电化学电池的被浸渍的隔板及其制造方法技术

提供用于电化学电池的隔板和组装电化学电池的方法。隔板（２４）包括浸渍和／或涂覆有聚合物溶液（６６）的多孔纸基底，所述聚合物溶液凝结以防止电短路并允许离子渗透。方法包括以下步骤：提供具有底端和顶端以及设置在它们之间的竖直壁的容器（１２）；在容器中设置正极和负极；提供多孔纸基底的薄板；将多孔基底的薄板成形为隔板；将碱性溶液提供到隔板上；在碱溶液存在的条件下向多孔基底提供液体聚合物材料，使得聚合物溶液凝结成半固态材料；在正极和负极之间设置隔板。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
电化学电池的被浸渍的隔板及其制造方法专利技术背景本专利技术一般涉及电化学电池，即电池，尤其涉及电化学电池中的隔板以及制造和组装隔板的方法。常规的碱性电化学电池一般包括具有正极(称作阴极)的圆柱钢壳，正极包括作为活性材料的二氧化锰。电化学电池还包括负极(称作阳极)，负极包括作为活性材料的锌粉末。在筒管型电池中，阴极通常紧靠钢壳内表面形成，而阳极通常中心地设置在阴极中心内形成的圆柱形腔室中。隔板位于阳极和阴极之间，含有氢氧化钾(KOH)的碱性电解液同时接触阳极、阴极和隔板。导电集电极通常插入到阳极活性材料中，包括聚合物密封件的密封组件对钢壳的开口端进行封闭，以密封在钢壳密封体积内的活性电化学材料。在常规筒管型锌/二氧化锰碱性电池中，所提供的隔板通常为多层可离子透过的、非织造纤维织物，它将阳极与阴极分开。隔板使正极材料和负极材料保持物理的绝缘分离并允许在电极材料之间传送离子。此外，隔板充当KOH溶液的芯吸介质以及防止阳极凝胶失效的套管。常规隔板材料的例子包括两或三层纸，这使得湿隔板的总厚度在约11-18密耳。常规隔板通常由以下方式形成：将隔板材料形成为杯形筐，随后在组装过程中插入阴极；或者通过将相对于彼此有角度地旋转90度的隔板材料的多层矩形板插入阴极腔室中，在电池组装过程中形成筐。常规形成的隔板一般由非织造织物的薄片制成，它们被卷成与阴极内壁相符并具有封闭底端的圆柱状。根据另一种方法，以下述方式设置封闭端：在钢壳的底端以塞子的形式插入绝缘密封件，并紧靠塞子之上插入卷绕圆柱形隔板。为了防止在阳极和阴极之间导电，常规隔板采用纤维多孔纸，它通常需要多个叠层。采用隔板用单层纸通常会出现开口，这种现象存在于多孔纸中，这种多孔纸允许在阳极和阴极之间形成导电路径。阴极中的石墨也可能会渗入隔板以形成与阳极的导电路径，由此导致电池短路。此外，在纸隔板的孔中形成的氧化锌也会形成导电路径，引起电池短路，导致过早放电。-->多个纸层的采用增加了由隔板耗费的体积，由此对于活性电化学材料而言就剩下了更少的体积。此外，较厚的隔板通常增加了离子电阻，这导致了离子渗透的减少，限制了高速率放电性能。许多常规隔板没有最小化在电池中设置的隔板材料的量，这就导致了用于电化学活性材料的体积减小。因此，希望提供一种用于电化学电池的隔板，此隔板可有效地分隔正负极，同时使分隔电极所需的材料的量达到最少，由此增加离子渗透，使用于电化学活性材料的体积达到最大。专利技术概述本专利技术利用增强的隔板改善了在电化学电池中电极的分隔，改善了制造隔板的方法以及在电化学电池中组装隔膜的方法。为了实现这些和其它优点，根据在此体现和描述的本专利技术的目的，本专利技术的一方面提供一种用于电化学电池的隔板，以隔开正极和负极。隔板包括能够吸收碱溶液的多孔基底。在存在碱溶液的情况下，隔板还具有应用于多孔基底中的聚合物溶液。聚合物溶液凝结成在多孔基底中的半固态填充物和/或在多孔基底上的半固态涂层，此多孔基底防止电短路，允许离子透过隔板。