含氟塑料膜在电池中的应用

2023/5/1北京化工大学1氟塑料薄膜

在光伏电源和燃料电池中的应用苑会林北京化工大学材料科学与工程学院电话：13901251123010-64421095Email：yuanhuil@263.net通信地址：北京市北三环东路15号57信箱邮政编码：100029PVDF电池背板膜及全氟磺酸离子交换膜的制作与应用光伏电源燃料电池钒电池薄膜制作方法太阳能光伏电源晶体硅EVA胶玻璃TPT(Tedlar/PET/Tedlar)太阳能电池的结构EVA胶

EVAEPT PET

THV为替换现有背膜而专门设计的EPT风力发电2023/5/1北京化工大学52023/5/1北京化工大学6钒电池钒电池全称为全钒氧化还原液流电池（VanadiumRedoxBattery，缩写为VRB）太阳能光伏发电系统充电控制系统用电系统钒电池放电控制系统钒电池原理图2023/5/1北京化工大学72023/5/1北京化工大学8离子膜钒电池的隔膜一般选用杜邦公司Nafion117，它具有电阻低、钒离子不能通过的特点，有良好的离子导电性和化学稳定性，有一定的机械强度，但是有部分透水，而且价格贵，隔膜成本占了整个电堆的60%～70%，因此隔膜的国产化和其他隔膜的改性处理是钒电池隔膜的发展方向和解决重点燃料电池电子设备2瓦输出能力的电池水燃料电池所能提供的电能是甲醇燃料电池的8倍与锂离子电池相比，水燃料电池的充电时间相当，容量则大上数倍，因此手机的待机时间也可以延长至数星期乃至一两个月，通话时间也可以不再用小时计算。燃料电池电子设备应用东芝设计研发的笔记本燃料电池，甲醇作为燃料，50CC的甲醇可以连续使用5小时，超过锂电池两倍以上。燃料电池的另一个好处是只需填充燃料，而不必像锂电池那样再次充电。燃料电池中的甲醇依靠含二氧化碳的氧气的化学反应产生电能，排出物就是水，属于无公害能源。东芝燃料电池供电的笔记本样机

燃料电池电子设备LG已成功研制出可持续使用10小时的笔记本燃料电池。燃料电池电子设备日立开发出如AA电池一般大小的燃料电池内藏50立方厘米的甲醇，能让普通的PDA产品坚持使用6-8个小时。燃料电池在汽车上应用布什：美国要戒“石油瘾”在加州力推氢能源汽车

美国总统布什在加利福尼亚州首府发表讲话，呼吁国人改变习惯，尽快从传统的汽车转换到更清洁的氢能源汽车。本田的氢动力车FCX

本田的ＦＣＸ氢动力车已经在美国加利福尼亚州获准上市。燃料电池在汽车上应用上海神力科技有限公司120KW第三代燃料电池大巴发动机和车上海神力科技有限公司承担了国家863计划“燃料电池发动机”项目燃料电池汽车2023/5/1北京化工大学19燃料H2(氢气)废弃燃料循环+H+H+H+H-O-O-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e2H2O2H2O空气+水蒸气空气中的O2(氧气)加热（85℃

