[发明专利]离子交换膜和包括该离子交换膜的液流电池

说明书

本说明书涉及一种离子交换膜，包括：第一离子交换树脂层；和各自设置在所述第一离子交换树脂层的两个表面上的第二离子交换树脂层和第三离子交换树脂层，其中，所述第二离子交换树脂层和所述第三离子交换树脂层各自包含当量(EW)比所述第一离子交换树脂层的离聚物高的离聚物。

技术领域

本申请要求于2018年05月17日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请No.10-2018-0056466的优先权和权益，该申请的全部内容通过引用并入本说明书中。

本说明书涉及一种离子交换膜，以及包括该离子交换膜的液流电池。

背景技术

由于现有的发电系统，比如由于使用化石燃料而引起温室气体产生和环境污染问题的热力发电，或者具有设施稳定性和废物处理的问题的核能发电已经暴露出各种局限性，因此对更加环境友好并且具有高效率的能源开发，以及使用该能源的供电系统的开发的研究近来增长巨大。因此，对能够将电能转化为化学能、存储化学能并且根据需要将化学能转换回电能，并且能够减轻重量的二次电池的开发已经积极地进行。

具体地，作为大容量能量存储系统，已经开发了锂离子电池、钠硫电池、氧化还原液流电池、超高容量电容器、铅酸电池等，其中，氧化还原液流电池(RFB)作为最适合大型系统的高容量且高效率的二次电池受到关注。

与其它电池不同，这种氧化还原液流电池是使用水溶液状态而不是固态的离子作为活性物质，并且具有通过正极和负极中的各个离子的氧化还原反应而存储能量的机理的电池。可以根据氧化还原对包括诸如V/Br、Zn/Br和V/V的类型，其中，由于钒氧化还原液流电池(VRFB)在阴极和阳极中使用相同类型的氧化还原物质并且具有高开路电压，因此与其它氧化还原液流电池类型相比，已经对它进行了更广泛地研究。

钒氧化还原液流电池使用电解液作为载体介质，因此，需要离子交换膜，并且离子交换膜是决定钒氧化还原液流电池的寿命和制造成本的关键材料。为了实际应用于使用包含过渡金属的强酸物质作为电解液的系统，离子交换膜需要具有优异的耐酸性和抗氧化性，并且要求低的渗透性和优异的机械性能。

具体地，重要的是，离子交换膜防止正极电解液的钒离子(V⁴⁺和V⁵⁺)穿透到负极电解液，或负极电解液的钒离子(V²⁺和V³⁺)穿透到正极电解液。这是由于以下事实：当发生穿透时，正极电解液和负极电解液被污染，降低电池性能。另外，随着在充电和放电过程中氢离子渗透性提高，电池的内阻降低，并且电池性能会提高。

因此，需要开发一种具有高的氢离子渗透性同时防止正极电解液和负极电解液彼此穿透的离子交换膜。

发明内容

技术问题

本说明书旨在提供一种离子交换膜，和包括该离子交换膜的液流电池。

技术方案

本说明书的一个实施方案提供一种离子交换膜，包括：第一离子交换树脂层；和各自设置在所述第一离子交换树脂层的两个表面上的第二离子交换树脂层和第三离子交换树脂层，

其中，所述第一离子交换树脂层至所述第三离子交换树脂层各自包含一种或多种类型的离聚物；并且

所述第二离子交换树脂层和所述第三离子交换树脂层的每一个中包含的所述离聚物的当量(EW)比所述第一离子交换树脂层的离聚物高。

本说明书的另一实施方案提供一种液流电池，包括：负极；正极；和设置在所述负极与所述正极之间的所述离子交换膜。

有益效果

根据本说明书的一个实施方案的离子交换膜能够通过有效地防止正极电解液和负极电解液彼此穿透来提高电池性能。