磺化聚酰亞胺酸堿復合膜的制備及其在釩電池中的應用.pdf

1、全釩氧化還原液流電池（VRB）作為一種大型的儲能設備，可以在新能源開發(fā)中得到應用，解決新能源不能持續(xù)、穩(wěn)定、可控的缺點。隔膜做為釩電池的重要組成部分，其直接影響釩電池的使用壽命。本文旨在尋找一種新的磺化聚酰亞胺復合膜，為釩電池隔膜發(fā)展提供新思路。
　　采用高溫一步法合成兩種磺化聚酰亞胺（ODPA-BDSA/MDA，ODPA-BDSA/DMMDA簡寫為SPI-MDA，SPI-DMMDA），通過調節(jié)磺化二胺與非磺化二胺單體物料比分別合

2、成三種磺化度SPI-MDA和SPI-DMMDA。FT-IR、1H-NMR證明產物合成成功，且理論磺化度與實際磺化度相符。DSC、GPC、XRD測試表明，產物為無定型聚集態(tài)結構，且具有足夠的熱穩(wěn)定性和分子量，可以滿足釩電池隔膜的需求。選取兩種堿性聚合物聚醚酰亞胺(PEI)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)分別與合成的磺化聚酰亞胺進行共混，制成四組酸堿復合膜(SPI-MDA/PEI、SPI-MDA/PVP、SPI-DMMDA/PEI、SPI-DMM

3、DA/PVP)。對復合膜進行FT-IR、XRD表征，測試了復合膜的基本性能，將復合膜應用于釩電池測試其電池性能，同時將復合膜與Nafion117膜做了對比。
　　選取具有代表性的SPI-MDA/PVP膜，探討磺化度對復合膜性能的影響。發(fā)現隨磺化度的升高，復合膜分相明顯，吸水率、離子交換容量、釩離子滲透率、質子電導率均升高;隨磺化度的升高，復合膜庫倫效率降低，電壓效率和能量效率升高，其中磺化度最高的SPI-MDA/PVP-3膜性能最

4、好，能量效率高達75.6％。與Nafion117膜對比，復合膜表現出了較低的釩離子滲透率。
　　選取具有代表性的SPI-MDA/PVP-3膜和SPI-MDA/PEI-3膜，探討了不同堿性聚合物對復合膜性能的影響。研究發(fā)現SPI-MDA/PVP-3膜擁有更高的吸水率和IEC，較低的面電阻和釩離子滲透率;電池性能測試表明SPI-MDA/PVP-3膜具有較高的庫倫效率、電壓效率和能量效率。
　　選取具有代表性的SPI-MDA/PV