[发明专利]一种全钒液流电池用多孔隔膜及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种多孔隔膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

以聚合物多孔膜为基膜，在聚合物多孔膜的孔内引入凝胶溶液，该凝胶溶液中的凝胶物在聚合物多孔膜的孔道内发生水解反应，形成杂多酸包覆的纳米粒子，制备得到杂多酸包覆的纳米粒子填充的多孔隔膜，即所述的多孔隔膜；其中，所述凝胶溶液包括纳米粒子前驱体、水和杂多酸；

所述纳米粒子为二氧化硅、二氧化钛或氧化锆；

所述纳米粒子前驱体选自正硅酸乙酯、钛酸丁酯或氧氯化锆中的一种或两种以上，所述杂多酸选自磷钨酸、硅钨酸、磷钼酸或硅钼酸中的一种或两种以上。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物多孔膜选自聚偏氟乙烯基多孔膜、聚砜基多孔膜、聚醚砜基多孔膜、聚丙烯腈基多孔膜、聚酰亚胺基多孔膜、聚醚酮类基多孔膜、聚四氟乙烯基多孔膜、聚苯并咪唑基多孔膜或聚乙烯吡啶基多孔膜中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多孔隔膜中纳米粒子占多孔隔膜总质量的0.2-15wt%。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多孔隔膜中杂多酸占多孔隔膜总质量的0.16-14.8wt%。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物多孔膜通过如下方法制备得到：

（1）将聚合物和高分子致孔剂溶解于有机溶剂中，制备得到混合溶液；

（2）将步骤（1）的混合溶液涂覆在基材表面，静置后浸入凝固浴中固化，制备得到聚合物多孔膜。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）将聚合物多孔膜浸入膨胀剂中，静置；

（2）将纳米粒子前驱体、水和杂多酸混合，制备得到凝胶溶液；

（3）采用原位凝胶水解方法，将步骤（1）的聚合物多孔膜浸入步骤（2）的凝胶溶液中，静置后取出，制备得到杂多酸包覆的纳米粒子填充的多孔隔膜，即所述多孔隔膜。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述混合溶液中聚合物的质量浓度为10-40wt%，高分子致孔剂的质量浓度为1-15%。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述聚合物选自聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚醚酮酮、聚四氟乙烯、聚苯并咪唑或聚乙烯吡啶中的至少一种。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述高分子致孔剂选自聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚乙二醇或聚乙烯醇中的一种或两种以上。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述有机溶剂选自二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基乙酰胺（DMAC）或二甲亚砜（DMSO）中的一种或两种以上。

11.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述基材为玻璃板、不锈钢板或无纺布。

12.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述静置的时间为1-30min。

13.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述凝固浴选自水、乙醇、丙醇、丁醇、异丙醇或甲醇中的一种或两种以上。

14.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述固化的时间为1-60min。

15.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述聚合物多孔膜的厚度为50-250μm，所述聚合物多孔膜的孔径大小为0.05-50nm，所述聚合物多孔膜的孔隙率30~70%。