电池隔膜.pdf

本发明涉及电池隔膜及有关的制造方法，以及含这种电池隔膜的缺电解质电池（Starved-electrolyte  battery）。具体地说，本发明涉及一种具有低电解质电阻和高均匀度的电池隔膜。
    许多种产品，从日用电子产品到以电池为动力的电动车辆，都使用电化学能源。同样，已设计或提出了许多种原电池和蓄电池用于这些各不相同的用途。例如，已知有以下的电化学体系：AgO/Zn、Ag₂O/Zn、HgO/Zn、HgO/Cd、Ni/Zn、Ni/Cd、Ni/MH和Zn/空气。

    电池是一种能将电化学能转变成直流电的装置，可以称作原电池或蓄电池。原电池和蓄电池之间的差别在于所用的电化学活性物质的类型。原电池（或燃料电池）定义为通过矿物燃料及其衍生物的氧化产生电流的那些电池体系（Kirk-Othmer  Encyclopedia  of  Chemical  Technology，3，545页以后，1978）。因此，当燃料消耗光时，电池的寿命也完全终结了。而蓄电池则通过可逆的化学反应产生电流，因此可以通过沿着与正常的电流流动相反的方向施加外电流进行再充电（同上书，569页）。

    电池组由一个或多个单体电池构成。在其最基本的形式中，单体电池含有一对极板（即，阳极和阴极）、电池隔膜和电解质。当在电池上施加负载时，在阳极处通过氧化产生电子。这样产生的电子通过负载，然后在阴极返回电池，阴极则被还原。

    在这样的单体电池中，电解质溶液（即，含电解质的溶液）是在极板之间进行物质传输的介质。电池隔膜的基本功能是防止极板之间的直接接触和保留电解质溶液。在缺电解质型的单体电池中，隔膜完全占据了极板之间的空间，电解质溶液则完全包含在电池隔膜内。因此，电池隔膜在这种电池中起着电解质溶液的储器的作用。

    这种电化学体系的电池隔膜最好是具有多种特性。例如，电池隔膜应当是自发、均匀和持久地可被润湿，以便适应通常是水溶液的电解质溶液。电池隔膜的自发润湿性保证了在电池制造期间电池隔膜对电解质溶液的吸收不会造成电池隔膜内存在对性能有不利影响的无电解质的疵点（如气泡）。电池隔膜的均匀的润湿性保证电池隔膜具有始终一致的性质，从而使得用这种隔膜制造的电池性能一致和可以预料。电池隔膜的持久的润湿性保证了在电池的使用寿命内电池隔膜中不会产生无电解质的疵点（如气泡），这些疵点会改变电池性能并有不利影响。

    隔膜还应当是尺寸上稳定的，而且最好是在加入电解质溶液时不明显溶胀。当然，电池隔膜还应当对于通常在单体电池中存在的严酷的酸性或碱性条件呈化学惰性。此外，电池隔膜应具有高的机械强度。电池隔膜在加工方向上的机械强度宜至少为约5磅/线性英寸宽度（约90Kg/m）。最好是，电池隔膜在加工方向的抗拉强度至少约为10磅/线性英寸宽度（约180Kg/m）。这将使得电池隔膜能用常规的制造工艺装入电池中。

    这类电池隔膜的另一理想特点是它具有极小的电解质电阻，优选在1000Hz和23℃于40%KOH中测得的或根据对给定的单体电池的要求确定的电阻小于约50mΩ-英寸²（约320mΩ-cm²），例如约15-50mΩ-英寸²（约95-320mΩ-cm²），或者甚至低到约10mΩ-英寸²（约65mΩ-cm²）或更小。极小的电解质电阻之所以重要有多种原因。例如，如果电解质电阻太大，电极极板的氧化和还原速度将被延缓，电池的功率输出也相应地减小。

