Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

CN103087452A - 离子交换膜填充组合物、其制法、离子交换膜和电池 - Google Patents

离子交换膜填充组合物、其制法、离子交换膜和电池 Download PDF

Info

Publication number
CN103087452A
CN103087452A CN2012103924765A CN201210392476A CN103087452A CN 103087452 A CN103087452 A CN 103087452A CN 2012103924765 A CN2012103924765 A CN 2012103924765A CN 201210392476 A CN201210392476 A CN 201210392476A CN 103087452 A CN103087452 A CN 103087452A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ion
exchange membrane
composition
water
redox flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012103924765A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103087452B (zh
Inventor
李明镇
朴晶远
文晙荣
吴德镇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of CN103087452A publication Critical patent/CN103087452A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103087452B publication Critical patent/CN103087452B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0289—Means for holding the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J41/00—Anion exchange; Use of material as anion exchangers; Treatment of material for improving the anion exchange properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J47/00—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
    • B01J47/12—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor characterised by the use of ion-exchange material in the form of ribbons, filaments, fibres or sheets, e.g. membranes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • H01M50/497—Ionic conductivity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1041—Polymer electrolyte composites, mixtures or blends
    • H01M8/1044—Mixtures of polymers, of which at least one is ionically conductive
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1058—Polymeric electrolyte materials characterised by a porous support having no ion-conducting properties
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184—Regeneration by electrochemical means
    • H01M8/188—Regeneration by electrochemical means by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/20—Indirect fuel cells, e.g. fuel cells with redox couple being irreversible
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J41/00—Anion exchange; Use of material as anion exchangers; Treatment of material for improving the anion exchange properties
    • B01J41/08—Use of material as anion exchangers; Treatment of material for improving the anion exchange properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/20—Manufacture of shaped structures of ion-exchange resins
    • C08J5/22—Films, membranes or diaphragms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0082—Organic polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8605—Porous electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8803—Supports for the deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/881—Electrolytic membranes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/8828—Coating with slurry or ink
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1041—Polymer electrolyte composites, mixtures or blends
    • H01M8/1053—Polymer electrolyte composites, mixtures or blends consisting of layers of polymers with at least one layer being ionically conductive
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

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]
Figure BDA00002260998700051
[式2]
Figure BDA00002260998700052
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]
Figure BDA00002260998700053
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]
Figure BDA00002260998700054
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
Figure BDA00002260998700081
四氟硼酸盐(EMPBF4)、螺-(1,1′)-二吡咯烷
Figure BDA00002260998700082
四氟硼酸盐(SBPBF4)、哌啶-1-螺-1'-吡咯烷
Figure BDA00002260998700083
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：
Figure BDA00002260998700101
Figure BDA00002260998700111
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(metalfoam)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]
Figure BDA00002260998700121
Figure BDA00002260998700131
*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0.5M SBPBF4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0.5M SBPBF4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 AnalyticalCompany制造的
Figure BDA00002260998700141
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
Figure BDA00002260998700143
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]
Figure BDA00002260998700144
Figure BDA00002260998700151
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]
Figure BDA00002260998700152
Figure BDA00002260998700161
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]
Figure BDA00002260998700162
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 (21)

1.用于填充离子交换膜的组合物，所述组合物包括：
离子传导材料；和
水溶性载体。
2.权利要求1的组合物，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。
3.权利要求2的组合物，其中所述离子传导单体包括季铵盐。
4.权利要求3的组合物，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]
Figure FDA00002260998600011
[式2]
Figure FDA00002260998600012
5.权利要求2的组合物，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]
Figure FDA00002260998600021
其中在式4中，n是100至10000的整数。
6.权利要求1的组合物，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。
7.权利要求6的组合物，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。
8.权利要求6的组合物，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。
9.权利要求1的组合物，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。
10.权利要求1的组合物，进一步包括至少一种溶剂。
11.权利要求10的组合物，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。
12.权利要求11的组合物，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。
13.权利要求1的组合物，进一步包括热聚合引发剂或光聚合引发剂。
14.制备离子交换膜的方法，该方法包括用权利要求1-13中任一项的组合物浸渍具有离子交换性能的多孔基材膜。
15.权利要求14的方法，进一步包括使所述浸渍的组合物聚合。
16.权利要求14的方法，其中所述多孔基材膜包括聚烯烃、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。
17.离子交换膜，其包括权利要求1-13中任一项的组合物的聚合物产物。
18.权利要求17的离子交换膜，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。
19.权利要求17的离子交换膜，其中所述离子交换膜具有20至100μm的厚度。
20.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权利要求17-19中任一项的离子交换膜。
21.权利要求20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。
CN201210392476.5A 2011-11-03 2012-10-16 离子交换膜填充组合物、其制法、离子交换膜和电池 Active CN103087452B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110114123A KR101890747B1 (ko) 2011-11-03 2011-11-03 이온 교환막 충전용 조성물, 이온 교환막의 제조방법, 이온 교환막 및 레독스 플로우 전지
KR10-2011-0114123 2011-11-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103087452A true CN103087452A (zh) 2013-05-08
CN103087452B CN103087452B (zh) 2017-11-21

