RU2307428C2 - Nonwoven microporous material for chemical power supply separators and method for its production - Google Patents
Nonwoven microporous material for chemical power supply separators and method for its production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2307428C2 RU2307428C2 RU2003131003/09A RU2003131003A RU2307428C2 RU 2307428 C2 RU2307428 C2 RU 2307428C2 RU 2003131003/09 A RU2003131003/09 A RU 2003131003/09A RU 2003131003 A RU2003131003 A RU 2003131003A RU 2307428 C2 RU2307428 C2 RU 2307428C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fibers
- microns
- diameter
- separators
- polysulfone
- 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 butadiene styrene, 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 высокой.However, the electrical resistance of a battery with such a porous membrane is high.
Для повышения 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 равным 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 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 волокнистый нетканый материал для сепараторов щелочных аккумуляторов из полиарилсульфона, полученный путем электроформования волокон диаметром 0,6-2 мкм, и характеризующихся диаметром пор 2-3 мкм (RU 95108510 A1, 27.04.1997).The closest in technical essence and the achieved result is a fibrous non-woven material for separators of alkaline batteries made of polyaryl sulfone obtained by electrospinning fibers with a diameter of 0.6-2 microns and characterized by a pore diameter of 2-3 microns (RU 95108510 A1, 04/27/1997).
Однако известный материал имеет высокие значения электропроводности.However, the known material has high conductivity values.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является также способ получения нетканого волокнистого материала для сепараторов, включающий формование волокон полисульфона и обработку волокна пропиточной композицией, содержащий (мас.%): поверхностно-активное вещество 0,2-1,0; фенилглицин 0,5-1,5; растворитель 97,5-99,3, причем обработку пропиточной композицией проводят при 60-70°С в течение 3-20 мин (RU 1781737, 15.12.1992).The closest in technical essence and the achieved result is also a method for producing a non-woven fibrous material for separators, comprising forming polysulfone fibers and treating the fiber with an impregnating composition, containing (wt.%): Surfactant 0.2-1.0; phenylglycine 0.5-1.5; the solvent is 97.5-99.3, and the treatment with the impregnating composition is carried out at 60-70 ° C for 3-20 minutes (RU 1781737, 12/15/1992).
Данный способ малопроизводителен из-за длительной обработки, дорог, а электрическое сопротивление получаемого сепаратора велико.This method is inefficient due to the long processing time, roads, and the electrical resistance of the resulting separator is high.
Задачей настоящего изобретения является разработка микропористого материала для сепараторов щелочных химических источников тока, способных выдерживать большое колличество циклов «заряд-разряд», имеющего высокую щелочевпитываемость, низкое электросопротивление, а также разработка способа получения этого материала.The objective of the present invention is to develop a microporous material for separators of alkaline chemical current sources capable of withstanding a large number of charge-discharge cycles having high alkalinity, low electrical resistance, as well as the development of a method for producing this material.
Поставленная задача решается описываемым нетканым микропористым материалом для сепараторов щелочных аккумуляторов, который выполнен трехслойным: внутренний слой состоит из волокон с диаметром 0,3-3,0 мкм, а наружные слои из волокон с диаметром 4-8 мкм, при этом поверхностная плотность составляет 26-39 г/м2. Полученный материал имеет поверхностную плотность 26-34 г/м2, сопротивление потоку воздуха не менее 12 Па при скорости потока 1 см/с, диаметр пор не более 6 мкм, щелочевпитываемость не менее 150%, электросопротивление не более 0,05 Ом·см-1, прочность на разрыв не менее 0,5 кгс.The problem is solved by the described non-woven microporous material for alkaline battery separators, which is made in three layers: the inner layer consists of fibers with a diameter of 0.3-3.0 microns, and the outer layers of fibers with a diameter of 4-8 microns, with a surface density of 26 -39 g / m 2 . The resulting material has a surface density of 26-34 g / m 2 , air flow resistance of at least 12 Pa at a flow rate of 1 cm / s, pore diameter of not more than 6 μm, alkali absorption of at least 150%, electrical resistance of not more than 0.05 Ohm · cm -1 , tensile strength not less than 0.5 kgf.
Поставленная задача решается также описываемым способом получения нетканого материала для сепараторов щелочных аккумуляторов, включающий электроформование тонковолокнистого материала из раствора полисульфона в органическом растворителе, при этом 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, с последующим прессованием этого материала под давлением и пропиткой поверхностно-активным веществом.The problem is also solved by the described method for producing non-woven material for alkaline battery separators, including the electrospinning of thin-fibrous material from a solution of polysulfone in an organic solvent, the material being made three-layer: the inner layer of fibers with a diameter of 0.3-3.0 microns, and the outer layers of glued together fibers with a diameter of 4-8 microns, pressing is carried out to a material thickness of 40-60 microns, followed by pressing of this material under pressure and surface impregnation -active substance.
