專利名稱：鎳氫電池用氧化鋯隔膜材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎳氫電池關(guān)鍵材料領(lǐng)域，具體為 一種鎳氫電池用氧化鋯隔膜材料 的制備方法。
技術(shù)背景隔膜材料性能對(duì)鎳氫電池性能有重要影響。鎳氫電池隔膜材料要求隔膜具有 耐高溫、耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好、透氣性好等特點(diǎn)。應(yīng)用于鎳氫電池的隔膜材料 有聚丙烯隔膜、尼龍隔膜、石棉隔膜、玻璃纖維隔膜、氧化鋯隔膜等，但截止目 前為止綜合性能最好的為氧化鋯隔膜，特別是當(dāng)鎳氫電池用作高功率動(dòng)力源情況 下如衛(wèi)星電池等。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種鎳氫電池用氧化鋯隔膜材料的制備工藝，禾擁該 工藝可以制備出比較理想的鎳氫電池用氧化鋯隔膜材料。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下的技術(shù)方案 一種鎳氫電池用氧化鋯隔膜材料的制備方法，該制備方法包括以下步驟(1) 將有光連續(xù)紡粘膠長(zhǎng)絲經(jīng)經(jīng)編而成的織物作為前驅(qū)體在浸漬液中浸漬， 浸漬液為鋯鹽與稀土鹽的復(fù)合溶液，鋯鹽為氯氧化鋯，鋯鹽濃度0.7 ~ 3mol/L;稀 土鹽為MClx、 M(S04)x、 M(N03)x和由稀土氧化物MxOy酸溶制得的稀土鹽中的 一種或幾種，其中，M表示為稀土，所配浸漬液中稀土原子與鋯原子的摩爾比為 1: 4~25,浸漬時(shí)間0.5-48h;(2) 將浸漬后的前驅(qū)體進(jìn)行離心甩干；(3) 將離心甩干后的前驅(qū)體在氨氣或氨水揮發(fā)氣氛中熏蒸；(3) 將離心甩干后的前驅(qū)體在氨氣或氨水揮發(fā)氣氛中熏蒸；(4) 再將熏蒸的前驅(qū)體經(jīng)浸洗、干燥、平壓熱處理，即制成鎳氫電池用氧化 鋯隔膜材料。本發(fā)明的前驅(qū)體為有光連續(xù)紡粘膠長(zhǎng)絲經(jīng)經(jīng)編而成的織物。其中，有光粘膠 長(zhǎng)絲是指沒有加入消光劑的粘膠長(zhǎng)絲纖維，這種有光連續(xù)紡粘膠長(zhǎng)絲在保定化纖的經(jīng)編織物。在所述的步驟(l)中，浸漬過程中可以不加熱；也可以加熱，加熱以促進(jìn)浸漬過程。這樣，浸漬控制在10 10(TC的溫度條件下進(jìn)行。在所述的步驟(2)中，離心甩干所使用的離心機(jī)轉(zhuǎn)速5OO~ 7000rpm,甩干 時(shí)間10~ 300min。在所述的步驟(2)中，甩干過程中也可以不采用噴霧處理；也可以釆用噴霧 處理，即在離心甩干前，往處于離心機(jī)內(nèi)的浸漬后的前驅(qū)體上噴水霧，以促進(jìn)多 余鹽溶液的去除。在所述的步驟(3)中，在氨氣或氨水揮發(fā)氣氛中熏蒸的時(shí)間O.5 80h，熏蒸 氣氛壓力0.01 -4MPa。在所述的步驟U)中，浸洗采用去離子水或清水浸洗，可反復(fù)浸洗幾次，浸 洗次數(shù)1 ~ 10次，總浸洗時(shí)間1 ~ 600min。在所述的步驟(4)中，干燥為平壓或無壓狀態(tài)下的自然晾干或烘干，烘干溫 度為10~100°C,烘干時(shí)間10~ 1000min。在所述的步驟(4)中，烘干伴有鼓風(fēng)處理，即釆用鼓風(fēng)機(jī)將10 10(TC的熱 風(fēng)通過浸洗后的前驅(qū)體的表面。