[發明專利]一種基于聚四氟乙烯的釩電池用離子交換膜及其制備方法

無效

• 申請號: 201410453877.6
• 申請日: 2014-09-09
• 公開（公告）號: CN104332642A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 滕祥國;戴紀翠;畢方圓
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;C08J5/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種全釩液流電池用超薄復合膜制備方法，其特征在于：采用高分子聚合物多孔膜聚四氟乙烯(PTFE)為基膜，采用溶液澆鑄的方法把全氟磺酸樹脂(Nafion)與納米SiO₂混合溶液均勻澆鑄在PTFE多孔膜上，將所制備得合膜在普通干燥箱中進行蒸發除去有機溶劑，并進一步用真空干燥箱烘干，即可制得釩電池用超薄PTFE/Nafion/SiO₂復合膜，具體包括以下步驟。

2.準確移取一定量5%的Nafion醇溶液，放入表面皿中，將表面皿置于55?～75?°C的水浴鍋上加熱8?～?24?h，保證得到干燥的Nafion樹脂，冷卻至室溫后進行稱量，讀數后加入一定量的高沸點有機溶劑，然后在55?～75?°C的水浴鍋上加熱至溶解，即得到Nafion/高沸點有機溶劑的溶液。

3.按上述溶液中干燥Nafion樹脂的量稱取一定比例的納米SiO₂，加入到Nafion/高沸點有機溶液中，超聲2～8?h溶解，得到均一透明的Nafion/SiO₂混合溶液。

4.裁剪一定尺寸的15?μm左右的PTFE薄膜，浸入到無水乙醇中恒溫水浴加熱45?～?65?°C，保持2.5?～5?h。

5.將上述制備混合液移至水平玻璃板上，并移入普通干燥箱中60?～100?°C加熱1?～?5?h，再轉入真空干燥箱進一步處理，即可制得PTFE/Nafion/?SiO₂復合膜。

6.在如權利要求1所述的全釩液流電池用超薄復合膜制備方法，其特征在于所述步驟(1)中的高沸點有機溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜或N-甲基吡咯烷酮。

7.?如權利要求1所述的全釩液流電池用離子交換膜復合膜制備方法，其特征在于，所述的全氟磺酸樹脂具有磺酸基的H型樹脂，具有較強的離子傳導性。

8.如權利要求1所述的全釩液流電池用超薄復合膜的制備方法，其特征在于所述的全氟磺酸樹脂與納米SiO₂混合溶液是將納米SiO₂進行超聲溶解到全氟磺酸樹脂溶液中。

9.如權利要求1所述的全釩液流電池用超薄復合膜的制備方法，其特征在于所用PTFE多孔膜具有立體網狀結構，其孔徑在0.3μm左右，厚度在15μm左右，孔徑率達到85%以上。

10.如權利要求1所述的全釩液流電池用離子交換膜復合膜制備方法，其特征在于，所述的真空進一步干燥加熱成膜溫度為120?°C以上，加熱時間為10?h以上。

11.如權利要求1所述的全釩液流電池用離子交換膜復合膜制備方法，其特征在于，所制備PTFE/Nafion/SiO₂復合膜中納米SiO₂的含量為0%?～?20%?，優選為3%?～?10%。

12.如權利要求1所述的全釩液流電池用離子交換膜復合膜制備方法，其特征在于，復合膜制備過程中納米SiO₂的加入方法為溶液鑄膜法。

13.如權利要求1所述的全釩液流電池用離子交換膜復合膜制備方法，其特征在于，所制備PTFE/Nafion/SiO₂復合膜的厚度為20?～?40?μm。