本發(fā)明屬于一種用木基彈性體制作電池隔膜的設(shè)備及方法。

背景技術(shù)：

1、電池隔膜是位于電池正負(fù)極之間的一層隔膜材料，作用是隔離正、負(fù)極并使電池內(nèi)的電子不能自由穿過且能讓電解液中的離子在正負(fù)極之間自由通過，電池隔膜是電池中關(guān)鍵部分，對(duì)電池的安全性和成本有直接影響，電池隔膜一般用pe(聚乙稀)、pp(聚丙稀)來制備。

2、隨著新能源及儲(chǔ)能市場的飛速發(fā)展，高性能電池的應(yīng)用場景日益多元化，那么對(duì)于具備高安全性、高能量密度以及高循環(huán)壽命的電池需求也在不斷攀升。隔膜作為電池的“安全閥”，是決定電池安全性的關(guān)鍵，電池隔膜性能的優(yōu)劣決定著電池的容量、循環(huán)性能、充放電電流密度等關(guān)鍵特性，電池隔膜屬于國家優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。因此，如何提升電池的安全性以及循環(huán)壽命，開發(fā)出高耐熱、高性能的電池隔膜一直是電化學(xué)探索的方向。

3、木材是地球可再生生物質(zhì)材料的重要組成部分，也是全球生物固碳的核心載體，是國家綠色發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源。作為一種可持續(xù)、可再生和可生物降解的材料，木材被認(rèn)為是石油基材料的潛在替代品。天然木材在彈性范圍內(nèi)的應(yīng)變極限很小，長期以來一直作為土建工程材料。然而，木材作為進(jìn)化上百萬年的生物材料，在進(jìn)化過程中形成了對(duì)環(huán)境刺激做出響應(yīng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，是一種對(duì)于環(huán)境具有響應(yīng)性和適應(yīng)性的“智能材料”。若能對(duì)木材結(jié)構(gòu)進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，則可以賦予木材優(yōu)良的彈性性能，拓寬其在其他領(lǐng)域的應(yīng)用具有十分重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種用木基彈性體制作電池隔膜的設(shè)備及方法,?具有綠色環(huán)保、使用壽命長、性能優(yōu)越、成本低廉、機(jī)械化程度高、簡單易行的優(yōu)點(diǎn)。

2、為此,本發(fā)明的一種用木基彈性體制作電池隔膜的方法,包括如下步驟：

3、(1)制備電池隔膜的設(shè)備；

4、(2)取木材的弦切面為1～2mm厚的原木薄板；

5、(3)?采用堿處理脫除原木薄板射線結(jié)構(gòu)內(nèi)部基質(zhì)80%以上；

6、(4)?利用分切裝置將處理后的木薄板切割成電池隔膜尺寸；

7、(5)?滴加電解液對(duì)彈性隔膜進(jìn)行浸潤，可直接用于裝配電池。

8、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：所述木材可以是任何種類木材，先將木材切割成等長段，再用弦切機(jī)將各等長段材弦切成厚1～2mm的等寬原木薄板條，將各等寬原木薄板條首尾相粘接，形成板材卷，在電池隔膜的設(shè)備中對(duì)板材卷完成堿處理脫除原木板材卷射線結(jié)構(gòu)內(nèi)部基質(zhì)80%以上及分切裝置將處理后的木薄板切割成所需電池隔膜尺寸的各工序。

9、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：所述的堿處理脫除原木薄板射線結(jié)構(gòu)內(nèi)部基質(zhì)的步驟為：

10、(1)?將原木薄板與10wt%的堿性溶液按質(zhì)量比1:50混合，在90℃溫度下，攪拌5～10h，反應(yīng)后，利用蒸餾水反復(fù)洗滌至木薄板的ph呈中性；

11、(2)將ph呈中性的木薄板與2?wt%的次氯酸鈉溶液按質(zhì)量比1:50混合，利用冰醋酸調(diào)節(jié)ph=4.9，再在80～85℃下加熱攪拌5～10h。反應(yīng)結(jié)束后，加入占反應(yīng)液質(zhì)量5～8%的乙醇，停止反應(yīng)1～2h，排除反應(yīng)液，用超純水沖洗后浸泡10～24h；

