[发明专利]一种非对称性电池用复合隔膜

摘要

本发明涉及全钒氧化还原液流电池隔膜领域，具体地说是一种适用于全钒氧化还原液流电池的非对称性SPEEK/PP/FCB复合隔膜，解决现有技术中存在的质子交换膜稳定性较差、质子传导率差、阻钒性能差、价格昂贵等问题。本发明突破传统质子交换膜概念，制备的复合隔膜具有良好的质子传导率、阻钒性能、机械性能、化学稳定性以及优良的VRB电池性能等优点，为全钒液流电池商业化隔膜的制备开辟了新途径。

主权项

一种非对称性电池用复合隔膜，其特征在于，包括SPEEK层、PP层和FCB层，PP层位于SPEEK层和FCB层之间，其中，采用SPEEK/PP/FCB复合隔膜厚度为120～280微米，FCB层的厚度为20～100微米，PP层的厚度为50～180微米，SPEEK层的厚度为30～100微米，FCB层和SPEEK层中的一部分渗入PP隔膜中，形成一个中间交叉混合层；其中，SPEEK/PP/FCB复合隔膜的制备包括如下步骤：(1)将干燥处理的碳材料溶于去离子水中，在超声或搅拌下配成质量分数为12％的溶液；(2)对所述溶液进行超声处理除去气泡，并过滤除去杂质，在过滤后的溶液中加入一定量的官能团载体，配成质量分数6％的溶液，搅拌6h，再加入一定量的浓盐酸，继续搅拌；(3)对加入浓盐酸后的溶液加热，控制温度范围为100℃，再加入一定量的亚硝酸钠，配制成质量分数2％的溶液，控制温度100℃，反应6h；(4)利用孔径为600nm的滤膜过滤所得溶液，再用2mol/L的硫酸铵溶液反复清洗滤膜过滤所得沉淀物，然后再用去离子水反复清洗所述沉淀物；(5)将所得沉淀物冷冻干燥，得到FCB；(6)将一定量的SPEEK溶于高沸点有机溶剂中，配成质量体积比为1/5(g/ml)的SPEEK溶液；(7)将PP隔膜在步骤(6)所得SPEEK溶液中浸泡，浸泡PP隔膜的溶液温度为180℃，浸泡时间为6小时；再采用流延法、涂浆法或浸胶法成膜后干燥处理，得到具有一面SPEEK隔膜的复合隔膜；(8)将步骤(5)制备的FCB加入去离子水中，配置质量分数为65％的溶液，搅拌6h，然后加入一定量的质量分数为5％的Nafion溶液，超声或搅拌6h；(9)将步骤(8)所得的溶液，采用涂布的方法，涂在步骤(7)制备的复合隔膜的另一面上，烘干处理，反复涂布烘干处理6次，得到新型的SPEEK/PP/FCB复合膜。