一种采用涂浆法制备全钒电池均相离子交换膜的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种采用涂浆法制备全钒电池均相离子交换膜的方法。
【背景技术】
[0002]全钒氧化还原液流电池(VRB)是一种新型的化学电源，以溶解在电解液中不同价态的钒离子作为电池正极和负极活性物质，正极电解液和负极电解液分开储存，从原理上避免电池储存过程自放电现象，适合于大规模储能过程应用。由于全钒氧化还原液流电池对于风能、太阳能等可再生能源发电过程具有特殊重要意义，作为可再生能源利用过程关键技术在国际上得到优先发展。
[0003]离子交换膜是钒电池的重要组成部分。1950年，美国人W.Juda首先发明了离子交换膜。最初的阴、阳离子交换膜是非均相的，即由阴、阳离子交换树脂粉分别与黏合剂聚乙烯和异丁橡胶混炼并与增强网布一起压制而成的。在膜的微观结构中，活性的离子交换树脂粉和惰性的黏合剂呈两相状态，所以称为非均相离子交换膜。后来，美国和日本又相继发展了均相离子交换膜及其制备方法。均相离子交换膜具有优异的电化学性能，在各个应用领域中逐渐取代了非均相膜。
[0004]我国离子交换膜的研制始于20世纪60年代，当时研制的是非均相膜，主要用于苦咸水和海水电渗析脱盐制备饮用水。20世纪70年代初，我国研制出了均相离子交换膜，随后又研制出了多种性能优良的均相阴、阳离子交换膜。但均相离子交换膜的真正投入生产和实际应用很少。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了制备大尺寸的均相离子交换膜，并提升离子交换膜的化学稳定性和阻钒离子渗透性能等。
[0006]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:一种采用涂浆法制备全钒电池均相离子交换膜的方法，第一步，浆液的制备。在带有搅拌器的反应釜内加入100份的苯乙烯、14份的二乙烯苯、8份的氯化聚乙烯、I份的过氧化苯甲酰，在室温下搅拌制成均匀浆液。第二步，涂浆。在光滑的亮铝板上铺上聚酯薄膜，并在其上放置长丝氯纶布，倒上浆液，再在浆液上覆盖另一张聚酯薄膜，用胶辊辊匀，再在其上放置长丝氯纶布，倒上浆液，在浆液上覆盖聚酯薄膜，用胶辊辊匀，如此重复涂浆操作，可得多张长丝氯纶布构成的涂层，最后覆盖上另一张亮铝板，即得一叠涂层。第三步，聚合。将上述一叠涂层置于压机中，加压，100°C下加热lh，80 °C下加热6h，冷却，取出，剥离，得基膜。第四步，基膜磺化。将基膜置于含硫酸银的浓硫酸中，于75°C下磺化8~10h，冷却，取出，分别浸入硫酸与水体积比为3:L1:1，1:3的硫酸水溶液中各2h，最后用纯水洗涤并浸于纯水中保存。第五步，基膜氯甲基化。将基膜置于无水氯化锌为14%的氯甲醚中，密闭状态下于40~50°C下反应8h，得氯甲基膜。第六步，氯甲基膜季铵化。将上述氯甲基膜浸在三甲胺水溶液中，于30~35°C下反应8~10h，取出，用纯水洗涤，得强碱性季铵型阴离子交换膜。
[0007]本发明具有制备路线简单、成本低和易于控制等优点。
【具体实施方式】
[0008]一种采用涂浆法制备全钒电池均相离子交换膜的方法，下面为【具体实施方式】之
O
[0009](一)浆液的制备:在带有搅拌器的反应釜内加入100份的苯乙烯、14份的二乙烯苯、8份的氯化聚乙烯、1份的过氧化苯甲酰，在室温下搅拌制成均匀浆液。
[0010](二)涂浆:在光滑的亮铝板上铺上聚酯薄膜，并在其上放置长丝氯纶布，倒上浆液，再在浆液上覆盖另一张聚酯薄膜，用胶辊辊匀，再在其上放置长丝氯纶布，倒上浆液，在浆液上覆盖聚酯薄膜，用胶辊辊匀，如此重复涂浆操作，可得10~20张长丝氯纶布构成的涂层，最后覆盖上另一张亮铝板，即得一叠涂层。
[0011](三)聚合:将上述一叠涂层置于压机中，加压(0.20 M Pa)，100°C下加热lh，80°C下加热6h，冷却，取出，剥离，得基膜。
