CN101271968A - 叠层电池所用的无汞隔膜纸 - Google Patents

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张文博
张汉鸿
李鹏
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Abstract

本发明公开了一种叠层电池所用的无汞隔膜纸，是由基纸和涂布层组成，涂布层由高分子固体电解质和无机代汞缓蚀剂三氯化铋组成，所述的高分子固体电解质是由配位离子液体和聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)、淀粉制成，所述的配位离子液体是由尿素、硫脲、氯化锌、氯化铵按照一定比例加热熔融制成；本发明涂布层中的无机代汞缓蚀剂三氯化铋可以在锌电极表面形成致密的覆盖层，结成良好的金属膜，从而起到缓蚀作用，而且减小电池的放电电阻，提高了电池的容量。

Description

叠层电池所用的无汞隔膜纸
技术领域
本发明涉及一种叠层电池所用的无汞隔膜纸。
背景技术
隔膜纸在电池中起隔离正负极材料，使电解液穿过，吸收一定的电解液，保持电池正常放电的作用。隔膜纸是由基纸和涂布层组成，为了延长锌筒的使用寿命，以前在涂布层中加入氯化汞或在电芯的原料中加入氯化汞作为锌电极的缓蚀剂，其机理是氯化汞在锌表面发生置换反应，然后进一步向锌里层扩散，生成锌汞齐，从而改善锌的表面状况，提高锌的超氢电位，而对锌筒起到一定的缓蚀作用。在制造锌筒时，还加入有金属镉，其作用与氯化汞的作用相同。而汞和镉都是对人体有害的元素，在电池使用完后，其中所含有的汞和镉会对环境造成极大的污染。
为此，专利号为ZL200510012390.5，名称为：《一种含有高分子固体电解质的锌锰电池无汞浆层纸》的发明专利提出了一种解决方案，该技术方案是：浆层纸是由基纸和涂布层组成，其中的涂布层由由高分子固体电解质和无机代汞缓蚀剂组成，所述的高分子固体电解质是由配位离子液体和聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙二醇(PEG)、淀粉制成，所述的配位离子液体是由尿素、硫脲、氯化锌、氯化铵按照一定比例加热熔融制成；其中：
配位离子液体的组成按质量百分数表示为：尿素∶硫脲∶氯化锌∶氯化铵＝65-75％∶12-20％∶7-12％∶0-10％；
高分子固体电解质的组成按质量百分数表示为：配位离子液体∶PVA∶PAM∶PEG＝50-70％∶0.5-3％∶1-5％∶1-10％
浆层纸浆料中含有0.2-0.5％的有机代汞缓蚀剂，其余为高分子固体电解质。
淀粉为交联淀粉与醚化淀粉的混合物。
在该专利的说明书中，记载公开了有机代汞缓蚀剂是按中国专利ZL02123804.9说明书制备，在ZL200510012390.5专利的实施例中，使用的是头孢类盐和植酸钠，由于使用了有机代汞缓蚀剂，即使使用含有聚乙二醇链状分子吸附有机代汞缓蚀剂，也有少量的有机代汞缓蚀剂吸附在锌的表面，仍然会阻止氢气的析出和电池的放电，增大电池的放电电阻。
发明内容
本发明的目的是提供一种叠层电池所用的无汞隔膜纸，是对ZL200510012390.5专利的改进，本发明使用无机代汞缓蚀剂三氯化铋代替ZL200510012390.5专利中的有机代汞缓蚀，克服了ZL200510012390.5专利技术方案中有少量的有机代汞缓蚀剂吸附在锌的表面，仍然会阻止氢气的析出和电池的放电，增大电池的放电电阻的缺点。
本发明的技术方案是：
是由基纸和涂布层组成，涂布层由高分子固体电解质和无机代汞缓蚀剂三氯化铋组成，所述的高分子固体电解质是由配位离子液体和聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)、淀粉制成，所述的配位离子液体是由尿素、硫脲、氯化锌氯化铵按照一定比例加热熔融制成；其中：
配位离子液体的组成按重量百分数表示为：尿素∶硫脲∶氯化锌∶氯化铵＝65-75％∶12-20％∶7-12％∶1-10％；
高分子固体电解质的组成按重量百分数表示为：配位离子液体∶聚乙烯醇(PVA)∶聚丙烯酰胺(PAM)∶淀粉＝50-75％∶0.5-8％∶1-10％∶12-40％；
隔膜纸的涂布层中含有0.02-0.04％的无机代汞缓蚀剂三氯化铋，其余为高分子固体电解质。
淀粉为交联淀粉与醚化淀粉的混合物，交联淀粉与醚化淀粉的混合比例按重量比表示为3～24∶7。
本发明的制备工艺是：
