CN210379221U - 一种涂覆疏水涂层的电池隔膜以及使用该隔膜的镍氢电池 - Google Patents

一种涂覆疏水涂层的电池隔膜以及使用该隔膜的镍氢电池 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种涂覆疏水涂层的电池隔膜以及使用该隔膜的镍氢电池，所述涂覆疏水涂层的电池隔膜，包括经过亲水处理的基布，所述基布上涂布有疏水材料的涂层。所述电池隔膜设置在镍氢电池正极与负极之间，其中，所述电池隔膜的基布上涂布疏水材料的涂层较多的一面贴于所述镍氢电池负极，所述电池隔膜的基布上未涂布疏水材料的涂层或涂布疏水材料的涂层较少的一面贴于所述镍氢电池正极。采用上述技术方案，本实用新型的隔膜可以提高O2的通过性，加快负极合金的氢与O2的结合速度，从而降低电池内部压力，抑制漏液、漏气的发生，从而提高镍氢电池使用寿命。

Description

一种涂覆疏水涂层的电池隔膜以及使用该隔膜的镍氢电池
技术领域
本实用新型涉及电池结构领域，特别涉及一种涂覆疏水涂层的电池隔膜以及使用该隔膜的镍氢电池。
背景技术
随着数字化、智能化产品的广泛应用，电池作为能源的储蓄装置也大量的被使用，随着环保意识的提高，不使用有毒材料的环保电池需求也随之增加。
目前使用最为广泛的锂离子虽然能量密度高，但因其材料本身缺陷，锂离子电池不能在过低温度(-10℃以下)或过高温度(60℃以上)环境使用，并且如果使用方式不当容易发生起火、爆炸等严重不安全问题；另外价格低廉的铅酸电池及镍镉电池因为使用了有毒重金属材料，不符合人们对环保的要求需要被取代。
镍氢电池相比锂离子电池可以在更宽的温度区间(-40℃～100℃)使用；同时，镍氢电池不使用有毒金属材料比镍镉电池，铅酸电池环保；因此，镍氢电池在宽温领域仍有广泛的运用，特别的在应急备用电源方面。但镍氢电池本身使用了贵重金属(稀土、镍、钴等)，导致其购置成本较高，为了降低电池生命周期使用成本，必须考虑让镍氢电池时有更长久的使用寿命，以达到通过降低更换维护频度，减少整体周期使用成本。
目前，镍氢电池做为备用电源使用的寿命约4～5年，镍镉电池、铅酸电池为2～3年，但镍氢电池成本为铅酸电池2～3倍，为降低使用周期成本，市场期待镍氢电池寿命可以达到8～10年，延长镍氢电池的使用寿命是当前的主要技术课题。
镍氢电池在使用过程中，特别是作为备用电源使用时经常处于浮充状态，当电池被过充电池时，正极上会有O2产生，正常情况下正极产生的O2穿过隔膜后进入以储氢合金为活物质同负极中，与氢结合成水，随产O2被结合电池内部压力下降，但如果O2结合的速度跟不上发生速度，则会电池内部压力上升导致安全阀作动而发生漏液，漏气，最终导致电池寿命终结。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够提高镍氢电池使用寿命的涂覆疏水涂层的电池隔膜以及使用该隔膜的镍氢电池。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：
一种涂覆疏水涂层的电池隔膜，包括经过亲水处理的基布，所述基布上涂布有疏水材料的涂层。
优选的，所述亲水处理包括磺化处理，接枝处理或氟化处理。
优选的，所述基布的面密度为20～100g/m2；所述基布的厚度为0.05～0.5mm。
优选的，所述疏水材料为全氟树脂。
优选的，所述涂层的面密度为2g～20g/m2。
优选的，所述涂层涂布于基布的单面或正反双面。
一种使用所述的涂覆疏水涂层的电池隔膜的镍氢电池，所述电池隔膜设置在镍氢电池正极与负极之间，其中，所述电池隔膜的基布上涂布疏水材料的涂层较多的一面贴于所述镍氢电池负极，所述电池隔膜的基布上未涂布疏水材料的涂层或涂布疏水材料的涂层较少的一面贴于所述镍氢电池正极。
