适用于二次锌基电池的多孔氧化铝隔膜的制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种适用于二次锌基电池的多孔氧化铝隔膜的制备方法，包括步骤：将气相氧化铝粉体、高分子支撑体和粘结剂按照设定质量比例进行称量备料；在混合粉体中加入粘结剂和适量电池用电解液，然后进行充分搅拌，形成柔软、有弹性的粉团。本发明专利技术的有益效果是：得到的多孔氧化铝隔膜制备工艺简单、装配方法简单；所得隔膜中的气相氧化铝粉体能有效抑制负极枝晶生长；所得隔膜中的高分子支撑体起到使隔膜成形的作用，能有效抑制负极发生形变；所得隔膜中的粘结剂用于粘结隔膜各组分，粘结剂选择高分子乳液；本发明专利技术同时保留了传统隔膜易于拆装、易于携带的特征。装配该隔膜的二次锌基电池循环寿命可以得到较大提升。电池循环寿命可以得到较大提升。电池循环寿命可以得到较大提升。

【技术实现步骤摘要】
适用于二次锌基电池的多孔氧化铝隔膜的制备方法及应用


[0001]本专利技术属于储能应用的电池
，尤其涉及一种适用于二次锌基电池的多孔氧化铝隔膜的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]目前储能应用的电池主要以锂电池和铅酸电池为主，相比起锂离子电池安全隐患大、成本高的问题，铅酸电池作为水系电池的代表，具有本质安全、成本低等优点，得到了广泛的应用。
[0003]铅酸电池也存在一些严重的缺点，如能量密度低、功率密度低、铅毒性高等。金属锌具有环保、高比容量、低成本等优点，二次锌基电池(锌镍电池、锌锰电池、锌空气电池等)有望取代铅酸电池成为下一代储能水系电池。
[0004]然而，二次锌镍电池普遍存在负极易长枝晶、容易形变等问题，对电池的循环性能产生了负面影响。隔膜是电池中连接阴极和阳极的桥梁，是电池的重要组成部分。锌镍电池中最常用的隔膜有水合纤维素、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等。常用的锌镍电池隔膜只能起到物理屏障的作用，通过避免阳极和阴极之间的直接接触来防止短路。然而，能缓解枝晶生长的隔膜仍鲜有研究。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种适用于二次锌基电池的多孔氧化铝隔膜。
[0006]这种适用于二次锌基电池的多孔氧化铝隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1、将气相氧化铝粉体、高分子支撑体和粘结剂按照设定质量比例进行称量备料；然后将气相氧化铝粉体和高分子支撑体置于研钵当中，进行机械搅拌和研磨，得到混合粉体，使粉体充分混合、各组分均匀分散；
[0008]步骤2、在步骤1制备的混合粉体中加入粘结剂和适量电池用电解液，然后进行充分搅拌，形成柔软、有弹性的粉团；
[0009]步骤3、将粉团使用辊压机进行压片成膜，得到多孔氧化铝隔膜。
[0010]作为优选，步骤1中高分子支撑体为聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸钾(PAAK)或聚丙烯酸钠(PANA)。
[0011]作为优选，步骤1中粘结剂为聚四氟乙烯(PTFE)。
[0012]作为优选，步骤1中气相氧化铝粉体、高分子支撑体和粘结剂的质量比例为(9:1:2)～(5:5:2)。
[0013]作为优选，步骤3中多孔氧化铝隔膜的厚度为0.02～0.4mm。
[0014]这种适用于二次锌基电池的多孔氧化铝隔膜在二次锌基电池中的应用，包括如下步骤：
[0015]步骤1、用商业电池隔膜包裹住负极，然后将多孔氧化铝隔膜置于负极和正极中
间；
[0016]步骤2、将经过步骤1处理的，包裹有商业电池隔膜的负极、正极和商业电池隔膜整体装入电池壳体中，然后向电池壳体内灌入电解液；静置设定时长，待电解液充分浸润多孔氧化铝隔膜、正极和负极后，得到带多孔氧化铝隔膜的二次锌基电池，该电池与准固态电解质电池效力等同。
[0017]作为优选，步骤1中商业电池隔膜包括玻璃纤维、滤纸和聚丙烯隔膜。
[0018]作为优选，聚丙烯隔膜为聚丙烯Celgard系列隔膜。
[0019]作为优选，步骤2中静置时长为2h。
[0020]作为优选，步骤2中电解液为碱性锌镍电池电解液，碱性锌镍电池电解液成分为氢氧化钾、氧化锌和添加剂。
[0021]本专利技术的有益效果是：
[0022]本专利技术隔膜主要由气相氧化铝粉体、高分子支撑体和粘结剂构成，并采用物理辊压法制备成膜，多孔氧化铝隔膜无需烘干，可以直接装配电池或封存待用。
[0023]本专利技术得到的多孔氧化铝隔膜制备工艺简单、装配方法简单；所得隔膜中的气相氧化铝粉体能有效抑制负极枝晶生长；所得隔膜中的高分子支撑体起到使隔膜成形的作用，能有效抑制负极发生形变；所得隔膜中的粘结剂用于粘结隔膜各组分，粘结剂选择性能稳定、粘结能力强、阻抗适中的高分子乳液；本专利技术同时保留了传统隔膜易于拆装、易于携带的特征。装配该隔膜的二次锌基电池循环寿命可以得到较大提升。
