[发明专利]一种Daramic复合离子传导膜及制备和应用

说明书

本发明公开了一类在液流电池中应用的Daramic复合离子传导膜，特别设计包含此类膜在锌溴液流电池中的应用。该类膜是以商业化的Daramic膜为基底，在其表面上涂覆多孔聚合物涂层制备而成。本发明的Daramic复合离子传导膜稳定性高、成本低；通过调节多孔聚合物涂层的孔结构和厚度可以调控Daramic复合离子传导膜的离子选择性和离子传导率；所制备的Daramic复合离子传导膜具有机械强度高、化学稳定性好、效率高、成本低等优势；此外，Daramic复合离子传导膜的制备工艺简单可控，适于大规模生产；因此，本发明拓宽了液流电池用离子传导膜材料的选择范围。

技术领域

本发明提供一种Daramic复合离子传导膜的制备和应用，特别涉及其在液流电池领域中的应用。

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。

以锌溴液流电池为代表的溴基液流电池，具有较高的能量密度，但是由于溴具有强腐蚀性，要求电池隔膜必须具有较强的抗氧化性，能够抵挡溴的腐蚀，才能保证电池的长期循环稳定性。现有的液流电池用隔膜材料都无法耐受住长期的溴腐蚀，而使其电池的容量保持率下降明显，因此开发出一种既兼具有较高电池性能，同时具有较好的循环寿命的电池隔膜至关重要。

Daramic膜是一种由超高分子量的聚乙烯、无定型硅和矿物油等复合而成的多孔膜，具有化学和机械稳定性好、成本低等优势，在铅酸电池等领域有着广泛的应用。Daramic膜本身具有良好的离子传导率,但是将Daramic膜应用到溴基液流电池中时，其选择性较低，孔径均一性差，库伦效率和容量保持率低，导致其循环稳定性差，不能满足直接用于溴基液流电池中。

发明内容

本发明提供一种在液流电池中应用的Daramic复合离子传导膜，其由Daramic膜基底及基底一侧或二侧表面涂敷的多孔聚合物涂层而成。多孔聚合物涂层的聚合物材料为非水溶性有机高分子树脂，包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、氯化聚氯乙烯、聚氯乙烯、聚醚砜、聚醚酮类、聚砜、聚丙烯腈和聚四氟乙烯中的一种或两种以上；

所述的非水溶性高分子树脂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；

所述有机溶剂可以为DMAC、NMP、DMF中的一种或两种以上；

所述Daramic复合离子传导膜采用如下步骤制备：

(1)将非水溶性有机高分子树脂溶解在有机溶剂中，在温度为10-40℃下充分搅拌1-120h制成共混溶液；其中非水溶性有机高分子树脂的质量浓度为1-25％(优选3-15％)之间；