一种液流电池用膜组件制造技术

本实用新型专利技术提供一种液流电池用膜组件，所述膜组件包括固体高分子隔膜和框件，所述固体高分子隔膜的上下表面分别设置有一个尺寸相同的框件，框件围绕所述固体高分子隔膜的外周；所述框件与所述固体高分子隔膜外周重叠。本实用新型专利技术直接独立A和B两个功能区，A区域(密封区域)用框件代替，B区域(离子传输区域)是隔膜，把框件和隔膜热压密封粘接成为一个整体，形成膜组件替代隔膜，用于电池组装，隔膜的设计更加灵活，选材更加广泛，多孔膜、薄的

【技术实现步骤摘要】
一种液流电池用膜组件
本技术属于液流储能电池领域，具体涉及一种液流储能电池用隔膜组件及其制备方法与在液流储能电池中的应用。
技术介绍
现有液流储能电池里隔膜的机械性能有两个不同要求，本质上一块切割好的组装电池用的隔膜，可以分为如图所示的A和B两个功能区：A负责组装密封，不承担离子传输，需要很高的机械强度，B只负责离子传输，不承担组装压力，所以对机械强度的要求并不太高。由于现有体系的隔膜是一张膜，AB两个功能区是直接相连的，所以对膜的机械强度的要求要统一按照A区域的强度来要求，一方面导致液流电池主要采用厚度为125微米的115膜，成本很高；另一方面导致隔膜的选材范围很受限制。即使将整个隔膜的强度按照A功能区的需要选择，A与B区域的连接处以及用于连接电极框的边缘也容易破损的区域，造成隔膜失效。
技术实现思路
基于
技术介绍
，本技术提供一种液流电池用隔膜组件、其制备方法及包括其的液流电池，以解决现有技术中存在的电极框区域以及电极框边缘隔膜容易机械破损失效的问题，以及现有技术中存在的对隔膜机械性能要求高而导致的膜厚增加、成本增加的问题，采取如下技术方案：本技术一方面提供一种液流电池用膜组件，包括固体高分子隔膜和框件，所述固体高分子隔膜的上下表面分别设置有一个尺寸相同的框件，框件围绕所述固体高分子隔膜的外周；所述框件与所述固体高分子隔膜外周重叠，形成重叠部。本技术直接独立A和B两个功能区，A区域(密封区域)用聚酯框代替，B区域(离子传输区域)是隔膜，把聚酯框和隔膜热压密封粘接成为一个整体，形成膜组件替代膜，用于电池组装。基于以上技术方案，优选的，所述重叠部的宽度≥1mm，优选为≥2mm。基于以上技术方案，优选的，所述固体高分子隔膜为柔性多孔膜或有机致密膜。基于以上技术方案，优选的，所述柔性多孔膜为聚偏氟乙烯膜、磺化聚醚醚酮膜、磺化聚醚砜膜、磺化聚砜膜、聚丙烯腈膜、醋酸纤维素膜、硝酸纤维素膜、聚乙烯膜、聚氯乙烯膜、聚碳酸酯膜、聚苯并咪唑膜、聚硅烷膜、聚磷腈膜，及上述膜形成的有机或无机复合膜；所述有机致密膜为聚苯并咪唑膜、磺化聚醚醚酮膜、磺化聚醚砜膜、磺化聚砜膜、膜、季铵盐类阴离子交换膜，及上述膜形成的有机或无机复合膜。基于以上技术方案，优选的，所述框件包括固体高分子塑料薄膜和高分子热熔粘合剂；所述固体高分子塑料薄膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚对苯二甲酸丁二酯薄膜、聚芳酯薄膜、对苯二甲酸二甲酯薄膜中的至少一种；所述热熔粘合剂为乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯中的一种或几种的混合物；所述热熔粘合剂铺展于所述固体高分子塑料薄膜的任意一个表面，上表面或者下表面，厚度为1～50微米。基于以上技术方案，优选的，本技术所述固体高分子隔膜为单张隔膜组成。基于以上技术方案，优选的，所述固体高分子隔膜由多张单个隔膜在同一平面经框件拼接形成；多张隔膜在同一平面拼接时，相邻隔膜间距≥1mm。基于以上技术方案，优选的，所述单个隔膜、多张单个隔膜拼接形成的隔膜都可以为任意形状，不受限制，优选为多边形、圆形，更优选为正方形或长方形。基于以上技术方案，优选的，用于拼接的多张单个隔膜的材质和膜的大小、形状、材质、类型可以相同也可以不同，所述类型指的是隔膜为柔性多孔膜或有机致密膜。所述固体高分子隔膜的裸露出来的面积(即除去与框件重叠部分而剩下的隔膜有效面积)可以按需调整，最大面积与电极框内框面积相同。上述膜组件的制备方法，包括如下步骤：(1)将两张相同尺寸的框件夹着固体高分子隔膜，框件围绕所述固体高分子隔膜的外周而设置，固体高分子膜与框件部分重叠，且涂有热熔粘合剂的一面朝向固体高分子隔膜；(2)热压粘合得到所述膜组件。基于以上技术方案，优选的，热压温度为90-200℃，热压时间为0.5-3分钟，热压压强为5-15大气压。上述膜组件可以组装成液流电池单电池或电池堆；所述液流单电池和电池堆为锂离子液流电池、全钒液流电池、锌碘液流电池、锌溴液流电池、多硫化钠-溴液流电池、蒽醌液流电池、全铁络合液流电池、铕铈液流电池、全铅液流电池、锌钒液流电池、有机体系液流电池。本技术膜组件内固体高分子隔膜的形状可以是任意的，其大小也可以是任意的，其位置可以在聚酯框内的任意位置；一个膜组件内固体高分子隔膜可以是一个，也可以是多个；一个膜组件内固体高分子隔膜可以是一种液流电池用隔膜，也可以多种液流电池用隔膜。有益效果(1)本技术使用框件经热压紧密地粘结在一起，夹住隔膜组成膜组件，大幅度降低组装电池对隔膜的机械强度的要求，框件代替隔膜去组装电池，框件可以承受组装力的挤压，且可以钻孔打洞，降低液流电池对隔膜整体机械性能的要求，可从根本上避免组装力对隔膜的物理性损伤，膜的实际使用面积只需要比有效面积大一点就可以了，减小了隔膜的使用面积；采用膜组件之后，因为不需要用膜来组装密封了，对膜的机械前强度要求下降，膜的机械强度只需要满足B功能区(离子传输)的需求，所以膜的厚度也可以降低，可以用薄膜，进而可以减少膜的厚度，并且隔膜的选材更加灵活、广泛，多孔膜、薄的膜、机械强度不太高的薄膜等均可以制成膜组件，降低成本。(2)用框件代替隔膜组装电池，从根本上避免了现有技术中电极框安装区域以及电极框边缘处隔膜容易机械破损失效的问题。(3)本技术提供的膜组件，对于膜的大小、形状、种类没有限定，任意可调；膜的位置可以按需优化；可使用小块膜，或者不同种类隔膜通过两张同尺寸框件热压构成一个膜组件，用于同一个电池中，也可以根据实际液流电池的需要做成九宫格形式的膜组件。附图说明图1为本技术膜组件结构示意图；图2为本技术膜组件爆炸示意图；其中A为框件；B为隔膜。图3为不同形状大小膜构成的膜组件示意图。图4为拼接形成的膜组件示意图。具体实施方式如无特殊说明，本技术所用的原料均可以市购。实施例1原料：212膜，涂有10微米厚的乙烯-丙烯酸共聚物的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜框两个。实施过程：按照单电池尺寸和所需要的膜的面积裁剪聚酯框，聚酯框内孔的尺寸为50*50mm，外框尺寸为114*90mm，裁剪出尺寸为54*54mm的212膜，膜面积为29.16cm2，两张聚酯框涂有乙烯-丙烯酸共聚物热熔胶的一面朝向212膜，聚酯框围绕其膜边缘设置，夹紧对齐，然后用不锈钢板固定加紧，在油压机中热压，条件为120℃，2min，8atm。组装成为电极面积为48cm2，有效膜面积为25cm2的全钒液流储能单电池。对比例为：膜尺寸为114*90mm即膜面积为102.6cm2的212膜，直接组装为电极面积为48cm2，膜有效面积为48cm2的全钒液流储能单电池。测试条件均为：正负极电解液均为60mL1.5molL-1钒电解液，电解液内硫酸浓度为3molL-1，充本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液流电池用膜组件，其特征在于，包括固体高分子隔膜和框件，所述固体高分子隔膜的上下表面分别设置有一个尺寸相同的框件，框件围绕所述固体高分子隔膜的外周；所述框件与所述固体高分子隔膜外周重叠，形成重叠部。/n

