CN108428842A - 一种碱性锌空气电池隔膜用pp微孔膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于材料改性技术领域，特别涉及一种碱性锌空气电池隔膜用PP微孔膜的制备方法。碱性锌空气电池隔膜是以PP微孔膜为基膜，经表面活化及抗氧化处理制得，即将PP微孔膜浸泡在含有表面活性剂和抗氧化剂的溶液中1min‑60min，取出用自然风吹干制得。含有表面活性剂和抗氧化剂的溶液是由磷酸酯类化合物、磺酸酯类化合物或其中一类化合物和聚醇类化合物溶解于水中，再添加抗氧化剂配制而成。聚醇类化合物的重量百分比为1%‑10%，抗氧化剂的重量百分比为0.01%‑1%。本发明制备的电池隔膜具有良好的离子交换性能，具备较好的湿强度和机械性能，有效阻挡电池正负极活性物质的迁移；具有很好的耐碱性、化学稳定性和较高的吸液能力，保障了电池的储存和使用寿命。

Description

一种碱性锌空气电池隔膜用PP微孔膜的制备方法
技术领域
本发明涉及材料改性技术领域，具体地，本发明涉及一种碱性锌空气电池隔膜用PP微孔膜的制备方法。
背景技术
碱性锌空气电池，用活性炭吸附空气中的氧作为正极活性物质，以锌为负极，30%-40%的氢氧化钾溶液为电解质的一种原电池，因此要求其电池隔膜必须满足以下的性能要求：具有良好的隔离性能，将电池正负极隔开，保证两电极物料不直接接触，防止电池内部短路；具有良好的离子渗透性，存在一定的孔径作为离子通道，保证高离子迁移率；具有良好的化学稳定性，特别是在电解液中的耐碱性；良好的吸液性、保液性和吸液速度；具有一定的机械强度。
PP微孔膜由于大分子结构中没有亲水性基团，亲水性能很差，因此对用作碱性锌空气电池隔膜的PP微孔膜进行改性是必要的。 本发明通过对PP微孔膜表面活化和抗氧化处理制得碱性锌空气电池用隔膜，既保留了PP微孔膜原有的特性：存在一定的孔径作为离子通道、耐碱性强、化学稳定性好等；又提高了吸液性、保液性和吸液速度，同时，其生产工艺简单、生产成本低、环境友好等，应用前景广阔。
发明内容
本发明的目的在于提供碱性锌空气电池隔膜用PP微孔膜的制备方法。利用PP微孔膜存在一定的孔径作为离子通道、耐碱性强、化学稳定性好等特性，通过材料改性技术，提高了吸液性、保液性和吸液速度；其生产工艺简单，生产成本低，环境友好。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明提供一种碱性锌空气电池隔膜用PP微孔膜的制备方法，包括以PP微孔膜为基膜，在含有表面活性剂和抗氧化剂的溶液中进行表面活化和抗氧化处理1min-60min，用自然风吹干使有效物质均匀地分布在PP微孔膜上,制得碱性锌空气电池隔膜。
优选地，含有表面活性剂和抗氧化剂的溶液是指磷酸酯类化合物、磺酸酯类化合物或其中一类化合物和聚醇类化合物溶解于水中，再添加抗氧化剂配制而成。
优选地，磷酸酯类化合物、磺酸酯类化合物或其中一类化合物是指烷基磷酸酯类化合物、烷基磺酸酯类化合物的一种或多种组合，重量百分比为1%-20%。
优选地，聚醇类化合物是指聚乙二醇HO(CH2CH2O)nH，聚丙三醇HO(CH2CHOHCH2O)nH，聚丙二醇HO[CH2（CH3）CHO]nH，n：2-100的一种或多种组合，重量百分比为1%-10%。
优选地，抗氧化剂是指维生素类抗氧化剂的一种或多种组合，重量百分比为0.01%-1%。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
与现有技术相比，隔膜的湿强度较好，适用于电池的装配和阻止活性物质的迁移；隔膜的吸液率超过200%，保证了离子的有效交换；耐碱性好，老化测试表明该隔膜浸泡于30%KOH溶液中6年以上稳定；离子交换能力强，隔膜电阻在0.10-0.25Ω·cm2。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
以下结合实际对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供一种碱性锌空气电池隔膜用PP微孔膜的制备方法，PP微孔膜采用干法和湿法工艺制备，厚度25µm-40µm，孔隙率40%-45%。取5g十二烷基苯磺酸钠,7g单烷基醚磷酸酯钾盐（PE939)，6g聚丙三醇和0.15g植酸钠溶解于100ml水中，配制成溶液备用。
膜1：将100mmx100mm，厚度25µm（湿法），孔隙率45%的PP为孔膜浸泡在已配制的溶液中20min，取出，刮净表面残留液，自然风吹干即得碱性锌空气电池隔膜。
膜2：将100mmx100mm，厚度25µm（干法），孔隙率45%的PP为孔膜浸泡在已配制的溶液中20min，取出，刮净表面残留液，自然风吹干即得碱性锌空气电池隔膜。
膜3：将100mmx100mm，厚度32µm（干法），孔隙率40%的PP为孔膜浸泡在已配制的溶液中20min，取出，刮净表面残留液，自然风吹干即得碱性锌空气电池隔膜。
所制备隔膜的技术指标：
膜1：纵向膨胀率≤3%；横向膨胀率≤3%；纵向抗拉强度≥1000N/cm2；横向抗拉强度≥1000N/cm2；吸碱率232%(30%KOH)； 隔膜电阻0.13Ω·cm2；电池储存和使用寿命2-4年（根据不同的放电倍率）。
膜2：纵向膨胀率≤3%；横向膨胀率≤3%；纵向抗拉强度≥1000N/cm2；横向抗拉强度≥1000N/cm2；吸碱率228%(30%KOH)； 隔膜电阻0.14Ω·cm2；电池储存和使用寿命2-4年（根据不同的放电倍率）。
膜3：纵向膨胀率≤3%；横向膨胀率≤3%；纵向抗拉强度≥1000N/cm2；横向抗拉强度≥1000N/cm2；吸碱率210%(30%KOH)； 隔膜电阻0.20Ω·cm2；电池储存和使用寿命2-5年（根据不同的放电倍率）。
实施例2
本实施例提供一种碱性锌空气电池隔膜用PP微孔膜的制备方法，PP微孔膜采用干法和湿法工艺制备，厚度25µm-40µm，孔隙率40%-45%。 取8g单烷基醚磷酸酯钾盐（PE939),4g聚乙二醇和0.1g异抗坏血酸溶解于100ml水中，配制成溶液备用。
膜4：将100mmx100mm，厚度25µm（湿法），孔隙率45%的PP为孔膜浸泡在已配制的溶液中40min，取出，刮净表面残留液，自然风吹干即地碱性锌空气电池隔膜。
膜5：将100mmx100mm，厚度25µm（干法），孔隙率45%的PP为孔膜浸泡在已配制的溶液中40min，取出，刮净表面残留液，自然风吹干即得碱性锌空气电池隔膜。
膜6：将100mmx100mm，厚度32µm（干法），孔隙率40%的PP为孔膜浸泡在已配制的溶液中40min，取出，刮净表面残留液，自然风吹干即得碱性锌空气电池隔膜。
所制备隔膜的技术指标：
膜4：；纵向膨胀率≤3%；横向膨胀率≤3%；纵向抗拉强度≥1000N/cm2；横向抗拉强度≥1000N/cm2；吸碱率225%(30%KOH)； 隔膜电阻0.15Ω·cm2；电池储存和使用寿命2-4年（根据不同的放电倍率）。
膜5：；纵向膨胀率≤3%；横向膨胀率≤3%；纵向抗拉强度≥1000N/cm2；横向抗拉强度≥1000N/cm2；吸碱率218%(30%KOH)； 隔膜电阻0.17Ω·cm2；电池储存和使用寿命2-4年（根据不同的放电倍率）。
膜6：；纵向膨胀率≤3%；横向膨胀率≤3%；纵向抗拉强度≥1000N/cm2；横向抗拉强度≥1000N/cm2；吸碱率205%(30%KOH)； 隔膜电阻0.23Ω·cm2；电池储存和使用寿命2-5年（根据不同的放电倍率）。
与目前进口的商品膜作对比试验表明：用本发明制备的隔膜制成电池，电池内阻较低，电池放电稳定性较好，电压平台优异。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (5)

