本發(fā)明涉及電池領(lǐng)域,提供一種用于鎳鋅電池的微孔膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

鎳鋅電池是一種高性能綠色二次動(dòng)力電池，具有比能量高，低溫性能好和無(wú)記憶效應(yīng)。在生產(chǎn)和使用過(guò)程中不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，被譽(yù)為真正的“綠色電池”，具有廣闊的研究前景。

隔膜置于電池的正負(fù)極之間，防止正負(fù)極活性材料直接接觸造成電池短路。由于鎳鋅電池的特殊性能要求隔膜具有抗鋅枝晶穿透，耐強(qiáng)堿、抗氧化、易被電解液浸潤(rùn)、具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、較強(qiáng)的柔韌性、低電阻和高離子導(dǎo)電性等特點(diǎn)。而單一隔膜很難具備所有要求，所以目前鎳鋅電池的隔膜都是多種單一隔膜組合使用。常采用聚丙烯微孔膜、聚丙烯纖維無(wú)紡布和尼龍纖維無(wú)紡布膜為主隔膜，聚丙烯無(wú)紡布和水化纖維素膜為輔隔膜。但是這種組合膜的使用會(huì)帶來(lái)的問(wèn)題是兩層膜間由于接觸的面的問(wèn)題產(chǎn)生電阻變大,影響電池性能

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決目前鎳鋅電池中多種單一隔膜組合使用帶來(lái)的大電阻的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于鎳鋅電池的微孔膜及其制備方法，制備得到的微孔膜具有很高的抗氧化還原性，制造成本低廉，同時(shí)可以很好的吸附堿，能夠保證鋅溴電池的高性能和長(zhǎng)壽命，具有廣泛的應(yīng)用前景。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種用于鎳鋅電池的微孔膜的制備方法，包括以下步驟：

第一步，將氫氧化鋅前驅(qū)體溶于水中，在常溫下攪拌溶解形成溶液；所述的前驅(qū)體為氯化鋅、溴化鋅、硫酸鋅或硝酸鋅。

第二步，將聚四氟乙烯微孔膜平放在玻璃板上，加入醇將其完全浸潤(rùn)，并排除氣泡；再加入高沸點(diǎn)溶劑，進(jìn)行溶液交換,以免微孔膜內(nèi)氣泡產(chǎn)生。所述的醇為乙醇、甲醇、丙醇、異丙醇或正丁醇；所述的高沸點(diǎn)溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲亞砜或N,N-二甲基乙酰胺。所述的聚四氟乙烯微孔膜的孔隙率為聚四氟乙烯微孔膜表面積的60％-90％。

第三步：將第一步得到的溶液滴加在聚四氟乙烯微孔膜的孔隙里，確保聚四氟乙烯微孔膜完全浸在溶液中；在室溫下晾至微干后，將聚四氟乙烯微孔膜移入氫氧化鉀水溶液或氫氧化鈉水溶液中浸泡，取出晾干，得到目標(biāo)膜。制備得到的微孔膜能夠用于鎳鋅電池。

采用上述制備方法制備而成的用于鎳鋅電池的微孔膜，所述的微孔膜采用聚四氟乙烯微孔膜為基膜，基膜孔隙內(nèi)復(fù)合有氫氧化鋅，形成微孔，可以傳導(dǎo)OH-，同時(shí)具有抗氧化還原性，從而保證了鋅溴電池的高性能；所述的基膜的孔徑范圍為0.02um～1.5um,所述的基膜的孔隙率為基膜表面積的60％-90％。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用聚四氟乙烯作為基膜，在其孔隙內(nèi)復(fù)合氫氧化鋅，形成納米級(jí)微孔膜，可以很好的吸附堿來(lái)傳導(dǎo)OH^-，同時(shí)利用聚四氟乙烯完美的抗氧化還原性，從而保證鋅溴電池的高性能和長(zhǎng)壽命。聚四氟乙烯還能夠防止鋅的枝晶問(wèn)題，氫氧化鋅的存在又可以吸收堿。這一種膜就具有普通鎳鋅電池內(nèi)多種組合膜的功能。同時(shí)，由于其成本低廉，因此具有一定的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)前景，為鎳鋅電池工業(yè)化提供可能。

