CN103087452B - 离子交换膜填充组合物、其制法、离子交换膜和电池 - Google Patents

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Abstract

用于填充离子交换膜的组合物、制备所述离子交换膜的方法、经填充的离子交换膜、和使用所述经填充的离子交换膜的氧化还原液流电池。所述组合物包括离子传导材料和水溶性载体。

Description

离子交换膜填充组合物、其制法、离子交换膜和电池
相关申请的交叉引用
本申请要求于2011年11月3日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2011-0114123的权益，其公开内容通过参考全部引入本文。
技术领域
本发明的方面涉及离子交换膜填充组合物、制造离子交换膜的方法、离子交换膜、和氧化还原液流电池(redox flow battery)，和更特别地，涉及包括离子传导材料和水溶性载体(support)的离子交换膜填充组合物、通过使用所述离子交换膜填充组合物制备离子交换膜的方法、通过使用所述方法制备的离子交换膜、和包括所述离子交换膜的氧化还原液流电池。
背景技术
典型的二次电池通过将输入其中的电能转换成化学能而将所述电能转化，然后储存所述化学能。然后，在放电期间，所述电池将储存的化学能转化成电能，然后输出所述电能。
像典型的二次电池一样，氧化还原液流电池也通过将输入其中的电能转换成化学能而将所述电能转化，然后储存所述化学能。然后，在放电期间，氧化还原液流电池将储存的化学能转化成电能并输出所述电能。然而，氧化还原液流电池不同于典型的二次电池，因为，由于保持能量的电极活性物质是以液态、而不是以固态存在，因此需要用于储存电极活性物质的储罐(tank)。
详细地，在氧化还原液流电池中，阴极电解质(catholyte)和阳极电解质(anolyte)各自起电极活性物质的作用，和这些电解质的典型实例是过渡金属氧化物溶液。即，在氧化还原液流电池中，阴极电解质和阳极电解质以包括其中氧化态改变的氧化还原过渡金属的溶液的形式储存在储罐中。
此外，在氧化还原液流电池中，用于产生电能的电池单元(cell)具有阴极/离子交换膜/阳极的结构，和经由泵供应至所述电池单元的阴极电解质和阳极电解质分别接触相应的电极。在各接触表面，各电解质中包括的过渡金属离子被氧化或还原。此时，产生对应于吉布斯自由能的电动势产生。在这种情况下，电极不直接参与反应，仅帮助在阴极电解质和阳极电解质中包括的过渡金属离子的氧化/还原。
在氧化还原液流电池中，离子交换膜不参与反应，执行(i)快速地输送(transfer)构成在阴极电解质和阳极电解质之间的载流子的离子的功能，(ii)防止阴极和阳极之间的直接接触的功能，和最重要地(iii)抑制溶解在阴极电解质和阳极电解质中且直接参与反应的电解质活性离子的透过(crossover)的功能。
然而，常规的用于氧化还原液流电池的离子交换膜主要用于选择地分隔含水(aqueous)体系中的离子，且因此，在水溶液中的离子迁移率(ion mobility)特性和膜性能被优化(optimize)。然而，在非水体系即有机体系中具有优化的离子迁移率特性和膜性能的用于氧化还原液流电池的离子交换膜还未被充分地研究。
发明内容
本发明的方面提供包括离子传导材料和水溶性载体的离子交换膜填充组合物。
本发明的方面提供通过使用所述离子交换膜填充组合物制备离子交换膜的方法。
本发明的方面提供通过使用所述方法制备的离子交换膜。
本发明的方面提供包括所述离子交换膜的氧化还原液流电池。
根据本发明的一个方面，用于填充离子交换膜的组合物包括：离子传导材料；和水溶性载体。
所述离子传导材料可包括选自离子传导单体和离子传导聚合物的至少一种化合物。
所述离子传导单体可包括季铵盐。
所述离子传导聚合物可包括聚(二烯丙基二甲基氯化铵)、聚(丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基氯化铵)、和聚(二甲胺-共-表氯醇-共-乙二胺)的至少一种。
所述水溶性载体可包括水溶性单体和水溶性聚合物的至少一种。
所述水溶性单体可包括乙烯醇、乙酸乙烯酯、丙烯腈、和甲基丙烯酸甲酯的至少一种。
所述水溶性聚合物可包括聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚(丙烯酰胺-共-丙烯酸)、聚乙烯醇、聚(4-苯乙烯磺酸钠)的至少一种。
所述离子传导材料与所述水溶性载体的重量比可在约70:30至约30:70的范围内。
所述组合物可进一步包括至少一种溶剂。
所述溶剂可包括水、甲醇、乙醇、二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、和四氢呋喃的至少一种化合物。
基于总计100重量份的所述离子传导材料和所述水溶性载体，所述溶剂的量可在约0至约100重量份的范围内。
所述组合物可进一步包括热聚合引发剂或光聚合引发剂。
根据本发明的另一个方面，制备离子交换膜的方法包括：用所述组合物浸渍(impregnate)具有离子交换性能的多孔基材膜。
所述制备离子交换膜的方法进一步包括使浸渍的组合物聚合。
所述多孔基材膜可包括如下的至少一种化合物：聚烯烃、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮、聚砜、聚酰亚胺、和聚酰胺酰亚胺(polyamideimide)。
根据本发明的另一个方面，离子交换膜包括上述组合物的聚合物产物。
所述离子交换膜可具有1.0×10-4S/cm或更大的离子电导率。
所述离子交换膜可具有约20至约100μm的厚度。
所述离子交换膜可为阴离子交换膜。