12、(3)將浸泡木片置于-70℃冷凍5h，再將其置于冷凍干燥機(jī)中，干燥36～72h，得到木基彈性隔膜；

13、或?qū)⒔菽酒士刂圃?0%后，在60～170℃、1～25mpa下熱壓0.1～24h，得到增得到木基彈性隔膜。

14、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：所述的堿性溶液為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鋰中任意一種。

15、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：所述的電解液包括鋰、鈉、鉀等金屬/離子電池、各類水系電池以及電容器使用的電解液，滴加電解液采用常規(guī)滴加方法，浸潤時(shí)長不超過5min。

16、一種用木基彈性體制作電池隔膜的設(shè)備，所述的電池隔膜的設(shè)備包括送材裝置、堿處理裝置、沖洗裝置、反應(yīng)處理裝置、終止反應(yīng)裝置、浸泡裝置、熱壓裝置、分切裝置；

17、送材裝置位于堿處理裝置前端，堿處理裝置的后端與沖洗裝置的前端相通，反應(yīng)處理裝置的前端與沖洗裝置的后端相接，反應(yīng)處理裝置的后端依次設(shè)有終止反應(yīng)裝置、浸泡裝置、熱壓裝置、分切裝置；

18、板材卷通過送材裝置導(dǎo)出板材進(jìn)入堿處理裝置中完成對(duì)板材的堿化處理，再經(jīng)過牽拉板機(jī)構(gòu)將板材內(nèi)堿液壓擠出且送入沖洗裝置中，完成對(duì)板材反復(fù)洗滌去除堿液后，進(jìn)入反應(yīng)處理裝置中進(jìn)行脫除原木薄板射線結(jié)構(gòu)內(nèi)部基質(zhì)的反應(yīng)處理工序，經(jīng)過牽拉板機(jī)構(gòu)將板材內(nèi)反應(yīng)液壓擠出且送入終止反應(yīng)裝置中，進(jìn)行終止反應(yīng)處理，經(jīng)過牽拉板機(jī)構(gòu)將板材內(nèi)終止反應(yīng)液壓擠出且送入浸泡裝置中，完成對(duì)板材反復(fù)洗滌去終止反應(yīng)液后，經(jīng)過牽拉板機(jī)構(gòu)將板材內(nèi)水份擠出，送入熱壓裝置中形成木基彈性體電池隔膜條形材，最經(jīng)再經(jīng)分切裝置進(jìn)行縱、橫向切割形成塊狀木基彈性體電池隔膜。

19、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：所述的送材裝置是：板材卷位于氣漲軸上，機(jī)體左側(cè)下端兩側(cè)設(shè)有供氣漲軸兩端卡入的凹槽，凹槽底部并排軸設(shè)有一對(duì)送卷輥筒，送卷電機(jī)帶動(dòng)一送卷輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)，氣漲軸兩端置在兩送卷輥筒上端之間，機(jī)體右側(cè)上端兩側(cè)分別與送板主動(dòng)輥兩側(cè)軸接，送板主動(dòng)輥上端兩側(cè)機(jī)體上分別與送板從動(dòng)輥兩側(cè)軸接，送板主動(dòng)輥與送板從動(dòng)輥在一側(cè)通過齒輪相互齒接，位于送板主動(dòng)輥另一側(cè)下端的機(jī)體上設(shè)有帶動(dòng)送板主動(dòng)輥轉(zhuǎn)動(dòng)的送板電機(jī)，送板主動(dòng)輥與送板從動(dòng)輥外側(cè)之間的機(jī)體上設(shè)有板跟蹤光電眼，從板材卷導(dǎo)出的板材從送板主動(dòng)輥與送板從動(dòng)輥之間牽拉導(dǎo)出進(jìn)入堿化處理裝置。

