CN110383553A - 增强隔膜的制造方法、使用该制造方法制造的增强隔膜和氧化还原液流电池 - Google Patents

增强隔膜的制造方法、使用该制造方法制造的增强隔膜和氧化还原液流电池 Download PDF

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Abstract

本说明书涉及一种增强隔膜的制造方法、使用该制造方法制造的增强隔膜和氧化还原液流电池，所述增强隔膜的制造方法包括：使用包含离子聚合物和乙醇的第一溶液预处理多孔载体；和将包含离子聚合物和溶剂的第二溶液浸渍到预处理过的多孔载体中，其中，所述第一溶液的浓度低于所述第二溶液的浓度。

Description

增强隔膜的制造方法、使用该制造方法制造的增强隔膜和氧 化还原液流电池
技术领域
本说明书涉及一种增强隔膜的制造方法、使用其制造的增强隔膜和氧化还原液流电池。
本申请要求于2018年01月10日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2018-0003222的优先权和权益，该申请的全部内容通过引用并入本说明书中。
背景技术
能量存储技术是有效使用在整个能源领域的重要技术，如能量使用的效率、提高供电系统的容量或可靠性、对随着时间具有大波动的新型可再生能源的扩大引入、或移动物体的能量回收，并且其发展潜力和对社会贡献的需求已经增加。
已经积极地进行对二次电池的研究，以便调节半自治区域供电系统如微电网的供需平衡以及适当分配诸如风能或光发电的新型可再生能源发电的不均衡输出，并且控制现0有电力系统由于差异产生的电压和频率波动的影响，并且预期二次电池在这些领域中的使用正在增加。
当检查用于高容量电力存储的二次电池所需要的性能时，能量存储密度需要高，并且作为最适合这种性能的高容量和高效率的二次电池，液流电池受到最多关注。
液流电池中最重要的组件是可阳离子交换的聚合物电解质膜，并且在确保高阳离子电导率用于有效的电池运行的方向上已经进行了研究。
发明内容
技术问题
本说明书旨在通过当预处理增强隔膜时，通过提高疏水性多孔载体与亲水性离子聚合物之间的亲和力，增加离子聚合物在多孔载体中的浸渍速率，来提高增强隔膜的选择性离子渗透性并且防止电解液的交叉(crossover)现象，从而提高电池性能。
技术方案
本说明书的一个实施方案提供一种增强隔膜的制造方法，包括：使用包含离子聚合物和乙醇的第一溶液预处理多孔载体；和将包含离子聚合物和溶剂的第二溶液浸渍到预处理过的多孔载体中，其中，所述第一溶液的浓度低于所述第二溶液的浓度。
本说明书的另一实施方案提供一种使用上述制造方法制造的增强隔膜。
本说明书的又一实施方案提供一种包括所述增强隔膜的氧化还原液流电池。
有益效果
使用本公开的制造方法制造增强隔膜能够提高亲水性离子聚合物向表现出疏水性的多孔载体中的浸渍速率。此外，通过防止电解液活性离子通过增强隔膜，可以降低活性离子渗透性，并且可以防止电解液的交叉现象。
附图说明
图1是示出液流电池的常规结构的截面图；
图2是根据本说明书的一个实施例的增强隔膜的表面视图；
图3是根据本说明书的另一实施例的增强隔膜的表面视图；
图4是通过仅使用乙醇预处理多孔载体而制造的增强隔膜的表面视图；
图5顺序地示出了浸渍离子聚合物之前的多孔载体的横截面视图和根据本说明书的一个实施例的浸渍有离子聚合物的增强隔膜的横截面视图；
图6是示出本公开的一个实施例和比较例的放电容量的图；
图7是示出本公开的一个实施例和比较例的能量效率的图。
具体实施方式
下文中，将更详细地描述本说明书。
在本说明书中，除非另外特别说明，否则特定部分“包含”特定成分的描述指还能够包含其它成分，并且不排除其它成分。
