CN109037563A - 适用于沉积型浆料电池的绒毛隔膜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适用于沉积型浆料电池的绒毛隔膜，其包括隔离层，还包括设于隔离层两侧的绒毛层，一层绒毛层、一层隔离层和一层绒毛层依次层叠并贴合成一体；绒毛层的绒毛始终朝向外侧，且相邻两层之间的间隙不大于10μm；相比于现有技术中的锂离子电池隔膜，该绒毛隔膜可以有效地减小浆料在腔室运动过程中所受到的摩擦阻力，并能够极大的减少浆料在腔室内运动对隔膜的磨损，大大提高了装置的使用寿命以及安全性;同时在机械强度方面相对于现有技术有较大的提升，对流态化浆料在腔室内运动对隔膜造成挤压形变有较好的抗性；当腔室中通电解液时，该毛绒隔膜还具有自洁效果，可以减少活性浆料中的颗粒在绒毛层上的附着，减缓阻塞发生的可能。

Description

适用于沉积型浆料电池的绒毛隔膜
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体地，涉及一种适用于沉积型浆料电池的绒毛隔膜。
背景技术
流态化浆料电池是一种结合了液流电池和传统电池优点的新型储能体系，其所用的活性物质是固体颗粒，与电解混合形成浆料，在电解液中的形态是悬浮液、膏体或形成沉积层。流态化浆料电池，可以实现活性物质的更换，因此对于电池活性物质的使用寿命要求不高，通过将设备成本分摊部分至维护费用中，使得储能成本大幅降低，是一种十分理想的大型储能装置。
现有技术中公开了一种锂离子电池隔膜，其无纺布隔膜两面设有氧化锌纳米线层，氧化锌纳米线层通过热蒸发物理气相沉积法沉积在无纺布薄膜上，具有指状突起小肠绒毛状结构；其主要目的是捕获锂离子电池循环过程中脱离的活性物质，从而降低容量衰减；但是其不能适用于流态化的浆料，若其应用于流态化浆料电池中，则明显存在这绒毛机械强度不足与摩擦阻力过大等问题。
为此，现提供一种适用于沉积型浆料电池的绒毛隔膜。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于沉积型浆料电池的绒毛隔膜。
为实现上述目的，本发明提供一种适用于沉积型浆料电池的绒毛隔膜，其包括隔离层，还包括设于所述隔离层两侧的绒毛层，一层所述绒毛层、一层所述隔离层和一层所述绒毛层依次层叠并贴合成一体；其中，所述绒毛层的绒毛始终朝向外侧，且相邻两层之间的间隙不大于10μm。
所述隔离层设为采用聚乙烯或聚丙烯或聚偏氟乙烯或其它电子绝缘的多孔聚合物材料制成的隔离层；或者，所述隔离层设为采用玻璃纤维无纺布或合成纤维无纺布或陶瓷纤维纸或其它电子绝缘的无机非金属材料与有机聚合物的复合多孔材料制成的隔离层；或者，所述隔离层设为采用电子绝缘的聚合物基体、液体有机增塑剂和锂盐三部分复合构成的凝胶聚合物电解质复合材料制成的隔离层。
所述绒毛层以绒经在织物表面构成绒圈或绒毛的丝织物编制制成，所述绒毛层的绒毛直径为10nm-100μm。所述绒毛层的绒毛长度为50μm-5mm。
所述绒毛层的材料设为棉麻毛丝纤维或其他天然纤维材料中的一种或几种；或者，所述绒毛层的材料设为涤纶或锦纶或腈纶或氯纶或维纶或氨纶或聚烯烃弹力丝或PP纤维或聚四氟乙烯纤维或其他绝缘合成纤维材料中的一种或几种；或者，所述绒毛层的材料设为碳纤维或石墨纤维或金属丝或导电高分子材料纤维或表面喷碳纤维或其他导电纤维材料中的一种或几种。
所述绒毛层由天然纤维材料、绝缘合成纤维材料或导电纤维材料中两种或两种以上不同纤维材料混编而成。
所述绒毛层的表面进行亲水或亲油表面处理。
相邻两层采用真空蒸镀或电镀或化学镀或流延或旋涂或喷涂或热压或丝网印刷或喷墨打印或粘接或机械压合复合成一体。