所述阴离子交换膜可容许选自BF4 -、PF6 -、CF3SO3 -、和(CF3SO2)2N-的至少一种阴离子渗透通过。
根据本发明的另一个方面，氧化还原液流电池包括：阴极电解质；阳极电解质；和设置在所述阴极电解质和所述阳极电解质之间的所述离子交换膜。
所述离子交换膜可为阴离子交换膜，和所述阴极电解质和所述阳极电解质的至少一种是有机电解质。
本发明的另外的方面和/或优点将在随后的描述中部分地阐明，和部分地，将从所述描述明晰，或者可通过本发明的实践获悉。
附图说明
从结合附图考虑的实施方案的以下描述，本发明的这些和/或其它方面和优点将变得明晰和更容易理解，其中：
图1是解释根据本发明的实施方案的制备离子交换膜的方法的图示；
图2是根据本发明的实施方案的氧化还原液流电池的示意图；
图3示出了显示根据实施例1和对比例2制造的氧化还原液流电池的单元电池(cell)电阻特性的阻抗谱；
图4是根据实施例3和对比例2制造的氧化还原液流电池的充电和放电效率(CE)、电压效率(VE)和能量效率(EE)相对于充电和放电循环次数的图；
图5是根据实施例3制造的氧化还原液流电池的充电容量和放电容量相对于充电和放电循环次数的图；
图6是通过使用仅离子传导材料制造的离子交换膜(对比例1)的扫描电子显微镜(SEM)截面图像；和
图7是通过使用离子传导材料和水溶性载体制造的离子交换膜(实施例3)的SEM截面图像。
具体实施方式
现在将详细介绍本发明的实施方案，其实例图解于附图中，其中相同的附图标记始终是指相同的要素。下面通过参考附图描述实施方案以解释本发明。表述例如“的至少一种”，当在要素列表之前或之后时，修饰整个要素列表，且不修饰该列表的单独要素。
在下文中，将详细描述根据本发明的实施方案的离子交换膜填充组合物。
根据本发明的实施方案的离子交换膜填充组合物包括离子传导材料和水溶性载体。本文中使用的术语“离子交换膜填充组合物”是指“用于填充具有离子交换性能的多孔基材的组合物”。
在将在随后描述的离子交换膜的制备中使用离子传导材料以增加有效离子通过离子交换膜的渗透率并减少不同于(other than)有效离子的电解质组分的透过。本文中使用的术语“有效离子”是指渗透通过离子交换膜以使得能够进行氧化还原液流电池的充电和放电的电解质组分。有效离子的实例是BF4 -、PF6 -、CF3SO3 -、和(CF3SO2)2N-。
离子传导材料可包括选自离子传导单体和离子传导聚合物的至少一种化合物。
离子传导单体可包括季铵盐。
季铵盐可包括由以下式1和2表示的化合物的至少一种化合物：
[式1]
[式2]
离子传导聚合物可包括选自如下的至少一种化合物：聚(二烯丙基二甲基氯化铵)、聚(丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基氯化铵)、和聚(二甲胺-共-表氯醇-共-乙二胺)、以及由以下式3和4表示的化合物：
[式3]
其中在式3中，x与y之比(x/y)可在约0.1至约0.5的范围。而且，由式3表示的季铵盐的重均分子量可在约100000至约500000的范围内，
[式4]
其中在式4中，n是100至10000的整数。
水溶性载体可抵偿离子传导材料或其聚合物的硬和脆的性能以提供柔软和坚韧的离子交换膜。
水溶性载体可包括水溶性单体和水溶性聚合物的至少一种。
水溶性单体可包括乙烯醇、乙酸乙烯酯、丙烯腈、和甲基丙烯酸甲酯的至少一种。
水溶性聚合物可包括聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚(丙烯酰胺-共-丙烯酸)、聚乙烯醇、聚(4-苯乙烯磺酸钠)的至少一种。
离子交换膜填充组合物可包括离子传导单体和水溶性单体的组合、离子传导单体和水溶性聚合物的组合、或离子传导聚合物和水溶性单体的组合。
如果离子交换膜填充组合物包括离子传导单体和水溶性单体的组合，最终的离子交换膜可包括离子传导单体的均聚物、水溶性单体的均聚物、和/或离子传导单体和水溶性单体的共聚物。
如果离子交换膜填充组合物包括离子传导单体和水溶性聚合物的组合，最终的离子交换膜可包括离子传导单体的均聚物和水溶性聚合物的复合物。
如果离子交换膜填充组合物包括离子传导聚合物和水溶性单体的组合，最终的离子交换膜可包括离子传导聚合物和水溶性单体的均聚物的复合物。
离子传导材料与水溶性载体的重量比可在约70:30至约30:70的范围内。如果离子传导材料与水溶性载体的重量比在上述范围内，可获得具有均匀的组成以及优异的离子迁移率特性和膜性能的离子交换膜(见图7)。
离子交换膜填充组合物可另外包括至少一种溶剂。
溶剂可包括水、甲醇、乙醇、二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、和四氢呋喃的至少一种。
基于总计100重量份的离子传导材料和水溶性载体，溶剂的量可在约0至约100重量份的范围内。如果溶剂的量在上述范围内，当离子交换膜填充组合物聚合时，可减少在干燥过程期间的干燥时间并获得均匀的膜性能。
离子交换膜填充组合物可另外包括热聚合引发剂或光聚合引发剂。
热聚合引发剂可包括选自过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠、硫酸氢铵、硫酸氢钠、偶氮二异丁腈、1,1'-偶氮二(1-甲基丁腈-3-磺酸钠)、和4,4'-偶氮二(4-氰基戊酸)的至少一种引发剂。
光聚合引发剂可包括选自2,2-二甲氧基-2-苯基乙酰苯、2-酮戊二酸、1-羟基环己基苯基甲酮、和2-羟基-2-甲基苯丙酮的至少一种引发剂。
热聚合引发剂的量可在基于离子传导材料和水溶性载体的总重量的约0.1至约0.5wtppm(重量ppm)的范围内。如果热聚合引发剂的量在上述范围内，可获得具有均匀组成的聚合物(即，离子交换膜)。
