[0043] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
[0044] 除非另作定义,本公开所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内有一般技能的人士所理解的通常意义。
[0045] 本发明的柔性薄膜电池结构示意图如图1所示,正极1印制于阴离子交换膜2之上,负极3与阴离子交换膜2的另一面胶黏,从而形成柔性薄膜电池。通过串联或并联2个以上薄膜电池组装成电池组。
[0046] 实施例1
[0047] 6g双酚A型聚砜溶于100mL氯仿,加入2.0mlBF3和0.5gZn粉,与40mL氯甲醚在35℃下反应16小时,将产物倒入400ml甲醇中沉淀,得到氯甲基化聚砜。溶解再沉淀纯化后将产物8.2g氯甲基聚砜溶于100mLN,N-二甲基甲酰胺溶液,加热三甲胺溶液,导管通入三甲胺气体至氯甲基聚砜溶液,发现溶液变透明,黏度增加,反应20分钟,结束,获得季铵化聚砜。将季铵化聚砜的DMF溶液浇注于玻璃板,流延成膜,自然干燥。干燥后将膜揭下,浸泡于4%的KOH溶液中。浸泡4小时后,取出薄膜,滤纸吸去表面水分,自然晾干。得碱化过的均相阴离子交换膜。
[0048] 称取10g碳化钛,加上100ml的40%的NaOH与25mL的H2O2,120℃下反应24小时,冷却,水洗5次至pH值接近8,加水超声振荡25分钟,采用离心机3500转/分钟离心2分钟,取上层黑色胶体溶液,200目丝网印刷于碱化过的均相阴离子交换膜一侧。
[0049] 取55μm厚铝箔,涂布50ⅹ50mm方框型聚氨酯胶水,干后与均相阴离子交换膜另一侧复合,然后加压贴合。分切,塑封。获得一次性便携式薄膜电池,该电池电压可达1.8-1.9V。将2个塑封过的薄膜电池串联组装成串联电池组。
[0050] 实施例2
[0051] 8g聚苯砜溶于120mL氯仿,加入2.5mlCF3COOH和0.8g无水氯化铝,与60mL氯甲醚在40℃下反应10小时,将产物倒入500ml甲醇中沉淀,得到氯甲基化聚苯砜。溶解再沉淀纯化后将产物10.6g氯甲基聚苯砜溶于100mLNMP溶液,加热三甲胺溶液,导管通入三甲胺气体至氯甲基聚苯砜溶液,发现溶液变透明,黏度增加,反应15分钟,结束,获得季铵化聚苯砜。将季铵化聚苯砜的NMP溶液浇注于玻璃板,流延成膜,自然干燥。干燥后将膜揭下,浸泡于8%的NaOH溶液中。浸泡2小时后,取出薄膜,滤纸吸去表面水分,自然晾干。得碱化过的均相阴离子交换膜。
[0052] 称取8g碳化钛硅,加上80ml的50%的HF与20mL的H2O2,冰水浴下搅拌反应24小时,冷却,水洗5次至pH值接近7,加水超声振荡30分钟,采用离心机3500转/分钟离心3分钟,取上层黑色胶体溶液,喷墨印刷于碱化过的均相阴离子交换膜一侧。
[0053] 取70μm厚铝箔,涂布60ⅹ60mm圆环型EVA热熔胶,与均相阴离子交换膜另一侧复合,然后加压加热贴合。分切,塑封。获得一次性便携式薄膜电池,该电池电压可达1.8-1.9V。将5个塑封过的薄膜电池并联组装成并联电池。
[0054] 实施例3
[0055] 4g双酚A型聚砜溶于80mL二氯乙烷,加入2.0mlCF3SOOH,与40mL氯甲醚在45℃下反应10小时,将产物倒入200ml甲醇中沉淀,得到氯甲基化聚砜。溶解再沉淀纯化后将产物5.6g氯甲基聚砜溶于80mLN,N-二甲基甲酰胺溶液,加热三甲胺溶液,导管通入三甲胺气体至氯甲基聚砜溶液,发现溶液变透明,黏度增加,反应20分钟,结束,获得季铵化聚砜。将季铵化聚砜的DMF溶液浇注于玻璃板,流延成膜,自然干燥。干燥后将膜揭下,浸泡于5%的NaOH溶液中。浸泡2小时后,取出薄膜,滤纸吸去表面水分,自然晾干。得碱化过的均相阴离子交换膜。
[0056] 称取6g碳化钛铝,加上100ml的40%的NaOH与25mL的H2O2,120℃下反应24小时,冷却,水洗5次至pH值接近8,加水超声振荡25分钟,采用离心机3500转/分钟离心2分钟,取上层黑色胶体溶液,200目丝网印刷于碱化过的均相阴离子交换膜一侧。
[0057] 取30μm厚铝箔,涂布40ⅹ50mm方框型环氧树脂胶,与均相阴离子交换膜另一侧复合,然后加压贴合。分切,塑封。获得一次性便携式薄膜电池,该电池电压可达1.8-1.9V。将10个塑封过的薄膜电池串联组装成串联电池组。
[0058] 实施例4
[0059] 本发明实施例1-3中制备的碱化后的阴离子交换膜的离子交换容量和离子电导率的检测
[0060] 离子交换容量(IEC)是在每克干膜中所含有的离子交换基团的数目。IEC通过传统的滴定法进行测定:将膜样品置于60℃烘箱中充分干燥,然后称取0.4g(M,g)放入小烧杯-1 -1中,加入30mL HCl(0.1mol L ),浸泡24h。然后,用氢氧化钾溶液(0.05mol L )进行滴定,用酚酞作为指示剂。每种样品的IEC均滴定三次求得平均值,结果可由下式计算得到。
[0061] IEC(mmol·g-1)=(CKOH×V0,KOH–CKOH×VX,KOH)/Wdry
[0062] 其中V0,KOH和VX,KOH分别为滴定浸泡氢氧根离子交换膜前后30mL HC1溶液所消耗KOH溶液的体积,CKOH是KOH溶液的浓度,Wdry是氢氧根离子交换膜的干重。
[0063] 膜的离子传导率(σ)的测试方法为:取面积为1.5×1.5cm2的膜样品在去离子水中浸泡24h,使膜充分吸水,用千分尺测出膜的厚度(l,mm)。然后将膜样品夹在两个电极之间,膜样品与电极的接触面积(A)为0.9503cm2。小心将电极外侧的聚四氟乙烯测试池拧紧,要使电极夹紧膜块,但是又不能使膜发生严重形变。最后将测试池固定在恒温恒湿箱中进行传导率的测试。使用电化学工作站来测量膜样品的交流阻抗(R,Ω),扫描频率范围是1M-100Hz,震荡电压为20mV。膜的氢氧根离子传导率(σ)可由如下公式计算得到:
[0064] σ(S/cm)=l/A R其中l表示测试条件下膜样品的厚度,A表示膜样品与电极的接触面积,R表示所测得的膜的阻抗。
[0065] 经检测,实施例1-3碱化后的阴离子交换膜的离子交换容量IEC和离子电导率数据见表1。
[0066] 表1实施例1-3碱化后的阴离子交换膜的离子交换容量IEC和离子电导率数据[0067] 离子交换容量IEC(mmol·g-1) 离子电导率(S·cm-1)实施例1 2.04 1.2ⅹ10-2
-2
实施例2 2.26 3.8ⅹ10
实施例3 2.96 1.1ⅹ10-1
[0068] 以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护范围内。