一种制备凝胶隔膜的方法。利用本方法制得的凝胶隔膜能够降低镍氢电池过充时电池的内压，提高镍氢电池的使用安全性；同时，这种凝胶隔膜也能够吸附金属氢化物电极溶解的金属离子，防止其毒化正极，能够提高电池的使用寿命。本发明专利技术通过下述技术方案实现：（１）将改性基材和甲基丙烯酸、丙烯酰胺及Ｎ，Ｎ－亚甲基双丙烯酰胺溶于去离子水中，溶解后过滤；（２）滴加氢氧化钾水溶液；（３）调节溶液温度至室温；（４）加入引发剂；（５）将聚丙烯隔膜置于上述溶液中浸泡后置于两块平板玻璃之间；（６）将其置于热台上受热；（７）再将其置于真空反应箱内，真空环境下进行辐射接枝反应；（８）反应完成后，将隔膜浸泡在去离子水中；（９）将充分浸泡后的隔膜用去离子水清洗后，置于真空干燥箱内干燥，至衡重后制得凝胶隔膜。本方法用于制备镍氢电池用的凝胶隔膜。
【技术实现步骤摘要】
一种用辐射接枝法制备凝胶隔膜的方法
本专利技术涉及一种新型凝胶隔膜的制备方法，更具体地说，是涉及一种镍氢可充电电池用隔膜的制备方法。
技术介绍
镍氢电池是最近十年飞速发展的高科技产品。它具有大比容量、高比功率、可高倍率充放电，以及寿命长、无记忆效应、无污染、免维护等特点。在能源紧张，环境污染严重的今天，已经显示出广阔的应用前景。但是，在研究中发现，镍氢电池在使用数百次后，性能大幅下降，最终导致电池失效。其主要原因有两个：一是因为电池内活性物质随循环次数的增加电极体积的溶涨，使电池隔膜发干而导致电池的失效。另外一个重要问题是，金属氢化物电极内的金属离子溶解后，通过电解液，进入正极，起到毒化正极的作用。可以看出使用液态电解液是使电池容易失效的一个重要原因，同时也限制了镍氢电池只能做成封闭型的，而不像聚合物锂离子电池那样可以做成各种形状。已有很多人开展了将固态电解质应用于镍氢电池中的可能性的研究，最早使用的是质子导体，如Sb2O5·nH2O(电导率：2.6×10-3S cm-125℃)和HUO2PO4·4H2O(电导率：8×10-4S cm-125℃)，Kuriyama等人应用质子导体(CH3)4NOH·5H2O(电导率：4.5×10-3S cm-125℃)制成了第一个全固态实验镍氢电池LaNi2.5Co2.4Al0.1/(CH3)4NOH·5H2O/NiOOH，Vassal和Yang等人利用PEO、PVA等聚合物在KOH水溶液溶解后形成盐络合物具有导电性，以其为电解质将其应用于镍氢电池中，也制成了全固态实验镍氢电池。但是这些研究的固态电解质都有致命的缺点，其室温电导率较低，通常为10-4S cm-1左右，与实际镍氢电池中应用的液态电解液的电导率(电导率：10-1S cm-125℃)相比有很大的差距。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有镍氢电池用隔膜出现的不足之处，提供一种能够完全吸收液态电解液的改性隔膜。采用这种隔膜能使电池体系摆脱液态，成为全固态电池，从而能够降低镍氢电池过充时电池的内压；同时，这种凝胶隔膜也能够吸附金属氢化物电极溶解的金属离子，防止其毒化正极，从而能够提高电池的使用寿命。本专利技术采用下述技术方案实现：(1)将改性基材和丙烯酸、丙烯酰胺及N，N-亚甲基双丙烯酰胺溶于去离子水中，搅拌，-->至充分溶解后过滤，制得单体溶液；(2)边搅拌，边缓慢滴加重量百分比为40％的氢氧化钾水溶液；(3)调节溶液温度至室温；(4)加入引发剂；(5)将聚丙烯隔膜置于上述溶液中，充分浸泡后取出，置于两块平板玻璃之间，轻轻挤压，去除气泡；(6)将其置于热台上90℃下每一面受热5分钟：(7)再将其置于真空反应箱内抽真空；(8)打开辐射光源进行接枝反应；(9)反应完成后打开真空反应箱，将隔膜从玻璃板中取出，浸泡在60C去离子水中；(10)将充分浸泡后的隔膜用去离子水清洗后，置于真空干燥箱内干燥，至衡重后制得凝胶隔膜。本专利技术的有益效果是1.凝胶隔膜能完全吸收液态电解液，使电池体系摆脱液态，成为全固态电池，能够降低镍氢电池过充时电池的内压，提高镍氢电池的使用安全性。2.凝胶隔膜可以加大电池电解液的用量，并且能够很好地保持电解液，防止电池内活性物质随循环次数的增加电极体积的溶涨，使电池隔膜发干而导致电池的失效。3.凝胶隔膜能够吸附金属氢化物电极溶解的金属离子，防止其毒化正极，能够提高电池的容量保持特性和电池的使用寿命。附图说明图1镍氢电池采用凝胶隔膜和普通隔膜的使用寿命曲线(●：普通隔膜；○：凝胶隔膜)(测试条件为：环境温度：25℃；1C＝1800mA；1C充电1.2小时-暂停5分钟-1C放电至0.9V)；图2镍氢电池采用凝胶隔膜和普通隔膜的容量保持特性曲线(●：普通隔膜；○：凝胶隔膜)(测试条件为：环境温度：25℃；1C＝1800mA；0.2C充电12小时-60℃恒温箱中放置一定时间-0.2C放电至1.0V)；图3凝胶隔膜对镍氢电池中铝离子的吸收作用(●：普通隔膜；○：凝胶隔膜)(测试条件为：环境温度：25℃；1C＝1800mA；1C充电1.2小时-暂停5分钟-1C放电至0.9V，循环50次)。具体实施方式 下面结合实施例对本专利技术作具体说明。