專利名稱：全釩離子液流電池用隔膜及制備方法和包括該隔膜的電池的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種全釩離子液流電池用隔膜，所述全釩離子液流電池用隔膜的制備 方法，以及包括所述全釩離子液流電池用隔膜的全釩離子液流電池。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟快速發(fā)展，能源、資源和環(huán)境保護間的矛盾日益突出。調(diào)整當前電力 能源結(jié)構(gòu)，開發(fā)規(guī)?；蔑L能、太陽能等可再生清潔能源，已經(jīng)成為我國電力能源發(fā)展的 基本國策。風能、太陽能等可再生能源發(fā)電過程具有不穩(wěn)定和不連續(xù)的特點，需要配備蓄電 儲能裝置，才能實現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定的電能輸出，避免對局部電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊而引發(fā)的大規(guī)模惡性 事故。以全釩離子液流電池為代表的規(guī)?；铍妰δ苎b置近年來得到快速發(fā)展，逐步進入 大規(guī)模示范階段。在現(xiàn)有的電網(wǎng)系統(tǒng)中，通過大規(guī)模蓄電儲能能夠緩和電力供需矛盾，提高 發(fā)電設備利用率，降低火力發(fā)電能耗。全釩離子液流電池的反應原理如下 正極
權(quán)利要求
1.一種全釩離子液流電池用隔膜，其特征在于，所述全釩離子液流電池用隔膜包括多 孔復合膜和附著在所述多孔復合膜的孔隙內(nèi)的水溶性金屬鹽，所述多孔復合膜具有陽離子 交換功能，且所述多孔復合膜的離子交換容量不低于0. 56mmol H+/g。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全釩離子液流電池用隔膜，其中，所述多孔復合膜的孔隙率 為40-50%，所述水溶性金屬鹽的附著量使得所述全釩離子液流電池用隔膜的孔隙率小于 40%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全釩離子液流電池用隔膜，其中，在所述全釩離子液流電池 用隔膜中，相對于100重量份的多孔復合膜，所述水溶性金屬鹽的含量為0. 5-10重量份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的全釩離子液流電池用隔膜，其中，所述多孔復 合膜的孔隙的平均孔直徑為50-200內(nèi)米，所述水溶性金屬鹽的平均顆粒直徑為20-30納 米，所述全釩離子液流電池用隔膜的孔隙的平均孔直徑為10-180納米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的全釩離子液流電池用隔膜，其中，所述水溶性 金屬鹽為IVB族金屬元素的磷酸鹽、鹽酸鹽、硫酸鹽和硝酸鹽中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的全釩離子液流電池用隔膜，其中，所述水溶性金屬鹽為磷酸鋯。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的全釩離子液流電池用隔膜，其中，所述多孔復 合膜包括多孔陽離子交換膜基體和附著在該多孔陽離子膜基體的表面和/或孔隙中的離 子交換源。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的全釩離子液流電池用隔膜，其中，所述多孔陽離子交換膜基 體的孔隙率為45-60%，厚度為0. 2-0. 3毫米，離子交換容量為0. 3-0. 5mmol H7g，離子交 換源的離子交換容量為1-1. 5mm0lH7g。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的全釩離子液流電池用隔膜，其中，所述多孔陽離子交換膜基 體為聚四氟乙烯、聚醚醚酮、聚砜、聚醚砜、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯和聚苯胺中的至少一種； 所述離子交換源為Nafion，且相對于100重量份的多孔陽離子膜基體，所述多孔復合膜中 Nafion的含量為0. 5-4. 5重量份。
10.權(quán)利要求1所述的全釩離子液流電池用隔膜的制備方法，其特征在于，該方法包括 將水溶性金屬鹽附著在多孔復合膜的孔隙中，所述多孔復合膜具有陽離子交換功能，且所 述多孔復合膜的離子交換容量不低于0. 56mmol H+/g。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述多孔復合膜的孔隙率為40-50%，所述水 溶性金屬鹽的附著量使得所述全釩離子液流電池用隔膜的孔隙率小于40%。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，在所述全釩離子液流電池用隔膜中，相對于 100重量份的多孔復合膜，所述水溶性金屬鹽的含量為0. 5-10重量份。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12中任意一項所述的方法，其中，所述多孔復合膜的孔隙的平均 孔直徑為50-200納米，所述水溶性金屬鹽的平均顆粒直徑為20-30納米，所述全釩離子液 流電池用隔膜的孔隙的平均孔直徑為10-180納米。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述水溶性金屬鹽為IVB族元素的磷酸鹽、鹽 酸鹽、硫酸鹽和硝酸鹽中的至少一種。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述水溶性金屬鹽為磷酸鋯，且將磷酸鋯附著 在多孔復合膜的孔隙中的方法為在所述多孔復合膜的孔隙中原位生成磷酸鋯。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，在所述多孔復合膜的孔隙中原位生成磷酸鋯 的方法包括使所述多孔復合膜與0. 01-1摩爾/升的&0C12溶液接觸0. 5-5小時，然后在 含有5-10重量％的磷酸的溶液中浸泡12-30小時，所述多孔復合膜與&0C12溶液的體積 比為1 5-100 ；所述多孔復合膜與磷酸溶液的體積比為1 5-100。
17.根據(jù)權(quán)利要求14-16中任意一項所述的方法，其中，該方法還包括在將水溶性金 屬鹽附著在所述多孔復合膜的孔隙中之前，使所述多孔復合膜溶脹至含液率為20-30重 量％。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述多孔復合膜包括多孔陽離子膜基體和附 著在所述多孔陽離子膜基體的表面和/或孔隙中的離子交換源，所述多孔復合膜形成的方 法包括使所述多孔陽離子膜基體與離子交換源的溶液接觸，且所述接觸的條件包括接觸 溫度為20-30°C，接觸的時間為0. 5-3小時，所述多孔陽離子膜基體與離子交換源的溶液的 體積比為1 5-100。
19.一種全釩離子液流電池，所述全釩離子液流電池包括兩個電解液池和隔膜，所述電 解液池分別盛放陽極釩離子電解液和陰極釩離子電解液，所述隔膜將所述兩個電解液池隔 開，其特征在于，所述隔膜為權(quán)利要求1-9中任意一項所述的全釩離子液流電池用隔膜。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種全釩離子液流電池用隔膜，其中，所述全釩離子液流電池用隔膜包括多孔復合膜和附著在所述多孔復合膜的孔隙內(nèi)的水溶性金屬鹽，所述多孔復合膜具有陽離子交換功能，且其離子交換容量不低于0.56mmol H+/g。本發(fā)明還提供了所述的全釩離子液流電池用隔膜的制備方法，其中，該方法包括將水溶性金屬鹽附著在多孔復合膜的孔隙中，所述多孔復合膜具有陽離子交換功能，且其離子交換容量不低于0.56mmol H+/g。本發(fā)明還提供了包括本發(fā)明提供的全釩離子液流電池用隔膜的全釩離子液流電池。所述全釩離子液流電池用隔膜在保證足夠的質(zhì)子交換率的同時，降低了釩離子透過率和水遷移率，從而具有更加穩(wěn)定的電化學性能如循環(huán)充放電性能。
文檔編號H01M8/18GK102005554SQ20091017005
公開日2011年4月6日 申請日期2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月1日
發(fā)明者李世彩, 王成 申請人:比亞迪股份有限公司