[發明專利]一種用于鋅溴液流電池的隔膜、制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201810172462.X
• 申請日: 2018-03-01
• 公開（公告）號: CN108306037B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 袁峰
• 申請（專利權）人: 蘇州律點信息科技有限公司
• 主分類號: H01M8/1051
• 分類號: H01M8/1051;H01M8/1069;H01M8/18
• 代理公司: 蘇州瞪羚知識產權代理事務所(普通合伙) 32438
• 代理人: 張宇

本發明公開了一種用于鋅溴液流電池的隔膜、制備方法及其應用。本發明通過在聚丙烯腈基膜中添加穩定劑，制備得到孔隙更加豐富、機械強度更高的隔膜，并通過聚苯并咪唑和/或全氟磺酸聚合物填充孔隙，制備得到一種用于鋅溴液流電池的隔膜。與現有技術相比，本發明制備得到的用于鋅溴液流電池的隔膜不僅具備優異層機械強度，能夠長期使用，同時還具備優良的電導率，極大的提高了電池效率。

技術領域

本發明涉及一種用于鋅溴液流電池的隔膜、制備方法及其應用。

背景技術

鋅溴液流電池是一種電化學儲能新技術，與其它儲能技術相比，具有能量轉換效率高、系統設計靈活、蓄電容量大、選址自由、可深度放電、安全環保、維護費用低等優點，可以廣泛應用于風能、太陽能等可再生能源發電儲能、應急電源系統、備用電站和電力系統削峰填谷等方面。

鋅溴液流電池是一種液流儲能電池。隔膜是鋅溴液流電池中的重要組成部分，它起著阻隔正、負極電解液，提供質子傳輸通道的作用。膜的質子傳導性、化學穩定性和離子選擇性等將直接影響電池的電化學性能和使用壽命；因此要求膜具有較低的活性物質滲透率(即有較高的選擇性)和較低的面電阻(即有較高的離子傳導率)，同時還應具有較好的化學穩定性和較低的成本。電池中的隔膜會影響電池的使用效率。電池中的電解液成本幾乎會占到液流電池總成本30％，所以電解液的價格決定了電池的整體造價。鋅溴液流電池因為鋅的高能量密度、低廉價格且容易大量獲取，所以含鋅體系的可充放電電池在大規模儲能系統具有很強的競爭力。這個電解液特性決定了鋅溴液流電池在成本方面具有很大的優勢。鋅溴液流電池放電吋，表面沉積的金屬鋅可以完全溶解在電解液中，從而頻繁地進行深度充放電，而不會造成電池損耗。

鋅溴液流電池用隔膜在開發研究中需要注意以下方面的性能。首先，在物理化學方面，鋅溴液流電池用隔膜需要具有較小的溶脹率，保證具有良好機械強度，各向均勻，有足夠的拉伸張力，也有一定的柔軟性和堅韌性，以減少在安裝方面的問題，方便組裝和拆卸。其次，在電化學方面，隔膜需要具有較高的電導率和較強的離子選擇性，這樣可以有效提高電池效率，降低單質溴的通過率，更好地隔離正負極電解液，防止電池自放電，提高使用效率。最后，隔膜必須具有高耐酸性、高耐氧化性和穩定電化學性。

本發明提供一種用于鋅溴液流電池的隔膜，具備優良機械性能的同時還具備較高的電導率。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明開發了一種用于鋅溴液流電池的隔膜，所述隔膜為設有多個孔隙的基膜，且孔隙內填充有高分子聚合物。

優選的，所述高分子聚合物為聚苯并咪唑和/或全氟磺酸聚合物。

進一步優選的，所述高分子聚合物中聚苯并咪唑占25～35wt％，全氟磺酸聚合物占65～75wt％。

作為其中一種優選方案，所述高分子聚合物中聚苯并咪唑占30wt％，全氟磺酸聚合物占70wt％。

本發明還提供了一種用于鋅溴液流電池的隔膜的制備方法，包括下述步驟：

S1將高分子聚合物溶于有機溶劑中，得到高分子聚合物質量分數為10～15％的溶液A；

S2將穩定劑、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮加入到在N,N-二甲基乙酰胺中，得到溶液B；

S3將溶液B刮涂在玻璃板上，靜置，形成薄膜；將薄膜連同玻璃板放入凝固液中浸漬；撕下薄膜，沖洗，干燥，得到聚丙烯腈基膜；

S4將溶液A涂覆到聚丙烯腈基膜上，烘干，即得所述用于鋅溴液流電池的隔膜。

優選的，包括下述步驟：

S1將高分子聚合物溶于有機溶劑中，得到高分子聚合物質量分數為10～15％的溶液A；