一种无汞碱性锌锰电池用隔膜纸及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于一种含纤维的纸及其制备方法技术领域，具体涉及为一种无汞碱性锌 锰电池用隔膜纸及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 电池隔膜纸置于电池的正、负极之间，对电子绝缘，而必须允许离子透过，是电池 的心脏材料。电池隔膜的优劣，直接影响电池的使用性能、贮存性能和循环使用寿命。碱性 锌锰电池隔膜纸主要应用于一次碱锰电池，碱锰电池的电解液浓度为30[40% (质量百分 t匕）的氢氧化钾溶液，电池的适用温度为-20°C ~80°C，因此隔膜纸应具有以下性能要求： 1) 具有良好的隔离性能，将电池正负极隔开，防止由正极和负极活性物质之间接触造 成的内部短路； 2) 具有良好的离子渗透性，离子通过顺畅，电阻小，离子导电通畅，即低电阻、高离子 迁移率，这样可以进行足够的电动反应； 3) 具有高电解液吸收性能，良好的保液性和吸液速度； 4 )具有良好的化学稳定性，特别是在电解液中的耐碱性；在碱性电解液中尺寸稳定，防 止因电池隔膜变形而造成短路； 5) 具有一定的机械强度和韧性，满足制管工艺及生产线连续生 产的要求； 6) 具有较低的金属杂质含量，避免自放电及析气现象； 7) 具有一定的耐压缩性、弹性和热收缩性能。
[0003] 从上世纪90年代以来，我国的电池生产量持续增长，目前已经成为全球电池生产 量最大的国家，占全球电池产量的一半以上。一次电池中碱锰电池的增长也相当强劲，出口 增长速度较快。随着世界各国对保护生态环境的要求越来越强烈，"绿色电池"倍受青睐，无 汞碱性锌锰电池容量大，性能优异，对环境友好，资源利用率高，作为锌锰电池的更新换代 产品已成为全球发展趋势。
[0004] 先前开发生产的碱锰电池中都含有一定量的汞，汞在碱锰电池中的作用是多方面 的：一是可提高析氢过电位，抑止氢在锌表面的析出，从而减缓锌的腐蚀。同时也可提高其 他金属杂质的析氢过电位；二是能促进锌表面均匀，使锌表面平滑，增加锌的电化学活性面 积，降低电极极化；三是降低接触电阻，提高放电性能。
[0005] _?无汞条件下的碱锰电池易发生Zn + H2O ZnO + H2反应，易在隔膜内产生氧化 锌的针状结晶，造成电池内部微短路，从而使电池的容量下降，缩短了电池的使用寿命，势 必要求隔膜材料在不增加厚度的情况下，减小孔径，提高隔膜防止枝晶穿透的能力。
[0006] 日本NKK公司在专利97118515. 8 "碱性电池隔膜"中采用了两层配比，通过多圆 网或长网、圆网结合的方式，分别上网，在毛毯转移过程中层合抄造的隔膜纸。其特点是一 层为纤维致密的致密层，主要是防止锌枝晶刺穿及正负极细粉材料的渗透，另一层为液体 吸收浸透层，由纤维素纤维制备，目的是增加吸碱性能和保液性能，其缺点是耐碱性较差。
[0007] 中国公开号为101728505A的专利"碱性锌锰电池隔膜及其制备工艺"中介绍了碱 性锌锰电池隔膜纸是由耐碱非织造布多孔储液层和聚阴离子凝胶电解质隔离层构成的双 层复合结构，所述的储液层和隔离层之间通过接枝聚合物分子或聚合物分子间的交联结合 在一起。其特点是这种隔膜具备良好的隔离性能和耐碱性、较高的吸液能力以及较好的储 存稳定性，其缺点是制备工序较复杂，基材吸附水溶液均匀性问题也可能影响到成品隔膜 纸的均匀性。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于克服上述提到的缺陷和不足，而提供一种无汞碱性锌锰电池用 隔膜纸，具有良好抗ZnO枝晶穿透能力。
[0009] 本发明的另一目的在于提供上述无汞碱性锌锰电池用隔膜纸的制备方法。
