[发明专利]一种液流电池用膜组件及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种液流电池用膜组件及其制备方法与应用，所述膜组件包括固体高分子隔膜和框件，所述固体高分子隔膜的上下表面分别设置有一个尺寸相同的框件，框件围绕所述固体高分子隔膜的外周；所述框件与所述固体高分子隔膜外周重叠。本发明直接独立A和B两个功能区，A区域(密封区域)用框件代替，B区域(离子传输区域)是隔膜，把框件和隔膜热压密封粘接成为一个整体，形成膜组件替代隔膜，用于电池组装，隔膜的选材更加灵活、广泛，多孔膜、薄的膜、机械强度不太高的薄膜等均可以制成膜组件，降低成本。

技术领域

本发明属于液流储能电池领域，具体涉及一种液流储能电池用隔膜组件及其制备方法与在液流储能电池中的应用。

背景技术

现有液流储能电池里隔膜的机械性能有两个不同要求，本质上一块切割好的组装电池用的隔膜，可以分为如图所示的A和B两个功能区：A负责组装密封，不承担离子传输，需要很高的机械强度，B只负责离子传输，不承担组装压力，所以对机械强度的要求并不太高。由于现有体系的隔膜是一张膜，AB两个功能区是直接相连的，所以对膜的机械强度的要求要统一按照A区域的强度来要求，一方面导致液流电池主要采用厚度为125微米的115膜，成本很高；另一方面导致隔膜的选材范围很受限制。即使将整个隔膜的强度按照A功能区的需要选择，A与B区域的连接处以及用于连接电极框的边缘也容易破损的区域(如图1所述)，造成隔膜失效。

发明内容

基于背景技术，本发明提供一种液流电池用隔膜组件、其制备方法及包括其的液流电池，以解决现有技术中存在的电极框区域以及电极框边缘隔膜容易机械破损失效的问题，以及现有技术中存在的对隔膜机械性能要求高而导致的膜厚增加、成本增加的问题，采取如下技术方案：

本发明一方面提供一种液流电池用膜组件，包括固体高分子隔膜和框件，所述固体高分子隔膜的上下表面分别设置有一个尺寸相同的框件，框件围绕所述固体高分子隔膜的外周；所述框件与所述固体高分子隔膜外周重叠，形成重叠部。本发明直接独立A和B两个功能区，A区域(密封区域)用框件代替，B区域(离子传输区域)是隔膜，把框件和隔膜热压密封粘接成为一个整体，形成膜组件替代膜，用于电池组装。

基于以上技术方案，优选的，所述重叠部的宽度≥1mm，优选为≥2mm。

基于以上技术方案，优选的，所述固体高分子隔膜为柔性多孔膜、有机致密膜。

基于以上技术方案，优选的，所述柔性多孔膜为聚偏氟乙烯膜、磺化聚醚醚酮膜、磺化聚醚砜膜、磺化聚砜膜、聚丙烯腈膜、醋酸纤维素膜、硝酸纤维素膜、聚乙烯膜、聚氯乙烯膜、聚碳酸酯膜、聚苯并咪唑膜、聚硅烷膜、聚磷腈膜，及上述膜形成的有机或无机复合膜；

所述有机致密膜为聚苯并咪唑膜、磺化聚醚醚酮膜、磺化聚醚砜膜、磺化聚砜膜、膜、季铵盐类阴离子交换膜，及上述膜材料形成的有机或无机复合膜；

基于以上技术方案，优选的，所述框件包括固体高分子塑料薄膜和高分子热熔粘合剂；

；所述固体高分子塑料薄膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚对苯二甲酸丁二酯薄膜、聚芳酯薄膜、对苯二甲酸二甲酯薄膜中的至少一种；

所述热熔粘合剂为乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯中的一种或几种的混合物；

所述热熔粘合剂铺展于所述固体高分子塑料薄膜的任意一个表面，上表面或者下表面，厚度为1～50微米。

基于以上技术方案，优选的，本发明所述固体高分子隔膜为一张单个隔膜；或所述固体高分子隔膜为多张单个隔膜在同一平面经框件拼接形成的隔膜，多张隔膜在同一平面拼接时，相邻隔膜间距≥1mm；所述单个隔膜和多张单个隔膜拼接形成的隔膜都可以为任意形状，不受限制，优选为方形、圆形。并且用于拼接的多张单个隔膜的材质、形状、大小和类型可以相同也可以不同；所述类型指的是隔膜为柔性多孔膜或有机致密膜。