高性能釩液流電池隔膜及其制備技術(shù)與應(yīng)用
利用輻射技術(shù)研制電池的離子交換隔膜,最早從日本原子能研究所開始,出發(fā)點(diǎn)是代替Nafion的工藝,制備性價(jià)比更高的膜材料。電離輻射技術(shù),特別是基于電子加速器的電子束輻射加工技術(shù),不使用催化劑/引發(fā)劑,室溫操作,高效快速, 適合大量生產(chǎn)。目前輻射加工技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)材料的生產(chǎn),如電線、電纜、輪胎、發(fā)泡材料、熱收縮材料等行業(yè)。本項(xiàng)目是在早期輻射接枝技術(shù)制備離子交換膜的基礎(chǔ)上,在工藝體系中使用功能化離子液體代替含有陰陽(yáng)離子一般離子交換功能基團(tuán),成功制備出具有更高耐熱、化學(xué)穩(wěn)定性、良好導(dǎo)電性、極為優(yōu)異抗釩離子滲漏的兩性離子交換膜(HUST-IL膜),并且在釩液流電池中的實(shí)際電池測(cè)試實(shí)驗(yàn)中電池效率優(yōu)于Nafion系列膜。需要特別指出的是,本項(xiàng)目在制備工藝方面取得了重要突破,不需要一般陽(yáng)離子交換膜中的磺化工藝,非常環(huán)保,并且在工藝上成功發(fā)展出替代傳統(tǒng)固液接枝反應(yīng)的工藝體系,避免了接枝反應(yīng)的復(fù)雜工藝和質(zhì)量控制問題;本項(xiàng)目的工藝技術(shù),使電池隔膜的輻射制備工藝從傳統(tǒng)的輻射接枝轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛浣宦?lián)工藝,通過鋪膜和固體膜輻照即可完成制備,與現(xiàn)有電線電纜片材的輻射交聯(lián)工藝通用,工藝簡(jiǎn)單,極易量產(chǎn)和推廣。
【技術(shù)優(yōu)勢(shì)】
(1) 本項(xiàng)目所得到的HUST-IL隔膜產(chǎn)品,其釩離子滲透率比Nafion膜(Nafion115,117)降低約1200倍,導(dǎo)電率提高3倍以上,電池效率實(shí)現(xiàn)了對(duì)Nafion膜的超越;
(2) 在制備工藝方面的重要突破:不需要一般陽(yáng)離子交換膜中的磺化工藝,非常環(huán)保,并且在工藝上成功發(fā)展出替代傳統(tǒng)固液接枝反應(yīng)的工藝體系,避免了接枝反應(yīng)的復(fù)雜工藝和質(zhì)量控制問題;
(3) 本項(xiàng)目電池隔膜的輻射制備工藝從傳統(tǒng)的輻射接枝轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛浣宦?lián)工藝,通過鋪膜和固體膜輻照即可完成制備,與現(xiàn)有電線電纜片材的輻射交聯(lián)工藝通用,工藝簡(jiǎn)單,極易量產(chǎn)和推廣。
【技術(shù)指標(biāo)】
HUST-IL隔膜產(chǎn)品:釩離子滲透率比Nafion膜(Nafion115,117)降低約1200倍,導(dǎo)電率提高3倍以上,電池效率實(shí)現(xiàn)了對(duì)Nafion膜的超越。
華中科技大學(xué)
2023-07-19