[发明专利]一种应用于动力电池正极板的硝酸纤维素薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硝酸纤维素薄膜及其制备方法，具体是一种应用于动力电池正极板的硝酸纤维素薄膜及其制备方法，属于铅酸蓄电池技术领域。

背景技术

目前，动力电池具有以较长时间的中等电流持续放电为主，间或以大电流放电的特点（用于启动、加速或爬坡），被广泛应用在电动自行车，混合电动车市场中。动力电池主要是由电池盖、正极、隔膜、负极、电解液、电池外壳组成，其正极的活性物质常见的为PbO₂，负极的活性物质为Pb，隔膜多为AGM隔板。正极材料、负极材料、电池隔膜、电解液是铅酸蓄电池最重要的四项原材料。

现有的动力电池存在能量密度小，寿命短，活性物质容易脱落等缺点。为此，对于如何能够延长电池寿命，提高比容量，减少活性物质的脱落，一直是人们所关注并亟需解决的问题，因此，有必要在现有蓄电池结构的基础上再对其进行改进，延长其使用寿命。

现有技术中，用于蓄电池的纤维素膜多次从电池的角度考虑而忽略了纤维素膜本身的机械强度、膜对电池极板活性物质的作用以及对电池充放电过程中电解液的自由扩散和离子迁移的影响。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种应用于动力电池正极板的硝酸纤维素薄膜，该硝酸纤维素薄膜具有较高的机械强度，能够和电池极板紧密的结合在一起，不仅可以防止动力电池正极板活性物质的脱落，延长电池的寿命，同时可以大大提高电池的比容量。

本发明技术方案如下：一种应用于电池正极板的硝酸纤维素薄膜，是由以下质量百分比的组分制备：硝化棉30~45%、丁酮40~50%、甲苯5~7%、甲基纤维素0.1~0.2%、聚四氟乙烯0.01~0.10%、蓖麻油0.5~1%、稀释剂2~16%、N-甲基吡咯烷酮1~2%、树脂1.5~2.2%；具体制备步骤如下：

（1）将硝化棉和甲基纤维素以丁酮、甲苯、稀释剂溶解、混合，然后将树脂、蓖麻油加入，进一步混合均匀，制得溶液A；

（2）将聚四氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮混合，然后将其放于球磨机中进行球磨，使聚四氟乙烯充分溶解，得溶液B；

（3）将溶液A和溶液B置于超声波下超声处理10~30min，使溶液中的各种成分混合均匀并制成均一乳液；

（4）将电池正极板完全浸入步骤（3）制备得到的乳液中，浸泡5~10min后，以匀速将浸泡后的电池正极板缓慢提出，置于室温下自然风干，所得电池正极板表面的膜层即为硝酸纤维素薄膜；其中，所述稀释剂为乙醇、乙二醇、丁醇、异丙醇、乙酸中的一种或几种；所述树脂为液态氨基树脂或醇酸树脂。

优选的，所述溶液A和溶液B的超声处理方法可以是：先将溶液A置于频率50~60kHz的超声波下超声处理10~30min，然后将溶液B与溶液A混合，再将混合溶液在频率50~60kHz的超声波下超声处理10~30min。

优选的，所述溶液A和溶液B的超声处理方法还可以是：将溶液A和溶液B倒入搅拌机中，以转速400~800r/min搅拌分散5~10min，再将制得的混合溶液置于频率40~50kHz的超声波下超声处理10~20min。

进一步优选的，所述超声处理时，混合溶液温度为30~40℃。

本发明所述薄膜还可以是由以下质量百分比的组分：硝化棉30~45%、丁酮40~50%、甲苯5~7%、甲基纤维素0.1~0.2%、聚四氟乙烯0.01~0.10%、蓖麻油0.5~1%、稀释剂2~16%、N-甲基吡咯烷酮1~2%、树脂1.5~2.2%，采用如下步骤制备：

（1）将丁酮、甲苯、稀释剂、甲基纤维素、聚四氟乙烯混合均匀，然后向其中加入硝化棉、树脂和蓖麻油，在常温下搅拌5~15min制成乳液；

（2）取洁净的玻璃板在乳液中浸泡5~10min后取出，用气相成膜法使乳液在玻璃板上成膜，再经过水洗萃取、真空干燥后制得硝酸纤维素薄膜；其中，所述稀释剂为乙醇、乙二醇、丁醇、异丙醇、乙酸中的一种或几种；所述树脂为液态氨基树脂或醇酸树脂。

本发明方法所述硝酸纤维素薄膜是以膜层的形式吸附在极板的表面，所述膜层厚度为0.03-0.1mm。

本发明方法所制备的硝酸纤维素薄膜是一个多层孔状薄膜，所述薄膜表面微孔孔径为0.5μm-5μm。

本发明采用上述技术解决方案所能够达到的有益效果是：