锌银电池辅助隔膜的制备和性能研究
发布时间：2020-07-31
摘要：锌银电池主要应用于军工行业，因此要求锌银电池具有稳定的电压平台，和较高的能量密度，同时在储存多年后，依旧能够提供快速高功率的输出。然而随着科学技术的不断发展，未来战争对武器系统的要求变得更高，因此锌银电池也需要进一步的进行研究和发展，以提高其各个方面的性能。基于此，本文给出了一种新型的锌银电池辅助隔膜的制备，并对其进行了基本性能的测试和试验研究，以此仅供相关人士进行交流与参考。
关键词：锌银电池;辅助隔膜;制备;性能研究
引言：
锌银电池是水中兵器以及战略导弹的重要单机设备，因此不断提高锌银电池的各方面性能对我国的武器系统性能有着十分重要的意义，特别是对锌银电池的激活速度和各种极限条件下的电性能研究。因此本文给出了一种新型的锌银电池辅助隔膜的制备，以此来不断提高锌银电池的激活速度并改善电性能。本文首先给出了辅助隔膜的纤维选择和配抄实验，其次对制备成功的辅助隔膜进行了性能测试和实验研究。
辅助隔膜的纤维选择和配抄实验
1.1耐碱纤维选择
辅助隔膜通常处于锌银电池中的碱性环境，因此采用耐碱纤维材料最为适宜。耐碱纤维材料种类繁多，其中最常见的主要有植物纤维、化学合成纤维以及人造纤维三种，表一给出这三类耐碱纤维的性能对比。
有上述表格内容可以发现各类耐碱纤维都具有各自的优点和缺点，没有一种耐碱纤维是拥有绝对的性能优势，因此需要将其中几类纤维进行混合抄纸，同时考虑成本和性能因素，使其达到最好的耐碱效果。
1.2配抄方案设计
通过选择上述几种高性能优势的耐碱纤维进行测试对比后，可以初步确定要将木浆、粘胶纤维、丝光化纤维、维尼纶纤维以及韧皮纤维这五种耐碱纤维进行配抄实验，并根据材料种类以及配比成分的不同将其分别分为1号、2号以及3号方案。首先对于1号方案，采用的耐碱材料为：维尼纶纤维、粘胶纤维和韧皮纤维，其中维尼纶纤维、粘胶纤维为基础纤维，占比40%，韧皮纤维为添加纤维，占比60%;对于2号方案，采用的耐碱材料为：维尼纶纤维、粘胶纤维和植物纤维，其中维尼纶纤维、粘胶纤维为基础纤维，占比40%，植物纤维为添加纤维，占比60%;对于3号方案，采用的耐碱材料为：维尼纶纤维、粘胶纤维和化学合成纤维，其中维尼纶纤维、粘胶纤维为基础纤维，占比40%，化学合成纤维为添加纤维，占比60%。
1.3配抄实验
该配抄实验采用的是测流式圆网纸机抄纸，其工艺流程图见图一。根据流程图将上述三种实验方案进行样本检测，根据这三个实验结果，可以明显看出方案二中的各个综合性能都比较好，而一号方案和二号方案仅仅只是在横向和纵向的吸碱收缩率有所提高[1]。
然而为了不断提高辅助隔膜的各项性能，还需要对每一个方案进行抄造实验来改进，改进后的抄纸样本分别为第11号方案、第22号方案以及第33号方案。通常采用斜网式造纸机进行，同时需要对流浆箱前角度和上网浓度进行调整，从而不断提高纸张的强度和均匀性，其工艺流程依旧按照上述实验的流程，最终得到的性能指标见下表二
根据上述实验性能指标可以看出，抄造实验后的各个方案的成纸性能都要比原配比方案好，尤其是对于第22号方案和第33号方案，各项综合性能相比于第11号方案而言都较好[2]。
性能测试和实验研究
因为抄造试验后各个方案的性能指标都比较好，因此对第11、22、33号方案进行实际性能测试和实验研究
2.1辅助隔膜的使用性能测试
为了对上述三种辅助隔膜的实际使用性能进行测试，首先要将这三种辅助隔膜置于实际的使用环境中，即先在质量分数为30%的KOH溶液中浸泡两小时，期间对其湿抗张强度和吸碱收缩率进行检测，时间到后用蒸馏水将其实验方案样本洗至中性并在80℃的环境下将其烘干，最后在测量抗张强度和收缩率[3]。根据检测的结果可以发现第11号方案相比较另两个方案而言各项性能指标并不理想，因此接下来继续对第22号方案和第33号方案进行电池时效实验研究。
2.2电池实效实验研究
首先对这两个方案进行面积电阻指标测试，结果都为0.03欧姆/cm2，均符合锌银电池隔膜的要求标准。其次对采用第22号方案和第33号方案辅助隔膜的锌银电池分别进行某型鱼雷一次动力电池单体和某型鱼雷二次动力电池单体进行放电，最终得到的数据表二两种方案均已达到新型锌银电池的总体设计要求，但是相比较而言第22号方案更加适合，并将其作为最终的锌银电池辅助隔膜产品。
结束语
总而言之，随着科学技术的不断进步，我国的武器系统也会不断升级，而锌银电池作为武器系统中的重要单机设备，不断研究发展其各项性能有着重要的意义。基于此，本文给出了一种锌银电池辅助隔膜的制备方案研究，并通过抄配实验找出了性能较好的两种方案，最后通过性能测试和实验研究确定了最终的锌银电池辅助隔膜产品，这种辅助隔膜极大地提高了锌银电池的性能和各种极限条件下的使用可靠性。——论文作者：张朝政 刘维 王幸
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