CN112133871A - 一种mh-ni电池隔膜的表面接枝方法 - Google Patents

一种mh-ni电池隔膜的表面接枝方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种mh‑ni电池隔膜的表面接枝方法，包括以下步骤：步骤一，改性；步骤二，密封；步骤三，辐照；步骤四，清洗；步骤五，干燥；该发明将紫外诱导接枝和化学接枝结合到一起进行亲水改性，提高了电池隔膜的亲水性，增加了电池隔膜的离子交换容量和凝胶含量，提升了电池隔膜的纵向拉力，提高了mh‑ni电池的综合性能，用清水、甲醇溶液和浓度为5％的氢氧化钾溶液对原料电池隔膜进行四次清洗，去除了电池隔膜表面未反应的改性液组分和可能形成的聚丙烯酸，提高了电池隔膜的纯度，保护了电池隔膜的性能；流程便捷，接枝难度低，减少了隔膜纤维的损伤，且设备费用低廉，节省了接枝改性隔膜的加工成本，有利于大面积推广和使用。

Description

一种mh-ni电池隔膜的表面接枝方法
技术领域
本发明涉及电池隔膜生产技术领域，具体为一种mh-ni电池隔膜的表面接枝方法。
背景技术
mh-ni电池是早期的镍镉电池的替代产品，它是目前最环保的电池，不再使用有毒的镉，可以消除重金属元素对环境带来的污染问题。它是使用氧化镍作为阳极，以及吸收了氢的金属合金作为阴极，可吸收高达本身体积100倍的氢，储存能力极强。近年来，随着人们环保意识的增强，绿色环保的mh-ni电池也受到越来越高的关注。而隔膜作为mh-ni电池的重要组成部分之一，直接影响mh-ni电池的循环性能、安全性及生产成本，因此又被称作mh-ni电池的“第三电极”。mh-ni电池要求隔膜具有良好的机械强度、较快的电解液吸液速率和保液率、高度化学稳定性、较高的透气性能、低表面电阻等。目前mh-ni电池隔膜应用最广泛的是聚酰胺隔膜和聚丙烯隔膜。聚酰胺大分子中含有易与水分子构成氢键的酰胺官能团，所以其亲水性好，对电解液的吸液速率快，保液率高，但聚酰胺在强碱性的电解液中的稳定性差，容易发生降解，使mh-ni电池自放电现象加剧，严重影响电池循环寿命。聚丙烯隔膜的化学稳定性很高，且价格低廉，但其亲水性极差，所以必须对其进行亲水改性，才能作为mh-ni电池隔膜。常用对mh-ni电池隔膜亲水改性的方法包括物理改性法、浸湿法、化学改性法、接枝改性等。接枝改性的聚丙烯隔膜具有永久的亲水性，且不会向电解液中引入杂质，因此市场上的高端隔膜多采用接枝改性法生产。接枝改性按照引发方法分为：辐照诱导接枝、等离子体处理接枝、紫外辐照诱导接枝和化学接枝法。然而，现有的辐照诱导和等离子体处理的接枝方法，由于射线能量高，接枝过程中不可避免的会对隔膜纤维造成损伤，另外接枝设备昂贵，增加了接枝改性隔膜的加工成本，不利于接枝改性隔膜的大面积推广和使用。
因此，设计一种mh-ni电池隔膜的表面接枝方法是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种mh-ni电池隔膜的表面接枝方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种mh-ni电池隔膜的表面接枝方法，包括以下步骤：步骤一，改性；步骤二，密封；步骤三，辐照；步骤四，清洗；步骤五，干燥；
其中在上述步骤一中，将预制大小的无纺布放入恒温水浴槽中，再加入适量的改性液进行浸泡，取出后沥干，制得改性无纺布；
其中在上述步骤二中，将步骤一中制好的改性无纺布放到辊压机上，再加入两个相同大小的透明聚酯膜，将改性无纺布叠放在两层透明聚酯膜之间，辊压并排出空气和多余的改性液，使透明聚酯膜与改性无纺布紧贴在一起，然后放入聚乙烯袋中密封；
其中在上述步骤三中，将步骤二中密封好的聚乙烯袋放置到辐照台上，经输送带匀速的从两个中压汞蒸汽灯之间穿过，辐照后打开聚乙烯袋，并去除两层透明聚酯膜，得到接枝无纺布；
其中在上述步骤四中，将步骤三中制好的接枝无纺布放入超声波清洗机中，再加入适量的清水，利用超声波振荡进行初次清洗，接着排干清水，并加入适量的甲醇溶液，利用超声波振荡进行二次清洗，再排干甲醇溶液，并加入适量的浓度为5％的氢氧化钾溶液，浸泡后利用超声波振荡进行三次清洗，最后排干氢氧化钾溶液，并加入适量的清水，利用超声波振荡进行四次清洗；
