一种高性能碱锰电池隔膜的制备方法与流程

文档序号:15452603发布日期:2018-09-15 00:19阅读:1447来源:国知局

本发明涉及电池隔膜技术领域,具体地,本发明涉及一种高性能碱锰电池隔膜的制备方法。



背景技术:

碱锰电池以锌为负极,二氧化锰为正极,30%~40%氢氧化钾溶液为电解液的原电池,因此要求其电池隔膜必须满足以下的性能要求:具有良好的隔离性能,将电池正负极隔开,保证两电极物料不直接接触,防止电池内部短路;具有良好的吸液性、保液性,保证离子正常的交换;具有良好的化学稳定性,特别是在电解液中的耐碱性;具有一定的机械强度,适用于电池装配。

目前常见的碱锰电池隔膜是由维尼纶无纺布和玻璃纸复合成的,因为玻璃纸未经特殊处理,其耐碱性不强、湿强度不高,影响电池的储存和使用寿命。另一种由辐射接枝pp膜和玻璃纸复合而成的,其耐碱性和化学稳定性较好,但辐射接枝工艺复杂,放射性安全要求高,制作成本高,环境污染大等缺点,使这种生产工艺面临极大的挑战。

本发明以玻璃纸为基膜,通过乳液浸泡、烘干制得碱锰电池隔膜,具有生产成本低、生产工艺简单、环境友好等特点。制备的膜保留了玻璃纸具有吸附碱性电解液和离子交换功能;克服了其湿强度、耐碱性较差等缺点,从而大大提高电池的储存和使用寿命。



技术实现要素:

针对现有技术的不足,本发明提供一种高性能碱锰电池隔膜的制备方法,以克服现有技术中存在的隔膜耐碱性和湿强度差等缺点;以及辐射接枝工艺制备电池隔膜的工艺复杂,放射性安全要求高,制作成本高,环境污染大等缺点。

为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:

本发明提供一种高性能碱锰电池隔膜的制备方法,包括以玻璃纸为基膜,经乳液浸泡、烘干制得;乳液由水性胶粘剂、阴离子表面活性剂和水调制而成。

优选地,玻璃纸为以丙纶纤维、维尼纶纤维、粘胶纤维、天然木纤维、天然棉纤维中的一种或多种为基材,添加增稠剂、抗氧化剂和保湿剂,经碱化和磺化处理,流延法制成的玻璃纸薄膜。

优选地,玻璃纸薄膜厚度为0.030-0.065mm,面密度为50-80g/m2

优选地,玻璃纸在乳液中浸泡时间为30s-30min,烘干温度为60°c。

优选地,水性胶粘剂为聚乙烯醇类、丙烯酸类、聚氨酯类中的一种或多种组合,重量百分比为0.1-10%。

优选地,阴离子表面活性剂为磺酸盐、硫酸酯盐中的一种或多种组合,重量百分比为0.01-1%。

与已有技术相比,本发明具有如下有益效果:

与现有技术相比,隔膜的湿强度大大提高,适用于电池的装配和阻止活性物质的迁移;隔膜的吸液率超过300%,保证了离子的有效交换;耐碱性大幅提高,老化测试表明该隔膜浸泡于30%koh溶液中6年稳定;离子交换能力提高,隔膜电阻在0.10-0.28ω·cm2

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

以下结合实际对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。

实施例1:

取0.5g聚乙烯醇溶解于95°c100ml水中,待完全溶解后,冷却至常温,加入2.0g水性聚氨酯分散体和0.1g十二烷基苯磺酸钠,充分搅匀备用。

膜1:将200mmx200mm,厚度0.036-0.037mm,面密度50g/m2的玻璃纸浸泡在已配制的乳液中50s,取出,刮净表面残留物,在60°c温度下烘干即得碱锰电池隔膜。

膜2:将200mmx200mm,厚度0.056-0.058mm,面密度80g/m2的玻璃纸浸泡在已配制的乳液中50s,取出,刮净表面残留物,在60°c温度下烘干即得碱锰电池隔膜。

所制备隔膜的技术指标:

膜1:厚度0.038-0.040mm;面密度54.8g/m2;吸碱率318%(30%koh);纵向膨胀率1.9%;横向膨胀率7.9%;纵向抗拉强度≥1000n/cm2;横向抗拉强度≥1000n/cm2;隔膜电阻0.15ω·cm2;电池储存和使用寿命3-4年。

膜2:厚度0.059-0.062mm;面密度88.3g/m2;吸碱率320%(30%koh);纵向膨胀率2.1%;横向膨胀率8.0%;纵向抗拉强度≥1000n/cm2;横向抗拉强度≥1000n/cm2;隔膜电阻0.22ω·cm2;电池储存和使用寿命4-5年。

实施例2:

取3.0g聚乙烯醇溶解于95°c100ml水中,待完全溶解后,冷却至常温,加入2.0g聚丙烯酸钠和0.12g二丁基萘磺酸钠,充分搅匀备用。

膜3:将200mmx200mm,厚度0.036-0.037mm,面密度50g/m2的玻璃纸浸泡在已配制的乳液中10min,取出,刮净表面残留物,在60°c温度下烘干即得碱锰电池隔膜。

膜4:将200mmx200mm,厚度0.056-0.058mm,面密度80g/m2的玻璃纸浸泡在已配制的乳液中10min,取出,刮净表面残留物,在60°c温度下烘干即得碱锰电池隔膜。

所制备隔膜的技术指标:

膜3:厚度0.038-0.040mm;面密度56.1g/m2;吸碱率338%(30%koh);纵向膨胀率2.3%;横向膨胀率8.5%;纵向抗拉强度≥1000n/cm2;横向抗拉强度≥1000n/cm2;隔膜电阻0.13ω·cm2;电池储存和使用寿命3-5年。

膜4:厚度0.059-0.062mm;面密度89.8g/m2;吸碱率331%(30%koh);纵向膨胀率2.5%;横向膨胀率8.9%;纵向抗拉强度≥1000n/cm2;横向抗拉强度≥1000n/cm2;隔膜电阻0.20ω·cm2;电池储存和使用寿命4-6年。

实施例3:

取2.0g水性聚氨酯分散液、6.0g聚丙烯酸钠和0.08g仲烷基硫酸盐(teep01),充分搅匀备用。

膜5:将200mmx200mm,厚度0.036-0.037mm,面密度50g/m2的玻璃纸浸泡在已配制的乳液中20min,取出,刮净表面残留物,在60°c温度下烘干即得碱锰电池隔膜。

膜6:将200mmx200mm,厚度0.056-0.058mm,面密度80g/m2的玻璃纸浸泡在已配制的乳液中20min,取出,刮净表面残留物,在60°c温度下烘干即得碱锰电池隔膜。

所制备隔膜的技术指标:

膜5:厚度0.038-0.040mm;面密度56.5g/m2;吸碱率325%(30%koh);纵向膨胀率2.0%;横向膨胀率8.7%;纵向抗拉强度≥1000n/cm2;横向抗拉强度≥1000n/cm2;隔膜电阻0.16ω·cm2;电池储存和使用寿命3-4年。

膜6:厚度0.059-0.062mm;面密度90.3g/m2;吸碱率327%(30%koh);纵向膨胀率2.1%;横向膨胀率8.6%;纵向抗拉强度≥1000n/cm2;横向抗拉强度≥1000n/cm2;隔膜电阻0.25ω·cm2;电池储存和使用寿命4-6年。

申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法,但本发明并不局限于上述详细方法,即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

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