采用上述技术方案，本实用新型的隔膜可以提高O2的通过性，加快负极合金的氢与O2的结合速度，从而降低电池内部压力，抑制漏液、漏气的发生，从而提高镍氢电池使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型的电池隔膜的结构示意图；
图2为本实用新型的使用电池隔膜的镍氢电池的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例
使用经过磺化处理的PE/PP纤维无纺布作为基布，基布的面密度为60g/m2，厚度为0.18mm；在基布上均匀涂布平均粒度为0.3微米PTFE粉末，制作如下所记不同涂布量的隔膜样品：
单面涂布：(1)2g/m2，(2)5g/m2，(3)10g/m2，(4)15g/m2，(5)20g/m2；
双面涂布：(6)2g+5g/m2,(7)2g+10g/m2,(8)5g+10g,(9)5g+20g/m2,(10)10g+20g/m2；分别裁切成长：250mm，宽：45mm的片。
正极使用5％包覆羟基氧化钴的氢氧化镍为活物质，添加1％ZnO，1％Y2O3,1％钛白粉为添加剂，添加0.2％的CMC为增稠剂，添加0.5％的PTFE乳液为粘结剂，调制成糊状充填在面密度为300g/m2发泡镍中，干燥后通过冲压裁切，制作成理论容量约1500mAh正极片，长宽厚100mm*42mm*0.5mm。
以含钴6％的AB5型贮氢合金为负的活物质，平均粒度约为45μm，添加3％超细镍粉及1％导电炭黑，添加0.2％的CMC为增稠剂，添加1％的丁苯橡胶乳液为粘结剂，调制成糊状，均匀涂布在厚度40μm的冲孔镀镍钢上，烘干后冲压切成长宽厚为140mm*42mm*0.3mm的负极片，理论容量为约2500mAh。
将准备的隔膜样品中涂布PTFE的一面或涂布量多的一面贴负极片，涂布PTFE少的或没有的一面贴正极片一起卷成电极组。把电极组放入镀镍钢壳中，注入组成为氢氧化钾1.5mol/L,氢氧化钠4.5mol/L的电解液3.0g，封装成尺寸为HR14/50的镍氢电池。通过充放电对电池进行活化后，对电池的充电内压及充放电寿命进行检测，以确认效果。充电内压检测条件是40℃下750mA电流充电144分钟(120％SOC)。充放电寿命检测条件是40℃环境温度下按下面条件循环充放电，检测容量到初始60％时的循环次数。(750mA充电-5mV停止，休止1小时，1500mA放电到1.0V，休止1小时)
实验检测结果如下表所示：
Figure BDA0002077283440000031
从上表结果可以看出，隔膜表面涂布疏水层后电池充电内压明显降低，随之电池在充放电循环中气液泄露减缓，使用次数明显增加，能够达到2倍以上的效果。
以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种涂覆疏水涂层的电池隔膜，其特征在于：包括经过亲水处理的基布，所述基布上涂布有疏水材料的涂层，所述亲水处理包括磺化处理，接枝处理或氟化处理。
2.根据权利要求1所述的涂覆疏水涂层的电池隔膜，其特征在于：所述基布的面密度为20～100g/m2；所述基布的厚度为0.05～0.5mm。
3.根据权利要求1所述的涂覆疏水涂层的电池隔膜，其特征在于：所述疏水材料为全氟树脂。
4.根据权利要求1所述的涂覆疏水涂层的电池隔膜，其特征在于：所述涂层的面密度为2g～20g/m2。
5.根据权利要求1所述的涂覆疏水涂层的电池隔膜，其特征在于：所述涂层涂布于基布的单面或正反双面。
6.一种使用如权利要求1-5任一所述的涂覆疏水涂层的电池隔膜的镍氢电池，其特征在于：所述电池隔膜设置在镍氢电池正极与负极之间，其中，所述电池隔膜的基布上涂布疏水材料的涂层较多的一面贴于所述镍氢电池负极，所述电池隔膜的基布上未涂布疏水材料的涂层或涂布疏水材料的涂层较少的一面贴于所述镍氢电池正极。
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