    电池隔膜的电解质电阻直接关系到电解质通过隔膜的能力。此外，该电阻还与包含在隔膜内的电解质数量有关。因此，电池隔膜最好设计成电解质溶液能迅速而完全地被电池隔膜吸收。换言之，电池隔膜应具有高的毛细作用和完全被润湿。另外，为了制造电池容易，电池隔膜应当能够在向隔膜中加入电解质溶液时迅速地芯吸电解质溶液。再者，极其希望电池隔膜有高而恒定的吸收容量，即，它能吸收大量的电解质溶液。最好是，电池隔膜能吸收其本身重量100-300%的电解质溶液。

    电池隔膜最好还具有均匀的结构。这要求隔膜的绝对厚度和密度都均匀。如果电池隔膜内的结构不均匀，则电池的电解质电阻可能由于例如隔膜内无电解质溶液的疵点（例如气泡）的形成而变得不均匀。这可能导致电池隔膜内的电流分布不均匀。另外，如果电池隔膜内的电解质浓度的均匀性随时间变差，则电解质电阻可能上升到电池无法工作地地步。

    均匀隔膜的另一好处是用指定的制造工艺生产的各个隔膜的性质是始终一致和可预知的。在制造期间，可以从单卷材料上切割出成打的电池隔膜。如果每批材料的物理性质变化，则由这些材料制得的隔膜可能具有不可预测的特性。例如，各个隔膜吸入的电解质的数量可能变化，给最终的电池制造过程带来困难。另外，假如指定的一批电池隔膜的电解质电阻互不相同，由这些隔膜制得的电池的电压和功率输出会有很大的波动。

    多年来曾设计了各种各样的电池隔膜以试图实现一种或多种上述所希望的优越性。但至今在很多情况下，电池隔膜的设计只好放弃许多希望有的特点。例如，由于力图使电池隔膜的表面能自发地被润湿，很多电池隔膜是用能被电解质溶液浸滤的材料构成的。这些材料可以包括表面活性化合物或其它润湿剂。当这些化合物被从电池隔膜中浸滤出来时，隔膜的结构和被电解质自发润湿的性能变差。另外，浸滤出的物质沾污电解质溶液并且可能与电解质溶液反应使其变质。这些作用均缩短电池的使用寿命。同样，很多电池隔膜含有金属污染物，它也可能被浸滤到电解质溶液中，产生类似的有害影响。

    先有技术未能以令人满意的方式解决的一个具体问题是隔膜内存在干疵点的问题。不均匀性会使电解质溶液沟流通过电池隔膜的一部分，从而形成干的疵点。这些干疵点减小了电解质溶液可以穿过的有效面积，从而增大了电池隔膜的电解质电阻。此外，在试图制造性能恒定的电池时，不均匀性会带来许多制造问题。

    因此，本发明力图以最小的代价实现对电池隔膜所要求的这些特点。本发明的目的在于制造电解质的通过阻力低的电池隔膜。另外，本发明涉及提供一种容易与电解质溶液适应的电池隔膜，它具有例如高的毛细作用、润湿时的尺寸稳定性、高吸收容量和良好的抗浸滤及其它化学侵蚀的性能。此外，本发明力图改进本领域已知的电池隔膜的不均匀性，从而解决形成干疵点和制造质量控制的问题。全套电池组和制造电池隔膜的方法也属于本发明的范围。本发明的这些及其它优点和好处在本文对本发明的说明中将显而易见。

    本发明提供了一种电池隔膜，该隔膜含有一个粘到非织造载体层上的非织造的电解质储器层。载体层中含有平均直径大于约15μm的纤维。最好是，载体层被砑光到厚度小于约10密耳（约255μm），厚度变化率不超过约10%。电解质储器层含有平均直径约10μm或更小的纤维，厚度小于约15密耳（约380μm）。此层最好是直接熔喷在载体层上。这种构成电解质储器层和载体层的非织造纤维选自聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯及它们的混合物。本发明还提供一种制备这种电池隔膜的方法以及装有这种电池隔膜的电池。本发明的电池隔膜是极其均匀的，而且可自发润湿。另外，这种电池隔膜在与电解质溶液接触后仍保持可自发润湿性，而且保证长期和稳定的电池使用寿命。

