[发明专利]基于盐穴的有机水相液流电池、其电池隔膜和制备方法

说明书

本发明公开了一种基于盐穴的有机水相液流电池、其电池隔膜和制备方法，所述电池隔膜为能够容纳支持电解质穿透且避免活性物质透过的多孔陶瓷膜，所述电池隔膜具有强化离子传递功能的基团。该电池隔膜能够提高多孔膜的浸润性，还能够对孔结构进行调控，提高离子选择性，具有提高电池性能、降低成本等优点。

技术领域

本发明涉及一种基于盐穴的有机水相液流电池，及其该有机水相液流电池中的电池隔膜，以及该电池隔膜的制备方法。

背景技术

随着经济快速发展，伴随而来的环境以及能源短缺等问题日趋严重，促进了一些清洁能源的大力发展，例如风能、太阳能和潮汐能等。但是由于这些可再生能源的不连续性和不稳定性，使其利用受到大量限制，利用率低。因此，需要大力发展储能技术，为电网的稳定性提供保障。在各种储能技术中，液流电池储能技术由于具有容量大、安全性高、低成本等优势，因此是大规模储能技术的首选。盐穴是盐矿开采后留下的矿洞，具有体积巨大、密封良好等优点。现有的盐穴多用于储存石油、天然气以及相关产品，关于基于盐穴的有机液流电池的研究较少。

目前，对于钒液流电池的电解液回收已经有大量的研究成果，但是钒液流电池由于电解质的有毒性，及强酸强腐蚀性等问题，限制了其广泛应用。

近年来，有机水相液流电池由于其电解质具有丰富的选择，中性水相电解液具有环保、廉价等优点，因此被认为是液流电池中最有应用前景的一种。有机水相液流电池中的电池隔膜是液流电池中的关键材料，它起着正负极活性物质相互阻隔的作用，避免了容量的严重衰减。目前液流电池中常用的是离子交换膜，其典型代表是Nafion膜。虽然Nafion膜在电化学性能和寿命等方面有优异的性能，但存在着离子选择性差，生产工艺复杂，价格昂贵等缺点。因此，开发高稳定性，高选择性和低成本的电池隔膜，对于有机液流电池的工业应用至关重要。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明提出一种基于盐穴的有机水相液流电池的电池隔膜，电池隔膜具有化学稳定性、机械强度好以及有机物污染小等优点。

本发明还提出一种基于盐穴的有机水相液流电池的电池隔膜的制备方法，便于操作。

本发明还提出一种基于盐穴的有机水相液流电池，能够实现对液流电池整体效率的可控性。

根据本发明第一方面实施例的基于盐穴的有机水相液流电池的电池隔膜，所述电池隔膜为能够容纳支持电解质穿透且避免活性物质透过的多孔陶瓷膜，所述电池隔膜具有强化离子传递功能的基团。

根据本发明实施例的基于盐穴的有机水相液流电池的电池隔膜，采用多孔陶瓷膜作为电池隔膜，通过离子基团对多孔陶瓷膜进行修饰，可以进一步调控膜孔径，提高离子选择性和导电性，具有选材丰富、可调控性强、环保等优点。

根据本发明一个实施例，所述基团为磺酸基、氨基、羟基中的至少一个。

根据本发明一个实施例，所述电池隔膜形成为片状膜，所述电池隔膜的组成为TiO₂、 Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂中的一种或多种。

根据本发明一个实施例，所述电池隔膜的孔径为2nm～30nm，厚度为0.1mm～5mm，面积为2cm²～500cm²。

根据本发明第二方面实施例的基于盐穴的有机水相液流电池的电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：S1、对所述陶瓷膜进行预处理；S2、通过接枝方法对所述陶瓷膜引入具有强化离子传递功能的所述基团。

根据本发明一个实施例，所述步骤S2中所述接枝方法为光催化接枝方法。

根据本发明一个实施例，所述步骤S2中所述接枝方法为化学接枝方法。