CN107667444A - 可进行选择性离子迁移的分离膜以及包含此的二次电池 - Google Patents

可进行选择性离子迁移的分离膜以及包含此的二次电池 Download PDF

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Abstract

本发明的特征在于，包括：形成格子形态的支撑体；以及封膜于所述支撑体的所述格子，并形成多个通孔的多孔性离子迁移抑制层；所述多孔性离子迁移抑制层的所述多个通孔，比含在电介质的电子迁移促进离子的大小小，使所述电子迁移促进离子不能通过所述多孔性离子迁移抑制层。本发明的设置使所述分离膜多孔性离子迁移抑制层的多个通孔比含在电介质的离子大小小，从而使所述钾离子不能迁移至碳层，进而在根本上防止氢氧化钾的析出，并能防止由于碳层的破坏而导致空气锌电池的性能低下，具有这样的有益效果。并且，通过防止钾离子迁移至碳层，在空气锌电池充电时即使氧气迁移至阳极也能够使氢氧化钾不析出，从而具有可将空气锌电池使用成二次电池的效果。并且，将本发明适用于碱性电池的分离膜的情形下，可在充电时防止氢氧化钾析出，具有将碱性电池运用成二次电池的效果。

Description

可进行选择性离子迁移的分离膜以及包含此的二次电池
技术领域
本发明涉及一种可进行选择性离子迁移的分离膜以及包含此的二次电池，具体而言，涉及一种可进行选择性离子迁移的分离膜以及包含此的二次电池，在形成分离膜多孔性离子迁移抑制层的多个通孔时，使其比含在电介质的电子迁移促进离子的大小小，使所述电子迁移促进离子不能通过所述多孔性离子迁移抑制层。
背景技术
一般而言，电池分为阳极(anode)和阴极(cathode)以及设置在二者之间的分离膜(separator)所组装而成。这时，位于电池两个电极之间的分离膜作为直接与阳极和阴极接触并防止内部短路的附件，不仅是电池内离子的通路，并且在提高电池的安全性上面也具有重要的作用。
图1是图示空气锌电池的一般结构的附图。
空气锌电池包括阳极、分离膜40、电解液50以及阴极。
首先，所述阳极包括碳层20、形成于碳层20内部的金属网状形态的阳极集电体30、以及形成于碳层20上部的聚四氟乙烯层10。
并且在碳层20的下部设置有分离膜40，所述阴极的阴极集电体60与分离膜40保持一定间隔而分离形成。
电解液50由锌(ZN)氢氧化钾(KOH)水(H2O)混合成泥浆
形态而成，收容于分离膜40和阴极集电体60的之间。这时，电解液50通过分离膜40，浸没碳层20的一部分而形成机液的界面。
如上所述的结构的空气锌电池，含在电解液50中的锌与空气中的氧气相反应，氧化锌变化的时候，基于生成的电子的迁移而得以运转。
如上所述的现有的空气锌电池，通过分离膜40的多个通孔，电解液50浸没碳层20的一部分，这时含在电解液50中的氢氧化钾与空气中的氧气反应而析出。由此，碳层20便被破坏，从而导致空气锌电池的性能低下的问题。
并且，空气锌电池在充电时，氧气向阳极方向迁移，向阳极方向迁移的氧气和氢氧化钾反应而析出，将空气锌电池利用为二次电池上存在十分困难的问题。
发明内容
(要解决的问题)
本发明为了解决上述的问题而创作其目的在于，提供一种可进行选择性离子迁移的分离膜以及包含此的二次电池，在形成分离膜多孔性离子迁移抑制层的多个通孔时，使其比含在电介质的电子迁移促进离子的大小小，使所述电子迁移促进离子不能通过所述多孔性离子迁移抑制层。
(解决问题的手段)
具有上述目的本发明，包括形成格子形态的支撑体；以及封膜于所述支撑体的所述格子，并形成多个通孔的多孔性离子迁移抑制层；所述多孔性离子迁移抑制层的所述多个通孔，比含在电介质的电子迁移促进离子的大小小，所述电子迁移促进离子不能通过所述多孔性离子迁移抑制层，通过此方式而达到上述目的。
这时，所述支撑体由聚乙烯醇(PVA)形成，所述多孔性离子迁移抑制层可由聚乙酸乙烯酯(PVAc)形成。
并且，所述多孔性离子迁移抑制层可以通过静电纺丝技术，使聚乙酸乙烯酯(PVAc)附带电荷而向所述支撑体放射纺丝而形成。
并且，所述多孔性离子迁移抑制层可通过将碱性金属或者碱性稀土金属中的至少一种以上置换于聚乙酸乙烯酯(PVAc)而形成。
另外，本发明的二次电池包括：阳极；阴极；设置于所述阳极和阴极之间的分离膜；以及浸没所述阴极、分离膜和阳极一部分的电解液。所述分离膜由形成多个通孔的多孔性材质构成，所述多个通孔比所述含在所述电解液的电子迁移促进离子的大小小，从而使所述电子迁移促进离子不能通过所述分离膜，使所述电子迁移促进离子不能迁移至所述阳极一侧，依靠这样的方式而达成本发明的目的。
(发明的效果)
基于上述内容，本发明的效果如下所述。
第一，使所述分离膜多孔性离子迁移抑制层的多个通孔比含在电介质的离子大小小，从而使所述钾离子不能迁移至碳层，进而在根本上防止氢氧化钾的析出，并能防止由于碳层的破坏而导致空气锌电池的性能低下，具有这样的有益效果。
