锌空气电池隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种锌空气电池隔膜及其制备方法，所述锌空气电池隔膜包括基膜和形成在所述基膜上的改性涂层，所述基膜由无纺布隔膜和聚烯烃微孔隔膜通过复合工艺复合制成，所述改性涂层包括耐碱亲水性聚合物胶黏剂；所述无纺布隔膜的厚度为30μm至150μm，平均孔径为1μm至100μm，孔隙率为40％至90％；所述聚烯烃微孔隔膜厚度为5μm至35μm，平均孔径为1nm至60nm，孔隙率为30％至60％。

Membrane of zinc air battery and its preparation

【技术实现步骤摘要】
锌空气电池隔膜及其制备方法
本专利技术涉及电池隔膜
，特别是涉及一种锌空气电池隔膜及其制备方法。
技术介绍
随着环境污染、能源危机等世界性难题越来越受到关注，目前商业化的常规锂离子电池已经难以满足人们对电池低成本、高能量密度等方面要求。锌空气电池作为一种新型电池，以锌片或锌膏作为负极、活性炭吸附空气中的氧气作正极、高浓度碱溶液作电解液、耐碱性薄膜作正负极隔膜，兼备低成本、高能量、长寿命、安全、环保、可以灵活定制等特点，有望打破现有的多个蓄电池市场竞争格局，是一项非常有市场竞争力和市场前景的电池技术。锌空气电池中多以KOH/NH4Cl水溶液作电解液，所有组件必须能耐受强碱腐蚀，尤其是隔膜。同时隔膜还需具有一定机械强度、良好吸液保液、合适孔隙率以及良好耐热性能等能力。为了改善传统隔膜而适用于锌空气电池，现有研究做了很多尝试，如采用玻璃纸为基材，经聚合物乳液浸泡、烘干，制得有良好湿强度和耐碱性的隔膜，采用PP微孔膜作基膜，磷酸酯、磺酸酯类化合物改性得到的改性隔膜，但这些隔膜仍很多问题，例如玻璃纸为基材的隔膜柔韧性差、长期使用稳定性差，PP微孔膜为基膜的隔膜机械强度差、耐碱性差，而采用辐射接枝的方法来改善其吸液保液能力的隔膜则较难保证辐射接枝均匀性，影响隔膜后期使用。总的来说，这些技术均未获得综合性能良好的锌空气电池隔膜。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种锌空气电池隔膜及其制备方法。本专利技术提供一种锌空气电池隔膜，包括基膜和形成在所述基膜上的改性涂层，所述基膜由无纺布隔膜和聚烯烃微孔隔膜通过热压复合制成，所述改性涂层包括耐碱亲水性聚合物胶黏剂；所述无纺布隔膜的厚度为30μm至150μm，平均孔径为1μm至100μm，孔隙率为40％至90％；所述聚烯烃微孔隔膜厚度为5μm至35μm，平均孔径为1nm至60nm，孔隙率为30％至60％。在其中一个实施例中，所述无纺布隔膜的厚度为50μm至130μm，平均孔径为1μm至50μm，孔隙率为50％至80％；所述聚烯烃微孔隔膜的厚度为5μm至25μm，平均孔径为10nm至50nm，孔隙率为30％至50％。在其中一个实施例中，所述无纺布隔膜的面密度为5g/cm2至40g/cm2。在其中一个实施例中，所述无纺布隔膜的材料为聚丙烯类无纺布、聚乙烯类无纺布、木质纤维素类无纺布、醋酸纤维素类无纺布中的至少一种，所述聚烯烃微孔隔膜的材料为聚丙烯和聚乙烯中的至少一种。在其中一个实施例中，所述热压复合的温度为80℃至200℃，加载压力为0.2MPa至1.5MPa。在其中一个实施例中，所述基膜的厚度为20μm至170μm，孔隙率为35％至85％。