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等离子体改性MH-Ni丙纶电池隔膜空心阴极远区处理前后的对比

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发布时间：

2021-04-21

等离子体改性MH-Ni丙纶电池隔膜空心阴极远区处理前后的对比：
丙纶具有高度的化学稳定性和良好的机械性能，比重和比电阻较小，透气性优良，价格低廉，能耗少，无污染，是较为理想的电池隔膜基材。但由于丙纶大分子结构中没有亲水性基团，结晶度高，纤维截面呈圓形，结构致密，缺少微孔和缝隙，其亲水性极差。

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为改善丙纶纤维隔膜对电解液的浸润性能，可以对其采用浸湿法和表面改性法进行处理。浸湿法中亲水性基团，未能以化学结合的状态固定于隔膜材料的表面，因此寿命较短。等离子体表面改性，主要是通过在丙纶电池隔膜的表面引入功能性亲水基团或沉积亲水性聚合膜来改善其亲水性，以实现隔膜吸碱性能的提高。目前大多使用低温等离子体放电直接处理。但是，传统的低温等离子体放电直接处理方法因具有离子浓度较低、处理效率较低、表面有污染及存在热应力等缺点，其应用范围受到限制。
射频放电等离子浓度，可以增加一个数量级，得到较高的聚合速率。同时，等离子体是将实验试样放置在远离等离子体处理区域的位置上，远区区域中活性粒子的能量适中，等离子体聚合反应具有反应温和、副反应少、可控性强、聚合接枝膜结构易控制等优点。
等离子体设备对碱性二次电池一MH-Ni电池用隔膜进行改性处理，等离子体处理条件对丙纶隔膜的性能影响。隔膜吸碱量高，可以有效降低电极反应的电化学极化和浓差极化，充分降低电池充放电过程的内阻使放电反应更加充分、完全,提高活性物质利用率。
随着空气流量的加大，活化的等离子态增多、更多的丙烯酸更快地接枝聚合。从而使丙纶隔膜的吸碱速率与吸碱率都逐渐增加。然而到达一定的流量之后，在放电功率保持不变的情况下，气体流量的增多导致气体密度过大，使单个的带电粒子能量较小，同时使能量较多地损失在粒子间的相互碰撞上，影响了丙烯酸聚合沉积的效果。
经等离子体清洗后，隔膜吸碱速率相应降低许多，而吸碱率则没有太大的降低。这可能是处理后的电池隔膜上堆积的部分，聚丙烯酸膜并未牢固地结合在丙纶上。清洗后,这部分聚丙烯酸膜脱落下来，致使吸碱速度在很大程度上降低。而吸碱率的实验是在对处理后的隔膜进行充分浸润后进行的，即使隔膜的吸碱速度降低，但总的吸碱率并无太大变化。
丙纶电池隔膜未处理与等离子体处理后的对比，可以发现，经过等离子体处理后在丙纶纤维表面引入了亲水性羧基基团。未处理的电池隔膜比较光滑，而处理之后的隔膜纤维上分布着片状的聚丙烯酸膜，表面也因此变得粗糙。另外，聚丙烯的特征峰仍然很好地保留，说明尽管隔膜经过了处理，并未影响它本身的特性。