20、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：所述的堿處理裝置是：條型儲(chǔ)液槽的下端面中部呈間隔距離設(shè)有若干個(gè)回水口，儲(chǔ)液槽的縱向兩側(cè)壁上部之間呈間隔距離設(shè)有若干個(gè)噴水管，各回水口通過回水管與水泵的進(jìn)水口相通，水泵位于儲(chǔ)液槽下端一側(cè)，水泵的出水口通過出水管分別相通各噴水管，儲(chǔ)液槽的下端面外壁上設(shè)有加熱器，儲(chǔ)液槽的縱向兩側(cè)壁中部之間呈間隔距離軸設(shè)有若干個(gè)導(dǎo)板輥，板材從各導(dǎo)板輥下端前行，各導(dǎo)板輥分別位于導(dǎo)板軸中部上，導(dǎo)板軸兩側(cè)與對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)液槽側(cè)壁通過密封軸承副軸接后且外延的同一側(cè)導(dǎo)板軸上固定有輥鏈輪，環(huán)形輥傳動(dòng)鏈條套設(shè)在各輥鏈輪上，位于儲(chǔ)液槽后端的一個(gè)導(dǎo)板軸的另一側(cè)固定有傳動(dòng)小齒輪，傳動(dòng)小齒輪與位于其上端的傳動(dòng)大齒輪咬合，傳動(dòng)大齒輪位于檢測(cè)盤外側(cè)的傳動(dòng)擠壓軸上，儲(chǔ)液槽后部兩側(cè)壁上設(shè)有牽拉板機(jī)構(gòu)；

21、所述的牽拉板機(jī)構(gòu)包括安裝板、兩支座板、下軸固定塊、上軸固定塊、上壓板、傳動(dòng)擠壓輥、傳動(dòng)擠壓軸、擠壓輥、擠壓軸、上傳動(dòng)齒輪、下傳動(dòng)齒輪、傳動(dòng)鏈輪、主鏈輪、伺服電機(jī)、跟蹤光電眼；安裝板位于儲(chǔ)液槽后部兩側(cè)壁上，同一側(cè)的兩支座板之間從下至上依次軸接有下軸固定塊和上軸固定塊，上軸固定塊上端同一側(cè)的兩支座板上分別設(shè)有上壓板，上壓板的中部螺接有調(diào)節(jié)螺桿，調(diào)節(jié)螺桿下端與上軸固定塊中部軸接，調(diào)節(jié)螺桿上端設(shè)有上壓板調(diào)節(jié)手輪，上軸固定塊和下軸固定塊的中部分別設(shè)有軸承座孔，傳動(dòng)擠壓輥兩端中部分別設(shè)有向兩側(cè)延伸的傳動(dòng)擠壓軸、擠壓輥兩端中部分別設(shè)有向兩側(cè)延伸的擠壓軸，傳動(dòng)擠壓軸兩側(cè)分別軸接在對(duì)應(yīng)的下軸固定塊的軸承座孔內(nèi)，擠壓軸兩側(cè)分別軸接在對(duì)應(yīng)的上軸固定塊的軸承座孔內(nèi)，位于上、下軸固定塊一側(cè)的傳動(dòng)擠壓軸、擠壓軸上分別設(shè)有上傳動(dòng)齒輪和下傳動(dòng)齒輪，與下傳動(dòng)齒輪同側(cè)的傳動(dòng)擠壓軸上設(shè)有傳動(dòng)鏈輪，下軸固定塊另一側(cè)的傳動(dòng)擠壓軸上設(shè)有檢測(cè)盤，跟蹤光電眼位于檢測(cè)盤上端的支座板上，檢測(cè)盤外側(cè)的傳動(dòng)擠壓軸上設(shè)有帶動(dòng)傳動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的傳動(dòng)大齒輪，下傳動(dòng)齒輪下端的機(jī)體上設(shè)有軸桿，軸桿上通過軸承軸設(shè)有張緊同步鏈輪，伺服電機(jī)通過主鏈輪和鏈條帶動(dòng)傳動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，板材從傳動(dòng)擠壓輥與擠壓輥之間通過。

22、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：所述的熱壓裝置是：架體下部設(shè)有支柱，支柱的上端設(shè)有托板，托板上端設(shè)有下頂板，架體上端設(shè)有液壓缸安裝板，液壓缸安裝板兩側(cè)中部呈間隔距離設(shè)有兩滑動(dòng)導(dǎo)套，兩滑動(dòng)導(dǎo)套內(nèi)分別軸設(shè)有一導(dǎo)柱。兩導(dǎo)柱下端設(shè)有橫板，橫板的下端中部設(shè)有安裝板，安裝板的下端設(shè)有下壓板，下壓板和下頂板中部內(nèi)呈間隔距離設(shè)有加熱管，兩滑動(dòng)導(dǎo)套之間的液壓缸安裝板上呈間隔距離設(shè)有兩液壓缸，兩液壓缸下端的橫板上設(shè)有軸座，各液壓缸的伸縮桿下端通過連接軸與分別與對(duì)應(yīng)的軸座軸接，板材從下頂板上通過。

