CN111769244A - 一种无汞锌空气电池用复合膜结构 - Google Patents
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Abstract
本发明一种无汞锌空气电池用复合膜结构，由聚烯烃层和无纺布层两层复合而成。所述聚烯烃层为活化处理后的聚烯烃微孔膜，微孔平均孔径为1‑60nm。聚烯烃微孔膜的厚度为25±5μm。聚烯烃微孔膜为聚丙烯或聚乙烯。本发明首次将聚烯烃层应用于无汞锌空气电池作为隔膜，并且将其设计为双层结构，一方面可以增加保液性、提高电池放电容量保持率；另一方面其性价比高、易于制造。本发明克服了保液性较差、电池放电容量保持率低的问题。同时制备的操作简单、结构简单、成本低、并且使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合膜结构，具体而言，涉及一种无汞锌空气电池用复合膜结构。
背景技术
随着现代制造技术的发展，日益增长的能源需求现已充斥生活的方方面面，小型便携式装置如手表、助听器、蓝牙耳机等能源需要也日益提高。锌空气电池因其高容量和低成本等众多优点而作为目前市场上绝大多数助听器的电池被广泛使用。
锌空气电池是一种靠正极空气和负极锌来提供能量的金属空气电池，其优点在于较高的容量和较低的成本。其中，隔膜作为电池中的重要组成部分，其材料选择大大地影响着锌空气电池性能是否优良，尤其是放电容量其及容量保持率方面。因此，能否发明一种性能良好的无汞锌空气电池隔膜是急需解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够增加保液性、提高电池放电容量保持率、性价比高、易于制造的无汞锌空气电池用复合膜结构。以克服单一聚烯烃膜用于无汞锌空气电池隔膜，因其保液性较差，影响电池放电容量及其保持率的问题。本发明因其采取双层隔膜的方式可有效地解决这个问题。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
一种无汞锌空气电池用复合膜结构，由聚烯烃层和无纺布层两层复合而成。
作为优选的，在上述的无汞锌空气电池用复合膜结构中，所述聚烯烃层为活化处理后的聚烯烃微孔膜，微孔平均孔径为1-60nm。所述聚烯烃微孔膜的厚度为25±5μm。所述聚烯烃微孔膜为聚丙烯或聚乙烯。单纯的聚烯烃类并不亲水，碱液不能有效通过隔膜，因此会采取亲水表面处理。常用手段是通过磷酸酯类化合物或磺酸酯类化合物表面活化处理，使隔膜表面分子层羟基化然后再酯化处理则得到合适的亲水表面。
作为优选的，在上述的无汞锌空气电池用复合膜结构中，所述无纺布层为以维尼纶纤维、木质浆纤维和粘胶纤维三者混合得到的无纺布吸液层。其质量百分比为维尼纶为50%-70%，木质浆纤维为20%-40%，粘胶纤维为5%-15%。无纺布吸液层的厚度为80±10μm。采用合适的纤维比例组合，既能保证无纺布层的吸液容量，又能保证无纺布层的亲水性和机械强度。
作为优选的，在上述的无汞锌空气电池用复合膜结构中，所述聚烯烃层和无纺布层通过粘结剂溶液粘接复合。
作为优选的，在上述的无汞锌空气电池用复合膜结构中，所述粘结剂为聚乙烯醇。
作为优选的，在上述的无汞锌空气电池用复合膜结构中，所述无汞锌空气电池用复合膜结构的厚度为95±5μm。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明首次将聚烯烃层应用于无汞锌空气电池作为隔膜，并且将其设计为双层结构，一方面可以增加保液性、提高电池放电容量保持率；另一方面其性价比高、易于制造。本发明克服了保液性较差、电池放电容量保持率低的问题。同时制备的操作简单、结构简单、成本低、并且使用方便。
附图说明
图1为本发明无汞锌空气电池用复合膜结构示意图；
图2为电池的放电稳定性对比图；
图3为电池的容量保持率对比图。
具体实施方式
测试方法：
组装单体电池测试
