[发明专利]一种高吸液性和耐氧化性锌银电池隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锌银等碱性电池隔膜制备领域，特别是一种具有高吸液性和耐氧化性锌银电池复合隔膜及其制备方法。

背景技术

锌银电池的研制始于19世纪，由于其具有高比能量、高比功率、电压稳定、连续使用安全性高、可靠性能好、环境友好等优点，广泛应用于导弹、运载火箭、鱼雷、返回式卫星等特殊要求的军事设备上，在民用方面，新闻摄影、电视摄像、便携式通讯机、步话机等也广泛使用锌银电池，制成钮扣式微型的锌银电池可应用于电子手表、助听器、计算机和心脏起搏器等。

锌银单体电池由极板组、单体壳、单体盖、极柱、气塞等几部组成，极板组包括正极板、负极板和隔膜三部分，整个电池的性能由上述三种材料决定，其中隔膜具有分隔正、负极，为K⁺离子和OH^-离子扩散提供通道的作用，同时还需阻止氧化银溶胶向负极的扩散。因此，隔膜性能严重影响锌银电池的电学性能和安全性能。

以纤维素、改性纤维素、改性聚乙烯醇等材料为主体的隔膜具有良好的阻银性能、低电阻和较高强度，是目前锌银电池隔膜广泛应用的材料。但是，上述材料属于有机高分子类材料，本身属性造成其耐高温、耐碱腐蚀和抗氧化能力较差，在电池使用环境中会发生分子链氧化降解，结构遭到破坏而失去隔离功能，造成电池短路等事故。为解决电池隔膜的上述问题，提高其抗氧化和抗腐蚀能力，研究者进行了大量的探索。有机-无机材料复合是改善锌银电池隔膜性能的有效方法之一，有研究者将醋酸纤维素与超细无机氧化物粉体混合、流延成膜，获得了耐氧化和耐腐蚀性较好的电池隔膜。但是，超细无机氧化物在高粘度醋酸纤维素溶液中易团聚，影响所制备隔膜的均一性，且所添加的无机氧化物的吸液性也有待提高。

因此，满足现实要求的锌银电池隔膜的研究任重道远，需要从制膜材料和工艺等方面进行更深入的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高吸液性和强耐氧化性锌银电池复合隔膜及其制备方法，用此方法制备的电池隔膜具有电解液润湿性好、耐碱腐蚀、耐氧化性强等优点，能有效改善锌银电池的充放电性能和使用寿命，可满足高性能锌银电池对隔膜的严格要求。

本发明的技术方案是：

一种高吸液性和耐氧化性锌银电池隔膜，隔膜包括有机高分子材料以及分散于其中的无机粒子，由无机粒子和有机高分子材料的混合浆料通过成膜工艺制备得到复合隔膜；

所述的无机粒子为亲水性好、耐碱性高的陶瓷类材料，所述的有机高分子材料为耐氧化性和耐碱性较高的材料。

所述的无机粒子和有机高分子材料的混合浆料由以下质量份的原料组成：1000～10000质量份溶剂、10～200质量份有机高分子材料、1～50质量份无机粒子、3～200质量份添加剂。优选地，混合浆料由以下质量份的原料组成：2000～5000质量份溶剂、50～100质量份有机高分子材料、5～20质量份无机粒子、10～800质量份添加剂。

所述的混合浆料的溶剂为丙酮、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮的一种或两种以上任意比例混合物；

所述的混合浆料的添加剂为水、甲醇、乙醇、异丙醇、环己烷、四氢呋喃的一种或两种以上任意比例混合物；

所述的混合浆料的无机粒子为微孔、中孔或大孔类沸石粒子、三氧化二铝、二氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化镁中的一种或两种以上任意比例混合物，其粒径分布均匀，范围为0.04～5.0μm；

所述的混合浆料的有机高分子材料为醋酸纤维素、甲基羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素中的一种或两种以上任意比例混合物。

所述的混合浆料的固含量为3wt%～50wt%，其中有机高分子材料与无机粒子的质量比20:1～1:3。

所述的高吸液性和耐氧化性锌银电池隔膜的制备方法，包括无机粒子的表面改性、无机粒子和有机高分子材料的混合浆料制备、浆料成膜、干燥、压制过程。

所述的无机粒子的表面改性为经过硅烷偶联剂进行表面处理，硅烷偶联剂包括乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷的一种或两种以上任意比例混合物。

所述的无机粒子和有机高分子材料的混合浆料制备，将溶剂、有机高分子材料、无机粒子和添加剂混合，浆料的混合方式采用机械搅拌、球磨搅拌和超声处理方式中的一种或两种以上配合。

所述的浆料成膜工艺采用喷膜法、刮膜法、流延法、辊涂法中的一种或两种以上共用。

所述的混合浆料在成膜前需要经过真空脱泡处理。