【技术特征摘要】
1.一种液流电池用膜组件，其特征在于，包括固体高分子隔膜和框件，所述固体高分子隔膜的上下表面分别设置有一个尺寸相同的框件，框件围绕所述固体高分子隔膜的外周；所述框件与所述固体高分子隔膜外周重叠，形成重叠部。


2.根据权利要求1所述的膜组件，其特征在于，所述重叠部的宽度≥2mm。


3.根据权利要求1所述的膜组件，其特征在于，所述固体高分子隔膜为多孔膜或致密膜。


4.根据权利要求3所述的膜组件，其特征在于，所述多孔膜为聚偏氟乙烯膜、磺化聚醚醚酮膜、磺化聚醚砜膜、磺化聚砜膜、磺化聚丙烯腈膜、醋酸纤维素膜、硝酸纤维素膜、聚乙烯膜、聚氯乙烯膜、聚碳酸酯膜、聚苯并咪唑膜、聚硅烷膜、聚磷腈膜，或上述膜形成的有机或无机复合膜；
所述致密膜为聚苯并咪唑膜、磺化聚醚醚酮膜、磺化聚醚砜膜、磺化聚砜膜、膜、季铵盐类阴离子交换膜，或上述膜形成的有机或无机复合膜。


5.根据权利要求1所述的膜组件，其特征在于，所述框件包括固体高分子塑料薄膜和高分子热熔粘合剂；...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖少华，李先锋，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：新型
国别省市：辽宁;21