RU2279157C2 - Non-woven microporous material for separators of alkaline cells and method for its production - Google Patents
Non-woven microporous material for separators of alkaline cells and method for its production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2279157C2 RU2279157C2 RU2003131004/09A RU2003131004A RU2279157C2 RU 2279157 C2 RU2279157 C2 RU 2279157C2 RU 2003131004/09 A RU2003131004/09 A RU 2003131004/09A RU 2003131004 A RU2003131004 A RU 2003131004A RU 2279157 C2 RU2279157 C2 RU 2279157C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fibers
- separators
- diameter
- alkaline
- microns
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Cell Separators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к материалам, используемым в качестве межэлектродных сепараторов в химических источниках тока и аккумуляторах электрической энергии.The invention relates to materials used as interelectrode separators in chemical current sources and electric energy batteries.
Известны пленочные сепараторы, содержащие эластомеры, выбранные из группы сополимеров акрилонитрила с бутадиен-стиролом, полиэфиров и группы поливинилиденфторида и его сополимеры, полиметилметакрилат, поливинилхлорид, имеющие пористость 30-95% и диаметр пор 0,1-5 мкм (US 6274276, 14.08.2001).Known film separators containing elastomers selected from the group of copolymers of acrylonitrile with styrene butadiene, polyesters and the group of polyvinylidene fluoride and its copolymers, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride having a porosity of 30-95% and a pore diameter of 0.1-5 microns (US 6274276, 14.08. 2001).
Однако электросопротивление аккумулятора с такой пористой мембраной оказывается высоким.However, the electrical resistance of a battery with such a porous membrane is high.
Для повышений удельной объемной электрической емкости и снижения электрического сопротивления используются сепараторы, изготовленные из тонких полимерных волокон.To increase the specific volumetric electric capacitance and reduce electric resistance, separators are used, made of thin polymer fibers.
Так, например, известны материалы для сепараторов из волокон полистирола, полиолефина, поликарбоната с диаметром волокна 0,05-20 мкм и средним диаметром пор 0,5-15 мкм (US 4137379, 30.01.1979).For example, materials for separators made of polystyrene, polyolefin, polycarbonate fibers with a fiber diameter of 0.05-20 μm and an average pore diameter of 0.5-15 μm are known (US 4137379, 01/30/1979).
Известен также материал для сепараторов из ультратонких полипропиленовых волокон, где 10% волокон имеют диаметр меньше 1 мкм, а большинство волокон с диаметром меньше или равных 5 мкм, при этом пористость материала составляет около 90% (US 5962161, 05.10.1999).Also known is material for separators of ultra-thin polypropylene fibers, where 10% of the fibers have a diameter of less than 1 μm, and most fibers with a diameter of less than or equal to 5 μm, while the porosity of the material is about 90% (US 5962161, 05.10.1999).
Недостатком таких материалов является низкая стойкость к прорастанию дендритов.The disadvantage of such materials is the low resistance to germination of dendrites.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является материал для сепаратора химических источников тока, выполненный из перхлорвиниловых ультратонких волокон с диаметром порядка 1-7 мкм (Ю.Н.Филатов, Электроформование волокнистых материалов, М.: Нефть и газ, 1997 г., стр.199 и 278).The closest in technical essence and the achieved result is a material for a separator of chemical current sources made of perchlorovinyl ultrathin fibers with a diameter of about 1-7 μm (Yu.N. Filatov, Electroforming of fibrous materials, M .: Oil and gas, 1997, pg. 99 and 278).
Наиболее близким к предложенному способу является способ изготовления известного материала, который заключается в прессовании волокнистого перхлорвинилового материала под давлением от 100 до 400 кг/см2 и обработка поверхностно-активным веществом типа ОП-7 или ОП-10 (RU 166393, 19.09.1964).Closest to the proposed method is a method of manufacturing a known material, which consists in pressing fibrous perchlorovinyl material under pressure from 100 to 400 kg / cm 2 and processing with a surfactant of the type OP-7 or OP-10 (RU 166393, 09/19/1964) .
Недостатком этого материала является невысокая стойкость к прорастанию дендритов и недостаточная электропроводность, за счет малой щелочевпитываемости.The disadvantage of this material is the low resistance to germination of dendrites and insufficient electrical conductivity, due to the low alkalinity.
