本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種新型鋅溴電池用隔膜。

背景技術(shù)：

目前，環(huán)境污染、化石能源枯竭等一系列問題接踵而來，為了滿足能源的迫切需求，很多新型、優(yōu)質(zhì)、低成本的電化學(xué)系統(tǒng)被先后提出和發(fā)展起來，其中，包括鐵溴液流電池和鋅溴液流電池。

鋅溴液流電池是一種新型的電化學(xué)儲能裝置，具有低耗、高效、少污染、高電流密度的優(yōu)點，同時能夠適應(yīng)多次深度充放電，成本較低，適用于大型儲能裝置。

隔膜作為電池最重要的部件之一，其主要作用是隔離電池中正負極之間的電解液，傳輸離子；現(xiàn)有的隔膜制作工藝復(fù)雜，價格較高，性能無法完全滿足電池的性能要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述問題提出了一種新型鋅溴電池用隔膜，物理化學(xué)性能穩(wěn)定、充電性能好，大幅增加了電池的使用壽命。

具體的技術(shù)方案如下：

一種新型鋅溴電池用隔膜，包括中間層和外包層，中間層為纖維復(fù)合層，外包層為聚合物復(fù)合層，外包層包覆固定在中間層的外部，外包層的上表面和下表面上均向內(nèi)凹陷的設(shè)有若干組凹槽，凹槽的截面形狀為等腰三角形結(jié)構(gòu)。

上述一種新型鋅溴電池用隔膜，其中，所述纖維復(fù)合層由竹纖維、黏膠纖維、聚酰胺纖維、劍麻纖維編織而成，且，竹纖維占35wt％、黏膠纖維占3wt％、聚酰胺纖維占44wt％、劍麻纖維占18wt％。

上述一種新型鋅溴電池用隔膜，其中，所述外包層的組成成份按質(zhì)量份數(shù)計如下：

聚乙烯醇42-75份、填充油5-22份、無水二氧化硅3-8份、磷鉬酸10-18份、聚丙烯8-25份、碳酸鈣0.8-6份、抗氧劑10-18份、甲苯5-12份、丙烯酸甲酯7-14份、三苯乙基酚聚氧乙烯醚磷酸酯0.1-10份。

上述一種新型鋅溴電池用隔膜，其中，所述填充油由石蠟油、環(huán)烷基橡膠油按1:3的質(zhì)量份數(shù)比混合而成。

上述一種新型鋅溴電池用隔膜，其中，所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑dnp中的一種。

上述一種新型鋅溴電池用隔膜，其中，隔膜的制備方法如下：

(1)將聚乙烯醇、填充油、無水二氧化硅、磷鉬酸、聚丙烯、碳酸鈣、抗氧劑、甲苯、丙烯酸甲酯、三苯乙基酚聚氧乙烯醚磷酸酯加入攪拌機中進行攪拌得到混合料；

(2)中間層浸潤在混合料中，使混合料均勻涂覆在中間層外部；

(3)使用五輥壓延機壓制成型，再通過油萃取裝置進行萃??；

(4)通過干燥機進行烘干，烘干后通過收卷機將隔膜收卷即可。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明物理化學(xué)性能穩(wěn)定、具有較高的含水率、且熱失重穩(wěn)定，能夠儲存更多的化學(xué)能，充電性能好，大幅增加了電池的使用壽命。

附圖說明

圖1為本發(fā)明剖視圖。

圖2為本發(fā)明五輥壓延機正視圖。

圖3為本發(fā)明五輥壓延機側(cè)視圖。

圖4為本發(fā)明五個壓輥分布圖。

圖5為本發(fā)明第五壓輥結(jié)構(gòu)圖。

圖6為本發(fā)明壓延支架結(jié)構(gòu)圖。

圖7為本發(fā)明抽油煙機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。

圖8為本發(fā)明干燥機與控溫裝置結(jié)構(gòu)圖。

圖9為本發(fā)明干燥機側(cè)視圖。

圖10為本發(fā)明輥筒剖視圖。

圖11為本發(fā)明第一組合齒輪、第二組合齒輪、第三組合齒輪和主動齒輪連接示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的技術(shù)方案更加清晰明確，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步描述，任何對本發(fā)明技術(shù)方案的技術(shù)特征進行等價替換和常規(guī)推理得出的方案均落入本發(fā)明保護范圍。

