[发明专利]有机无机复合的碱性电池隔膜的制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及电池制造技术，尤其涉及复合碱性电池隔膜的制备方法。 

【背景技术】

随着人们对环境保护的重视，镍锌、镍氢、锌锰电池等碱性电池作为无污染的“绿色电池”被人们广泛使用。尤其是镍氢具有比能量高，电池容量大，耐过充、放等特征。在上述的碱性电池中隔膜是其关键组成部分之一，除起到隔离正负极的作用外，还必须具有良好的吸碱能力和优良的化学稳定性。以往的碱性电池所使用的隔膜通常用非织布材料制造，通常采用亲水性良好的维尼纶和聚酰胺纤维等非织布，例如公开专利CN101581054A提到的维尼纶非织布吸碱保碱能力好，但其抗氧化能力差，致使电池的性能受到很大的影响；又如公开专利CN1656630A中提到的聚酰胺纤维非织布隔膜在碱性溶液中会水解生成例如硝酸根离子、亚硝酸根离子、氨等杂质，这些杂质的参在会导致电池严重的自放电和电池性能下降，尤其特别指出的是上述的电池隔膜孔隙太大，经常会出现负极活性物质透过隔膜导致电池短路；而现在较广泛使用的一种辐射接枝膜，如公开专利CN1970705A中提到的辐射接枝膜，其各方面性能优良但是制备工序繁杂、成本较高。 

目前已有大量的文献对复合有机聚合物膜进行过报道，如文献《PVA-膨润土-KOH-H₂O复合碱性聚合物电解质的制备和表征》一文中用膨润土作为无机参杂剂制备的复合碱性聚合物电解质膜，复合碱性聚合物电解质膜的电导率最高可达0.11S/cm，，但循环寿命不够理想。 

【发明内容】

本发明针对现有技术中电池隔膜亲水性差、机械强度差、结构不严密、孔隙率小、抗氧化能力差及大电流放电性能差等诸多不足提供的一种有机无机复合的碱性电池隔膜的制备方法。 

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种有机无机复合的碱性电池隔膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤： 

1)取一定量的有机聚合物纤维加热至85℃-90℃并搅拌使有机聚合物纤维完全溶解； 

2)向上述完全溶解的机聚合物纤维中加入定量的、溶解好的无机纳米硅酸盐； 

3)继续加热并搅拌至有机聚合物纤维与无机纳米硅酸盐的混合物成粘稠状； 

4)将步骤3中成粘稠状的混合物放入模具中干燥成膜。 

下面对以上技术方案作进一步阐述： 

进一步地，所述有机聚合物纤维与无机纳米硅酸盐的混合物的组分配比为：有机聚合物纤维为60～90％，无机纳米硅酸盐为10～40％。 

进一步地，所述有机聚合物纤维为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯醇及聚丙烯酸中的一种或一种以上的混合物。 

进一步地，所述有机聚合物纤维为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯醇及聚丙烯酸混合的混合物；其中，所述聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯醇及聚丙烯酸所占混合物的比例为：聚乙烯醇为70～100％，聚乙二醇为0～30％，聚丙烯醇为0～30％，为聚丙烯酸0～5％。 

进一步地，所述有机聚合物纤维的分子量在1000到5000之间。 

进一步地，所述无机纳米硅酸盐为硅酸镁锂、硅酸镁铝、硅酸铝、硅酸锆及硅酸钙中的一种或一种以上的混合物。 

进一步地，所述无机纳米硅酸盐的粒径在10纳米到100纳米之间。 

进一步地，所述步骤4中将粘稠状的混合物放入模具中干燥成膜是在100℃的真空环境下完成的。 

本发明的有益效果在于：本方法制备的碱性电池隔膜，该碱性电池隔膜由有机聚合物纤维和无机纳米硅酸盐复合而成，有机聚合物纤维和无机纳米硅酸盐的组分配比为：有机聚合物纤维60～90％，无机纳米填充剂10～40％；有机聚合物纤维为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯醇及聚丙烯酸中的一种或一种以上的混合物，其配比为聚乙烯醇70～100％，聚乙二醇0～30％，聚丙烯醇0～30％，聚丙烯酸0～5％。而无机纳米硅酸盐为硅酸镁锂、硅酸镁铝、硅酸铝、硅酸锆及硅酸钙的一种或一种以上的混合物，他们的粒径在在10到100纳米之间。由于无机纳米硅酸盐在水溶液中溶胶化可以很好的分散在PVA中，使得制备的复合碱性电池隔膜具有很好的机械强度。尤其是碱金属及碱土金属的硅酸复合盐是一种性能独特的无机纳米材料，在水溶液中能自组装形成一种三维“卡宫片”堆积结构，其中通过氢键吸附大量的水分子。这种辅助成膜材料与PVA复合，将增强隔膜的吸碱保碱能力和机械强度。