    本发明的电池隔膜包括一个有粗纤维层和微纤维层的两层复合结构。粗纤维层是由直径相对较大的纤维制造的非织造的载体层，它为电池隔膜提供必须的强度。微纤维层是由直径相对较小纤维制造的非织造的电解质储器层，它为被电池隔膜包含的电解质提供了必要的储器。因此，本发明的电池隔膜含有一个非织造的载体层和粘合于其上的一个非织造的电解质储器层，载体层中含有、而且最好其组成是平均直径至少约15μm的纤维，电解质储器层含有、而且最好其组成是平均直径为10μm或更小的纤维，其厚度小于约15密耳（约380μm）。

    构成各层（即，载体层和电解质储器层）的纤维可以选自适合在电池中作为本发明电池隔膜的任何类型的物质。通常，非织造的各层可以由聚酰胺、聚烯烃及其混合物等热塑性纤维制备。构成本发明电池隔膜各层的纤维可以相同或不同，而且最好是选自聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯及其混合物。载体层和电解质储器层的纤维最好相同，尤其是用聚丙烯制造。

    适合用于本发明的非织造的载体可以由任何一种非织造材料制造，例如纺粘型或熔喷型纤维。纺粘法得到由本体聚合物直接形成的具有正常织物直径的长丝构成的织品。熔喷法得到直径比典型的织物直径小得多的纤维。（Encyclopedia  of  Polymer  Science  &  Engineering，10，219-23，1985）。本发明的电池隔膜的非织造载体最好是用纺粘法制造。这种方法形成的非织造材料具有高抗拉强度和适合作为载体使用的其它性质。

    用来形成非织造材料的纤维可以具有任何合适的直径。具体地说，纤维的直径应当足够大，以便能提供作为载体起作用的足够强度，例如平均直径至少为15μm。优选使用平均直径从约15到约100μm的纤维来制备适用于本发明电池隔膜的非织造载体。最好是纤维的直径为约20到约80μm。

    本发明中使用的非织造的载体层的片重（Sheet weight）和抗拉强度应当足够高，以便为电解质储器层提供支承并在制造电池隔膜期间防止撕裂。片重至少为约15g/m²、优选大于约25g/m²的材料适合用在本发明中。材料的片重最好是约50-100g/m²。另外，材料的抗拉强度应当至少为约5英磅/线性英寸（约90Kg/m），最好是抗拉强度大于10英磅/线性英寸（约180Kg/m）。

    优选用于制造载体层的非织造材料包括例如聚丙烯类，如Lutrasil^TM（约20μm直径的纤维，Lutrasil，Freudenberg，德国）和Typar^TM（约45μm直径的纤维，Reemay，Old Hickory，Tennessee），以及尼龙类，如Cerex^TM（约20μm直径的纤维，Fiberweb North America，Simpsonville，South Carolina）。最好是用Unipro^TM150和Unipro^TM200聚丙烯纤维（直径约30μm的纤维，Phillips）制备载体层。

    在本发明的一项优选的实施方案中，非织造的载体层在与非织造的电解质储器层粘合前先被砑光。砑光有助于减小载体层的厚度和提高载体层的厚度均匀性，并从而降低用载体层制造的电池隔膜的厚度和改进其均匀性。但是，砑光对载体层的强度特性会有不利影响，因此在砑光载体层时应当小心操作，以便对载体层的不利影响不致于达到该载体层不能为用它制造的电池隔膜提供足够强度的程度。另外，该材料不应当被砑光到载体层变成无孔，或者对于用Gurley空气流量计在载体层两边测得的隔膜两边的压力降有显著的不利影响。如果压力降的升高太大，则对电解质电阻可能有不利影响。穿过该材料的压力降在砑光后以不超过砑光前的10倍为宜。最好是，砑光后的压力降增加不超过砑光前的约5到7倍。

