Un separador para baterías de almacenamiento principalmente compuesto de vidrio microfibroso,

caracterizado porque se incorpora en el vidrio microfibroso una microcápsula expandible, la cual está fabricada de una resina termoplástica resistente a los ácidos basada en una poliolefina o de una resina termoplástica resistente a los ácidos basada en poliacrilonitrilo, y a continuación se expande, de modo que una microcápsula expandida incorporada en el vidrio microfibroso tiene una vaina que se vuelve permeable al agua por expansión y que mantiene su forma mientras se está tornando permeable al agua

Campo técnico

La presente invención se refiere a un separador para baterías de almacenamiento principalmente compuesto de vidrio microfibroso, y a una batería de almacenamiento que comprende tal separador.

Antecedentes de la técnica

Un separador para baterías de almacenamiento, tal como un separador para baterías ácidas de plomo reguladas por válvulas, es requerido para que actúe como un material aislante que está interpuesto entre un electrodo positivo y un electrodo negativo para separar los dos electrodos entre sí y para que actúe reteniendo el electrólito. Con este fin, una batería de almacenamiento es producida a partir de un separador para baterías de almacenamiento principalmente compuesto de fibras de vidrio ultrafinas las cuales tienen una excelente resistencia a los ácidos, a la oxidación y una excelente hidrofilia y tienen un diámetro medio de fibras de aproximadamente 0,6 a 2 m capaz de aumentar la porosidad. En una batería de almacenamiento que comprende un separador principalmente compuesto de tal vidrio microfibroso que tiene una alta retención del electrólito, cuando se inyecta un electrólito en la caja de la batería, se reduce la fuerza de fricción entre las fibras de vidrio provocando que las fibras de vidrio se muevan, debilitando la estructura en láminas y por lo tanto provocando que disminuya la presión del separador contra el electrodo desde la etapa inicial de montaje de la batería de almacenamiento. Cuando la presión es escasa, la adhesión entre el separador y el electrodo se deteriora haciendo inevitable la reducción de la capacidad y de la vida de la batería. Así, durante el montaje de la batería de almacenamiento es necesario que, antes de ser incorporado a la caja de la batería, se prense previamente un grupo de electrodos que comprende un separador interpuesto entre los electrodos para que la presión pueda mantenerse tan alta como sea posible incluso después de la inyección del electrólito, y esto era desventajoso porque la presión requerida para la incorporación del grupo de electrodos a la batería es tan alta como 49 a 98 kPa, haciendo problemático el montaje de la batería y, por tanto, deteriorando la productividad. Con el fin de afrontar estos problemas, los documentos JP60020463, JP-A-59-138059 y JP-A-7-122291, en los cuales está basada la parte de precaracterización de la reivindicación 1, proponen, por ejemplo, una batería de almacenamiento que está agrupada tal que el electrodo es prensado por la expansión de un separador provocada por calentamiento, teniendo en cuenta el hecho de que cuando se somete a un ciclo repetido de carga y descarga, el electrodo positivo de una batería de almacenamiento se expande y se encoge sufriendo un cambio volumétrico que hace que el ligamento entre las partículas de material activo que constituyen el electrodo positivo se relaje, se atomicen y ablanden las partículas y provoque la exfoliación de las partículas. Con referencia a las baterías de almacenamiento propuestas en las referencias de patentes anteriormente citadas, una batería ácida de plomo regulada por válvula es fabricada poniendo en una caja de baterías un grupo de electrodos que comprende un separador interpuesto entre un electrodo positivo y un electrodo negativo, calentando el montaje para permitir que el cuerpo hueco del separador se expanda para que se aplique una presión al electrodo positivo, e inyectando a continuación un electrólito en la caja de la batería. Sin embargo, en el caso en el que se use un separador como se propone en las referencias de patentes anteriormente citadas, es cierto que puede resolverse el problema de reducción de la productividad del montaje de la batería debido al aumento de la presión requerida para incorporar el grupo de electrodos a la batería como se ha visto con el separador convencional antedicho principalmente compuesto de fibras de vidrio solas y de batería de almacenamiento, pero la incorporación de un diminuto cuerpo hueco en el espacio entre las fibras de vidrio que son el principal componente del separador provoca la reducción de la porosidad del separador y, por tanto, el deterioro de la retención del electrólito, es decir, de la capacidad de retención por capilaridad o del volumen de retención por capilaridad del separador. Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un separador para baterías de almacenamiento principalmente compuesto de vidrio microfibroso capaz de aumentar la productividad del montaje de la batería sin deteriorar la retención del electrólito, y una batería de almacenamiento que comprende el antedicho separador, con el fin de eliminar las desventajas de las referencias de patentes anteriormente citadas.

