[發明專利]一種具有無機涂層的鋅銀電池復合隔膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201310303505.0
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN103400953A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 肖偉;趙麗娜;劉建國;嚴川偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發明涉及鋅銀等堿性電池隔膜制備領域，特別是一種具有無機涂層的鋅銀電池復合隔膜及其制備方法。

背景技術

鋅銀電池的研制始于19世紀，由于其具有高比能量、高比功率、電壓穩定、連續使用安全性高、可靠性能好、環境友好等優點，廣泛應用于導彈、運載火箭、魚雷、返回式衛星等特殊要求的軍事設備上，在民用方面，新聞攝影、電視攝像、便攜式通訊機、步話機等也廣泛使用鋅銀電池，制成鈕扣式微型的鋅銀電池可應用于電子手表、助聽器、計算機和心臟起搏器等。

鋅銀單體電池由極板組、單體殼、單體蓋、極柱、氣塞等幾部組成。極板組包括正極板、負極板和隔膜三部分，整個電池的性能由上述三種材料決定，其中隔膜具有分隔正、負極，為K⁺離子和OH^-離子擴散提供通道的作用，同時還需阻止氧化銀溶膠向負極的擴散，因此，隔膜性能嚴重影響鋅銀電池的電學性能和安全性能。

以纖維素、改性纖維素、改性聚乙烯醇等材料為主體的隔膜具有良好的阻銀性能、低電阻和較高強度，是目前鋅銀電池隔膜廣泛應用的材料。但是，上述材料屬于有機高分子類材料，本身屬性造成其耐高溫、耐堿腐蝕和抗氧化能力較差，在電池使用環境中會發生分子鏈氧化降解，結構遭到破壞而失去隔離功能，造成電池短路等事故。為解決電池隔膜的上述問題，提高其抗氧化和抗腐蝕能力，研究者進行了大量的探索。有機-無機材料復合是改善鋅銀電池隔膜性能的有效方法之一，有研究者將醋酸纖維素與超細無機氧化物粉體混合、流延成膜，獲得了耐氧化和耐腐蝕性較好的電池隔膜。但是，超細無機氧化物在高粘度醋酸纖維素溶液中易團聚，影響所制備隔膜的均一性；同時，由于有機材料的包覆，無機材料的吸液性沒有完全發揮出來，影響鋅銀電池的大電流充放電性能，且所制備復合隔膜的機械強度還有待提高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有無機涂層的鋅銀電池復合隔膜及其制備方法，此復合隔膜包括有機底膜和無機涂層，用此方法制備的電池隔膜具有電解液潤濕性好、耐堿腐蝕、耐氧化性強等優點，能有效改善鋅銀電池的充放電性能和使用壽命，可滿足高性能鋅銀電池對隔膜的嚴格要求。

本發明的技術方案是：

一種具有無機涂層的鋅銀電池復合隔膜，復合隔膜包括由有機高分子材料底膜和涂覆于其表面的無機涂層，由含有無機粒子的涂膜漿料經過涂膜工藝、干燥后獲得無機涂層；

所述的有機高分子材料底膜為耐氧化性和耐堿性較高的無紡布，所述的無機粒子為親水性好、耐堿性高的陶瓷類材料。

所述的含有無機粒子的涂膜漿料由以下質量份的原料組成：1500～10000質量份溶劑、20～200質量份粘合劑、10～400質量份無機粒子、30～500質量份添加劑。優選地，涂膜漿料由以下質量份的原料組成：2000～5000質量份溶劑、50～100質量份粘合劑、20～200質量份無機粒子、50～300質量份添加劑。

所述的涂膜漿料的溶劑為甲苯、丙酮、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基甲酰胺的一種或兩種以上任意比例混合物；

所述的涂膜漿料的粘合劑為醋酸纖維素、甲基羥乙基纖維素、乙基羥乙基纖維素、甲基羥丙基纖維素、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲脂溶液或丁苯橡膠乳液、具有粘性的有機高分子材料中的一種或兩種以上任意比例混合物；

所述的涂膜漿料的無機粒子為微孔、中孔或大孔類沸石粒子、三氧化二鋁、二氧化硅、氧化鋯、氧化鈦、氧化鎂中的一種或兩種以上任意比例混合物，無機粒子為粉末狀，粒徑分布均勻，范圍為0.04～6.0μm；

所述的涂膜漿料的添加劑為水、甲醇、乙醇、異丙醇、環己烷、四氫呋喃的一種或兩種以上任意比例混合物。

所述的有機高分子材料底膜為纖維素類無紡布、聚丙烯無紡布、聚酯無紡布或尼龍無紡布。

所述的涂膜漿料的固含量為2wt%～50wt%，其中無機粒子、粘合劑的質量比25:1～1:5。

所述的具有無機涂層的鋅銀電池復合隔膜的制備方法，包括無機粒子的表面改性、涂膜漿料的制備、底膜表面涂膜、干燥、壓制過程。

所述的無機粒子的表面改性為經過硅烷偶聯劑進行表面處理，硅烷偶聯劑包括乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷的一種或兩種以上任意比例混合物。

所述的涂膜漿料的制備，將溶劑、粘合劑、無機粒子和添加劑混合，漿料的混合方式采用機械攪拌、球磨攪拌和超聲處理方式中的一種或兩種以上配合。