    载体层的砑光可以用任何合适的方法进行。砑光过程最好根据美国专利申请08/116，901所公开的方法进行。在该方法中，非织造材料在一个弹性辊和一个不变形辊之间砑光。不变形辊含有或者由任何与非织造材料接触时不变形的材料（例如不锈钢）制造。弹性辊含有或者包覆着一个塑料、橡胶或纤维质材料的涂层，例如硅橡胶、尿烷橡胶、尼龙或棉花。该辊最好被纤维和热固性树脂的组合体包覆，例如一种Beloit Supertex^TM材料。在美国专利申请08/116，901中可以查到对这些工艺变量及其对砑光工艺的影响的详尽解释。

    载体层可以有任何合适的厚度，但是最好是尽可能地薄，例如，足以为电池隔膜提供所要求的强度即可。载体层的厚度优选低于约20密耳（约510μm），低于约10密耳（255μm）更好，最好是低于约5-8密耳（约125-205μm）。

    载体层的厚度应尽量均匀。载体层厚度的变化优选不超过约10%，不超过约5%则更好。厚度变化率是通过测定材料表面上间距均匀的若干部位处的材料厚度来确定的。这些厚度的测量的标准偏差除以这些测定的平均值为厚度变化率。就本发明而言，厚度规定为用一个底脚面积为0.0276英寸²（0.178cm²）的量规在造成施加压力为约9磅/平方英寸（约62千帕）的0.25磅（0.11Kg）压力负载下测得的厚度。

    电池隔膜是通过在载体层上粘合一个非织造的电解质储器层构成的，两层之间有充分高的粘结度，以便在随后的制备本发明的电池隔膜和由其制造电池时对本发明电池隔膜的处理期间两层不会分离。两层间的剥离强度一般应至少为约10g/线性英寸（约4g/线性cm），更典型的数值是至少约15g/线性英寸（6g/线性cm）。电池隔膜最好是一种由电解质储器层不用粘合剂而与载体层整体结合构成的复合结构。两层之间的这种粘合最好在已经对非织造的载体层作砑光处理之后进行，当然，只要采用了砑光，这些步骤的次序就并非关键。实际上，非织造的载体可以在粘结上非织造的电解质储器层之前和/或之后被砑光。

    虽然可以用任何合适的方式将非织造的电解质储器层粘合到载体层上，但是最好是将电解质储器层直接熔喷到载体层上，以便在载体层和电解质储器层之间直接形成充分的粘结。熔喷法已广泛用于制备非织造的织物，在美国专利3，978，185和4，594，202中叙述了典型的工艺细节。大体上说，本发明采用的方法包括将形成纤维的聚合物经由小孔挤入高速的热气流中，该气流射向一个收集表面，例如一个用转动轴带动的转动的收集辊上。气流使挤出的聚合物变细，在小孔和收集表面的间隙中形成微纤维，这些纤维在收集到收集表面（例如根据本发明的合适的载体层）上之前在间隙中被冷却。很多变量可以影响熔喷过程，例如，聚合物、空气流的速度、送往成纤维小孔的空气的体积、温度和压力等。这些变量对熔喷层形成的影响是本领域技术人员所熟知的。

    在以这样一种优选的方式制备本发明的电池隔膜时，非织造的载体起收集表面的作用，它在电解质储器层形成之前就装在熔喷装置的收集辊上。适合作为载体的商品材料，例如Unipro^TM150和Unipro^TM200，通常以片状织物的形式供应。如果载体已如前述被砑光，织物的一面会比另一面粗糙。在这种情形，最好是将电解质储器层熔喷到载体层的粗糙面上，以便增强电解质储器层和载体层之间的粘合。

    两层之间的粘合可以通过在熔喷层上施加一个预涂层而进一步增强。当涂敷涂层时，最好调节工艺条件以使预涂层纤维具备对载体层的最佳粘结。这样形成的预涂层有助于剩下的电解质储器层对载体层的整体结合。正如本领域所熟知，可以调节若干工艺变量以实现这一结果。例如，如果减小小孔和收集表面之间的距离，电解质储器层和载体层之间的粘结会有改进。

