[发明专利]氧化还原液流电池用电解质膜、氧化还原液流电池和电解质膜的制造方法

说明书

本发明提供一种电解质膜，其为包含具有离子交换基团的全氟碳聚合物的氧化还原液流电池用电解质膜，前述全氟碳聚合物具有600g/eq以上且2000g/eq以下的离子交换基团的当量质量EW，前述电解质膜中的裂纹面积率为1.5％以下，前述电解质膜的下述由2M硫酸水溶液浸渍导致的尺寸变化率之中，X方向和Y方向中至少一者的尺寸变化率为80％以上且小于100％。

技术领域

本发明涉及氧化还原液流电池用电解质膜、氧化还原液流电池和电解质膜的制造方法。

背景技术

近年来，逐渐导入太阳能发电、风力发电之类的可再生能源，但可再生能源的输出功率因天气、时间而发生输出功率变动。因此，为了吸收输出功率变动、使电力稳定化，需要设置大规模的蓄电池。

作为大容量蓄电池之一的氧化还原液流电池从寿命长、电解液可再生利用的观点出发备受关注。氧化还原液流电池呈现在正极电极与负极电极之间设置有隔膜的单元结构，通过对正极室和负极室分别供给电解液来进行充放电。电解液一般将通过在酸性溶液中进行氧化还原而价数发生变化的金属离子用作活性物质。此外，隔膜一般具有使电解液中的质子透过且阻隔正极单元、负极单元中存在的活性物质的离子的功能，可使用电解质膜。但是，根据活性物质的离子的种类、价数的不同，隔膜的阻隔性不充分，活性物质的离子会通过隔膜而发生扩散，发生电池容量的降低、电流效率的降低。

关于电解液中使用的活性物质，从溶解性、反应速度、电动势高之类的优点出发，以往开发了钒离子系电解液。在钒系电解液的情况下，由于电解液中存在的5价钒的氧化力高，因此，与电解液接触的隔膜通常使用耐氧化性强的全氟碳聚合物的电解质膜。

例如，专利文献1记载了一种膜厚为1～500μm、换算穿刺强度为300g以上、160℃且空气中的热收缩率为45％以下的氟系离子交换膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2002/062879号

非专利文献

非专利文献1：Mendeleev Communications 2016,Vol.26,P.117-P.118

发明内容

发明要解决的问题

对氧化还原液流电池期望更高的性能，从隔膜的观点出发，期待低电阻化且提高阻隔离子的透过离子选择性。作为降低电阻的一般方法，有减薄隔膜的方法，但其与透过离子选择性呈现此消彼长的关系，产生作为电池使用时的自放电变大的课题。

此外，通常使用的全氟碳聚合物的电解质膜若接触电解液则发生溶胀，产生尺寸变化。因此，在干燥状态下将电解质膜组装至氧化还原液流电池并填充电解液时，会产生如下课题：因电解质膜发生溶胀、在单元内部产生挠曲而导致电池性能降低或根据情况使膜产生龟裂。

专利文献1公开了通过拉伸电解质膜来提高机械强度，显示出尺寸稳定性、离子传导性优异的性能。然而，上述性能是在燃料电池的使用环境中的特性，其并未公开如氧化还原液流电池那样地在接近室温的温度范围内溶胀于电解液的环境中的性能、电解液中的活性物质的透过抑制、单元组装时由溶胀导致的课题。

非专利文献1公开了通过调节电解质膜的拉伸倍率和加热温度来抑制作为活性物质的钒的离子透过，并降低电阻。然而，其公开了形成氧化还原液流电池时的自放电会因拉伸而增大。

本发明的目的在于，提供自放电受到抑制、显示优异电池性能的氧化还原液流电池用电解质膜、氧化还原液流电池和电解质膜的制造方法。

用于解决问题的方案