特種紙及鉛蓄電池用隔板發展趨勢

2016-08-04 02:14:36江西省輕工業研究所江西南昌330029

華東紙業 2016年3期

楊　潔（江西省輕工業研究所，　江西　南昌 330029）

特種紙及鉛蓄電池用隔板發展趨勢

楊潔
（江西省輕工業研究所，江西南昌 330029）

簡述特種紙的定義及發展意義，同時闡述鉛蓄電池用隔板的分類、用途與發展。

特種紙分類鉛蓄電池用隔板發展

0　前言

隨著我國2002年加入WTO和經濟飛速發展，國內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。根據特種紙現狀和潛能，市場新產品的研發與創新大部分從進口特種紙這個領域實施突破，由進口轉化為出口。

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。在結構上，除了纖維交織的那一層外,還能再加工，增加層數。在效果上,可以根據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、工業過濾器用、機械工業用、農業用、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、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、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、工業用特種紙、農業用特種紙、生活用特種紙、醫藥用特種紙、軍事用特種紙、其他特種紙。制漿或造紙屬于重資產行業，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。小企業并不代表落后生產力，它們以高附加值、打造自主品牌，快速占領產品市場，市場前景光明。

3　非植物纖維紙的定義與分類

傳統紙張主要包括書寫印刷用文化用紙，包裝用紙和生活用紙，這類產品都趨于穩定。但是非植物纖維紙卻是發達國家非常活躍的研究領域。近年來，我國慢慢打破傳統造紙觀念，開始生產部分種類的中高端產品，甚至以往是依賴進口的，也轉化成為主要出口國。

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，根據需要添加一些功能性助劑，經過抄造技術成形。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、醫療衛生、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，但是電池用隔板傳統上是濕法抄造而成，我國已經成為世界上最大的鉛蓄電池生產國，鉛蓄電池產量超過世界總產量的1/4。2010年，我國鉛蓄電池總產量約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。現有江森控制公司、艾諾斯、風帆、駱駝、統一和萬里等蓄電池企業。我國的鉛蓄電池工業已基本形成起動、動力、工業電池三份天下的局面，總量基本接近。目前，該產業仍屬于勞動和資源密集型產業，小型企業數量占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）在鉛蓄電池環境下，隔板長期浸沒在H2SO4里，充放電過程中有O2，且產生熱量，并要求隔板材料有穩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PVC）。

（2）紙質（酚醛樹脂浸漬玻璃紙）。

（3）玻璃（玻璃纖維）。

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

玻璃、紙質和燒結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，現在PE隔膜已占據了100%的美國市場和超過 70%世界其他汽車市場[3]。

常規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。

（2）工業型密封電池，主要用于通訊、軍事等工業光伏系統，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。

轎車用起動型蓄電池由干荷電式逐步轉為免維護型，雙層蓋迷宮結構實現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；采用拉網結構或連續生產板柵工藝，減少了能源和動能浪費，提高了生產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隔板的結構比較致密，熱熔膠將纖維材料和顆粒材料緊密地結合在一起，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，我國鉛蓄電池產量和出口額均以每年20%左右的速度增長，產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年鉛蓄電池產量增長情況見圖1。