《表3 两性功能化非氟芳香族聚合物的电池性能和稳定性》

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《全钒液流电池膜离子选择性传导通道构建的研究进展》


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结合单一磺酸或季铵基离子选择性传导通道的优势,构建基于两性基团的离子选择性传导通道,以实现膜的离子传导率和钒渗透性的良好平衡。质子通过酸碱对构建的通道进行传导,同时离子交联作用抑制聚合物链的运动,提高膜的稳定性[26]。表3简要描述了已开发的两性功能化非氟芳香族聚合物膜的电池性能和稳定。Chen等[27]共混溴化聚(芳基醚酮)(BPPEK)和磺化聚(酞嗪酮醚酮)(SPPEK),然后将其季铵化以得到两性离子交换膜(Q/S-AIEM),结构如图3(a)所示。通过调控季铵基团与磺酸基团的比例,有效降低了Q/S-AIEMs的水迁移,最终导致钒渗透率较低。与Nafion 115相比,Q/S-AIEM-30组装的电池具有更高的EE,且能稳定运行超过500h。Zhang等[28]将三叔胺功能化的PPO(PPO-TTA)与SPEEK共混,制备得到了两性膜(SPEEK/PPO-TTA),结构如图3(b)所示。通过叔胺基团和磺酸基团的结合构建了氢键网络和酸碱对,有效地促进了质子传导并且阻碍了钒渗透,确保了高离子选择性传导。所制备的两性膜具有低钒渗透率(3.4×10-9cm2/s)和低面电阻(0.39Ω/cm2)。单电池在40~200mA/cm2下的CE和EE分别为94.3%~98.3%和90.3%~77.1%。