Family

ID=46690446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210392476.5A Active CN103087452B (zh) 2011-11-03 2012-10-16 离子交换膜填充组合物、其制法、离子交换膜和电池

Country Status (5)

Country Link
US (2) US20130115504A1 (zh)
EP (1) EP2590250B1 (zh)
JP (1) JP6101455B2 (zh)
KR (1) KR101890747B1 (zh)
CN (1) CN103087452B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104059193A (zh) * 2014-06-27 2014-09-24 苏州大学 一种碱性阴离子交换膜及其制备方法
CN106415907A (zh) * 2014-01-24 2017-02-15 住友电气工业株式会社 氧化还原液流电池
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
CN109546191A (zh) * 2018-11-07 2019-03-29 大连理工大学 一种混合基质型阴离子膜及其制备方法
CN110350195A (zh) * 2019-06-24 2019-10-18 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
CN111725549A (zh) * 2020-06-24 2020-09-29 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
CN111952649A (zh) * 2020-07-30 2020-11-17 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
CN116529297A (zh) * 2020-11-04 2023-08-01 环球油品有限责任公司 用于储能应用的离子导电薄膜复合膜

Families Citing this family (26)

* 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
CN106463751B (zh) * 2014-07-10 2019-04-30 日新电机株式会社 氧化还原液流电池
JP6478175B2 (ja) * 2014-10-28 2019-03-06 エルジー・ケム・リミテッド 高分子重合用組成物、これを用いた高分子、これを用いた高分子電解質膜
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
WO2017048103A1 (ko) 2015-09-15 2017-03-23 주식회사 아모그린텍 이온교환막 및 그 제조방법
KR102010255B1 (ko) * 2015-09-15 2019-08-13 주식회사 아모그린텍 이온교환막 및 그 제조방법
KR20180118712A (ko) * 2016-02-26 2018-10-31 케이스 웨스턴 리저브 유니버시티 플로우 배터리용 복합 막
US20170279130A1 (en) * 2016-03-24 2017-09-28 United Technologies Corporation Separator layer for flow battery
IT201600071670A1 (it) * 2016-07-08 2018-01-08 Eni Spa Batterie Redox a flusso non acquose
EP3504747B1 (en) 2016-08-25 2023-11-01 Proton Energy Systems, Inc. Membrane electrode assembly and method of making the same
US10930937B2 (en) * 2016-11-23 2021-02-23 Lockheed Martin Energy, Llc Flow batteries incorporating active materials containing doubly bridged aromatic groups
KR102692351B1 (ko) * 2017-09-28 2024-08-07 유니버시티 오브 델라웨어 음이온 교환막 및 이오노머로 사용하기 위한 안정적인 양이온성 펜던트기를 갖는 폴리(아릴 피페리디늄) 중합체
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
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
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
US20240222676A1 (en) * 2022-12-29 2024-07-04 Uop Llc Ionically conductive thin film composite membranes for energy storage applications

Citations (8)

* 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
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
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
US20100003574A1 (en) * 2006-02-28 2010-01-07 Takenori Isomura Separation Membrane for Direct Liquid Fuel Cell and Method for Producing Same
CN101853947A (zh) * 2010-05-21 2010-10-06 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
WO2011081145A1 (ja) * 2009-12-28 2011-07-07 株式会社クラレ モザイク荷電複層膜およびその製造方法
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
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

Family Cites Families (30)

* 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
WO2000054351A1 (fr) 1999-03-08 2000-09-14 Center For Advanced Science And Technology Incubation, Ltd. Membrane electrolytique pour pile a combustible et son procede de fabrication, et pile a combustible et son procede de fabrication
US6764789B1 (en) 1999-09-27 2004-07-20 Sumitomo Electric Industries, Ltd. 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
CN100477355C (zh) 2004-03-19 2009-04-08 东亚合成株式会社 电解质膜及燃料电池
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
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
TWI491438B (zh) * 2009-03-25 2015-07-11 可樂麗股份有限公司 陰離子交換膜及其製造方法
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
WO2010143634A1 (ja) * 2009-06-09 2010-12-16 シャープ株式会社 レドックスフロー電池
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
KR101638595B1 (ko) * 2010-01-29 2016-07-12 삼성전자주식회사 레독스 플로우 전지
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 (8)

* 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
US20100003574A1 (en) * 2006-02-28 2010-01-07 Takenori Isomura 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
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
WO2011081145A1 (ja) * 2009-12-28 2011-07-07 株式会社クラレ モザイク荷電複層膜およびその製造方法
CN101853947A (zh) * 2010-05-21 2010-10-06 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

