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高性能钒液流电池隔膜及其制备技术与应用

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-07-10 17:10:09

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 王正伦 | 2023-07-10 17:10:09

利用辐射技术研制电池的离子交换隔膜,最早从日本原子能研究所开始,出发点是代替Nafion的工艺,制备性价比更高的膜材料。电离辐射技术,特别是基于电子加速器的电子束辐射加工技术,不使用催化剂/引发剂,室温操作,高效快速, 适合大量生产。目前辐射加工技术已广泛应用于各种工业材料的生产,如电线、电缆、轮胎、发泡材料、热收缩材料等行业。本项目是在早期辐射接枝技术制备离子交换膜的基础上,在工艺体系中使用功能化离子液体代替含有阴阳离子一般离子交换功能基团,成功制备出具有更高耐热、化学稳定性、良好导电性、极为优异抗钒离子渗漏的两性离子交换膜(HUST-IL膜),并且在钒液流电池中的实际电池测试实验中电池效率优于Nafion系列膜。需要特别指出的是,本项目在制备工艺方面取得了重要突破,不需要一般阳离子交换膜中的磺化工艺,非常环保,并且在工艺上成功发展出替代传统固液接枝反应的工艺体系,避免了接枝反应的复杂工艺和质量控制问题

本项目的工艺技术,使电池隔膜的辐射制备工艺从传统的辐射接枝转变为辐射交联工艺,通过铺膜和固体膜辐照即可完成制备,与现有电线电缆片材的辐射交联工艺通用,工艺简单,极易量产和推广。

本技术所制备的膜产品可以在钒液流储能电池、氢燃料电池、其他各种电池系统中作为隔膜使用,同时还可以作为高性能离子交换膜用于水处理、化工分离、电解解析等各种领域。特别指出的是,HUST-IL膜具有极好的热稳定性,非常适合作为高温体系燃料电池隔膜应用,将来有望在燃料电池体系中推广!

华中科技大学(Huazhong University of Science and Technology),简称华中大、华科大 ,位于湖北省武汉市,是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流”“985工程”“211工程”、入选“强基计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划2.0,是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地,为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟 、国际应用科技开发协作网 、全球能源互联网大学联盟成员。

(1) 本项目所得到的HUST-IL隔膜产品,其钒离子渗透率比Nafion膜(Nafion115117)降低约1200倍,导电率提高3倍以上,电池效率实现了对Nafion膜的超越;

(2) 在制备工艺方面的重要突破:不需要一般阳离子交换膜中的磺化工艺,非常环保,并且在工艺上成功发展出替代传统固液接枝反应的工艺体系,避免了接枝反应的复杂工艺和质量控制问题;

(3) 本项目电池隔膜的辐射制备工艺从传统的辐射接枝转变为辐射交联工艺,通过铺膜和固体膜辐照即可完成制备,与现有电线电缆片材的辐射交联工艺通用,工艺简单,极易量产和推广。

【合作方式】

专利许可、专利转让、作价入股、技术开发、面谈等。

【技术指标】

HUST-IL隔膜产品:钒离子渗透率比Nafion膜(Nafion115117)降低约1200倍,导电率提高3倍以上,电池效率实现了对Nafion膜的超越。