制成的隔板能够实现减少体积消耗并增加离子渗透。根据本专利技术的另一方面，提供一种电化学电池中所用的将正极与负极分开的隔膜的形成方法。该方法包括以下步骤：提供多孔基底，将凝结剂提供到多孔基底。该方法进一步包括以下步骤：将液态聚合物溶液提供到多孔基底，允许聚合物溶液在存在凝结剂的情况下凝结以形成半固态材料。根据本专利技术的另一方面，提供一种电化学电池和一种组装电化学电池的方法。该方法包括以下步骤：提供具有底端、顶端以及设置其间的直壁的容器；在容器中设置正极；在容器中设置负极。该方法还包括提供多孔基底，将多孔基底形成为隔板，向隔板施加电解液。该方法进一步包括以下步骤：在存在凝结剂的情况下向多孔基底中施加液态聚合物溶液，使得聚合物溶液凝结以形成半固态材料。优选在施加液态聚合物溶液之前，在正极和负极之间设置隔板。参考下面的说明、权利要求书和附图，本领域的普通技术人员可以更好的理解和重视本专利技术的这些和其它特点、优点和目的。附图的简要说明-->在图1中：图1是采用根据本专利技术的隔板的电化学电池的纵向横截面图；图2是描述电化学电池中隔板的组装的流程图；图3是在组装过程中被插入到电化学电池中的纸隔板的透视图；图4是描述将碱性电解液加入到纸隔板的步骤的局部组装电化学电池的纵向横截面图；图5是描述由隔板吸收碱性电解液的局部组装电池的纵向横截面图。图6是描述聚合物溶液施加到隔板上的电化学电池的纵向横截面图；图7是描述阳极的插入和集电极组件的组装的纵向横截面图；图8A是描述在碱性溶液吸附和聚合物溶液浸渍之前多孔纸隔板的孔隙率的横截面图；图8B仍是在施加聚合物溶液之前，在碱溶液吸收之后隔板的横截面图；图9A是根据一个实施例，描述基本上完成聚合物溶液浸渍的隔板的横截面图；图9B是根据另一个实施例，描述聚合物溶液的浸渍和涂覆的隔板的横截面图；图9C是根据本专利技术再一个实施例，描述仅涂覆了聚合物溶液的表面的隔板的横截面图；图10是对照没有聚合物溶液的现有已知隔板和单层纸隔板、描述具有本专利技术的隔板的AA尺寸电池的性能的曲线；以及图11是在高放电速率下、对照现有已知的隔板，描述具有本专利技术的隔板的AA尺寸电池的性能的曲线。最佳实施方式参考图1，其中示出了圆柱筒管型AA尺寸碱性电化学电池10。电化学电池10包括具有封闭底端14和开口顶端16的圆柱钢壳12。钢壳12的封闭底端还包括正极盖，它焊接或连接到钢壳12底部并且由包覆钢板形成，在它的中央区域具有凸块18，此凸块18形成电池10的正极接触端子。除了钢壳12的端部之外，在钢壳12的外表面周围形成金属化塑料膜标签20。在正极盖的外周边缘上形成膜标签20，可以部-->分地延伸到负极盖之上，如图所示。在钢壳12的内表面周围形成阴极22，阴极22优选由二氧化锰、石墨、氢氧化钾溶液和添加剂的混合物组成。围绕阴极22的内表面设置隔板24。在隔板24中设置阳极26并且与集电极28接触，阳极26优选由锌粉末、凝胶剂和添加剂组成，集电极可包括导电钉，导电钉具有细长主体，并在一端具有扩大的头部。由此，阴极22构成正极，阳极构成负极。此外，设置优选包括氢氧化钾(KOH)的碱性电解液，与阴极22、阳极26和隔板24接触。集电极28接触外负极盖30，盖30形成电池10的负极接触端子。外负极盖30优选由包覆钢板形成，可以通过压力接触或焊接与集电极28保持接触。环形尼龙密封件32设置在钢壳12的开口端中，以防止包容在钢壳12中的电化学活性材料泄漏。设置优选由刚性金属形成的内盖34，以增加刚度并支持尼龙密封件32的径向收缩，由此改善密封效果。将内盖34构造成与密封件32的中央衬套和外围竖直壁接触。