一种电池用非对称性SPEEK/PP/FCB复合隔膜的制备方法

摘要

本发明涉及全钒氧化还原液流电池隔膜领域，具体地说是一种适用于全钒氧化还原液流电池的非对称性SPEEK/PP/FCB复合隔膜的制备方法，解决现有技术中存在的质子交换膜稳定性较差、质子传导率差、阻钒性能差、价格昂贵等问题。本发明以低成本的聚醚醚铜(PEEK)为原料，通过磺化反应，制备磺化聚醚醚铜(SPEEK)；利用碳材料制备功能化碳管(FCB)，将聚丙烯镍氢电池用聚丙烯(PP)隔膜做为增强膜，采用分步流延、涂浆、浸胶等成膜方法来制备SPEEK/PP/FCB复合隔膜。本发明突破传统质子交换膜概念，制备的复合隔膜具有良好的质子传导率、阻钒性能、机械性能、化学稳定性以及优良的VRB电池性能等优点，为全钒液流电池商业化隔膜的制备开辟了新途径。

主权项

一种电池用非对称性SPEEK/PP/FCB复合隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将干燥处理的碳材料溶于去离子水中，在超声或搅拌下配成质量分数为0.5～10％的溶液；(2)对所述溶液进行超声处理除去气泡，并过滤除去杂质，在过滤后的溶液中加入一定量的官能团载体，配成质量分数0.1‑5％的溶液，搅拌3‑5h，再加入一定量的浓盐酸，继续搅拌，所述官能团载体为对氨基苯磺酸、对氨基苯甲酸、对苯二胺、四溴苯胺、对氨基苯硼酸、对氨基苯基膦酸的一种或多种；(3)对加入浓盐酸后的溶液加热，控制温度范围为0～90℃，再加入一定量的亚硝酸钠，配制成质量分数0.01‑1.5％的溶液，控制温度0～90℃，反应2‑8h；(4)利用孔径为20‑500nm的滤膜过滤所得溶液，再用0.2mol/L‑1.5mol/L的硫酸铵溶液反复清洗滤膜过滤所得沉淀物，然后再用去离子水反复清洗所述沉淀物；(5)将所得沉淀物冷冻干燥，得到FCB，所述FCB为功能化碳材料；(6)将一定量的SPEEK溶于高沸点有机溶剂中，配成质量体积比为1/6‑1/150g/ml的SPEEK溶液；(7)将PP隔膜在步骤(6)所得SPEEK溶液中浸泡，浸泡PP隔膜的溶液温度为30～160℃，浸泡时间为1～18小时；再采用流延法、涂浆法或浸胶法成膜后干燥处理，得到具有一面SPEEK隔膜的复合隔膜；(8)将步骤(5)制备的FCB加入去离子水中，配制质量分数为15％‑60％的溶液，搅拌2‑5h，然后加入一定量的质量分数为5％的Nafion溶液，超声或搅拌3‑5h；(9)将步骤(8)所得的溶液，采用涂布的方法，涂在步骤(7)制备的复合隔膜的另一面上，烘干处理，反复涂布烘干处理2‑5次，得到SPEEK/PP/FCB复合膜。