本公开的一个实施方案提供一种增强隔膜的制造方法，包括：使用包含离子聚合物和乙醇的第一溶液预处理多孔载体；和将包含离子聚合物和溶剂的第二溶液浸渍到预处理过的多孔载体中，其中，所述第一溶液的浓度低于所述第二溶液的浓度。
使用本公开的制造方法制造增强隔膜可以提高增强隔膜的离子聚合物浸渍速率。提高离子聚合物浸渍速率可以有效地转移氢离子，并且可以防止电解液的活性离子的迁移。因此，隔膜的选择性离子渗透性会增加。
作为所述增强隔膜的材料，通常使用诸如全氟磺酸(Nafion)的离子聚合物，然而，仅由Nafion制造的纯隔膜的价格高，具有低的机械强度，并且还具有低的选择性离子渗透性，并且用作长时间工作的电池的隔膜具有限制。为了克服这种限制，通过将离子聚合物浸渍到包含基底、增强材料的多孔载体中来制造增强隔膜。
通过将离子聚合物浸渍到多孔载体中来制造增强隔膜，可以提高隔膜的机械强度，并且还可以提高耐久性和选择渗透性。此外，与纯膜相比，制造成本低，这引起经济的优点。然而，当电池长时间工作时，离子聚合物会从多孔载体上脱落，并且需要有效地将离子聚合物浸渍到多孔载体的纳米尺寸的孔中的方法。
本公开通过提高多孔载体与离子聚合物之间的亲和力来增加离子聚合物在多孔载体中的浸渍速率。
现有的预处理方法包括通过在疏水性多孔载体上喷射乙醇来使多孔载体暂时亲水的方法。此外，有将多孔载体浸入向乙醇中添加甘油的溶液中的方法。通过在多孔载体上喷射乙醇的预处理方法可以使多孔载体亲水，然而，当稍后将预处理过的多孔载体浸入亲水性聚合物溶液中时，亲水性聚合物溶液的浓度会降低。具体地，当使用通过卷对卷的连续工艺制造增强隔膜时，亲水性聚合物溶液的浓度会大大降低，并且离子聚合物的浸渍速率会降低。此外，通过将多孔载体浸入向乙醇中添加甘油的溶液中的预处理方法在预处理之后甘油会残留在增强隔膜中，引起对隔膜的副作用。
然而，通过本公开使用包含离子聚合物和乙醇的第一溶液预处理多孔载体，可以提高疏水性多孔载体与亲水性离子聚合物之间的亲和力，而不降低在预处理之后用于浸渍的亲水性聚合物溶液的浓度，并且可以增加离子聚合物的浸渍速率。
本公开的第一溶液中包含的离子聚合物以粉末状态分散在乙醇中。之后，根据需要，可以使用过滤器过滤第一溶液，并且用于预处理。
换言之，在本说明书中，所述第一溶液中包含的所述离子聚合物为粉末状态。
在本说明书的一个实施方案中，所述预处理可以是将第一溶液喷射或浸渍到多孔载体上。优选地，可以将第一溶液喷射在多孔载体上。所述喷射或浸渍可以在20℃至25℃下进行大于0分钟且小于或等于3分钟。在上述范围内，可以通过使预处理效果最大化来提高离子聚合物的浸渍速率。当预处理中的温度高于25℃或时间长于3分钟时，乙醇会蒸发，降低预处理效果。
在本说明书的一个实施方案中，所述第二溶液可以具有分散在溶剂中的离子聚合物，并且是亲水性聚合物溶液。所述亲水性聚合物溶液可以通过将离子聚合物以粉末状态分散在溶剂中来制备。当离子聚合物以粉末状态分散在溶剂中时，在离子聚合物之间会发生聚集，降低离子聚合物分散到溶剂中的程度。然而，本公开使用第一溶液预处理多孔载体，因此，可以提高多孔载体与离子聚合物之间的亲和力，并且，当第二溶液浸渍离子聚合物时，离子聚合物的浸渍速率可以进一步增加。
在本说明书的一个实施方案中，所述第一溶液的浓度低于所述第二溶液的浓度。
浓度是指根据本说明书的溶液中包含的离子聚合物的含量。浓度可以指百分浓度。
在本说明书的一个实施方案中，相对于第一溶液的总重量，第一溶液的离子聚合物的含量为1重量％至5重量％，优选为1重量％至3重量％。此外，相对于第二溶液的总重量，第二溶液的离子聚合物的含量可以为10重量％至40重量％，优选为15重量％至25重量％。当使用包含根据上述重量范围的低浓度的离子聚合物的第一溶液进行预处理并且将包含高浓度的离子聚合物的第二溶液浸渍到多孔载体中时，可以减小第二溶液的浓度降低，并且可以提高多孔载体与离子聚合物之间的亲和力。
