[發明專利]用于氧化還原液流電池組的陰離子交換膜

在審

• 申請號: 201880078869.4
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN111433958A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: G·Y·顧;薩瓦斯·哈德吉基里亞庫;西蒙·保羅·杜克斯;邁克爾·J·肖
• 申請（專利權）人: 懿華水處理技術有限責任公司
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18;H01M8/0202;H01M8/023
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 艾娟;鄭霞

公開了一種具有至少一個可再充電電池的液流電池組。該至少一個可再充電電池可以包括陽極電解液隔室、陰極電解液隔室和被定位在陽極電解液隔室和陰極電解液隔室之間的陰離子交換膜。陰離子交換膜可以具有小于100μm的厚度和關于可再充電電池的電解質中的陽離子物質的小于0.4ppm/h/cm²的穩態擴散率。還公開了一種促進液流電池組的使用的方法，該方法包括提供陰離子交換膜。還公開了一種促進電荷的儲存的方法，該方法包括提供液流電池組。還公開了一種生產陰離子交換膜的方法。

相關申請的交叉引用

本申請根據35U.S.C.§119(e)要求2017年12月13日提交的標題為“Synthesis ofan Anion Ion Exchange Membrane for a Redox Flow Battery Application”的美國臨時申請序列號62/598,135和2018年2月2日提交的標題為“Tailoring Anion Ion ExchangeMembranes for the Application of Redox Flow Batteries”的美國臨時申請序列號62/625,368的優先權，這些申請中的每個為了所有目的通過引用以其整體并入本文。

技術領域

本文公開的方面和實施方案總體上涉及氧化還原液流電池組(redox flowbattery)，并且更具體地，涉及用于氧化還原液流電池組的陰離子交換膜。

概述

根據一個方面，提供了一種液流電池組。液流電池組可以包括至少一個可再充電電池(rechargeable cell)。該至少一個可再充電電池可以包括陽極電解液隔室(anolytecompartment)、陰極電解液隔室(catholyte compartment)和被定位在陽極電解液隔室和陰極電解液隔室之間的陰離子交換膜。陽極電解液隔室可以被配置成容納具有第一陽離子物質(first cation species)的第一電解質。陰極電解液隔室可以被配置成容納具有第二陽離子物質的第二電解質。陰離子交換膜可以被配置成在第一電解質和第二電解質之間是離子導電的。陰離子交換膜可以具有小于100μm的厚度和關于第一陽離子物質和第二陽離子物質中的至少一種的小于0.4ppm/h/cm²的穩態擴散率(steady state diffusivity)。

在一些實施方案中，第一陽離子物質和第二陽離子物質中的至少一種是金屬離子。第一陽離子物質和第二陽離子物質中的至少一種可以選自鋅、銅、鈰和釩。

陰離子交換膜可以具有當內部電勢降為至少約2.5V時被確定的至少約12周的使用壽命。

陰離子交換膜可以具有小于約55μm的厚度。在一些實施方案中，陰離子交換膜可以具有在約15μm和約35μm之間的厚度。例如，陰離子交換膜可以具有約25μm的厚度。

在一些實施方案中，陰離子交換膜可以具有關于第一陽離子物質和第二陽離子物質中的至少一種的小于0.12ppm/h/cm²的穩態擴散率。

當在25℃在0.5M NaCl溶液中平衡之后以直流電測量時，陰離子交換膜可以具有在約3.0Ω-cm²和約10.0Ω-cm²之間的電阻。當在25℃在0.5M NaCl溶液中平衡之后以直流電測量時，陰離子交換膜可以具有在約5.0Ω-cm²和約8.0Ω-cm²之間的電阻。在一些實施方案中，陰離子交換膜可以具有關于至少一種非氧化還原物質的至少約0.95的共離子遷移數(co-ion transport number)。

液流電池組可以被配置成與高壓直流(HVDC)傳輸線兼容，并且提供在約1000V和約800KV之間的電壓。

液流電池組可以被配置成與車輛兼容，并且提供在約100V和約500V之間的電壓。