[发明专利]适于激光焊接的锌溴液流电池隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适于激光焊接的锌溴液流电池隔膜及其制备方法，属于锌溴液流电池技术领域。

背景技术

现有技术中，锌溴液流双极型电池的热塑性树脂材料框体和双极板、隔膜之间的密封连接一直以来都是一个棘手的问题。目前，热塑性树脂材料的框体与双极板、隔膜之间都是通过热焊接、振动熔敷一体化或使用胶粘的方式实现密封的，这些密封方式工艺复杂，合格率低,焊接可靠性较差。

为了克服上面所述密封方式的缺点，已有人发明了使用激光焊接液流双极型电池框体与双极板、隔膜的方法；激光焊接方法工艺简单,可靠性高,但需要被焊接材料能够吸收特定波长的激光能量,而传统的锌溴液流电池隔膜中不含吸能填料成分，因此无法用于激光焊接。

专利申请01810291.3公开了一种金属/卤素电池用隔板，特别是锌/溴电池的隔板，含有粘均分子量不小于350,000且不超过2,000,000的聚烯烃和亲水性细颗粒无机材料，在所述聚烯烃中分子量不小于1,000,000的聚烯烃的重量比例不小于15%且不大于80%，其中聚烯烃与亲水性细颗粒无机材料的重量比不小于0.55且小于1，所述隔板的孔隙容积不小于900mm³/g，厚度为0.2-1.0mm。其说明书中虽然记载了“如果需要，可加入抗氧剂、紫外线吸收剂、润滑剂、防粘连剂、着色剂、阻燃剂等添加剂，前提是这些添加剂不对本发明目的产生负面影响”，但并没有记载具体加入哪些种类的添加剂、加入多少量不会对该发明目的产生负面影响，即没有记载可行的技术方案；况且该专利的发明目的是获得耐热性、抗应力破裂性和电性能优异的隔板，并未涉及能否用于激光焊接的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种适于激光焊接的锌溴液流电池隔膜及其制备方法。本发明通过在原料中加入一定量的吸收红外线的色母，赋予锌溴液流电池隔膜可激光焊接性，且对隔膜的溴透过率、电阻等物理性能无明显影响。

本发明采用的技术方案：一种适于激光焊接的锌溴液流电池隔膜，按重量份计算，它是由二氧化硅10-35份、增塑剂35-65份、PE原材料10-40份、吸收900-1000nm激光能量的色母1-5份、抗氧剂1-2份混合制成的。

前述的锌溴液流电池隔膜优选由二氧化硅24份、增塑剂50份、PE原材料24份、吸收900-1000nm激光能量的色母1份、抗氧剂1份混合制成。

前述的锌溴液流电池隔膜中：

所述二氧化硅为比表面积100-400m²/g的气相法二氧化硅。

所述增塑剂为PE隔板专用油或PE隔板专用油中添加20%-50%重量的邻苯二甲酸酯、癸二酸酯、己二酸酯、偏苯三酸酯、磷酸酯、流动石蜡中的一种或几种的混合物，优选PE隔板专用油；邻苯二甲酸酯包括邻苯二甲酸二乙酯（DEP）、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、邻苯二甲酸二辛酯（DOP）；癸二酸酯包括癸二酸二辛酯；己二酸酯包括己二酸二辛酯（DOA）；偏苯三酸酯包括偏苯三酸三辛酯(TOTM)；磷酸酯包括磷酸三丁酯（TBP）、磷酸二苯一辛酯。

所述PE原材料为质量比1-2:1的分子量200万以上的UHMWPE（超高分子量聚乙烯）和分子量30万以下的HDPE（高密度聚乙烯）；该混合PE成型稳定性好，耐溶剂腐蚀作用强，从而使得加入添加剂吸收900-1000nm激光能量的色母后的材料用来制作的可激光焊接锌溴电池隔膜的耐电解液腐蚀性及抗溶胀作用更强；质量比优选为1-2:1，可以使材料具备UHMWPE的延展性的同时具备HDPE的良好硬度及机械强度。

所述吸收900-1000nm激光能量的色母选自型号为Polyblack-2778、plasblak un2014、s342、IR PE10252等色母；优选为plasblak un2014或Polyblack-2778。

如上所述适于激光焊接的锌溴液流电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）按比例称取二氧化硅和增塑剂，混合、搅拌30分钟；

（2）按比例称取PE原材料、吸收900-1000nm激光能量的色母和抗氧剂，加入步骤（1）所得混料中，再次搅拌30分钟；

（3）将步骤（2）所得混合料喂入挤出机进行挤出成型，然后用压延辊压延至厚度为0.6～1.2mm，挤出时熔体温度为165℃～200℃，挤出压力为5～20Mpa，熔体停留时间为1-3min；

（4）将步骤（3）所得压延后的片材经过萃取机萃取后烘干，制得锌溴液流电池隔膜。