首先用尿素、硫脲、氯化锌、氯化铵，加热熔融，冷却，制成配位离子液体；再次用配位离子液体、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)、改性淀粉加一定量的水制成高分子凝胶浆料，然后加0.02-0.04％的无机代汞缓蚀剂三氯化铋制成无汞浆料，按电池要求的厚度涂到基纸上，干燥，分切，包装制成叠层电池隔膜纸。
本发明对ZL200510012390.5专利技术方案的改进之处在于：用无机代汞缓蚀剂三氯化铋代替有机代汞缓蚀剂头孢类盐和植酸盐；未在高分子固体电解质中使用聚乙二醇(PEG)并对高分子固体电解质的配比进行了调整。
本发明的有益效果：
本发明除了具有与ZL200510012390.5专利相同的优点外，本发明涂布层中的无机代汞缓蚀剂三氯化铋对锌电极所起到的缓蚀作用是由于三氯化铋可以在锌表面形成致密的覆盖层，结成良好的金属膜，利用三氯化铋作为缓蚀剂的电池由于在锌电极表面形成一层保护膜，从而起到缓蚀作用，克服了ZL200510012390.5专利存在的有少量的有机代汞缓蚀剂吸附在锌的表面，仍然会阻止氢气的析出和电池的放电，增大电池的放电电阻的缺点。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明之无汞隔膜纸是由基纸1和涂布层2组成，涂布层2由高分子固体电解质和无机代汞缓蚀剂三氯化铋组成，所述的高分子固体电解质是由配位离子液体和聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)、淀粉制成，所述的配位离子液体是由尿素、硫脲、氯化锌、氯化铵按照一定比例加热熔融制成。
涂布层2的具体实施例如下：
(一)、配位离子液体的制备：
尿素：    100.0克
硫脲：    17.0克
氯化锌：  16.0克
氯化铵：  14.0克
将上述四种物质混合均匀后，加热至熔融状态，冷却后得到配位离子体。
(二)、涂布层材料的制备：
上述配位离子液体：  147.0克
聚乙烯醇(PVA)：     5.0克
聚丙烯酰胺(PAM)：   9.0克
交联淀粉：          19.0克
醚化淀粉：          25.0克
三氯化铋：          5.0克
水：                500.0克
用少量水加热至沸腾，先溶解聚乙烯醇(PVA)，冷却至50℃以下后再加入剩余的水，再依次加入上述质量的配位离子液体、聚丙烯酰胺(PAM)、交联淀粉、醚化淀粉、三氯化铋，搅拌均匀后按照电池的制造要求，将其在涂布机上涂布到基纸1上形成涂布层2，烘干后即得到叠层电池所用的无汞隔膜纸。
下表是本发明之无汞隔膜纸的性能测试情况：
表1叠层电池无汞隔膜纸性能测试
  检测项目   QB/T2303-97标准   检测结果   结果判断
  基纸厚度(mm)   0.08±0.005   0.080   符合
  涂布量(g/m2)   40±4   39.7   符合
  水含量(％)   10±2   8.32   符合
  铁含量(％)   ≤0.008％   3.4×10-3％   符合
  铜含量(％)   ≤0.001％   5.81×10-4％   符合
  汞含量   ≤30ppm   ≤2ppm   符合
  PH值   4-7   5.5   符合
  吸液率(％)   ≥60％   145   符合
  渗透速度(min/0.05ml)   2.0-30.0   16   符合
该产品通过了长春应用化学研究所的产品鉴定，鉴定证书为；NO.06114；SGS：No.SH7121227/CHEM。

Claims (2)

1、一种叠层电池所用的无汞隔膜纸，是由基纸和涂布层组成，其特征在于：涂布层由高分子固体电解质和无机代汞缓蚀剂三氯化铋组成，其中的高分子固体电解质是由配位离子液体和聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、淀粉制成，所述的配位离子液体是由尿素、硫脲、氯化锌、氯化铵按照一定比例加热熔融制成；其中：
配位离子液体的组成按重量百分数表示为：尿素∶硫脲∶氯化锌∶氯化铵＝65-75％∶12-20％∶7-12％∶1-10％；
高分子固体电解质的组成按重量百分数表示为：配位离子液体∶聚乙烯醇∶聚丙烯酰胺∶淀粉＝50-75％∶0.5-8％∶1-10％∶12-40％；
隔膜纸的涂布层中含有0.02-0.04％的无机代汞缓蚀剂三氯化铋，其余为高分子固体电解质。
2、根据权利要求1所述的一种叠层电池所用的无汞隔膜纸，其特征在于：所述的淀粉为交联淀粉与醚化淀粉的混合物，交联淀粉与醚化淀粉的混合比例按重量比表示为3～24∶7。
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