光聚合引发剂的量可在基于离子传导材料和水溶性载体的总重量的约0.1至约0.5wtppm的范围内。如果光聚合引发剂的量在上述范围内，可获得具有均匀组成的聚合物(即，离子交换膜)。
在下文中，参考图1详细描述根据本发明的实施方案的制备离子交换膜的方法。图1是解释根据本发明的实施方案的制备离子交换膜的方法的图示。
参考图1，根据本发明的本实施方案的制备离子交换膜的方法包括：用包括离子传导材料120和水溶性载体130的离子交换膜填充组合物浸渍具有离子交换性能的多孔基材膜110。
所述制备离子交换膜的方法可进一步包括使浸渍到多孔基材膜110中的离子交换膜填充组合物聚合。
多孔基材膜110的厚度可为60μm或更小。如果多孔基材膜110的厚度在上述范围内，可减小膜阻力(resistance)。
多孔基材膜110可包括聚烯烃、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮、聚砜、聚酰亚胺、和聚酰胺酰亚胺的至少一种。多孔基材膜110可具有约0.01至约0.1μm的孔径。
作为聚合的一个实例，如果使离子交换膜填充组合物热聚合，聚合过程可在约40至约80℃的温度下进行约2至约10小时。在这种情况下，在聚合过程期间，可除去可能包括在离子交换膜填充组合物中的挥发性物质(例如，有机溶剂)。
作为聚合的另一个实例，当使离子交换膜填充组合物光聚合时，聚合过程可在紫外线的辐射下在室温(例如，约20至约30℃)下进行约30分钟至约1小时。如上所述，当使离子交换膜填充组合物光聚合时，制备离子交换膜的方法可进一步包括在聚合后的干燥。干燥可在约40至约80℃的温度下进行2至10小时。在这种情况下，在干燥期间，可除去可能包括在离子交换膜填充组合物中的挥发性材料(例如，有机溶剂)。
制备离子交换膜的方法可进一步包括用上述的有效离子置换在离子传导材料或其聚合物中包括的非有效离子。本文中使用的术语“非有效离子”是指不参加本发明的反应的离子(例如Cl-)。所述置换可通过使用碳酸亚丙酯(PC)/四氟硼酸三乙基铵盐(TEABF4)溶液、碳酸亚丙酯(PC)/双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂(LiTFSI)溶液等进行。
通过使用上述方法制备的离子交换膜可具有比多孔基材膜110多的离子通道，所述离子通道构成离子流道(ion flow passage)。
在下文中，详细描述根据本发明的实施方案的离子交换膜。
根据本实施方案的离子交换膜包括上述的离子交换膜填充组合物的聚合产物。
离子交换膜在25℃下可具有1.0×10-4S/cm或更大(例如，约2.0×10-4至约6.0×10-4S/cm)的离子电导率。
离子交换膜可具有约20至约100μm的厚度。
有机电解质可包括非水溶剂、支持电解质、和金属-配体配位化合物。
非水溶剂可包括选自二甲基乙酰胺、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、乙腈、γ-丁内酯(GBL)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、氟代碳酸亚乙酯、和N,N-二甲基乙酰胺的至少一种化合物。
支持电解质不直接参与反应，维持在阴极电解质和阳极电解质之间的电荷平衡。支持电解质可包括选自LiBF4、LiPF6、LiClO4、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)2N、四氟硼酸三乙基铵盐(TEABF4)、1-乙基-2-甲基吡唑四氟硼酸盐(EMPBF4)、螺-(1,1′)-二吡咯烷四氟硼酸盐(SBPBF4)、哌啶-1-螺-1'-吡咯烷四氟硼酸盐(PSPBF4)、四氟硼酸三丁基铵盐(TBABF4)、和锂双(三氟甲烷磺酰)亚胺(LiTFSI)的至少一种化合物。
包括在金属-配体配位化合物中的金属可选自铁(Fe)、镍(Ni)、钴(Co)、钌(Ru)、锌(Zn)、锰(Mn)、钇(Y)、锆(Zr)、钛(Ti)、铬(Cr)、镁(Mg)、铈(Ce)、铜(Cu)、铅(Pb)、和钒(V)的至少一种金属。
包括在金属-配体配位化合物中的配体可包括选自联吡啶、三联吡啶、乙二胺、丙二胺、菲咯啉、和2,6-双(甲基咪唑-2-亚基)吡啶(2,6-bis(methylimidazole-2-ylidene)pyridine)的至少一种。
在氧化和还原期间，两个或更多个电子可从金属-配体配位化合物移走。
金属-配体配位化合物可包括由下式表示的化合物的至少一种：
在下文中，将参考图2详细描述根据本发明的实施方案的氧化还原液流电池。图2是根据本发明的实施方案的氧化还原液流电池的示意图。
参考图2，根据本实施方案的氧化还原液流电池包括阴极单元1、阳极单元2、分隔两个单元1和2的离子交换膜100、和各自与单元1和2连通的储罐21和22。
阴极单元1可包括阴极13和阴极电解质11。
阳极单元2可包括阳极14和阳极电解质12。
由于在阴极13和阳极14处发生的氧化还原反应，充电和放电可发生。
阴极13和阳极14各自可包括选自碳毡、碳布、碳纸、和金属泡沫体(metal foam)的至少一种材料。
阴极电解质11和阳极电解质12的至少一种可为上述的有机电解质。
离子交换膜100可容许仅有效离子(即，支持电解质的载流子离子)渗透通过，且可防止包括在阴极电解质11和阳极电解质12中的其它电解质组分(即，不同于有效离子的组分)的渗透。离子交换膜100可为上述的离子交换膜。此外，离子交换膜100可为上述的阴离子交换膜。
阴极储罐21储存阴极电解质11并且经由管41与阴极单元1连通。照样地，阳极罐22储存阳极电解质12并且经由管42与阳极单元2连通。
阴极电解质11和阳极电解质12分别经由泵31和32循环。