）水或者空气冷却

接电路（效率40~60%）质子交换膜流场板催化剂催化剂气体分散电极（阳极）流场板-e-e气体分散电极（阴极）PEMF剧C特点:无噪音程、零污慌染、无戒腐蚀、雄寿命长棒、比功榜率大、田能量效葡率高、店工作温兔度低、血启动速氏度快光活性单体用途广湖泛、前席景广阔翠、市场犹潜力巨喝大、对洋产业结献构升级宇、环境鉴保抚护及喉经济的秧可持续磁发展均宏有重要茧意义发展的最捏快的燃料给电池可望逝数年内取宫得商业应检用最有希污望成为汽舍车动力源PEM品FC燃料电缝池隔膜限-全氟创磺酸离递子膜氢燃料电推池钒电池甲醇电拜池离子膜直电解食艳盐水隔雅膜全氟磺酸欢离子交换困膜介绍PEMF醒C具有:功率密铲度高(0.1核~0.2值kW/忠kg)、工作纽奉电流密长度大(1~水4A泪/cm2)、工作谜温度低(80~危100窑℃)、启动颗速度快(一般只需纹几秒)等优点另外由于扛采用聚合巷物作为电近解质，没社有电解液可泄漏及腐妥蚀的问题兄，环境污胜染小，使德用寿命较烫长，其用潜途十分广驶泛，符合太人类社会团可持续发网展的要求赢，具有很宜强的技术观生命力。全氟磺酸来质子交换置膜的研究抵现状DUP钥ONT公司申色请的美诞国专利US3碎282些875最早(196上6年)揭示了猾全氟磺亡酸树脂营的制备解方法于1994年，该公端司又发明笨了一种在赠溶液和本块体聚合的丧方法，该删方法表明塌引发剂应浸采用高氟居化或全氟更化物质，佛且引发剂盖必须能溶羡于反应混限合物，溶路液聚合的吓引发剂可忌以是(CF3CF2COO镇)2，也可烦以是过翼氧化物采、偶氮魂化物等蚕，该方皱法所得潜到的聚滋合物在耻较低的EW时有较红低的熔初体质量寨流动速污率。202度3/4费/25北京化工导大学24全氟磺酸俩质子交换脉膜的研究档现状日本Asa摆hi睛Gla严ss公司也研干究全氟磺京酸树脂的椒制备方法驰。1997年，该泻公司申福请的日掏本专利该公司还继在200钻5年公开腔的世界梨专利WO2梨005得378帐79，将全膨氟碳聚川合物单妙体在聚巡寿合物引情发剂和喇链转移什剂的作作用下进际行聚合燃料电蹄池业的抹巨头Bal乱lar惠d公司于200床2年申请轮了全氟串离子交盘换树脂护的美国本专利S68娃412粥84。其将五不溶于吼水的全用氟胺植树入膜中阀，可提艘高电化屯学性能蒙，且非杀毒、不机易燃、识惰性，说且易于薄处理。202决3/4吉/25北京化工洞大学25全氟磺酸禽质子交换建膜的研究岩现状对于全具氟磺酸康树脂成甘膜方式若，德国FuMA猛-Tec霸h公司研体发了一驶种新方攻法，其爸述及可狠将以DMSO等为溶剂常的溶液中雾得到的全连氟磺酸树向脂制成燃畜料电池膜于。首先在初惰性氛围蜜中，加热5%胶束的Naf廊ion醇溶液，肿除去并连等续替换醇格溶剂，然摸后通过背膜面辊涂方贺法制成26μ刷m的膜。DUP战ONT公司的Naf快ion膜产品抛分为液逮体浇铸士和挤出振流延成心膜两种眠，液体奸浇铸时急，全氟粪磺酸树黄脂溶液屋刮涂在筹离型膜傲上，离麻型膜设伞备将膜旬传输至焰自动MEA设备处理宴，收卷时造附上面膜匙保护其免肉受环境污狼染2023抵/4/2峰5北京化着工大学26202杠3/4嗽/25北京化工饿大学27全氟磺骑酸离子菠交换膜贴的制备成型方法魔主要有两宿种：熔融挤出屋法溶液流延班法熔融挤着出法，蜘该工艺碗制得的化薄膜不占但厚度活均匀、酿性能好容，而且脆制备效清率高，宫可大规杨模工业揪化生产贵，但目僚前仅被说美国和餐日本的卧少数几煮家公司输所掌握西。2023鸡/4/2召5北京化工俩大学28流延法制先备全氟磺阶酸离子交件换膜溶液流案延法制股膜可分踪蝶为挤出流编延法溶液钢带亲流延法两忘种凝胶挤出滑流延法将全氟磺抖酸树脂与疑适当的溶王剂按照一包定配比配领成混合凝港胶后经挤妇出机熔融反挤出流延薪成膜，再古经热的流据延辊和热创烘道蒸发胸溶剂获得坡全氟磺酸忧离子膜。2023遥/4/2暴5北京化陪工大学29凝胶挤凉出法制案备全氟阻磺酸离按子膜工瓦艺流程膨图202冒3/4销/25北京化工叹大学30熔融挤额出流延敞法将全氟辰磺酸树估脂加入巩单螺杆挠挤出机层熔融挤或出，并伏通过流寨延机头柏挤出流秒延成膜租，通过五三辊上郊光机牵折引并定时型冷却遗。或在瓜三辊压冷光机上紧直接与验聚四氟姑乙烯网齿络布等毛基材复根合，然躬后再经按化学处畏理转型愉为离子磨型或酸虫型。该方法江简化工陵艺过程疤，而且倦减少树勤脂在高胸温下氧秧化降解捐的问题程，更有辫利于工橡业化生引产。202跌3/4偏/25北京化师工大学31全氟磺酸炼离子膜薄情膜挤出设卵备溶液钢带剩流延法制功备全氟磺匆酸离子交铁换膜是在高温星高压的条边件下将全崇氟磺酸离瞒子交换树互脂溶解在哗高沸点溶这剂或高沸筹点溶剂/辅助溶剂犁的混合物于中后制备透出树脂的革成膜溶液姻后，然后吓采用钢带茅流延法将教成膜溶液撤刮涂到流捆延钢带上页去，通过镰干燥设备成将溶剂除融去后成膜捞。该方法淹操作简单群，膜厚可烧控流延设备202窗3/4哥/25北京化凉工大学342023躬/4/2国5北京化思工大学35太阳能已电池背迫板用PVDF膜介绍太阳能电滤池背膜的驻作用免维护冲自洁保叶护功能绝缘性能耐(湿热、置干热、阻紫外)、水蒸气识、氧气斯阻隔等赤性能PVDF膜在太脆阳能电轧池背膜甜中的应社用由于PVDF的含氟量慢高，其丽耐候性、口阻隔性以趁及加工适赞应性都优庭于其他氟饰材料；用波长竟为200～400属nm的紫外灯拼照射1年，其性通能基本不裙变；在室温下字不受酸、事碱等强氧茂化剂和卤肉素腐蚀；PVD腰F熔融与热税分解两者缩慧间温差大收，因而容烈易成型加泪工，能够珠挤出流涎诱成性能较许好的薄膜202由3/4宅/25北京化宁工大学37太阳能电欺池背膜的欠发展现状背膜用锁量“Kyna袖r-P页ET-K贝ynar（KPK）背板结接构该产品自200章8年推向犹市场以颠来，已挂被欧洲腾和亚洲熔主要的修光伏组泉件生产卸厂商广介泛采用Ted钟ler童-P栋ET-际Ted溪ler（TPT）背板结序构Dup颗ont公司传围统产品翅，已在病光伏组休件生产砍厂商应队用多年册，由于候市场需夺求激增矛，现在该供不应犬求。PVD始F与PVF比较PVD幼FPVF氟碳比F/C1.58/私1兽0档.5/称1氟含量冈%F丹59惊.3香4毁1.3氧指数LOI即>6翅0%畏23阻燃等级UL-黄94而V辱-0码HB渗透指情数(舟60匀°C)寄4.0执7.颗5

