专利名称：一种碱性电池隔膜的制造方法
技术领域：
本发明涉及碱性电池隔膜的制造方法。
背景技术：
目前应用的Ni-MH、Ni-Cd、Zn-MnO2等碱性电池，由于电解质干涸引起的贫液密封电池的容量和动力性能下降及寿命缩短问题仍未彻底解决，特别是Ni-MH动力电池的动力性需要电解质数量保持相对稳定，提高隔膜吸液量和保液性是解决该问题主要途径之一。中国专利96195692.5号公开了题为“易原纤化的纤维及其生产方法以及含原纤维的无纺织物的生产方法”，该方法从原料入手改进工艺，使常规的1旦维尼纶纤维的吸碱率由0.5g/g提高到2.2g/g；另一中国专利94103569.7号公开了题为“制造电解导电的电池隔膜聚合物膜的方法和所得的膜”该方法采用60Co辐照接枝法提高聚乙烯膜的吸液性，该聚乙烯膜与一层玻璃纸形成复合膜或用两层接枝膜中间加一层玻璃纸用于碱性电池。上述两种方法制得的膜吸碱率远不能与凝胶剂的吸碱率相比。中国专利9881056.7号公开的题为“具有在中心分布有凝胶剂吸收剂的胶体阳极的碱性电池”，该方法在阳极中心分布大颗粒凝胶剂，通过该凝胶剂吸收大量电解质，解决Zn-MnO2一次电池干涸问题。当将凝胶剂直接用于Ni-MH、Ni-Cd二次电池时，由于电解液被网状结构的高分子所包裹，大幅度提高吸碱量的同时也会降低倍率放电性能，降低放电电压平台，羧基毒化电极或使电池内部微短路。
本发明的目的是提供一种高吸液双层复合电池隔膜的制备方法。该方法通过在一层隔膜上聚合网状交联高分子来提高膜吸液性和保液性，解决碱性电池因电解质干涸引起的寿命缩短、容量和动力性能下降问题，同时在网状聚合膜上打孔并与另一层隔膜复合来避免凝胶层引发的倍率放电性能和电压平台下降。并提供一种使电池性能更优异，其制造方法简单、成本低的碱性电池隔膜的制造方法。
发明内容
本发明的技术方案是制造工艺是将尼龙无纺编织布浸没到丙烯酸盐类树脂聚合液中，全部润湿后取出在到一层塑料布上，上面再用一层塑料布覆盖，然后加压挤出多余溶液，放到微波炉中小火加热2～5分钟，间隔5分钟后，又改用中火加热聚合10～20分钟，冷却后取出，揭去塑料布，将浸没过的尼龙无纺编织布在60℃热循环水浸洗4小时，取出放到洁净的60℃热水中超声清洗30分钟，再用55℃±5℃的42wt％氢氧化钾热溶液中超声清洗30分钟，最后40℃热水漂洗至膜显中性，取出后，热风烘干，打孔，表面喷聚乙烯醇黏合剂并与另一层聚丙烯无纺编织隔膜辊压复合，装配电池时，隔膜带孔侧贴向正极板。
设计的丙烯酸盐类树脂聚合液配制方法为选用化学纯试剂为原料，在开口容器中，在不断搅拌下依次加入30wt％～50wt％丙烯酸水溶液500ml、7.5wt％的氢氧化钠水溶液460ml、35wt％的碳酸氢钠水溶液680ml、1wt％的NN′-亚甲基双丙烯酰胺水溶液25ml、0.5wt％的过硫酸钾水溶液300ml、0.5wt％的亚硫酸氢钠水溶液100ml、纯丙烯酸液体65ml～170ml和3g纯度为99.9％的氯化钾固体颗粒，混合均匀后聚合液即配制完成。
在尼龙无纺编织布隔膜上打孔，孔面积占整个隔膜面积的1/8至于/10，孔的排列是纵横交错排列。
本发明优点是聚合工艺和设备简单，可操作性强，网状交联高吸水树脂聚合到尼龙膜上，提高膜吸液量和抗氧化性能，在被聚合的尼龙膜上打孔，增加了过充时气体复合通道，并且保持一部分原有离子导电机理。
具体实施例方式
本发明提供的实施例如下实施例1.