    电解质储器层对载体层的粘合应该使电解质储器层均匀地粘合到载体上。粘合的均匀性可以目测测定，例如，拿住粘合的两层靠近一个光源并确定粘合的两层是否均匀透明，或者用手触摸。另外，厚度变化率的测定可以如上述用厚度规测定。

    当载体层的纤维有足够大的直径提供必要的抗拉强度时，载体层通常不能具有所要求的毛细作用。因此，为了提供电池隔膜所需要的毛细作用，电解质储器层应当由直径较小的纤维组成。这种纤维一般不能单独使用（即，不用载体层），因为这种纤维若无载体层的帮助，其强度经受不住电池制造过程。电解质储器层的平均纤维直径优选比载体层的平均纤维直径至少小5倍，最好是小10倍或更多。确切地说，电解质储器层的纤维直径宜小于约10μm，优选范围是约2-8μm。电解质储器层可以具有任何合适的基重（basis weight）。电解质储器层的基重宜小于约60g/m²，最好是从约20到约60g/m²

    电解质储器层可以具有任何合适的厚度。电解质储器层的厚度宜为约5-15密耳（约125-380μm），最好是小于约10密耳（约255μm）。理想的厚度通常由电池要固定的电解质溶液的数量和所要求的电池性能决定。随着电池隔膜厚度的增加，它将保留更多的电解质，这起有利作用。但是，隔膜厚度的增加也会使隔膜的电解质电阻增加，因此增大了使用这种隔膜的电池的阻抗，这是一种不利作用。另外，电池隔膜厚度的增大将造成给定体积的电池内的活性物质减少，这也是一种不利作用。对于大多数用途，电解质储器层的厚度最好是约3-10密耳（约75-255μm）。

    因为本发明电池隔膜的载体层和电解质储器层都含有、而且优选由低表面能的纤维组成，从而不能被电解质自发润湿，所以最好是将本发明的电池隔膜表面改性以使其变得可自发润湿，从而隔膜可以自发地被电解质溶液润湿。这种表面改性优选在电解质储器层和载体层已经整体粘合之后进行;但是，可以将载体层进行预处理，使其在施加电解质储器层之前变得可以自发润湿。隔膜应改性成其临界润湿表面张力（CWST）用美国专利4，880，548中公开的CWST试验测得至少为约70达因/厘米（约70mN/m）。使隔膜变成可自发润湿的优选方法是将隔膜与一种亲水性单体接枝聚合。这类单体的优选实例包括有醇官能基的丙烯酸或甲基丙烯酸单体，例如丙烯酸、甲基丙烯酸、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、叔丁醇、丙烯酸羟基乙酯、甲基丙烯酸羟基乙酯、丙烯酸羟基丙酯、甲基丙烯酸羟基丙酯和它们的混合物。特别优选的单体是丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟基乙酯、丙烯酸羟基丙酯及它们的混合物。

    可以用任何合适的手段将单体接枝聚合到本发明使用的疏水性纤维上。辐射接枝是实现所要结果的优选方法。辐射源可以来自放射性同位素，例如钴60、锶90或铯137。或者是，辐射可以来自诸如X-光机、电子加速器、紫外线发生器等来源。电子束辐射是优选的辐射源，因为它形成均匀的接枝产物。

    进行接枝时通常是辐射隔膜，然后将其与合适的单体溶液接触，或者是，在隔膜与单体溶液接触的同时辐射隔膜。如果用前一方法进行聚合，隔膜应尽快地与单体溶液接触，以便将可能会消耗辐射所产生的活化位的副反应减至最小。无论哪一种情形，辐射均应在无氧存在下进行，氧会降低此方法的效率。最好是在氮的惰性气氛下进行辐射。在完成接枝后，电池隔膜应能被均匀润湿。电池隔膜润湿性的一种实际量度是电池隔膜的芯吸速度，例如，电池隔膜将电解质垂直芯吸指定距离的相对时间。本发明的电池隔膜优选在不到约300秒内垂直地芯吸40%KOH一英寸，不到约200秒则更好，最好是不到约100秒。