1.一种碱性锌空气电池隔膜用PP微孔膜的制备方法，其特征在于，包括以PP微孔膜为基膜，在含有表面活性剂和抗氧化剂的溶液中进行表面活化和抗氧化处理1min-60min，取出用自然风吹干制得。
2.如权利要求1所述的碱性锌空气电池隔膜用PP微孔膜的制备方法，其特征在于，所述的含有表面活性剂和抗氧化剂的溶液是指磷酸酯类化合物、磺酸酯类化合物或其中一类化合物和聚醇类化合物溶解于水中，再添加抗氧化剂配制而成。
3.如权利要求2所述的碱性锌空气电池隔膜用PP微孔膜的制备方法，其特征在于，所述的磷酸酯类化合物、磺酸酯类化合物或其中一类化合物是指烷基磷酸酯类化合物、烷基磺酸酯类化合物的一种或多种组合，重量百分比为1%-20%。
4.如权利要求2所述的碱性锌空气电池隔膜用PP微孔膜的制备方法，其特征在于，所述的聚醇类化合物是指聚乙二醇HO(CH2CH2O)nH，聚丙三醇HO(CH2CHOHCH2O)nH，聚丙二醇HO[CH2（CH3）CHO]nH，n：2～100的一种或多种组合，重量百分比为1%-10%。
5.如权利要求2所述的碱性锌空气电池隔膜用PP微孔膜的制备方法，其特征在于，所述的抗氧化剂是指维生素类抗氧化剂的一种或多种组合，重量百分比为0.01%-1%。
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