基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜及其制备方法，所述基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜以无纺布浸渍薄膜混合液后干燥获得，所述薄膜混合液由下列重量份的原料加工而成：聚乙烯醇100‑160份，聚乳酸10‑30份，聚氧化乙烯10‑30份，碱120‑220份，复合交联剂8‑12份，消泡剂0.5‑1.0份，成膜助剂2.5‑7.5份，乳化剂2‑3份，粘结剂1.5‑2.5份；所述复合交联剂为果胶和纳米二氧化硅的混合物；本发明专利技术以聚乙烯醇、聚乳酸和PEO高聚物为主要原料，以果胶和纳米二氧化硅为复合交联剂，实现电解质薄膜的优异机械性能和电化学性能。

Alkaline polymer electrolyte film based on non-woven fabric carrier and its preparation method

The present invention relates to an alkaline polymer electrolyte film based on non-woven fabric carrier and its preparation method. The alkaline polymer electrolyte film based on non-woven fabric carrier is obtained by drying after impregnating the film mixture solution with non-woven fabric. The film mixture solution is processed from the following raw materials: 100 160 parts of polyvinyl alcohol, 10 30 parts of polylactic acid and 10 30 parts of polyethylene oxide. Alkali 120 820, composite crosslinking agent 8 820, defoamer 0.5 820 1.0, film-forming additive 2.5 820 7.5, emulsifier 2 820, binder 1.5 820 2.5; the composite crosslinking agent is a mixture of pectin and nano-silica; the present invention uses polyvinyl alcohol, polylactic acid and PE polymer as main raw materials, pectin and nano-silica as composite crosslinking agent to realize electrolyte film. Excellent mechanical and electrochemical properties.

【技术实现步骤摘要】
基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜及其制备方法
本专利技术涉及一种基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜及其制备方法，属于聚合物电解质薄膜的制备

