【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于液流電池領域，具體涉及一種新型聚乙烯基隔膜及其制備方法。
技術介紹
1、以鋅溴液流電池為代表的液流電池電解液成分是溴化鋅，鋅溴電池之所以在成本效益上具有顯著的競爭力，主要得益于其電解液的原材料價格。在儲能電池的成本構成中，電解液的成本占據了相當大的比例，大約為總成本的三成。鋅溴電池使用的電解液由鋅和溴這兩種元素組成，鋅作為一種廣泛存在的金屬，不僅容易大量獲取，而且市場價格相對較低。溴元素同樣易于獲取，其來源廣泛，甚至可以從污水處理過程中被提取出來。這些因素共同賦予了鋅溴電池在成本控制上的天然優勢。
2、類似于在鋰硫電池中充電過程中會發生正極產生的多硫化物中間體溶解到電解液中，并穿過隔膜向負極擴散，與負極的金屬鋰直接發生反應，即穿梭效應，造成有效物質的不可逆的損失，從而降低電池的庫倫效率與壽命。鋅溴液流電池在充電過程游離的溴會穿過隔膜，這種行為會導致自放電現象，從而影響電池的庫倫效率；在氫溴電池、礬溴電池、鋰溴電池同樣會面臨著溴傳輸的問題。
3、在鋅溴液流電池經常出現鋅枝晶，常常因為鋅不能均勻的沉積在負極側從而形成鋅枝晶，因此鋅溴液流電池中往往會設置隔膜，隔膜在液流電池中，尤其是鋅溴液流電池中扮演著關鍵角色，其功能不僅能抑制自放電現象，減少溴離子在正負極之間的不期望遷移，從而降低電池的自放電率。而且為離子提供傳輸通道，允許鋅離子(zn2+)在充放電過程中通過，同時防止正負極電解液混合，保持電池內部的離子遷移平衡。
4、因此對隔膜的改性是提高電池性能、降低自放電率、增強機械強度，以及
技術實現思路
1、針對現有技術中存在的問題，本專利技術提出了一種功能化聚乙烯隔膜及其制造工藝，這種新方法旨在通過特殊的制備技術，賦予聚乙烯隔膜更優異的綜合性能，以適應溴基液流電池的特殊需求。通過調控tic和tio2不同質量比進行簡單的球磨與煅燒形成ticxo1-x并且與speek溶液進行負載，在隔膜表面上刮涂形成一種特殊的薄層。
2、為了實現上述目的，本專利技術多采用的技術方案為：一種應用于溴基液流電池的功能化隔膜制備方法，包括以下步驟：
3、步驟1：隔膜預處理：將隔膜依次使用無水乙醇和去離子水對其進行清洗，以去除隔膜上的雜質和殘留物，清洗后，將隔膜置于通風的干燥箱中進行干燥處理；這一步驟是確保隔膜在后續處理中具有適宜的干燥程度，為制備新型隔膜打下良好基礎。
4、步驟2：配置磺化聚醚醚酮溶液：將磺化聚醚醚酮溶解于非質子極性溶劑，在水浴鍋中進行磁力攪拌形成均相的磺化聚醚醚酮溶液；待溶液冷卻后置于超聲波清洗器中進行超聲處理，以消除溶液中的氣泡，確保溶液均勻且無氣態雜質；
5、步驟3：制備碳氧化鈦化合物ticxo1-x：將設定摩爾比的tio2和tic進行球磨與煅燒，制備碳氧化鈦化合物ticxo1-x；
6、步驟4：將碳氧化鈦化合物ticxo1-x與磺化聚醚醚酮溶液進行負載：先將磺化聚醚醚酮溶液倒入玻璃瓶中，加入適量的碳氧化鈦化合物ticxo1-x，使碳氧化鈦化合物與磺化聚醚醚酮質量比為3:1，然后在磁力攪拌器上使其充分的混合攪拌，最后進行超聲處理，得到碳氧化鈦化合物ticxo1-x與磺化聚醚醚酮溶液充分負載的混合液；
7、步驟5：將混合液均勻涂覆在隔膜上，涂覆好的隔膜在鼓風烘箱內進行烘干處理。
8、作為本專利技術的一種優選方式，干燥環節中，溫度控制30-50℃之間，干燥時長為2-4小時。
9、作為本專利技術的一種優選方式，所述步驟2中：
10、磺化聚醚醚酮溶液中磺化聚醚醚酮的質量分數在6％-10％；非質子極性溶劑nmp(n-甲基-2-吡咯烷酮)、dmf(n，n-二甲基甲酰胺)和dmac(n，n-二甲基乙酰胺)
11、水浴鍋溫度為：60-80℃，磁力攪拌時間為：0.5-1.0h，攪拌速度控制在400-500r/min，超聲處理為：以30-50khz進行20-50min。
12、作為本專利技術的一種優選方式，所述步驟3中球磨具體包括：
13、將稱量好的tio2和tic放入聚四氟乙烯材質的球磨罐中，添加球磨珠，確保球磨珠與tio2和tic的質量比例為2:1，然后將其放入球磨機中進行4～6h的球磨處理，待球磨完成后，將所得樣品置于烘箱中進行進一步干燥。
14、作為本專利技術的一種優選方式，所述煅燒具體包括：
15、在坩堝內放入球磨后樣品，將坩堝置于充滿氬氣的法蘭式管狀爐中，隨后將爐溫升高至800-1000℃，并在此溫度下保持6-8h，保溫結束后，讓樣品在氬氣保護下緩慢冷卻至環境溫度，即得到碳氧化鈦化合物ticxo1-x。
16、作為本專利技術的一種優選方式，所述tic與tio2設定摩爾比為x:(1-x)，0.25≤x≤0.75。ticxo1-x結合了tic和tio2的優勢，展現出一系列顯著的優點：高導電性、化學穩定性、高熔點和硬度，以及環境友好型。
