高性能釩液流電池隔膜及其制備技術與應用
利用輻射技術研制電池的離子交換隔膜,最早從日本原子能研究所開始,出發點是代替Nafion的工藝,制備性價比更高的膜材料。電離輻射技術,特別是基于電子加速器的電子束輻射加工技術,不使用催化劑/引發劑,室溫操作,高效快速, 適合大量生產。目前輻射加工技術已廣泛應用于各種工業材料的生產,如電線、電纜、輪胎、發泡材料、熱收縮材料等行業。本項目是在早期輻射接枝技術制備離子交換膜的基礎上,在工藝體系中使用功能化離子液體代替含有陰陽離子一般離子交換功能基團,成功制備出具有更高耐熱、化學穩定性、良好導電性、極為優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際電池測試實驗中電池效率優于Nafion系列膜。需要特別指出的是,本項目在制備工藝方面取得了重要突破,不需要一般陽離子交換膜中的磺化工藝,非常環保,并且在工藝上成功發展出替代傳統固液接枝反應的工藝體系,避免了接枝反應的復雜工藝和質量控制問題;本項目的工藝技術,使電池隔膜的輻射制備工藝從傳統的輻射接枝轉變為輻射交聯工藝,通過鋪膜和固體膜輻照即可完成制備,與現有電線電纜片材的輻射交聯工藝通用,工藝簡單,極易量產和推廣。
【技術優勢】
(1) 本項目所得到的HUST-IL隔膜產品,其釩離子滲透率比Nafion膜(Nafion115,117)降低約1200倍,導電率提高3倍以上,電池效率實現了對Nafion膜的超越;
(2) 在制備工藝方面的重要突破:不需要一般陽離子交換膜中的磺化工藝,非常環保,并且在工藝上成功發展出替代傳統固液接枝反應的工藝體系,避免了接枝反應的復雜工藝和質量控制問題;
(3) 本項目電池隔膜的輻射制備工藝從傳統的輻射接枝轉變為輻射交聯工藝,通過鋪膜和固體膜輻照即可完成制備,與現有電線電纜片材的輻射交聯工藝通用,工藝簡單,極易量產和推廣。
【技術指標】
HUST-IL隔膜產品:釩離子滲透率比Nafion膜(Nafion115,117)降低約1200倍,導電率提高3倍以上,電池效率實現了對Nafion膜的超越。
華中科技大學
2023-07-19