[發明專利]電解質膜和使用該電解質膜的氧化還原液流電池

在審

• 申請號: 202180021138.8
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN115298866A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 松井一直;吉岡瑛子;小西貴;尾形大輔;出原大輔
• 申請（專利權）人: 東麗株式會社
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18;H01M8/1039;H01M8/1044;H01M8/1053;H01M8/1067
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 王磊;段承恩

一種電解質膜，至少由A層和B層構成，所述A層包含離子傳導性的氟代聚合物和非離子傳導性的氟代聚合物，所述B層包含離子傳導性的烴聚合物，離子傳導性的烴聚合物分散在A層中。提供一種耐氧化性優異的電解質膜。此外，通過使用該電解質膜作為隔膜，從而提供一種能夠實現高電力效率和即使在長時間使用的情況下也穩定的充放電的氧化還原液流電池用電解質膜。

技術領域

本發明涉及電解質膜，詳細而言，涉及適合于氧化還原液流電池的電解質膜。

背景技術

近年來，太陽光、風力等可再生能源的利用正在增加。另一方面，日照、風速等發電量的變動大，需要實現可再生能源的輸出穩定化、電力負荷平均化、電力系統的穩定化的大型蓄電池系統。作為蓄電池，已知有鉛蓄電池、鈉硫(NAS)電池、鋰離子電池、氧化還原液流電池。其中，用泵使包含活性物質的電解液循環來進行充放電的氧化還原液流電池能夠將電解液貯存在外部罐中，因此易于大型化，與其他蓄電池相比更易于再生等，由于上述原因而進行了用途的擴大。

氧化還原液流電池是利用電極上的氧化還原反應、通過電池內的泵循環來反復進行充放電的電池。作為電解液中所包含的活性物質，可舉出鐵－鉻系、鉻－溴系、鈦－錳系、溴－鋅系等，特別是在使用價數不同的釩系作為正極和負極的活性物質的情況下，不易引起生成析出物這樣的電極反應中的副反應，從電解液的劣化少這一點考慮也認為適于長期利用。

作為將包含電極和正極活性物質的正極與包含電極和負極活性物質的負極隔開的隔膜，利用了高分子電解質膜。作為電解質膜所需要的特性，出于維持電池輸出功率和能量效率的目的，可舉出活性物質的透過性低。另外，需要在作為電池而組裝進去時能長時間穩定地充放電。

由于在充放電時、特別是在陽極(正極側)被暴露于1.5V以上的高電位環境下，因此對電解質膜要求電氣上的耐氧化性。在耐氧化性不充分的情況下，有電解質膜在充放電過程中劣化、充放電特性經長期而降低的擔憂。

在專利文獻1中，提出了為了提高燃料電池的膜電極組件(MEA)內的聚合物電解質膜(PEM)與催化劑層的粘接性，配置包含離子傳導性聚合物和非離子傳導性聚合物的粘接性促進層。

在專利文獻2中提出了一種電解質膜，其中，在包含第一層和第二層的離子傳導性膜中，第一層包含全氟磺酸聚合物，第二層包含磺化烴聚合物，由此減少燃料電池中的氫滲透(crossover)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特表2008－512844號公報

專利文獻2：日本特表2015－502629號公報

發明內容

發明所要解決的課題

在專利文獻1所記載的構成中，存在如下課題：在作為氧化還原液流電池用的電解質膜來使用的情況下，不能充分獲得耐久性。

專利文獻2所記載的電解質膜存在如下課題：其總厚度5μm～50μm中作為第二層的烴系電解質膜的厚度為2μm以下，在將該電解質膜應用于氧化還原液流電池的情況下，伴隨著釩離子透過性的增大而導致電流效率(電力效率)降低，以及，機械耐久性降低。

因此，本發明的目的在于例如提供一種適合于氧化還原液流電池的電解質膜。即，本發明的目的在于提供一種電解質膜，其能夠作為氧化還原液流電池而實現高電力效率和即使在長時間使用的情況下也穩定的充放電。

用于解決課題的手段

為了解決上述課題，本發明的電解質膜具有以下的[1]或[2]的任一種構成。即，

[1]一種電解質膜，至少由A層和B層構成，所述A層包含離子傳導性的氟代聚合物和非離子傳導性的氟代聚合物，所述B層包含離子傳導性的烴聚合物，所述離子傳導性的烴聚合物分散在A層中；