[0012](四)基膜磺化:将基膜置于含50g/L硫酸银的浓硫酸中，于75°C下磺化8~10h，冷却，取出，分别浸入硫酸与水体积比为3:1，1:1，1:3的硫酸水溶液中各2h，最后用纯水洗涤并浸于纯水中保存。
[0013](五)基膜氯甲基化:将基膜置于无水氯化锌为14%的氯甲醚中，密闭状态下于40~50°C下反应8h，得氯甲基膜。
[0014](六)氯甲基膜季铵化:将上述氯甲基膜浸在250g/L三甲胺水溶液中，于30~35°C下反应8~10h，取出，用纯水洗涤，得强碱性季铵型阴离子交换膜。
[0015]阳离子交换膜性能为:厚度0.14-0.15 mm，离子交换容量1.8-2.2meq/g干膜，含水量30%~33%，面电阻1~3 Ω /cm2，迀移数>99%，爆破强度> 0.25 MPa。
[0016]阴离子交换膜性能为:厚度0.14-0.15 mm，离子交换容量1.6-2.0 meq/g干膜，含水量24%~28%，面电阻7~10 Ω / cm2，迀移数>98%，爆破强度> 0.25 MPa。
[0017]本发明所述的一种采用涂浆法制备全钒电池均相离子交换膜的方法，可以制备大尺寸的均相离子交换膜，并提升离子交换膜的化学稳定性和阻钒离子渗透性能等。
[0018]对于本发明领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变，对所有的这些改变都应该属于本发明要求的保护范围之内。
【主权项】
1.一种采用涂浆法制备全钒电池均相离子交换膜的方法，其特征在于:第一步，浆液的制备:在带有搅拌器的反应釜内加入100份的苯乙烯、14份的二乙烯苯、8份的氯化聚乙烯、1份的过氧化苯甲酰，在室温下搅拌制成均匀浆液；第二步，涂浆:在光滑的亮铝板上铺上聚酯薄膜，并在其上放置长丝氯纶布，倒上浆液，再在浆液上覆盖另一张聚酯薄膜，用胶辊辊匀，再在其上放置长丝氯纶布，倒上浆液，在浆液上覆盖聚酯薄膜，用胶辊辊匀，如此重复涂浆操作，可得多张长丝氯纶布构成的涂层，最后覆盖上另一张亮铝板，即得一叠涂层；第三步，聚合:将上述一叠涂层置于压机中，加压，100°c下加热lh，80 °C下加热6h，冷却，取出，剥离，得基膜；第四步，基膜磺化:将基膜置于含硫酸银的浓硫酸中，于75°C下磺化8~10h，冷却，取出，分别浸入硫酸与水体积比为3:1，1:1，1:3的硫酸水溶液中各2h，最后用纯水洗涤并浸于纯水中保存；第五步，基膜氯甲基化:将基膜置于无水氯化锌为14%的氯甲醚中，密闭状态下于40~50°C下反应8h，得氯甲基膜；第六步，氯甲基膜季铵化:将上述氯甲基膜浸在三甲胺水溶液中，于30~35°C下反应8~10h，取出，用纯水洗涤，得强碱性季铵型阴离子交换膜。
【专利摘要】本发明公开了一种采用涂浆法制备全钒电池均相离子交换膜的方法，首先，在反应釜内加入苯乙烯、二乙烯苯、氯化聚乙烯、过氧化苯甲酰，搅拌均匀浆液。然后在光滑的亮铝板上铺上聚酯薄膜，并在其上放置长丝氯纶布，倒上浆液，最后覆盖上另一张亮铝板，置于压机中，加压加热、冷却、取出、剥离，得基膜。将基膜置于含硫酸银的浓硫酸中磺化、冷却、取出，再浸入硫酸水溶液中。将基膜置于氯甲醚中，密闭状态下于40~50℃下反应8h，得氯甲基膜。该氯甲基膜浸在三甲胺水溶液中，于30~35℃下反应8~10h，取出，用纯水洗涤，得强碱性季铵型阴离子交换膜。本发明可制备大尺寸均相离子交换膜，并能提高离子交换膜化学稳定性等。
【IPC分类】H01M8-18, H01M8-02
【公开号】CN104779405
【申请号】CN201510165078
【发明人】陈殿磊, 吴艳民, 任凤
【申请人】深圳市万越新能源科技有限公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月9日