[发明专利]一种含有氯化聚氯乙烯的离子传导膜在液流电池中的应用

说明书

本发明涉及一种含有氯化聚氯乙烯的离子传导膜在液流电池中的应用。所述的离子传导膜由氯化聚氯乙烯和离子交换树脂共混后通过溶剂挥发法固化制备而成。氯化聚氯乙烯的引入显著提高非氟离子传导膜由于离子交换基团的引入带来的膜稳定性下降的问题，共混膜兼具有高离子传导性，同时又具有较高的阻钒能力和化学稳定性的离子传导膜。

技术领域

本发明涉及液流电池用隔膜，特别涉及一种含氯化聚氯乙烯的离子传导膜在液流电池中的应用。

背景技术

近年来，可再生清洁能源的使用呼声越来越高，可是风能、太阳能等可再生能源发电受季节、气象和地域条件的影响，具有明显的不连续、不稳定性。发出的电力波动较大，可调节性差。进而将可能对电网产生较大冲击。因此，随着风能、太阳能等可再生能源和智能电网产业的迅速崛起，储能技术成为万众瞩目的焦点。大规模储能技术被认为是支撑可再生能源普及的战略性技术，得到各国政府和企业界的高度关注。

储能技术包括物理储能和化学储能两大类。物理储能包括抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等。化学储能主要包括铅酸电池、钠硫电池、液流电池和锂离子电池等。然而各种储能技术都有其适宜的应用领域，适合大规模储能的化学储能技术主要包括液流电池、钠硫电池、铅酸电池、锂离子电池。综合考虑各种储能技术的优缺点，液流电池储能技术受到了更为广泛地关注。

在液流电池中，离子传导膜是电池的重要组成部分，在电池成本中所占比例较高。因此，开发成本低、性能高且稳定性好的电池用离子传导膜，是降低电池成本、提升电池性能的重要途径之一。

全氟磺酸膜(Nafion)由于具有较高的离子传导率以及优异的化学稳定性和机械强度，作为隔膜被广泛应用于燃料电池、水电解制氢、电化学合成等领域，应用于液流电池中虽然具有较高的离子传导率，但是钒离子透过率较高，导致其容量保持率较低。非氟离子交换膜相对Nafion膜阻钒性能虽然有所提高，但是非氟离子交换膜中离子交换基团的引入导致膜的稳定性极差，如何开发一种兼具有高离子传导性，同时又具有较高的阻钒能力和化学稳定性的离子传导膜是本领域技术人员一直致力于解决的问题。

发明内容

本发明为解决非氟离子交换膜中离子交换基团的引入带来的膜稳定性下降的问题，开发一种兼具有高离子传导性，同时又具有较高的阻钒能力和化学稳定性的离子传导膜。

为实现上述目的，提供一种含有氯化聚氯乙烯的离子传导膜，所述的离子传导膜由氯化聚氯乙烯和离子交换树脂共混后通过溶剂挥发法固化制备而成。

所述的氯化聚氯乙烯溶于有机溶剂且在有机溶剂中因不解离或解离系数低而不反应；所述的离子交换树脂能溶于有机溶剂且在有机溶剂中因不解离或解离系数低而不反应，且其在酸性电池环境下具有较高的离子传导率。

氯化聚氯乙烯和离子交换树脂的质量比为1:5至5:1，优选1:2至2:1。

所述的离子交换树脂为含有磺酸基团的有机高分子树脂(有机高分子树脂的磺化度为20-90％，优选60-80％)、侧链含季铵基团的有机高分子树脂(有机高分子树脂的季铵化度为80-100％，优选90-100％)和主链含季铵基团的有机高分子树脂(季铵化度为100％)中的一种或二种以上；

含有磺酸基团的有机高分子树脂的主链为聚醚醚酮、聚亚芳基醚酮、聚(亚芳基硫醚酮)、聚(芴基醚酮)、聚(四甲基二苯醚酮)、聚苯乙烯、聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、聚芳硫醚砜、聚芳醚砜、聚酰亚胺、聚芳醚酮、聚(苯乙烯-b-乙烯-co-丁烯-b-苯乙烯)三嵌段共聚物、聚芳醚、聚吡咯中的一种或二种以上；

侧链含季铵基团的有机高分子树脂的主链为聚乙烯、聚砜、聚醚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯中的一种或两种以上。优选主链为聚砜、聚醚砜、聚甲基丙烯酸甲酯。