附圖標(biāo)記

中間層1、外包層2、凹槽3、底座21、壓延支架22、抽油煙機構(gòu)23、第一壓輥24、第二壓輥25、第三壓輥26、第四壓輥27、第五壓輥28、收卷輥29、第一氣缸210、第二氣缸211、轉(zhuǎn)接塊212、第二電機213、定型凸塊214、輥壓層215、第一支架216、第二支架217、第三支架218、下殼體219、上殼體220、抽油煙管221、抽氣泵222、輥筒支撐架31、輥筒32、內(nèi)輥筒33、外輥筒34、支撐軸35、支撐座36、通孔37、擾流環(huán)38、傳動齒輪39、第一柱形齒輪310、第二柱形齒輪311、第三柱形齒輪312、第一扇形齒輪313、第二扇形齒輪314、第三扇形齒輪315、第四扇形齒輪316、第一轉(zhuǎn)軸317、第四柱形齒輪318、第五柱形齒輪319、第六柱形齒輪320、第二轉(zhuǎn)軸321、第一鏈條322、第二鏈條323、第三鏈條324、主動齒輪325、電機326、連接閥327、進油主管道328、出油主管道329、進油支管道330、出油支管道331、通氣管道332、第一組合齒輪333、第二組合齒輪334、第三組合齒輪335、第二連接軸336、第三連接軸337、油爐41、緩沖罐42、第一進油管43、第一回油管44、第二進油管45、第二回油管46、溫度傳感器47、pid控制器48、支架49、調(diào)節(jié)閥410。

實施例一

一種新型鋅溴電池用隔膜，包括中間層1和外包層2，中間層為纖維復(fù)合層，外包層為聚合物復(fù)合層，外包層包覆固定在中間層的外部，外包層的上表面和下表面上均向內(nèi)凹陷的設(shè)有若干組凹槽3，凹槽的截面形狀為等腰三角形結(jié)構(gòu)。

所述纖維復(fù)合層由竹纖維、黏膠纖維、聚酰胺纖維、劍麻纖維編織而成，且，竹纖維占35wt％、黏膠纖維占3wt％、聚酰胺纖維占44wt％、劍麻纖維占18wt％。

所述外包層的組成成份按質(zhì)量份數(shù)計如下：

聚乙烯醇58份、填充油10份、無水二氧化硅6份、磷鉬酸15份、聚丙烯13份、碳酸鈣5份、1010抗氧劑12份、甲苯8份、丙烯酸甲酯11份、三苯乙基酚聚氧乙烯醚磷酸酯4份。

所述填充油由石蠟油、環(huán)烷基橡膠油按1:3的質(zhì)量份數(shù)比混合而成。

本發(fā)明新型鋅溴電池用隔膜的制備方法如下：

(1)將聚乙烯醇、填充油、無水二氧化硅、磷鉬酸、聚丙烯、碳酸鈣、抗氧劑、甲苯、丙烯酸甲酯、三苯乙基酚聚氧乙烯醚磷酸酯加入攪拌機中進行攪拌得到混合料；

(2)中間層浸潤在混合料中，使混合料均勻涂覆在中間層外部；

(3)使用五輥壓延機壓制成型，再通過油萃取裝置進行萃?。?/p>

(4)通過干燥機進行烘干，烘干后通過收卷機將隔膜收卷即可。

實施例二

一種新型鋅溴電池用隔膜，包括中間層和外包層，中間層為纖維復(fù)合層，外包層為聚合物復(fù)合層，外包層包覆固定在中間層的外部，外包層的上表面和下表面上均向內(nèi)凹陷的設(shè)有若干組凹槽，凹槽的截面形狀為等腰三角形結(jié)構(gòu)。

所述纖維復(fù)合層由竹纖維、黏膠纖維、聚酰胺纖維、劍麻纖維編織而成，且，竹纖維占35wt％、黏膠纖維占3wt％、聚酰胺纖維占44wt％、劍麻纖維占18wt％。

所述外包層的組成成份按質(zhì)量份數(shù)計如下：

聚乙烯醇42份、填充油5份、無水二氧化硅3份、磷鉬酸10份、聚丙烯8份、碳酸鈣2份、1076抗氧劑10份、甲苯5份、丙烯酸甲酯7份、三苯乙基酚聚氧乙烯醚磷酸酯3份。

所述填充油由石蠟油、環(huán)烷基橡膠油按1:3的質(zhì)量份數(shù)比混合而成。

本發(fā)明新型鋅溴電池用隔膜的制備方法如下：

(1)將聚乙烯醇、填充油、無水二氧化硅、磷鉬酸、聚丙烯、碳酸鈣、抗氧劑、甲苯、丙烯酸甲酯、三苯乙基酚聚氧乙烯醚磷酸酯加入攪拌機中進行攪拌得到混合料；

(2)中間層浸潤在混合料中，使混合料均勻涂覆在中間層外部；

(3)使用五輥壓延機壓制成型，再通過油萃取裝置進行萃?。?/p>

(4)通過干燥機進行烘干，烘干后通過收卷機將隔膜收卷即可。

實施例三

一種新型鋅溴電池用隔膜，包括中間層和外包層，中間層為纖維復(fù)合層，外包層為聚合物復(fù)合層，外包層包覆固定在中間層的外部，外包層的上表面和下表面上均向內(nèi)凹陷的設(shè)有若干組凹槽，凹槽的截面形狀為等腰三角形結(jié)構(gòu)。

