[发明专利]一种适用于有机锂液流电池的液晶改性Nafion隔膜及制备方法

权利要求书

1.一种适用于液流电池的液晶改性Nafion隔膜及制备方法，其特征在于：液晶聚合物长程有序结构提供Nafion有序的传输锂离子通道，提高隔膜的性能，具体步骤如下：

(1)Nafion溶液预锂化：将1～2M的LiOH水溶液加到5％Nafion溶液中至弱碱性，将弱碱性溶液烘干得到Nafion固体，用高沸点溶剂将得到的固体Nafion溶解配制成15～60％的Nafion溶液；

(2)Nafion-PVDF混合溶液的制备：用高沸点溶剂将PVDF粉末配制成15～60％的溶液，再与步骤2中得到的Nafion溶液配制成不同质量比的Nafion-PVDF混合溶液，Nafion：PVDF的质量百分比为10～100％；

(3)Nafion-PVDF复合隔膜的改性：以Nafion、PVDF、C6M和AIBN为原料，按一定的质量百分比混合得到铸膜溶液，按质量百分数计，Nafion：PVDF＝1：1为定值，改变C6M的添加量，C6M/Nafion＝0～100％。

(4)一种适用于液流电池的液晶改性Nafion隔膜及制备方法，其特征在于：用离子液晶C6M对Nafion/PVDF复合隔膜进行改性。将C6M和引发剂AIBN加入到Nafion/PVDF复合溶液中，搅拌均匀，通过刮刀涂膜的方法将改性隔膜溶液刮涂在玻璃板上，放在60℃烘箱中，使离子液晶C6M自聚合并烘干溶剂形成复合隔膜Nafion/PVDF/C6M，其内部为有序的锂离子传输结构。

2.根据权利要求书1所述一种适用于液流电池的液晶改性Nafion隔膜及制备方法，其特征在于：所制备的Nafion/PVDF/C6M复合隔膜，阳离子选择材料为Nafion、Nafion改性材料、PEO或PEO改性材料的一种或几种，离子液晶可以是1,4-双[4-(6-丙烯酰氧基己氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯(C6M)、4'-(反式,反式-4-丙基双环己基)-3,4,5-三氟-1,1'-联苯(3HHPUF)、4-(反式,反式-4-丙基双环己基)-2,3-二氟乙氧基苯(3CCWO2)或4-(反式,反式-4-丁基双环己基)-2,3-二氟乙氧基苯(4CCWO2)的一种或几种。

3.根据权利要求书1所述一种适用于液流电池的液晶改性Nafion隔膜及制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述Nafion溶液预锂化利用LiOH将Nafion进行锂化处理，商业Nafion醇和水混合溶液的pH值为6～7呈现出弱酸性，用LiOH水溶液将Nafion溶液的pH调至8～9的弱碱性。

4.根据权利要求书1所述一种适用于液流电池的液晶改性Nafion隔膜及制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述Nafion-PVDF混合溶液的制备，用15～60％Nafion溶液和15～60％PVDF溶液混合制备固含量为15～60％的Nafion-PVDF溶液，溶剂选取高沸点的N，N-二甲基甲酰胺，N-甲基吡咯烷酮或N，N-二甲基乙酰胺等。

5.根据权利要求书1所述一种适用于液流电池的液晶改性Nafion隔膜及制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述Nafion-PVDF复合隔膜的改性，液晶填料分别为C6M、3HHPUF、3CCWO2或4CCWO2中的一种或几种，按质量百分数计为Nafion的0～100％。

6.根据权利要求书1所述一种适用于液流电池的液晶改性Nafion隔膜及制备方法，其特征在于：Nafion/PVDF/C6M复合隔膜成膜时液晶材料自聚合形成有序结构，为锂离子提供有序传输通道。其中液晶聚合引发剂可以是热引发剂AIBN或光引发剂。