[0010] 本发明实现其目的采用的技术方案在于： 一种无汞碱性锌锰电池用隔膜纸，其以超细维尼纶纤维、天丝纤维、浆柏纤维为浆料； 按重量份数比，所述浆料由以下组分组成：40~55份的超细维尼纶纤维、25~35份的天丝纤 维、20~30份的浆柏纤维，所述浆料经分散剂分散，用造纸机湿法造纸工艺制造。
[0011] 所述的超细维尼纶纤维的纤维长度为纤维线密度为不大于0. 6dtex。
[0012] 所述的天丝纤维为原纤化纤维，纤维长度为纤维线密度为不大于 0· 6dtex〇
[0013] 所述的分散剂为聚丙烯酰胺或聚氧化乙烯。
[0014] 一种无汞碱性锌锰电池用隔膜纸的制备方法，包括以下步骤： 1) 取重量份数为40~55份的超细维尼纶纤维放入带搅拌器的分散桶中，加入适量水， 使超细维尼纶纤维在水中的浓度为〇. 29^0. 8%，加入适量分散剂并搅拌疏解至超细维尼纶 纤维均匀分散于水相中，形成超细维尼纶纤维浆料； 2) 取重量份数为25~35份的天丝纤维放入已贮有适量水的打浆机中，纤维在水中的浓 度为2%~3%，先疏解20~30min，再下轻刀打浆40~60min，待纤维完全分散无浆点，测试浆 料的打浆度为25~30°SR时停止打浆； 3) 取重量份数为20~30份的浆柏纤维放入已贮有适量水的打浆机中，纤维在水中的浓 度为2%~5%，先疏解20~30min，再下轻刀打浆40~60min，待纤维完全分散无浆点。
[0015] 4)将上述三种浆料全部放入配浆池中，再加水配至浓度为0. 2。/『0. 5%，加适量分散 剂，搅拌均匀后即为混合浆料； 5)将步骤4)中所述的混合浆料输送至斜网成型器脱水、压榨脱水、施胶、烘干、复卷分 切成盘纸成品，隔膜纸的单位面积重量为36g/m2~40g/m2。
[0016] 6.如权利要求5所述的一种无汞碱性锌锰电池用隔膜纸的制备方法，其特征在 于，步骤5)中施胶过程所用的施胶剂由聚乙烯醇、改性淀粉复配而成；施胶剂的浓度为 I. 0%~5, 0%〇
[0017] 7.如权利要求5所述的一种无汞碱性锌锰电池用隔膜纸的制备方法，其特征在 于：步骤1)和4)中所述的分散剂为聚丙烯酰胺或聚氧化乙烯。
[0018] 本发明中，各行业通用词语的含义为： 超细维尼纶纤维:即维纶纤维，又称聚乙烯醇缩甲醛纤维，维纶纤维主要通过聚乙烯醇 的部分羟基经过缩甲醛处理，再经湿法纺丝制得。维纶纤维中的醚基在碱中相当稳定，因此 维纶纤维具有较好的耐碱性，维尼纤维在温度20°C，相对湿度65%的标准条件下，回潮率为 4. 5~5. 0%，密度在I. 26~1. 30g/cm3左右，玻璃化温度为85°C，转化温度220°C ~230°C，非常 适合制作隔膜管。
[0019] 天丝纤维：即Tencel纤维，是以针叶木浆为主要原料，以氧化铵为溶剂通过干喷 湿纺法生产的一种纤维。它保留了纤维素分子的基本结构，聚合度在500~550左右，与原料 浆柏的聚合度接近。天丝纤维的强度比一般纤维素纤维高，可与高强的合成聚酯纤维相媲 美；由于纤维中含有众多的羟基，纤维吸湿性好；天丝纤维的纱线缩水率为0. 44%，干态及 湿态的伸缩率较小，使织物具有较好的尺寸稳定性；原纤化的天丝纤维经过打浆后具有类 似植物纤维的分丝帚化。
[0020] 浆柏纤维：其主要成分为植物纤维素，是植物纤维经过碱法蒸煮、漂白等工艺制得 的高纯度浆柏，主要用于生产黏胶纤维。
[0021] 聚乙烯醇：又称PVA，由聚醋酸乙烯醇解制得，分子链侧链上含有大量的羟基，因 此是一种水溶性高分子聚合物，外观为白色片状或粉末状，密度在〇. 3g/cm3左右。聚乙烯 醇在造纸业主要作为纸张涂布时的颜料粘合剂、纸和纸板的施胶剂或粘合剂，用于提高纸 张的强度。
[0022] 与【背景技术】相比，本发明的有益效果如下： 1.浆料由超细维尼纶纤维、天丝纤维、浆柏按一定比例混合。超细维尼纶纤维的应用， 尤其是细度不大于〇. 6dtex的应用，有利于提高电池隔膜的致密性，出色的干湿强度以及 不错