在本说明书的一个实施方案中，第一溶液的浓度与第二溶液的浓度之间的差可以为5重量％至39重量％。百分浓度的差可以优选为10重量％至24重量％。当满足上述浓度差范围时，由预处理得到的离子聚合物向多孔载体中的浸渍速率会增加。
在本说明书的一个实施方案中，第二溶液的浸渍可以是将预处理过的多孔载体浸入第二溶液中。具体地，可以在20℃至25℃下将预处理过的多孔载体浸入第二溶液中1分钟至20分钟，优选为5分钟至10分钟。根据需要，在第二溶液的浸渍之后，还可以包括在室温下干燥所得物24小时。
在本说明书的一个实施方案中，第二溶液中包含的溶剂是亲水性溶剂。
在本说明书的一个实施方案中，第二溶液中包含的溶剂可以是亲水性溶剂，如水、二甲基乙酰胺(DMAc)或二甲基亚砜(DMSO)，但是不限于此，并且可以使用本领域中通常使用的那些。第二溶液中包含的溶剂不包括第一溶液中包含的醇如乙醇。
在本说明书的一个实施方案中，所述离子聚合物可以是氟系聚合物、烃类聚合物或部分氟系聚合物。所述氟系聚合物的实例可以包括Nafion(Dupont)、Aquivion(Solvay)、3M Ionomer(3M的离聚物)等。所述烃类聚合物的实例可以包括磺化聚醚酮(S-PEEK)或磺化聚芳基醚酮(S-PAEK)。此外，离子聚合物的实例可以包括聚氧化乙烯(PEO)或聚乙烯醇(PVA)。所述离子聚合物可以是离子导电聚合物。对离子导电聚合物没有特别地限制，只要它是能够离子交换的物质即可，并且可以使用本领域中通常使用的那些。
在本说明书的一个实施方案中，第一溶液中包含的离子聚合物和第二溶液中包含的离子聚合物可以是相同类型或不同类型的系列。在另一实施方案中，第一溶液中包含的离子聚合物和第二溶液中包含的离子聚合物是相同类型，并且可以是氟系聚合物。当第一溶液中包含的离子聚合物和第二溶液中包含的离子聚合物是相同类型时，根据本公开的一个实施方案的增强隔膜的离子聚合物的浸渍速率可以进一步增加。在一个实施方案中，第一溶液中包含的离子聚合物可以是3M的离聚物，并且第二溶液中包含的离子聚合物可以是Aquivion(Solvay)。所述烃类聚合物可以是不含氟基的烃类磺化聚合物，并且相反，所述氟系聚合物可以是用氟基饱和的磺化聚合物，所述部分氟系聚合物可以是未被氟基饱和的磺化聚合物。
另外，所述离子导电聚合物可以是选自磺化全氟磺酸类聚合物、磺化烃类聚合物、磺化芳香族砜类聚合物、磺化芳香族酮类聚合物、磺化聚苯并咪唑类聚合物、磺化聚苯乙烯类聚合物、磺化聚酯类聚合物、磺化聚酰亚胺类聚合物、磺化聚偏二氟乙烯类聚合物、磺化聚醚砜类聚合物、磺化聚苯硫醚类聚合物、磺化聚苯醚类聚合物、磺化聚磷腈类聚合物、磺化聚萘二甲酸乙二醇酯类聚合物、磺化聚酯类聚合物、掺杂聚苯并咪唑类磺化聚合物、磺化聚醚酮类聚合物、磺化聚苯基喹喔啉类聚合物、磺化聚砜类聚合物、磺化聚吡咯类聚合物和磺化聚苯胺类聚合物中的一种、两种或更多种聚合物。所述聚合物可以是单一共聚物、交替共聚物、无规共聚物、嵌段共聚物、多嵌段共聚物或接枝共聚物，但是不限于此。
所述离子导电聚合物可以是阳离子导电聚合物，并且例如，可以包括Nafion、磺化聚醚醚酮(sPEEK)、磺化聚醚酮(sPEK)、聚(偏二氟乙烯)-接枝-聚(苯乙烯磺酸)(PVDF-g-PSSA)和磺化聚(芴基醚酮)中的至少一种。
所述离子导电聚合物的重均分子量可以为数千至数千万。具体地，所述聚合物的重均分子量可以大于或等于1,000g/mol且小于或等于10,000,000g/mol，然而，重均分子量不限于此。
对所述多孔载体的孔的尺寸没有特别地限制，只要保持工艺过程中所需要的机械性能即可，然而，孔尺寸可以大于或等于1mm且小于或等于10cm。
基于多孔载体的宽度，孔尺寸的百分比可以大于或等于0.1％且小于或等于10％。这具有的优点在于，多孔载体保持紧密，并且还可以减少使用所述多孔载体制造的增强隔膜的损失。