    本发明的电池隔膜高度均匀。电池隔膜的均匀性可以用许多种试验测定，例如，用测绘厚度法、Gurley空气流动法、电阻法等。

    本发明的电池隔膜可以用常规的制造方法装入电池中。很多种原电池和蓄电池都属于本发明的范围内，例如AgO/Zn、Ag₂O/Zn、HgO/Zn、HgO/Cd、Ni/Zn、Ni/Cd、Ni/MH和Zn/空气等电化学体系。这些电池组的制作可以是例如将若干单体电池串联，其中至少一个单体电池含有按照本发明制造的电池隔膜。

    本发明还包括一种制造本文所述的电池隔膜的方法。此方法包括提供一个其中含有平均直径至少为约15μm的纤维的载体层并将一个电解质储器层粘结到此载体层上。这两层最好是整体地粘合在一起。此步骤应当进行得使所形成的电解质储器层的平均纤维直径小于约10μm，厚度小于约10密耳（约255μm）。

    此方法中使用的纤维宜选自聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯及它们的混合物。最好是，此方法使用聚丙烯纤维，其中载体的纤维的平均直径比构成电解质储器层的纤维至少大5倍。

    在一项优选的实施方案中，本发明的方法包括将载体层砑光到厚度小于约10密耳（约255μm）、厚度变化率不超过约10%的步骤。此步骤在电解质储器层粘合到载体层上之前进行，但这并非关键。

    本发明的方法还要求使电池隔膜变成可自发地被润湿。这一步骤可以用任何合适的方式进行，例如在隔膜上辐射接枝一种亲水性单体。如前所述，这种优选的方法包括用电子束辐射将一种单体（例如丙烯酸或甲基丙烯酸）接枝到隔膜上，产生均匀接枝的产物。

    以下实施例进一步说明本发明，当然，不应看作是对本发明范围的任何方式的限制。

    实施例1

    本实施例提供本发明的电池隔膜的示例说明。

    一卷由据信直径为约20-30μm的纤维制备的非织造的聚丙烯织物，其厚度为11密耳（280μm）、基重50g/m²，Gurley空气流速为不到0.12秒100ml，将其砑光到厚度为5密耳（125μm）。在这个砑光过的载体上熔喷一层4密耳（100μm）的直径约3-5μm的聚丙烯纤维。所得的电池隔膜的厚度约为9密耳（230μm），基重86g/m²，Gurley空气流速为1.5秒100ml。

    将这卷材料在电子束加速器中进行β射线辐照，总剂量为7兆拉德，然后在氮气中与含10%甲基丙烯酸羟基乙酯、6-10%甲基丙烯酸、0.05%二乙二醇二甲基丙烯酸酯（DEGDMA）和25%叔丁醇（TBA）的单体水溶液浴接触。在氮气氛下收卷，在室温下贮存三天。贮存之后，用水洗该卷材约4小时，然后干燥。

    这样形成的电池隔膜是高度均匀的，具有理想的物理性质。具体地说，隔膜在40%KOH中的电解质电阻为23mΩ-英寸²（186mΩ-cm²），吸收230%的40%KOH，Gurley空气流速（100ml）为4.6秒。预期此电池隔膜特别适用于碱性Ni/MH和Ni/Cd电池。

    实施例2

    本实施例提供本发明的电池隔膜的另一个示例说明。

    一卷由据信直径为约20-30μm的纤维制备的非织造的聚丙烯织物，厚度为14密耳（155μm），基重为67g/m²，Gurley空气流量为100ml小于0.12秒，将其砑光到厚度为5.9密耳（150μm）。在这种砑光过的载体层上熔喷一层4密耳（100μm）的纤维尺寸约为3-5μm的聚丙烯纤维。所形成的电池隔膜的厚度为9.9密耳（251μm）、基重110g/m²、Gurley空气流速为100ml/1.7秒。

