[发明专利]一种聚苯并咪唑膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及液流电池用隔膜技术领域，公开了一种聚苯并咪唑膜及其制备方法和应用。该方法包括：（1）在溶剂Ⅰ存在下，将聚苯并咪唑类聚合物与胺类化合物进行第一接触混合，得到铸膜液；（2）将铸膜液进行浇铸，得到铸膜；（3）将所述铸膜依次进行第一浸泡处理、第二浸泡处理和第三浸泡处理。本发明方法制备得到的聚苯并咪唑膜具有高离子传导率和良好的化学稳定性。

技术领域

本发明涉及液流电池用隔膜技术领域，具体地涉及一种聚苯并咪唑膜及其制备方法和应用。

背景技术

离子传导膜是液流电池的核心部件，其作用不仅是将正负极电解质隔开，防止发生交叉污染，同时还允许载流子的传递，以保证电荷平衡和完成电流回路，这对于电池的库仑效率和电压效率起到了关键作用。离子传导膜的选择性越高，库仑效率越高；其传导率越高，电压效率越高。

其中，聚苯并咪唑膜凭借其优异的阻钒性能和化学稳定性有望应用于全钒液流电池，但是其离子传导率还需要进一步改善。

为了解决此问题，通常对聚苯并咪唑聚合物进行主链改性、接枝侧链、磺化、引入多孔结构等方式来提高离子传导率。例如，在聚苯并咪唑主链上接枝亲水侧链或者一些功能基团（磺酸基、氨基、羟基等），可以诱导纳米相分离结构的形成，有利于构建连续的离子传输通道，从而提高离子传导率；或者引入微孔结构，利用孔径排阻效应来阻隔活性物质的渗透，同时允许载流子快速传递。

然而，前述方法工艺比较复杂繁琐。其中，多孔膜的制备工艺较为复杂，且很难精确调控孔径的大小和分布；另外，化学结构的改性往往涉及到化学反应，不但存在制膜工艺复杂，而且可能降低膜的化学稳定性。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的聚苯并咪唑膜离子传导率低且制备工艺相对复杂的问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种制备聚苯并咪唑膜的方法，该方法包括：

（1）在溶剂Ⅰ存在下，将聚苯并咪唑类聚合物与胺类化合物进行第一接触混合，得到铸膜液；其中，所述聚苯并咪唑类聚合物中的重复单元与所述胺类化合物的用量摩尔比为1:1-7，所述胺类化合物为胺类添加剂或含杂原子的胺类添加剂衍生物；

（2）将铸膜液进行浇铸，得到铸膜；

（3）将所述铸膜依次进行第一浸泡处理、第二浸泡处理和第三浸泡处理。

本发明第二方面提供一种第一方面所述的方法制备得到的聚苯并咪唑膜。

本发明第三方面提供第二方面所述的聚苯并咪唑膜在液流电池中的应用。

本发明方法制备得到的聚苯并咪唑膜具有高离子传导率和良好的化学稳定性，将该聚苯并咪唑膜应用于液流电池中，能够获得优异的充放电性能。

附图说明

图1是实施例1-实施例3以及对比例1制备的聚苯并咪唑膜的XRD图；

图2是实施例3制备得到的聚苯并咪唑膜断面的扫描电镜图，图（2a）是实施例3制备得到的聚苯并咪唑膜断面在4000放大倍数下的扫描电镜图，图（2b）是实施例3制备得到的聚苯并咪唑膜断面在30000放大倍数下的扫描电镜图；

图3是实施例1-实施例3以及对比例1制备的聚苯并咪唑膜组装的全钒液流电池在120mA/cm²电流密度下的充放电曲线，其中，图（3a）是实施例1制备的聚苯并咪唑膜组装的全钒液流电池在120mA/cm²电流密度下的充放电曲线，图（3b）是实施例2制备的聚苯并咪唑膜组装的全钒液流电池在120mA/cm²电流密度下的充放电曲线，图（3c）是实施例3制备的聚苯并咪唑膜组装的全钒液流电池在120mA/cm²电流密度下的充放电曲线，图（3d）是对比例1制备的聚苯并咪唑膜组装的全钒液流电池在120mA/cm²电流密度下的充放电曲线；