所述多孔载体的多个孔的形状可以是圆形、椭圆形或多边形。多边形指由三条以上线段围绕的图形，并且根据侧边的数目可以是三角形、矩形、五边形、六边形等，并且没有特别地限制。
在多孔载体的两侧排布的多个孔中，对相邻孔之间的距离没有特别地限制，只要保持工艺过程中所需要的机械性能即可，然而，相邻孔之间的距离可以大于或等于1mm且小于或等于10cm。孔之间的距离指任意一个孔的中心和与该任意一个孔相邻的另一孔的中心之间的距离。基于孔之间的距离，孔尺寸百分比可以大于或等于1％且小于或等于100％。
在本说明书中，所述多孔载体在载体结构和材料方面没有特别地限制，只要它包含多个孔即可，并且可以使用本领域中通常使用的那些。例如，可以包括聚酰亚胺(PI)、聚砜(PSF)、聚苯并咪唑(PBI)、尼龙，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚(亚芳基醚砜)(PAES)、聚醚醚酮(PEEK)、聚芳基酰胺、氟系(氟化)乙烯丙烯(FEP)、聚(乙烯-共聚-四氟乙烯)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和全氟烷氧基聚合物(PFA)中的至少一种。
虽然对多孔载体的厚度没有特别地限制，但是多孔载体的厚度可以大于或等于1μm且小于或等于500μm。
虽然对多孔载体的宽度没有特别地限制，但是多孔载体的宽度可以大于或等于10cm且小于或等于10m。
所述多孔载体可以包括多孔金属，包括Au、Sn、Ti、Pt-Ti和IrO-Ti中的至少一种；或多孔碳，包括碳纸、碳纳米管、石墨毡和碳毡中的至少一种。
在本说明书的一个实施方案中，所述增强隔膜的制造方法可以包括，将第二溶液浸渍到预处理过的多孔载体中之后，干燥所得物。所述干燥可以使用热板或真空烘箱在70℃至230℃下进行。具体地，所述干燥可以在80℃下3天，在180℃下6小时，在200℃下4分钟来逐步进行。在氟系聚合物中，当在80℃下干燥3天时，Nafion可以被充分干燥，然而，对于在本公开的一个实施方案中使用的Aquivion，干燥需要在80℃下3天，在180℃下6小时，在200℃下4分钟来逐步进行，以防止当用于液流电池时浸渍到多孔载体中的离子聚合物被水冲洗掉。
本说明书的一个实施方案可以通过使用上述制造方法提供具有提高的离子聚合物浸渍速率的增强隔膜。
在本公开的一个实施方案中，基于尺寸为8cm宽×8cm长以及50μm厚度的增强隔膜，使用上述制造方法制造的增强隔膜的离子聚合物的浸渍量可以为0.4g至0.5g。具体地，离子聚合物的浸渍量可以为0.45g至0.5g。厚度不限于上述范围，并且可以根据增强隔膜的应用或诸如电流密度或电压的电池运行环境而变化。离子聚合物的浸渍量可以通过从使用本公开的制造方法制造的增强隔膜的重量中减去使用本公开的制造方法之前的多孔载体的重量来计算。由于如上所述的范围内的离子聚合物的这种高浸渍量，可以增加增强隔膜的离子电导率，并且可以得到有效的电池运行。
使用本公开的制造方法制造的增强隔膜的孔隙率可以大于或等于0％且小于或等于1％。优选地，所述孔隙率可以是0％。孔隙率指相对于增强隔膜的总体积，空隙所占的比率。使用本公开的制造方法制造的增强隔膜通过经过预处理可以几乎不包含空隙。
本说明书的一个实施方案提供一种包括所述增强隔膜的氧化还原液流电池。所述氧化还原液流电池可以是钒氧化还原液流电池。
使用本说明书的一个实施方案制造的氧化还原液流电池的离子电导率可以为0.038S/cm以上。在另一实施方案中，离子电导率可以为0.040S/cm以上。在另一实施方案中，离子电导率可以为0.038S/cm至0.050S/cm，但是不限于此。同时，使用不包括使用根据本公开的一个实施方案的第一溶液预处理多孔载体的隔膜制造的氧化还原液流电池的离子电导率为0.032S/cm以下。换言之，与不经过预处理的隔膜相比，经过本公开的预处理的增强隔膜具有更高的离子聚合物浸渍速率，并且包括本公开的增强隔膜的液流电池具有更高的离子电导率，这对电池运行更有效。
