一种提高聚烯烃电池隔膜纸吸碱量的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高聚烯烃电池隔膜纸吸碱量的方法，其步骤为：将ＰＰ纤维和ＥＳ纤维按合适的配比，采用造纸法抄造出紧度为０．２５０～０．３５０ｇ／ｃｍ３的纸；将聚烯烃纸置于等离子体发生器中，抽真空后通入工作气体，打开射频电源，处理３～１０ｍｉｎ，取出样品；把处理后的纸样放入温度为６５～７５℃乙二醇水溶液中反应，取出纸样，洗去残余的乙二醇，再烘干。处理后，极大的提高了纸的亲水性能，其吸碱速率和吸碱量较大，超２０％，面电阻也比现有的锂离子电池小，因此，各项性能指标明显优于现有电池。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对聚烯烃电池隔膜纸的改性
技术背景随着微电子技术的迅速发展，极大地促进了移动通讯和计算机行业更新换代 步伐的加快。电器元件被要求体积更小，功能更齐全，待机时间更长。为此，蓄电 元件中的电池就成为其中要求改进的重要元件之一。而电池隔膜被喻为电池的"第二极"，是镉2镍、氢2镍电池的重要组成部分之一，起着隔离阴阳极不使 电池发生短路，吸收电解液，让导电离子能够顺利通过，以及让气体透过隔膜等作 用。其质量的好坏直接影响到电池的充放电性能、高低温性能、荷电的贮存及使 用寿命等等，因此要求电池隔膜材料必须具有优良的耐酸碱性和低电阻性。通常 电池隔膜多选择合成纤维如:聚酰胺纤维、聚乙醇纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、 聚烯烃纤维等,其中聚烯烃纤维以其良好的耐磨性、弹性，优异的耐酸碱、耐氧化 性、耐高温性及重量轻为首选材料。但聚烯烃纤维的亲水性极差，必须对其进行 改性处理，才可满足电池隔膜的要求。美国、日本已成功将其用于手机等电池，而国内在此方面尚处于研究阶段， 镉2镍、氢2镍电池隔膜材料基本上依赖进口 。聚烯烃纤维的分子结构中没有亲 水性基团，且结晶度很高，纤维截面呈圆形，具有强烈的憎水性，其隔膜成型多采 用热轧或纺粘等无纺布生产工艺。锂离子蓄电池重量轻，储能大，功率大，无污染，寿命长，自放电系数小，温度适应范围宽泛等许多突出的优点。锂离子动力电池的关键材料有如下四个方 面正极材料，负极材料，电解质材料和隔离膜。其中除隔离膜和电解质中的锂 盐目前仍依赖国外进口外，其它关键材料，均己国产化。在单位重量和单位体积 储能，充放电性能，适用温度范围，充放电次数等性能，均已达到国际指标。当 前存在的问题是电池的一致性和安全问题。对于电动自行车来说，用锰酸锂做 正极材料的锂离子蓄电池，已能足够保证其行驶的安全。如果再注意到国际市场 上的锰的价格比钴的价格要低廉的很多。所以，在锂离子蓄电池的推广和应用上， 其安全性能的改善，反而可能使制造成本有所降低！随着人民生活水平的不断提 高及科学技术的进步，镉一镍电池、氢一镍电池越来越被人们所接受。镉一镍电 池、氢一镍电池具有充放电次数多(可达5 G 0次以上)、寿命长、可快速充放 电、高倍率放电、耐过充电等优良性能。当前存在的最大难点是，锂离子蓄电池所用隔离膜，未能有实质性的突破。 我国生产锂离子电池的各厂家，均依赖于国外进口，其售价甚而占了生产成本的20%以上！其实，锂离子电池所用隔离膜并不是什么贵重材料，只是我国迄今在 规模化生产方面的技术仍未过关！如果这一技术难点得以解决，我国锂离子蓄电 池的生产成本，还能大幅度下降。碱性二次电池由于具有充放电次数多、寿命长、可快速充放电、高倍率放电 和耐过充等优良性能越来越被人们所重视。但我国国产碱性二次电池与进口电 池如松下、东芝等始终存在很大差距，其中电池隔膜的质量问题是重要原因之 一 。改进隔膜性能是提高电池循环寿命最直接的手段。由于丙纶非织造布具有 高度的化学稳定性如耐碱、耐氧化、较好的机械强度及韧性等一系列优点，是较 为理想的电池隔膜基材，但其吸碱速率和吸碱量较低，面电阻大，成为制约其广泛应用的根本原因。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种对聚烯烃电池隔膜纸的改性技术，提高现有 聚烯烃电池隔膜纸的提高聚烯烃电池隔膜纸的吸碱量，增强其使用性能。本专利技术方法的原理等离子体是一种具有足够带电数量且有相等正负电荷数 的气体，当气体电离产生的带电粒子密度达到一定数值时，物质的状态会发生变 化而产生等离子体。