本发明相对于现有技术，具有如下优点之处：
在本发明中，相比于现有技术中的锂离子电池隔膜，该绒毛隔膜可以有效地减小浆料在腔室运动过程中所受到的摩擦阻力，并能够极大的减少浆料在腔室内运动对隔膜的磨损，大大提高了装置的使用寿命以及安全性;同时在机械强度方面相对于现有技术有较大的提升，对流态化浆料在腔室内运动对隔膜造成挤压形变有较好的抗性；当腔室中通电解液时，该毛绒隔膜还具有自洁效果，可以减少活性浆料中的颗粒在绒毛层上的附着，减缓阻塞发生的可能。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所述的绒毛隔膜的截面示意图；
附体标记说明：1-隔离层；2-绒毛层；3-正极腔室；4-负极腔室。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种适用于沉积型浆料电池的绒毛隔膜，其包括隔离层1，还包括设于所述隔离层1两侧的绒毛层2，一层所述绒毛层2、一层所述隔离层1和一层所述绒毛层2依次层叠并贴合成一体；其中，所述绒毛层2的绒毛始终朝向外侧，且相邻两层之间的间隙不大于10μm。在本实施例中，相邻两层采用真空蒸镀或电镀或化学镀或流延或旋涂或喷涂或热压或丝网印刷或喷墨打印或粘接或机械压合复合成一体。
在本实施例中，相比于现有技术中的锂离子电池隔膜，该绒毛隔膜可以有效地减小浆料在腔室运动过程中所受到的摩擦阻力，并能够极大的减少浆料在腔室内运动对隔膜的磨损，大大提高了装置的使用寿命以及安全性;同时在机械强度方面相对于现有技术有较大的提升，对流态化浆料在腔室内运动对隔膜造成挤压形变有较好的抗性；当腔室中通电解液时，该毛绒隔膜还具有自洁效果，可以减少活性浆料中的颗粒在绒毛层2上的附着，减缓阻塞发生的可能。
其中，当电化学反应器内通过的是浆料时，浆料的粘度较大，使得绒毛层2会按一个方向被压平，绒毛层2的绒毛密度增大，从而阻止颗粒嵌入隔膜当中，当通过的是电解液时，电解液粘度较小，绒毛自动伸开，此时绒毛密度复原，部分黏附在绒毛上的的颗粒随着绒毛在电解液中的晃动而脱离，从而实现了绒毛隔膜的自清洁。
在本实施例中，所述隔离层1的作用是防止正极腔室3和负极腔室4中的活性浆料直接接触而导致电池内部短路；作为优选的实施方式，所述隔离层1设为采用聚乙烯或聚丙烯或聚偏氟乙烯或其它电子绝缘的多孔聚合物材料制成的隔离层1。
作为可变换的实施方式，所述隔离层1还可以设为采用玻璃纤维无纺布或合成纤维无纺布或陶瓷纤维纸或其它电子绝缘的无机非金属材料与有机聚合物的复合多孔材料制成的隔离层1。
作为另一种可变换的实施方式，所述隔离层1也可以设为采用电子绝缘的聚合物基体、液体有机增塑剂和锂盐三部分复合构成的凝胶聚合物电解质复合材料制成的隔离层1。
在上述基础上，本实施例中的所述绒毛层2以绒经在织物表面构成绒圈或绒毛的丝织物编制制成，所述绒毛层2的绒毛直径为10nm-100μm。所述绒毛层2的绒毛长度为50μm-5mm。
进一步地，所述绒毛层2的材料设为棉麻毛丝纤维或其他天然纤维材料中的一种或几种；或者，所述绒毛层2的材料设为涤纶或锦纶或腈纶或氯纶或维纶或氨纶或聚烯烃弹力丝或PP纤维或聚四氟乙烯纤维或其他绝缘合成纤维材料中的一种或几种；或者，所述绒毛层2的材料设为碳纤维或石墨纤维或金属丝或导电高分子材料纤维或表面喷碳纤维或其他导电纤维材料中的一种或几种。
作为可变换的实施方式，所述绒毛层2还可以由天然纤维材料、绝缘合成纤维材料或导电纤维材料中两种或两种以上不同纤维材料混编而成。