在本说明书的一个实施方案中，所述增强隔膜是包含多孔基底并且能够交换离子的膜，并且可以指离子交换膜、离子转移膜、离子传导膜、隔膜、离子交换隔膜、离子转移隔膜、离子传导隔膜、离子交换电解质膜、离子转移电解质膜、离子传导电解质膜等。
所述氧化还原液流电池是通过电解液中包含的活性物质被氧化和被还原而充电和放电的体系，并且是将活性物质的化学能直接存储为电能的电化学存储装置。
所述氧化还原液流电池可以包括：负极，在该负极中注入和排出包含负极活性物质的负极电解液；正极，在该正极中注入和排出包含正极活性物质的正极电解液；和设置在所述负极和所述正极之间的隔膜。
在图1中，氧化还原液流电池还可以包括：分别储存负极电解液或正极电解液的负极槽和正极槽；连接至负极槽和正极槽以将电解液供应至负极或正极的泵；分别从泵流入负极电解液或正极电解液的负极入口(31)和正极入口(32)；以及分别将电解液从负极(21)或正极(22)排出至负极槽和正极槽的负极出口(41)和正极出口(42)。
对液流电池的形状没有限制，并且其实例可以包括硬币型、平板型、圆筒型、喇叭型、纽扣型、片型或层压型。
负极指在从槽中注入和排出负极电解液时能够通过化学反应对电能充电和放电的区域，正极指在从槽中注入和排出正极电解液时能够通过化学反应对电能充电和放电的区域。
负极电解液和正极电解液可以各自包含电解质和溶剂。对电解质和溶剂没有特别地限制，并且可以使用本领域中通常使用的那些。
例如，所述氧化还原液流电池可以使用V(IV)/V(V)氧化还原电对作为正极电解质，并且可以使用V(II)/V(III)氧化还原电对作为负极电解质。
所述氧化还原液流电池可以使用卤素氧化还原电对作为正极电解质，并且可以使用V(II)/V(III)氧化还原电对作为负极电解质。
在本说明书的一个实施方案中，所述氧化还原液流电池的剩余容量可以为29％以上。所述剩余容量可以具体为29％至100％，更具体地为63％至100％。所述氧化还原液流电池在200次循环时的电流效率可以为95％以上。所述电流效率可以具体为95％至100％，更具体为96％至100％。此外，所述氧化还原液流电池在200次循环时的电压效率可以为74％以上。所述电压效率可以具体为74％至100％，更具体为76％至100％。所述氧化还原液流电池在200次循环时的能量效率可以为71％以上。所述能量效率可以具体为71％至100％，更具体为74％至100％。满足上述范围可以提供有效的液流电池运行。
在本说明书中，浸渍指离子聚合物渗透到基底中。本说明书中的浸渍可以通过对基底浸渍、狭缝模头涂布、棒浇铸等在第二溶液上进行。
在本说明书中，所述浸渍可以表示为诸如浸渍涂布或浸渍方法的术语。
在本说明书中，所述氧化还原液流电池利用由当包含不同氧化态的活性物质的液体电解质与其间的离子交换膜相遇时发生的电子交换而充电和放电的原理。氧化还原液流电池通常形成为具有：容纳液体电解质的槽；发生充电和放电的电池单元；以及用于在槽与电池单元之间循环液体电解质的循环泵，并且电池单元的单元电池包括电极、电解质和隔膜。
当使用根据本说明书的一个实施方案的增强隔膜作为氧化还原液流电池的隔膜时，可以得到上述效果。
除了氧化还原液流电池包括根据本说明书的一个实施方案的增强隔膜之外，本说明书的氧化还原液流电池可以使用本领域中已知的常规方法制造。
下文中，将参照实施例详细描述本说明书。然而，根据本说明书的实施例可以被修改为各种其它形式，并且本说明书的范围不应理解为局限于下面描述的实施例。提供本说明书的实施例以便向本领域普通技术人员更全面地描述本说明书。
实施例1.
