[实用新型]一种增强型钒电池用磺化聚合物隔膜

说明书

技术领域

本实用新型涉及全钒氧化还原液流电池用隔膜领域，特别涉及一种增强型钒电池用磺化聚合物隔膜。

背景技术

钒电池是目前发展势头强劲的优秀绿色环保蓄电池之一（它的制造、使用及废弃过程均不产生有害物质），它具有特殊的电池结构，可深度大电流密度放电，充电迅速，比能量高，价格低廉，应用领域十分广阔，可作为大厦、机场、程控交换站备用电源，可作为太阳能等清洁发电系统的配套储能装置，并为潜艇、远洋轮船提供电力以及用于电网调峰等。

钒电池成本与铅酸电池相近，它还可制备兆瓦级电池组，大功率长时间提供电能，因此钒电池在大规模储能领域具有锂离子电池、镍氢电池不可比拟的性价比优势。钒电池生产工艺简单，价格经济，电性能优异，与制造复杂、价格昂贵的燃料电池相比，无论是在大规模储能还是电动汽车动力电源的应用前景方面，都更具竞争实力。

钒电池将存储在电解液中的能量转换为电能，这是通过两个不同类型的、被一层隔膜隔开的钒离子之间交换电子来实现的。电解液是由硫酸和钒混合而成的，酸性和传统的铅酸电池一样。由于这个电化学反应是可逆的，所以钒电池既可以充电，也可以放电。充放电时随着两种钒离子浓度的变化，电能和化学能能相互转换。

钒电池系统可以广泛地应用于太阳能和风力发电的储能设备、应急电源系统、电站储能和电力系统削峰填谷、负载调平等方面。质子交换膜是钒电池的重要组成部分，它不但具有隔离正、负极电解液的作用，同时还为正、负极电解液提供质子传导通道。质子交换膜的质子电导率高低、化学稳定性的好坏和阻钒离子渗透性能的强弱等直接影响钒电池的电化学性能和使用寿命；但Nafion117膜高昂的价格严重阻碍着钒电池的产业化进程。

目前，如何获得适用于钒电池低价的交换膜，成为人们研究的方向，现在有的磺化聚合物电池交换隔膜还存在一些机械性能的问题，而其他改性方法存在操作复杂，原料不易得等缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种增强型钒电池用磺化聚合物隔膜，解决现有技术中磺化聚合物隔膜存在交换容量高而机械强度低、机械强度高而交换容量低的问题。

本实用新型的技术方案是：

一种增强型钒电池用磺化聚合物隔膜，磺化聚合物溶解于高沸点有机溶剂得到的成膜溶液，于两层增强网中间成膜，形成在两层增强网中间有一层聚合物膜的磺化聚合物隔膜；或者，磺化聚合物和聚砜类添加物溶解于高沸点有机溶剂得到的成膜溶液，于两层增强网中间成膜，形成在两层增强网中间有一层聚合物膜的磺化聚合物隔膜。

所述的聚合物膜为磺化聚合物膜；或者，聚合物膜为磺化聚合物和聚砜类添加物复合聚合物膜。

所述的成膜溶液通过涂覆、加热与增强网牢固结合。

所述的增强网为聚四氟乙烯网布。

所述的聚四氟乙烯网布是于玻璃纤维为基材编织成网状基布上，涂覆聚四氟乙烯树脂构成；所述的聚四氟乙烯网布网格尺寸为0.3×0.3mm-10×10mm，厚度为0.01mm-1.2mm。

所述的聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物，基本结构为：

-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-。

本实用新型的优点是：

1.本实用新型使用的聚四氟乙烯网布为磺化聚合物隔膜的增强材料，能显著提高磺化聚合物隔膜的机械强度，从而保证钒电池在大型风能和太阳能使用中的机械强度和使用寿命，从而降低电池的维护工作，也减少电池成本。

2.目前，磺化聚合物隔膜具有机械强度高，交换容量低等问题，本实用新型因使用聚四氟乙烯网布作为增强材料，可以使隔膜的机械强度增加，同时也提高交换容量，也就提高钒电池的性能。

3.本实用新型使用的聚四氟乙烯网布为磺化聚合物隔膜的增强材料，在满足隔膜的性能要求下，减少磺化聚合物的用量，从而降低制备隔膜的成本。

4.本实用新型制备方法具有操作方便、工艺简单、加工速度快、处理效果好、成本低，以及不易引起环境污染等优点，主要应用于钒电池。

总之，本实用新型增强型钒电池用磺化聚合物隔膜是应用于钒电池的隔膜，与目前磺化聚合物隔膜相比，即具有高的化学稳定性、高的电流密度，同时还能满足高的机械强度、高的交换容量，并且成本降低。

附图说明

图1是本实用新型增强型钒电池用磺化聚合物隔膜的结构示意图。

图中，1聚合物膜；2聚四氟乙烯网布。

具体实施方式