氧化还原液流电池的运行原理公开在KR2011-0088881中。将KR2011-0088881通过参考全部引入本文。
除了现有的移动电话、移动电脑等之外，氧化还原液流电池还可用于需要高容量和高功率输出的应用，例如电动车。此外，氧化还原液流电池可与现有的内燃机、燃料电池、超级电容器等组合用于混合动力车等中。此外，氧化还原液流电池可用于其它需要高功率输出和高电压的应用。
在下文中，将参考以下实施例详细描述本发明。但是，本发明不限于所述实施例。
实施例
实施例1-4和对比例1
(离子交换膜填充组合物的制备)
将离子传导材料、水溶性载体、溶剂(10重量%N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)水溶液)、和热聚合引发剂(偶氮二异丁腈(AIBN))以如下表1中所示的含量比混合以制备离子交换膜填充组合物(或离子交换膜形成组合物)。
[表1]
*1：乙烯基苄基三甲基氯化铵(由式3表示)
*2：聚乙烯醇
*3：基于离子传导材料和水溶性载体的总重量
(离子交换膜的制备)
将多孔基材膜(Fumatech Company，FAP4)用去离子水洗涤几次，然后用2M KOH溶液浸渍到用OH-离子充分地置换Cl-离子。然后，用去离子水洗涤经置换的多孔基材膜。然后，从经洗涤的多孔基材膜除去水，随后在干燥烘箱中在80℃干燥500分钟。然后，将所述经干燥的多孔基材膜放置在玻璃板上，然后将离子交换膜填充组合物涂布在其上至60μm的厚度。然后，将经涂布的多孔基材膜放置在烘箱中且然后在60℃的温度干燥7小时。之后，使用PC/TEABF4溶液(TEABF4的浓度：0.5M)以用BF4 -离子置换包括在经干燥的多孔基材膜中的OH-离子和Cl-离子以完成离子交换膜的制备。然而，在对比例1中，将所述离子交换膜形成组合物直接涂布在玻璃板上至60μm的厚度，然后进行如上所述的干燥和置换过程以获得离子交换膜。
(氧化还原液流电池的制备)
如下制造氧化还原液流电池。作为阴极和阳极，使用通过在大气压条件中在500℃的温度下热处理碳毡(Nippon Graphite，GF20-3，其厚度是3mm，且其尺寸是5cm×5cm)制备的电极。
作为离子交换膜，使用以上制备的离子交换膜。
作为阴极电解质，使用溶解于PC溶剂中的0.2M Fe(2,2′-联吡啶)3(BF4)2和0.5MSBPBF4盐，和作为阳极电解质，使用溶解于PC溶剂中的0.1MNi(2,2′-联吡啶)3BF4和0.5MSBPBF4盐。
详细地，将绝缘材料(PTFE膜)、集流体(金板)、和双极板(石墨)堆叠在螺母集成的端板(nut-integrated end plate)上。该双极板具有漏气孔。之后，将具有5cm×5cm尺寸的正方形碳毡电极切成两半以获得两个矩形电极，然后，将所述电极之一插入双极板的凹面以制造阴极单元。照样地，使用另一个电极制造阳极单元。然后，将3ml阴极电解质注入阴极单元中以完成阴极单元的制造。此外，将3ml阳极电解质注入阳极单元中以完成阳极单元的制造。随后，将阴极单元和阳极单元布置成彼此面对，然后，将四个其中插入贝氏弹簧(Belleville spring)的螺栓(bolt)插入通过所述两个单元，然后，通过使用转矩扳手将所述螺栓以对角线顺序紧固直到转矩达到1.5Nm。在完成该装配后，将剩余的电解质通过各电极的液体注入孔引入，然后用PTFE螺栓将所述孔关闭，从而完成氧化还原液流电池的制造。
对比例2
以与实施例1-4和对比例1中相同的方式制造氧化还原液流电池，除了使用由Fumatech Company制造的FAP4作为离子交换膜而没有任何处理。
评价实施例
评价实施例1：离子交换膜的离子电导率的测量
在25℃下测量实施例1-4和对比例1-2的离子交换膜的离子电导率且结果示于下表2中。使用由Lloyd Instruments Group的Solartron Analytical Company制造的1260阻抗谱仪测量离子电导率。而且，测量频率范围在约0.1Hz至约1MHz的范围内。
[表2]
参考表2，证实根据实施例1-4制备的离子交换膜具有比对比例1-2的离子交换膜高的离子电导率。
评价实施例2：氧化还原液流电池的单元电池(cell)电阻的测量
在25℃下测量根据实施例1-4和对比例1-2制备的氧化还原液流电池的阻抗，并将结果，即单元电池电阻，示于下表3中。此外，将根据实施例1和对比例2制造的氧化还原液流电池的阻抗谱示于图3中。通过使用以上提及的1260阻抗谱仪测量阻抗。此外，测量频率范围在约0.1Hz至约1MHz的范围内。在图3中，Z1是电阻且Z2是阻抗。
[表3]
参考表3和图3，证实根据实施例1-4制造的氧化还原液流电池具有比根据对比例1-2制造的氧化还原液流电池低的单元电池电阻。
评价实施例3：充电和放电测试
对根据实施例1-4和对比例1-2制造的氧化还原液流电池在室温(25℃)下进行充电和放电测试，且其结果示于下表4、以及图4和5中。
充电和放电条件如下：将氧化还原液流电池用20mA的恒定电流充电直到电压达到2.5V，然后用20mA的恒定电流放电直到电压减少到2.0V。充电和放电重复进行10次。
在下表4和图4中，充电和放电效率(CE)是指放电的电荷量除以充电的电荷量的百分比，电压效率(VE)是指平均放电电压除以平均充电电压的百分比，和能量效率(EE)是指电压效率与充电和放电效率的乘积。此外，在下表4中，容量降低率是指放电容量即在第十次循环中放电的电荷量除以第一次循环中放电的电荷量的百分比。
[表4]
参考表4，证实与根据对比例1-2制造的氧化还原液流电池相比，根据实施例1-4制造的氧化还原液流电池具有更高的充电和放电效率、电压效率和能量效率、以及更低的容量降低率。然而，在对比例1的情况中，在测量单元电池电阻之后，离子交换膜的物理性能退化，且因此，未对其进行充电和放电测试。
