[发明专利]一种锌锰电池的碱性柔性电解质薄膜及其制备方法

说明书

本发明锌锰电池的碱性柔性电解质薄膜，其由如下方法制备得到：将聚乙烯醇PVA和二氧化硅SiO₂溶解在去离子水中，得到溶液A；滴加氢氧化钾溶液，搅拌得到溶液B；将溶解的羟丙基甲基纤维素溶液滴加到溶液B中，搅拌均匀，最后加入UV交联剂；最后将溶液倒入模具中，在紫外光照射下，干燥成膜。

技术领域

本发明属于电池材料加工处理领域，特别涉及锌二氧化锰电池用碱性柔性电解质薄膜的制备方法。

背景技术

近年来，柔性便携式的电子产品如可卷绕式显示屏、柔性液晶显示屏和全柔性可穿戴电子设备等概念的提出不仅引起了广大消费者的兴趣和期待，更引发了科研工作者对柔性电子技术的研究热潮。柔性电子技术中的柔性电源部分作为电子产品供电的主要来源，有锌锰一次电池、锌锂一次电池、锂离子二次电池、银锌二次电池和超级电容器。

目前有市售的儿童温度贴采用锌锰一次电池，锌为负极，二氧化锰为正极，隔膜和电解液组成。为提升锌锰电池产品容量，研究者们通过将聚合物和碱性溶液混合凝胶后成膜的方法制备碱性电解质薄膜。

聚合物电解质是由高聚物与无机盐生成的具有离子导电能力的高分子络合物，具有良好的机械性能和体积应变性、质量轻、比能量高以及消除漏液等优点。碱性固态电解质具有良好的机械性能、比能量高、电导率稳定、消除漏液以及价格低廉等优点逐渐成为碱性二次电池领域研究热点。目前聚合物薄膜有PVA(聚乙烯醇)、PEO(聚环氧乙烷)和PAA(聚丙烯酸)三种，与PEO和PAA相比，PVA薄膜离子电导率和机械强度相对适中，且价格低廉。

发明内容

本发明的目的在于采用PVA为主要成膜材料，通过加入添加剂和改进制备工艺增强薄膜的机械性能和放电性能，提供一种碱性柔性电解质薄膜及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明第一方面的技术方案为：锌锰电池的碱性柔性电解质薄膜，其由如下方法制备得到：

(1)将聚乙烯醇PVA和二氧化硅SiO₂溶解在去离子水中，搅拌均匀，得到溶液A；

(2)向上述溶液A中滴加氢氧化钾溶液KOH，同时搅拌，得到溶液B；

(3)将羟丙基甲基纤维素(HPMC)溶解于去离子水溶液中，得到溶液C，将所述溶液C缓慢滴加到溶液B中，搅拌均匀，最后加入UV交联剂；

(4)将步骤(3)所得溶液倒入模具中，在紫外光照射下，干燥成膜。

本发明优选技术方案中，聚乙烯醇和二氧化硅的质量比为1.0～1.5∶0.05～0.1。

本发明优选技术方案中，聚乙烯醇和氢氧化钾的质量比为1.0～1.3∶1.96～5.6。

本发明优选技术方案中，步骤(1)中，将溶液A保持在70-90℃得到半透明溶液，然后滴加氢氧化钾溶液KOH。

本发明优选技术方案中，步骤(2)中，所述氢氧化钾溶液K OH溶液中含有质量百分比为1％-2％的氧化锌ZnO。

本发明优选技术方案中，步骤(3)中，所述溶液B保持温度为50～65℃。

本发明优选技术方案中，步骤(4)中，在真空环境中抽真空10-20min后，在紫外光照射下，放置10-30s，然后在温度为10-30℃、湿度为50-80％环境中放置，得到碱性薄膜。

本发明优选技术方案中，聚乙烯醇和羟丙基甲基纤维素HPMC质量比为1.0～1.5∶0.02-0.07。