在开口容器中，选用化学纯试剂，依次加入50wt％丙烯酸水溶液500ml、7.5wt％的氢氧化钠水溶液460ml、35wt％的碳酸氢钠水溶液680ml、1wt％的NN′-亚甲基双丙烯酰胺水溶液25ml、0.5wt％的过硫酸钾水溶液300ml、0.5wt％的亚硫酸氢钠水溶液100ml、纯丙烯酸液体65ml和3g的氯化钾固体颗粒，施加搅拌使之溶解和混合均匀。浸入市售的尼龙隔膜，该隔膜平均厚度162微米、定量平均基重为54克/米2，全部润湿后取出放到一层塑料布上，表面再用一层塑料布覆盖，紧密卷绕并挤出多余溶液、扎紧，放到民用微波炉中用小火加热5分钟，间隔5分钟，改用中火挡加热20分钟，聚合完毕后从微波炉中取出、冷却。为了尽可能的祛除单体、硫酸盐和聚合不牢固的聚合物，先在60℃热循环水浸洗4小时，取出放到洁净的60℃热水中超声清洗0.5小时，转到55℃±5℃的42wt％氢氧化钾热溶液中超声清洗0.5小时，最后40℃热水漂洗至膜显中性。取出后热风烘干，打孔，表面喷聚乙烯醇黏合剂并与另一层市售聚丙烯无纺编织隔膜辊压复合，再次烘干，测定吸碱倍率为860％，而对应空白复合膜的吸碱倍率为492％。制成实验电池活化后，在室温下采用2C充电和2C放电，放电截止电压1.0伏，连续循环200次后，第200次电池放电容量与循环第8次电池放电容量之比C200/C8＝98.2％，循环400次后，C400/C8＝94.2％，而对应空白复合膜实验电池的C200/C8＝89.1％，C400/C8＝78％。活化后的电池充电放置1周，复合膜电池的自放电率＝1.42％天-1，对应空白复合膜实验电池放电自放电率＝2.31％天-1。
实施例2其余同实施例1，加入30％丙烯酸水溶液500ml，纯丙烯酸液体170ml，微波炉中用小火加热2分钟，中火挡加热10分钟，得到的复合膜吸碱倍率为650％，对应空白复合膜的吸碱倍率为490％，复合膜电池C200/C8＝91.2％，C400/C8＝86.2％，而对应空白复合膜实验电池的C200/C8＝88.5％，C400/C8＝78.6％，复合膜电池的自放电率＝1.13％天-1，对应空白复合膜实验电池自放电率＝2.22％天-1。
实施例3其余同实施例1，加入40％丙烯酸水溶液，纯丙烯酸液体120ml，微波小火加热4分钟，中火挡加热15分钟，得到的复合膜吸碱倍率为940％，对应空白复合膜的吸碱倍率为493％。复合膜电池C200/C8＝97％，C400/C8＝95％，而对应空白复合膜实验电池的C200/C8＝89％，C400/C8＝78％。复合膜电池的自放电率＝1.13％天-1，对应空白复合膜实验电池自放电率＝2.22％天-1。
实施例4其余同实施例1，加入35％丙烯酸水溶液，纯丙烯酸液体140ml，得到的复合膜吸碱倍率为905％，对应空白复合膜的吸碱倍率为490％。在室温下采用1C充电和3C放电，复合膜电池C200/C8＝97％，C300/C8＝92％，而对应空白复合膜实验电池的C200/C8＝88.6％，C300/C8＝70％。
实施例5其余同实施例1，加入38％丙烯酸水溶液，纯丙烯酸液体140ml，得到的复合膜吸碱倍率为889％，对应空白复合膜的吸碱倍率为491％，在+40℃下采用连续的1C充电和3C放电，复合膜电池C200/C8＝98％，而对应空白复合膜实验电池的C200/C8＝80.2％。循环200次后，拆开电池检查隔膜，发现空白复合膜上附着大量黑色粉末，而带有高吸水树脂的复合膜附着黑色粉末很少。
实施例6其余同实施例1，加入48％丙烯酸水溶液，纯丙烯酸液体80ml，中火挡加热18分钟，得到的复合膜吸碱倍率为911％，对应空白复合膜的吸碱倍率为490％。在+25℃下采用连续的0.2C充电和0.5C放电，当电池循环第20周时，对比复合膜电池和对应空白复合膜实验电池的充、放电的电压-时间曲线，发现二者重合，放电电压中值在1.215伏。
实施例7其余同实施例6，在+25℃下0.2C充电，在-15℃下冷冻12小时后以0.2C放电，复合膜电池在低温-15℃下容量比在+25℃下容量下降16.7％，对应空白复合膜实验电池16.6％。
权利要求
1.一种碱性电池隔膜的制造方法，其特征在于制造工艺是将尼龙无纺编织布浸没到丙烯酸盐类树脂聚合液中，全部润湿后取出放到一层塑料布上，上面再用一层塑料布覆盖，然后加压挤出多余溶液，放到微波炉中小火加热2～5分钟，间隔5分钟后，又改用中火加热聚合10～20分钟，冷却后取出，揭去塑料布，将浸没过的尼龙无纺编织布在60℃热循环水浸洗4小时，取出放到洁净的60℃热水中超声清洗30分钟，再用55℃±5℃的42wt％氢氧化钾热溶液中超声清洗30分钟，最后40℃热水漂洗至膜显中性，取出后，热风烘干，打孔，表面喷聚乙烯醇黏合剂并与另一层聚丙烯无纺编织隔膜辊压复合，装配电池时，隔膜带孔侧贴向正极板。
2.根据权利要求1所述的一种碱性电池隔膜的制造方法，其特征在于设计的丙烯酸盐类树脂聚合液配制方法为选用化学纯试剂为原料，在开口容器中，在不断搅拌下依次加入30wt％～50wt％丙烯酸水溶液500ml、7.5wt％的氢氧化钠水溶液460ml、35wt％的碳酸氢钠水溶液680ml、1wt％的NN′-亚甲基双丙烯酰胺水溶液25ml、0.5wt％的过硫酸/65ml～170ml和3g纯度为99.9％的氯化钾固体颗粒，混合均匀后聚合液即配制完成。
3.根据权利要求1所述的一种碱性电池隔膜的制造方法，其特征在于打孔，孔面积占整个隔膜面积的1/8至1/10，孔的排列是纵横交错排列。
全文摘要
本发明涉及一种碱性电池隔膜的制造方法。该方法用微波炉加热，在尼龙无纺编织布电池隔膜上聚合丙烯酸盐类树脂，将聚合膜用热水、热碱液超声清洗并且烘干、打孔、表面喷聚乙烯醇黏合剂并与另一层聚丙烯无纺编织隔膜辊压复合而成。解决碱性电池因电解质干涸引起的寿命缩短、容量和动力性能下降问题，同时在网状聚合膜上打孔并与另一层隔膜复合来避免凝胶层引发的倍率放电性能和电压平台下降。提供一种使电池性能更优异、制造方法简单、成本低的碱性电池隔膜的制造方法。
文档编号H01M2/14GK1489228SQ02147638
公开日2004年4月14日 申请日期2002年10月11日 优先权日2002年10月11日
发明者刘朋军 申请人:刘朋军