其中在上述步骤五中，将步骤四中洗好的接枝无纺布放入电热恒温鼓风干燥箱中，热风烘干，即得接枝电池隔膜。
根据上述技术方案，所述步骤一中，无纺布选用聚乙烯无纺布和聚丙烯无纺布中的任意一种。
根据上述技术方案，所述步骤一中，改性液由重量百分比分别为20％的丙烯酸、0.5％的二苯甲酮、0.1％的硫酸铁、0.5％的异构十三醇聚氧乙烯醚、12.5％的甲氧乙醇和66.4％的水混合制备而成。
根据上述技术方案，所述步骤二中，透明聚酯膜的厚度为73～77μm。
根据上述技术方案，所述步骤三中，辐照台的输送速度为0.25～0.35m/min，辐照时间18～22s。
根据上述技术方案，所述步骤三中，中压汞蒸汽灯的输出功率是115～125W/cm，与聚乙烯袋的垂直距离为8.3～8.7cm。
根据上述技术方案，所述步骤四中，超声波清洗机的操作频率为13～17kHz，初次清洗时间为10～15min，二次清洗时间为8～12min，三次清洗时间为12～18min，四次清洗时间为16～22min。
根据上述技术方案，所述步骤四中，氢氧化钾溶液的温度为58～62℃，浸泡时间为40～45h。
根据上述技术方案，所述步骤五中，电热恒温鼓风干燥箱的干燥温度为103～107℃，干燥时间为26～33min。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：该mh-ni电池隔膜的表面接枝方法，采用紫外诱导接枝和化学接枝相结合的方法对电池隔膜进行亲水改性，从而提高了电池隔膜的亲水性，增加了电池隔膜的离子交换容量和凝胶含量，提升了电池隔膜的纵向拉力，提高了mh-ni电池的综合性能；用清水、甲醇溶液和浓度为5％的氢氧化钾溶液对原料电池隔膜进行四次清洗，从而去除了电池隔膜表面未反应的改性液组分和可能形成的聚丙烯酸，提高了电池隔膜的纯度，保护了电池隔膜的性能；接枝流程便捷，降低了电池隔膜的接枝难度，减少了接枝过程中对隔膜纤维的损伤，且设备费用低廉，节省了接枝改性隔膜的加工成本，有利于接枝改性隔膜的大面积推广和使用。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种mh-ni电池隔膜的表面接枝方法，包括以下步骤：步骤一，改性；步骤二，密封；步骤三，辐照；步骤四，清洗；步骤五，干燥；
其中在上述步骤一中，将预制大小的无纺布放入恒温水浴槽中，无纺布选用聚乙烯无纺布和聚丙烯无纺布中的任意一种，再加入适量的改性液进行浸泡，改性液由重量百分比分别为20％的丙烯酸、0.5％的二苯甲酮、0.1％的硫酸铁、0.5％的异构十三醇聚氧乙烯醚、12.5％的甲氧乙醇和66.4％的水混合制备而成，取出后沥干，制得改性无纺布；
其中在上述步骤二中，将步骤一中制好的改性无纺布放到辊压机上，再加入两个相同大小的透明聚酯膜，透明聚酯膜的厚度为73～77μm，将改性无纺布叠放在两层透明聚酯膜之间，辊压并排出空气和多余的改性液，使透明聚酯膜与改性无纺布紧贴在一起，然后放入聚乙烯袋中密封；
其中在上述步骤三中，将步骤二中密封好的聚乙烯袋放置到辐照台上，经输送带匀速的从两个中压汞蒸汽灯之间穿过，中压汞蒸汽灯的输出功率是115～125W/cm，与聚乙烯袋的垂直距离为8.3～8.7cm，辐照台的输送速度为0.25～0.35m/min，辐照时间18～22s，辐照后打开聚乙烯袋，并去除两层透明聚酯膜，得到接枝无纺布；
其中在上述步骤四中，将步骤三中制好的接枝无纺布放入超声波清洗机中，超声波清洗机的操作频率为13～17kHz，再加入适量的清水，利用超声波振荡进行初次清洗，初次清洗时间为10～15min，接着排干清水，并加入适量的甲醇溶液，利用超声波振荡进行二次清洗，二次清洗时间为8～12min，再排干甲醇溶液，并加入适量的浓度为5％的氢氧化钾溶液，氢氧化钾溶液的温度为58～62℃，浸泡时间为40～45h，浸泡后利用超声波振荡进行三次清洗，三次清洗时间为12～18min，最后排干氢氧化钾溶液，并加入适量的清水，利用超声波振荡进行四次清洗，四次清洗时间为16～22min；