在所述的步驟(4)的平壓熱處理中，是先將待熱處理前驅(qū)體平放于耐高溫的 平板上，平板為陶瓷板、石英板、石棉板和硅酸鋁板中的任意一種，然后在前驅(qū) 體上鋪一層透氣材料，透氣材料為石棉、泡沬鎳、多孔陶瓷板、多孔石英板和硅 酸鋁板中的任意一種，進(jìn)行熱處理。在所述的步驟(4)中，加熱最高溫度為600-110(TC,最高溫度時(shí)的保溫時(shí) 間為0~300h，從室溫到最高溫度的升溫為急劇升溫或升溫時(shí)間為tP 0 A《 300h,從最高溫度到室溫的降溫為急劇降溫或降溫時(shí)間為t2, 0<t2《300h。這里 需要說明的是，為保證平壓熱處理過程中前驅(qū)體向氧化鋯隔膜轉(zhuǎn)化時(shí)某種反應(yīng)的 充分進(jìn)行，前驅(qū)體的溫度從室溫到最高加熱溫度的中間溫度段內(nèi)，也可以在中間 某溫度保溫，然后再將溫度提升到所設(shè)定的最高熱處理溫度進(jìn)行處理。在平壓熱 處理工藝中將升溫和降溫的時(shí)間的下限大于0,是因?yàn)橛袝r(shí)可以直接將處于室溫 的樣品放入已經(jīng)處于高溫的熱處理爐中，樣品可以在幾乎為0的時(shí)間內(nèi)到達(dá)高溫 態(tài)，即急劇升溫；或?qū)⒃跓崽幚頎t內(nèi)處于高溫的樣品直接拿出熱處理爐外進(jìn)行冷 卻，冷卻速度可以很快，即急劇降溫。在所述的步驟(4)中，在透氣材料上可以不加耐高溫平板；也可以在透氣材料上再加耐高溫平板，平板為陶瓷板、石英板、石棉板和硅酸鋁板的任意一種。本發(fā)明的有益效果是禾'訴本發(fā)明所建立的鎳氫電池用氧化鋯隔膜材料的制備方法可以制得比較理 想的鎳氫電池用氧化鋯隔膜材料。


附圖l為本發(fā)明的工藝路線圖。
具體實(shí)施方式
下面用實(shí)施例結(jié)合附圖1的工藝路線圖進(jìn)行詳細(xì)地說明。 實(shí)施例1將有光連續(xù)紡粘膠長(zhǎng)絲經(jīng)經(jīng)編而成的織物進(jìn)行浸漬處理，浸漬用鹽復(fù)合溶液 為氯氧化鋯和氯化釔的復(fù)合溶液，鋯鹽濃度為1.8mol/L。所配浸漬液中釔原子與 鋯原子的摩爾比為1: 4。浸漬時(shí)間為48h,浸漬的同時(shí)伴有加熱以促進(jìn)浸漬過程， 加熱溫度為l(TC。浸漬后前驅(qū)體進(jìn)行離心甩干處理，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為500ipm，甩干時(shí)間為5h。甩干時(shí)伴有噴霧處理。甩干后在氨氣中熏蒸，熏蒸氣氛壓力為2MPa，熏蒸時(shí)間為4h。 熏蒸后用去離子水浸洗，浸洗次數(shù)為10次，總浸洗時(shí)間為lmin。 浸洗后將樣品在平壓狀態(tài)下4(TC烘干，干燥時(shí)間為5h，干燥時(shí)伴有鼓風(fēng)處理以促進(jìn)干燥過程。然后將樣品進(jìn)行平壓熱處理。先將樣品平放于陶瓷板上，然后在樣品上鋪一 層石棉，在石棉上再加石英板。把樣品進(jìn)行熱處理，加熱最高溫度為80(TC， 800 r時(shí)的保溫時(shí)間為50h,從室溫到最高溫度的升溫時(shí)間為150h，從最高溫度到室 溫的降溫時(shí)間為150h。得到氧化鋯隔膜材料。實(shí)施例2將有光連續(xù)紡粘膠長(zhǎng)絲經(jīng)經(jīng)編而成的織物進(jìn)行浸漬處理，浸漬用鹽復(fù)合溶液 為氯氧化鋯、硝酸釔、氯化鈰的復(fù)合溶液，鋯鹽濃度為0.7mol/L。