[发明专利]一种电池隔膜材料及用此隔膜的电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池隔膜材料及用此隔膜的电池，特别是涉及一种通过将隔膜中的纤维进行结构排列即可得到具有较高的吸碱率和吸碱速度的电池隔膜材料及用此隔膜的电池，具体地说，是一种至少包含两层的复合电池隔膜材料及用此隔膜的电池。

背景技术

电池隔膜是一种置于电池正极和负极之间的多孔材料，是电池非常关键的组成部分，起到隔离正负极不使电池发生短路、吸收电解液、让导电离子顺利通过及让气体透过的作用。隔膜材料的优劣对电池容量、放电电压、自放电、循环使用寿命、安全性和成本等方面都有显著影响。

随着现代纺织工业技术的发展，国际上电池隔膜越来越多地采用非织造工艺来生产，原因是非织造工艺流程短，可降低成本；产品灵活性大、原料可选范围广等优点。近些年来，人们对镍氢电池重要组分部分的隔膜材料从结构设计和工艺技术方面进行了许多创新研究。镍氢电池隔膜主要有尼龙纤维隔膜、聚酰胺隔膜和聚丙烯隔膜等。常规聚丙烯隔膜的化学稳定性好，但聚丙烯是憎水性材料，隔膜的吸碱率较小，所以在使用时要进行亲水处理。常见的亲水处理有以下几种。

表面活性剂整理，一种在隔膜上涂覆阴离子或非离子表面活性剂。这种处理方法的主要缺点在于表面活性剂会很快从隔膜中散失，对电池的电解液和电极造成污染。而且最终结果是隔膜成为憎水的，杂质的介入也降低了电池性能。

电晕放电和等离子体处理是通过电压或电场产生的自由基将羧基等亲水集团引入到隔膜表面。这类处理是在隔膜表面起作用，基本上都具有时效性，即得到的亲水效果是暂时性的。

磺化处理是采用硫酸或类似的化学溶剂对非织造布进行表面亲水处理。磺化处理能够在隔膜表面引入磺酸基，但同时也使隔膜发生碳化，使隔膜的机械强度降低。专利“电池隔膜及使用该电池隔膜的电池”（申请号201010517174.7）公开了一种磺化隔膜与接枝隔膜或者尼龙隔膜中的一种热熔对接组合的电池隔膜，其中磺化隔膜占电池隔膜的40%-90%。该发明一定程度上解决了磺化隔膜供应紧张的问题，但该实施例中与另外一种隔膜热熔组合，使得工艺复杂。另外，磺化毕竟不是一种环境友好的技术，存在对环境的污染和设备的腐蚀问题。专利“隔板材料及生产方法、以及碱性二次电池隔板”（申请号200480002438.8）涉及一种包含聚烯烃超细短纤维和聚烯烃热粘合短纤维以及部分聚烯烃高强度短纤维的磺化无纺布。该实施例中的无纺布是含有以上纤维的热粘合无纺布，然后再进行热压处理和磺化处理。该实施例中超细短纤维的存在能够在较弱的磺化程度下达到较好的磺化效果。但是其中聚烯烃超细短纤要求0.03-0.3dtex的纤度，在一定程度提高了技术要求和成本；另外该实施例则采用压延辊热轧处理无纺布，这种处理由于压延辊的双面热轧，一对金属压延辊会对隔膜造成一定程度损伤，使隔膜呈纸状，抗张强度降低。

丙烯酸接枝聚合处理使丙烯酸与纤维接枝聚合而赋予隔膜亲水性。这种处理真正获得实际应用和产业化的较少。专利“电池隔膜和二次电池”（申请号201010227939.3）公开了一种在纺粘聚丙烯非织造布上进行聚乙烯乳液系列涂层且对聚乙烯系表面施行亲水处理的隔膜制作方法。该发明施行例中所使用的亲水整理方法是自由基反应处理之后再进行磺化处理，提供了兼有高的机械强度和高的亲水性的二次镍氢电池隔膜。但该发明实施例中使用的聚丙烯纺粘非织造布，采用熔融纺丝成网工艺，其中交织点由树脂相互粘结形成，即采用含轧点的热粘合加固。这样采用含轧点的纺粘非织造布作为隔膜的基布，会使最终的隔膜上含有轧点。而在隔膜使用中，轧点处会形成电解液的穿透，同时也轧点的存在也降低了隔膜的透气率；另一方面该实施例中只有采用聚乙烯乳液涂层后才利于后面的亲水处理，这样增加了隔膜的制作工序和成本。

可以看出，一般的亲水性处理很难保持持久性，因此需要在隔膜结构上有所改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池隔膜材料及用此隔膜的电池，特别是提供一种未经亲水处理即能具有较高的吸碱率和吸碱速度的电池隔膜材料及用此隔膜的电池，具体地说，是一种至少包含两层的复合电池隔膜材料及用此隔膜的电池。本发明的一种电池隔膜材料及用此隔膜的电池，通过改变纤维的空间排列使隔膜具有特殊的结构，从而在不实施亲水整理的情况下即具有较高的吸液率、保液性，同时又兼具较好的机械强力。