Как правило, электроформование ведут из раствора полисульфона в растворителе, выбранном из ряда: дихлорэтан, этилацетат, бутилацетат, циклогексанон или их смеси в количестве до 90%.Typically, electroforming is carried out from a solution of polysulfone in a solvent selected from the series: dichloroethane, ethyl acetate, butyl acetate, cyclohexanone, or a mixture thereof in an amount of up to 90%.
Предпочтительно прессование проводят под давлением проводят 200-400 кг/см2 при температуре 20-25°С до толщины материала 40-60 мкм.Preferably, the pressing is carried out under pressure, 200-400 kg / cm 2 are carried out at a temperature of 20-25 ° C. to a material thickness of 40-60 μm.
Ниже приведены примеры получения заявленного материала и его характеристики.Below are examples of obtaining the claimed material and its characteristics.
ПримерExample
Приготавливают 13% раствор полисульфона в дихлорэтане с добавкой 1% циклогексанона.A 13% solution of polysulfone in dichloroethane is prepared with the addition of 1% cyclohexanone.
Полученный прядильный раствор подают к капиллярам различного гидродинамического сопротивления установки электроформования волокон и ведут процесс со следующим параметрам: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 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 поверхностаная плотность материала составляет 28 г/см2.Of the fibers with a diameter of 0.9-1.1 μm, an inner layer with a surface density of 10 g / cm 2 is formed . Glued layers with a surface density of 9 g / cm 2 are formed from fibers with a diameter of 4.0-5.0 μm. The total surface density of the material is 28 g / cm 2 .
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.Then the material is pressed under a pressure of 250 kg / cm 2 at a temperature of 25 ° C to a thickness of 50 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 ФПСФ-6С имеет следующие характеристики:The obtained separation material of the type FPSF-6C 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 1000 циклов «заряд-разряд» до замыкания. Имеют щелочевпитываемость в 2 раза выше, а электросопротивление в 2,5 раза ниже, чем у прототипа.The use of the obtained separation materials in alkaline batteries provides up to 1000 cycles of "charge-discharge" to the circuit. They have alkali absorption 2 times higher, and electrical resistance is 2.5 times lower than that of the prototype.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003131003/09A RU2307428C2 (en) | 2003-10-21 | 2003-10-21 | Nonwoven microporous material for chemical power supply separators and method for its production |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003131003/09A RU2307428C2 (en) | 2003-10-21 | 2003-10-21 | Nonwoven microporous material for chemical power supply separators and method for its production |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2307428C2 true RU2307428C2 (en) | 2007-09-27 |
Family
ID=38954358
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003131003/09A RU2307428C2 (en) | 2003-10-21 | 2003-10-21 | Nonwoven microporous material for chemical power supply separators and method for its production |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2307428C2 (en) |
-
2003
- 2003-10-21 RU RU2003131003/09A patent/RU2307428C2/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101374434B1 (en) | Electrochemical double layer capacitors including improved nanofiber separators | |
KR101676688B1 (en) | Micro porous hybrid separator, method for manufacturing the same and electrochemical device containing the same | |
KR101447565B1 (en) | Porous separating membrane for secondary battery which contains inorganic coating layer method of | |
US20020142226A1 (en) | Glass fiber separators for batteries and method for making such separators | |
CN110429227B (en) | Preparation method of fiber type lithium ion battery diaphragm | |
CN106654122A (en) | Preparation method of power lithium ion battery diaphragm | |
US11749844B2 (en) | Instantaneously wettable polymer fiber sheet | |
US3753784A (en) | Separator for maintenance-free cells | |
JPH0572063B2 (en) | ||
KR100420052B1 (en) | Glass Fiber Separator for Battery | |
US4137379A (en) | Storage battery with separator of dumbbell-shaped fibers | |
RU2307428C2 (en) | Nonwoven microporous material for chemical power supply separators and method for its production | |
KR20140078966A (en) | A composited nonwoven separator and method of production thereof for secondary battery | |
JP2882675B2 (en) | Separator sheet | |
RU2279158C2 (en) | Non-woven microporous material for separators of alkaline cells and method for its production | |
CN115434184B (en) | Nano composite coated board paper and preparation method thereof | |
JPH05283053A (en) | Separator for sealed lead-acid battery | |
RU2279157C2 (en) | Non-woven microporous material for separators of alkaline cells and method for its production | |
JP6061735B2 (en) | Battery separator and battery separator manufacturing method | |
KR101427702B1 (en) | Manufacturing Method of PVdF Nanofiber Contained Complex Membrane for Western Blot | |
JP2011210680A (en) | Separator for battery | |
JP2005158383A (en) | Redox cell | |
JP4017744B2 (en) | Solid-type polymer electrolyte membrane and method for producing the same | |
JP2023549035A (en) | Separator for electrochemical devices using cellulose fiber | |
KR20140051623A (en) | Gas separation membrane, manufacturing method thereof and cell having the gas separation membrane |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081022 |