專利名稱：一種堿性電池隔膜的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及堿性電池隔膜的制造方法。
背景技術(shù)：
目前應(yīng)用的Ni-MH、Ni-Cd、Zn-MnO2等堿性電池，由于電解質(zhì)干涸引起的貧液密封電池的容量和動(dòng)力性能下降及壽命縮短問題仍未徹底解決，特別是Ni-MH動(dòng)力電池的動(dòng)力性需要電解質(zhì)數(shù)量保持相對(duì)穩(wěn)定，提高隔膜吸液量和保液性是解決該問題主要途徑之一。中國(guó)專利96195692.5號(hào)公開了題為“易原纖化的纖維及其生產(chǎn)方法以及含原纖維的無紡織物的生產(chǎn)方法”，該方法從原料入手改進(jìn)工藝，使常規(guī)的1旦維尼綸纖維的吸堿率由0.5g/g提高到2.2g/g；另一中國(guó)專利94103569.7號(hào)公開了題為“制造電解導(dǎo)電的電池隔膜聚合物膜的方法和所得的膜”該方法采用60Co輻照接枝法提高聚乙烯膜的吸液性，該聚乙烯膜與一層玻璃紙形成復(fù)合膜或用兩層接枝膜中間加一層玻璃紙用于堿性電池。上述兩種方法制得的膜吸堿率遠(yuǎn)不能與凝膠劑的吸堿率相比。中國(guó)專利9881056.7號(hào)公開的題為“具有在中心分布有凝膠劑吸收劑的膠體陽(yáng)極的堿性電池”，該方法在陽(yáng)極中心分布大顆粒凝膠劑，通過該凝膠劑吸收大量電解質(zhì)，解決Zn-MnO2一次電池干涸問題。當(dāng)將凝膠劑直接用于Ni-MH、Ni-Cd二次電池時(shí)，由于電解液被網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子所包裹，大幅度提高吸堿量的同時(shí)也會(huì)降低倍率放電性能，降低放電電壓平臺(tái)，羧基毒化電極或使電池內(nèi)部微短路。
本發(fā)明的目的是提供一種高吸液雙層復(fù)合電池隔膜的制備方法。該方法通過在一層隔膜上聚合網(wǎng)狀交聯(lián)高分子來提高膜吸液性和保液性，解決堿性電池因電解質(zhì)干涸引起的壽命縮短、容量和動(dòng)力性能下降問題，同時(shí)在網(wǎng)狀聚合膜上打孔并與另一層隔膜復(fù)合來避免凝膠層引發(fā)的倍率放電性能和電壓平臺(tái)下降。并提供一種使電池性能更優(yōu)異，其制造方法簡(jiǎn)單、成本低的堿性電池隔膜的制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)方案是制造工藝是將尼龍無紡編織布浸沒到丙烯酸鹽類樹脂聚合液中，全部潤(rùn)濕后取出在到一層塑料布上，上面再用一層塑料布覆蓋，然后加壓擠出多余溶液，放到微波爐中小火加熱2～5分鐘，間隔5分鐘后，又改用中火加熱聚合10～20分鐘，冷卻后取出，揭去塑料布，將浸沒過的尼龍無紡編織布在60℃熱循環(huán)水浸洗4小時(shí)，取出放到潔凈的60℃熱水中超聲清洗30分鐘，再用55℃±5℃的42wt％氫氧化鉀熱溶液中超聲清洗30分鐘，最后40℃熱水漂洗至膜顯中性，取出后，熱風(fēng)烘干，打孔，表面噴聚乙烯醇黏合劑并與另一層聚丙烯無紡編織隔膜輥壓復(fù)合，裝配電池時(shí)，隔膜帶孔側(cè)貼向正極板。
設(shè)計(jì)的丙烯酸鹽類樹脂聚合液配制方法為選用化學(xué)純?cè)噭樵?，在開口容器中，在不斷攪拌下依次加入30wt％～50wt％丙烯酸水溶液500ml、7.5wt％的氫氧化鈉水溶液460ml、35wt％的碳酸氫鈉水溶液680ml、1wt％的NN′-亞甲基雙丙烯酰胺水溶液25ml、0.5wt％的過硫酸鉀水溶液300ml、0.5wt％的亞硫酸氫鈉水溶液100ml、純丙烯酸液體65ml～170ml和3g純度為99.9％的氯化鉀固體顆粒，混合均勻后聚合液即配制完成。
在尼龍無紡編織布隔膜上打孔，孔面積占整個(gè)隔膜面積的1/8至于/10，孔的排列是縱橫交錯(cuò)排列。
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是聚合工藝和設(shè)備簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，網(wǎng)狀交聯(lián)高吸水樹脂聚合到尼龍膜上，提高膜吸液量和抗氧化性能，在被聚合的尼龍膜上打孔，增加了過充時(shí)氣體復(fù)合通道，并且保持一部分原有離子導(dǎo)電機(jī)理。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的實(shí)施例如下實(shí)施例1.
