CN106207053B - 一种基于纳米纤维素的碱性锌锰电池隔膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于纳米纤维素的碱性锌锰电池隔膜的制备方法，所述的方法为采用纳米纤维素水分散液、维尼纶纤维、水溶性维尼纶纤维和纤维素纤维为原料，并通过湿法非织布技术制备电池隔膜；所述的方法能够有效的制备出更高孔率、更低孔径和更薄厚度的碱锰电池隔膜。

Description

一种基于纳米纤维素的碱性锌锰电池隔膜的制备方法
【技术领域】
本发明涉及电池隔膜制备领域，尤其是涉及一种采用纳米纤维素制备碱性锌锰电池隔膜的制备方法。
【背景技术】
公知的，碱性锌锰电池简称碱锰电池或碱性电池，其以高浓度的氢氧化钾水溶液为电解液，并要求其电池隔膜具有良好的亲水性和化学稳定性，同时，还要求电池隔膜要具有良好的隔离性能和离子导电性能，即电池隔膜的孔径越小，孔率越高，其隔离性能就越好，储液性能和离子导电性能就越好，因此，常规碱性锌锰电池的电池隔膜通常是以具有良好亲水性和化学稳定性，且纤维细度为0.5～1.65dtex，长度为3～6mm的纤维原料，并通过湿法非织布技术抄造而成，其制备而成的电池隔膜面密度在36～42g/m2之间，厚度在100～120μm之间；
如今，随着碱锰电池的发展，为获得更好的贮液性能、隔离性能及更低的电阻，以制备出更高容量和功率的碱锰电池，就要求碱锰电池的电池隔膜要具有更高的孔率、更低的孔径以及更薄的厚度，这也是电池隔膜发展的必然方向；然而，由于采用更细的纤维是制备高孔率、低孔径和更薄厚度碱锰电池隔膜的唯一途径，而传统中制备碱锰电池隔膜的最细纤维就是0.5dtex的维尼纶纤维，但基于电池隔膜吸液性能的要求，目前还无法全部采用维尼纶纤维来制备碱锰电池隔膜，因此就导致了人们暂时还不能获得更高孔率、更低孔径和更薄厚度的电池隔膜。
【发明内容】
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种基于纳米纤维素的碱性锌锰电池隔膜的制备方法，所述的方法能够有效的制备出更高孔率、更低孔径和更薄厚度的碱锰电池隔膜。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于纳米纤维素的碱性锌锰电池隔膜的制备方法，所述的方法为采用0.5～2.0%的纳米纤维素水分散液、维尼纶纤维、水溶性维尼纶纤维和纤维素纤维为原料，并通过湿法非织布技术制备电池隔膜；所述的纳米纤维素水分散液中干基纳米纤维素在隔膜中的质量分数为5.0～30%；维尼纶纤维的纤维细度为0.5～1.65dtex、长度为3～6mm，且其在隔膜中的质量分数为40～50%；水溶性维尼纶纤维的溶解温度为80～100℃、纤维细度为1.0～2.0dtex、长度为3～8mm，且其在隔膜中的质量分数为5～10%；纤维素纤维的纤维细度为0.5～1.65dtex、长度为3～6mm，且其在隔膜中的质量分数为20%～40%；所述方法制备出的隔膜的面密度为（25～35）±1.0g/m2，经热轧整理定型至厚度为（60～100）±10μm。
进一步，所述的纤维素纤维为天然纤维素纤维或再生纤维素纤维。
进一步，所述的天然纤维素纤维为针叶木浆粕、棉浆粕、丝光化木浆粕或丝光化棉浆粕中的任一种或任意组合。
进一步，所述的再生纤维素纤维为粘胶纤维、天丝纤维或莫代尔纤维中的任一种或任意组合。
进一步，所述的纳米纤维素水分散液中干基纳米纤维素在隔膜中的质量分数为5.0%；所述的维尼纶纤维的纤维细度为1.65dtex、长度为6mm，且其在隔膜中的质量分数为50%；所述的水溶性维尼纶纤维的溶解温度为80℃、纤维细度为1.0dtex、长度为3mm，且其在隔膜中的质量分数为5%；所述的天然纤维素纤维为针叶木浆粕，其在隔膜中的质量分数为40%；所述方法制备出的隔膜的面密度为35±1.0g/m2，经热轧整理定型至厚度为100±10μm。