所述纖維復(fù)合層由竹纖維、黏膠纖維、聚酰胺纖維、劍麻纖維編織而成，且，竹纖維占35wt％、黏膠纖維占3wt％、聚酰胺纖維占44wt％、劍麻纖維占18wt％。

所述外包層的組成成份按質(zhì)量份數(shù)計如下：

聚乙烯醇75份、填充油22份、無水二氧化硅8份、磷鉬酸18份、聚丙烯25份、碳酸鈣6份、dnp抗氧劑18份、甲苯12份、丙烯酸甲酯14份、三苯乙基酚聚氧乙烯醚磷酸酯10份。

所述填充油由石蠟油、環(huán)烷基橡膠油按1:3的質(zhì)量份數(shù)比混合而成。

本發(fā)明新型鋅溴電池用隔膜的制備方法如下：

(1)將聚乙烯醇、填充油、無水二氧化硅、磷鉬酸、聚丙烯、碳酸鈣、抗氧劑、甲苯、丙烯酸甲酯、三苯乙基酚聚氧乙烯醚磷酸酯加入攪拌機中進行攪拌得到混合料；

(2)中間層浸潤在混合料中，使混合料均勻涂覆在中間層外部；

(3)使用五輥壓延機壓制成型，再通過油萃取裝置進行萃??；

(4)通過干燥機進行烘干，烘干后通過收卷機將隔膜收卷即可。

根據(jù)實施例一到實施例三所述的一種新型鋅溴電池用隔膜：

所述五輥壓延機包括底座21、壓延支架22、抽油煙機構(gòu)23、第一壓輥24、第二壓輥25、第三壓輥26、第四壓輥27、第五壓輥28、收卷輥29、第一氣缸210和第二氣缸211，壓延支架的數(shù)量為兩個，相互平行的設(shè)置在底座上，第一壓輥、第二壓輥、第三壓輥、第四壓輥、第五壓輥和收卷輥均設(shè)置在壓延支架上，第一壓輥、第二壓輥、第三壓輥和第四壓輥的直徑均為d1，第五壓輥的直徑為d2，d2＝2*d1，第一壓輥位于第二壓輥的正上方，第三壓輥位于第四壓輥的正上方，第一壓輥和第二壓輥作為第一壓輥組，第三壓輥和第四壓輥作為第二壓輥組，第五壓輥作為第三壓輥組，第二壓輥組位于第一壓輥組和第三壓輥組之間，第一壓輥在水平方向位于第三壓輥和第四壓輥之間，第一壓輥、第二壓輥、第三壓輥和第四壓輥均可轉(zhuǎn)動的固定在兩個轉(zhuǎn)接塊212之間，第一壓輥和第四壓輥的轉(zhuǎn)接塊固定在壓延支架上，第二壓輥和第三壓輥的轉(zhuǎn)接塊可滑動的設(shè)置在壓延支架上，第一氣缸的數(shù)量為兩個，第一氣缸的一端固定在底座上、另一端與第二壓輥的轉(zhuǎn)接塊相連接，第二氣缸的數(shù)量為兩個，第二氣缸的一端固定在壓延支架上、另一端與第三壓輥的轉(zhuǎn)接塊相連接，第五壓輥和收卷輥可轉(zhuǎn)動的設(shè)置在兩個壓延支架之間，收卷輥位于第五壓輥下方，第一壓輥、第二壓輥、第三壓輥、第四壓輥、第五壓輥和收卷輥上分別設(shè)有一個第二電機213。

所述第一壓輥、第二壓輥、第三壓輥、第四壓輥的外表面上均設(shè)有若干組定型凸塊214，所述第五壓輥外部包覆一層輥壓層215，輥壓層上設(shè)有若干組定型凸塊。