在開口容器中，選用化學(xué)純?cè)噭?，依次加?0wt％丙烯酸水溶液500ml、7.5wt％的氫氧化鈉水溶液460ml、35wt％的碳酸氫鈉水溶液680ml、1wt％的NN′-亞甲基雙丙烯酰胺水溶液25ml、0.5wt％的過硫酸鉀水溶液300ml、0.5wt％的亞硫酸氫鈉水溶液100ml、純丙烯酸液體65ml和3g的氯化鉀固體顆粒，施加攪拌使之溶解和混合均勻。浸入市售的尼龍隔膜，該隔膜平均厚度162微米、定量平均基重為54克/米2，全部潤(rùn)濕后取出放到一層塑料布上，表面再用一層塑料布覆蓋，緊密卷繞并擠出多余溶液、扎緊，放到民用微波爐中用小火加熱5分鐘，間隔5分鐘，改用中火擋加熱20分鐘，聚合完畢后從微波爐中取出、冷卻。為了盡可能的祛除單體、硫酸鹽和聚合不牢固的聚合物，先在60℃熱循環(huán)水浸洗4小時(shí)，取出放到潔凈的60℃熱水中超聲清洗0.5小時(shí)，轉(zhuǎn)到55℃±5℃的42wt％氫氧化鉀熱溶液中超聲清洗0.5小時(shí)，最后40℃熱水漂洗至膜顯中性。取出后熱風(fēng)烘干，打孔，表面噴聚乙烯醇黏合劑并與另一層市售聚丙烯無紡編織隔膜輥壓復(fù)合，再次烘干，測(cè)定吸堿倍率為860％，而對(duì)應(yīng)空白復(fù)合膜的吸堿倍率為492％。制成實(shí)驗(yàn)電池活化后，在室溫下采用2C充電和2C放電，放電截止電壓1.0伏，連續(xù)循環(huán)200次后，第200次電池放電容量與循環(huán)第8次電池放電容量之比C200/C8＝98.2％，循環(huán)400次后，C400/C8＝94.2％，而對(duì)應(yīng)空白復(fù)合膜實(shí)驗(yàn)電池的C200/C8＝89.1％，C400/C8＝78％。活化后的電池充電放置1周，復(fù)合膜電池的自放電率＝1.42％天-1，對(duì)應(yīng)空白復(fù)合膜實(shí)驗(yàn)電池放電自放電率＝2.31％天-1。
實(shí)施例2其余同實(shí)施例1，加入30％丙烯酸水溶液500ml，純丙烯酸液體170ml，微波爐中用小火加熱2分鐘，中火擋加熱10分鐘，得到的復(fù)合膜吸堿倍率為650％，對(duì)應(yīng)空白復(fù)合膜的吸堿倍率為490％，復(fù)合膜電池C200/C8＝91.2％，C400/C8＝86.2％，而對(duì)應(yīng)空白復(fù)合膜實(shí)驗(yàn)電池的C200/C8＝88.5％，C400/C8＝78.6％，復(fù)合膜電池的自放電率＝1.13％天-1，對(duì)應(yīng)空白復(fù)合膜實(shí)驗(yàn)電池自放電率＝2.22％天-1。
實(shí)施例3其余同實(shí)施例1，加入40％丙烯酸水溶液，純丙烯酸液體120ml，微波小火加熱4分鐘，中火擋加熱15分鐘，得到的復(fù)合膜吸堿倍率為940％，對(duì)應(yīng)空白復(fù)合膜的吸堿倍率為493％。復(fù)合膜電池C200/C8＝97％，C400/C8＝95％，而對(duì)應(yīng)空白復(fù)合膜實(shí)驗(yàn)電池的C200/C8＝89％，C400/C8＝78％。復(fù)合膜電池的自放電率＝1.13％天-1，對(duì)應(yīng)空白復(fù)合膜實(shí)驗(yàn)電池自放電率＝2.22％天-1。
實(shí)施例4其余同實(shí)施例1，加入35％丙烯酸水溶液，純丙烯酸液體140ml，得到的復(fù)合膜吸堿倍率為905％，對(duì)應(yīng)空白復(fù)合膜的吸堿倍率為490％。在室溫下采用1C充電和3C放電，復(fù)合膜電池C200/C8＝97％，C300/C8＝92％，而對(duì)應(yīng)空白復(fù)合膜實(shí)驗(yàn)電池的C200/C8＝88.6％，C300/C8＝70％。