集电极28、尼龙密封件32以及内盖34共同形成集电极和密封件组件，此组件可以作为一个整体插入钢壳12的开口端16，以密封在活性电池体积内的活性成分。应理解，外负极盖30通过尼龙密封件32的方式与钢壳12电绝缘。根据本专利技术，电化学电池10采用具有高电阻(低导电性)和提高的离子渗透性的薄隔板24。根据在此示出并描述的实施例，卷绕的隔板24具有圆柱形侧壁36、开口顶端以及在绝缘盘38之上设置的开口底端，该绝缘盘38使阳极26与钢壳12的底端14绝缘。根据选择性实施例，隔板24可包括封闭底端代替绝缘盘3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电化学电池中以隔开正极和负极的隔板，所述隔板包括：多孔基底；凝结剂；以及聚合物溶液，在存在凝结剂的情况下施加到所述多孔基底以凝结并形成半固态材料。

【技术特征摘要】
US 2000-9-29 09/675,7601.一种用于电化学电池中以隔开正极和负极的隔板，所述隔板包括：多孔基底；凝结剂；以及聚合物溶液，在存在凝结剂的情况下施加到所述多孔基底以凝结并形成半固态材料。2.根据权利要求1所述的隔板，其中所述多孔基底包括纤维纸。3.根据权利要求2所述的隔板，其中所述纤维纸是以纤维素为基础的。4.根据权利要求1所述的隔板，其中所述多孔基底包括卷成圆柱体形状的卷绕板。5.根据权利要求1所述的隔板，其中所述隔板具有在0.5-4.0密耳范围内的干厚度。6.根据权利要求1所述的隔板，其中所述聚合物溶液被注入到所述多孔基底的孔中。7.根据权利要求1所述的隔板，其中所述聚合物溶液设置为在所述多孔基底的一侧上的涂层。8.根据权利要求7所述的隔板，其中所述聚合物溶液形成半固态涂层，该涂层具有在0.1-4.0密耳范围内的厚度。9.根据权利要求1所述的隔板，其中所述凝结剂包括碱溶液。10.根据权利要求9所述的隔板，其中所述碱溶液包括氢氧化钾。11.根据权利要求9所述的隔板，其中所述聚合物溶液包括甲基纤维素、聚乙烯醇以及聚(4-苯乙烯磺酸钠)中的一种。12.根据权利要求1所述的隔板，其中所述半固态材料防止电短路，允许离子透过隔板。13.一种电化学电池，包括：容器，具有底端和顶端以及设置在它们之间的竖直壁；设置在所述容器中的正极；设置在所述容器中的负极；电解液；以及放置在所述正极和所述负极之间的隔板，所述隔板包括多孔基底-->和聚合物溶液，在存在凝结剂的情况下施加所述聚合物溶液以凝结并形成半固态材料。14.根据权利要求13所述的电化学电池，其中所述多孔基底包括纤维纸。15.根据权利要求14所述的电化学电池，其中所述纤维纸是以纤维素为基础的。16.根据权利要求13所述的电化学电池，其中所述多孔基底包括卷成圆柱体形状的卷绕板。17.根据权利要求13所述的电化学电池，其中所述隔板具有在0.5-4.0密耳范围内的干厚度。18.根据权利要求13所述的隔板，其中所述凝结剂包括碱溶液。19.根据权利要求18所述的电化学电池，其中所述碱溶液包括氢氧化钾。20.根据权利要求13所述的电化学电池，其中所述聚合物溶液包括甲基纤维素、聚乙烯醇以及聚(4-苯乙烯磺酸钠)中的一种。21.根据权利要求13所述的电化学电池，其中所述半固态材料防止电短路，允许离子透过隔板。22.一种用于电化学电池中以隔开正极和负极的隔板的形成方法，所述方法包括以下步骤：提...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄维炜，
申请(专利权)人：永备电池有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]