所述绒毛层2的表面进行亲水或亲油表面处理，从而改善电解液在所述绒毛层2表面的润湿性。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例进一步提供该适用于沉积型浆料电池的绒毛隔膜的具体制备方法：
所述绒毛层2设为采用聚四氟乙烯纤维（氟纶）编织成单面带绒毛的织物，其中，编织过程分为织绒、提花、割绒三部分，具体地，地经经密43.8根/cm，绒经经密32.7根/cm，纬密36根/cm，绒毛直径约为10μm，绒毛长度约0.8mm，所述绒毛层2的厚度约为1mm；所述隔离层1设为采用干法拉伸单层PE隔膜支撑的隔离层1，所述隔离层1的厚度为26μm，所述隔离层1的孔隙率为50%。
制作时，将结合过程采用热压融合工艺，一层所述绒毛层2、一层所述隔离层1和一层所述绒毛层2的顺序叠放，且所述绒毛层2的绒面朝外；然后采用热压融合工艺进行处理，在热压处理过程中对叠放后的三层原料上下施加压力，并使得所述绒毛层2的受压绒毛统一走向，然后将上、下压板升温至92℃，并保持60s，进而使得所述隔离层1的表面软化，压入所述绒毛层2，进行形成初步的绒毛隔膜；最后对初步绒毛隔膜进行表面处理、拉伸、冷却、裁切、卷绕后即得到本实施例所述的绒毛隔膜。
显然，上述实施方式仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.适用于沉积型浆料电池的绒毛隔膜，其包括隔离层（1），其特征在于：还包括设于所述隔离层（1）两侧的绒毛层（2），一层所述绒毛层（2）、一层所述隔离层（1）和一层所述绒毛层（2）依次层叠并贴合成一体；其中，所述绒毛层（2）的绒毛始终朝向外侧，且相邻两层之间的间隙不大于10μm。
2.根据权利要求1所述的适用于沉积型浆料电池的绒毛隔膜，其特征在于：所述隔离层（1）设为采用聚乙烯或聚丙烯或聚偏氟乙烯或其它电子绝缘的多孔聚合物材料制成的隔离层（1）；或者，所述隔离层（1）设为采用玻璃纤维无纺布或合成纤维无纺布或陶瓷纤维纸或其它电子绝缘的无机非金属材料与有机聚合物的复合多孔材料制成的隔离层（1）；或者，所述隔离层（1）设为采用电子绝缘的聚合物基体、液体有机增塑剂和锂盐三部分复合构成的凝胶聚合物电解质复合材料制成的隔离层（1）。
3.根据权利要求1所述的适用于沉积型浆料电池的绒毛隔膜，其特征在于：所述绒毛层（2）以绒经在织物表面构成绒圈或绒毛的丝织物编制制成，所述绒毛层（2）的绒毛直径为10nm-100μm，所述绒毛层（2）的绒毛长度为50μm-5mm。
4.根据权利要求1所述的适用于沉积型浆料电池的绒毛隔膜，其特征在于：所述绒毛层（2）的材料设为棉麻毛丝纤维或其他天然纤维材料中的一种或几种；或者，所述绒毛层（2）的材料设为涤纶或锦纶或腈纶或氯纶或维纶或氨纶或聚烯烃弹力丝或PP纤维或聚四氟乙烯纤维或其他绝缘合成纤维材料中的一种或几种；或者，所述绒毛层（2）的材料设为碳纤维或石墨纤维或金属丝或导电高分子材料纤维或表面喷碳纤维或其他导电纤维材料中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的适用于沉积型浆料电池的绒毛隔膜，其特征在于：所述绒毛层（2）由天然纤维材料、绝缘合成纤维材料或导电纤维材料中两种或两种以上不同纤维材料混编而成。
6.根据权利要求1所述的适用于沉积型浆料电池的绒毛隔膜，其特征在于：所述绒毛层（2）的表面进行亲水或亲油表面处理。
7.根据权利要求1所述的适用于沉积型浆料电池的绒毛隔膜，其特征在于：相邻两层采用真空蒸镀或电镀或化学镀或流延或旋涂或喷涂或热压或丝网印刷或喷墨打印或粘接或机械压合复合成一体。
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