一種用于鎳鋅電池的微孔膜及其制備方法技術

本發明專利技術涉及電池領域,提供一種用于鎳鋅電池的微孔膜及其制備方法。該制備方法具體包括：1)將氫氧化鋅前驅體溶于水中形成溶液；2)將聚四氟乙烯微孔膜平放在玻璃板上，加入醇將其完全浸潤，排除氣泡；加入高沸點溶劑進行溶液交換；3)將溶液滴加在聚四氟乙烯微孔膜的孔隙里，室溫下晾至微干后，將聚四氟乙烯微孔膜移入氫氧化鉀水溶液或氫氧化鈉水溶液中浸泡，取出晾干，得到微孔膜。微孔膜孔隙內復合有氫氧化鋅，形成微孔。本發明專利技術的有益效果為：微孔膜微孔能夠傳導OH?，同時具有抗氧化還原性，保證鋅溴電池的高性能；氫氧化鋅吸收堿，聚四氟乙烯能夠防止鋅的枝晶問題；成本低，具有一定的應用價值和市場前景。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電池領域,提供一種用于鎳鋅電池的微孔膜及其制備方法。
技術介紹
鎳鋅電池是一種高性能綠色二次動力電池，具有比能量高，低溫性能好和無記憶效應。在生產和使用過程中不會對環境造成污染，被譽為真正的“綠色電池”，具有廣闊的研究前景。隔膜置于電池的正負極之間，防止正負極活性材料直接接觸造成電池短路。由于鎳鋅電池的特殊性能要求隔膜具有抗鋅枝晶穿透，耐強堿、抗氧化、易被電解液浸潤、具有良好的機械強度、較強的柔韌性、低電阻和高離子導電性等特點。而單一隔膜很難具備所有要求，所以目前鎳鋅電池的隔膜都是多種單一隔膜組合使用。常采用聚丙烯微孔膜、聚丙烯纖維無紡布和尼龍纖維無紡布膜為主隔膜，聚丙烯無紡布和水化纖維素膜為輔隔膜。但是這種組合膜的使用會帶來的問題是兩層膜間由于接觸的面的問題產生電阻變大,影響電池性能
技術實現思路
為了解決目前鎳鋅電池中多種單一隔膜組合使用帶來的大電阻的技術問題，本專利技術提供一種用于鎳鋅電池的微孔膜及其制備方法，制備得到的微孔膜具有很高的抗氧化還原性，制造成本低廉，同時可以很好的吸附堿，能夠保證鋅溴電池的高性能和長壽命，具有廣泛的應用前景。為達到上述目的，本專利技術采用的技術方案是：一種用于鎳鋅電池的微孔膜的制備方法，包括以下步驟：第一步，將氫氧化鋅前驅體溶于水中，在常溫下攪拌溶解形成溶液；所述的前驅體為氯化鋅、溴化鋅、硫酸鋅或硝酸鋅。第二步，將聚四氟乙烯微孔膜平放在玻璃板上，加入醇將其完全浸潤，并排除氣泡；再加入高沸點溶劑，進行溶液交換,以免微孔膜內氣泡產生。所述的醇為乙醇、甲醇、丙醇、異丙醇或正丁醇；所述的高沸點溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲亞砜或N,N-二甲基乙酰胺。所述的聚四氟乙烯微孔膜的孔隙率為聚四氟乙烯微孔膜表面積的60％-90％。第三步：將第一步得到的溶液滴加在聚四氟乙烯微孔膜的孔隙里，確保聚四氟乙烯微孔膜完全浸在溶液中；在室溫下晾至微干后，將聚四氟乙烯微孔膜移入氫氧化鉀水溶液或氫氧化鈉水溶液中浸泡，取出晾干，得到目標膜。制備得到的微孔膜能夠用于鎳鋅電池。采用上述制備方法制備而成的用于鎳鋅電池的微孔膜，所述的微孔膜采用聚四氟乙烯微孔膜為基膜，基膜孔隙內復合有氫氧化鋅，形成微孔，可以傳導OH-，同時具有抗氧化還原性，從而保證了鋅溴電池的高性能；所述的基膜的孔徑范圍為0.02um～1.5um,所述的基膜的孔隙率為基膜表面積的60％-90％。本專利技術的有益效果是：本專利技術采用聚四氟乙烯作為基膜，在其孔隙內復合氫氧化鋅，形成納米級微孔膜，可以很好的吸附堿來傳導OH-，同時利用聚四氟乙烯完美的抗氧化還原性，從而保證鋅溴電池的高性能和長壽命。聚四氟乙烯還能夠防止鋅的枝晶問題，氫氧化鋅的存在又可以吸收堿。這一種膜就具有普通鎳鋅電池內多種組合膜的功能。同時，由于其成本低廉，因此具有一定的應用價值和市場前景，為鎳鋅電池工業化提供可能。附圖說明圖1為小孔徑聚四氟乙烯微孔膜的隧道掃描顯微鏡照片。圖2為大孔徑聚四氟乙烯微孔膜的隧道掃描顯微鏡照片。圖3為目標膜的橫斷面隧道掃描顯微鏡照片。具體實施方式實施例1一種用于鎳鋅電池的微孔膜的制備，包括以下步驟：步驟1：將10克氯化鋅溶于100毫升水中形成溶液待用。步驟2：將一塊孔隙率為聚四氟乙烯微孔膜表面積的80％的聚四氟乙烯微孔膜伸開固定，將其平放在玻璃板上；然后加入少量無水乙醇將其完全浸潤，并排除氣泡；最后加入少量N,N-二甲基乙酰胺，使其進行溶液交換。