[发明专利]用于电化学电池的分隔体介质

说明书

背景技术

1.技术领域

本发明涉及用于电化学电池、尤其是碱性电池的分隔体领域。

2.相关领域的描述

因为它们的高能量密度，碱性电池已经变得越来越流行。同样地，这些电池越来越多地用于通常为传统铅酸电池系统保留的应用中。

为了在碱性系统中获得延长的电池寿命和效率，需要使用电池分隔体。将电池分隔体定位在阳极板和阴极板之间以便提供，(1)相反电荷的电极之间的分隔，(2)电解质储槽，(3)横跨电极表面的均匀电解质分布以便允许均匀的电流密度，以及(4)电极膨胀的空间。

目前在碱性电池中使用的电池分隔体通常由聚烯烃，优选地聚丙烯、聚酰胺或尼龙非织造材料片材形成。

镍金属氢化物(NiMH)电池系统中的主要缺陷之一是它们的高自放电速率，即，在储存期间持续损失它们的电量。“氨-穿梭”对自放电具有主要影响。氧化Ni电极中的含氮杂质以形成硝酸根，其通过分隔体迁移到阴极中。在阴极处将硝酸根还原成氨。氨再次通过分隔体并到达镍电极，并且完成穿梭。

发明内容

本发明涉及用于电化学电池的分隔体介质，其中电化学电池可为蓄电池或电容器。在一个实施例中，介质包括至少一个非织造片材，其包含聚合物纤维，其中该非织造片材具有约0.5至约1.5m²/g的表面积，并且其中非织造片材具有等于或大于2.5倍中流量孔尺寸且大于11倍最小孔尺寸的最大孔尺寸。

本发明涉及用于碱性电池的分隔体介质，并且具体地涉及镍金属氢化物电池。在一个实施例中，介质包括至少一个非织造片材，其包含聚合物纤维，其中该非织造片材具有约0.5至约1.5m²/g的表面积，并且其中该非织造片材具有等于或大于2.5倍中流量孔尺寸且大于11倍最小孔尺寸的最大孔尺寸。在另一个实施例中，聚合物纤维是磺化的并含有至少0.67重量％的硫。在另一个实施例中，相对于未经受磺化的介质，分隔体保留了其纵向(MD)拉伸强度的至少70％。

本发明还涉及制备用于电化学电池的分隔体介质的方法。

本发明还涉及电化学电池，其中该电池是包括分隔体介质的碱性电池，该分隔体介质进一步包括至少一个非织造片材，其包含聚合物纤维，其中该非织造片材具有约0.5至约1.5m²/g的表面积，并且其中该非织造片材具有等于或大于2.5倍中流量孔尺寸且大于11倍最小孔尺寸的最大孔尺寸，该聚合物纤维是磺化的并含有至少0.67重量％的硫，并且其中相对于未经受磺化的介质，该分隔体保留了其纵向(MD)拉伸强度的至少70％。

具体实施方式

申请人特别将所有引用的参考文献的完整内容引入本公开内容中。此外，当量、浓度或其他值或参数以范围、优选范围或优选上限数值和优选下限数值的列表形式给出时，其应理解为具体地公开由任何范围上限或优选数值和任何范围下限或优选数值的任何一对所构成的所有范围，而无论所述范围是否被单独地公开。凡在本文中给出某一数值范围之处，该范围都旨在包括其端点，以及位于该范围内的所有整数和分数，除非另行指出。不旨在将本发明的范围限制为限定范围时详述的具体值。

定义

如本文所用，术语“聚合物”通常包括但不限于均聚物、共聚物(诸如例如，嵌段、接枝、无规和间规共聚物)、三元共聚物等，以及它们的共混物和改性形式。此外，除非另外具体限定，术语“聚合物”应包括所述材料所有可能的几何构型。这些构型包括但不限于全同立构、间同立构、以及无规对称。

如本文所用，术语“聚烯烃”旨在表示仅由碳和氢组成的基本饱和的聚合物烃类系列中的任一种。典型的聚烯烃包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、以及单体乙烯、丙烯和甲基戊烯的各种组合。

如本文所用，术语“聚乙烯”旨在不仅涵盖乙烯的均聚物，而且涵盖其中至少85％的重复单元为乙烯单元的共聚物诸如乙烯和α-烯烃的共聚物。优选的聚乙烯包括低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、和线性高密度聚乙烯。优选的线性高密度聚乙烯具有约130℃至140℃的熔点范围上限，约0.941至0.980克每立方厘米范围内的密度，以及0.1至100之间、并优选小于4的熔融指数(由ASTM D-1238-57T条件E定义)。

如本文所用，术语“聚丙烯”旨在不仅涵盖丙烯的均聚物，而且涵盖其中至少85％的重复单元为丙烯单元的共聚物。优选的聚丙烯聚合物包括全同立构聚丙烯以及间同立构聚丙烯。