[發明專利]全釩液流電池用陽／增強／陰兩性復合膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201410528904.1
• 申請日: 2014-10-09
• 公開（公告）號: CN104282923A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 趙麗娜;肖偉;劉建國;嚴川偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;B32B27/06
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

1.一種全釩液流電池用陽/增強/陰兩性復合膜，其特征在于，全氟磺酸膜/增強基膜/陰膜兩性復合膜，包括增強基膜、全氟磺酸膜、陰膜，增強基膜的兩側分別為全氟磺酸膜和陰膜，復合膜中各界面接觸良好，無分割現象；全氟磺酸膜/增強基膜/陰膜兩性復合膜厚度為160～240μm，全氟磺酸膜的厚度為40～100微米，陰膜厚度為40～100微米、增強基膜的厚度為20～40微米。

2.按照權利要求1所述的全釩液流電池用陽/增強/陰兩性復合膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟和工藝條件：

(1)將1～5g陰離子交換樹脂加入高沸點有機溶劑，使陰離子交換樹脂完全溶解；在0～50℃不同溫度、4～20ml不同比例氯甲基化試劑、2～12h不同反應時間進行氯甲基化反應；反應結束后用乙醇為沉淀劑，使產物聚合物析出，再用蒸餾水多次洗滌，至洗滌液不含氯離子，真空干燥，獲得氯甲基化的陰膜樹脂；

(2)將步驟(1)中氯甲基化的陰膜樹脂置于裝有攪拌器及溫度計的四口燒瓶中，再加入高沸點有機溶劑使完全溶解；加入質量濃度為20％～45％的三甲胺水溶液中，30～60℃下反應24～72h，進行季銨化改性，制備不同離子交換容量的季銨化陰離子交換樹脂制膜液，質量百分數為3～35％；

(3)全氟磺酸樹脂溶于高沸點有機溶劑中，在反應釜中加熱溶解，配成質量百分數為3～25％的全氟磺酸樹脂溶液，加熱溶解溫度條件為170℃～260℃；

(4)將增強基膜在潔凈的玻璃板上固定，采用溶液澆鑄法，將步驟(3)的全氟磺酸樹脂溶液澆鑄在增強基膜上，在60～140℃不同溫度、0.5～3h不同時間溶劑揮發成膜，將膜反過來固定放置；

(5)再將步驟(2)的季銨化陰離子交換樹脂制膜液澆鑄到步驟(4)制備的膜上，在60～100℃不同溫度、1～4h不同時間繼續干燥，制備出全氟磺酸膜/增強基膜/陰膜兩性復合膜。

3.按照權利要求2所述的全釩液流電池用陽/增強/陰兩性復合膜的制備方法，其特征在于，高沸點有機溶劑為二甲基亞砜、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮或二氯甲烷。

4.按照權利要求2所述的全釩液流電池用陽/增強/陰兩性復合膜的制備方法，其特征在于，增強基膜為無紡布、多孔PP膜或多孔PE膜。

5.按照權利要求2所述的全釩液流電池用陽/增強/陰兩性復合膜的制備方法，其特征在于，陰離子交換樹脂為聚苯醚、聚砜、聚芳醚砜酮、聚醚砜或聚酰亞胺。

6.按照權利要求2所述的全釩液流電池用陽/增強/陰兩性復合膜的制備方法，其特征在于，氯甲基化試劑是指三甲基氯硅烷、1,4-二氯甲氧基丁烷、氯甲基辛醚或氯甲基甲醚。

7.按照權利要求2所述的全釩液流電池用陽/增強/陰兩性復合膜的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，季銨化陰離子交換樹脂的質量百分數優選為7％～20％。

8.按照權利要求2所述的全釩液流電池用陽/增強/陰兩性復合膜的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，全氟磺酸樹脂的質量百分數優選為5％～15％。

9.按照權利要求2所述的全釩液流電池用陽/增強/陰兩性復合膜的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，溫度優選為100～140℃，時間優選為0.5～3h。

10.按照權利要求2所述的全釩液流電池用陽/增強/陰兩性復合膜的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，溫度優選為80～100℃，時間優選為2～3h。