[發明專利]一種離子化磺化聚醚醚酮隔膜及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202210039607.5
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114085403B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 苗志強;常成明;鞠曉強;姜亦雷;劉志臣;朱效洋;林青
• 申請（專利權）人: 壽光市聯盟石油化工有限公司
• 主分類號: C08J5/22
• 分類號: C08J5/22;C08L61/16;H01M8/0221;H01M8/18
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王磊

本發明屬于先進無機非金屬材料技術領域，涉及電池隔膜的制備，具體涉及一種離子化磺化聚醚醚酮隔膜及其制備方法與應用。其制備方法為：將磺化聚醚醚酮溶液制成磺化聚醚醚酮膜，將磺化聚醚醚酮膜加入至堿金屬離子溶液中，進行離子化處理獲得離子化磺化聚醚醚酮隔膜；其中，磺化聚醚醚酮膜的制備過程為：利用涂布設備在基底表面將磺化聚醚醚酮溶液涂布成型，再干燥獲得磺化聚醚醚酮膜。本發明制備的離子化磺化聚醚醚酮隔膜還具有較低的溶脹率及較高的離子交換容量，這些均使得制備的離子化磺化聚醚醚酮隔膜能夠增加液流電池在較高電流密度條件下的能量效率。

技術領域

本發明屬于先進無機非金屬材料技術領域，涉及電池隔膜的制備，具體涉及一種離子化磺化聚醚醚酮隔膜及其制備方法與應用。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

據發明人研究了解，離子化磺化聚醚醚酮隔膜制成的液流電池中，在較低電流密度（例如20 mA·cm^-2）下具有較高的電池能量效率（85%左右），當電流密度增加時，其電池能量效率降低明顯，例如在100 mA·cm^-2的電流密度條件下，電池能量效率僅為50%左右。

發明內容

研究表明，離子化磺化聚醚醚酮隔膜通過靜電作用及隔膜本身的孔隙，實現陽離子（例如鉀離子）定向的移動平衡溶液中的電荷。

離子化磺化聚醚醚酮隔膜的面電阻是影響隔膜性能的重要因素，經過進一步研究表明目前離子化磺化聚醚醚酮隔膜的制膜過程均為溶液澆筑法，溶液澆筑法為了保證膜的均勻程度，需要將基底水平設置，然后通過烘干將溶劑去除后成膜。因而基底水平設置一般均為溶液澆筑法。但是由于基底的調平程度受限，得到的隔膜厚度不均勻，并且容易引入雜質，同時采用溶液液澆注法成膜，成膜后容易產生氣泡，這些因素都會影響離子化處理過程的均勻性，從而影響離子化磺化聚醚醚酮隔膜中鉀離子等陽離子平衡溶液中的電荷，進而影響離子化磺化聚醚醚酮隔膜的面電阻。

為了解決現有技術的不足，本發明的目的是提供一種離子化磺化聚醚醚酮隔膜及其制備方法與應用，能夠降低離子化磺化聚醚醚酮隔膜的面電阻、溶脹率，提高離子交換容量等。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：

一方面，一種離子化磺化聚醚醚酮隔膜的制備方法，將磺化聚醚醚酮溶液制成磺化聚醚醚酮膜，將磺化聚醚醚酮膜加入至堿金屬離子溶液中，進行離子化處理獲得離子化磺化聚醚醚酮隔膜；其中，磺化聚醚醚酮膜的制備過程為：利用涂布設備在基底表面將磺化聚醚醚酮溶液涂布成型，再干燥獲得磺化聚醚醚酮膜。

本發明通過涂布設備在基底表面將磺化聚醚醚酮溶液涂布成型能夠有效解決隔膜厚度不均勻，同時能夠將膜更緊密的貼合在基層表面，防止氣泡的產生和雜質的引入，然后經過離子化處理，能夠避免厚度不均和氣泡產生的離子化不均的問題，從而降低離子化磺化聚醚醚酮隔膜的面電阻，而且能夠避免雜質引入導致對離子化磺化聚醚醚酮隔膜的面電阻的影響。另外，經過實驗發現，本發明制備的離子化磺化聚醚醚酮隔膜還具有較低的溶脹率及較高的離子交換容量，這些均使得制備的離子化磺化聚醚醚酮隔膜能夠增加液流電池在較高電流密度條件下的能量效率。

另一方面，一種離子化磺化聚醚醚酮隔膜，由上述制備方法獲得。

第三方面，一種上述離子化磺化聚醚醚酮隔膜在液流電池中的應用。

第四方面，一種液流電池，由正極、負極、電解液及離子交換膜組裝形成，所述離子交換膜為上述離子化磺化聚醚醚酮隔膜。

本發明的有益效果為：