其中在上述步骤五中，将步骤四中洗好的接枝无纺布放入电热恒温鼓风干燥箱中，干燥温度为103～107℃，干燥时间为26～33min，热风烘干，即得接枝电池隔膜。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是，本发明采用紫外诱导接枝和化学接枝相结合的方法对电池隔膜进行亲水改性，从而提高了电池隔膜的亲水性，增加了电池隔膜的离子交换容量和凝胶含量，提升了电池隔膜的纵向拉力，提高了mh-ni电池的综合性能；用清水、甲醇溶液和浓度为5％的氢氧化钾溶液对原料电池隔膜进行四次清洗，从而去除了电池隔膜表面未反应的改性液组分和可能形成的聚丙烯酸，提高了电池隔膜的纯度，保护了电池隔膜的性能；流程便捷，接枝难度低，减少了隔膜纤维的损伤，且设备费用低廉，节省了接枝改性隔膜的加工成本，有利于大面积推广和使用。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种mh-ni电池隔膜的表面接枝方法，包括以下步骤：步骤一，改性；步骤二，密封；步骤三，辐照；步骤四，清洗；步骤五，干燥；其特征在于：
其中在上述步骤一中，将预制大小的无纺布放入恒温水浴槽中，再加入适量的改性液进行浸泡，取出后沥干，制得改性无纺布；
其中在上述步骤二中，将步骤一中制好的改性无纺布放到辊压机上，再加入两个相同大小的透明聚酯膜，将改性无纺布叠放在两层透明聚酯膜之间，辊压并排出空气和多余的改性液，使透明聚酯膜与改性无纺布紧贴在一起，然后放入聚乙烯袋中密封；
其中在上述步骤三中，将步骤二中密封好的聚乙烯袋放置到辐照台上，经输送带匀速的从两个中压汞蒸汽灯之间穿过，辐照后打开聚乙烯袋，并去除两层透明聚酯膜，得到接枝无纺布；
其中在上述步骤四中，将步骤三中制好的接枝无纺布放入超声波清洗机中，再加入适量的清水，利用超声波振荡进行初次清洗，接着排干清水，并加入适量的甲醇溶液，利用超声波振荡进行二次清洗，再排干甲醇溶液，并加入适量的浓度为5％的氢氧化钾溶液，浸泡后利用超声波振荡进行三次清洗，最后排干氢氧化钾溶液，并加入适量的清水，利用超声波振荡进行四次清洗；
其中在上述步骤五中，将步骤四中洗好的接枝无纺布放入电热恒温鼓风干燥箱中，热风烘干，即得接枝电池隔膜。
2.根据权利要求1所述的一种mh-ni电池隔膜的表面接枝方法，其特征在于：所述步骤一中，无纺布选用聚乙烯无纺布和聚丙烯无纺布中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种mh-ni电池隔膜的表面接枝方法，其特征在于：所述步骤一中，改性液由重量百分比分别为20％的丙烯酸、0.5％的二苯甲酮、0.1％的硫酸铁、0.5％的异构十三醇聚氧乙烯醚、12.5％的甲氧乙醇和66.4％的水混合制备而成。
4.根据权利要求1所述的一种mh-ni电池隔膜的表面接枝方法，其特征在于：所述步骤二中，透明聚酯膜的厚度为73～77μm。
5.根据权利要求1所述的一种mh-ni电池隔膜的表面接枝方法，其特征在于：所述步骤三中，辐照台的输送速度为0.25～0.35m/min，辐照时间18～22s。
6.根据权利要求1所述的一种mh-ni电池隔膜的表面接枝方法，其特征在于：所述步骤三中，中压汞蒸汽灯的输出功率是115～125W/cm，与聚乙烯袋的垂直距离为8.3～8.7cm。
7.根据权利要求1所述的一种mh-ni电池隔膜的表面接枝方法，其特征在于：所述步骤四中，超声波清洗机的操作频率为13～17kHz，初次清洗时间为10～15min，二次清洗时间为8～12min，三次清洗时间为12～18min，四次清洗时间为16～22min。
8.根据权利要求1所述的一种mh-ni电池隔膜的表面接枝方法，其特征在于：所述步骤四中，氢氧化钾溶液的温度为58～62℃，浸泡时间为40～45h。
9.根据权利要求1所述的一种mh-ni电池隔膜的表面接枝方法，其特征在于：所述步骤五中，电热恒温鼓风干燥箱的干燥温度为103～107℃，干燥时间为26～33min。
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