    将卷材在电子束加速器中用β-射线辐射，总剂量为7兆拉德，然后在氮气氛中与含10%甲基丙烯酸羟基乙酯、6-10%甲基丙烯酸、0.05%DEGDMA和25%TBA的单体水溶液浴相接触。在氮气氛中收卷，室温下贮存三天。贮存之后，用水洗该卷材约4小时，然后干燥。

    这样形成的电池隔膜高度均匀，具有理想的物理性质。具体地说，此电池隔膜在40%KOH中的电解质电阻为26mΩ-英寸²（168mΩ-cm²），吸收280%的40%KOH。Gurley空气流速（100ml）为5.7秒。预期此电池隔膜特别适用于碱性Ni/MH和Ni/Cd电池。

    实施例3

    本实施例进一步示例说明本发明电池隔膜的制备

    将由直径约30μm（用光学显微镜测定）的纤维制备的一卷Unipro^TM150聚丙烯织物和一卷Unipro^TM200聚丙烯织物分别砑光到厚度为5和5.9密耳（125和150μm）。在每一卷上施加一层纤维直径约为7μm的熔喷的聚丙烯。这样处理过的Unipro^TM150和Unipro^TM200卷材的最终片重分别为64g/m²和83g/m²。随后将它们在电子束加速器中受总剂量为7兆拉德的β-辐射，然后在氮气氛中与含10%甲基丙烯酸羟基乙酯、6-10%甲基丙烯酸、0.05%DEGDMA和25%TBA的单体水溶液浴接触。

    在氮气氛下收卷，室温下贮存3天。贮存之后，用水洗卷材约4小时，然后干燥。这样形成的接枝过的材料高度均匀，适合在例如Ni/MH和Ni/Cd电池中作电池隔膜使用。

    实施例4

    本实施例示例说明与常规的市售材料相比本发明电池隔膜的优越性。

    从实施例3的接枝材料卷材上切下4英寸长、1英寸宽的布条。沿每条的长度方向在1英寸和2英寸（2.54cm和5.08cm）处用圆珠笔作记号。然后用样品夹将布条固定，浸入含250ml30%KOH溶液的烧杯中，直到1英寸（2.54cm）标记处。记录溶液上升到2英寸（5.08cm）标记处的时间，取三次的平均值。作为比较，用已经按实施例3中所述的同样方式接枝，但是没有砑光也未粘合电解质储器层的Uni pro^TM150及Unipro^TM200样品重复此实验。

    对于Unipro^TM150，本发明的电池隔膜能在131秒内吸入电解质溶液，与只用接枝的Unipro^TM150材料时的超过1200秒相比，比接枝的Unipro^TM150对照样快了几乎10倍。由Unipro^TM200构成的电池隔膜的性能更为突出，它能在39秒内吸入电解质溶液，与只用接枝的Unipro^TM150材料时的800秒相比，比对照样快了20倍以上。这一试验的结果清楚地表明，本发明的电池隔膜优于类似的常规材料。

    实施例5

    此实施例说明用厚度测绘法测得的本发明电池隔膜的优越的均匀性。

    将Unipro^TM150的样品在121°F（49℃）的辊温和170磅/英寸²（1170KPa）的压力下以30英尺/分（9.1米/分）的速度砑光。另外，将Unipro^TM200的样品在276°F（135℃）的辊温和1500磅/平方英寸（10340KPa）的压力下以30英尺/分（9.1米/分）的速度砑光。在两组样品的一些样品上熔喷一个聚丙烯电解质储器层，从而形成本发明的整体粘合的复合电池隔膜。

    在以下条件下测试有和没有熔喷的聚丙烯电解质储器层的砑光样品的厚度变化。从每卷材料上切下宽度约为10英寸（25.4cm）、长10英尺的材料样品。使用底脚面积0.0276英寸²（0.178cm²）的Federal 57B厚度规，在样品上施加一个0.25磅（0.11Kg）的压力负荷（造成约9磅/平方英寸（约62KPa）的压力），从厚度规上读出厚度。未砑光和未改性的Unipro^TM150及Unipro^TM200的样品也用这一方式测绘。