用本发明制得的复合膜用于无汞锌空电池隔膜组装PR48电池，单体电池放电测试条件是5mA持续放电（15min）、3mA持续放电（45min）循环六次再搁置3h静置，再循环以上步骤直至放电结束（截止电压1.1V）。
实施例1：
如图1所示，本发明的无汞锌空气电池用复合膜结构由聚烯烃层1和无纺布层2两层复合而成。聚烯烃层1为25μm厚经磷酸酯类化合物表面活化处理后的聚丙烯微孔膜，聚烯烃微孔膜的厚度为30μm，微孔平均孔径为1-60nm，无纺布层2为80μm的无纺布层，无纺布层为以维尼纶纤维、木质浆纤维和粘胶纤维三者混合得到的无纺布吸液层，其质量百分比为维尼纶为70%，木质浆纤维为20%，粘胶纤维为10%。无纺布吸液层的厚度为90μm。两者通过聚乙烯醇溶液粘接得到约100μm的复合膜，用作为无汞锌空电池隔膜，组装PR48电池测试。
如图2所示，单体电池的放电稳定性强，且存放一年和两年后的容量保持率测试放电稳定性强，常温存储1年后容量保持率高。
由此可以证明本发明用于无汞锌空电池隔膜，保液性强，电池放电容量保持率高，性价比高，使用方便。适用于无汞锌空气电池隔膜。
实施例2：
如图1所示，本发明的无汞锌空气电池用复合膜结构由聚烯烃层1和无纺布层2两层复合而成。聚烯烃层1为25μm厚经磺酸酯类化合物表面活化处理后的聚乙烯微孔膜，聚烯烃微孔膜的厚度为20μm，微孔平均孔径为1-60nm，无纺布层2为80μm的无纺布层，无纺布层为以维尼纶纤维、木质浆纤维和粘胶纤维三者混合得到的无纺布吸液层，其质量百分比为维尼纶为50%，木质浆纤维为40%，粘胶纤维为10%。无纺布吸液层的厚度为70μm。两者通过聚乙烯醇溶液粘接得到约90μm的复合膜，用作为无汞锌空电池隔膜，组装PR48电池测试。
单体电池的放电稳定性强，且存放一年和两年后的容量保持率测试放电稳定性强，常温存储1年后容量保持率高。
由此证明本发明的用于无汞锌空电池隔膜，保液性强，电池放电容量保持率高，性价比高，使用方便。适用于无汞锌空气电池隔膜。
对比例1：
采用25μm的单层聚烯烃膜，用于无汞锌空电池隔膜，组装PR48电池测试。如图3所示，单体电池的初始放电稳定性强，但是常温存储1年后的容量保持率低，测试放电稳定性差。
通过相比可知，对比例的单层聚烯烃膜机械强度低，保液性差，电池放电容量保持率低，不适用于无汞锌空气电池隔膜。
Claims (10)
1.一种无汞锌空气电池用复合膜结构，其特征在于，由聚烯烃层和无纺布层两层复合而成。
2.根据权利要求1所述的无汞锌空气电池用复合膜结构，其特征在于，所述聚烯烃层为活化处理后的聚烯烃微孔膜，微孔平均孔径为1-60nm。
3.根据权利要求2所述的无汞锌空气电池用复合膜结构，其特征在于，所述聚烯烃微孔膜的厚度为25±5μm。
4.根据权利要求2所述的无汞锌空气电池用复合膜结构，其特征在于，所述聚烯烃微孔膜为聚丙烯或聚乙烯。
5.根据权利要求2所述的无汞锌空气电池用复合膜结构，其特征在于，所述聚烯烃微孔膜采用磷酸酯类化合物或磺酸酯类化合物表面活化处理，使隔膜表面分子层羟基化然后再酯化处理则得到亲水表面。
6.根据权利要求1所述的无汞锌空气电池用复合膜结构，其特征在于，所述无纺布层为以维尼纶纤维、木质浆纤维和粘胶纤维三者混合得到的无纺布吸液层，其质量百分比为维尼纶为50%-70%，木质浆纤维为20%-40%，粘胶纤维为5%-15%。
7.根据权利要求6所述的无汞锌空气电池用复合膜结构，其特征在于，所述无纺布吸液层的厚度为80±10μm。
8.根据权利要求1所述的无汞锌空气电池用复合膜结构，其特征在于，所述聚烯烃层和无纺布层通过粘结剂溶液粘接复合。
9.根据权利要求1所述的无汞锌空气电池用复合膜结构，其特征在于，所述粘结剂为聚乙烯醇。
10.根据权利要求8所述的无汞锌空气电池用复合膜结构，其特征在于，所述无汞锌空气电池用复合膜结构的厚度为95±5μm。
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