一种孔径具有梯度分布的多孔离子传导膜及制备和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种孔径具有梯度分布的多孔离子传导膜在碱性锌铁液流电池中的应用。该类膜是以有机高分子树脂和可与酸反应生成气体的无机颗粒共混后，经过在酸溶液中相转化制备得到。成膜过程中，铸膜液溶剂与非溶剂交换形成孔结构，同时，非溶剂中的质子酸与进入铸膜液中后，与铸膜液中的无机颗粒反应生气气体，从而使得在成膜过程中生成孔径具有梯度分布的多孔离子传导膜。该类孔径具有梯度分布的多孔离子传导膜工艺过程简单，工艺环保，孔径及孔隙率可控，容易实现批量生产。与原有多孔膜相比，该类孔径具有梯度分布的多孔离子传导膜可通过控制无机颗粒含量、非溶剂中酸浓度控制孔结构，以此组装的液流电池具有很好的电池性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种孔径具有梯度分布的多孔离子传导膜及制备和应用


[0001]本专利技术涉及一种孔径具有梯度分布的多孔离子传导膜材料，特别涉及该类膜的制备方法及其在液流电池中的应用。

技术介绍

[0002]液流电池储能技术具有环境友好、安全性高、设计灵活和循环寿命长等特点，十分适合在分布式能源及大规模储能领域应用。作为液流电池的关键材料，离子传导膜的物化性质与成本直接影响到电池系统的性能和成本。商品化的全氟磺酸离子交换膜(商品名：)生产工艺复杂，价格昂贵(600-800美元/平方米左右)，同时，该类膜的离子选择性较低(如用其组装的碱性锌铁液流电池在35mA cm-2
的工作电流密度条件下，电池的库伦效率仅为76％)，严重影响了液流电池的性能。非氟离子交换膜具有成本低、选择性高的特点，但这类离子交换膜由于离子交换基团的引入，使得其在强酸强氧化性的液流电池体系如全钒液流电池体系中的氧化稳定性很差，因而无法满足电池长时间运行的需要。多孔离子传导膜通过孔径筛分原理可有效实现活性物质和电荷平衡离子之间的筛分传导。然后，传统的多孔离子传导膜通过浸没相转化制备而得，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种孔径具有梯度分布的多孔离子传导膜，其特征在于：所述的孔径具有梯度分布的多孔离子传导膜是以由有机高分子树脂为原料，可与酸反应生成气体的无机颗粒共混后，经过在酸溶液中浸没相转化制备而成。2.根据权利要求1所述的孔径具有梯度分布的多孔离子传导膜，其特征在于：所述的有机高分子树脂由第一类高分子材料组成、或第一类和第二类高分子材料共混组成；第一类高分子材料为聚砜、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚醚酮、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚苯并咪唑或聚乙烯吡啶中的一种或两种以上；第二类高分子材料为磺化的高分子树脂或季铵化的高分子树脂、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的一种或两种以上；所述的磺化的高分子树脂或季铵化的高分子树脂为磺化聚砜或季铵化聚砜、磺化聚酰亚胺、磺化聚醚酮或季铵化聚醚酮、或磺化聚苯并咪唑中的一种或两种以上；第一类高分子材料于有机高分子树脂原料中的质量含量为100％(即可全由第一类高分子材料组成)～40％，优选95％～65％。3.根据权利要求1所述的孔径具有梯度分布的多孔离子传导膜，可与酸反应生成气体的无机颗粒为碳酸锂、碳酸氢锂、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钙、碳酸氢钙、碳酸钡、碳酸氢钡、碳酸镁中的一种或两种以上，粒径1-80nm。4.根据权利要求1、2或3所述的孔径具有梯度分布的多孔离子传导膜，其特征在于：所述的酸溶液为盐酸溶液、硫酸溶液、醋酸溶液中的一种或两种以上；其中，酸浓度为1～30wt％，优选5～20wt％。5.根据权利要求1所述的孔径具有梯度分布的多孔离子传导膜，其特征在于：所述多孔离子传导膜由皮层和大孔支撑层组成，其中皮层厚度为30nm-5μm，大孔支撑层厚度为40～200μm，优选60～120μm；大孔支撑层孔径1～50um，优选2～20um，多孔离...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁治章，李先锋，张华民，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：