CN110212137A - 一种锌系碱性电池用隔膜的制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锌系碱性电池用隔膜的制备方法和应用，该方法包括：将聚丙烯酸盐粉末溶解于水中，制成质量分数为0.5～2％的溶液；用所述溶液浸润隔膜基材，然后对浸润后的隔膜基材进行干燥处理，得到吸附有聚丙烯酸盐的隔膜。该方法能使聚丙烯酸盐均匀分散在隔膜基材中，使用时加入电解液就可以得到凝胶状的电解质，便于控制聚丙烯酸盐粉末的添加量并能保证其分散均匀性，所得隔膜的吸水性好，解决了现有的聚丙烯酸盐电解液使用不便的缺陷。

Description

一种锌系碱性电池用隔膜的制备方法和应用
技术领域
本发明属于碱性电池技术领域，具体涉及一种锌系碱性电池用隔膜的制备方法和应用。
背景技术
锌电极的变形、枝晶、钝化、自腐蚀等问题是影响锌系电池性能的重要原因，严重影响锌系电池的商品化生产。造成上述问题的主要原因是锌的放电产物在碱性水溶液中溶解度较大，且具有较大的流动性。为解决这一问题，可以使用聚合物电解质，与传统的水溶液或固体电解质相比，聚合物电解质具有以下优点：有很好的机械强度，可以防止电极变形；电解液对流减弱，可以降低锌腐蚀和锌枝晶，从而提高电池循环寿命；不存在电解液泄漏等问题。目前研究较多的碱性聚合物电解质基体主要包括聚环氧乙烷(PEO)、聚乙烯醇(PVA)以及聚丙烯酸盐。其中PEO和PVA受其结晶性的影响，容易影响电池的导电性和循环性能。
聚丙烯酸盐在碱性电解液中具有较高的离子电导率，而且能有效抑制锌放电产物的溶解和扩散，进而改善电池的充放电性能，具有较佳的应用前景。但是聚丙烯酸盐溶解后形成凝胶状态的粘稠液体，对电池生产造成不便。
发明内容
现有聚丙烯酸盐电解液为粘稠状，使用不便，为解决这一缺陷，一方面，提供一种锌系碱性电池用隔膜的制备方法，用聚丙烯酸盐的水溶液浸润隔膜基材后进行干燥处理，使聚丙烯酸盐均匀分散于隔膜基材中，使用时加入电解液就可以得到凝胶状的电解质，提高了生产和使用的便利性。该方案的一种实施方式如下：
一种锌系碱性电池用隔膜的制备方法，包括：
将聚丙烯酸盐粉末溶解于水中，制成质量分数为0.5～2％的溶液；
用所述溶液浸润隔膜基材，然后对浸润后的隔膜基材进行干燥处理，得到吸附有聚丙烯酸盐的隔膜。
优选的，所述隔膜基材采用PP/PE复合纤维膜、磺化聚丙烯无纺布、聚酰胺无纺膜、交联聚乙烯醇膜、再生纤维素膜中的一种或多种复合。
优选的，其中的PP/PE复合纤维膜为磺化PP/PE复合纤维膜。
优选的，所述聚丙烯酸盐为聚丙烯酸钾或聚丙烯酸钠。
优选的，所述溶液中还分散有微量的无机缓蚀剂和/或有机缓蚀剂。
另一方面，还提供所述隔膜在锌系碱性电池中的应用。
优选的，所述锌系碱性电池为锌镍电池。
本发明一种实施方式的有益效果：
本方案用聚丙烯酸盐的水溶液浸润隔膜基材，然后进行干燥处理，使聚丙烯酸盐预先均匀分散在隔膜基材中，后续加入电解液就可以得到凝胶状的电解质。该方法便于控制聚丙烯酸盐的添加量并能保证其分散均匀性，所得隔膜的吸水性好，与纯隔膜基材相比，能更快速、均匀地吸收电解液，提高生产和使用的便利性。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明进行详细的说明。
一种锌系碱性电池用隔膜的制备方法，包括：将聚丙烯酸盐粉末溶解于水中，制成质量分数为0.5～2％的溶液，优选为1～1.5％；然后用所述溶液浸润隔膜基材，并对浸润后的隔膜基材进行干燥处理，得到吸附有聚丙烯酸盐的隔膜。
所述隔膜基材可以采用本领域公知的类型，可以为PP/PE复合纤维膜、磺化PP/PE复合纤维膜、磺化PP/PE复合纤维膜、磺化聚丙烯无纺布、聚酰胺无纺膜、交联聚乙烯醇膜、再生纤维素膜中的一种或多种复合。所述聚丙烯酸盐为聚丙烯酸钾(PAAK)或聚丙烯酸钠(PAAS)。
进一步，还可以在该聚丙烯酸盐的溶液中添加微量的缓蚀剂，用量为该溶液总重量的0.01％以下，该缓蚀剂可以是无机缓蚀剂或有机缓蚀剂或同时使用无机缓蚀剂和有机缓蚀剂，其中，所述无机缓蚀剂可以是氧化铟、氧化铋、氧化锡等，所述有机缓释剂可以是十二烷基苯磺酸钠(SDBS)等。
上述方案的一示例性实例如下：
将聚丙烯酸钾溶解于水中，制成质量分数为1％的溶液，然后加入占该溶液总重量0.008％的氧化铋，搅拌均匀后的混合溶液用于浸润磺化PP/PE复合纤维膜，并对浸润后的膜材料进行干燥处理，得到吸附有聚丙烯酸钾的隔膜。
所制得的隔膜可用作锌系碱性电池的隔膜，使用时可以将所述隔膜与正负极组装成电池主体，然后再加入碱性电解液，使所述隔膜吸收电解液而成为凝胶状。其中的碱性电解液优选为20～30％的氢氧化钾溶液，锌系电池可以为锌空气电池或锌镍电池等以锌为负极的电池。
该方案用聚丙烯酸盐的水溶液浸润隔膜基材，然后进行干燥处理，使聚丙烯酸盐预先均匀分散在隔膜基材中，后续加入碱性电解液就可以得到凝胶状的电解质，克服了现有的聚丙烯酸盐碱性电解液因粘稠度大而带来的使用不便问题。该方法便于控制聚丙烯酸盐的添加量，且能使聚丙烯酸盐在隔膜基材中分散均匀，提高了隔膜的吸液性能，与纯隔膜基材相比，本方法制得的隔膜能更快速、均匀地吸收电解液，提高生产和使用的便利性以及电池的生产效率和品质。
以上实施例是对本发明的解释，但是，本发明并不局限于上述实施方式中的具体细节，本领域的技术人员在本发明的技术构思范围内进行的多种等同替代或简单变型方式，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种锌系碱性电池用隔膜的制备方法，其特征在于，包括：
将聚丙烯酸盐粉末溶解于水中，制成质量分数为0.5～2％的溶液；
用所述溶液浸润隔膜基材，然后对浸润后的隔膜基材进行干燥处理，得到吸附有聚丙烯酸盐的隔膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述隔膜基材采用PP/PE复合纤维膜、磺化聚丙烯无纺布、聚酰胺无纺膜、交联聚乙烯醇膜、再生纤维素膜中的一种或多种复合。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，其中的PP/PE复合纤维膜为磺化PP/PE复合纤维膜。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯酸盐为聚丙烯酸钾或聚丙烯酸钠。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶液中还分散有微量的无机缓蚀剂和/或有机缓蚀剂。
6.权利要求1-5任一项所述的方法制备得到的隔膜在锌系碱性电池中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述锌系碱性电池为锌镍电池。
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