[發(fā)明專利]水性納米聚合物液流電池系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010557305.8
• 申請(qǐng)日: 2020-06-18
• 公開（公告）號(hào): CN111584915B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐俊輝;陳留平;崔耀星;武奕;蘇志俊;李丹;馬旭強(qiáng);杜濱陽;朱足妹;聶晶晶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鹽金壇鹽化有限責(zé)任公司;浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M8/18
• 分類號(hào): H01M8/18;C08F220/34;C08F220/60;C08F226/06
• 代理公司: 常州至善至誠(chéng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32409
• 代理人: 張媛嬌

1.一種水性納米聚合物液流電池系統(tǒng)，其特征在于，包括正極活性物質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)，其中TEMPO功能化聚合物納米顆粒作為所述正極活性物質(zhì)，紫羅堿功能化聚合物納米顆粒作為所述負(fù)極活性物質(zhì)，所述TEMPO功能化聚合物納米顆粒的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

所述紫羅堿功能化聚合物納米顆粒的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性納米聚合物液流電池系統(tǒng)，其特征在于，所述TEMPO功能化聚合物納米顆粒的制備包括以下步驟：

以含正極活性分子的2-甲基-2-丙烯酸-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶甲酯、水溶性的(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化銨為單體，水溶性引發(fā)劑引發(fā)自由基聚合反應(yīng)制備得到所述TEMPO功能化聚合物納米顆粒，其化學(xué)反應(yīng)式如式(1)所示：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水性納米聚合物液流電池系統(tǒng)，其特征在于，所述TEMPO功能化聚合物納米顆粒的制備包括以下具體步驟：

S11、將2-甲基-2-丙烯酸-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶甲酯和水溶性的(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化銨混合后加入去離子水溶劑，在N₂氛圍下加熱攪拌除氧，再滴加引發(fā)劑的水溶液進(jìn)行反應(yīng)；

S12、反應(yīng)結(jié)束后停止加熱，冷卻至室溫后將反應(yīng)液倒入燒杯中，加入H₂O₂和Na₂WO₄的水溶液，室下溫?cái)嚢璺磻?yīng)，反應(yīng)混合溶液最終變成黃色，并形成一層白色泡沫浮在上層，再加入H₂O₂溶液，繼續(xù)室溫下攪拌反應(yīng)；

S13、將反應(yīng)液用截留分子量為3500的透析袋透析，冷凍干燥得所述TEMPO功能化聚合物納米顆粒。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水性納米聚合物液流電池系統(tǒng)，其特征在于，引發(fā)劑為偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、偶氮二異丁酸二甲酯、偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽中的一種或幾種。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水性納米聚合物液流電池系統(tǒng)，其特征在于，2-甲基-2-丙烯酸-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶甲酯與水溶性的(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化銨的單體摩爾投料量比為1.0～1.5。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性納米聚合物液流電池系統(tǒng)，其特征在于，所述紫羅堿功能化聚合物納米顆粒的制備包括以下步驟：

以4,4’-聯(lián)吡啶為原料，逐步合成含負(fù)極活性分子的SVBD單體小分子，再引入水溶性的(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化銨單體和SVBD單體小分子發(fā)生共聚反應(yīng)，制備得到水溶性較好的所述紫羅堿功能化聚合物納米顆粒，其化學(xué)反應(yīng)式如式(2)至式(4)所示：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水性納米聚合物液流電池系統(tǒng)，其特征在于，所述紫羅堿功能化聚合物納米顆粒的制備包括以下步驟：

S21、將4,4’-聯(lián)吡啶和4-氯甲基苯乙烯混合后加入乙腈溶劑，在N₂氛圍下加熱攪拌反應(yīng)，待溶液為黃色濁液后停止反應(yīng)，降至室溫，析出黃色粉末狀沉淀，將反應(yīng)液抽濾，分別采用乙腈和丙酮進(jìn)行洗滌，真空干燥，得白色粉末狀固體乙烯基苯甲基-4,4'-聯(lián)吡啶氯鹽；

S22、將經(jīng)過步驟S21制備得到的乙烯基苯甲基-4,4'-聯(lián)吡啶氯鹽和1,3-丙烷磺內(nèi)酯混合后加入N,N’-二甲基甲酰胺溶劑，在N₂氛圍下加熱冷凝反應(yīng)，待反應(yīng)完全后，停止加熱，降至室溫后將反應(yīng)液倒入到含有冰的乙酸乙酯中沉淀，析出粉紅色固體，抽濾，經(jīng)過乙酸乙酯洗滌、真空干燥后得到粉紅色固體SVBD；

S23、將制備得到的SVBD單體和(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化銨混合后加入去離子水溶劑，在加熱條件下持續(xù)充N₂除氧，再加入水性引發(fā)劑的水溶液，保持加熱條件進(jìn)行反應(yīng)，待反應(yīng)結(jié)束后停止加熱，得到黃色濁液，用截留分子量為3500的透析袋去離子水透析，冷凍干燥，得到橙黃色的固體，該固體即為所述紫羅堿功能化聚合物納米顆粒。