本发明涉及一种锌锰干电池用的新型隔离层材料-锌锰干电池用隔膜(简称电池隔膜),特别是涉及一种以混合纤维制成的纤维毡为载体涂以含有非水溶性糊化剂的成膜材料、形成具有隔层、膜层和互渗层三层结构的复合膜(见附图1)的制造方法。 当代电池工业的第三代产品称为纸板电池,其隔离层材料是双层结构的浆层纸,是以含有水溶性糊化剂的浆料涂布在基纸上(多为电缆纸类)而制得的。纸板电池虽然比单层结构的薄膜电池易于工业化生产而被广泛采用,但纸板电池普遍存在贮存寿命短、防漏性能差等质量问题。
本发明的目的在于提供一种锌锰干电池用的新型隔离层材料。该材料可以提高电池隔离层的电化学性能,克服纸板电池和薄膜电池的缺点、解决长期困扰电池工业的难题,促进电池的更新换代。
本发明通过国际联机检索系统,使用“中国专利数据库”、“中国重大科技成果数据库”等五个数据库,查出相关文献为0篇。以本发明的方法生产出的产品经黑龙江省机械产品质量监督检验二站(哈尔滨工业大学)地检测结果表明:其电化学性能超过国产浆层纸。
本发明是通过如下新技术实现的:
1、用混合纤维制成超薄纤维片基。
2、在片基上贴合一层多孔、弹性毡状纤维层,称为纤维毡。
3、将非水溶性壳聚糖加入成膜材料中。
4、以纤维毡为载体,涂布成膜材料,膜料与载体上的毡状纤维层形成互渗层。
5、压制、烘干成三层结构的电池隔膜。
以上技术是通过联合隔膜成型机实施的。联合隔膜成型机的工作流程如附图2所示。
联合隔膜成型机共分四个行程区,九个工部:
Ⅰ-片基行程区包括:1、片基成型工部。
Ⅱ-纤维毡行程区包括:2、毡状纤维层成型工部;3、贴合工部;4、烘干工部。
Ⅲ-复合膜行程区包括:5、膜料流延工部;
6、桥式烘干工部;7、熨烫工部。
Ⅳ-后处理行程区包括:8、分切工部;9、收卷工部。
在联合隔膜成型机上按下列步骤制作。
1、片基成型:
混合纤维的配方:(重量百分比)
混合木浆:80-100%
聚乙烯醇缩甲醛丝:0-20%
成型:在1片基成型工部抄造成厚度为25-40微米的片基。
2、纤维层成型:在2毡状纤维层成型工部将硫酸盐针叶木浆制成40-80微米厚的毡状纤维层。
3、贴合:在3贴合工部,将片基与毡状纤维层贴合成纤维毡。
4、烘干:在4烘干工部烘缸干燥。
5、膜料流延:
①成膜材料的配方:(重量百分比)
丙烯腈-乙酸乙烯酯 6-10%
壳聚糖(脱乙酰基甲壳素) 5-10%
交联淀粉 30-50%
醚化交联淀粉 20-25%
聚乙醇辛基苯基醚 2-10%
抗蚀剂 2-10%
②配制:
混合:上述物料与去离子水1∶2.5-1∶3.5混合后搅拌均匀。
消泡:精混机中消泡混合0.5-2.0小时。
③流延:在5工部进行流延涂布,使涂布量达到25-30克/平方米为标准。
互渗层形成:膜料渗入到毡状纤维层中,形成互渗层。
6、在6工部桥式热风干燥器中,经80度-120度(摄氏)高温干燥和60度-80度(摄氏)低温干燥,回潮后,制成含水量不大于10%的整幅隔膜。
7、在7熨烫工部经60度(摄氏)热辊熨烫定型。
8、在8分切工部按规格分切。
9、在9收卷工部收卷为盘状成品。
下面是本发明的电池隔膜与国产浆层纸,在其他材料和工艺条件相同的情况下,同时制成高导电合剂型R6P电池,并按GB7112-86标准的规定进行对照检测的结果。
本发明锌锰干电池用隔膜,具有优良的电化学特性,用其装配的电池的容量、功率、防漏性和贮存期等都有明显的提高。它的优点在于:
1、内阻小、短路电流大。与国产浆层纸相比,电池的短路电流平均大0.5-1.0A。
2、离子透过性好。由于互渗层的存在,使离子扩散速度加快,用其装配成的电池更适合于重负荷放电。
3、保液性能好。结构上具有互渗层的三层结构的复合膜的吸液能力有如下规律:
(负极)膜层>互渗层>隔层(>正极)
这一特性使负极表面能够保持足够的电解液,有效地延缓结晶发生,延长了保质期、贮存期。
4、抗胶化能力强。纤维毡具有耐盐性(电化学稳定性),既使在电池放电后期,锌离子浓度急剧增加时,也不易胶化,仍能保持多孔结构,水分子可以顺利通过隔膜,从而提高了电池的防漏性能。
综上所述,本发明的电池隔膜,由于具有三层结构比薄膜电池的膜和纸板电池的浆层纸,具有更优良的电化学性能,是可以替代二者的电池隔层新材料。