在其中一个实施例中，所述基膜的厚度为30μm至150μm，孔隙率为35％至80％。在其中一个实施例中，所述耐碱亲水性聚合物胶黏剂为聚乙烯醇类胶黏剂、聚氧化乙烯类胶黏剂、丁苯橡胶类胶黏剂、聚乙烯吡咯烷酮类、聚苯硫醚类胶黏剂中的至少一种。在其中一个实施例中，所述改性涂层还包括与所述耐碱亲水性聚合物胶黏剂均匀混合的无机陶瓷粒子和助剂中的至少一种。在其中一个实施例中，所述无机陶瓷粒子和所述耐碱亲水性聚合物黏胶剂的重量比为0.2～18。在其中一个实施例中，所述无机陶瓷粒子为二氧化硅、碳酸钙、二氧化钛、氧化铝、氧化镁、氧化锆、硫酸钡、钛酸钡等中的至少一种。在其中一个实施例中，所述无机陶瓷粒子的粒径为0.02μm至20μm。在其中一个实施例中，所述无机陶瓷粒子的粒径为0.2μm至2μm。在其中一个实施例中，所述改性涂层还包括与所述耐碱亲水性聚合物胶黏剂均匀混合的无机陶瓷粒子和助剂，所述改性涂层中所述耐碱亲水性聚合物胶黏剂的重量份数为5～50，所述无机陶瓷粒子的重量份数为10～90，所述助剂的重量份数为0.1～8。在其中一个实施例中，所述改性涂层的厚度为1μm至20μm。本专利技术还提供一种所述锌空气电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：将所述无纺布隔膜和所述聚烯烃微孔隔膜进行所述热压复合制成所述基膜；将所述耐碱性聚合物黏胶剂溶解在溶剂中制成涂料；将所述涂料涂覆在所述基膜上，干燥后得到所述锌空气电池隔膜。在其中一个实施例中，所述将所述耐碱性聚合物黏胶剂溶解在溶剂中制成涂料的步骤，还包括，向所述涂料中加入所述无机陶瓷粒子和/或所述助剂。在其中一个实施例中，所述涂料的固含量为5％至50％。本专利技术进一步提供一种锌空气电池，包括所述的锌空气电池隔膜或由所述的锌空气电池隔膜的制备方法得到的锌空气电池隔膜。本专利技术提供的锌空气电池隔膜，将无纺布隔膜和聚烯烃微孔隔膜复合作为基膜，通过无纺布隔膜的厚度、平均孔径、孔隙率和聚烯烃微孔隔膜的厚度、平均孔径和孔隙率的相互配合，使复合得到的基膜相比现有隔膜材料具有更高的湿态机械强度和更佳的孔隙率和透气度，同时所述基膜上还形成有包括耐碱亲水性聚合物胶黏剂的改性涂层，耐碱亲水性聚合物黏胶剂具有优异的耐碱性和亲水性并且还有良好的胶黏作用，不仅能提高隔膜表面的亲水性，还能渗透隔膜孔隙改善孔隙疏水问题。基膜和改性涂层相互协同，使得所述锌空气电池隔膜具有更高的湿态机械强度、更佳的孔隙率和透气度，并且能在隔膜表面、内部形成三维立体的亲水润湿通道和良好吸湿保液能力，同时还具有优良的耐碱性，综合性能优异。附图说明图1为本专利技术实施例提供的锌空气电池隔膜结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1，本专利技术实施例提供一种锌空气电池隔膜，包括基膜100和形成在所述基膜100上的改性涂层200，所述基膜100由无纺布隔膜110和聚烯烃微孔隔膜120通过热压复合制成，所述改性涂层200包括耐碱亲水性聚合物胶黏剂；所述无纺布隔膜110的厚度为30μm至150μm，平均孔径为1μm至100μm，孔隙率为40％至90％；所述聚烯烃微孔隔膜120厚度为5μm至35μm，平均孔径为1nm至60nm，孔隙率为30％至50％。