技术介绍
锌镍电池具有理论比能量高，理论电压高，比功率高，工作温度范围较大、成本低廉及无污染等优点，成为二次电池开发的重要候选者之一，但目前为止，该电池尚未占据市场，主要原因是由于其充放电时锌电极易产生形变和枝晶问题而导致其使用寿命较短。目前，锌镍电池研究工作者对锌电极存在的形变、枝晶、腐蚀等问题采用了较多的改进方法，包括电极和电解液添加剂，但成效不大，目标开始转向固体电解液，尤其是以聚合物为主体的固体电解质由于无漏液问题、易成型等优点，成为锌镍电池的电解质和电解质隔膜的一种重要选择。目前，高分子聚合物电解质的研究多集中在锂离子电池的应用，被研究的聚合物电解质主要有PEO、PVA、PAA等体系，这类研究目前主要还集中于实验室阶段，距离工业化生产和应用还有一定距离，面临的主要问题是离子电导率不够高以及高电导和良好机械性能不能同时满足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术的不足，提供一种电导率高、机械系能好，在空气中不易失水，柔韧性好的基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜。本专利技术的另一个目的是提供一种基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜的制备方法，该方法易于实现工业化、自动化生产，加工成本低，制备获得的碱性聚合物电解质膜重量稳定，导电性能、机械性能优良。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜，所述基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜以无纺布浸渍薄膜混合液或者无纺布涂覆薄膜混合液或者无纺布与薄膜成品热复合后干燥获得，所述薄膜混合液或薄膜成品由下列重量份的原料加工而成：聚乙烯醇100-160份聚乳酸10-30份聚氧化乙烯10-30份碱120-220份复合交联剂8-12份消泡剂0.5-1.0份成膜助剂2.5-7.5份乳化剂2-3份粘结剂1.5-2.5份；所述复合交联剂为果胶和纳米二氧化硅的混合物。本专利技术以聚乙烯醇、聚乳酸和PEO三种高聚物为主要原料，以果胶和纳米二氧化硅为复合交联剂，实现电解质薄膜的优异机械性能和电化学性能。其中果胶含有数百至约1000个脱水半乳糖醛酸残基，能够与聚乙烯醇、聚乳酸和PEO的活性基团高效交联，纳米二氧化硅粒度小、分散性好、稳定性好，能显著提高电解质薄膜的电化学性能，如电导率。本申请的专利技术人实践中发现，果胶和纳米二氧化硅协同作用，实现聚乙烯醇、聚乳酸和PEO高聚物的高度稳定的交联，获得高品质的电化学性能优良的电解质薄膜。优选的，所述薄膜混合液或薄膜成品由下列重量份的原料加工而成：聚乙烯醇130份聚乳酸20份聚氧化乙烯20份碱180份复合交联剂10份消泡剂0.75份成膜助剂5份乳化剂2.5份粘结剂2份；所述复合交联剂为果胶和纳米二氧化硅质量比5∶2的混合物。优选的，所述聚乙烯醇的平均分子量为110000-130000，pH值为5-8，粘度为21-33cps，聚氧化乙烯的分子量为20-30万。优选的，所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚中的任意一种。优选的，所述成膜助剂为乙二醇或乙二醇乙醚，所述粘结剂为环氧树脂、酚醛树脂、尿醛树脂或聚氨酯中的任意一种或几种。优选的，所述乳化剂为山梨糖醇脂、大豆磷脂、月桂酸单甘油酯和丙二醇脂肪酸酯中的任意一种。一种基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜的制备方法，所述基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜以无纺布浸渍薄膜混合液后干燥获得，具体操作如下：S1：加入去离子水200-250份，加热至沸腾，启动搅拌，加入配方量的聚乙烯醇、聚乳酸、PEO和复合交联剂，消泡剂0.3-0.4份，搅拌30min以上；S2：加入配方量的成膜助剂、乳化剂和粘接剂以及余量的消泡剂，搅拌至少30分钟；S3：将配方量的碱加入S2获得的原料中，搅拌30-60min至物料充分均匀，然后关闭搅拌放料；S4：将配好的料置于储料罐内超声处理1-2小时脱气，然后15-25μm的无纺布基体浸渍，浸渍温度40-45℃，浸渍时间30-60分钟，然后真空干燥，获得含水率低于2.0％，厚度40-60μm的基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜；或者S1：将配方量的各原料投入到高速加热混合机中加热边搅拌，40℃-120℃处理30-60mim，然后取出在自然状态下放置2-24小时；S2：将步骤S1的物料投入到双螺杆挤出机中熔融塑化挤出造粒，挤出造粒温度控制在120-220℃；S3：将步骤S2的物料投入淋膜机中熔融，然后15-25μm的无纺布基体浸渍，浸渍温度40-45℃，浸渍时间3-5分钟，然后冷却、干燥，获得厚度40-60μm的基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜。本专利技术提供了第二种制备方法：所述基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜以无纺布涂覆薄膜混合液后干燥获得，具体操作如下：S1：加入去离子水200-250份，加热至沸腾，启动搅拌，加入配方量的聚乙烯醇、聚乳酸、PEO和复合交联剂，消泡剂0.3-0.4份，搅拌30min以上；S2：加入配方量的成膜助剂、乳化剂和粘接剂以及余量的消泡剂，搅拌至少30分钟；S3：将配方量的碱加入S2获得的原料中，搅拌30-60min至物料充分均匀，然后关闭搅拌放料；S4：将配好的料置于储料罐内超声处理1-2小时脱气，然后15-25μm的无纺布基体进行涂覆，涂覆量80-200g/m2，然后真空干燥，获得含水率低于2.0％，厚度40-60μm的基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜；或者S1：将配方量的各原料投入到高速加热混合机中加热边搅拌，40℃-120℃处理30-60mim，然后取出在自然状态下放置2-24小时；S2：将步骤S1的物料投入到双螺杆挤出机中熔融塑化挤出造粒，挤出造粒温度控制在120-220℃；S3：将步骤S2的物料投入淋膜机中熔融，然后15-25μm的无纺布基体涂覆，涂覆量25-60g/m2，然后冷却、干燥，获得厚度40-60μm的基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜。本专利技术提供了另外一种制备方法：所述基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜以无纺布与薄膜成品热复合后干燥获得，具体方法如下：第一步，制备薄膜成品S1：加入去离子水200-250份，加热至沸腾，启动搅拌，加入配方量的聚乙烯醇、聚乳酸、PEO和复合交联剂，消泡剂0.3-0.4份，搅拌30min以上；S2：加入配方量的成膜助剂、乳化剂和粘接剂以及余量的消泡剂，搅拌至少30分钟；S3：将配方量的碱加入S2获得的原料中，搅拌30-60min至物料充分均匀，然后关闭搅拌放料；S4：将配好的料置于储料罐内超声处理1-2小时脱气，然后流延、干燥成膜；或者S1：将配方量的各原料投入到高速加热混合机中加热边搅拌，40℃-120℃处理30-60mim，然后取出在自然状态下放置2-24小时；S2：将步骤S1的物料投入到双螺杆挤出机中熔融塑化挤出造粒，挤出造粒温度控制在120-220℃；S3：将步骤S2的物料投入淋膜机中熔融，然后流延冷却成膜；或者S1：将配方量的各原料投入到高速加热混合机中加热边搅拌，40℃-120℃处理30-60mim，然后取出在自然状态下放置2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜，其特征在于：所述基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜以无纺布浸渍薄膜混合液或者无纺布涂覆薄膜混合液或者无纺布与薄膜成品热复合后干燥获得，所述薄膜混合液或薄膜成品由下列重量份的原料加工而成：聚乙烯醇100‑160份聚乳酸10‑30份聚氧化乙烯10‑30份碱120‑220份复合交联剂8‑12份消泡剂0.5‑1.0份成膜助剂2.5‑7.5份乳化剂2‑3份粘结剂1.5‑2.5份；所述复合交联剂为果胶和纳米二氧化硅的混合物。

