RU2279158C2 - Нетканый микропористый материал для сепараторов химических источников тока и способ его получения - Google Patents
Нетканый микропористый материал для сепараторов химических источников тока и способ его получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2279158C2 RU2279158C2 RU2003131005/09A RU2003131005A RU2279158C2 RU 2279158 C2 RU2279158 C2 RU 2279158C2 RU 2003131005/09 A RU2003131005/09 A RU 2003131005/09A RU 2003131005 A RU2003131005 A RU 2003131005A RU 2279158 C2 RU2279158 C2 RU 2279158C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fibers
- diameter
- separators
- perchlorovinyl
- layers
- 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
Изобретение относится к области электротехники, в частности к материалам, используемым в качестве межэлектродных сепараторов в химических источниках тока и аккумуляторах электрической энергии. Предложен нетканый микропористый материал для ультратонкого перхлорвинилового волокна для сепараторов щелочных химических источников тока, выполненный трехслойным из волокон различного диаметра, с диаметром пор не более 9 мкм. Предложен способ получения нетканого микропористого материала для сепараторов щелочных химических источников тока, включающий электроформование ультратонких перхлорвиниловых волокон и выполнение материала в виде трех слоев из волокон различного диаметра, прессование материала под давлением и обработку поверхностно-активным веществом. Полученный материал имеет высокую влаго- и щелочевпитываемость, низкое электросопротивление и высокую химическую стойкость, что является техническим результатом изобретения. 2 н. и 2 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к материалам, используемым в качестве межэлектродных сепараторов в химических источниках тока и аккумуляторах электрической энергии.
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).
Однако электросопротивление аккумулятора с такой пористой мембраной оказывается высокой.
Для повышения удельной объемной электрической емкости и снижения электрического сопротивления используются сепараторы, изготовленные из тонких полимерных волокон.
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).
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).
Недостатком таких материалов является низкая стойкость к прорастанию дендритов.
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, стр.199 и 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).
Недостатком этого материала является невысокая стойкость к прорастанию дендритов и недостаточная электропроводность за счет малой щелочевпитываемости.
Задачей настоящего изобретения является разработка микропористого материала для сепараторов щелочных химических источников тока, обладающих повышенной стойкостью к прорастанию дендритов, увеличение щелочевпитываемости и уменьшение электросопротивления.
Поставленная задача решается описываемым нетканым микропористым материалом для сепараторов щелочных химических источников тока из ультратонких перхлорвиниловых волокон, выполненного трехслойным: внутренний слой из волокон с диаметром 0,3-3,0 мкм, а наружные слои из волокон 4-8 мкм, при этом поверхностная плотность составляет 26-39 г/м2.
Предпочтительно, материал имеет диаметр пор 9 мкм, щелочевпитываемость 100%, электросопротивление 0,075 Ом·см2, прочность на разрыв не менее 18 кгс/см2, относительное удлинение не менее 25%.
Поставленная задача решается также описываемым способом изготовления нетканого материала для сепараторов щелочных химических источников тока, включающий электроформование тонковолокнистого материала из раствора перхлорвинила в органическом растворителе, прессование этого материала под давлением и обработку поверхностно-активным веществом, при этом материал изготавливают трехслойным: внутренний слой из волокон с диаметром 0,3-3,0 мкм, а наружные из проклеенных между собой волокон диаметром 4-8 мкм, прессование осуществляют до толщины материала 40-60 мкм.
Как правило, электроформование ведут из раствора перхлорвинила в растворителе, выбранном из ряда: дихлорэтан, этилацетат, бутилацетат, циклогексанон или их смеси.
Ниже приведены примеры получения заявленного материала и его характеристики.
Пример 1
Приготавливают 12% раствор перхлорвинила в дихлорэтане.
Полученный прядильный раствор подают к капиллярам различного гидродинамического сопротивления установки электроформования волокон и ведут процесс со следующими параметрами:
| разность потенциалов | 120 кВ |
| расстояние между электродами | 30 см |
| объемный расход на один капилляр | 3·10-3 см3/с |
Из волокон диаметром 0,9-1,1 мкм формируют внутренний слой с поверхностной плотностью 10 г/см2. Из волокон диаметром 4,0-5,0 мкм формируют проклеенные слои с поверхностной плотностью 9 г/см2. При этом общая поверхностная плотность материала составляет 28 г/см2.
Затем материал прессуют под давлением 250 кг/см2 при температуре 25°С до толщины 50 мкм и смачивают водным раствором поверхностно-активного вещества ОП-10 с концентрацией 5 г/л с последующей сушкой при нормальной температуре.
Полученный сепарационный материал типа ФПП-10С имеет следующие характеристики:
| диаметр пор | 5 мкм |
| щелочевпитываемость | 140% |
| электросопротивление | 0,050 Ом·см2 |
| прочность на разрыв | 20 кгс/см2 |
| относительное удлинение при разрыве | 28% |
Пример 2
Приготавливают 14% раствор перхлорвинила в смеси этилацетата и бутилацетата в объемном отношении 1:1.
Полученный прядильный раствор подают к капиллярам различного гидродинамического сопротивления установки электроформования волокон и ведут процесс со следующими параметрами:
| разность потенциалов | 100 кВ |
| расстояние между электродами | 30 см |
| объемный расход на один капилляр | 6·10-3 см3/с |
Из волокон диаметром 1,8-2,0 мкм формируют внутренний слой с поверхностной плотностью 9 г/см2. Из волокон диаметром 4,0-5,0 мкм формируют проклеенные слои с поверхностной плотностью 15 г/см2. При этом общая поверхностная плотность материала составляет 39 г/см2.
