一种基于共价有机框架纤维的液流电池离子传导隔膜制造技术

本发明专利技术属于液流电池技术领域，提出一种基于共价有机框架纤维的液流电池离子传导隔膜，由共价有机框架纤维经堵孔致密化制备而成。COFs纤维化可以显著提高COFs膜材料的韧性和分散性，解决COFs用作液流电池隔膜时存在的不易成膜、掺杂量低、分散不均等应用瓶颈。COFs纤维具有埃米级孔径和长程有序质子传导通道，可以有效降低COFs复合膜的面电阻和钒离子渗透率，提高全钒液流电池效率和放电容量保持率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于液流电池，涉及一种基于共价有机框架纤维的液流电池离子传导隔膜，具有埃米级孔结构的cof结构实现h+/vn+的高效筛分，cof纤维的长程连续通道以及多孔结构实现低h+传输阻力，有效提高电池的库伦效率和电压效率。

技术介绍

1、可再生能源发电技术急需大型储能设备满足削峰填谷要求。液流电池具有设计灵活、高可靠性以及长寿命的优势，在众多储能设备中脱颖而出。其中，全钒液流电池(vfb)是最成熟的液流储能技术之一。隔膜作为其核心部件之一，具有分隔正负极活性物质(vn+)、传导质子(h+)的作用。然而，目前使用的聚合物基隔膜通常由离子簇聚集形成纳米级的质子传导通道，而埃米级的h+和均可通过，导致电池内部产生自放电现象，加速电池放电容量衰减，降低电池的使用寿命。

2、共价有机框架(cofs)是一种由有机单元以化学共价键合而成的多孔晶体，孔径范围适宜为的cofs，如和具有h+/vn+筛分功能，可有效降低钒离子渗透；多孔结构能够有效降低氢质子传导阻力，与常用聚合物隔膜材料有较好的相容性。目前制备cofs基液流电池隔膜的方法有共混掺杂法、非对称复合法等本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于共价有机框架纤维的液流电池离子传导隔膜，其特征在于，所述的基于共价有机框架纤维的液流电池离子传导隔膜由共价有机框架纤维经堵孔致密化制备而成；首先通过静电纺丝、原位生长和模板刻蚀步骤制备共价有机框架纤维，然后通过浇铸或抽滤堵孔方式进行堵孔致密化，得到基于共价有机框架纤维的液流电池离子传导隔膜，用于全钒液流电池；

2.根据权利要求1所述的一种基于共价有机框架纤维的液流电池离子传导隔膜，其特征在于，所述的静电纺丝是指将胺单体或醛单体掺入聚丙烯腈PAN溶液中，质量比为PAN：单体＝10:1～1:1，在电压为10～23kV，推速为0.5～1.5mL/h的操作条件下制备PAN...

【技术特征摘要】

1.一种基于共价有机框架纤维的液流电池离子传导隔膜，其特征在于，所述的基于共价有机框架纤维的液流电池离子传导隔膜由共价有机框架纤维经堵孔致密化制备而成；首先通过静电纺丝、原位生长和模板刻蚀步骤制备共价有机框架纤维，然后通过浇铸或抽滤堵孔方式进行堵孔致密化，得到基于共价有机框架纤维的液流电池离子传导隔膜，用于全钒液流电池；

2.根据权利要求1所述的一种基于共价有机框架纤维的液流电池离子传导隔膜，其特征在于，所述的静电纺丝是指将胺单体或醛单体掺入聚丙烯腈pan溶液中，质量比为pan：单体＝10:1～1:1，在电压为10～23kv，推速为0.5～1.5ml/h的操作条件下制备pan/单体纳米纤维膜；原位生长是指将pan/单体纳米纤维膜置于另一种单体溶液中，在温度80～150℃，时间24～72h的反应条件下制备pan/cof纳米纤维膜；模板刻蚀是指将pan/cof纳米纤维膜置于有机溶剂中，在温度25～150℃，时间24～72h的环境下去除pan，得到共价有机框架纤维；所述的另一种单体溶液是指，当静电纺丝使用的是胺单体时，原位生长则使用醛单体溶液；当静电纺丝使用的是醛单体时，原位生长则使用胺单体溶液。

3.根据权利要求1所述的一种基于共价有机框架纤维的液流电池离子传导隔膜，其特征在于，所述的cofs纳米片为tppa-so3h、tppa-2so3h、tptapa或tpbd纳米片；所述的磺化聚合物为磺化聚苯并咪唑、磺化聚醚醚酮、全氟磺酸树脂、磺化聚醚砜或磺化聚烯烃类。

4.根据权利要求1所述的一种基于共价有机框架纤维的液流电池离子传导隔膜，其特征在于，利用所述的cofs纳米片堵孔致密化过程为：分别配置成醛单体溶液和胺单体溶液，将醛单体与胺单体摩尔比为2:3～1:5的醛单体溶液和胺单体溶液在超声环境下进行预混合形成cofs纳米片悬浮液，浇铸到cofs纤维上，在45-60℃条件下使溶剂挥发；或者将摩尔比为1:1的醛单体和胺单体分别溶解在辛酸和水中，通过界面聚合法反应后，再经去离子水透析洗涤后制备出cof...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴雪梅，谢桂辉，崔福军，贺高红，逄博，陈婉婷，李甜甜，王鑫田，冮乾池，李鑫然，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：