背膜的筐应用现尖状以台虹溉、赛伍籍、乐凯桃、汇通摘为代表拆的背膜妹企业主炸要采取负以PVF、PVD股F或ETF屑E等氟膜举与PET基材通宾过胶粘必剂粘结义复合而寇制备复袖胶型背奇膜，但庙其氟膜这基本依什赖进口屋。以苏州中钳来、哈氟巩龙、福斯守特等为代驱表的背膜数企业通过升以四氟树酬脂(PT关FE)或三氟氯瞒乙烯树脂(CT蕉FE)为主体树文脂的涂料怜采取涂覆纯方式与PET基材复旬合而开距发制备李涂覆型抛背膜，种在背膜论成本与所技术方币面具有个较大优重势。其睛部分产业品已在遣国内外墙光伏企升业得到天广泛应阔用。太阳能赢电池板排用PVDF背膜研究由于PVDF膜表面蒙能低，伟为非极辽性，膜凑表面与钞水无氢秋键作用第，故有个极强疏俘水性，肉难以与印其他基奔材粘接费，大大碧限制了唤其应用震范围。通过采碑用亚克丈力亲水默改性对PVD序F树脂进行华粘接改性绢。同时采圾用多层谋共挤流厦延法制摇备出聚页偏氟乙磁烯复合汇膜。202博3/4核/25北京化茂工大学41复合膜体的结构午示意图PVD士F纯膜PVDF粘结改性探层EVA粘结层2023推/4/2堪5北京化糊工大学42PVDF

纯膜PVDF粘结改性层EVA粘结层优点该技术胖与现有辣技术相鸡比，具葛有如下刑：1）本技趟术采用嫂多层共醋挤出流尖延的方涝式制取的聚偏氟穗乙烯复拢合膜，氏这使产控品既具允有了PVDF本身的显良好的迟耐候性双、抗紫邻外线性搬能和优碌良的力葛学性能叔。同时控，产品惠又具有EVA良好的黏摩结性能，岩能够与太源阳能背板尘其他基材项很好的黏乘结在一起压。2023析/4/2泥5北京化工译大学43流延法的忙优点2）本技术闯自动化程榆度高、操营作简单，芽可实现大扰规模连续展化生产，但且工艺可吗控性高，弦制品质量缎稳定，成伟膜速度快判、生产效病率高，所军得薄膜强汉度高、性糠能好，可托完全满足储实际使用寺要求。目前该技待术已经申艘请国家发浮明专利。卸专利申请讽号：2011涛1004才3357拢.4。目前该笔项目已进遇入中试放异大生产阶聪段。2023括/4/2盗5北京化工鹊大学44我们的馅前期研声究工作PVDFPMMA双螺杆您挤出机棚混合改性PVD鼠F原料吹塑薄膜TiO2Adhe刃sivePET貌film改性PVD大F原料吹塑薄台膜双面复合PVDF塑料膜得狐到PVDF凡/PET妙/PVD婶F背板背板PVD山F改性对PVDF原材料进肿行改性使