评价实施例4：电解质组分透过的评价
在充电和放电测试之后，使用电感耦合等离子体(ICP)测量穿过离子交换膜的非有效离子(即Ni离子)的浓度，且其结果示于下表5中。详细地，在完成充电和放电测试之后，测量存在于各阴极电解质中的Ni离子的浓度(即渗透的电解质的浓度)以评价不同于有效离子的电解质组分的透过。
[表5]
参考表5，相对于根据对比例1-2制造的氧化还原液流电池中的不同于有效离子的电解质组分的透过，根据实施例1-4制造的氧化还原液流电池中的不同于有效离子的电解质组分的透过减少。
评价实施例5：水溶性载体功效的评价
通过参考图6即通过评价其中水溶性载体/离子传导材料的重量比为0/100的离子交换膜(对比例1)的SEM截面图像，和通过参考图7即通过评价其中水溶性载体/离子传导材料的重量比为40/60的离子交换膜(实施例3)的SEM截面图像，评价水溶性载体对离子交换膜的形成的功效。
参考图6，证实在多孔基材膜10的仅一个表面上形成离子传导材料的聚合物P。另一方面，参考图7，在离子交换膜中均匀地形成水溶性载体和离子传导材料的聚合物的复合物。由这些结果，证实水溶性载体改善离子交换膜填充组合物对于多孔基材膜的浸渍性能以有助于具有优异的膜性能的氧化还原液流电池的形成。
如上所述，根据本发明的以上实施方案的一种或多种的离子交换膜可具有优化的在非水体系即有机体系中的离子迁移率特性和膜性能。此外，包括所述离子交换膜的氧化还原液流电池具有高的充电和放电效率、电压效率和能量效率、以及低的容量降低率。
应理解，本文中描述的示例性实施方案应仅在说明性的意义上考虑且并非为了限制的目的。在各实施方案内的特征或方面的描述应典型地被认为可用于其它实施方案中的其它相似特征或方面。
虽然已经显示和描述了本发明的一些实施方案，但本领域技术人员将理解，在这些实施方案中可进行改变而不背离其范围限定在权利要求及其等同物中的本发明的原理和精神。

Claims (9)

1.氧化还原液流电池，包括：
阴极电解质；
阳极电解质；和
设置在所述阴极电解质和所述阳极电解质之间的离子交换膜，所述离子交换膜是通过包括如下的方法制备的：使用用于填充离子交换膜的组合物浸渍具有离子交换性能的多孔基材膜和使浸渍的组合物聚合，所述组合物包括：
离子传导材料；和
水溶性载体，
其中所述离子传导材料为选自离子传导单体和离子传导聚合物的至少一种化合物，
其中所述离子传导单体包括季铵盐，
其中所述季铵盐为由以下式1和2表示的化合物的至少一种化合物：
[式1]
[式2]
其中所述离子传导聚合物包括选自如下的至少一种化合物：聚(二烯丙基二甲基氯化铵)、聚(丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基氯化铵)、聚(二甲胺-共-表氯醇-共-乙二胺)、以及由以下式3和4表示的化合物：
[式3]
其中在式3中，x与y之比(x/y)在0.1至0.5的范围内，且由式3表示的季铵盐的重均分子量在100000至500000的范围内，
[式4]
其中在式4中，n是100至10000的整数，
其中所述水溶性载体包括水溶性单体和水溶性聚合物的至少一种，
其中所述水溶性单体包括乙烯醇、乙酸乙烯酯、丙烯腈、和甲基丙烯酸甲酯的至少一种，
其中所述水溶性聚合物包括聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚(丙烯酰胺-共-丙烯酸)、聚乙烯醇、和聚(4-苯乙烯磺酸钠)的至少一种。
2.权利要求1的氧化还原液流电池，其中所述离子传导材料与所述水溶性载体的重量比在70:30至30:70的范围内。
3.权利要求1的氧化还原液流电池，其中所述组合物进一步包括至少一种溶剂。
4.权利要求3的氧化还原液流电池，其中所述溶剂包括水、甲醇、乙醇、二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、和四氢呋喃的至少一种。
5.权利要求4的氧化还原液流电池，其中所述溶剂的量在基于总计100重量份的所述离子传导材料和所述水溶性载体的大于0至100重量份的范围内。
6.权利要求1的氧化还原液流电池，其中所述组合物进一步包括热聚合引发剂或光聚合引发剂。
7.权利要求1的氧化还原液流电池，其中所述离子交换膜在25℃下具有1.0×10-4S/cm至6.0×10-4S/cm的离子电导率。
8.权利要求1的氧化还原液流电池，其中所述离子交换膜具有20至100μm的厚度。
9.权利要求1的氧化还原液流电池，其中所述离子交换膜是阴离子交换膜，和所述阴极电解质与所述阳极电解质的至少一种是有机电解质。
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Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101885246B1 (ko) * 2012-04-06 2018-08-03 삼성전자주식회사 이온 교환체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 이온 교환 필터 장치와 전기 탈이온 장치
KR102014987B1 (ko) 2012-12-14 2019-08-27 삼성전자주식회사 레독스 플로우 전지
KR101802285B1 (ko) 2013-10-28 2017-11-29 현대일렉트릭앤에너지시스템(주) 이온 교환막 및 그 제조방법
KR101549525B1 (ko) * 2013-10-31 2015-09-03 한국에너지기술연구원 레독스 흐름전지용 바나듐 이온 저투과성 양쪽성 이온 교환막 및 이를 포함하는 레독스 흐름전지
