本刊记者 张俊龙 文/摄

在很多人看来，电池和纺织是完全分开的两个行业，不会有交叉点。但《纺织服装周刊》记者采访“纺织之光”科技奖二等奖获奖项目“镍氢非织造电池隔膜的产业化”后发现，电池与纺织不但有交叉点，而且二者之间关系甚是紧密。
这一由天津工业大学与天津和平海湾电源集团有限公司合作完成的项目，进一步显示，产业用纺织品在现代工业领域的应用越来越广泛。

巨大市场推动科研探索
天津工业大学纺织与服装学院在纺织业界声名远扬。学院的焦晓宁教授作为“镍氢非织造电池隔膜的产业化”项目课题组负责人，自始至终参与了电池隔膜的研发和产业化。
“我们这个课题组的成员六成精力在教学，四成精力在科研。”焦晓宁说，就是这样一边教学，一边科研，课题组终于在镍氢非织造电池隔膜的产业化取得了巨大成就。
焦晓宁介绍说，我国是正在快速增长的电池生产大国，目前占全球供应量的1/3。2003年我国共生产200亿件原电池其中，锂电池4.5亿件.镍氢电池7亿件镍镐电池超过8亿件.千伏安时铅酸电池0.35亿件。2004年我国镍氢电池产量达到75亿件。
目前.我国的电池产业已形成了完整的工业体系.从电池材料完全依靠进口到今天大部分材料已实现国产化，电池业已取得很大的进步。在组成电池的各个部分之中，隔膜材料无疑起到了举足轻重的作用。隔膜是将电池正、负极分隔开以防止两极直接接触而短路的无机或有机膜。
隔膜要求具有高的离子传输能力，这样电池的内阻就会减小且隔膜应具有极低的电子传导能力.好的化学稳定性和一定的机械强度等。隔膜的优劣对电池容量、放电电压、自放电、使用寿命或循环使用寿命等方面都产生较大影响。
目前，我国高性能电池产业的原材料之所以还没有完全实现国产化其主要原因就是因为隔膜完全依赖进口，如镍氢电池、锉电池和锉离子电池的隔膜。目前，进口接枝膜和磺化膜的价格为30一40元/m2，在电池的原材料中其价格仅次于正负极材料;而国产隔膜价格为10一20元/m2。但是在性能上与进口隔膜还有很大差异。因此高性能电池隔膜材料的研究和开发是我国电池产业急需解决的重要问题不仅可以降低电池的生产成本，给电池业带来巨大的经济效益，而且也会给我国电池产业带来良好的社会效益。
镍氢电池隔膜技术要求颇高
据焦晓宁介绍，镍氢电池是新一代储能材料之一，具有良好的充放电性能，绿色环保。
随着环境保护的呼声愈来愈高，容量高污染少的镍氢电池无疑是人们期待的理想替代电源。我国现阶段镍氢电池的产量非常大但是由于对镍氢电池的研究和开发比较滞后.所以目前镍氢电池隔膜材料仍依赖进口。解决这个难题的前提是必须深入了解电池对隔膜的要求。
2003年，焦晓宁所在课题组开始镍氢电池隔膜的研发。同时与天津和平海湾电源集团有限公司合作，课题组负责研发，后者负责测试和产业化。
但是研究过程破费周折。因为镍氢电池属于碱性电池，其对隔膜性能的要求很高。具体如下：隔膜在强碱性电解质溶液中有很好的化学稳定性.包括耐碱性和耐氧化性.主要是防止隔膜在碱液中发生化学反应以影响电池的放电量。隔膜对电解液的吸液速率要快.在生产过程中要求隔膜迅速吸液.以有利于生产的进行。隔膜的保液率要高保液率越高吸收的电解液就越多.并且使阴极和阳极的化学物质反应越充分.电池容量也就越大.寿命也就越长。隔膜要具有较高的机械强度(干、湿强度)，因为生产中隔膜随正、负极材料的卷绕速度非常快.隔膜受到较大的拉伸力作用，这就要求隔膜具有较高的干强度.又因为隔膜浸在碱液中被反复充放电，因而要求具有较高的湿强度。隔膜要有一定的面密度和耐磨性因为在卷绕时卷针和极板都有可能刺破隔膜。隔膜厚度要符合要求，在满足一定的机械强度和面密度的同时越薄越好.隔膜较厚则会占据较多的空间.相同条件下电池的容量就会下降。隔膜的电阻要低.隔膜电阻高会使电池内耗增加从而导致电池无法大电流放电。
隔膜要具有良好的绝缘性，以保证正负极不会短路。隔膜必须是多孔性的，有一定孔隙率，孔隙率太大会使两极的化学物质互相渗透造成短路。孔隙率太小不利于离子通过，增大隔膜电阻无法保证电池的大电流放电。隔膜要有一定的离子交换率.离子文换率太小或为零表示离子不能穿过隔膜，则充放电化学反应就不能正常进行。隔膜的透气性要好.这是因为电池在过充电时正极产生的氧气必须穿过隔膜与负极的氢结合.否则电池的内压升高会导致电池漏液。
技术难关 一 一 攻克
了解了相关技术难点后，焦晓宁及课题组其他成员，开始对难点一一攻克。首先项目组以耐酸碱性能优良的烯烃类纤维为原料。烯烃类纤维生产的聚烯烃非织造布电池隔膜具有良好的化学稳定性，较好的机械强度，较强的电解液保持能力.以及比电阻小、孔隙率高、微孔结构曲折、极小的尺寸收缩等优点.恰好满足了上述镍氢电池隔膜的要求。
在织造方面，项目组采用梳理成网、气流成网两种非织造布成网工艺，结合面热轧粘合固网手段开发出薄型高强多孔绝缘非织造电池隔膜基布，并采用丙烯酸接枝和磺化处理技术对基布进行亲水改性处理，研制出的电池隔膜在吸液率、保液率和离子交换率等方面综合性能优良，该镍氢电池隔膜经组装电池及综合测试达到国外同类先进产品水平。
焦晓宁说，该项目的重要意义还在于，所研制的镍氢电池及镍氢动力电池隔膜生产技术及设备具有完全的自主知识产权，性能达到国外同类先进产品水平，性价比高，完全可以替代进口隔膜，填补了国内空白。
采访最后，焦晓宁说，镍氢电池被称为新一代“绿色电池“其应用前景非常广阔。而电池中必不可少的电池隔膜自然也具有良好的前景。必须加紧研发非织造电池隔膜材料，从工艺理论、技术装备及材料后处理上加以突破.生产出优质的电池隔膜材料，降低进口所产生的成本。这无论对纺织行业，还是电池行业都有重要意义。
（文中部分数据参考《镍氢电池用非织造布的开发》一文，作者为天津工业大学纺织服装学院焦晓宁、天津工业大学材料化工学院杨文娟 程博闻论文）