一种液流电池用纳米纤维复合膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及电化学储能领域，具体为一种液流电池用纳米纤维复合膜及其制备方法和应用。该复合膜包含一种具有良好离子电导率的三维全氟磺酸纳米纤维网络及一种具有良好离子选择性的非全氟聚合物基体，非全氟聚合物基体主要起离子选择作用，而其中内嵌的三维全氟磺酸纳米纤维网络则起离子传导作用。先采用静电纺丝法制备全氟磺酸纳米纤维，接着热压退火处理以提高导电网络的密度和交联程度，随后将全氟磺酸纳米纤维浸渍涂覆非全氟聚合物基体溶液，最后采用蒸发溶剂法，所制备的纳米纤维复合膜离子选择性强、质子电导率高、成本低廉，稳定性好以及易于工业放大，突破传统液流电池用全氟磺酸膜价格昂贵、离子选择性差的局限，适用于液流电池领域。液流电池领域。

【技术实现步骤摘要】
一种液流电池用纳米纤维复合膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电化学储能领域，具体为一种液流电池用纳米纤维复合膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]为了应对日益严重的能源危机以及由此引发的环境问题，开发可再生能源(如：风能、太阳能等)以及与之匹配的大规模储能技术迫在眉睫。凭借功率和容量独立设计，高效率和长寿命等优点，氧化还原液流电池(Redox flow battery,RFB)从一系列大规模储能技术中脱颖而出，极具应用前景。其中，由于均采用钒离子作为正、负极的活性物质，从根本上避免了电解液交叉污染的问题，科学工作者们对全钒液流电池(Vanadiumredoxflow battery,VRFB)的研究更是广泛而深入。
[0003]隔膜是液流电池的重要组件，对电池的成本以及整体性能都有着重大影响。以全钒液流电池为例，由于高质子传导率和优异的化学稳定性，全氟磺酸膜在全钒液流电池中有着广泛应用。然而其较差的离子选择性，导致了严重的自放电现象，造成电池能量效率和容量损失。同时，其高昂的价格也令电池的成本难以削减，严重制约了全本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液流电池用纳米纤维复合膜，其特征在于，该复合膜包含一种具有良好离子电导率的三维全氟磺酸纳米纤维网络及一种具有良好离子选择性的非全氟聚合物基体，其中：非全氟聚合物基体主要起离子选择作用，而其中内嵌的三维全氟磺酸纳米纤维网络则起离子传导作用。2.按照权利要求1所述的液流电池用纳米纤维复合膜，其特征在于，非全氟聚合物基体原料选自下列材料中的一种或两种以上：离子型聚合物或非离子型聚合物，全氟磺酸为Nafion。3.按照权利要求2所述的液流电池用纳米纤维复合膜，其特征在于，离子型聚合物为磺化聚醚醚酮(SPEEK)、磺化聚酰亚胺(SPI)或磺化聚醚砜(SPES)，非离子型聚合物为聚苯并咪唑(PBI)、聚偏氟乙烯(PVDF)或聚丙烯腈(PAN)。4.按照权利要求1所述的液流电池用纳米纤维复合膜，其特征在于，三维全氟磺酸纳米纤维网络的质量占复合膜总质量的5～95wt％，非全氟聚合物基体的质量占复合膜总质量的5％～95wt％。5.一种权利要求1至4之一所述的液流电池用纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)配制质量百分数为10～30％的全氟磺酸静电纺丝溶液，其中聚环氧乙烷(PEO)的添加量为全氟磺酸质量的0.5～1.5％；(2)用步骤(1)所得的静电纺丝液进行电纺，制备三维全氟磺酸纳米纤维网络，电纺参数为：电压2～20 kV，推液速度0.1～10 ml/h，接收器距离1～30 cm，滚轴转速50～500 rpm，室温，湿度小于40％RH；(3)将步骤(2)所得三维全氟磺酸纳米纤维网络进行热压处理，在25～100℃，1～100 MPa下保持0.1～30 mins；(4)将步骤(3)所得三维全氟磺酸纳米纤维网络置于烘箱中，进行退火处理，在120～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵天寿，万昱含，范新庄，
申请(专利权)人：香港科技大学，
类型：发明
国别省市：