所配浸漬液中 稀土原子與鋯原子的摩爾比為1: 8，其中稀土原子中釔原子與鈰原子的摩爾比為 2: 1。浸漬時(shí)間為5h，浸漬溫度為室溫。浸漬后前驅(qū)體進(jìn)行離心甩干處理，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為1000ipm，甩干時(shí)間為150min。甩干時(shí)伴有噴霧處理。甩干后在氨氣中熏蒸，熏蒸氣壓力為4MPa，熏蒸時(shí)間為0.5h。熏蒸后用清水反復(fù)浸洗7次，總浸洗時(shí)間為40min。浸洗后將樣品在無壓狀態(tài)下烘干，烘干溫度為IO(TC,干燥時(shí)間為10min， 干燥時(shí)伴有鼓風(fēng)處理。再將樣品進(jìn)行平壓熱處理。先將樣品平放于石英板上，然后在樣品上鋪一層 泡沬鎳，在泡沬鎳上再加陶瓷板。把樣品進(jìn)行熱處理，加熱最高溫度為IIO(TC， IIO(TC時(shí)不保溫，從室溫到最高溫度的升溫時(shí)間為40h,從最高溫度到室溫的降 溫時(shí)間為50h。得到氧化鋯隔膜材料。實(shí)施例3將有光連續(xù)紡粘膠長(zhǎng)絲經(jīng)經(jīng)編而成的織物進(jìn)行浸漬處理，浸漬用鹽復(fù)合溶液 為氯氧化鋯、氯化鑭、硫酸鈰、硝酸釔的復(fù)合溶液，鋯鹽濃度為2.5mol/L;所配 浸漬液中稀土原子與鋯原子的摩爾比為1: 12，其中稀土原子中鑭原子、鈰原子、 鉺原子的摩爾比為l: 3: 10。浸漬時(shí)間為18h,浸漬的同時(shí)伴有加熱，加熱溫度 為60°C。浸漬后前驅(qū)體進(jìn)行離心甩干處理，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為1500rpm，甩干時(shí)間為80 min。甩干時(shí)伴有噴霧處理。甩干后在氨氣中熏蒸，熏蒸氣氛壓力為lMPa,熏蒸時(shí)間為12h。熏蒸后用清水反復(fù)浸洗5次，總浸洗時(shí)間為200min。浸洗后將樣品在無壓狀態(tài)下自然晾干，干燥時(shí)間為1000min，干燥時(shí)沒有鼓 風(fēng)處理。再將樣品進(jìn)行平壓熱處理。先將樣品平放于硅酸鋁板上，然后在樣品上鋪一 層多孔陶瓷板。把樣品進(jìn)行熱處理，加熱最高溫度為70(TC, 70(TC時(shí)的保溫時(shí)間 為150h，從室溫到最髙溫度的升溫時(shí)間為300h，從最高溫度到室溫的降溫時(shí)間為 300h。得到氧化鋯隔膜材料。實(shí)施例4將有光連續(xù)紡粘膠長(zhǎng)絲經(jīng)經(jīng)編而成的織物進(jìn)行浸漬處理，浸漬用鹽復(fù)合溶液 為氯氧化鋯、氯化鈰、氯化釔的復(fù)合溶液，鋯鹽濃度為1.2mol/L;所配浸漬液中 稀土原子與鋯原子的摩爾比為1: 18。其中稀土原子中鈰原子與釔原子的摩爾比 為4: 1。浸漬時(shí)間為2.5h,浸漬的同時(shí)伴有加熱以促進(jìn)浸漬過程，加熱溫度為40°c。浸漬后前驅(qū)體進(jìn)行離心甩干處理，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為4000rpm，甩干時(shí)間為40min。甩干時(shí)沒有伴有噴霧處理。甩干后在氨水揮發(fā)氣氛中熏蒸，熏蒸氣氛壓力為O.lMPa,熏蒸時(shí)間為48h。 熏蒸后用去離子水反復(fù)浸洗3次，總浸洗時(shí)間為700min。 