[發明專利]一種鋅銀儲備電池隔膜及其制備方法和鋅銀儲備電池

有效

• 申請號: 202011565853.1
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112531289B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 崔彥輝;王文偉
• 申請（專利權）人: 北京理工大學深圳汽車研究院（電動車輛國家工程實驗室深圳研究院）
• 主分類號: H01M50/431
• 分類號: H01M50/431;H01M50/446;H01M50/403;H01M10/36
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 彭家恩;彭愿潔

本申請公開了一種鋅銀儲備電池隔膜及其制備方法和鋅銀儲備電池，所述鋅銀儲備電池隔膜由親水性多孔無機顆粒嵌入三醋酸纖維素膜，并經脫羧處理而成，所述親水性多孔無機顆粒的用量為所述三醋酸纖維素膜重量的0.5%?30%，所述親水性多孔無機顆粒的粒徑為50?1000納米。本申請采用親水性多孔無機顆粒對現有三醋酸纖維素膜進行改性，通過溶液重塑的方式使得親水性多孔無機顆粒和三醋酸纖維素形成致密的復合膜，進一步對復合膜進行脫羧處理后可以得到吸堿率高、吸堿速度快且耐堿性高的鋅銀儲備電池隔膜，保證鋅銀儲備電池隔膜能夠快速啟動，并在堿性環境下穩定工作。

技術領域

本發明涉及鋅銀儲備電池領域，具體涉及一種鋅銀儲備電池隔膜及其制備方法和鋅銀儲備電池。

背景技術

水系鋅離子電池直接將金屬鋅作為對電極，具有無毒、價格低、比容量高（820 mAhg^-1）等特點，故目前國際上對鋅離子電池的研究越來越多。目前研究的鋅離子電池主要有鋅銀電池、鋅鎳電池、鋅鈷電池、鋅銅電池等。其中，鋅銀電池由于其能量密度高（350 Wh kg^-1、750 Wh L^-1）、輸出電壓平穩、功率密度高、安全、可靠等特點而廣泛應用于軍事、航天等一些特殊領域。但鋅銀電池也存明顯的缺點，如壽命短、成本高、氧化銀電極溶解、鋅電極腐蝕、隔膜降解等問題。為避免鋅銀電池長時間浸泡電解液發生腐蝕等性能下降問題，鋅銀電池作為自動激活儲備電池得到發展，廣泛應用于軍工領域。鋅銀儲備電池對采用的隔膜在吸堿速度、吸堿率、耐堿穩定性等方面要求較高，以滿足儲備電池在被激活后快速達到全功率輸出，且保證電池長時間安全穩定的工作。而現有隔膜普遍存在耐堿性不好、吸液速度慢、吸堿率低的問題，無法滿足上述要求。

如何改善鋅銀儲備電池隔膜性能以滿足鋅銀儲備電池的使用要求是研發鋅銀儲備電池的難點。

發明內容

本申請的目的是提供一種鋅銀儲備電池隔膜及其制備方法和鋅銀儲備電池。

為了實現上述目的，本申請采用了以下技術方案：

本申請的第一方面公開了一種鋅銀儲備電池隔膜，其特征在于：鋅銀儲備電池隔膜由親水性多孔無機顆粒嵌入三醋酸纖維素膜，并經脫羧處理而成，親水性多孔無機顆粒的用量為三醋酸纖維素膜重量的0.5%-30%，親水性多孔無機顆粒的粒徑為50-1000納米。

需要說明的是，三醋酸纖維素本身可以制備反滲透膜，但是耐堿性不好、吸液速度慢、吸堿率不高，無法作為鋅銀儲備電池隔膜使用；本申請采用親水性多孔無機顆粒對現有三醋酸纖維素膜進行改性，通過溶液重塑的方式親水性多孔無機顆粒和三醋酸纖維素混合，由于親水性多孔無機顆粒表面具有氧原子或羥基，例如K-X型沸石、K-A型沸石、K-Y型沸石或K離子交換的金屬有機框架等，可以與三醋酸纖維通過靜電力、范德華力或氫鍵等結合在一起，形成致密的復合膜，進一步對復合膜進行脫羧處理后可以得到本申請的鋅銀儲備電池隔膜，而脫羧處理可以避免三醋酸纖維素中的醋酸酯在堿性條件下水解，保證電池隔膜在堿性環境下的穩定性。

本申請采用的親水性多孔無機顆粒的粒徑為50-1000納米，保證了多孔無機顆粒既不會由于粒徑太小而發生團聚，又不會由于粒徑太大而影響和三醋酸纖維素膜的結合性，從而保證了電池隔膜的抗張強度。

本申請采用的親水性多孔無機顆粒具有豐富的小孔，其用量為三醋酸纖維素膜重量的0.5%-30%，能夠保證電池隔膜具有優異的吸堿速度和吸堿率，從而保證鋅銀儲備電池能夠快速啟動，并且在電池循環中保持穩定。

本申請的一種實現方式中，親水性多孔無機顆粒包括K-X型沸石、K-A型沸石、K-Y型沸石或K離子交換的金屬有機框架的至少一種。

本申請的一種實現方式中，親水性多孔無機顆粒的用量為三醋酸纖維素膜重量的10%-30%。

本申請的第二方面公開了上述鋅銀儲備電池隔膜在水系鋅離子電池中的應用。