對于普通電池可電動汽車電池領(lǐng)域來說,鋅溴電池都是一種具有吸引力的技術(shù)。但是由于鋅容易產(chǎn)生枝晶和溴在溴化鋅電解液中的溶解度較高這兩個主要的缺點,使鋅溴電池在商業(yè)上的應用受到了限制。鋅枝晶很容易使電池短路,而在電解液中較高的溶解度則使溴能夠透過電解液直接與鋅電極反應造成電池發(fā)生自放電。
許多種材料已經(jīng)被用于制造鋅溴電池的隔膜。理想的隔膜材料應該允許鋅和溴離子的通過而阻止水溶解的溴、多溴離子或復雜相結(jié)構(gòu)的通過。對于阻止透過來說,選擇透過性膜比非選擇透過性膜要有效。然而這些薄膜壽命短、價格高,而且比微孔濾膜(如Daramic膜)難于加工。使用離子選擇透過性膜也會在正負極電解質(zhì)之間的水循環(huán)平衡上出現(xiàn)問題。因此在這種電池中,人們只使用非選擇性微孔材料制造隔膜。
微孔隔膜具有價格低廉、在電解液中穩(wěn)定的優(yōu)點,但是會造成電池能效的下降。溴對微孔隔膜的快速透過和溴油化合物的沉積會導致電池效率的降低。因此低的溴透過率和高的電導率的改進型隔膜將有助于提高鋅溴電池的能效。
氧化還原液流電池隔膜
氧化還原液流電池(RFB)的概念是由位于克利夫蘭的美國航空航天局劉易斯研究中心的L. H. Thaller首先提出的。自那以后,RFB作為太陽能、核能、和電動汽車的儲能體系的研究逐漸展開。
與其他RFB體系相比,新南威爾士州大學發(fā)明的全釩RFB具有較高的電勢能(1.4V,而鐵鉻體系為1.1V)和能量密度。它在負的和正的半電池電解液中使用族元素來作為氧化還原電對。此體系理想的隔 膜應具有較低的活性物質(zhì)透過率以降低自放電和較低的電阻以降低內(nèi)部損耗。此外,為了具有較長的壽命,隔膜還應該具有較好的化學穩(wěn)定性。
通常使用陰陽離子選擇性離子交換膜作為V-RFB的隔膜。商用的陽離子交換膜被充分充電的陽極液分解,而全氟磺酸膜則不會分解。但是,由于釩離子透過隔膜而發(fā)生自放電,使用全氟磺酸膜的V-RFB電池電流效率下降。而且全氟磺酸膜的價格非常高昂。氯磺化聚烯烴膜具有較好的抗氧化性和與全氟磺酸膜相當?shù)碾娮?。?jù)說由于化學穩(wěn)定性提高,利用電子輻射交聯(lián)的氯磺化薄膜比未交聯(lián)時具有更長的壽命。與離子交換膜相比,微孔膜在V-RFB電池中表現(xiàn)較差,因為其選擇性較差。對廉價的微孔膜進行改性使其具有選擇透過性可以顯著降低成本。用離子交換樹脂處理Daramic(一種微孔膜)并且用二乙烯基苯進行交聯(lián)處理,從而制得了一種復合隔膜。通過部分堵塞、降低孔徑或合并一些離子交換能力能方法,使得隔膜的選擇性得到了提升。這種隔膜化學穩(wěn)定性優(yōu)秀,耐污染。對交聯(lián)Daramic隔膜的磺化使其擁有了一些陽離子交換能力,并且成功降低了水桶量。由于高濃度硫酸的強烈腐蝕性,加深磺化程度很困難而且代價高。通過聚苯乙烯磺酸鈉(PSSS)加入陽離子交換基團的方法被研究,結(jié)果表明隔膜的水通量得到降低。而且PSSS處理程度很容易提高。