一种交联型含氟乙烯聚合物离子传导膜及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种交联型含氟乙烯聚合物离子传导膜及其制备方法和应用，制备方法包括：a)制备含氟乙烯聚合物膜；b)碱处理所述含氟乙烯聚合物膜以在膜内形成双键；c)使含有双键的含氟乙烯聚合物膜与交联剂反应，制备得到所述交联型含氟乙烯聚合物离子传导膜，所述交联剂含有两个以上双键和离子交换基团。本发明专利技术制备得到的交联型含氟乙烯聚合物离子传导膜应用在液流电池中，通过将聚合物膜经碱处理后在膜内形成双键，在引发剂存在的条件下，与带有两个双键的小分子交联聚合而得，膜内交联结构可有效解决传统的部分氟化类离子交换膜在接枝过程中稳定性下降的问题；同时，由于交联剂上带有离子交换基团，可显著提高膜的离子传导率，因而可以赋予电池较高的电压效率。因而可以赋予电池较高的电压效率。

【技术实现步骤摘要】
一种交联型含氟乙烯聚合物离子传导膜及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及一种交联型含氟乙烯聚合物离子传导膜及其制备方法和应用，属于电池领域。

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。在液流电池中，离子传导膜起到阻隔正负极电解液中活性物质的交叉共混，同时选择性地传导正负极电解液中的非活性物质(载流子，例如H+、Cl-、OH-等)，以形成电池回路的作用。基于液流电池的运行原理，理想的液流电池用离子传导膜应该具备高离子传导率、高离子选择性、高稳定性以及低成本的特点。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(特别是在全钒液流电池体系中的离子选择性较低)，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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交联型含氟乙烯聚合物离子传导膜的制备方法，其特征在于，包括：a)制备含氟乙烯聚合物膜；b)碱处理所述含氟乙烯聚合物膜以在膜内形成双键；c)使含有双键的含氟乙烯聚合物膜与交联剂反应，制备得到所述交联型含氟乙烯聚合物离子传导膜，所述交联剂含有两个以上双键和离子交换基团。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备含氟乙烯聚合物膜包括：将含氟乙烯聚合物溶于有机溶剂中，制备得到固含量为5wt％～25wt％的铸膜液；使用溶剂挥发法、溶剂诱导相分离法、浸没相转化法或蒸汽相转化法制备得到所述含氟乙烯聚合物膜。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述含氟乙烯聚合物包括聚偏氟乙烯、聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)、聚三氟乙烯中的至少一种；优选地，所述有机溶剂包括二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、1-甲基-2吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种的组合；优选地，所述碱处理使用氢氧化钠溶液、氢氧化钠的醇溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钾的醇溶液中的一种或多种的组合；其中，碱浓度介于1wt％和碱在相应溶剂中的饱和浓度之间，所述醇溶液中的醇为甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或多种的组合；优选地，碱处理的温度为5℃～80℃，处理时间为10分钟～10小时。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述离子交换基团包括季铵离子、磺酸基、羧基、羧酸铵基团；优选地，所述交联剂以溶液的形式存在，并且所述交联剂的浓度介于0.1wt％和所述交联剂在溶剂中的饱和浓度之间；优选地，所述溶剂包括水、乙醇、甲醇、异丙醇中的一种或多种；优选地，所述交联剂的结构为：R
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【专利技术属性】
技术研发人员：袁治章，李先锋，胡静，刘晓奇，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：