第二，通过防止钾离子迁移至碳层，在空气锌电池充电时即使氧气迁移至阳极也能够使氢氧化钾不析出，从而具有可将空气锌电池使用成二次电池的效果。
第三，将本发明适用于碱性电池的分离膜的情形下，可在充电时防止氢氧化钾析出，将碱性电池运用成二次电池，具有这样的效果。
附图说明
图1是图示空气锌电池的一般性结构的附图。
图2是图示本发明可进行选择性离子迁移分离膜的附图。
图3是图示本发明包含可以进行选择性离子迁移分离膜的二次电池的结构的附图。
具体实施方式
本发明的说明书和权利要求书中所使用的用于或是单词，不能将其理解为通常的或是词典的意思，发明人为了将自己的发明用最佳的方式而进行说明，对用语的概念进行适当地定义，基于此原则，应该将其理解为符合本发明技术思想的意思和概念。
因此，本说明书中所记载的实施例和附图中图示的结构，不过是最佳优选的一个实施例，不可以笼统认为是本发明的技术思想，在进行发明申请时，也可以存在将其进行多种替换的均等物和变形实施例。并且，在说明本发明时，相关公知技术等可能会影响本发明的要旨，对此的详细说明将省略。
以下，参照附图内容，对本发明的优选实施例的可进行选择性离子迁移的分离膜以及包含此的二次电池进行详细的说明。
本发明的可以进行选择性离子迁移的分离膜100，如图2所示，包括：形成格子形态的支撑体110；以及封膜于支撑体100的所述格子，并形成多个通孔的多孔性离子迁移抑制层120。
首先，支撑体110为将聚乙烯醇(PVA)硬化而制造成格子形态的座椅。聚乙烯醇(PVA)作为由高分子化合物水解聚醋酸乙烯酯而获得的无色粉末，在将其硬化的时候，具有遇水不易变湿的特性。
本实施例中，以支撑体110由聚乙烯醇(PVA)制造而成的进行说明，但并不局限于此，只要是遇水不容易变湿的材料全都可以。
另外，多孔性离子迁移抑制层120可以通过静电纺丝技术，使聚乙酸乙烯酯(PVAc)附带电荷而向所述支撑体110放射纺丝而形成。即多孔性离子迁移抑制层120通过静电纺丝技术(electrospinning)而形成。如上所述的聚乙酸乙烯酯(PVAc)通过静电纺丝技术(electrospinning)向支撑体110放射纺丝，从而形成多孔性离子迁移抑制层120的情形时，在多孔性离子迁移抑制层120上形成多个通孔，则所述通孔的大小比钾离子的大小更小。因此，钾离子不能迁移至碳层，从而变可以防止氢氧化钾析出。
并且，所述多孔性离子迁移抑制层120可通过将碱性金属或者碱性稀土金属中的至少一种以上置换于聚乙酸乙烯酯(PVAc)而形成。将连接于聚乙酸乙烯酯(PVAc)的主链(backbone)的自由基的甲基氢(Radical methyl group hydrogen)置换于碱性金属或者碱性稀土金属中的至少一种以上，则钾离子在化学结构上不能通过多孔性离子迁移抑制层120。在这种情况下得到与通过静电纺丝技术(electrospinning)形成聚乙酸乙烯酯(PVAc)同样的效果。
以下，参照附图3对本发明的二次电池进行说明。
本发明的二次电池包括阳极、分离膜40、电解液50、以及阴极而构成。
首先，所述阳极包括碳层20；形成于碳层20内部的金属网状形态的阳极集电体30；以及想成语碳层20上部的聚四氟乙烯层10。
并且，在碳层20的下部设置有可进行选择性离子迁移的分离膜100，阴极的阴极集电体60与可进行选择性离子迁移的分离膜100以一定间隔而分离形成。
电解液50由锌(ZN)氢氧化钾(KOH)水(H2O)混合成泥浆形态而成，收容于分离膜40和阴极集电体60的之间。这时，电解液50通过可进行选择性离子迁移的分离膜100，浸没碳层20的一部分而形成积液的界面21。
本发明的二次电池依靠可以进行选择性离子迁移的分离膜100的多孔性离子迁移抑制层120，使钾离子不能迁移至碳层20，从根本上防止氢氧化钾的析出，进而可以防止由于碳层的破坏而导致二次电池性能低下的现象。
并且通过防止钾离子迁移至碳层，在二次电池充电时即使氧气移动至阳极，也可以防止氢氧化钾的析出，进而便可以将空气锌电池当成二次电池来进行使用。
另外，将本发明中的可进行选择性离子迁移的分离膜100适用于碱性电池时，可以防止钾离子迁移至碱性电池的阳极方向，在充电时氧气即使迁移至阳极也可以防止氢氧化钾析出，进而可以将一次性电池当成二次电池来使用，因此这具有十分优异的性能和效果。
以上内容对本发明的可进行选择性离子迁移的分离膜以及包含此的二次电池中的实施例进行了相关说明。
上述的实施例从所有的面来说都只是示例性的，应该理解为其并不局限于此，本发明的范围相比于上述详细的说明而言，根本上是反应于下文的权利要求的范围。并且，对于本发明的权利要求范围的意义及范围，依照等价概念而得出的变形或者可变形的形态都应该理解为包含于本发明的范畴之内。

