磺化聚砜/POSS杂化质子传导膜的制备及钒电池性能

摘要

将磺化度为62％的磺化聚砜(SPSf)与笼型倍半硅氧烷(POSS-NH2)进行共混,得到系列SPSf/POSS-NH2杂化质子传导膜,研究了 POSS-NH2含量对SPSf/POSS-NH2膜的吸水率、面电阻、质子电导率、钒离子渗透率、机械强度、耐氧化性能及相应钒电池性能的影响.研究表明,添加POSS-NH2后,热分解温度提高,质子电导率可达10.55 mS/cm,POSS-NH2质量分数为5％的S-P-5％杂化膜钒离子渗透率降低至5.47×10-9 cm2/min,质子选择性提高(1.930×106 S·min/cm3),远优于 Nafion115膜(1.23×105 S·min/cm3)和纯 SPSf 膜(S-P-0％膜)(5.41×105S·min/cm3).与S-P-0％膜相比,S-P-5％膜为电池效率最佳,库伦效率可稳定维持在99.4％左右,高于Nafion115膜(92.38％)和S-P-0％膜(91.72％),电压效率和能量效率也得到明显提升,300次循环仍然具有较稳定的电池效率,自放电时间达117 h,是Nafion115膜的10倍,POSS的引入为SPSf质子传导膜性能的提升提供了新思路.