磺化聚醚醚酮酸堿共混膜的制備及其在全釩液流電池中的應(yīng)用.pdf

1、能源問(wèn)題成為制約各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，新能源的開(kāi)發(fā)成為解決問(wèn)題的出路，在新能源的開(kāi)發(fā)中需要配備一定的儲(chǔ)能裝置。全釩液流電池(VRB)是一種新型綠色環(huán)保高容量電池，隔膜是電池的重要組成部分，影響電池的效率。本文的目的是研究一種新型的聚醚醚酮離子交換膜，為釩電池隔膜的開(kāi)發(fā)提供新的思路。
　　采用濃硫酸為磺化劑，制備不同磺化度下的聚醚醚酮(PEEK)膜，研究不同磺化度下SPEEK膜的離子交換容量、面電阻、含水量、釩離子滲透率等參數(shù)，并

2、選取磺化度為60％的隔膜進(jìn)行單電池性能測(cè)試。結(jié)果表明:XRD測(cè)試顯示SPEEK的結(jié)晶性下降，隨著磺化度的升高，離子交換容量增加，含水量升高，釩離子滲透率升高?；腔葹?0％的SPEEK膜(SPEEK60)相比Nafion117擁有更低的釩離子滲透率，離子選擇性為Nafion117的10倍。在單電池的測(cè)試系統(tǒng)中，SPEEK60具有較高的庫(kù)倫效率(CE)和能量效率(EE)，在自放電測(cè)試中，SPEEK60自放電時(shí)間為Nafion117的2.5

3、倍，通過(guò)循環(huán)測(cè)試隔膜性能穩(wěn)定，充放電比較理想。
　　為了解決高磺化度SPEEK隔膜帶來(lái)含水量過(guò)高，機(jī)械性能不穩(wěn)定的特點(diǎn)，選用了聚醚酰亞胺(PEI)，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)兩種堿性物質(zhì)形成不同的酸堿共混膜。使用FTIR和XRD進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，采用SEM進(jìn)行隔膜的微觀結(jié)構(gòu)表征，其它參數(shù)例如:離子交換容量、質(zhì)子電導(dǎo)率、含水量和釩離子滲透率都進(jìn)行了測(cè)試與分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn):隨著PEI與PVP的加入，共混膜的含水量和溶脹率下降，PVP共混膜擁有

4、更低的含水量。相比Nafion117膜，兩種不同的共混膜擁有較高的釩離子滲透率和略低的質(zhì)子電導(dǎo)率。相比PEI共混膜，PVP共混膜的釩離子滲透率更低。在電池性能測(cè)試中，SPEEK/PEI，SPEEK/PVP相比Nafion117膜具有較低的充電容量損失，更高的庫(kù)侖效率(CE)和能源效率(EE)，此外，PEI共混膜的CE和EE相比PVP共混膜更高一點(diǎn)，在充放電循環(huán)測(cè)試中，兩種酸堿復(fù)合膜表現(xiàn)出良好的電池性能，通過(guò)50次充放電循環(huán)，電池性能沒(méi)有