相对于包含3M的离聚物离子聚合物和乙醇的第一溶液的总重量，通过混合1重量％的3M的离聚物离子聚合物粉末和乙醇来制备第一溶液。将制备的第一溶液在20℃至25℃下喷射在多孔载体上3分钟用于预处理。作为所述多孔载体，使用聚四氟乙烯(PTFE)。
3M的离聚物离子聚合物的结构如下。
在该结构中，每一个磺酸基(-SO3H)的聚合物结构的当量(EW)为850g，n/m为4.7。之后，相对于包含Aquivion(Solvay)离子聚合物和水的第二溶液的总重量，通过混合25重量％的该离子聚合物和水来制备第二溶液。将预处理过的多孔载体在20℃至25℃下浸入第二溶液中5分钟至10分钟来浸渍Aquivion(Solvay)离子聚合物。Aquivion(Solvay)离子聚合物的结构如下。
在该结构中，每一个磺酸基(-SO3H)的聚合物结构的当量(EW)为830g，n/m为5.5。之后，将浸渍有Aquivion(Solvay)离子聚合物的增强隔膜在80℃下3天，180℃下6小时并且200℃下4分钟逐步干燥，来制造增强隔膜。
对包括制造的增强隔膜的氧化还原液流电池进行端电池评价。
实施例2.
除了相对于第一溶液的总重量，使用5重量％的3M的离聚物离子聚合物粉末之外，以与实施例1中相同的方式制造增强隔膜，并且对包括该增强隔膜的氧化还原进行端电池评价。
比较例1.
除了仅使用乙醇代替第一溶液之外，以与实施例1中相同的方式制造增强隔膜，并且对包括该增强隔膜的氧化还原液流电池进行端电池评价。
比较例2.
对包括作为纯隔膜的Nafion的氧化还原液流电池进行端电池评价。作为所述纯隔膜，使用厚度为50μm并且仅由由下面结构表示的离子聚合物形成而不包含多孔基底的Nafion212产品。
在该结构中，每一个磺酸基(-SO3H)的聚合物结构的当量(EW)为1100g，n/m为6.6。对实施例1以及比较例1和比较例2的氧化还原液流电池进行的端电池性能评价的结果描述于下面表1中。
[表1]
如表1中的结果所示，可以确认，包括根据本公开的一个实施方案制造的增强隔膜的氧化还原液流电池的性能提高。具体地，可以确认，与比较例1和比较例2相比，实施例1和实施例2具有更高的离子电导率、电压效率和能量效率。此外，可以看出，与比较例2相比，实施例1具有更高的电池剩余容量和电流效率。
因此，可以确认，根据本说明书的一个实施方案制造的增强隔膜具有提高的离子聚合物浸渍速率和离子电导率，并且包括本公开的增强隔膜的氧化还原液流电池表现出优异的性能。
图2是通过使用相对于第一溶液的总重量离子聚合物的含量为1重量％的第一溶液预处理多孔载体，然后将相对于第二溶液的总重量离子聚合物的含量为25重量％的第二溶液浸渍到预处理过的多孔载体中而制造的增强隔膜的表面视图。
图3是通过使用相对于第一溶液的总重量离子聚合物的含量为5重量％的第一溶液预处理多孔载体，然后将相对于第二溶液的总重量离子聚合物的含量为25重量％的第二溶液浸渍到预处理过的多孔载体中而制造的增强隔膜的表面视图。
图4是在不包含离子聚合物的情况下通过使用乙醇预处理多孔载体，然后将相对于第二溶液的总重量离子聚合物的含量为25重量％的第二溶液浸渍到预处理过的多孔载体中而制造的增强隔膜的表面视图。
与图4相比，图2和图3中示出的孔具有更小的直径，并且可以确认，离子聚合物向多孔载体中的浸渍速率提高。
