[发明专利]碱性二次电池的隔板及其制造方法

说明书

本发明涉及一种碱性二次电池的隔板(separator)及其制造方法，尤其涉及化学上稳定及亲水性的隔板，从而防止二次电池自放电和延长循环寿命。

存在各种类型的电池，都利用适当物质之间的接触电位差把化学能转化成电能。电池能分成四种基本类型：非可充电的原电池、可充电的二次电池、把碳氢化合物的燃烧热转化成电能的燃料电池、以及把光能转化成电能的太阳能电池。根据电解质结构，电池分成碱性电池、固态电解质电池和非水性电池。最后，根据电池外观，电池还分成圆柱形、方形和硬币形电池。

碱性二次电池因为其优点，例如能重复充电，在低温下容易大电流放电，以及能制造成小尺寸，所以常用于更小的电子装置。碱性二次电池存在许多类型包括镍-镉、镍-锌、银-锌、镍-氢二次电池等。

典型地，电池由阴极、阳极、隔板、电解质、正极端子、和负极端子构成。隔板起作防止阴极和阳极间短路的作用并常由例如尼龙66的聚酰胺基无纺纤维形成。

虽然尼龙66提供优越的亲水能力和透气性，但不能提供好的耐碱和抗氧化性。因此，如果由尼龙66隔板形成的二次电池受到高温或过充电，隔板物理性能强度极大降低并且隔板的化合物被分解，这样产生硝酸根离子，从而增加电池的自放电。

近来，引入聚烯烃基无纺纤维用作隔板。这种隔板提供优良的耐热性和化学稳定性，从而防止分解、产生自放电的问题。也就是说，解决了聚酰胺基隔板的问题。

然而，聚烯烃基隔板因为其疏水性，在保持液体电解质能力方面受到限制。已进行许多研究，发现在聚烯烃隔板上提供亲水性表面的方法。例如，日本专利特许公报No.89-132042公开了一种方法，在SO₃气体环境中磺化附着有聚乙烯的聚丙烯纤维。因此，通过在聚丙烯纤维的表面上引入磺基隔板变成亲水性。

然而，因为磺化处理在腐蚀气体SO₃的环境中在90℃-120℃之间的高温下进行，上述处理复杂而成本高。另外，由碳链氧化导致碳链断裂而降低了隔板的物理强度。

本发明试图解决上述问题。本发明目的是提供一种碱性二次电池的隔板，该隔板表面亲水性、防止自放电并提高电池循环寿命，以及提供能在室温下完成的隔板制造方法。

为实现此目的，本发明提供制备隔板的方法，包括把聚烯烃基纤维浸入含重铬酸钾(K₂Cr₂O₇)的溶液中的步骤，以及提供由上述方法制备的隔板。此溶液优选含有：3-10wt％重铬酸钾、5-10wt％水和80-92wt％硫酸(H₂SO₄)。浸渍最好在20-100℃下进行1分钟-24小时。

本发明还提供制造碱性二次电池的方法和由此方法制造的碱性二次电池，包括步骤：通过把聚烯烃基纤维共浸(coimmersing)入含重铬酸钾(K₂Cr₂O₇)的溶液中制造隔板；放置隔板在阴极板和阳极板之间以提供一组极板；卷绕此组极板；把此组极板放入壳中；把电解质注入壳中，以及固定帽组件在壳的开口侧。

溶液优选含有：3-10wt％重铬酸钾，5-10wt％水和80-92wt％硫酸(H₂SO₄)。浸渍最好在20-100℃下进行1分钟-24小时。

在下面详细说明中，仅借助示意说明完成本发明的本发明人设想的最好方式来示出并描述本发明的优选实施例。正如所知，在各明显方面能改进本发明，而不脱离本发明。因此，描述实质上当作示意说明而非限制性的。

引入并构成部分说明书的附图示意说明本发明的实施例并同说明书一起用来解释本发明的目的、优点和原理。

在图中：

图1是表示不同实施例和对比例的循环寿命图。

现在参考附图详细描述本发明的优选实施例。

冲洗聚烯烃无纺纤维，除去非离子表面活性剂和异物。然后，干燥无纺纤维并浸入在含重铬酸钾的溶液中。溶液优选含有：3-10wt％重铬酸钾、5-10wt％水和80-92wt％硫酸(H₂SO₄)。

为使隔板表面亲水性，把无纺纤维浸入在K₂Cr₂O₇/H₂SO₄溶液中，使无纺纤维的表面被氧原子完全氧化，如下面化学式所示。