[发明专利]带有被遮盖的纤维的层和电化学电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种特别是用作电化学电池中的隔离物的、带有具有至少一种第一物质的纤维的层，通过该第一物质可化学和/或物理地结合氨或氨化合物。此外，本发明还涉及一种电化学电池。

背景技术

碱性蓄电池或电池需要具有特殊性能的隔离材料。这些性能包括对电解液的耐抗性、耐氧化性、高的机械稳定性、小的厚度、小的离子穿透阻力、高的电子穿透阻力、对从电极溶解出的固体颗粒的截留能力、持久的通过电解液的可润湿性和对于电解液液体高的储存能力。

镍/金属氢化物或镍/镉-蓄电池具有加速的自放电(特性)。电荷输送通过离子或分子进行，在电解液内被从镉或金属氢化物负极向氧化镍正极输送所述离子或分子，并在正极处使其被电化学转化。电池即使在静态也缓慢地自放电。

作为对于这种不希望的自放电的机理讨论氮化物，所述氮化物按所谓的“Shuttle机理”中通过在负电极上的还原和在正电极上的氧化引起自放电。

这种类型的层通过层与氨化学和/或物理结合并由此减缓放电，由此可减少自放电。

然而这种类型的电化学电池具有快速的自放电特性，以至于这种电池不适合于许多应用目的，例如用于混合动力车辆。此外，这种类型的电化学电池在自放电方面没有足够的长期稳定性，其中这可以通过隔离物的化学或电化学分解来解释。

发明内容

因此，本发明的目的是，提供一种在其整个使用寿命周期内具有小的自放电的电化学电池。

本发明通过权利要求1的特征来实现上述目的。

据此，开头所述的层的特征是，第一物质存在于纤维这样的体积区域内，所述体积区域的表面至少局部地由第二物质包围。

出人意料的是，已经证明，按照本发明的层具有对于化学或电化学分解具有较高的耐抗性。当所述层用在混合动力车辆中的电化学电池中或其它需要高的使用寿命的应用场合中时，这是特别有利的。

按照本发明认识到，提高的耐久性通过这样的方法来实现，即第一材料被第二材料遮盖/屏蔽。出人意料地，这种遮盖在采用按照本发明的层的电化学电池中引起减弱自放电的效应的作用持续时间提高。

出人意料地，覆盖层不会阻挡氨气的结合，而是附加地对被包裹体积区域起防老化作用。

按现有技术的层在高温氢氧化钾溶液中存放后(模拟在蓄电池中长时间使用)氨结合能力显著减小(结合能力缩小约50％或更多)，而按照本发明的纤维几乎不表现出这种功能减退。

出人意料的尤其是这样的事实，即当官能体积区域完全由无官能的覆盖层包围时，氨结合仍然起作用。

因此实现了开头所述的目的。

体积区域可以做成芯部，而纤维做成芯-皮纤维。芯-皮纤维可较方便地制造。此外，作为芯-皮纤维的结构使得可以由第二物质几乎完全遮盖第一物质。在这种结构中，第一物质布置在芯部内，第二物质布置在皮部内。特别是芯部可以完全由第一物质组成，皮部完全由第二物质组成。

所述层的特征是，所述体积区域的覆盖率至少为80％。这里芯-皮纤维的皮部可以覆盖芯部的80％。这种具体结构一方面使得电解液内的氨化合物或氨与第一物质可以有足够高的转化作用，另一方面使得可以遮盖第一物质。通过所述覆盖率有利地实现，一方面第一物质不会受到化学(通过水解或氧化)腐蚀，另一方面在这里结合的氨不会或只能非常缓慢地重新释放。

所述层可以具有至少30％重量的上述纤维的含量。这种具体结构已经被证明是有利的，以便一方面使所述层足够高的机械稳定性，另一方面有效地抑制电化学电池的自放电。

至少第一物质可以设计成第一聚合物，第二物质设计成与第一聚合物不同的第二聚合物。在这种背景下可以设想，作为聚合物采用聚乙烯、聚丙烯、高脂肪族聚烯烃、聚苯乙烯或上述聚合物的共聚物。此外，也可以采用已知的对于碱性电池中的条件具有耐抗性的聚合物。

通过使第一聚合物与第二聚合物不同来确保，在聚合物之间形成一边界层，该边界层阻止内部的第一聚合物的官能基团向纤维表面迁移。通过这样阻止迁移，使得这样的离子或分子的堆积减少，所述离子或分子在其积聚性能方面在化学上与氨类似，因此竞争地抑制氨的结合。由此抑制对官能基团的覆盖，使得可以在长时间段内提供所述基团用于氨或氨化合物的结合。

第一或者第一和第二聚合物可以设计成通过共聚反应形成的聚合物。这里可以设想，位于内部的聚合物通过共聚反应形成，或者两种聚合物都通过共聚反应形成。但是第一聚合物无论如何都与第二聚合物不同。通过进行共聚反应，提供一种具有特别均匀和稳定的内部结构的材料。由此确保，化学活性分子以特别有利的方式分布在一体积内。