17、作為本專利技術的一種優選方式，所述步驟4中超聲處理為：以30-50khz進行10-20min。
18、作為本專利技術的一種優選方式，所述步驟5具體為：使用200μm厚度的刮刀將混合液均勻涂覆在隔膜上，涂覆好的隔膜在70-90℃鼓風烘箱內烘干2-4h。
19、作為本專利技術的一種優選方式，所述步驟1中隔膜為厚度≤0.6mm的聚乙烯基多孔隔膜，該隔膜具有良好的阻溴能力和低成本的優勢。
20、為了實現上述目的，本專利技術還提供了一種應用于溴基液流電池的功能化隔膜，使用上述方法制備。
21、本專利技術公開的功能化隔膜具有以下技術效果：
22、1、本專利技術將ticxo1-x與speek溶液進行負載，將負載過后的混合物刮涂在隔膜上形成一種油狀的薄層，所制備的功能化隔膜可以提高電池的庫倫效率與循環的穩定性，并且本專利技術不僅適用于鋅溴液流電池，同樣適用其他溴基電池，例：礬溴液流電池、氫溴液流電池、鋰溴液流電池，其它溴基電池同樣面臨著溴傳輸而引起自放電的問題。
23、2、本專利技術隔膜制備工藝簡便，縮短工藝時長，降低時間與人力成本：利用球磨機與管式爐進行球磨與煅燒，功能化隔膜制備時長大幅減少。
24、3、本專利技術結合了一種磺化聚醚醚酮溶液，使隔膜能夠降低傳質阻力和濃差極化：提高zn+的傳輸速率，降低鋅測的濃差極化并保持電池在充放電過程中優異的電導率，同時ticxo1-x有著優異的阻溴效果，二者的協同作用可以顯著提高電池的庫倫效率，庫倫效率提高是由于對于負極鋅側降低了濃差極化，降低了鋅枝晶的產生機率，對于正極溴側減少溴的交叉擴散，降低電池的自放電效應。
25、4、本隔膜得益于ticxo1-x優異的機械強度：改善了單一speek溶液的機械強度，在長時間充放電過程中，單一的speek樹脂溶液容易受到溴離子的攻擊，導致磺酸根碳骨架斷裂、電池容量衰減較快、循環壽命減少。ticxo1-x與speek樹脂溶液的協同作用改善了隔本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種應用于溴基液流電池的功能化隔膜制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種應用于溴基液流電池的功能化隔膜制備方法，其特征在于，所述步驟1中：
3.根據權利要求1所述的一種應用于溴基液流電池的功能化隔膜制備方法，其特征在于，所述步驟2中：
4.根據權利要求1所述的一種應用于溴基液流電池的功能化隔膜制備方法，其特征在于，所述步驟3中球磨具體包括：
5.根據權利要求4所述的一種應用于溴基液流電池的功能化隔膜制備方法，其特征在于，所述煅燒具體包括：
6.根據權利要求1所述的一種應用于溴基液流電池的功能化隔膜制備方法，其特征在于，所述TiC與TiO2設定摩爾比為x:(1-x)，0.25≤x≤0.75。
7.根據權利要求1所述的一種應用于溴基液流電池的功能化隔膜制備方法，其特征在于，所述步驟4中超聲處理為：以30-50kHz進行10-20min。
8.根據權利要求1所述的一種應用于溴基液流電池的功能化隔膜制備方法，其特征在于，所述步驟5具體為：使用200μm厚度的刮刀將混合液均勻
9.根據權利要求1所述的一種應用于溴基液流電池的功能化隔膜制備方法，其特征在于，所述步驟1中隔膜為厚度≤0.6mm的聚乙烯基多孔隔膜。
10.一種應用于溴基液流電池的功能化隔膜，使用權利要求1-9任一所述的方法制備。
...【技術特征摘要】
1.一種應用于溴基液流電池的功能化隔膜制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種應用于溴基液流電池的功能化隔膜制備方法，其特征在于，所述步驟1中：
3.根據權利要求1所述的一種應用于溴基液流電池的功能化隔膜制備方法，其特征在于，所述步驟2中：
4.根據權利要求1所述的一種應用于溴基液流電池的功能化隔膜制備方法，其特征在于，所述步驟3中球磨具體包括：
5.根據權利要求4所述的一種應用于溴基液流電池的功能化隔膜制備方法，其特征在于，所述煅燒具體包括：
6.根據權利要求1所述的一種應用于溴基液流電池的功能化隔膜制備方法，其特征在于，所述tic與tio2設定摩爾比為x...
【專利技術屬性】
技術研發人員：宋帥帥，孟琳，李森森，任忠山，劉學軍，張璐璐，張占江，
申請(專利權)人：江蘇恒安儲能科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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