浸洗后將樣品在平壓狀態(tài)下l(TC烘干，干燥時(shí)間為7h，干燥時(shí)伴有鼓風(fēng)處理以促進(jìn)干燥過程。再將樣品進(jìn)行平壓熱處理。先將樣品平放于石英板上，然后在樣品上鋪一層 硅酸鋁板。把樣品進(jìn)行熱處理，加熱最高溫度為900。C，900。C時(shí)的保溫時(shí)間為10h， 從室溫到最高溫度的升溫時(shí)間為80h,從最高溫度到室溫的降溫時(shí)間為100h。得 到氧化鋯隔膜材料。實(shí)施例5將有光連續(xù)紡粘膠長(zhǎng)絲經(jīng)經(jīng)編而成的織物進(jìn)行浸漬處理，浸漬用鹽復(fù)合溶液 為氯氧化鋯、氧化鈰在磷酸中溶解制得的磷酸鈰、氯化鑭的復(fù)合溶液，鋯鹽濃度 為2.2md/L;所配浸漬液中稀土原子與鋯原子的摩爾比為1: 25,其中稀土原子 中鈰原子、鑭原子的摩爾比為3: 1。浸漬時(shí)間為0.5h,浸漬的同時(shí)伴有加熱以促 進(jìn)浸漬過程，加熱溫度為IO(TC。浸漬后前驅(qū)體進(jìn)行離心甩干處理，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為7000rpm，甩干時(shí)間為10 min。甩干時(shí)沒有噴霧處理。甩干后在氨水揮發(fā)氣氛中熏蒸，熏蒸氣氛壓力為0.01MPa，熏蒸時(shí)間為80h。熏蒸后用去離子水浸洗l次，總浸洗時(shí)間為24h。浸洗后將樣品在無壓狀態(tài)下7(TC烘干，干燥時(shí)間為2h，干燥時(shí)伴有鼓風(fēng)處理 以促進(jìn)干燥過程。再將樣品進(jìn)行平壓熱處理。先將樣品平放于陶瓷板上，然后在樣品上鋪一層 多孔陶瓷板。把樣品進(jìn)行熱處理，加熱最高溫度為60(TC， 60(TC時(shí)的保溫時(shí)間為 300h，從室溫到最高溫度的升溫時(shí)間為l分鐘，從最高溫度到室溫的降溫時(shí)間為 l分鐘。得到氧化鋯隔膜材料。
權(quán)利要求
1. 一種鎳氫電池用氧化鋯隔膜材料的制備方法，其特征在于該制備方法包括以下步驟(1)將有光連續(xù)紡粘膠長(zhǎng)絲經(jīng)經(jīng)編而成的織物作為前驅(qū)體在浸漬液中浸漬，浸漬液為鋯鹽與稀土鹽的復(fù)合溶液，鋯鹽為氯氧化鋯，鋯鹽濃度0.7～3mol/L；稀土鹽為MClX、M(SO4)X、M(NO3)X和由稀土氧化物MxOy酸溶制得的稀土鹽中的一種或幾種，其中，M表示為稀土，所配浸漬液中稀土原子與鋯原子的摩爾比為1∶4～25，浸漬時(shí)間0.5～48h；(2)將浸漬后的前驅(qū)體進(jìn)行離心甩干；(3)將離心甩干后的前驅(qū)體在氨氣或氨水揮發(fā)氣氛中熏蒸；(4)再將熏蒸的前驅(qū)體經(jīng)浸洗、干燥、平壓熱處理，即制成鎳氫電池用氧化鋯隔膜材料。
2、 按照權(quán)利要求l所述制備方法，其特征在于在所述的步驟(l)中，浸 漬在10~ IO(TC的溫度條件下進(jìn)行。
3、 按照權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于在所述的步驟(2)中，離 心甩干所使用的離心機(jī)轉(zhuǎn)速5OO 7000rpm,甩干時(shí)間10~ 300min。
4、 按照權(quán)利要求3所述制備方法，其特征在于在所述的步驟(2)中，在 離心甩干前，往處于離心機(jī)內(nèi)的浸漬后的前驅(qū)體上噴水霧。