KR102126034B1 (ko) 2013-11-01 2020-06-23 삼성전자주식회사 이온 교환막, 그 제조방법 및 그것을 포함한 레독스 플로우 전지
JP6103386B2 (ja) * 2014-01-24 2017-03-29 住友電気工業株式会社 レドックスフロー電池
CN104059193B (zh) * 2014-06-27 2016-01-20 苏州大学 一种碱性阴离子交换膜及其制备方法
JP6172394B2 (ja) * 2014-07-10 2017-08-02 日新電機株式会社 レドックスフロー電池
WO2016068606A1 (ko) * 2014-10-28 2016-05-06 주식회사 엘지화학 고분자 중합용 조성물, 이를 이용한 고분자, 이를 이용한 고분자 전해질막
EP3054518A1 (en) * 2015-02-06 2016-08-10 Paul Scherrer Institut Electrolyte membrane with selective ion transport properties and a redox flow battery comprising an electrolyte membrane
KR102010255B1 (ko) * 2015-09-15 2019-08-13 주식회사 아모그린텍 이온교환막 및 그 제조방법
WO2017048103A1 (ko) 2015-09-15 2017-03-23 주식회사 아모그린텍 이온교환막 및 그 제조방법
EP3420610A4 (en) * 2016-02-26 2019-10-09 Case Western Reserve University COMPOSITE MEMBRANES FOR CIRCULATING BATTERIES
US20170279130A1 (en) * 2016-03-24 2017-09-28 United Technologies Corporation Separator layer for flow battery
CN109314263A (zh) * 2016-06-17 2019-02-05 3M创新有限公司 离子交换膜以及生产离子交换膜的方法、膜电极组件和氧化还原液流电池组
IT201600071670A1 (it) * 2016-07-08 2018-01-08 Eni Spa Batterie Redox a flusso non acquose
ES2968670T3 (es) 2016-08-25 2024-05-13 Proton Energy Sys Inc Conjunto de electrodos de membrana y método de fabricación del mismo
US10930937B2 (en) * 2016-11-23 2021-02-23 Lockheed Martin Energy, Llc Flow batteries incorporating active materials containing doubly bridged aromatic groups
WO2019068051A2 (en) * 2017-09-28 2019-04-04 Yushan Yan POLY (ARYL PIPERIDINIUM) POLYMERS COMPRISING THOSE HAVING STATIC CATIONIC PENDANT GROUPS FOR USE AS ANION AND IONOMER EXCHANGING MEMBRANES
WO2019078146A1 (ja) * 2017-10-17 2019-04-25 昭和電工株式会社 電解液、およびレドックスフロー電池
US11211607B2 (en) 2017-12-01 2021-12-28 Eos Energy Storage Llc Bipolar electrode comprising a loaded carbon felt
KR102157935B1 (ko) 2018-01-10 2020-09-18 주식회사 엘지화학 강화 분리막 제조방법, 이에 의하여 제조된 강화 분리막 및 레독스 흐름 전지
CN109546191B (zh) * 2018-11-07 2021-06-18 大连理工大学 一种混合基质型阴离子膜及其制备方法
CN110350195B (zh) * 2019-06-24 2020-12-29 北京科技大学 一种锂离子电池负极粘结剂及锂离子电池负极的制备方法
CN111244366B (zh) * 2020-01-20 2022-08-09 哈尔滨工业大学 一种基于多层芳纶纳米纤维的锂硫电池隔膜的制备方法
JP2023089322A (ja) * 2020-05-15 2023-06-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レドックスフロー電池
CN113764693A (zh) * 2020-06-03 2021-12-07 中国科学院大连化学物理研究所 一种非离子型离子传导膜及其制备和应用
CN111725549B (zh) * 2020-06-24 2021-05-25 常州大学 一种基于聚乙烯醇的聚合物电解质膜及其制备方法
CN111952649B (zh) * 2020-07-30 2023-03-10 四川大学 一种用于阴离子交换膜燃料电池的聚乙烯醇/聚季铵盐阴离子交换膜