    从接近材料的一个角开始，沿材料的宽度方向以约2英寸（5.08cm）的间隔取5个读数。然后将量规朝前移动约1英寸（2.54cm），再取5个测量值。沿着材料的整个10英尺（305cm）长度重复这一步骤。下面列出这一测试的结果，其中n＝量规读数的数目，t＝厚度（密耳和μm），δ/μ＝厚度变化率。

    样品    n    t    σ/μ(%)

    Unipro^TM150 210 12.28密耳 14.2

    (未砑光)    [312μm]

    Unipro^TM150 181 5.14密耳 10.9

    (只砑光)    [131μm]

    Unipro^TM150 112 7.63密耳 7.2

    (砑光+熔喷)    [194μm]

    Unipro^TM200 220 14.85密耳 12.0

    (未砑光)    [377μm]

    Unipro^TM200 117 5.85密耳 8.7

    (只砑光)    [149μm]

    Unipro^TM200 240 7.88密耳 5.6

    (砑光+熔喷)    [200μm]

    这些试验结果清楚地显示了本发明的电池隔膜由于在制备中采用了砑光和熔喷技术而具有优越的均匀性。

    实施例6

    此实施例说明用空气流动测绘法测得本发明电池隔膜有优越的均匀性。

    对于实施例5的材料，测量通过4片织物的Gurley空气流速以便试验横跨材料表面的压力降的均匀性。沿材料表面的12个点得到Gurley空气流速测定值（秒）。下面列出这一测试的结果。

    Gurley流速    绝对    △P28

    样品    (100ml)    σ/μ(%)    (水柱)

    Unipro^TM150 0.10秒 10.0 0.15英寸

    (未砑光)    [0.38cm]

    Unipro^TM150 0.18秒 11.0 0.86英寸

    (只砑光)    [2.2cm]

    Unipro^TM150 0.73秒 5.5 3.6英寸

    (砑光+熔喷)    [9.1cm]

    Unipro^TM200 0.10秒 20.0 0.1英寸

    (未砑光)    [0.3cm]

    Unipro^TM200 0.42秒 21.4 2.1英寸

    (只砑光)    [5.3cm]

    Unipro^TM200 1.43秒 10.5 8.0英寸

    (砑光+熔喷)    [20cm]

    这些试验结果进一步证实了本发明电池隔膜的优良的均匀性。

    实施例7

    此实施例说明本发明电池隔膜的稳定性和持久的润湿性。将根据实施例1和2制备的电池隔膜在71℃的水浴中放置7天，然后干燥。根据实施例2制备的材料只损失试验前重量的1.5%。实施例1的材料的情况甚至更好，只损失试验前重量的0.4%。

    作为比较，对Celgard^TM3401电池隔膜在同样条件下进行试验。据信此隔膜是用一种可浸滤的表面活性剂作成可润湿的。7天后，此隔膜失去其重量的9.1%，即，重量损失为本发明电池隔膜的几倍。

    实施例8

    此实施例说明本发明电池隔膜的稳定性。将根据实施例1和2制备的电池隔膜在71℃的40%KOH浴中放置23天，测定对电解质电阻的影响。试验结果列于下表。

    样品 电解质电阻 (mΩ-英寸²)

    [mΩ-cm²]

    浸泡前    浸泡后

    实验1    实验2    实验1    实验2

    实施例1    35.4    31.3    35.4    33.6

    [228]    [202]    [228]    [217]

    实施例2    42.2    40.0    45.1    44.0

    [272]    [258]    [291]    [284]

    此实验结果表明，本发明的电池隔膜在持续和严酷的条件下电解质电阻仍高度稳定。

    本文引用的所有参考文献，包括出版物、专利和专利申请都全文引用作为参考。

    虽然已在强调优选实施方案的基础上对本发明作了说明，但是对于本领域的普通技术人员显然可以对优选实施方案作出变动，可以用不同于本文具体说明的方式实施本发明。因此，本发明将包含在由以下权利要求定义的本发明的精神和范围中的所有改动。