【技术特征摘要】
1.基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜，其特征在于：所述基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜以无纺布浸渍薄膜混合液或者无纺布涂覆薄膜混合液或者无纺布与薄膜成品热复合后干燥获得，所述薄膜混合液或薄膜成品由下列重量份的原料加工而成：聚乙烯醇100-160份聚乳酸10-30份聚氧化乙烯10-30份碱120-220份复合交联剂8-12份消泡剂0.5-1.0份成膜助剂2.5-7.5份乳化剂2-3份粘结剂1.5-2.5份；所述复合交联剂为果胶和纳米二氧化硅的混合物。2.根据权利要求1所述的基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜，其特征在于：所述薄膜混合液或薄膜成品由下列重量份的原料加工而成：聚乙烯醇130份聚乳酸20份聚氧化乙烯20份碱180份复合交联剂10份消泡剂0.75份成膜助剂5份乳化剂2.5份粘结剂2份；所述复合交联剂为果胶和纳米二氧化硅质量比5∶2的混合物。3.根据权利要求1所述的基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜，其特征在于：所述聚乙烯醇的平均分子量为110000-130000，pH值为5-8，粘度为21-33cps，聚氧化乙烯的分子量为20-30万。4.根据权利要求1所述的基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜，其特征在于：所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚中的任意一种。5.根据权利要求1所述的基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜，其特征在于：所述成膜助剂为乙二醇或乙二醇乙醚，所述粘结剂为环氧树脂、酚醛树脂、尿醛树脂或聚氨酯中的任意一种或几种。6.根据权利要求1所述的基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜，其特征在于：所述乳化剂为山梨糖醇脂、大豆磷脂、月桂酸单甘油酯和丙二醇脂肪酸酯中的任意一种。7.一种权利要求1所述基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜的制备方法，其特征在于：所述基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜以无纺布浸渍薄膜混合液后干燥获得，具体操作如下：S1：加入去离子水200-250份，加热至沸腾，启动搅拌，加入配方量的聚乙烯醇、聚乳酸、PEO和复合交联剂，消泡剂0.3-0.4份，搅拌30min以上；S2：加入配方量的成膜助剂、乳化剂和粘接剂以及余量的消泡剂，搅拌至少30分钟；S3：将配方量的碱加入S2获得的原料中，搅拌30-60min至物料充分均匀，然后关闭搅拌放料；S4：将配好的料置于储料罐内超声处理1-2小时脱气，然后15-25μm的无纺布基体浸渍，浸渍温度40-45℃，浸渍时间30-60分钟，然后真空干燥，获得含水率低于2.0％，厚度40-60μm的基于无纺布载体的碱性聚合物电解质薄膜；或者S1：将配方量的各原料投入到高速加热混合机中加热边搅拌，40℃-120℃处理30-60mim，然后取出在自然状态下放置2-24小时；S2：将步骤S1的物料投入到双螺杆挤出机中熔融塑化挤出造粒，挤出造粒温度控制在120-220℃；S3：将步骤S2的物料投入淋膜机中熔融，然后15-25μm的无纺布基体浸渍，浸渍温度40-45℃，浸渍时间3-5...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾程松，
申请(专利权)人：安徽鼎正包装材料有限公司，顾程松，
类型：发明
国别省市：安徽,34