[發(fā)明專利]一種液流電池用多層復(fù)合膜及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011059061.7
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112151825A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙天壽;萬昱含;范新莊
• 申請（專利權(quán)）人: 香港科技大學(xué)
• 主分類號: H01M8/0239
• 分類號: H01M8/0239;H01M8/0243;H01M8/18;B82Y30/00;B82Y40/00;B01D69/12;B01D69/02;B01D67/00
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

1.一種液流電池用多層復(fù)合膜，其特征在于，多層復(fù)合膜具有納米層/微孔層/致密層復(fù)合結(jié)構(gòu)，具體從下到上依次為海綿狀納米孔層、指狀微孔層和超薄致密層；其中，納米層和致密層提供較高的離子選擇性，微孔層則提供較高的離子電導(dǎo)率。

2.按照權(quán)利要求1所述的液流電池用多層復(fù)合膜，其特征在于，海綿狀納米孔層的孔徑為1～100nm，厚度為1～500μm；指狀微孔層的橫向孔徑為2～10μm，厚度為1～500μm；超薄致密層的厚度為0.1～10μm。

3.按照權(quán)利要求1所述的液流電池用多層復(fù)合膜，其特征在于，指狀微孔層的孔壁之間相互連通，為質(zhì)子的傳輸提供連續(xù)通道，使得面電阻為0.05～0.15Ω.cm²；海綿狀納米孔層孔壁連通度低，有利于阻擋釩離子的滲透，離子選擇性的技術(shù)指標(biāo)為：釩離子滲透率為(1～10)×10^-6cm² h^-1。

4.按照權(quán)利要求1所述的液流電池用多層復(fù)合膜，其特征在于，多層復(fù)合膜的原料選自離子型聚合物或非離子型聚合物中的一種或兩種以上，其中：離子型聚合物為聚苯并咪唑(PBI)、磺化聚醚醚酮(SPEEK)、磺化聚酰亞胺(SPI)、聚醚砜(PES)，非離子型聚合物為聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)。

5.一種權(quán)利要求1至4之一所述的液流電池用多層復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

(1)將多層復(fù)合膜的原料溶于有機(jī)溶劑中，在20～100℃的溫度下加熱溶解，配成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為2～30wt％的鑄膜液；

(2)將步驟(1)所得的鑄膜液靜置除泡，并在使用前進(jìn)行超聲處理5～15min；

(3)采用非溶劑致相分離法，取步驟(2)所得溶液澆鑄在平整光滑的玻璃板上，用刮刀刮出一定厚度，將玻璃板置于加熱板上，使溶劑揮發(fā)，然后將其整體置于膜原料樹脂的不良溶劑中進(jìn)行相轉(zhuǎn)變，制備成多層復(fù)合膜；

(4)將步驟(3)所得多層復(fù)合膜浸于去離子水中浸泡洗滌至少2次，水中保存?zhèn)溆谩?/p>

6.按照權(quán)利要求5所述的液流電池用多層復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所用有機(jī)溶劑是N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、二氯甲烷中的一種或兩種以上。

7.按照權(quán)利要求5所述的液流電池用多層復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所使用的不良溶劑為水。

8.按照權(quán)利要求5所述的液流電池用多層復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，刮刀高度控制在50～500μm之間。

9.按照權(quán)利要求5所述的液流電池用多層復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，揮發(fā)溶劑的時間為1～30min，加熱板溫度為20～100℃。