电池用纸:说说镍氢电池隔膜纸

日期: 2024-05-27 04:03:28|浏览: 57|编号: 69730

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电池用纸:说说镍氢电池隔膜纸

镍氢电池是以金属氢化物为负极,氢氧化镍为正极,30%-40%KOH为电解液的绿色充电电池。下图为电池结构,隔离层为电池隔膜。

电极反应为:

镍氢电池隔膜用于镍氢电池中吸收电解液、隔离正负极,是电池的骨架结构,其品质对电池的安全性也有重要影响。

镍氢电池隔膜必须满足以下性能要求:

化学稳定性:镍氢电池的电解液为30%-40%的KOH,因此隔膜在强碱性电解液中必须具有良好的化学稳定性,包括耐碱性、抗氧化性等,主要是为了防止隔膜在碱性溶液中发生化学反应影响电池的放电。

吸液速度快:隔膜吸液速度快,有利于电池的生产。

电解液保持率高:隔膜吸收的电解液越多,正极和负极之间的化学反应越充分,电池容量越大,寿命越长。

机械强度高:隔膜必须具有较高的干、湿强度。由于生产时隔膜随正负极材料一起卷绕,卷绕速度非常快,隔膜受到的拉力很大,要求隔膜具有较高的干强度。由于隔膜浸泡在碱溶液中,反复充放电,所以要求隔膜具有较高的湿强度。卷绕时,卷针和极板都可能刺穿隔膜。

厚度:在满足以上指标的情况下,隔膜越薄越好,过厚的隔膜会占用更多的空间,在同等条件下,电池的容量会下降。

电阻:隔膜电阻要低,隔膜电阻过高,会增加电池内部的消耗,导致电池无法大电流放电。

绝缘:保证正负极不会短路。

孔隙率与透气度:孔隙率过大,会造成两极化学物质互相渗透,造成短路,孔隙率过小,不利于离子通过。增加隔膜电阻,不能保证电池大电流放电。电池过充时,正极产生的氧气必须穿过隔膜,与负极的氢气结合,否则电池内压升高,会造成电池漏液。

离子交换率:离子交换率过小或者为零,意味着离子无法穿过隔膜,充放电化学反应就无法正常进行。

原料:目前市场上最受认可的材质是聚烯烃纤维。

制造方法:

湿法:采用造纸法制成,称为湿法无纺布。脱粘—上网成型—干燥—热熔定型—后处理。

湿法无纺布纤维长度一般为5-20mm,在水中分散性好,成网均匀度高,网内纤维随机排列好,各向同性好,柔软性好,机械强度好,受到人们的青睐。

干法无纺布:是指采用梳理或气流成网方式将纤维形成纤网,再经过机械加热熔融粘合加固而形成的非织造材料。干法无纺布所用的纤维一般长度为60mm,直径为10-25μm。为了满足镍氢电池隔膜的均匀性要求,一般对纤维进行梳理,再采用热粘合或水刺加固方法。镍氢电池无纺布隔膜一般不采用针刺工艺,因为无纺布在针头作用下容易产生较大的针孔。

熔喷无纺布技术:熔喷法是将从螺杆挤出机挤出的聚合物熔体,用高速高温气流或通过其它方式(离心力、静电力)吹扫,使熔流极度拉伸形成超细短纤维,然后聚集在成网滚筒或成网帘上形成纤网,最后经自粘合制成熔喷无纺布材料的方法。熔喷无纺布材料具有纤维直径细、表面积大、蓬松、过滤阻力小、过滤效率高的优点,但强度较差。

静电纺丝:是指对聚合物溶液(或熔体)施加外加电场,制造聚合物纤维的纺丝技术。静电纺丝技术生产的亚纳米级纤维具有直径小、比表面积大的特点,而亚微米级纤维堆积形成的层状膜具有较高的孔隙率和优良的离子电导率。因此,静电纺丝是制备高性能电池隔膜的较理想的方法之一。但目前尚未实现工业化。

亲水性:聚烯烃纤维的亲水性较差,但镍氢电池隔膜要求具有优良的吸液性能,因此需要对电池隔膜用聚烯烃无纺布材料进行亲水处理。

目前,国内外对改善聚丙烯亲水性的研究主要分为两类:一是在纺前/纺丝阶段进行改性以获得亲水性,如与亲水物质共混、纤维亲水改性等;二是利用后处理的方法对无纺布表面进行亲水改性。两种方法的共同点是在基本不损害隔膜材料力学性能的前提下,在隔膜表面引入或产生大量亲水或活性基团,纤维表面亲水基团数量增多,粗糙度和沟槽增多,毛细效应增强,表面能增加,提高亲水性。亲水改性的方法有磺化处理、化学接枝、等离子处理、辐射处理、氟化、电晕处理等。

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