Задачей настоящего изобретения является разработка микропористого материала для сепараторов щелочных химических источников тока, обладающих повышенной стойкостью к прорастанию дендритов, увеличение щелочевпитываемости и уменьшение электросопротивления.The objective of the present invention is to develop a microporous material for separators of alkaline chemical current sources with increased resistance to germination of dendrites, an increase in alkalinity and a decrease in electrical resistance.
Поставленная задача решается описываемым нетканым пористым материалом для сепараторов химических источников тока из ультратонкого перхлорвинилового волокна, который выполнен трехслойным, внутренний слой из гидрофильных волокон с диаметром волокна 0,3-1,3 мкм, а наружные слои из гидрофильных волокон с диаметром 4-8 мкм, при этом поверхностная плотность материала составляет 26-30 г/м2.The problem is solved by the described non-woven porous material for separators of chemical power sources from ultrafine perchlorovinyl fiber, which is made of three layers, the inner layer of hydrophilic fibers with a fiber diameter of 0.3-1.3 microns, and the outer layers of hydrophilic fibers with a diameter of 4-8 microns while the surface density of the material is 26-30 g / m 2 .
Преимущественно материал имеет диаметр пор 6 мкм, щелочевпитываемость не менее 130%, впитываемость по воде не менее 1000%, электросопротивление не более 0,055 Ом/см2, прочность на разрыв не менее 18 кгс/см2, относительное удлинение при рызрыве не менее 25%.Mostly the material has a pore diameter of 6 μm, alkali absorption of at least 130%, water absorption of at least 1000%, electrical resistance of not more than 0.055 Ohm / cm 2 , tensile strength of not less than 18 kgf / cm 2 , elongation at burst of not less than 25% .
Поставленная задача решается также описываемым способом изготовления нетканого пористого материала для химических источников тока, включающий электроформование ультратонких волокон из раствора перхлорвиниловой смолы в органическом растворителе в присутствии поверхностно-активных веществ в прядильном растворе, материал изготавливают трехслойным, внутренний слой из волокон с диаметром 0,3-1,3 мкм, а наружные слои из проклеенных между собой волокон диаметром 4-8 мкм, затем проводят прессование до толщины материала 40-60 мкм.The problem is also solved by the described method of manufacturing a non-woven porous material for chemical current sources, including the electroforming of ultrafine fibers from a solution of perchlorovinyl resin in an organic solvent in the presence of surfactants in a spinning solution, the material is made three-layer, the inner layer of fibers with a diameter of 0.3 1.3 microns, and the outer layers of glued together fibers with a diameter of 4-8 microns, then they are pressed to a material thickness of 40-60 microns.
Предпочтительно прядильный раствор содержит органические растворители, выбранные из ряда: дихлорэтан, этилацетат, бутилацетат, циклогексанон или их смеси в количестве до 90% с добавками поверхностно-активных веществ, выбранных из ряда: алкиларилсульфокислоты или ее солей в количестве до 5%.Preferably, the spinning solution contains organic solvents selected from the range: dichloroethane, ethyl acetate, butyl acetate, cyclohexanone or mixtures thereof in an amount up to 90% with additives of surfactants selected from the range: alkylarylsulfonic acid or its salts in an amount up to 5%.
Ниже приведены примеры получения заявленного материала и его характеристики.Below are examples of obtaining the claimed material and its characteristics.
ПримерExample
Приготавливают 14%-ный раствор перхлорвинила в дихлорэтане с добавкой 3% алкиларилсульфокислоты и 2% циклогексанона.A 14% solution of perchlorovinyl in dichloroethane is prepared with the addition of 3% alkylarylsulfonic acid and 2% cyclohexanone.
Полученный прядильный раствор подают к капиллярам различного гидродинамического сопротивления установки электроформования волокон и ведут процесс со следующими параметрами:The obtained spinning solution is fed to the capillaries of different hydrodynamic resistance of the fiber electrospinning unit and the process is conducted with the following parameters:
Из гидрофильных волокон диаметром 0,9-1,1 мкм формируют внутренний слой с поверхностной плотностью 10 г/см2. Из гидрофильных волокон диаметром 4,0-5,0 мкм формируют проклеенные слои с поверхностной плотностью 9 г/см2. При этом общая поверхностаная плотность материала составляет 28 г/см2.From hydrophilic fibers with a diameter of 0.9-1.1 μm, an inner layer with a surface density of 10 g / cm 2 is formed . From hydrophilic fibers with a diameter of 4.0-5.0 μm, glued layers with a surface density of 9 g / cm 2 are formed . The total surface density of the material is 28 g / cm 2 .