Затем материал прессуют под давлением 300 кг/см2 при температуре 25°С до толщины 50 мкм и смачивают водным раствором поверхностно-активного вещества ОП-10 с концентрацией 5 г/л с последующей сушкой при нормальной температуре.
Полученный сепарационный материал типа ФПП-20СА имеет следующие характеристики:
| диаметр пор | 8 мкм |
| щелочевпитываемость | 110% |
| электросопротивление | 0,065 Ом·см2 |
| прочность на разрыв | 22 кгс/см2 |
| относительное удлинение при разрыве | 26% |
Аналогично представленному выше примеру получены материалы во всем интервале заявленных параметров.
Использование полученных сепарационных материалов в щелочных аккумуляторах обеспечивает до 600 циклов «заряд - разряд» до замыкания. Имеют щелочевпитываемость на 20% выше, а электросопротивление на 30% ниже, чем у прототипа.
Claims (4)
1. Нетканый микропористый материал для сепараторов щелочных источников тока из ультратонкого перхлорвинилового волокна, отличающийся тем, что он содержит три слоя, при этом внутренний слой образован из волокон диаметром 0,3÷3 мкм, а наружные слои - из проклеенных между собой волокон с диаметром 4÷8 мкм, при этом поверхностная плотность составляет 26-39 г/м2, диаметр пор не более 9 мкм.
2. Нетканый материал по п.1, отличающийся тем, что имеет щелочевпитываемость не менее 100%, электросопротивление не более 0,075 Ом·см2, прочность на разрыв не менее 18 кгс/см2, относительное удлинение при разрыве не менее 25%.
3. Способ получения нетканого материала для сепараторов щелочных химических источников тока, включающий формование ультратонких волокон из раствора полимера в органическом растворителе, прессование материала под давлением и обработку поверхностно-активным веществом, отличающийся тем, что электроформование волокон проводят из раствора перхлорвинила в органическом растворителе, материал изготавливают трехслойным: внутренний слой - из волокон с диаметром 0,3÷3,0 мкм, а наружные слои - из проклеенных между собой волокон диаметром 4÷8 мкм, прессование осуществляют до толщины материала 40÷60 мкм.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что формование ведут из раствора перхлорвинила в органическом растворителе, выбранном из ряда: дихлорэтан, этилацетат, бутилацетат, циклогексанон или их смеси.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003131005/09A RU2279158C2 (ru) | 2003-10-21 | 2003-10-21 | Нетканый микропористый материал для сепараторов химических источников тока и способ его получения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003131005/09A RU2279158C2 (ru) | 2003-10-21 | 2003-10-21 | Нетканый микропористый материал для сепараторов химических источников тока и способ его получения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2279158C2 true RU2279158C2 (ru) | 2006-06-27 |
Family
ID=36714820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003131005/09A RU2279158C2 (ru) | 2003-10-21 | 2003-10-21 | Нетканый микропористый материал для сепараторов химических источников тока и способ его получения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2279158C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019143483A1 (en) * | 2018-01-22 | 2019-07-25 | Celgard, Llc | Improved coated separators, lithium batteries, and related methods |
-
2003
- 2003-10-21 RU RU2003131005/09A patent/RU2279158C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019143483A1 (en) * | 2018-01-22 | 2019-07-25 | Celgard, Llc | Improved coated separators, lithium batteries, and related methods |
| US11949124B2 (en) | 2018-01-22 | 2024-04-02 | Celgard, Llc | Coated separators, lithium batteries, and related methods |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2484431B1 (en) | Nanofiber membrane for western blot and preparation method thereof | |
| KR101374434B1 (ko) | 개선된 나노섬유 세퍼레이터를 포함하는 전기화학 이중층커패시터 | |
| CN110869538B (zh) | 用于碱解的强化隔膜 | |
| EP2920830B1 (en) | Separator media for electrochemical cells | |
| CN102892534A (zh) | 双轴取向的多孔膜、复合材料以及制造和使用方法 | |
| JPH07282794A (ja) | 電池セパレータ | |
| JPWO2004089627A1 (ja) | ポリオレフィン微多孔膜 | |
| CN1210823C (zh) | 蓄电池隔板及其制造方法 | |
| US20240159704A1 (en) | Composite membrane for western blotting containing a pvdf nanofiber web and manufacturing method thereof | |
| CN115506081A (zh) | 瞬时可润湿的聚合物纤维片 | |
| KR20120021734A (ko) | 플라즈마 처리에 의한 친수성 웨스턴 블롯용 멤브레인 및 그 제조방법 | |
| RU2279158C2 (ru) | Нетканый микропористый материал для сепараторов химических источников тока и способ его получения | |
| US4137379A (en) | Storage battery with separator of dumbbell-shaped fibers | |
| RU2279157C2 (ru) | Нетканый микропористый материал для сепараторов химических источников тока и способ его получения | |
| JP4776876B2 (ja) | 電池用セパレータ及びこれを備えた電池 | |
| JP2010098074A (ja) | 蓄電デバイス用セパレータ | |
| RU2307428C2 (ru) | Нетканый микропористый материал для сепараторов химических источников тока и способ его получения | |
| JP2008071579A (ja) | 空気電池 | |
| JP2011210680A (ja) | 電池用セパレータ | |
| JP2005158383A (ja) | レドックス電池 | |
| JPH05283053A (ja) | 密閉型鉛蓄電池用セパレータ | |
| JP2014170693A (ja) | 電池用セパレータ及び電池用セパレータの製造方法 | |
| JP2003132870A (ja) | 親水性官能基を有するポリオレフィンを主体とする樹脂組成物からなる二次電池用セパレータ | |
| JP7365831B2 (ja) | 電解質膜用支持体 | |
| JPH0536394A (ja) | アルカリ電池セパレータ |
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 |