23、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：所述的分切裝置由縱切機(jī)構(gòu)和橫切機(jī)構(gòu)所組成，縱切機(jī)構(gòu)位于機(jī)體前部，橫切機(jī)構(gòu)位于機(jī)體后部；

24、所述的縱切機(jī)構(gòu)是：機(jī)體上設(shè)有安裝板，兩支座板分別位于安裝板上端兩側(cè)，支座板的中部分別設(shè)有軸承座孔,刀軸的兩端分別軸接在對(duì)應(yīng)的軸承座孔內(nèi)，位于支座板外側(cè)的刀軸的兩端分別設(shè)有輸入鏈輪和輸出傳動(dòng)鏈輪，位于支座板內(nèi)側(cè)的刀軸上呈間隔距離設(shè)有若干個(gè)刀座，刀座外周壁中部上設(shè)有分切刀，兩支座板上端設(shè)有連接板，連接板上設(shè)有軸座安裝板，軸座安裝板上設(shè)有兩道前后貫通的調(diào)整滑道，軸座安裝板的調(diào)整滑道內(nèi)通過緊固螺栓呈間隔距離設(shè)有若干個(gè)伸縮軸座，伸縮軸的中部軸設(shè)在伸縮軸座內(nèi)，伸縮軸的下端軸設(shè)有旋轉(zhuǎn)壓輪，伸縮軸的上端軸設(shè)有能帶動(dòng)伸縮軸上下移動(dòng)的伸縮軸調(diào)節(jié)手輪，用于調(diào)整各分切刀與對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)壓輪之間的咬合力度，各分切刀頂持在對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)壓輪的輪面上，分切伺服電機(jī)通過傳動(dòng)分切鏈輪、傳動(dòng)鏈條帶動(dòng)輸入鏈輪順針轉(zhuǎn)動(dòng)；

25、所述的橫切機(jī)構(gòu)是：縱切機(jī)構(gòu)的出口端通過滑板與橫切機(jī)構(gòu)的進(jìn)口端相接，機(jī)體上設(shè)有下安裝板，下安裝板的兩側(cè)端設(shè)有導(dǎo)柱，導(dǎo)柱之間的下安裝板的上端設(shè)有下切刀，導(dǎo)柱的上端通過固定螺母與氣缸座板兩端連成一體，氣缸座板的上端中部設(shè)有切刀氣缸，切刀氣缸的氣缸伸縮桿通過連接板與上切刀的上端中部連接，上切刀的兩側(cè)設(shè)有上切刀安裝板，上切刀安裝板兩側(cè)上設(shè)有導(dǎo)柱軸套，導(dǎo)柱軸套軸設(shè)在導(dǎo)柱上，從而使上切刀能通過導(dǎo)柱軸套在導(dǎo)柱上作上下移動(dòng)，上切刀的刀齒與下切刀的刀齒呈剪形咬合。

26、本發(fā)明具有如下有益效果：

27、1.?本發(fā)明采用簡單的化學(xué)手段僅脫除木射線內(nèi)的無定形基質(zhì)，保留木質(zhì)部骨架結(jié)構(gòu)和部分細(xì)胞形態(tài)，形成具有大量孔隙的多層級(jí)結(jié)構(gòu)，獲得基于木射線結(jié)構(gòu)改性的彈性木材，本發(fā)明制備的木基彈性電池隔膜，相比于商業(yè)玻璃纖維電池隔膜循環(huán)壽命提升100倍以上，優(yōu)于已報(bào)道的大部分電池隔膜；相比于商業(yè)玻璃纖維電池隔膜，導(dǎo)電率提升4倍以上，具有良好的性能。

28、2.?本發(fā)明提供的木基彈性電池隔膜制備裝置，設(shè)計(jì)合理，機(jī)械性強(qiáng)，能完整地將板材制備成木基彈性電池隔膜，具有流水線機(jī)械作業(yè)，省工省力，用人少，生產(chǎn)效率高的優(yōu)點(diǎn)。

29、3.本發(fā)明提供的制備方法簡單易行，原料易于獲取，適合大批量生產(chǎn)。