Затем материал прессуют под давлением 300 кг/см2 при температуре 20°С до толщины 55 мкм и смачивают водным раствором поверхностно-активного вещества ОП-10 с концентрацией 5 г/л с последующей сушкой при нормальной температуре.Then the material is pressed at a pressure of 300 kg / cm 2 at a temperature of 20 ° C to a thickness of 55 μm and moistened with an aqueous solution of surfactant OP-10 with a concentration of 5 g / l, followed by drying at normal temperature.
Полученный сепарационный материал типа ФПП-10СГ имеет следующие характеристики:The obtained separation material of the FPP-10SG type has the following characteristics:
Аналогично представленному выше примеру получены материалы во всем интервале заявленных параметров.Similarly to the above example, materials were obtained in the entire interval of the declared parameters.
Использование полученных сепарационных материалов в щелочных аккумуляторах обеспечивает до 600 циклов «заряд-разряд» до замыкания. Имеют щелочевпитываемость в 1,5 раза выше, а электросопротивление в 2 раза ниже, чем у прототипа.The use of the obtained separation materials in alkaline batteries provides up to 600 charge-discharge cycles to circuit. They have alkali absorption of 1.5 times higher, and the electrical resistance is 2 times lower than that of the prototype.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003131004/09A RU2279157C2 (en) | 2003-10-21 | 2003-10-21 | Non-woven microporous material for separators of alkaline cells and method for its production |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003131004/09A RU2279157C2 (en) | 2003-10-21 | 2003-10-21 | Non-woven microporous material for separators of alkaline cells and method for its production |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2279157C2 true RU2279157C2 (en) | 2006-06-27 |
Family
ID=36714819
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003131004/09A RU2279157C2 (en) | 2003-10-21 | 2003-10-21 | Non-woven microporous material for separators of alkaline cells and method for its production |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2279157C2 (en) |
-
2003
- 2003-10-21 RU RU2003131004/09A patent/RU2279157C2/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8512612B2 (en) | Nano-fibered membrane for western blot and manufacturing method of the same | |
KR101374434B1 (en) | Electrochemical double layer capacitors including improved nanofiber separators | |
CN102892534A (en) | Biaxially oriented porous membranes, composites, and methods of manufacture and use | |
JPH07282794A (en) | Battery separator | |
KR20100019561A (en) | Batteries with permanently wet-able fine fiber separators | |
JP2002373636A (en) | Separator for polymer battery | |
KR20110136448A (en) | Porous support and method for manufacturing the same | |
CN1210823C (en) | Accumulator comprising resin composition with hydrophilic radical polyolefine as main component | |
CN115506081A (en) | Instantaneously wettable polymeric fibrous sheet | |
US20240159704A1 (en) | Composite membrane for western blotting containing a pvdf nanofiber web and manufacturing method thereof | |
KR20180055277A (en) | Membranes having porous ethylene-vinyl acetate copolymer layer and preparation method thereof | |
KR20120021734A (en) | Nano-fibered membrane of hydrophile property for western blot by plasma coating and manufacturing method of the same | |
JPH0572063B2 (en) | ||
JP2023549035A (en) | Separator for electrochemical devices using cellulose fiber | |
RU2279157C2 (en) | Non-woven microporous material for separators of alkaline cells and method for its production | |
RU2279158C2 (en) | Non-woven microporous material for separators of alkaline cells and method for its production | |
JPH05283053A (en) | Separator for sealed lead-acid battery | |
RU2307428C2 (en) | Nonwoven microporous material for chemical power supply separators and method for its production | |
JP2011210680A (en) | Separator for battery | |
JP2008071579A (en) | Air battery | |
JP2014170693A (en) | Cell separator and process of manufacturing the same | |
KR101449997B1 (en) | Gas separation membrane, manufacturing method thereof and cell having the gas separation membrane | |
JPS637575B2 (en) | ||
JP2003132870A (en) | Separator for secondary battery comprising resin composition having polyolefin with hydrophilic functional group as main constituent | |
JP3366426B2 (en) | Easy sulfonated fiber |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051022 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20070920 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091022 |