1、全釩氧化還原液流電池（VRFB）是一種新型綠色二次電池，具有容量可調、可深度充放電、效率高、操作維護簡單、使用壽命長、成本低廉等優(yōu)點。隔膜是VRFB的三大組件之一，起分隔正負極電解液以防止電池自放電、讓質子透過以導通整個回路的作用。理想的VRFB隔膜應該具有質子傳導率及化學/電化學穩(wěn)定性高、釩滲透及價格低等特點。目前廣泛使用的VRFB隔膜是全氟磺酸膜如美國杜邦公司生產的Nafion系列膜，其質子電導率及化學/電化學穩(wěn)定性均較高，但釩滲透

2、及價格均過高。因此，必須研發(fā)新型隔膜，使之滿足在VRFB大規(guī)模產業(yè)化推廣應用中的迫切需求。
　　在眾多的面向VRFB應用的新型隔膜研發(fā)中，合成并制備非氟高分子膜是一個重要的研究方向。與Nafion膜相比，非氟高分子膜通常具有釩滲透低、價格低的優(yōu)勢。然而，非氟高分子膜的穩(wěn)定性問題是制約其在VRFB中長期使用的瓶頸。因此，迫切需要進行非氟高分子膜在VRFB中的降解機理研究，以闡明導致此類膜穩(wěn)定性下降的根本原因。
　　本文以磺化聚

3、酰亞胺(SPI)膜為非氟高分子膜代表，通過原位和離線測試方法研究其在VRFB中的降解機理。對SPI膜及其低聚物在降解前后的形貌、結構、機械性能、理化特性等進行表征。光學照片和SEM圖像結果顯示，經過原位降解的SPI膜比經過離線降解顯示出更嚴重的表面形貌破壞。經不同浸泡液浸泡后，SPI膜的機械性能和黏均分子量均不同程度地下降，且H+和V(V)均起到加速降解的作用。FTIR結果表明SPI膜上的磺酸基團在VRFB應用中未被降解，1H-NMR譜

4、證實降解后的SPI膜發(fā)生了聚合物分子鏈斷裂和酰亞胺環(huán)水解。XPS譜顯示SPI的水解產物–NH2基團被氧化。基于所有實驗研究結果，提出了SPI膜在VRFB中可能的兩步降解機理，即水解和氧化步驟。
　　為增加SPI膜的穩(wěn)定性，制備了一系列磺化度從30％變化至70%的磺化聚酰亞胺/殼聚糖（SPI/CS）復合膜，并研究了它們的的VRFB性能。膜的結構和形貌通過ATR-FTIR和AFM表征，膜的理化性質被分別測試。研究結果顯示，SPI30/

5、CS膜具有最低的質子傳導率和低到可忽略的釩滲透率。使用SPI30/CS膜的VRFB在10mA cm-2電流密度下性能較穩(wěn)定，而在20、30mA cm-2及更高電流密度下均不能正常充放電，因SPI30/CS膜的質子傳導率太低。盡管SPI70/CS膜的質子傳導率最高（4.88×10-2S cm-1），但是，使用SPI70/CS膜的VRFB在20～80mA cm-2電流密度下卻具有最低的庫倫效率，因為膜的釩滲透率亦最高（10.47×10-7c