一种全钒液流电池用质子交换膜的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110299551A(43)申请公布日2019.10.01(21)申请号201910477091.0(22)申请日2019.06.03(71)申请人贵州梅岭电源有限公司地址563000贵州省遵义市汇川区中华路705号(72)发明人杨林江陈晓涛石斌邹睿陈铤张亮廖敏会苏纪宏(74)专利代理机构贵阳睿腾知识产权代理有限公司52114代理人谷庆红(51)Int.Cl.H01M8/18(2006.01)权利要求书1页说明书5页(54)发明名称一种全钒液流电池用质子交换膜的制备方法(57)摘要本发明涉及离子交换膜技术领域，具体是一种全钒液流电池用质子交换膜及其制备方法。本发明利用N-甲基吡咯烷酮(NMP)、烯丙基磺酸钠、聚偏氟乙烯(PVDF)为主要原料，以硅粉与氢氟酸溶液配合使用或铝粉、铁粉等金属纳米粉末和质量分数30％-60％硫酸、盐酸、硝酸等无机酸的一种或几种混合物配合使用作为辅料，以过氧化苯甲酰为聚合引发剂联合制备高性能质子交换膜。通过本发明的方法所制备的质子交换膜具有优异的质子导电能力和抗钒离子渗透能力。并且本发明以无机纳米硅粉或无机金属粉为造孔剂，使用该造孔剂最终所得孔径更小，更均匀，抗钒渗透能力更强。CN110299551ACN110299551A权利要求书1/1页1.一种全钒液流电池用质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)前驱体溶液制备：取烯丙基磺酸钠和聚偏氟乙烯混合，再加N-甲基吡咯烷酮作为溶剂，在超声条件下混匀，直至溶液里固体消失，形成均匀溶液，然后向溶液里加入固体造孔剂与过氧化苯甲酰，再次超声分散，将所得溶液置于真空干燥箱中，静置；(2)隔膜分离：所制备溶液涂覆于铸膜板表面，置于鼓风干燥箱，50-90℃保温16-24h，取出铸膜板，置于真空干燥箱，100-150℃保温8-12h，取出冷却至室温，从铸膜板表面分离隔膜；(3)隔膜致孔：将分离得到的隔膜用造孔脱附剂浸泡处理5-10h，取出经去离子水清洗，再经60℃烘干保存，收集即得。2.根据权利要求1所述的全钒液流电池用质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，各物质质量分数范围如下：烯丙基磺酸钠1％-3％、聚偏氟乙烯8％-15％、N-甲基吡咯烷酮81％-90.5％、过氧化苯甲酰0.5％-1％。3.根据权利要求1所述的全钒液流电池用质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述固体造孔剂，是纳米硅粉，所述造孔脱附剂是2-10％的氢氟酸溶液。4.根据权利要求3所述的全钒液流电池用质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述纳米硅粉的加入量是溶液质量的1-10％。5.根据权利要求3所述的全钒液流电池用质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述氢氟酸溶液，是5％的氢氟酸溶液。6.根据权利要求1所述的全钒液流电池用质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述固体造孔剂是金属纳米粉末，所述造孔脱附剂是质量分数30-60％硫酸、盐酸、硝酸等无机酸的一种或几种混合物。7.根据权利要求1所述的全钒液流电池用质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的静置时间是20min。8.根据权利要求1所述的全钒液流电池用质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述铸膜板，是表面光滑的平板玻璃。9.根据权利要求8所述的全钒液流电池用质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述铸膜板四周边沿贴有5-10mm厚玻璃条，玻璃条宽为10mm-50mm。10.通过权利要求1-9的全钒液流电池用质子交换膜的制备方法制备得到的全钒液流电池用质子交换膜。2CN110299551A说明书1/5页一种全钒液流电池用质子交换膜的制备方法技术领域[0001]本发明涉及离子交换膜技术领域，具体是一种全钒液流电池用质子交换膜的制备方法。背景技术[0002]全钒氧化还原液流电池以不同价态钒离子硫酸溶液为电解液、以质子交换膜为隔膜的新型储能电池。该电池功率和容量独立，电芯参数一旦定型，电池功率即是恒定值，而电堆容量仍可扩展。全钒液流电池可应用于独立微电网或者并网微电网，可促进智能电网发展。[0003]质子交换膜是全钒液流电池的关键材料，其成本直接影响电池成本。目前，电池主流隔膜为Nafion系列全氟磺酸质子交换膜，产自美国杜邦公司。其劣势在于价格昂贵，且有较高的钒离子透过率。因此，国内相关单位均致力于开发价格低廉、制备工艺简单的Nafion膜替代品。专利CN200910077024.6公开了一种质子交换膜制备方法，以N-甲基吡咯烷酮(NMP)、烯丙基磺酸钠、聚偏氟乙烯(PVDF)为原料，以过氧化苯甲酰为聚合引发剂。专利申请CN201611060920.8公开了一种全钒液流电池用非氟多孔复合膜的制备方法，以聚偏氟乙烯(PVDF)、聚苯并咪唑(PBI)为原料，使用邻