进一步，所述的纳米纤维素水分散液中干基纳米纤维素在隔膜中的质量分数为20%；所述的维尼纶纤维的纤维细度为1.1dtex、长度为5mm，且其在隔膜中的质量分数为43%；所述的水溶性维尼纶纤维的溶解温度为90℃、纤维细度为1.5dtex、长度为6mm，且其在隔膜中的质量分数为7%；所述的天然纤维素纤维为粘胶纤维，其纤维细度为1.1dtex、长度为5mm，其在隔膜中的质量分数为30%；所述方法制备出的隔膜的面密度为30±1.0g/m2，经热轧整理定型至厚度为80±10μm。
进一步，所述的纳米纤维素水分散液中干基纳米纤维素在隔膜中的质量分数为30%；所述的维尼纶纤维的纤维细度为0.55dtex、长度为3mm，且其在隔膜中的质量分数为40%；所述的水溶性维尼纶纤维的溶解温度为100℃、纤维细度为2.0dtex、长度为8mm，且其在隔膜中的质量分数为10%；所述的天然纤维素纤维为天丝纤维，其纤维细度为1.1dtex、长度为3mm，其在隔膜中的质量分数为20%；所述方法制备出的隔膜的面密度为25±1.0g/m2，经热轧整理定型至厚度为60±10μm。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明所述的基于纳米纤维素的碱性锌锰电池隔膜的制备方法易于操作，便于制备；所述的方法采用了将纳米纤维素的水分散液与传统原料纤维相结合，并通过湿法非织布技术制备的方式来制备碱锰电池隔膜，由于纳米纤维素水分散液中的纤维直径在几个至几十个纳米之间，因此所述的方法能够有效的制备出更高孔率、更低孔径和更薄厚度的碱锰电池隔膜，即所述方法制备出的电池隔膜非常适用于生产具有更高容量和更大功率的碱锰电池。
【具体实施方式】
通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于下面的实施例：
本发明所述的基于纳米纤维素的碱性锌锰电池隔膜的制备方法采用产品形式为0.5～2.0%的纳米纤维素水分散液，该纳米纤维素水分散液中的干基纳米1.0纤维素在隔膜中的质量分数为5.0～30%；采用的维尼纶纤维的细度为0.5～1.65dtex，长度为3～6mm，其在隔膜中的质量分数为40～50%；采用的水溶性维尼纶纤维的溶解温度为80～100℃，纤维细度为1.0～2.0dtex，长度为3～8mm，其在隔膜中的质量分数为5～10%；采用的纤维素纤维为天然纤维素纤维和/或再生纤维素纤维，其在隔膜中的质量分数为20～40%，其中，天然纤维素纤维为通常的针叶木浆粕、棉浆粕、丝光化木浆粕、丝光化棉浆粕中的一种或多种组合；再生纤维素纤维为通常的粘胶纤维、天丝纤维、莫代尔纤维中的一种或多种组合，其纤维细度为0.5～1.65dtex，长度为3～6mm；所述方法采用湿法非织布技术将上述原料制为碱性锌锰电池隔膜，其制成的隔膜面密度为（25~35）±1.0g/m2，经热轧整理定型至厚度为（60～100）±10μm的成品；所述方法的具体实例如下：
例1：采用的纳米纤维素水分散液中干基纳米纤维素在隔膜中的质量分数为5.0%；采用的维尼纶纤维的纤维细度为1.65dtex、长度为6mm，且其在隔膜中的质量分数为50%；采用的水溶性维尼纶纤维的溶解温度为80℃、纤维细度为1.0dtex、长度为3mm，且其在隔膜中的质量分数为5%；采用的天然纤维素纤维为针叶木浆粕，其在隔膜中的质量分数为40%；利用湿法非织布技术将上述原料制成面密度为35±1.0g/m2，且经热轧整理定型至厚度为100±10μm的碱性锌锰电池隔膜；
例2：采用的纳米纤维素水分散液中干基纳米纤维素在隔膜中的质量分数为20%；采用的维尼纶纤维的纤维细度为1.1dtex、长度为5mm，且其在隔膜中的质量分数为43%；采用的水溶性维尼纶纤维的溶解温度为90℃、纤维细度为1.5dtex、长度为6mm，且其在隔膜中的质量分数为7%；采用的天然纤维素纤维为粘胶纤维，其纤维细度为1.1dtex、长度为5mm，其在隔膜中的质量分数为30%；利用湿法非织布技术将上述原料制成面密度为30±1.0g/m2，且经热轧整理定型至厚度为80±10μm的碱性锌锰电池隔膜；