5、 按照權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于在所述的步驟(3)中，在 氨氣或氨水揮發(fā)氣氛中熏蒸的時(shí)間0.5 ~ 80h,熏蒸氣氛壓力0.01 ~ 4MPa。
6、 按照權(quán)利要求l所述制備方法，其特征在于在所述的步驟(4)中，浸 洗采用去離子水或清水浸洗，浸洗次數(shù)1 ~ 10次，總浸洗時(shí)間1 ~ 600min。
7、 按照權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于在所述的步驟(4)中，干 燥為平壓或無壓狀態(tài)下的自然晾干或烘干,烘千溫度為10-10(TC,烘干時(shí)間10~ 1000min。
8、 按照權(quán)利要求7所述制備方法，其特征在于在所述的步驟(4)中，烘 干伴有鼓風(fēng)處理，即釆用鼓風(fēng)機(jī)將10~ IO(TC的熱風(fēng)通過浸洗后的前驅(qū)體的表面。
9、 按照權(quán)利要求l所述制備方法，其特征在于在所述的步驟(4)的平壓 熱處理中，是先將待熱處理前驅(qū)體平放于耐高溫的平板上，平板為陶瓷板、石英板、石棉板和硅酸鋁板中的任意一種，然后在前驅(qū)體上鋪一層透氣材料，透氣材 料為石棉、泡沬鎳、多孔陶瓷板、多孔石英板和硅酸鋁板中的任意一種，進(jìn)行熱 處理。
10、 按照權(quán)利要求9所述制備方法，其特征在于在所述的步驟(4)中，加 熱最高溫度為600 110(TC,最高溫度時(shí)的保溫時(shí)間為0-300h，從室溫到最高溫 度的升溫時(shí)間為急劇升溫或升溫時(shí)間為tp 0〈t^300h;從最高溫度到室溫的降 溫時(shí)間為急劇降溫或降溫時(shí)間為t2, 0<t2<300h。
11、 按照權(quán)利要求9或IO所述制備方法，其特征在于在所述的步驟(4) 中，在透氣材料上再加耐高溫平板，平板為陶瓷板、石英板、石棉板和硅酸鋁板 的任意一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鎳氫電池用氧化鋯隔膜材料的制備方法，通過一套前驅(qū)體浸漬制備工藝來獲得比較理想的鎳氫電池用氧化鋯隔膜材料。該制備方法包括(1)將有光連續(xù)紡粘膠長(zhǎng)絲經(jīng)經(jīng)編而成的織物作為前驅(qū)體在浸漬液中浸漬，浸漬液為鋯鹽與稀土鹽的復(fù)合溶液，鋯鹽為氯氧化鋯，鋯鹽濃度0.7～3mol/L；稀土鹽為MCl_X、M(SO₄)_X、M(NO₃)_X和由稀土氧化物M_xO_y酸溶制得的稀土鹽中的一種或幾種，其中，M表示為稀土，所配浸漬液中稀土原子與鋯原子的摩爾比為1∶4～25，浸漬時(shí)間0.5～48h；(2)將浸漬后的前驅(qū)體進(jìn)行離心甩干；(3)將離心甩干后的前驅(qū)體在氨氣或氨水揮發(fā)氣氛中熏蒸；(4)再將熏蒸的前驅(qū)體經(jīng)浸洗、干燥、平壓熱處理，即制成鎳氫電池用氧化鋯隔膜材料。
文檔編號(hào)H01M2/14GK101281959SQ200710065078
公開日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2007年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月2日
發(fā)明者劉曉鵬, 芳 呂, 李華玲, 李國(guó)斌, 王樹茂, 蔣利軍 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院