個孔的噴嘴進行紡絲及伸展而形成纖度為1 3旦的低纖度長絲，第二纖維層通過具有30 180個孔的噴嘴進行紡絲及伸展而制造纖度為5 15旦的粗纖度長絲纖維的步驟；將所述制造的聚酯長絲纖維在連續移動的傳送帶上層疊成網的步驟；以及對所述層疊的長絲網進行熱封或針扎的步驟。
全文摘要
本發明涉及一種電池活性物質支架用紡粘無紡布及其制造方法，所述紡粘無紡布由具有相互不同纖度的多層纖維結構構成，其第一纖維層使用噴嘴直徑在200μm內且具有噴絲頭直徑為0.4μm的噴絲頭數為200～300個孔的噴嘴，制造纖度為1～3旦的長絲，其第二纖維層使用與第一纖維層相同大小的噴嘴及孔直徑的噴絲頭數為30～180個孔的噴嘴，纖度為5～15旦的聚酯長絲纖維，在連續移動的旋轉帶上以多層網進行層疊并通過熱封或者針扎方式而制造。由粗纖度纖維構成的第二纖維層上活性物質的附著力增強，由低纖度纖維構成的第一纖維層防止已附著活性物質的滲漏，進而保持堅固的附著性，防止活性物質的滲漏和極板的相互附著，使得分離性變得優秀。
文檔編號D04H3/011GK102560901SQ201110348560
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月3日 優先權日2010年11月5日
發明者樸瑞鎮, 金東旭 申請人:東麗尖端素材株式會社