所述壓延支架包括第一支架216、第二支架217和第三支架218，第一支架和第二支架為l形結(jié)構(gòu)，第三支架為矩形結(jié)構(gòu)，第二支架和第三支架分別相對的固定在第一支架的兩側(cè)，第二支架的高度h1小于第三支架的高度h2，抽油煙機構(gòu)固定在第三支架上，抽油煙機構(gòu)包括下殼體219和上殼體220，下殼體為棱臺形結(jié)構(gòu)，上殼體為球冠形結(jié)構(gòu)，下殼體的底部開口、下殼體的頂部與上殼體的底部相連通，上殼體的頂部設(shè)有抽油煙管221，抽油煙管上設(shè)有抽氣泵222，下殼體的頂部的寬度l1小于上殼體底部的寬度l2，所述抽油煙機構(gòu)內(nèi)壁上涂覆一層內(nèi)保護層，抽油煙機構(gòu)外壁上涂覆一層外保護層。

所述內(nèi)保護層的制備方法為：

(1)按重量份數(shù)計將碳化硅顆粒15-28份、納米氧化鋯0.5-6份和聚乙烯蠟8-22份加入球磨機中進行球磨得混合物a，粉碎至0.8-1.2mm；

(2)按重量份數(shù)計將丙酮25-40份加熱至30-40℃后，依次加入甲醇1-4份、丙二醇丁醚3-6份和混合物a，攪拌1-2h后，將溫度升高至60-80℃，繼續(xù)攪拌1-2h；

(3)繼續(xù)加入天然橡膠膠乳5-16份和丁腈橡膠膠乳2.5-8份，攪拌2-3h得到內(nèi)保護層涂料，天然橡膠膠乳和丁腈橡膠膠乳的重量份數(shù)比為2:1；

(4)將內(nèi)保護層涂料刷涂在抽油煙機構(gòu)內(nèi)壁上，共分三次刷涂，第一層厚度為0.5-0.8mm、第二層厚度為2-5mm、第三次厚度為0.8-1mm。

所述外保護層的制備方法為：

(1)按重量份數(shù)計將丙二醇5-10份、丙二醇甲醚2-8份、丙烯酸正丁酯20-26份、乙醇6-8份加入攪拌機中在50-60℃的溫度下攪拌1-2h；

(2)攪拌后加入環(huán)氧樹脂25-45份、玻璃纖維10-12份、白炭黑1-5份和氧化鋁1-5份繼續(xù)攪拌3-6h即可得到外保護層涂料；

(3)將外保護層涂料刷涂在抽油煙機構(gòu)外壁上即可得到外保護層。

所述輥壓層由環(huán)氧樹脂、超高分子量聚乙烯和石墨烯按50:23:2的重量份數(shù)比混合而成。

五輥壓延機的五個壓輥的獨特分布可以使隔膜更好的成型，第二壓輥與第三壓輥通過第一氣缸和第二氣缸加以調(diào)節(jié)間距，可以用于加工不同型號的隔膜，通用性強；

抽油煙機構(gòu)能夠抽取生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的油煙，節(jié)能環(huán)保，保證了操作人員的人身安全，抽油煙機構(gòu)的內(nèi)保護層能夠有效防止油煙沉積，清理方便，抽油煙機構(gòu)的外保護層防腐耐磨，提高了使用壽命。

所述干燥機包括輥筒支撐架31、輥筒32和循環(huán)加熱機構(gòu)；

所述輥筒支撐架為框架結(jié)構(gòu)，輥筒的數(shù)量為6個，6個輥筒自上而下依次設(shè)置在輥筒支撐架中，所述輥筒包括中空的內(nèi)輥筒33和中空的外輥筒34，內(nèi)輥筒的兩端分別設(shè)有兩個支撐軸35，兩個支撐軸的截面形狀為正方形結(jié)構(gòu)，內(nèi)輥筒設(shè)置在外輥筒中，兩個支撐軸分別穿過外輥筒、并通過支撐座36固定在輥筒支撐架上，支撐軸與外輥筒之間通過填料密封，內(nèi)輥筒壁上設(shè)有若干通孔37，所述外輥筒的內(nèi)壁上設(shè)有若干擾流環(huán)38，所述擾流環(huán)的截面呈倒y形結(jié)構(gòu)；

