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全钒氧化还原液流电池(VRFB)是一种新型的储能系统,具有启动速度快、组装设计灵活、安全可靠等优点,能够应用于电网调峰、紧急电源等领域。阴离子交换膜可用作VRFB的关键隔膜,具有良好的阻钒性能和低廉的成本,引起了广泛关注。但因膜溶胀,在电池强氧化条件下运行时易降解而造成电池性能的严重下降。本文采用聚砜(PSf)为主链,以N-甲基咪唑和N,N,N’,N’-四甲基乙二胺(TMEDA)作为铵化试剂制备阴离子交换膜。利用TMEDA的双官能度特性,在膜中引入双离子基团侧链和交联结构,提高膜的微相分离程度和耐溶胀稳定性,获得了较高的电池性能。首先,用不同取代度的氯甲基化聚砜与N-甲基咪唑在80℃下均相反应合成咪唑化聚砜,采用溶液浇铸法制备咪唑化聚砜阴离子交换膜(Im-PSf)。测试表明,离子交换容量为1.12mmol g-1时,Im-PSf膜具有良好的阻钒性能,钒离子的渗透系数仅2.834×10-12 cm2/min,为Nafion212的十万分之一。但因膜溶胀后,容易受到强氧化剂的攻击而降解,电流密度为50mA/cm2时,20个循环放电容量衰减率为1.22％/循环,较为严重。进而设计双离子侧链,提高膜的亲-憎水微相分离程度和溶胀稳定性。采用双官能度的TMEDA作为铵化试剂,先制备TMEDA单离子铵化聚砜阴离子膜(TMEDA-PSf),再采用碘甲烷与TMEDA-PSf中游离态叔胺基反应,制备碘甲烷双离子季铵化聚砜阴离子膜(I-TMEDA-PSf)。X射线小角散射表明,双离子侧链增强了离子间相互作用力,因而具有更好的微相分离结构,提高了离子传导能力和耐溶胀性,。恒电流循环测试中,库伦效率(CE)约为94.5%,能量效率(EE)维持在80%,高于Nafion212(CE:87%EE：79%)。电池可连续运行300 h,容量衰减率为0.58%／循环,优于Nafion212的0.70%/循环。最后,引入交联结构进一步提高膜的耐溶胀性和机械强度。利用TMEDA的双官能度特性,将其同时作为铵化和交联试剂制备交联聚砜阴离子膜(C-TMEDA-PSf),并研究交联度对膜性能的影响。随TMEDA用量的减少,交联度及膜内离子基团数量同时增大。当取代度为78%、交联度为20%时,C-TMEDA-PSf膜的拉伸强度达到24.9 MPa,室温下吸水、溶胀度极低,仅分别为14.4%和1.4%。恒电流测试中,电池的库伦效率高达99%,运行时长超过300 h。80个循环过后,放电容量维持在初始容量的62.6%,容量衰减率为0.47%／循环,低于I-TMEDA-PSf的0.58%／循环和Nation的0.70%／循环。