例3：采用的纳米纤维素水分散液中干基纳米纤维素在隔膜中的质量分数为30%；采用的维尼纶纤维的纤维细度为0.55dtex、长度为3mm，且其在隔膜中的质量分数为40%；采用的水溶性维尼纶纤维的溶解温度为100℃、纤维细度为2.0dtex、长度为8mm，且其在隔膜中的质量分数为10%；采用的天然纤维素纤维为天丝纤维，其纤维细度为1.1dtex、长度为3mm，其在隔膜中的质量分数为20%；利用湿法非织布技术将上述原料制成面密度为25±1.0g/m2，且经热轧整理定型至厚度为60±10μm的碱性锌锰电池隔膜。
本发明未详述部分为现有技术，故本发明未对其进行详述。

Claims (7)

1.一种基于纳米纤维素的碱性锌锰电池隔膜的制备方法，其特征是：所述的方法为采用0.5～2.0%的纳米纤维素水分散液、维尼纶纤维、水溶性维尼纶纤维和纤维素纤维为原料，并通过湿法非织布技术制备电池隔膜；所述的纳米纤维素水分散液中干基纳米纤维素在隔膜中的质量分数为5.0～30%；维尼纶纤维的纤维细度为0.5～1.65dtex、长度为3～6mm，且其在隔膜中的质量分数为40～50%；水溶性维尼纶纤维的溶解温度为80～100℃、纤维细度为1.0～2.0dtex、长度为3～8mm，且其在隔膜中的质量分数为5～10%；纤维素纤维的纤维细度为0.5～1.65dtex、长度为3～6mm，且其在隔膜中的质量分数为20%～40%；所述方法制备出的隔膜的面密度为(25～35)±1.0g/m2，经热轧整理定型至厚度为(60～100)±10μm。
2.根据权利要求1所述的基于纳米纤维素的碱性锌锰电池隔膜的制备方法，其特征是：所述的纤维素纤维为天然纤维素纤维或再生纤维素纤维。
3.根据权利要求2所述的基于纳米纤维素的碱性锌锰电池隔膜的制备方法，其特征是：所述的天然纤维素纤维为针叶木浆粕、棉浆粕、丝光化木浆粕或丝光化棉浆粕中的任一种或任意组合。
4.根据权利要求3所述的基于纳米纤维素的碱性锌锰电池隔膜的制备方法，其特征是：所述的纳米纤维素水分散液中干基纳米纤维素在隔膜中的质量分数为5.0%；所述的维尼纶纤维的纤维细度为1.65dtex、长度为6mm，且其在隔膜中的质量分数为50%；所述的水溶性维尼纶纤维的溶解温度为80℃、纤维细度为1.0dtex、长度为3mm，且其在隔膜中的质量分数为5%；所述的天然纤维素纤维为针叶木浆粕，其在隔膜中的质量分数为40%；所述方法制备出的隔膜的面密度为35±1.0g/m2，经热轧整理定型至厚度为100±10μm。
5.根据权利要求2所述的基于纳米纤维素的碱性锌锰电池隔膜的制备方法，其特征是：所述的再生纤维素纤维为粘胶纤维、天丝纤维或莫代尔纤维中的任一种或任意组合。
6.根据权利要求5所述的基于纳米纤维素的碱性锌锰电池隔膜的制备方法，其特征是：所述的纳米纤维素水分散液中干基纳米纤维素在隔膜中的质量分数为20%；所述的维尼纶纤维的纤维细度为1.1dtex、长度为5mm，且其在隔膜中的质量分数为43%；所述的水溶性维尼纶纤维的溶解温度为90℃、纤维细度为1.5dtex、长度为6mm，且其在隔膜中的质量分数为7%；所述的天然纤维素纤维为粘胶纤维，其纤维细度为1.1dtex、长度为5mm，其在隔膜中的质量分数为30%；所述方法制备出的隔膜的面密度为30±1.0g/m2，经热轧整理定型至厚度为80±10μm。
7.根据权利要求5所述的基于纳米纤维素的碱性锌锰电池隔膜的制备方法，其特征是：所述的纳米纤维素水分散液中干基纳米纤维素在隔膜中的质量分数为30%；所述的维尼纶纤维的纤维细度为0.55dtex、长度为3mm，且其在隔膜中的质量分数为40%；所述的水溶性维尼纶纤维的溶解温度为100℃、纤维细度为2.0dtex、长度为8mm，且其在隔膜中的质量分数为10%；所述的天然纤维素纤维为天丝纤维，其纤维细度为1.1dtex、长度为3mm，其在隔膜中的质量分数为20%；所述方法制备出的隔膜的面密度为25±1.0g/m2，经热轧整理定型至厚度为60±10μm。
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