附圖說(shuō)明

圖1為小孔徑聚四氟乙烯微孔膜的隧道掃描顯微鏡照片。

圖2為大孔徑聚四氟乙烯微孔膜的隧道掃描顯微鏡照片。

圖3為目標(biāo)膜的橫斷面隧道掃描顯微鏡照片。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種用于鎳鋅電池的微孔膜的制備，包括以下步驟：

步驟1：將10克氯化鋅溶于100毫升水中形成溶液待用。

步驟2：將一塊孔隙率為聚四氟乙烯微孔膜表面積的80％的聚四氟乙烯微孔膜伸開(kāi)固定，將其平放在玻璃板上；然后加入少量無(wú)水乙醇將其完全浸潤(rùn)，并排除氣泡；最后加入少量N,N-二甲基乙酰胺，使其進(jìn)行溶液交換。

步驟3：將步驟1中的溶液滴加在聚四氟乙烯膜的孔隙里，要確保聚四氟乙烯膜完全浸在溶液中，在室溫下自然蒸發(fā)微干；移入1摩爾每升的氫氧化鉀水溶液浸泡，5小時(shí)后取出晾干，即得目標(biāo)膜。圖2此實(shí)例采用的基膜的隧道掃描顯微鏡照片，圖3是此實(shí)例采用的目標(biāo)膜的隧道掃描顯微鏡照片；從圖中我們可以看到氫氧花鋅已經(jīng)嚴(yán)密的填充到聚四氟乙烯的微孔中了，確?？梢杂行У膫鲗?dǎo)氫氧根負(fù)離子。

實(shí)施例2

一種用于鎳鋅電池的微孔膜的制備，包括以下步驟：

步驟1：將15克硫酸鋅溶于200毫升水中形成溶液待用。

步驟2：將一塊孔隙率為聚四氟乙烯微孔膜表面積的70％的聚四氟乙烯微孔膜伸開(kāi)固定，將其平放在玻璃板上；然后加入少量無(wú)水異丙醇將其完全浸潤(rùn)，并排除氣泡；最后加入少量N-甲基吡咯烷酮，使其進(jìn)行溶液交換。

步驟3：將步驟1中的溶液滴加在聚四氟乙烯膜的孔隙里，要確保聚四氟乙烯膜完全浸在溶液中，在室溫下自然蒸發(fā)微干；移入1摩爾每升的氫氧化鈉水溶液浸泡，4小時(shí)后取出晾干，即得目標(biāo)膜。

實(shí)施例3

一種用于鎳鋅電池的微孔膜的制備，包括以下步驟：

步驟1：將50克硝酸鋅溶于400ml水中形成第一溶液待用。

步驟2：將一塊孔隙率為聚四氟乙烯微孔膜表面積的90％的聚四氟乙烯微孔膜伸開(kāi)固定，將其平放在玻璃板上；然后加入少量無(wú)水甲醇將其完全浸潤(rùn)，并排除氣泡；最后加入少量二甲亞砜，使其進(jìn)行溶液交換。

步驟3：將步驟1中的溶液滴加在聚四氟乙烯膜的孔隙里，要確保聚四氟乙烯膜完全浸在溶液中，在室溫下自然蒸發(fā)微干；移入2摩爾每升的氫氧化鈉水溶液浸泡，6小時(shí)后取出晾干，即得目標(biāo)膜。

實(shí)施例4

一種用于鎳鋅電池的微孔膜的制備，包括以下步驟：

步驟1：將10溴化鋅溶于100ml水中形成第一溶液待用。

步驟2：將一塊孔隙率為聚四氟乙烯微孔膜表面積的60％的聚四氟乙烯微孔膜伸開(kāi)固定，將其平放在玻璃板上；然后加入少量無(wú)水乙醇將其完全浸潤(rùn)，并排除氣泡；最后加入少量N,N-二甲基甲酰胺，使其進(jìn)行溶液交換。

步驟3：將步驟1中的溶液滴加在聚四氟乙烯膜的孔隙里，要確保聚四氟乙烯膜完全浸在溶液中，在室溫下自然蒸發(fā)微干；移入1摩爾每升的氫氧化鉀水溶液浸泡，5小時(shí)后晾干，即得目標(biāo)膜。本發(fā)明中所制備的一種用于鎳鋅電池的微孔膜電阻小10毫歐，并且抗氧化還原性高，對(duì)堿的吸收程度高。是鎳鋅電池的理想用膜。