实施例：例1：取0.5g阴离子型聚砜和0.75g亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)、0.56g丙烯酰胺(AA)和2.7g甲基丙烯酸(MAAC)溶于20ml去离子水中；充分搅拌至完全溶解后过滤；边搅拌，-->边缓慢滴加20ml重量百分比为40％氢氧化钾水溶液；调节温度至室温，加入引发剂过硫酸铵(APS)0.038g；将聚丙烯(PP)隔膜浸入溶液中，充分吸收后，用两块平板玻璃夹住，轻轻挤压，去除气泡；将其在热台上在90℃下每面受热5分钟；再将其置于真空反应箱内，真空下紫外线每面照射7分钟；反应完成后打开真空反应箱，将隔膜从玻璃板中取出，浸泡在60℃去离子水中；充分浸泡后，隔膜用去离子水清洗，置于真空干燥箱内干燥，至衡重后制得凝胶隔膜。例2：取1.5g阴离子型聚砜和0.75g亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)、0.56g丙烯酰胺(AA)和4.7g甲基丙烯酸(MAAC)溶于20ml去离子水中；充分搅拌至完全溶解后过滤；边搅拌，边缓慢滴加20ml重量百分比为40％氢氧化钾水溶液；调节温度至室温，加入引发剂过硫酸钾0.1g；将聚丙烯(PP)隔膜浸入溶液中，充分吸收后，用两块平板玻璃夹住，轻轻挤压，去除气泡；将其在热台上在90℃下每面受热5分钟；再将其置于真空反应箱内，真空下用钴60(Co60)每面照射8分钟；反应完成后打开真空反应箱，将隔膜从玻璃板中取出，浸泡在60℃去离子水中；充分浸泡后，隔膜用去离子水清洗，置于真空干燥箱内干燥，至衡重后制得凝胶隔膜。例3：取5.0g阴离子型聚砜和1.5g亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)、1.2g丙烯酰胺(AA)和5.4g甲基丙烯酸(MAAC)溶于20ml去离子水中；充分搅拌至完全溶解后过滤；边搅拌，边缓慢滴加20ml重量百分比为40％氢氧化钾水溶液；调节温度至室温，加入引发剂过硫酸铵(APS)0.2g；将聚丙烯(PP)隔膜浸入溶液中，充分吸收后，用两块平板玻璃夹住，轻轻挤压，去除气泡；将其在热台上在90℃下每面受热5分钟；再将其置于真空反应箱内，真空下紫外线每面照射10分钟；反应完成后打开真空反应箱，将隔膜从玻璃板中取出，浸泡在60℃去离子水中；充分浸泡后，隔膜用去离子水清洗，置于真空干燥箱内干燥，至衡重后制得凝胶隔膜。例4：取1.0g聚苯磺酸钠和0.75g亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)、0.56g丙烯酰胺(AA)和2.7g甲基丙烯酸(MAAC)溶于20ml去离子水中；充分搅拌至完全溶解后过滤；边搅拌，边缓慢滴加20ml重量百分比为40％氢氧化钾水溶液；调节温度至室温，加入引发剂过硫酸铵(APS)0.038g；将聚丙烯(PP)隔膜浸入溶液中，充分吸收后，用两块平板玻璃夹住，轻轻挤压，去除气泡；将其在热台上在90℃下每面受热5分钟；再将其置于真空反应箱内，真空-->下紫外线每面照射7分钟；反应完成后打开真空反应箱，将隔膜从玻璃板中取出，浸泡在60℃去离子水中；充分浸泡后，隔膜用去离子水清洗，置于真空干燥箱内干燥，至衡重后制得凝胶隔膜。例5：取3.0g聚本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用辐射接枝法制备凝胶隔膜的方法，其特征是，它包括以下步骤：（１）将改性基材和甲基丙烯酸、丙烯酰胺及Ｎ，Ｎ－亚甲基双丙烯酰胺溶于去离子水中，制得重量百分比为２０％～７０％的溶液，搅拌，至充分溶解后过滤，制得单体溶液；（２）边搅拌，边缓慢滴加重量百分比为４０％的氢氧化钾水溶液；（３）调节溶液温度至室温；（４）加入引发剂；（５）将聚丙烯隔膜置于上述溶液中，充分浸泡后取出，置于两块平板玻璃之间，轻轻挤压，去除气泡；（６）将其置于热台上９０℃下每一面受热５分钟；（７）再将其置于真空反应箱内抽真空；（８）打开辐射光源进行接枝反应；（９）反应完成后打开真空反应箱，将隔膜从玻璃板中取出，浸泡在６０℃去离子水中；（１０）将充分浸泡后的隔膜用去离子水清洗后，置于真空干燥箱内干燥，至衡重后制得凝胶隔膜。
【技术特征摘要】
1一种用辐射接枝法制备凝胶隔膜的方法，其特征是，它包括以下步骤：(1)将改性基材和甲基丙烯酸、丙烯酰胺及N，N-亚甲基双丙烯酰胺溶于去离子水中，制得重量百分比为20％～70％的溶液，搅拌，至充分溶解后过滤，制得单体溶液；(2)边搅拌，边缓慢滴加重量百分比为40％的氢氧化钾水溶液；(3)调节溶液温度至室温；(4)加入引发剂；(5)将聚丙烯隔膜置于上述溶液中，充分浸泡后取出，置于两块平板玻璃之间，轻轻挤压，去除气泡；(6)将其置于热台上90℃下每一面受热5分钟；(7)再将其置于真空反应箱内抽真空；(8...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡志江，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]
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