[发明专利]一种锌银储备电池隔膜及其制备方法和锌银储备电池

说明书

本申请公开了一种锌银储备电池隔膜及其制备方法和锌银储备电池，所述锌银储备电池隔膜由亲水性多孔无机颗粒嵌入三醋酸纤维素膜，并经脱羧处理而成，所述亲水性多孔无机颗粒的用量为所述三醋酸纤维素膜重量的0.5%‑30%，所述亲水性多孔无机颗粒的粒径为50‑1000纳米。本申请采用亲水性多孔无机颗粒对现有三醋酸纤维素膜进行改性，通过溶液重塑的方式使得亲水性多孔无机颗粒和三醋酸纤维素形成致密的复合膜，进一步对复合膜进行脱羧处理后可以得到吸碱率高、吸碱速度快且耐碱性高的锌银储备电池隔膜，保证锌银储备电池隔膜能够快速启动，并在碱性环境下稳定工作。

技术领域

本发明涉及锌银储备电池领域，具体涉及一种锌银储备电池隔膜及其制备方法和锌银储备电池。

背景技术

水系锌离子电池直接将金属锌作为对电极，具有无毒、价格低、比容量高（820 mAhg^-1）等特点，故目前国际上对锌离子电池的研究越来越多。目前研究的锌离子电池主要有锌银电池、锌镍电池、锌钴电池、锌铜电池等。其中，锌银电池由于其能量密度高（350 Wh kg^-1、750 Wh L^-1）、输出电压平稳、功率密度高、安全、可靠等特点而广泛应用于军事、航天等一些特殊领域。但锌银电池也存明显的缺点，如寿命短、成本高、氧化银电极溶解、锌电极腐蚀、隔膜降解等问题。为避免锌银电池长时间浸泡电解液发生腐蚀等性能下降问题，锌银电池作为自动激活储备电池得到发展，广泛应用于军工领域。锌银储备电池对采用的隔膜在吸碱速度、吸碱率、耐碱稳定性等方面要求较高，以满足储备电池在被激活后快速达到全功率输出，且保证电池长时间安全稳定的工作。而现有隔膜普遍存在耐碱性不好、吸液速度慢、吸碱率低的问题，无法满足上述要求。

如何改善锌银储备电池隔膜性能以满足锌银储备电池的使用要求是研发锌银储备电池的难点。

发明内容

本申请的目的是提供一种锌银储备电池隔膜及其制备方法和锌银储备电池。

为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：

本申请的第一方面公开了一种锌银储备电池隔膜，其特征在于：锌银储备电池隔膜由亲水性多孔无机颗粒嵌入三醋酸纤维素膜，并经脱羧处理而成，亲水性多孔无机颗粒的用量为三醋酸纤维素膜重量的0.5%-30%，亲水性多孔无机颗粒的粒径为50-1000纳米。

需要说明的是，三醋酸纤维素本身可以制备反渗透膜，但是耐碱性不好、吸液速度慢、吸碱率不高，无法作为锌银储备电池隔膜使用；本申请采用亲水性多孔无机颗粒对现有三醋酸纤维素膜进行改性，通过溶液重塑的方式亲水性多孔无机颗粒和三醋酸纤维素混合，由于亲水性多孔无机颗粒表面具有氧原子或羟基，例如K-X型沸石、K-A型沸石、K-Y型沸石或K离子交换的金属有机框架等，可以与三醋酸纤维通过静电力、范德华力或氢键等结合在一起，形成致密的复合膜，进一步对复合膜进行脱羧处理后可以得到本申请的锌银储备电池隔膜，而脱羧处理可以避免三醋酸纤维素中的醋酸酯在碱性条件下水解，保证电池隔膜在碱性环境下的稳定性。

本申请采用的亲水性多孔无机颗粒的粒径为50-1000纳米，保证了多孔无机颗粒既不会由于粒径太小而发生团聚，又不会由于粒径太大而影响和三醋酸纤维素膜的结合性，从而保证了电池隔膜的抗张强度。

本申请采用的亲水性多孔无机颗粒具有丰富的小孔，其用量为三醋酸纤维素膜重量的0.5%-30%，能够保证电池隔膜具有优异的吸碱速度和吸碱率，从而保证锌银储备电池能够快速启动，并且在电池循环中保持稳定。

本申请的一种实现方式中，亲水性多孔无机颗粒包括K-X型沸石、K-A型沸石、K-Y型沸石或K离子交换的金属有机框架的至少一种。

本申请的一种实现方式中，亲水性多孔无机颗粒的用量为三醋酸纤维素膜重量的10%-30%。

本申请的第二方面公开了上述锌银储备电池隔膜在水系锌离子电池中的应用。