[發明專利]基于鹽穴的有機水相液流電池及其電池隔膜的制備方法

有效

• 申請號: 201811250855.4
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109585873B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 王慧;徐俊輝;李丹;馬旭強
• 申請（專利權）人: 中鹽金壇鹽化有限責任公司
• 主分類號: H01M8/0245
• 分類號: H01M8/0245;H01M8/18
• 代理公司: 常州至善至誠專利代理事務所(普通合伙) 32409
• 代理人: 蔡興兵

本發明公開了一種基于鹽穴的有機水相液流電池及其電池隔膜的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：S1、對支撐體進行預處理對所述支撐體的表面和孔內的雜質進行清洗；S2、對經過預處理的所述支撐體采用二維納米片改進的溶膠凝膠路線制備出小孔徑膜；S3、對所述小孔徑膜進行接枝改性，在所述小孔徑膜的表面引入具有強化離子選擇性的基團。該電池隔膜的制備方法能夠通過接枝改性的方法，引入磺酸基、氨基、羥基等基團強化離子傳遞，通過控制電池隔膜的膜表面接枝基團的濃度，對電池隔膜的孔徑進行調控，有效提高離子選擇性和離子導電性，減少膜內阻，提高電池整體性能。

技術領域

本發明涉及一種基于鹽穴的有機水相液流電池，及其該有機水相液流電池中的電池隔膜的制備方法。

背景技術

隨著經濟快速發展，伴隨而來的環境以及能源短缺等問題日趨嚴重，促進了一些清潔能源的大力發展，例如風能、太陽能和潮汐能等。但是由于這些可再生能源的不連續性和不穩定性，使其利用受到大量限制，利用率低。因此，需要大力發展儲能技術，為電網的穩定性提供保障。在各種儲能技術中，液流電池儲能技術由于具有容量大、安全性高、低成本等優勢，因此是大規模儲能技術的首選。鹽穴是鹽礦開采后留下的礦洞，具有體積巨大、密封良好等優點。現有的鹽穴多用于儲存石油、天然氣以及相關產品，關于基于鹽穴的有機液流電池的研究較少。

目前，對于釩液流電池的電解液回收已經有大量的研究成果，但是釩液流電池由于電解質的有毒性，及強酸強腐蝕性等問題，限制了其廣泛應用。

近年來，有機水相液流電池由于其電解質具有豐富的選擇，中性水相電解液具有環保、廉價等優點，因此被認為是液流電池中最有應用前景的一種。有機水相液流電池中的電池隔膜是液流電池中的關鍵材料，它起著正負極活性物質相互阻隔的作用，避免了容量的嚴重衰減。目前液流電池中常用的是離子交換膜，其典型代表是Nafion膜。雖然Nafion膜在電化學性能和壽命等方面有優異的性能，但存在著離子選擇性差，生產工藝復雜，價格昂貴等缺點。因此，開發高穩定性，高選擇性和低成本的電池隔膜，對于有機液流電池的工業應用至關重要。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。

為此，本發明提出一種基于鹽穴的有機水相液流電池的電池隔膜的制備方法，該制備方法操作方便，能夠制備出一種通過引入離子交換基團對離子傳遞進行強化的多孔陶瓷隔膜。

本發明還提出一種基于鹽穴的有機水相液流電池，能夠提高電池性能，降低成本。

根據本發明第一方面實施例的基于鹽穴的有機水相液流電池的電池隔膜的制備方法，包括以下步驟：S1、對支撐體進行預處理以對所述支撐體的表面和孔內的雜質進行清洗；S2、對經過預處理的所述支撐體采用二維納米片改進的溶膠凝膠路線制備出小孔徑膜；S3、對所述小孔徑膜進行接枝改性，在所述小孔徑膜的表面引入具有強化離子選擇性的基團。

根據本發明實施例的基于鹽穴的有機水相液流電池的電池隔膜的制備方法，選用多孔陶瓷膜作為有機液流電池隔膜，具有化學穩定性、機械強度好以及有機物污染小等優點。

根據本發明的一個實施例，所述步驟S3中的所述基團為磺酸基、氨基、羥基中的至少一個。

根據本發明的一個實施例，所述步驟S1包括：S11、分別采用具有質量濃度為1％的乙醇的雙氧水，乙醇及純水對所述支撐體的表面和孔內的雜質進行清洗。

根據本發明的一個實施例，所述步驟S1還包括：S12、將清洗后的所述支撐體放入烘箱內烘干備用。

根據本發明的一個實施例，所述步驟S2包括：S21、制備涂膜液；S22、將所述涂膜液涂覆在經過所述步驟S1的所述支撐體的表面；S23、對涂覆有所述涂膜液的所述支撐體進行烘干、煅燒，得到所述小孔徑膜。