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为了解决风能、太阳能、潮汐能等可再生能源在电力输送中不稳定、不连续的问题,大型储能设备的使用尤为重要。钒电池(VRB)具有容量可调、绿色环保等特点,是当前大型储能设备中的重点发展对象。隔膜是VRB的关键部件之一,降低VRB用隔膜的成本,提高其性价比,对实现VRB的大力发展具有现实意义。为了提高离子交换膜的阻钒性能和机械性能,本文采用溶液浇铸法制备了VRB用季铵化聚砜/PVDF复合膜(Q/P复合膜),并对其物化性能和电化学性能进行了详细测试。与Nafion117膜相比,Q/P复合膜显示出更小的溶胀率,超低的钒渗透性,较好的稳定性以及优异的VRB循环性能。超低的钒渗透使得VRB用Q/P-20%复合膜具有较高的库仑效率,在电流密度为80 mA cm-2时达到99.29%。当电流密度为40 mA cm-2时,Q/P-15%膜显示出最高的电压效率(91.12%)。以上结果均说明了PVDF的添加对于提高Q/P复合膜的性能具有重要作用。阴离子交换膜较低的电导率和阳离子交换膜较高的钒渗透,是制约离子交换膜在VRB中使用的主要原因,为了解决这一问题,本文将QAPSF(季铵化聚砜)和SPEEK(磺化聚醚醚酮)分别作为阴、阳离子交换树脂,制备了不同阴、阳离子交换树脂配比的两性复合膜,并对其性能进行了研究。其中阴、阳离子交换树脂配比为3:2的Q/P/S-2膜具有较好的性能,该膜结合了阴离子交换树脂较高的阻钒性能和阳离子交换树脂较高的电导率,钒渗透系数仅为0.60×10-7 cm2 min-1,自放电时间达58.05 h,能量效率超过80%。为了进一步提高两性膜的电导率,本文将碳纳米管作为添加物,制备了不同碳纳米管含量的改性两性膜。在对离子交换膜的性能测试中显示,与未添加碳纳米管的离子交换膜比较,修饰膜的电导率在一定程度上有所增加,C-3%膜的水平电导率为13.90 mS cm-1,比Q/P/S-2膜提高了3.80 mS cm-1。单电池测试中,当电流密度为40 mA cm-2时,C-2%膜的能量效率高达89.36%,比未经修饰的Q/P/S-2膜提高了2.56%。论文的最后对Q/P复合阴离子交换膜、Q/P/S两性复合膜和碳纳米管修饰的两性复合膜进行了成本估算。结果表明,本文制备的所有离子交换膜的成本相对低廉,可有效降低离子交换膜的价格,对推进VRB的发展具有重要意义。