等离子体通常含有电子、基本原子和分子、激发态粒子以及 光子等成分，它是一种导电气体，在整体上维持电中性，而在局部存在着电性差异, 因而在整个体系中存在电场及带电粒子间的相互作用。当存在外界激励时，等离 子体内的带电粒子得以不断加速，在提升其自身能量的同时，通过相互间的碰撞， 将能量转化或转移。当这些能量或高能态粒子作用到作为基质的纤维材料上时， 会产生加热、刻蚀、自由基反应等复杂的物理化学反应，把PP的烃基转变成羰基、 羧基、羟基等极性基团，然后与乙二醇接枝，结果使得纤维表面的无定型区增加， 比表面积变大，亲水性大幅度提高。本专利技术通过PP聚丙烯纤维与ES聚乙烯/聚丙烯双组分纤维复配,采用可以控 制匀度、定量、适合于工业生产的湿法造纸工艺抄造出合成纤维纸，再采用等离 子体设备，通过氩气对纸样进行处理，然后进行乙二醇接枝，极大的提高了纸的亲 水性能,使之适于用作电池隔膜。本专利技术采取的具体技术方案如下提高聚烯烃电池隔膜纸吸碱量的方法，其步骤为d、 将PP纤维和ES纤维按合适的配比，采用造纸法抄造出紧度为0. 250 0. 350g/cm3的纸。e、 将聚烯烃纸置于等离子体发生器中，抽真空后通入工作气体，打开射 频电源，处理3 10min，取出样品。f、 把处理后的纸样放入温度为65 75'C乙二醇水溶液中反应，取出纸 样，洗去残余的乙二醇,再烘干。上述的步骤a， PP纤维和ES纤维的重量配比为1: 10 0. 5 2。 上述的步骤b，真空度优选调到所需的工作气压10 30Pa;通入的工作气体 为氩。上述的步骤c，乙二醇水溶液的浓度优选为15 40%。上述的步骤f，具体清洗方法是用沸水煮1 3h，烘干的条件最后在65 80 "C的烘箱。本专利技术的有益效果利用本专利技术的方法对聚烯烃电池隔膜纸进行等离子改 性，氩等离子体处理接枝乙二醇对聚烯烃纸的吸水性有很大的改善。改变等离子 的放电功率，对乙二醇接枝到聚烯烃纸上有很大的影响。处理后，极大的提高了 纸的亲水性能，其吸碱速率和吸碱量较大，超20% ，面电阻也比现有的锂离子电池 小，因此，各项性能指标明显优于现有电池。附图说明图1为未处理的聚烯烃纸的表面图2为等离子体处理后聚烯烃纸的表面照片具体实施方式一、 原料及仪器1、 PP纤维，聚乙烯/聚丙烯ES纤维；2、 乙二醇，化学纯；3、 等离子体发生器，功率发射源:SY型300W射频功率源，中科院微电子中心4、 抗张强度测定仪;接触角测定仪J C2000 ;多媒体显微镜;PE2783红外分 光光度计。二、 实验方法1、 制样 '将PP纤维和ES纤维按一定的配比，疏解分散后采用造纸法抄造出紧度为 0.250g/cm3的纸。2、 等离子体处理将聚烯烃纸置于等离子体发生器中，开启真空抽气阀，待达到一定的真空度 后，通入工作气体,将真空度调到所需的工作气压40Pa ,打开射频电源，处理一 定时间，关闭电源,取出样品。4、 乙二醇接枝把处理后的纸样放入温度为6CTC，浓度为20 %的乙二醇水溶液中反应lh , 取出纸样，清水洗去残余的乙二醇，再用沸水煮3h,最后在6CTC的烘箱中烘干备 用。 '5、 测试方法1)接枝率用称重方法测量。接枝率G(y。h (Mg - M0)/ MO MO，Mg分别为接枝前后的质量g。 2)性能测试吸碱率、吸碱高度按日本电池隔膜标准测试。a、 抗张指数检测在摆锤式纸张抗张力试验机上进行样品的抗张力试验。 抗张指数N'm/g X = Gp/W Gp、 W分别为绝对抗张强度N/m、定量g/mb、 接触角的测定采用静态法测定聚烯烃纸表面的接触角。 C、多媒体显微镜的测试将聚烯烃纸试片置于投影仪下，对其放大400本文档来自技高网...

【技术保护点】
提高聚烯烃电池隔膜纸吸碱量的方法，其步骤为：　　　　ａ、将ＰＰ纤维和ＥＳ纤维按合适的配比，采用造纸法抄造出紧度为０．２５０～０．３５０ｇ／ｃｍ３的纸；　　　　ｂ、将聚烯烃纸置于等离子体发生器中，抽真空后通入工作气体，打开射频电源，处理３～１０ｍｉｎ，取出样品；　　　　ｃ、把处理后的纸样放入温度为６５～７５℃乙二醇水溶液中反应，取出纸样，洗去残余的乙二醇，再烘干。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨梅，
申请(专利权)人：深圳市富易达电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]