US20220134292A1 (en) * 2020-11-04 2022-05-05 Uop Llc Ionically conductive thin film composite membranes for energy storage applications
US11749811B2 (en) * 2021-03-25 2023-09-05 Uop Llc Ionically conductive asymmetric composite membrane for electrochemical energy system applications
US20230124791A1 (en) * 2021-10-18 2023-04-20 Uop Llc Polyelectrolyte multilayer membrane for redox flow battery applications
US11804615B2 (en) 2021-10-18 2023-10-31 Uop Llc Membrane electrode assembly for redox flow battery applications

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101185185A (zh) * 2005-05-31 2008-05-21 松下电器产业株式会社 二次电池和使用了该二次电池的电源系统、以及电源系统的使用方法
CN101337999A (zh) * 2007-07-02 2009-01-07 日本高度纸工业株式会社 高离子传导性固体电解质及其制法和使用其的电化学系统
CN102131568A (zh) * 2008-06-30 2011-07-20 3M创新有限公司 形成可再润湿非对称膜的方法

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5729337A (en) 1980-07-31 1982-02-17 Fujikura Kasei Kk Body electrode
US4468441A (en) 1981-10-01 1984-08-28 Rai Research Corp. Separator membranes for redox-type electrochemical cells
JPS6020462A (ja) * 1983-07-13 1985-02-01 Asahi Chem Ind Co Ltd 改良されたレドツクスフロ−電池用隔膜
JPS6122574A (ja) * 1984-07-09 1986-01-31 Sumitomo Electric Ind Ltd 電池
US5145618A (en) * 1989-09-08 1992-09-08 Ionics, Incorporated Process for manufacturing continuous supported ion selective membranes using non-polymerizable high boiling point solvents
US5626988A (en) 1994-05-06 1997-05-06 Battery Technologies Inc. Sealed rechargeable cells containing mercury-free zinc anodes, and a method of manufacture
US6054230A (en) 1994-12-07 2000-04-25 Japan Gore-Tex, Inc. Ion exchange and electrode assembly for an electrochemical cell
JPH09223513A (ja) * 1996-02-19 1997-08-26 Kashimakita Kyodo Hatsuden Kk 液循環式電池
KR100204262B1 (ko) 1996-08-19 1999-06-15 이서봉 중합체 이온 전도막 및 이의 제조 방법
US6130175A (en) 1997-04-29 2000-10-10 Gore Enterprise Holdings, Inc. Integral multi-layered ion-exchange composite membranes
US6248469B1 (en) 1997-08-29 2001-06-19 Foster-Miller, Inc. Composite solid polymer electrolyte membranes
US5998058A (en) 1998-04-29 1999-12-07 International Fuel Cells Corporation Porous support layer for an electrochemical cell
AU2831000A (en) 1999-03-08 2000-09-28 Center For Advanced Science And Technology Incubation, Ltd. Electrolytic membrane for fuel cell and its manufacturing method, and fuel cell and its manufacturing method
EP1143546B1 (en) 1999-09-27 2009-11-11 Sumitomo Electric Industries, Limited Redox flow battery
