[发明专利]一种钒电池用阳离子交换膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钒电池用阳离子交换膜及其制备方法，所述制备方法包括：将固态树脂材料溶于有机溶剂A之中，形成均匀溶液；将均匀溶液进行磺化亲水处理，然后加入沉淀剂中得到沉淀；将沉淀加入有机溶剂B中溶解得到铸膜液；将铸膜液流延成膜，干燥后进行真空热处理得到热处理膜；将热处理膜依次在H₂O₂溶液、H₂SO₄溶液、去离子水中加热浸泡得到所述钒电池用阳离子交换膜。本发明提出的钒电池用阳离子交换膜及其制备方法，所述制备方法简单，得到的交换膜机械强度高，选择性好，钒渗透低，具有较广的应用市场。

技术领域

本发明涉及钒电池技术领域，尤其涉及一种钒电池用阳离子交换膜及其制备方法。

背景技术

全钒液流氧化还原电池(VRB)是一种新型储能电池，其电解质由不同价态的钒离子组成，分别在两个储液槽中，通过外接泵使其在半电池间流动，电极由活性物质和集流体组成，两个半电池由隔膜隔开，正极点对为V(IV)/V(V)，V(III)/V(VI)。其主要优点在于电解液与电池分开存放，从而使得电池容量不受电池体积限制，而是由电解液量决定。同时由于电解液与电池分开存放，从根本上解决了自放电的问题。但是由于电池电解液始终处于流动状态，所以对电池隔膜的机械性能要求很高。此外，由于电解液均由不同价态的钒离子组成，在电池反应过程中由于钒离子通过电池隔膜从而导致不同价态之间的钒离子发生相互反应引起电池容量的降低。

现存的钒电池用离子交换膜的主要问题在于：隔膜钒渗透率较高，对钒离子和氢离子的选择性较低，导致容量下降比较严重；隔膜的机械性能较差，在长时间电池内循环后容易发生破碎；现在市场上主要使用的钒电池隔膜制备工艺复杂且价格昂贵，市场利用较为困难。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种钒电池用阳离子交换膜及其制备方法，所述制备方法简单，得到的交换膜机械强度高，选择性好，钒渗透低，具有较广的应用市场。

本发明提出的一种钒电池用阳离子交换膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、将固态树脂材料溶于有机溶剂A之中，形成均匀溶液；

S2、将均匀溶液进行磺化亲水处理，然后加入沉淀剂中得到沉淀；

S3、将沉淀加入有机溶剂B中溶解得到铸膜液；

S4、将铸膜液流延成膜，干燥后进行真空热处理得到热处理膜；

S5、将热处理膜依次在H₂O₂溶液、H₂SO₄溶液、去离子水中加热浸泡得到所述钒电池用阳离子交换膜。

优选地，在S1中，所述固态树脂材料选自聚芳砜、聚醚砜、聚酰亚胺、聚醚醚酮中的一种。

优选地，在S1中，所述有机溶剂A为二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、三氯甲烷中的一种。

优选地，在S2中，在进行磺化亲水处理的过程中，所用磺化剂为氯磺酸、三甲基氯硅烷、浓硫酸、SO₂中的一种或多种的混合物；所述磺化亲水处理在氮气保护下进行，且温度为0-40℃。

优选地，在S2中，所述沉淀剂为甲醇、乙醇、甲醇钠的甲醇溶液中的一种。

优选地，在S3中，所述有机溶剂B为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种。

优选地，在S4中，将铸膜液在40-90℃下流延成膜。

优选地，在S4中，所述真空热处理的温度为90-120℃。