步驟3：將步驟1中的溶液滴加在聚四氟乙烯膜的孔隙里，要確保聚四氟乙烯膜完全浸在溶液中，在室溫下自然蒸發微干；移入1摩爾每升的氫氧化鉀水溶液浸泡，5小時后取出晾干，即得目標膜。圖2此實例采用的基膜的隧道掃描顯微鏡照片，圖3是此實例采用的目標膜的隧道掃描顯微鏡照片；從圖中我們可以看到氫氧花鋅已經嚴密的填充到聚四氟乙烯的微孔中了，確保可以有效的傳導氫氧根負離子。實施例2一種用于鎳鋅電池的微孔膜的制備，包括以下步驟：步驟1：將15克硫酸鋅溶于200毫升水中形成溶液待用。步驟2：將一塊孔隙率為聚四氟乙烯微孔膜表面積的70％的聚四氟乙烯微孔膜伸開固定，將其平放在玻璃板上；然后加入少量無水異丙醇將其完全浸潤，并排除氣泡；最后加入少量N-甲基吡咯烷酮，使其進行溶液交換。步驟3：將步驟1中的溶液滴加在聚四氟乙烯膜的孔隙里，要確保聚四氟乙烯膜完全浸在溶液中，在室溫下自然蒸發微干；移入1摩爾每升的氫氧化鈉水溶液浸泡，4小時后取出晾干，即得目標膜。實施例3一種用于鎳鋅電池的微孔膜的制備，包括以下步驟：步驟1：將50克硝酸鋅溶于400ml水中形成第一溶液待用。步驟2：將一塊孔隙率為聚四氟乙烯微孔膜表面積的90％的聚四氟乙烯微孔膜伸開固定，將其平放在玻璃板上；然后加入少量無水甲醇將其完全浸潤，并排除氣泡；最后加入少量二甲亞砜，使其進行溶液交換。步驟3：將步驟1中的溶液滴加在聚四氟乙烯膜的孔隙里，要確保聚四氟乙烯膜完全浸在溶液中，在室溫下自然蒸發微干；移入2摩爾每升的氫氧化鈉水溶液浸泡，6小時后取出晾干，即得目標膜。實施例4一種用于鎳鋅電池的微孔膜的制備，包括以下步驟：步驟1：將10溴化鋅溶于100ml水中形成第一溶液待用。步驟2：將一塊孔隙率為聚四氟乙烯微孔膜表面積的60％的聚四氟乙烯微孔膜伸開固定，將其平放在玻璃板上；然后加入少量無水乙醇將其完全浸潤，并排除氣泡；最后加入少量N,N-二甲基甲酰胺，使其進行溶液交換。步驟3：將步驟1中的溶液滴加在聚四氟乙烯膜的孔隙里，要確保聚四氟乙烯膜完全浸在溶液中，在室溫下自然蒸發微干；移入1摩爾每升的氫氧化鉀水溶液浸泡，5小時后晾干，即得目標膜。本專利技術中所制備的一種用于鎳鋅電池的微孔膜電阻小10毫歐，并且抗氧化還原性高，對堿的吸收程度高。是鎳鋅電池的理想用膜。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于鎳鋅電池的微孔膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:第一步，將氫氧化鋅前驅體溶于水中，在常溫下攪拌溶解形成溶液；第二步，將聚四氟乙烯微孔膜平放在玻璃板上，加入醇將其完全浸潤，并排除氣泡；再加入高沸點溶劑，進行溶液交換,避免微孔膜內產生氣泡；所述的聚四氟乙烯微孔膜的孔隙率為聚四氟乙烯微孔膜表面積的60％?90％；第三步：將第一步得到的溶液滴加在聚四氟乙烯微孔膜的孔隙里，確保聚四氟乙烯微孔膜完全浸在溶液中；在室溫下晾至微干后，將聚四氟乙烯微孔膜移入氫氧化鉀水溶液或氫氧化鈉水溶液中浸泡，取出晾干，得到目標產物微孔膜。

【技術特征摘要】
1.一種用于鎳鋅電池的微孔膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:第一步，將氫氧化鋅前驅體溶于水中，在常溫下攪拌溶解形成溶液；第二步，將聚四氟乙烯微孔膜平放在玻璃板上，加入醇將其完全浸潤，并排除氣泡；再加入高沸點溶劑，進行溶液交換,避免微孔膜內產生氣泡；所述的聚四氟乙烯微孔膜的孔隙率為聚四氟乙烯微孔膜表面積的60％-90％；第三步：將第一步得到的溶液滴加在聚四氟乙烯微孔膜的孔隙里，確保聚四氟乙烯微孔膜完全浸在溶液中；在室溫下晾至微干后，將聚四氟乙烯微孔膜移入氫氧化鉀水溶液或氫氧化鈉水溶液中浸泡，取出晾干，得到目標產物微孔膜。2.根據權利要求1所述的一種用于鎳鋅電池的微孔膜的制備方法，其特征在于，第一步所述的前驅體為氯化鋅、溴化鋅、硫酸鋅或...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李明強，崔超，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：發明
國別省市：遼寧;21