Descripción de la invención

Con el fin de lograr el objeto susodicho, el separador para baterías de almacenamiento de la presente invención es un separador para una batería de almacenamiento principalmente compuesto de vidrio microfibroso, en el que se incorpora en el vidrio microfibroso una microcápsula expandible, la cual está fabricada de una resina termoplástica basada en poliolefinas y resistente a los ácidos, y a continuación se expande, de modo que se incorpore en el vidrio microfibroso una microcápsula expandida, la cual tiene una vaina que se vuelve permeable al agua y se mantiene en su forma después de la expansión, como se describe en la reivindicación 1. Además, con el fin de lograr el objeto antedicho, la batería de almacenamiento de la presente invención comprende un grupo de electrodos con un separador descrito en la reivindicación 1 interpuesto entre los electrodos, un electrodo positivo y un electrodo negativo, como se describe en la reivindicación 2.

El mejor modo de llevar a cabo la invención

A continuación, se describirán el separador para baterías de almacenamiento de la presente invención, la batería de almacenamiento y el método para producirlos. Como vidrio microfibroso, el cual es el componente principal del separador, se usa, por ejemplo, uno que tenga un diámetro medio de fibras de 0,1 a 2 m obtenido fundiendo vidrio C resistente a los ácidos, hilando el vidrio fundido y a continuación soplando el vidrio así hilado con la energía de la llama de un quemador. Además, cuando una microcápsula expandible sin expandir se incorpora en el antedicho vidrio microfibroso, se usa una que tenga una estructura que tenga resistencia al electrólito (resistencia a los ácidos) y que esté incorporada en una cápsula, es decir, desenvaine una material expandible el cual se expande cuando se calienta o entra en contacto con un electrólito o cualquier otra cosa, por ejemplo, un hidrocarburo de bajo punto de ebullición. Además, como material expandible a incorporar en la microcápsula expandible se selecciona uno que no tenga efectos adversos sobre las propiedades del electrólito, etc., incluso cuando se produzcan fugas en la cápsula. Además, el tamaño de la microcápsula expandible sin expandir no es mayor que varias decenas de micrómetros, calculado en términos de diámetro, teniendo en cuenta la uniformidad en dispersión durante la fabricación del papel. Como material de la vaina de las antedichas microcápsula expandible sin expandir o microcápsula expandida, se selecciona uno que sea resistente al electrólito, el cual exhiba una resistencia tal que pueda mantener su forma incluso después de la expansión. En particular, en la presente invención es necesario que la vaina de la microcápsula expandida se vuelva permeable al agua, y en este caso, es necesario que la vaina mantenga su forma mientras se está tornando permeable al agua. Ejemplos del material que puede cumplir estos requisitos incluyen materiales termoplásticos expandibles basados en polietileno, poliolefinas y poliacrilonitrilo, pero los preferidos son los materiales basados en poliacrilonitrilo porque tienen una excelente resistencia a los ácidos y poca permeación a los gases lo que permite que la vaina mantenga bastante su forma. El contenido de las antedichas microcápsula expandible sin expandir o microcápsula expandida cae preferiblemente dentro de un intervalo de 1 a 70% en peso en aras de la formación de láminas. Particularmente, es más deseable cuando el contenido es de 1 a 10% en peso. Esto es porque cuando una microcápsula termoplástica se calienta forma una película que inhibe la hidrofilia del separador, provocando posiblemente el aumento de la resistencia eléctrica o la caída de la capacidad de absorción por capilaridad. El separador de la presente invención puede, por ejemplo, producirse por el siguiente método:

Se añade una cantidad predeterminada de una microcápsula expandible sin expandir a un vidrio microfibroso... [Seguir leyendo]

1. Un separador para baterías de almacenamiento principalmente compuesto de vidrio microfibroso, caracterizado porque se incorpora en el vidrio microfibroso una microcápsula expandible, la cual está fabricada de una resina termoplástica resistente a los ácidos basada en una poliolefina o de una resina termoplástica resistente a los ácidos basada en poliacrilonitrilo, y a continuación se expande, de modo que una microcápsula expandida incorporada en el vidrio microfibroso tiene una vaina que se vuelve permeable al agua por expansión y que mantiene su forma mientras se está tornando permeable al agua.

2. Una batería de almacenamiento, que comprende un grupo de electrodos con un separador como se describe en la reivindicación 1, interpuesto entre un electrodo positivo y un electrodo negativo.