上部三個輥筒和下部三個輥筒各自形成一個輥筒組，三個輥筒的外輥筒上分別固定一個傳動齒輪39，每個輥筒組中還包括：第一組合齒輪333、第二組合齒輪334、第三組合齒輪335和主動齒輪；第一組合齒輪和第二組合齒輪均包括第一柱形齒輪310、第二柱形齒輪311、第三柱形齒輪312、第一扇形齒輪313、第二扇形齒輪314、第三扇形齒輪315和第四扇形齒輪316，第一柱形齒輪與第一扇形齒輪為一體式結(jié)構(gòu)，第二柱形齒輪與第二扇形齒輪為一體式結(jié)構(gòu)，第三扇形齒輪、第四扇形齒輪均分別與第一扇形齒輪、第二扇形齒輪相嚙合，第一轉(zhuǎn)軸穿過第一柱形齒輪、第一扇形齒輪、第二柱形齒輪、第二扇形齒輪固定在輥筒支撐架上，第一柱形齒輪、第一扇形齒輪可轉(zhuǎn)動的設(shè)置在第一轉(zhuǎn)軸317上，第二柱形齒輪、第二扇形齒輪與第一轉(zhuǎn)軸同軸固定，第一轉(zhuǎn)軸的一端穿過輥筒支撐架與第三柱形齒輪固定連接，第三扇形齒輪和第四扇形齒輪分別通過第二連接軸336和第三連接軸337固定在輥筒支撐架上；第三組合齒輪包括第四柱形齒輪318、第五柱形齒輪319和第六柱形齒輪320，第四柱形齒輪、第五柱形齒輪和第六柱形齒輪依次同軸固定在第二轉(zhuǎn)軸321上；第一組合齒輪、第二組合齒輪和第三組合齒輪自上而下依次設(shè)置，第一組合齒輪的第一柱形齒輪與第二組合齒輪的第二柱形齒輪之間通過第一鏈條322相連接，第二組合齒輪的第一柱形齒輪與第三組合齒輪的第四柱形齒輪之間通過第二鏈條323相連接，第三組合齒輪的第五柱形齒輪與主動齒輪之間通過第三鏈條324相連接，主動齒輪325固定在電機326上，第一組合齒輪的第三柱形齒輪、第二組合齒輪的第三柱形齒輪和第三組合齒輪的第六柱形齒輪分別與三個相對應(yīng)的輥筒上的傳動齒輪相嚙合，使相鄰的兩個輥筒之間的轉(zhuǎn)動方向相反；

循環(huán)加熱機構(gòu)包括連接閥327、進油主管道328、出油主管道329、進油支管道330和出油支管道331，連接閥、進油支管道和出油支管道的數(shù)量均為6個，進油主管道和出油主管道的數(shù)量各為1個，每個輥筒的支撐軸上設(shè)有一個通油管道332，通油管道一端與內(nèi)輥筒相連通、一端與連接閥相連接，每個連接閥上設(shè)有一個進油支管道和出油支管道，6個進油支管道均與進油主管道相連接，6個出油支管道均與出油主管道相連接，進油主管道內(nèi)通入油，油的溫度為85℃，所述傳動齒輪和通油管道位于輥筒相對的兩側(cè)。

所述干燥機的進油主管道和出油主管道均與控溫裝置相連接，溫控裝置包括油爐41、緩沖罐42、第一進油管43、第一回油管44、第二進油管45、第二回油管46、溫度傳感器47和pid控制器48，第一進油管、第一回油管、第二進油管、第二回油管均連接在緩沖罐上，油爐和緩沖罐之間通過第一進油管和第一回油管相連接，第二進油管與進油主管道相連接，第二回油管與出油主管道相連接，第一進油管位于第一回油管的下方，第二回油管與第一進油管位于同一水平面上，第二進油管位于第一進油管與第一回油管之間，溫度傳感器通過傳感器支架49設(shè)置在緩沖罐中，溫度傳感器與pid控制器相連接，pid控制器與設(shè)置在第一進油管上的調(diào)節(jié)閥410相連接。油爐通過第一進油管向緩沖罐內(nèi)注入溫度為180℃的油，180℃的油在緩沖罐內(nèi)與烘干設(shè)備通過第二回油管回入緩沖罐中的低溫油進行混合，使緩沖罐的內(nèi)油溫保持在85℃，再通過第二進油管將85℃的油注入干燥機中進行烘干；溫度傳感器實時感應(yīng)緩沖罐內(nèi)的油溫，根據(jù)油溫的高低控制調(diào)節(jié)閥，以此來調(diào)節(jié)第一進油管的進油量，從而保證緩沖罐內(nèi)的油溫恒定。

使用時，待干燥的隔膜呈s型繞在輥筒外壁上，通過通入輥筒的高溫蒸汽進行干燥，兩個輥筒組的輥筒的轉(zhuǎn)動方向相反，使隔膜穩(wěn)定的運動，避免沾粘，內(nèi)輥筒和外輥筒相互套合，內(nèi)輥筒固定不動，外輥筒進行轉(zhuǎn)動，并通過擾流環(huán)對通入輥筒內(nèi)的高溫蒸汽進行攪拌，使溫度更加均勻，大幅提高了干燥效果；本發(fā)明的輥筒在豎直方向設(shè)置，占地面積小，干燥效率較高，大幅提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。