附图说明
[0024]图1为二次锌基电池的装配示意图；
[0025]图2为实施例3中的锌镍电池循环曲线图；
[0026]图3为实施例3中测试后锌镍电池负极扫描图；
[0027]图4为实施例3中的锌镍电池高温浮充测试曲线图。
[0028]附图标记说明：多孔氧化铝隔膜1、负极2、商业电池隔膜3、正极4。
具体实施方式
[0029]下面结合实施例对本专利技术做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术。应当指出，对于本
的普通人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以对本专利技术进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本专利技术权利要求的保护范围内。
[0030]实施例1：
[0031](1)将气相氧化铝颗粒、PAAK粉末、60wt.％的PTFE水溶液以9：1：2进行称量备料，然后将除了PTFE水溶液的其他组分置于研钵当中，通过机械搅拌、研磨使粉体充分混合、各组分均匀分散；
[0032](2)在混合粉体中加入PTFE水溶液和适量锌镍电池用电解液(30wt.％的KOH溶液)，进行充分搅拌形成柔软、有弹性的粉团；
[0033](3)将粉团使用辊压机进行压片成膜，成膜厚度0.4mm，成膜后隔膜外光光滑洁白，由于氧化铝与PAAK的配比过高，因此塑性较差，容易在使用过程中发生破裂。
[0034]实施例2：
[0035](1)将气相氧化铝颗粒、PAAK粉末、60wt.％的PTFE水溶液以5：5：2进行称量备料，然后将除了PTFE水溶液的其他组分置于研钵当中，通过机械搅拌、研磨使粉体充分混合、各组分均匀分散；
[0036](2)在混合粉体中加入PTFE水溶液和适量锌镍电池用电解液(30wt.％的KOH溶液)，进行充分搅拌形成柔软、有弹性的粉团；
[0037](3)将粉团使用辊压机进行压片成膜，成膜厚度0.15mm，成膜后隔膜外光较为光滑洁白，塑性较好，弹性较好，适用于组装电池中。
[0038]实施例3：
[0039](1)将气相氧化铝颗粒、PAAK粉末、60wt.％的PTFE水溶液以8：2：2进行称量备料，然后将除了PTFE水溶液的其他组分置于研钵当中，通过机械搅拌、研磨使粉体充分混合、各组分均匀分散；
[0040](2)在混合粉体中加入PTFE水溶液和适量锌镍电池用电解液(30wt.％的KOH溶液)，进行充分搅拌形成柔软、有弹性的粉团；
[0041](3)将粉团使用辊压机进行压片成膜，成膜厚度0.08mm，成膜后隔膜外光较为光滑洁白，塑性较高，弹性较好，适用于组装电池中。
[0042](4)如图1所示，将该隔膜组装进二次锌镍电池中，该锌镍电池的负极为ZnO粉末负极，正极为Ni(OH)2粉末正极，将装配好的锌镍电池进行活化后准备测试；
[0043](5)装配该隔膜的锌镍电池在高倍率10C、放电深度为10％的测试条件下进行充放电循环测试监测其电压变化。如图2所示该锌镍电池再循环1500多圈之后，电压稳定在1.0V附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于二次锌基电池的多孔氧化铝隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将气相氧化铝粉体、高分子支撑体和粘结剂按照设定质量比例进行称量备料；然后将气相氧化铝粉体和高分子支撑体置于研钵当中，进行机械搅拌和研磨，得到混合粉体；步骤2、在步骤1制备的混合粉体中加入粘结剂和电池用电解液，然后进行充分搅拌，形成柔软、有弹性的粉团；步骤3、将粉团使用辊压机进行压片成膜，得到多孔氧化铝隔膜。2.根据权利要求1所述适用于二次锌基电池的多孔氧化铝隔膜的制备方法，其特征在于：步骤1中高分子支撑体为聚乙烯醇、聚丙烯酸钾或聚丙烯酸钠。3.根据权利要求1所述适用于二次锌基电池的多孔氧化铝隔膜的制备方法，其特征在于：步骤1中粘结剂为聚四氟乙烯。4.根据权利要求1所述适用于二次锌基电池的多孔氧化铝隔膜的制备方法，其特征在于：步骤1中气相氧化铝粉体、高分子支撑体和粘结剂的质量比例为(9:1:2)～(5:5:2)。5.根据权利要求1所述适用于二次锌基电池的多孔氧化铝隔膜的制备方法，其特征在于：步骤3中多孔氧化铝隔膜的厚度为0.02～0.4mm。6.一种如权利要求1至5中任一项所述方法制备的适用...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴田，孙士恩，郑渭建，马福元，寿春晖，赵宇，臧孝贤，成城，张继国，
申请(专利权)人：浙江浙能技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：