与图3相比，图2的增强隔膜中示出的孔具有更大的直径，然而，可以确认，图2的隔膜具有更均匀的表面。
图5示出了浸渍离子聚合物之前的多孔载体的横截面视图和实施例1制造的浸渍有离子聚合物的增强隔膜的横截面视图，并且可以确认，浸渍之后的增强隔膜不存在空隙，而浸渍之前的多孔载体中存在多个空隙。
图6示出了根据本公开的实施例1以及比较例1和比较例2的剩余容量，并且可以看出，与比较例1相比，实施例1的剩余容量的降低不大，相反，可以确认，使用作为纯膜的Nafion的比较例2的剩余容量的降低大。
图7示出了根据本公开的实施例1以及比较例1和比较例2的能量效率，并且可以确认，与比较例1和比较例2相比，实施例1具有更高的能量效率。
上文中，已经描述本公开的优选实施方案，然而，本公开不限于此，并且可以在本公开的权利要求书的范围和详细描述的范围内实施各种修改，并且这些修改也落入本公开的范围之内。
[附图标记]
1：外壳
10：隔膜
21：负极
22：正极
31：负极入口
32：正极入口
41：负极出口
42：正极出口

Claims (15)

1.一种增强隔膜的制造方法，包括：
使用包含离子聚合物和乙醇的第一溶液预处理多孔载体；和
将包含离子聚合物和溶剂的第二溶液浸渍到预处理过的多孔载体中，
其中，所述第一溶液的浓度低于所述第二溶液的浓度。
2.根据权利要求1所述的增强隔膜的制造方法，其中，相对于所述第一溶液的总重量，所述第一溶液的所述离子聚合物的含量为1重量％至5重量％，相对于所述第二溶液的总重量，所述第二溶液的所述离子聚合物的含量为10重量％至40重量％。
3.根据权利要求1所述的增强隔膜的制造方法，其中，所述第一溶液的百分浓度与所述第二溶液的百分浓度之间的差为5重量％至39重量％。
4.根据权利要求1所述的增强隔膜的制造方法，其中，所述第一溶液中包含的所述离子聚合物为粉末状态。
5.根据权利要求1所述的增强隔膜的制造方法，其中，所述预处理是将所述第一溶液喷射或浸渍到所述多孔载体上。
6.根据权利要求1所述的增强隔膜的制造方法，其中，所述第二溶液的浸渍是将预处理过的多孔载体浸入所述第二溶液中。
7.根据权利要求1所述的增强隔膜的制造方法，其中，所述第二溶液中包含的所述溶剂是亲水性溶剂。
8.根据权利要求1所述的增强隔膜的制造方法，其中，所述离子聚合物是氟系聚合物、烃类聚合物或部分氟系聚合物。
9.根据权利要求1所述的增强隔膜的制造方法，其中，所述第一溶液中包含的所述离子聚合物和所述第二溶液中包含的所述离子聚合物是相同类型或不同类型的系列。
10.根据权利要求1所述的增强隔膜的制造方法，还包括，在所述将第二溶液浸渍到预处理过的多孔载体中之后，干燥所得物。
11.一种增强隔膜，该增强隔膜使用权利要求1至10中任意一项所述的制造方法制造。
12.根据权利要求11所述的增强隔膜，其中，基于尺寸为8cm宽×8cm长并且厚度为50μm的所述增强隔膜，所述增强隔膜的离子聚合物的浸渍量为0.4g至0.5g。
13.根据权利要求11所述的增强隔膜，该增强隔膜的孔隙率大于或等于0％且小于或等于1％。
14.一种氧化还原液流电池，包括权利要求11所述的增强隔膜。
15.根据权利要求14所述的氧化还原液流电池，该氧化还原液流电池是钒氧化还原液流电池。
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