實(shí)施例5其余同實(shí)施例1，加入38％丙烯酸水溶液，純丙烯酸液體140ml，得到的復(fù)合膜吸堿倍率為889％，對(duì)應(yīng)空白復(fù)合膜的吸堿倍率為491％，在+40℃下采用連續(xù)的1C充電和3C放電，復(fù)合膜電池C200/C8＝98％，而對(duì)應(yīng)空白復(fù)合膜實(shí)驗(yàn)電池的C200/C8＝80.2％。循環(huán)200次后，拆開電池檢查隔膜，發(fā)現(xiàn)空白復(fù)合膜上附著大量黑色粉末，而帶有高吸水樹脂的復(fù)合膜附著黑色粉末很少。
實(shí)施例6其余同實(shí)施例1，加入48％丙烯酸水溶液，純丙烯酸液體80ml，中火擋加熱18分鐘，得到的復(fù)合膜吸堿倍率為911％，對(duì)應(yīng)空白復(fù)合膜的吸堿倍率為490％。在+25℃下采用連續(xù)的0.2C充電和0.5C放電，當(dāng)電池循環(huán)第20周時(shí)，對(duì)比復(fù)合膜電池和對(duì)應(yīng)空白復(fù)合膜實(shí)驗(yàn)電池的充、放電的電壓-時(shí)間曲線，發(fā)現(xiàn)二者重合，放電電壓中值在1.215伏。
實(shí)施例7其余同實(shí)施例6，在+25℃下0.2C充電，在-15℃下冷凍12小時(shí)后以0.2C放電，復(fù)合膜電池在低溫-15℃下容量比在+25℃下容量下降16.7％，對(duì)應(yīng)空白復(fù)合膜實(shí)驗(yàn)電池16.6％。
權(quán)利要求
1.一種堿性電池隔膜的制造方法，其特征在于制造工藝是將尼龍無紡編織布浸沒到丙烯酸鹽類樹脂聚合液中，全部潤(rùn)濕后取出放到一層塑料布上，上面再用一層塑料布覆蓋，然后加壓擠出多余溶液，放到微波爐中小火加熱2～5分鐘，間隔5分鐘后，又改用中火加熱聚合10～20分鐘，冷卻后取出，揭去塑料布，將浸沒過的尼龍無紡編織布在60℃熱循環(huán)水浸洗4小時(shí)，取出放到潔凈的60℃熱水中超聲清洗30分鐘，再用55℃±5℃的42wt％氫氧化鉀熱溶液中超聲清洗30分鐘，最后40℃熱水漂洗至膜顯中性，取出后，熱風(fēng)烘干，打孔，表面噴聚乙烯醇黏合劑并與另一層聚丙烯無紡編織隔膜輥壓復(fù)合，裝配電池時(shí)，隔膜帶孔側(cè)貼向正極板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿性電池隔膜的制造方法，其特征在于設(shè)計(jì)的丙烯酸鹽類樹脂聚合液配制方法為選用化學(xué)純?cè)噭樵?，在開口容器中，在不斷攪拌下依次加入30wt％～50wt％丙烯酸水溶液500ml、7.5wt％的氫氧化鈉水溶液460ml、35wt％的碳酸氫鈉水溶液680ml、1wt％的NN′-亞甲基雙丙烯酰胺水溶液25ml、0.5wt％的過硫酸/65ml～170ml和3g純度為99.9％的氯化鉀固體顆粒，混合均勻后聚合液即配制完成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿性電池隔膜的制造方法，其特征在于打孔，孔面積占整個(gè)隔膜面積的1/8至1/10，孔的排列是縱橫交錯(cuò)排列。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種堿性電池隔膜的制造方法。該方法用微波爐加熱，在尼龍無紡編織布電池隔膜上聚合丙烯酸鹽類樹脂，將聚合膜用熱水、熱堿液超聲清洗并且烘干、打孔、表面噴聚乙烯醇黏合劑并與另一層聚丙烯無紡編織隔膜輥壓復(fù)合而成。解決堿性電池因電解質(zhì)干涸引起的壽命縮短、容量和動(dòng)力性能下降問題，同時(shí)在網(wǎng)狀聚合膜上打孔并與另一層隔膜復(fù)合來避免凝膠層引發(fā)的倍率放電性能和電壓平臺(tái)下降。提供一種使電池性能更優(yōu)異、制造方法簡(jiǎn)單、成本低的堿性電池隔膜的制造方法。
文檔編號(hào)H01M2/14GK1489228SQ02147638
公開日2004年4月14日 申請(qǐng)日期2002年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月11日
發(fā)明者劉朋軍 申請(qǐng)人:劉朋軍