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王湛等: "《膜分离技术基础》", 31 August 2006 *
赵 平等: "钒液流电池用离子交换膜的研究进展", 《电池工业》 *
高从堦等: "《海水淡化技术与工程手册》", 30 April 2004 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106415907A (zh) * 2014-01-24 2017-02-15 住友电气工业株式会社 氧化还原液流电池
CN106415907B (zh) * 2014-01-24 2019-01-08 住友电气工业株式会社 氧化还原液流电池
CN104059193A (zh) * 2014-06-27 2014-09-24 苏州大学 一种碱性阴离子交换膜及其制备方法
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
CN109546191A (zh) * 2018-11-07 2019-03-29 大连理工大学 一种混合基质型阴离子膜及其制备方法
CN110350195A (zh) * 2019-06-24 2019-10-18 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
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
CN111725549A (zh) * 2020-06-24 2020-09-29 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
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
CN111952649A (zh) * 2020-07-30 2020-11-17 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
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
CN116529297A (zh) * 2020-11-04 2023-08-01 环球油品有限责任公司 用于储能应用的离子导电薄膜复合膜

Also Published As

Publication number Publication date
US20150249253A1 (en) 2015-09-03
US9728792B2 (en) 2017-08-08
KR20130049077A (ko) 2013-05-13
JP2013095918A (ja) 2013-05-20
JP6101455B2 (ja) 2017-03-22
EP2590250B1 (en) 2020-10-07
US20130115504A1 (en) 2013-05-09
CN103087452B (zh) 2017-11-21
EP2590250A1 (en) 2013-05-08
KR101890747B1 (ko) 2018-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103087452A (zh) 离子交换膜填充组合物、其制法、离子交换膜和电池
Lee et al. Detrimental effects of chemical crossover from the lithium anode to cathode in rechargeable lithium metal batteries
Chai et al. In situ generation of poly (vinylene carbonate) based solid electrolyte with interfacial stability for LiCoO2 lithium batteries
KR102163726B1 (ko) 레독스 플로우 전지
Song et al. Ionomer-liquid electrolyte hybrid ionic conductor for high cycling stability of lithium metal electrodes
Oh et al. A metal-free and all-organic redox flow battery with polythiophene as the electroactive species
Widstrom et al. Enabling high performance all-solid-state lithium metal batteries using solid polymer electrolytes plasticized with ionic liquid
Lu et al. Advanced semi-interpenetrating polymer network gel electrolyte for rechargeable lithium batteries
US8921004B2 (en) Ion exchange membrane filling composition, method of preparing ion exchange membrane, ion exchange membrane, and redox flow battery
Jin et al. Application of lithiated Nafion ionomer film as functional separator for lithium sulfur cells
KR101635850B1 (ko) 나트륨 이온 이차전지
Lee et al. Poly (ionic liquid) binders as Li+ conducting mediators for enhanced electrochemical performance
Tao et al. High-throughput and high-performance lithium-ion batteries via dry processing
Kim et al. Ultrahigh‐energy‐density flexible lithium‐metal full cells based on conductive fibrous skeletons
Ma et al. Ionic conductivity enhancement in gel polymer electrolyte membrane with N-methyl-N-butyl-piperidine-bis (trifluoromethylsulfonyl) imide ionic liquid for lithium ion battery
US9793567B2 (en) Ion exchange membrane, method of preparing the same, and redox flow battery comprising the same
Leung et al. Single‐step spray printing of symmetric all‐organic solid‐state batteries based on porous textile dye electrodes
Josef et al. Ionic Liquids and Their Polymers in Lithium‐Sulfur Batteries
EP3282512B1 (en) Polymer electrolyte membrane, electrochemical cell and flow cell comprising same, method for manufacturing polymer electrolyte membrane, and flow cell electrolyte
Li et al. Regulating Interlayer‐Spacing of Vanadium Phosphates for High‐Capacity and Long‐Life Aqueous Iron‐Ion Batteries
Zarei-Jelyani et al. Unraveling the role of binder concentration on the electrochemical behavior of mesocarbon microbead anode in lithium–ion batteries: understanding the formation of the solid electrolyte interphase
Ma et al. Low concentration salt triggered in-situ asymmetric gel electrolyte for Li-S battery
Mishra et al. Enabling Ultrafast Charging in Graphite Anodes Using BIAN-Based Conjugated Polymer/Lithium Polyacrylate as a Binder
Zhang et al. Imidazolium-based ionic liquids as electrolyte additives for high-voltage Li-ion batteries
Wu et al. Thin and strong Janus separator based on nanocellulose and Ti3C2Tx for dendrite-free aqueous zinc-ion batteries

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant