[发明专利]一种离子化磺化聚醚醚酮隔膜及其制备方法与应用

说明书

本发明属于先进无机非金属材料技术领域，涉及电池隔膜的制备，具体涉及一种离子化磺化聚醚醚酮隔膜及其制备方法与应用。其制备方法为：将磺化聚醚醚酮溶液制成磺化聚醚醚酮膜，将磺化聚醚醚酮膜加入至碱金属离子溶液中，进行离子化处理获得离子化磺化聚醚醚酮隔膜；其中，磺化聚醚醚酮膜的制备过程为：利用涂布设备在基底表面将磺化聚醚醚酮溶液涂布成型，再干燥获得磺化聚醚醚酮膜。本发明制备的离子化磺化聚醚醚酮隔膜还具有较低的溶胀率及较高的离子交换容量，这些均使得制备的离子化磺化聚醚醚酮隔膜能够增加液流电池在较高电流密度条件下的能量效率。

技术领域

本发明属于先进无机非金属材料技术领域，涉及电池隔膜的制备，具体涉及一种离子化磺化聚醚醚酮隔膜及其制备方法与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

据发明人研究了解，离子化磺化聚醚醚酮隔膜制成的液流电池中，在较低电流密度（例如20 mA·cm^-2）下具有较高的电池能量效率（85%左右），当电流密度增加时，其电池能量效率降低明显，例如在100 mA·cm^-2的电流密度条件下，电池能量效率仅为50%左右。

发明内容

研究表明，离子化磺化聚醚醚酮隔膜通过静电作用及隔膜本身的孔隙，实现阳离子（例如钾离子）定向的移动平衡溶液中的电荷。

离子化磺化聚醚醚酮隔膜的面电阻是影响隔膜性能的重要因素，经过进一步研究表明目前离子化磺化聚醚醚酮隔膜的制膜过程均为溶液浇筑法，溶液浇筑法为了保证膜的均匀程度，需要将基底水平设置，然后通过烘干将溶剂去除后成膜。因而基底水平设置一般均为溶液浇筑法。但是由于基底的调平程度受限，得到的隔膜厚度不均匀，并且容易引入杂质，同时采用溶液液浇注法成膜，成膜后容易产生气泡，这些因素都会影响离子化处理过程的均匀性，从而影响离子化磺化聚醚醚酮隔膜中钾离子等阳离子平衡溶液中的电荷，进而影响离子化磺化聚醚醚酮隔膜的面电阻。

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种离子化磺化聚醚醚酮隔膜及其制备方法与应用，能够降低离子化磺化聚醚醚酮隔膜的面电阻、溶胀率，提高离子交换容量等。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一方面，一种离子化磺化聚醚醚酮隔膜的制备方法，将磺化聚醚醚酮溶液制成磺化聚醚醚酮膜，将磺化聚醚醚酮膜加入至碱金属离子溶液中，进行离子化处理获得离子化磺化聚醚醚酮隔膜；其中，磺化聚醚醚酮膜的制备过程为：利用涂布设备在基底表面将磺化聚醚醚酮溶液涂布成型，再干燥获得磺化聚醚醚酮膜。

本发明通过涂布设备在基底表面将磺化聚醚醚酮溶液涂布成型能够有效解决隔膜厚度不均匀，同时能够将膜更紧密的贴合在基层表面，防止气泡的产生和杂质的引入，然后经过离子化处理，能够避免厚度不均和气泡产生的离子化不均的问题，从而降低离子化磺化聚醚醚酮隔膜的面电阻，而且能够避免杂质引入导致对离子化磺化聚醚醚酮隔膜的面电阻的影响。另外，经过实验发现，本发明制备的离子化磺化聚醚醚酮隔膜还具有较低的溶胀率及较高的离子交换容量，这些均使得制备的离子化磺化聚醚醚酮隔膜能够增加液流电池在较高电流密度条件下的能量效率。

另一方面，一种离子化磺化聚醚醚酮隔膜，由上述制备方法获得。

第三方面，一种上述离子化磺化聚醚醚酮隔膜在液流电池中的应用。

第四方面，一种液流电池，由正极、负极、电解液及离子交换膜组装形成，所述离子交换膜为上述离子化磺化聚醚醚酮隔膜。

本发明的有益效果为：