全钒液流电池用阳离子交换膜研究进展

杜 涛，张 鑫，王 伟，张爱芳，刘 纳

(国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，湖北 武汉 430074)

随着风力发电和光伏发电并网规模的不断增加，由于新能源发电的间歇性和随机性，对一定区域内电网的影响也不断增大[1-3]。电力储能技术作为新能源接入领域的关键环节之一，可减小区域电网频率波动，提高电网电能质量，提高新能源并网能力。其中，全钒液流电池储能具有功率与容量相互独立，运行安全、循环次数多、寿命长等优点，近年来发展迅速，正逐步走向实用化阶段[4-6]。离子交换膜作为全钒液流电池的关键材料之一，其性能优劣直接影响全钒液流电池的电化学性能。

理想的钒电池隔膜应具有钒离子渗透率低，水透过量小，一定的机械强度，化学稳定性好，循环寿命长，价格低等特点。根据连接在离子交换膜上基团的类型，可分为两性离子交换膜、阴离子交换膜和阳离子交换膜。阴离子交换膜具有较好的阻钒效果，但在强酸性电解液中稳定性较差，使用一段时间后化学性能衰减严重；一般两性离子交换膜由于两性离子之间产生的相互作用而彼此消耗，其离子交换容量较低；阳离子交换膜对钒离子的阻隔作用较差，但在电解液中稳定性好，因此在全钒液流电池中使用广泛。

目前常用的阳离子交换膜为Nafion系列膜，该膜应用于氯碱行业多年，使用寿命及化学稳定性得到充分验证，且可大规模生产，在钒电池中应用最多。但Nafion膜针对氯碱行业开发，应用于钒电池时存在严重的钒渗透与水迁移现象，且合成工艺繁琐，价格较高。……