专利名称：全钒离子液流电池用隔膜及制备方法和包括该隔膜的电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种全钒离子液流电池用隔膜，所述全钒离子液流电池用隔膜的制备 方法，以及包括所述全钒离子液流电池用隔膜的全钒离子液流电池。
背景技术：
随着国民经济快速发展，能源、资源和环境保护间的矛盾日益突出。调整当前电力 能源结构，开发规模化利用风能、太阳能等可再生清洁能源，已经成为我国电力能源发展的 基本国策。风能、太阳能等可再生能源发电过程具有不稳定和不连续的特点，需要配备蓄电 储能装置，才能实现连续、稳定的电能输出，避免对局部电网产生冲击而引发的大规模恶性 事故。以全钒离子液流电池为代表的规模化蓄电储能装置近年来得到快速发展，逐步进入 大规模示范阶段。在现有的电网系统中，通过大规模蓄电储能能够缓和电力供需矛盾，提高 发电设备利用率，降低火力发电能耗。全钒离子液流电池的反应原理如下 正极
权利要求
1.一种全钒离子液流电池用隔膜，其特征在于，所述全钒离子液流电池用隔膜包括多 孔复合膜和附着在所述多孔复合膜的孔隙内的水溶性金属盐，所述多孔复合膜具有阳离子 交换功能，且所述多孔复合膜的离子交换容量不低于0. 56mmol H+/g。
2.根据权利要求1所述的全钒离子液流电池用隔膜，其中，所述多孔复合膜的孔隙率 为40-50%，所述水溶性金属盐的附着量使得所述全钒离子液流电池用隔膜的孔隙率小于 40%。
3.根据权利要求2所述的全钒离子液流电池用隔膜，其中，在所述全钒离子液流电池 用隔膜中，相对于100重量份的多孔复合膜，所述水溶性金属盐的含量为0. 5-10重量份。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的全钒离子液流电池用隔膜，其中，所述多孔复 合膜的孔隙的平均孔直径为50-200内米，所述水溶性金属盐的平均颗粒直径为20-30纳 米，所述全钒离子液流电池用隔膜的孔隙的平均孔直径为10-180纳米。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的全钒离子液流电池用隔膜，其中，所述水溶性 金属盐为IVB族金属元素的磷酸盐、盐酸盐、硫酸盐和硝酸盐中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的全钒离子液流电池用隔膜，其中，所述水溶性金属盐为磷酸锆。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的全钒离子液流电池用隔膜，其中，所述多孔复 合膜包括多孔阳离子交换膜基体和附着在该多孔阳离子膜基体的表面和/或孔隙中的离 子交换源。
8.根据权利要求7所述的全钒离子液流电池用隔膜，其中，所述多孔阳离子交换膜基 体的孔隙率为45-60%，厚度为0. 2-0. 3毫米，离子交换容量为0. 3-0. 5mmol H7g，离子交 换源的离子交换容量为1-1. 5mm0lH7g。
9.根据权利要求8所述的全钒离子液流电池用隔膜，其中，所述多孔阳离子交换膜基 体为聚四氟乙烯、聚醚醚酮、聚砜、聚醚砜、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯和聚苯胺中的至少一种； 所述离子交换源为Nafion，且相对于100重量份的多孔阳离子膜基体，所述多孔复合膜中 Nafion的含量为0. 5-4. 5重量份。
10.权利要求1所述的全钒离子液流电池用隔膜的制备方法，其特征在于，该方法包括 将水溶性金属盐附着在多孔复合膜的孔隙中，所述多孔复合膜具有阳离子交换功能，且所 述多孔复合膜的离子交换容量不低于0. 56mmol H+/g。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述多孔复合膜的孔隙率为40-50%，所述水 溶性金属盐的附着量使得所述全钒离子液流电池用隔膜的孔隙率小于40%。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述全钒离子液流电池用隔膜中，相对于 100重量份的多孔复合膜，所述水溶性金属盐的含量为0. 5-10重量份。
13.根据权利要求10-12中任意一项所述的方法，其中，所述多孔复合膜的孔隙的平均 孔直径为50-200纳米，所述水溶性金属盐的平均颗粒直径为20-30纳米，所述全钒离子液 流电池用隔膜的孔隙的平均孔直径为10-180纳米。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述水溶性金属盐为IVB族元素的磷酸盐、盐 酸盐、硫酸盐和硝酸盐中的至少一种。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述水溶性金属盐为磷酸锆，且将磷酸锆附着 在多孔复合膜的孔隙中的方法为在所述多孔复合膜的孔隙中原位生成磷酸锆。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，在所述多孔复合膜的孔隙中原位生成磷酸锆 的方法包括使所述多孔复合膜与0. 01-1摩尔/升的&0C12溶液接触0. 5-5小时，然后在 含有5-10重量％的磷酸的溶液中浸泡12-30小时，所述多孔复合膜与&0C12溶液的体积 比为1 5-100 ；所述多孔复合膜与磷酸溶液的体积比为1 5-100。
17.根据权利要求14-16中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括在将水溶性金 属盐附着在所述多孔复合膜的孔隙中之前，使所述多孔复合膜溶胀至含液率为20-30重 量％。
18.根据权利要求10所述的方法，其中，所述多孔复合膜包括多孔阳离子膜基体和附 着在所述多孔阳离子膜基体的表面和/或孔隙中的离子交换源，所述多孔复合膜形成的方 法包括使所述多孔阳离子膜基体与离子交换源的溶液接触，且所述接触的条件包括接触 温度为20-30°C，接触的时间为0. 5-3小时，所述多孔阳离子膜基体与离子交换源的溶液的 体积比为1 5-100。
19.一种全钒离子液流电池，所述全钒离子液流电池包括两个电解液池和隔膜，所述电 解液池分别盛放阳极钒离子电解液和阴极钒离子电解液，所述隔膜将所述两个电解液池隔 开，其特征在于，所述隔膜为权利要求1-9中任意一项所述的全钒离子液流电池用隔膜。
全文摘要
本发明提供了一种全钒离子液流电池用隔膜，其中，所述全钒离子液流电池用隔膜包括多孔复合膜和附着在所述多孔复合膜的孔隙内的水溶性金属盐，所述多孔复合膜具有阳离子交换功能，且其离子交换容量不低于0.56mmol H+/g。本发明还提供了所述的全钒离子液流电池用隔膜的制备方法，其中，该方法包括将水溶性金属盐附着在多孔复合膜的孔隙中，所述多孔复合膜具有阳离子交换功能，且其离子交换容量不低于0.56mmol H+/g。本发明还提供了包括本发明提供的全钒离子液流电池用隔膜的全钒离子液流电池。所述全钒离子液流电池用隔膜在保证足够的质子交换率的同时，降低了钒离子透过率和水迁移率，从而具有更加稳定的电化学性能如循环充放电性能。
文档编号H01M8/18GK102005554SQ20091017005
公开日2011年4月6日 申请日期2009年9月1日 优先权日2009年9月1日
发明者李世彩, 王成 申请人:比亚迪股份有限公司