[发明专利]一种锌镍电池用碱性胶体隔膜及其制备方法、锌镍电池

说明书

本发明涉及一种锌镍电池用碱性胶体隔膜及其制备方法、锌镍电池，属于锌镍电池技术领域。本发明的锌镍电池用碱性胶体隔膜的制备方法包括如下步骤：将原料A加水混合均匀制得胶液A；原料A包括成胶剂、阴离子型表面活性剂；成胶剂、阴离子型表面活性剂的质量比为1.5‑2.5：4‑6；成胶剂为聚环氧乙烷、聚乙烯醇等；阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠；将原料B加水混合均匀制得胶液B；原料B为KOH、KF、LiOH、NaOH中的一种或几种；将聚烯烃隔膜在胶液A中浸泡5‑10min，然后再在胶液B中浸泡5‑10min，取出，即得。本发明的胶体隔膜能够大幅度提高锌镍电池的循环寿命。

技术领域

本发明涉及一种锌镍电池用碱性胶体隔膜及其制备方法、锌镍电池，属于锌镍电池技术领域。

背景技术

锌镍电池作为一种新型的可充电电池，具有低自放电、低成本等特点，还具有相对较高的放电电压，在一定范围内能够替代镉镍电池和镍氢电池。随着技术的发展，锌镍电池放电倍率大等特点使其在动力工具和电动汽车领域也具有良好的应用前景。

但是，锌镍电池也存在着一定的缺点。如锌负极的溶解、锌枝晶的产生等，在一定程度上都会导致锌镍电池性能的急剧恶化。为了降低锌的溶解和枝晶的产生，现有技术中采用的方法主要有在电极活性材料中添加能够抑制锌溶解和锌枝晶的物质。这种方式中添加的物质是在电极活性材料中，在电池使用过程中，由于集流体表面的活性材料层的结构影响，所发挥的作用非常有限。

在电解液中添加相应的物质，抑制锌溶解和锌枝晶是一种相对容易产生作用的方式。但是，该电解质中添加的物质成本相对较高，而且该电解质组合物使用时仍然是液态电解液的形式发挥作用，电池体系中锌非常容易发生溶解，在电解液体系中的移动非常快速，仍然很容易导致锌在电池内特定部位的集聚，造成锌镍电池循环寿命的急剧恶化。

发明内容

本发明提供一种能够提高锌镍电池循环寿命的锌镍电池用碱性胶体隔膜的制备方法。

本发明的另一个目的是提供上述方法制得的隔膜及使用该隔膜的锌镍电池。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种锌镍电池用碱性胶体隔膜的制备方法，包括如下步骤：

1)将原料A加水混合均匀制得胶液A；所述原料A包括成胶剂、阴离子型表面活性剂；所述成胶剂、阴离子型表面活性剂的质量比为1.5-2.5：4-6；所述成胶剂为聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚己内脂、支化聚己内脂、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素中的一种或几种；所述阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠；

将原料B加水混合均匀制得胶液B；所述原料B为KOH、KF、LiOH、NaOH中的一种或几种；

2)将聚烯烃隔膜在胶液A中浸泡5-10min，然后再在胶液B中浸泡5-10min，取出，即得。

本发明的制备方法制得的是一种锌镍电池用碱性胶体隔膜，该胶体隔膜使用在锌镍电池中，可以起到电解质的作用，无需在锌镍电池中再使用电解液，而仅采用胶体隔膜同时起到隔膜和电解液的作用，避免了由于电解液分布不均匀导致的电池循环寿命下降的问题。上述聚烯烃隔膜作为基膜，可采用聚丙烯膜、聚乙烯膜或者复合膜。复合膜为PP-PE-PP三层复合膜。

由于本发明的胶体隔膜使用的膜基体为聚烯烃隔膜，聚烯烃隔膜与成胶剂及碱的结合牢固程度对电池的循环寿命起着重要作用。上述方法中，所述原料A包括成胶剂、阴离子型表面活性剂和耦合剂；所述成胶剂、阴离子型表面活性剂、耦合剂的质量比为1.5-2.5：4-6：1-1.5；所述耦合剂为硅酸钠、聚硅氧烷中的一种。本发明的胶体隔膜制备过程中，加入耦合剂，能够充分提高成胶剂及碱在隔膜基体表面的结合力，并有助于保证隔膜基体表面各组分之间的良好相容性。其中聚硅氧烷优选为聚二甲基硅氧烷，优选的，其聚合度一般不超过2000。聚合度太高的聚硅氧烷容易导致隔膜基体表面的物质粘度过大，降低导电粒子的迁移速率，进而降低电池的充放电倍率性能。