Claims (5)

1.一种可进行选择性离子迁移的分离膜，其特征在于，包括：
形成格子形态的支撑体；以及
封膜于所述支撑体的所述格子，并形成多个通孔的多孔性离子迁移抑制层；
所述多孔性离子迁移抑制层的所述多个通孔，比含在电介质的电子迁移促进离子的大小小，从而使所述电子迁移促进离子不能通过所述多孔性离子迁移抑制层。
2.根据权利要求1所述的分离膜，其特征在于，
所述支撑体由聚乙烯醇形成；
所述多孔性离子迁移抑制层由聚乙酸乙烯酯形成。
3.根据权利要求2所述的分离膜，其特征在于，
所述多孔性离子迁移抑制层通过静电纺丝技术，使聚乙酸乙烯酯附带电荷而向所述支撑体放射纺丝而形成。
4.根据权利要求2所述的分离膜，其特征在于，
所述多孔性离子迁移抑制层通过将碱性金属或者碱性稀土金属中的至少一种以上置换于聚乙酸乙烯酯而形成。
5.一种二次电池，其特征在于，包括：
阳极；
阴极；
设置于所述阳极和阴极之间的分离膜；以及
浸没所述阴极、分离膜和阳极一部分的电解液；
其中，所述分离膜由形成多个通孔的多孔性材质构成，所述多个通孔比所述含在所述电解液的电子迁移促进离子的大小小，从而使所述电子迁移促进离子不能通过所述分离膜，使所述电子迁移促进离子不能迁移至所述阳极一侧。
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