US7008723B2 (en) 2001-08-21 2006-03-07 Ecosol Solar Technologies Inc. Method of manufacture of an anode composition for use in a rechargeable electrochemical cell
US20050118479A1 (en) 2002-03-07 2005-06-02 Takeo Yamaguchi Electrolyte film and solid polymer fuel cell using the same
US6841283B2 (en) 2002-10-21 2005-01-11 Utc Fuel Cells, Llc High water permeability proton exchange membrane
WO2005091409A1 (ja) 2004-03-19 2005-09-29 Toagosei Co., Ltd. 電解質膜および燃料電池
US7807063B2 (en) 2004-09-28 2010-10-05 Giner Electrochemical Systems, Llc Solid polymer electrolyte composite membrane comprising plasma etched porous support
US20060234129A1 (en) 2005-04-14 2006-10-19 Ovonic Battery Company, Inc. Batteries utilizing a solid polymeric electrolyte
US8232325B2 (en) * 2006-02-28 2012-07-31 Tokuyama Corporation Separation membrane for direct liquid fuel cell and method for producing same
JP2008204647A (ja) * 2007-02-16 2008-09-04 Nippon Synthetic Chem Ind Co Ltd:The アニオン交換膜型燃料電池用の電解質膜および接着剤
JP2009093998A (ja) 2007-10-11 2009-04-30 Tokuyama Corp 直接液体燃料型燃料電池用隔膜およびその製造方法
US7927731B2 (en) 2008-07-01 2011-04-19 Deeya Energy, Inc. Redox flow cell
CN102449042B (zh) * 2009-03-25 2015-09-16 可乐丽股份有限公司 阴离子交换膜及其制造方法
EP2418013A4 (en) 2009-04-09 2013-10-23 Univ Yamaguchi CHARGE MOSAIC MEMBRANE
EP2420310A4 (en) * 2009-04-13 2013-04-17 Univ Yamaguchi ION EXCHANGE MEMBRANE AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
KR101062767B1 (ko) 2009-04-23 2011-09-06 한국에너지기술연구원 바나듐 레독스-흐름 2차전지용 격막의 제조 방법 및 그 격막
CN102804470B (zh) * 2009-06-09 2015-04-15 夏普株式会社 氧化还原液流电池
JP5479000B2 (ja) * 2009-09-02 2014-04-23 ニッポン高度紙工業株式会社 高イオン伝導性固体電解質及び該固体電解質を使用した電気化学システム
CN102770197B (zh) 2009-12-28 2015-07-01 可乐丽股份有限公司 荷电镶嵌多层膜及其制造方法
KR101638595B1 (ko) 2010-01-29 2016-07-12 삼성전자주식회사 레독스 플로우 전지
CN101853947B (zh) * 2010-05-21 2012-11-07 东华大学 燃料电池用复合交联型碱性聚合物膜、制备方法和应用
CN102544547A (zh) * 2012-01-06 2012-07-04 东华大学 具有耐碱稳定性的碱性阴离子交换复合膜及其制备和应用
JP6122574B2 (ja) 2012-03-30 2017-04-26 三菱重工メカトロシステムズ株式会社 迂回情報提供システム、迂回情報処理方法、迂回情報処理装置、プログラム、及び記録媒体

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101185185A (zh) * 2005-05-31 2008-05-21 松下电器产业株式会社 二次电池和使用了该二次电池的电源系统、以及电源系统的使用方法
CN101337999A (zh) * 2007-07-02 2009-01-07 日本高度纸工业株式会社 高离子传导性固体电解质及其制法和使用其的电化学系统
CN102131568A (zh) * 2008-06-30 2011-07-20 3M创新有限公司 形成可再润湿非对称膜的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
钒液流电池用离子交换膜的研究进展;赵 平等;《电池工业》;20090831;第14卷(第4期);第264-267页 *

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