[發(fā)明專利]一種釩電池用陽離子交換膜及其制備方法

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• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN108493388A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張法;陳龍
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M8/18
• 代理公司: 合肥市長遠(yuǎn)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34119
• 代理人: 葉美琴

本發(fā)明公開了一種釩電池用陽離子交換膜及其制備方法，所述制備方法包括：將固態(tài)樹脂材料溶于有機溶劑A之中，形成均勻溶液；將均勻溶液進(jìn)行磺化親水處理，然后加入沉淀劑中得到沉淀；將沉淀加入有機溶劑B中溶解得到鑄膜液；將鑄膜液流延成膜，干燥后進(jìn)行真空熱處理得到熱處理膜；將熱處理膜依次在H₂O₂溶液、H₂SO₄溶液、去離子水中加熱浸泡得到所述釩電池用陽離子交換膜。本發(fā)明提出的釩電池用陽離子交換膜及其制備方法，所述制備方法簡單，得到的交換膜機械強度高，選擇性好，釩滲透低，具有較廣的應(yīng)用市場。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及釩電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種釩電池用陽離子交換膜及其制備方法。

背景技術(shù)

全釩液流氧化還原電池(VRB)是一種新型儲能電池，其電解質(zhì)由不同價態(tài)的釩離子組成，分別在兩個儲液槽中，通過外接泵使其在半電池間流動，電極由活性物質(zhì)和集流體組成，兩個半電池由隔膜隔開，正極點對為V(IV)/V(V)，V(III)/V(VI)。其主要優(yōu)點在于電解液與電池分開存放，從而使得電池容量不受電池體積限制，而是由電解液量決定。同時由于電解液與電池分開存放，從根本上解決了自放電的問題。但是由于電池電解液始終處于流動狀態(tài)，所以對電池隔膜的機械性能要求很高。此外，由于電解液均由不同價態(tài)的釩離子組成，在電池反應(yīng)過程中由于釩離子通過電池隔膜從而導(dǎo)致不同價態(tài)之間的釩離子發(fā)生相互反應(yīng)引起電池容量的降低。

現(xiàn)存的釩電池用離子交換膜的主要問題在于：隔膜釩滲透率較高，對釩離子和氫離子的選擇性較低，導(dǎo)致容量下降比較嚴(yán)重；隔膜的機械性能較差，在長時間電池內(nèi)循環(huán)后容易發(fā)生破碎；現(xiàn)在市場上主要使用的釩電池隔膜制備工藝復(fù)雜且價格昂貴，市場利用較為困難。

發(fā)明內(nèi)容

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種釩電池用陽離子交換膜及其制備方法，所述制備方法簡單，得到的交換膜機械強度高，選擇性好，釩滲透低，具有較廣的應(yīng)用市場。

本發(fā)明提出的一種釩電池用陽離子交換膜的制備方法，包括以下步驟：

S1、將固態(tài)樹脂材料溶于有機溶劑A之中，形成均勻溶液；

S2、將均勻溶液進(jìn)行磺化親水處理，然后加入沉淀劑中得到沉淀；

S3、將沉淀加入有機溶劑B中溶解得到鑄膜液；

S4、將鑄膜液流延成膜，干燥后進(jìn)行真空熱處理得到熱處理膜；

S5、將熱處理膜依次在H₂O₂溶液、H₂SO₄溶液、去離子水中加熱浸泡得到所述釩電池用陽離子交換膜。

優(yōu)選地，在S1中，所述固態(tài)樹脂材料選自聚芳砜、聚醚砜、聚酰亞胺、聚醚醚酮中的一種。

優(yōu)選地，在S1中，所述有機溶劑A為二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、三氯甲烷中的一種。

優(yōu)選地，在S2中，在進(jìn)行磺化親水處理的過程中，所用磺化劑為氯磺酸、三甲基氯硅烷、濃硫酸、SO₂中的一種或多種的混合物；所述磺化親水處理在氮氣保護(hù)下進(jìn)行，且溫度為0-40℃。

優(yōu)選地，在S2中，所述沉淀劑為甲醇、乙醇、甲醇鈉的甲醇溶液中的一種。

優(yōu)選地，在S3中，所述有機溶劑B為N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一種。

優(yōu)選地，在S4中，將鑄膜液在40-90℃下流延成膜。

優(yōu)選地，在S4中，所述真空熱處理的溫度為90-120℃。