[发明专利]用于制作镍氢电池磺化隔膜的无纺布、镍氢电池磺化隔膜及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于充电电池隔膜材料及其制造技术，涉及一种用于制作镍氢电池磺化隔膜的无 纺布和镍氢电池磺化隔膜及其制造方法，尤其涉及一种用于制作高容量镍氢电池磺化隔膜的 无纺布、高容量镍氢电池磺化隔膜及其制造方法。

背景技术

随着世界各国对环境保护的重视，镍氢电池作为无污染的绿色移动电源得到了快速的发 展。近几年由于对石油资源消费需求的增加，凸现出了油价上涨以及燃油汽车对环境污染日 益加剧的问题，发达国家和我国政府出台政策，支持发展油电混合动力乘用车和纯电动汽车。 日本在该领域据领先地位，于本世纪初已将油电混合动力车推出并上市销售，其所采用的电 池就是高容量动力型的高性能镍氢电池。我国在该行业的技术优于欧美国家，2008年奥运会 上由我国自主研发的各种电动车辆服务于各体育场馆。目前动力型锂电池和动力型镍氢电池 最具竞争力，被选用于油电混合动力汽车，因此，开发生产高性能动力型镍氢电池在电池行 业中已形成研发高潮。

电池隔膜在电池中居关键地位，其作用是将电池正、负极分开隔离，防止正负极接触而 产生短路，同时隔膜还需留有电离子通路，吸收和保留电解液。因此隔膜性能的优劣直接影 响电池的容量、充放电电压、自放电率以及使用寿命。

近几年来，以聚烯烃纤维为主要原料纤维制成的无纺布经磺化处理后被广泛应用于制作 镍氢电池隔膜。

据申请人了解，现有技术中的镍氢电池磺化隔膜制备方法主要包括以下3个步骤：(1) 先选择纤维原料，然后选择适宜的无纺成型技术制得电池隔膜用无纺基材布；(2)对所述 电池隔膜用无纺基材布进行磺化改性处理；(3)对磺化改性处理后的无纺基材布进行所需 的后处理。

如天津工业大学申请的公开号为CN1747199A、名称为“一种镍氢电池隔膜的制备方法及 其制品”的中国专利涉及一种镍氢电池隔膜的制备方法，包括(1)选用含有低密度聚乙烯 的聚烯烃纤维为原料制造非织造布，并以其作为电池隔膜基布；(2)按照下列工艺磺化处 理所述电池隔膜基布：磺化剂为93-98％的浓硫酸、磺化温度为129-144℃、磺化时间为10-80S， 同时在磺化过程中要对所述的电池隔膜基布施加10-30N/50mm的张紧力；(3)磺化后处理： 依次经50-70％的硫酸液洗涤1次；20-30％的硫酸液洗涤1次；纯净水洗涤两次；各道洗涤时间 为3-5min；再经80-90℃烘干50-70min和80-90℃下熨烫平整后，即可制得所述电池隔膜。

然而这种采用无纺基材布与高温浓硫酸接触制备磺化隔膜的方法一直存在一个难以克 服的技术难题，即无纺基材布在高温浓硫酸磺化处理过程中，其强度会大幅度下降，无纺基 材布面容易产生延伸、破损、断裂的现象。

本来对无纺布进行磺化处理的目的是为了提高隔膜的性能，但由于上述技术难题的存在 使得隔膜的强度和性能这两者无法兼顾，虽然有不少专利采用施加面压力及张紧力等很多措 施来减少无纺布强度下降的现象，但同时也带来了工艺复杂，设备投资大、生产成本高、不 利于工业化实施等问题。更重要的是，这些方法均没有从根本上解决这个长期存在的技术难 题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种能够满足高容量镍氢电池性能要求的用于制作镍氢电池 磺化隔膜的无纺布及镍氢电池磺化隔膜。

本发明的目的之二是提供一种设备简单、生产成本低、易于工业化实施的用于制作镍氢 电池磺化隔膜的无纺布及镍氢电池磺化隔膜的制备方法。该制备方法适合制作用于镍氢电池 磺化隔膜的无纺布及镍氢电池磺化隔膜的批量生产，所制得的镍氢电池磺化隔膜能够满足高 容量镍氢电池的性能要求，特别适用于高容量镍氢电池。

实现本发明第一发明目的的技术方案为：一种用于制作镍氢电池磺化隔膜的无纺布，它 是一种仅包含按质量分数计，40％～70％的磺化聚丙烯-聚乙烯复合短纤维和30％～60％的磺 化聚丙烯短纤维的磺化无纺布；所述磺化聚丙烯-聚乙烯复合短纤维的纤度为1.0dtex～ 1.5dtex，所述磺化聚丙烯短纤维的纤度为0.6dtex～1.0dtex；所述磺化聚丙烯-聚乙烯复 合短纤维是以聚丙烯为内芯层、以低密度聚乙烯为外皮层的复合纤维。

所述磺化聚丙烯-聚乙烯复合短纤维的长度为2mm～5mm；所述磺化聚丙烯短纤维的长度 为3mm～5mm。