專利名稱：密封Zn－Ni電池中疏水透氣膜的制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種密封電池中消氣疏水透氣膜的制備方法。它屬于化學(xué)電源技術(shù)領(lǐng)域亦系高分子多孔體膜技術(shù)領(lǐng)域。
一、密封Zn-Ni二次電池具有高比能量、高比功率、原料來(lái)源豐富，成本低、使用安全、無(wú)污染、制造容易等優(yōu)點(diǎn)，是好的動(dòng)力電池的候選者之一。國(guó)內(nèi)外都在積極開發(fā)研究。它比鋰離子電池價(jià)格低很多，可大電流使用而且安全；比MH-Ni電池價(jià)格也便宜很多，原料易得、穩(wěn)定性好、工作電壓高400mV。目前，Zn-Ni電池的廣泛實(shí)際使用，還得解決兩個(gè)問(wèn)題一是提高循環(huán)壽命，二是密封。前者已有大的進(jìn)展，后者也有了內(nèi)部消氣方法。
電池內(nèi)部消氣法原理是Zn-Ni電池在充電時(shí)，在正極有兩個(gè)平行反應(yīng)進(jìn)行(1)(2)Ni電極可逆性較差，特別是在大電流充電的末期，(2)反應(yīng)速度＞＞(1)反應(yīng)速度，結(jié)果造成電池內(nèi)O2壓增大，使電池漏液，甚至爆裂，電池難于密封。
解決此問(wèn)題，有人采用內(nèi)部消O2方法，即正極產(chǎn)生的O2，到負(fù)極去進(jìn)行下面反應(yīng)(3)消耗掉。
(3)正極產(chǎn)生的O2遷移到負(fù)極上，有兩條路，如附

圖1所示I條路是正極產(chǎn)生的O2穿過(guò)隔膜S，再到負(fù)極，通過(guò)極間內(nèi)部遷移。
II條路是正極產(chǎn)生的O2離開電極到電池上部空間，再由緊貼負(fù)極的疏水透氣膜G進(jìn)到負(fù)極的表面，進(jìn)行反應(yīng)(3)。疏水透氣膜G的作用，就是構(gòu)筑O2通向負(fù)極的通道。由于隔膜S孔徑小，并且親水，氣體經(jīng)過(guò)小孔，受到的阻力是相當(dāng)大的，甚至是不可通過(guò)的。相反的是G膜非常疏水，孔中無(wú)溶液，氣體通過(guò)時(shí)受到的阻力就很小很小，路2速度＞＞路1的速度，加之G膜孔是均勻分布的，O2與Zn反應(yīng)也將在負(fù)極上均勻進(jìn)行。上述分析討論反映出疏水透氣膜對(duì)消除電池內(nèi)部氣體起著非常重要的作用，是密封電池關(guān)鍵材料之一。本發(fā)明就是制備這種疏水透氣膜的一種方法。
二、疏水透氣膜的制法大致有兩種1.雙向拉伸法。以PTFE為例，先將常用的PTFE，經(jīng)特殊法降解，制低分子量PTFE，將此做成薄片，再經(jīng)過(guò)雙向拉伸機(jī)拉成薄而多孔的膜。此法設(shè)備貴，過(guò)程復(fù)雜，價(jià)格高，太薄，電池中難以使用。
2.浸取法。PTFE乳液加上成孔劑，輾壓成薄片，最后將薄片成孔劑浸出，即得產(chǎn)品。方法簡(jiǎn)單，但強(qiáng)度欠佳，受壓時(shí)變形。
2.在復(fù)合乳液中加入成孔劑和助劑，混勻。成孔劑要求粒度很小，易于浸取。
3.破乳、輾壓成薄片。
4.對(duì)薄片進(jìn)行熱處理。
5.熱處理后薄片浸取。
6.洗滌干燥，即得。
本發(fā)明與以往不同之處，在于采取兩項(xiàng)技術(shù)措施。
1.疏水物組成原料由原來(lái)單一的PTFE，改為PTFE和含氟共聚物組成的復(fù)合物。有利于熱處理。
2.加工中引入熱處理，使含氟共聚物形成牢固骨架，改進(jìn)膜強(qiáng)度，在熱處理中，高聚物無(wú)分解發(fā)生。
此膜的孔徑主要決定于成孔劑的粒度，孔率決定于成孔劑與疏水性物質(zhì)的比例。
透氣性能還與膜厚度有關(guān)。薄透氣量大，厚則少。
2. 300目過(guò)篩ZnO 8g60％PTFE乳液 4ml50％F46乳液 8ml按上法操作，亦得到產(chǎn)品。
在這兩片膜上，放上水或KOH溶液，則它們像在荷葉上一樣，形成水珠，而不潤(rùn)濕此膜。另外，將此膜蓋在有水的燒杯上加熱，則沸水蒸汽就在膜上冒出。膜并未被潤(rùn)濕。
權(quán)利要求
1.密封二次Zn-Ni電池中疏水透氣膜的制備方法，是由憎水性的PTFE乳液和含氟共聚物乳液組成復(fù)合物，再加上成孔劑、助劑、混勻，輾壓成薄片，熱處理，浸取出成孔劑等，制成疏水透氣膜。
2.按權(quán)利要求1，成孔劑的粒度應(yīng)細(xì)到300目以下，并易浸出的無(wú)機(jī)化合物。它決定膜的孔徑大小。
3.按權(quán)利要求1中所述疏水透氣膜制法，其特點(diǎn)是采用復(fù)合的疏水復(fù)合物和進(jìn)行熱處理，旨在增加膜骨架的強(qiáng)度，在受壓時(shí)不變形，有利于氣體遷移。
4.按權(quán)利要求1所制出膜，不同于雙向拉伸的膜，上、下、左、右、前、后六個(gè)面均有相通氣孔，使O2進(jìn)入通暢，分布均勻，促進(jìn)O2與鋅反應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種密封Zn－Ni電池用的疏水透氣膜的制備方法。它是以PTFE、含氟共聚物、成孔劑和助劑為原料，經(jīng)混練均勻，輾壓成薄片，在一定溫度下熱處理，最后薄片經(jīng)浸取出成孔劑，洗凈晾干，即得到產(chǎn)品。此膜耐溫、耐堿、抗氧化、疏水性強(qiáng)，在電池中受壓時(shí)不變形，不影響氣體遷移，有助于電池中的O
文檔編號(hào)H01M2/14GK1462078SQ02120729
公開日2003年12月17日 申請(qǐng)日期2002年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月30日
發(fā)明者邱德瑜, 朱亞萍, 沙永香, 高效岳, 唐琛明 申請(qǐng)人:江蘇海四達(dá)集團(tuán)有限公司