本专利技术提供的锌空气电池隔膜，将无纺布隔膜和聚烯烃微孔隔膜复合作为基膜，通过无纺布隔膜的厚度、平均孔径、孔隙率和聚烯烃微孔隔膜的厚度、平均孔径和孔隙率的相互配合，使复合得到的基膜相比现有隔膜材料具有更高的湿态机械强度和更佳的孔隙率和透气度，同时所述基膜上还形成有包括耐碱亲水性聚合物胶黏剂的改性涂层，耐碱亲水性聚合物黏胶剂具有优异的耐碱性和亲水性并且还有良好的胶黏作用，不仅能提高隔膜表面的亲水性，还能渗透隔膜孔隙改善孔隙疏水问题。基膜和改性涂层相互协同，使得所述锌空气电池隔膜具有更高的湿态机械强度、更佳的孔隙率和透气度，并且能在隔膜表面、内部形成三维立体的亲水润湿通道和良好吸湿保液能力，同时还具有优良的耐碱性，综合性能优异。在一优选实施例中，无纺布隔膜110的厚度为50μm至130μm，平均孔径为1μm至50μm，孔隙率为50％至80％；所述聚烯烃微孔隔膜120的厚度为5μm至25μm，平均孔径为10nm至50nm，孔隙率为30％至50％。专利技术人经过大量实验得到上述较优选的所述无纺布隔膜110厚度、平均孔径以及孔隙率的范围以及所述聚烯烃微孔隔膜120的厚度、平均孔径以及孔隙率的范围，该范围内，无纺布隔膜110和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锌空气电池隔膜，其特征在于，包括基膜和形成在所述基膜上的改性涂层，所述基膜由无纺布隔膜和聚烯烃微孔隔膜通过热压复合制成，所述改性涂层包括耐碱亲水性聚合物胶黏剂；所述无纺布隔膜的厚度为30μm至150μm，平均孔径为1μm至100μm，孔隙率为40％至90％；所述聚烯烃微孔隔膜厚度为5μm至35μm，平均孔径为1nm至60nm，孔隙率为30％至60％。

【技术特征摘要】
1.一种锌空气电池隔膜，其特征在于，包括基膜和形成在所述基膜上的改性涂层，所述基膜由无纺布隔膜和聚烯烃微孔隔膜通过热压复合制成，所述改性涂层包括耐碱亲水性聚合物胶黏剂；所述无纺布隔膜的厚度为30μm至150μm，平均孔径为1μm至100μm，孔隙率为40％至90％；所述聚烯烃微孔隔膜厚度为5μm至35μm，平均孔径为1nm至60nm，孔隙率为30％至60％。2.根据权利要求1所述的锌空气电池隔膜，其特征在于，所述无纺布隔膜的厚度为50μm至130μm，平均孔径为1μm至50μm，孔隙率为50％至80％；所述聚烯烃微孔隔膜的厚度为5μm至25μm，平均孔径为10nm至50nm，孔隙率为30％至50％。3.根据权利要求1所述的锌空气电池隔膜，其特征在于，所述无纺布隔膜的材料为聚丙烯类无纺布、聚乙烯类无纺布、木质纤维素类无纺布、醋酸纤维素类无纺布中的至少一种，所述聚烯烃微孔隔膜的材料为聚丙烯和聚乙烯中的至少一种；所述耐碱亲水性聚合物胶黏剂为聚乙烯醇类胶黏剂、聚氧化乙烯类胶黏剂、丁苯橡胶类胶黏剂、聚乙烯吡咯烷酮类、聚苯硫醚类胶黏剂中的至少一种。4.根据权利要求1所述的锌空气电池隔膜，其特征在于，所述热压复合的温度为80℃至200℃，加载压力为0.2MPa至1.5MPa。5.根据权利要求1所述的锌空气电池隔膜，其特征在于，所述基膜的厚度为20μm至170μm，孔隙率为35％至85％，优选的，所述基膜的厚度为30μm至1...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄维，邱钧锋，张伟，
申请(专利权)人：佛山市金辉高科光电材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44