中國儲能網(wǎng)訊：離子交換膜是液流電池中的重要結構部件，其可以分隔正負極電解液，并通過選擇性透過離子，從而實現(xiàn)電池結構中完整回路的構建，同時阻礙了電解液間不同價態(tài)釩離子因交叉污染引起的自放電現(xiàn)象。
以全釩液流電池為例，理想的全釩液流電池隔膜需要具備以下特征：（1）低釩離子滲透率，減少由釩離子的跨膜運輸導致的污染；（2）優(yōu)異的化學穩(wěn)定性，高機械強度，使得薄膜在酸性條件下的壽命長，從而增長電池壽命；（3）高離子電導率與良好的離子選擇性，使得電池效率高；（4）低水通量，在充放電過程中，使得陰、陽兩極電解液保持平衡；（5）加工生產(chǎn)成本低，有利于隔膜的廣泛應用。
圖表：釩電池離子膜主要性能要求
根據(jù)附著于膜上離子官能團的帶電情況，離子交換膜可以分為陽離子交換膜、陰離子交換膜以及兩性離子交換膜：
目前釩液流電池大都選用陽離子交換膜，陽離子交換膜中起離子傳輸作用的是帶負電的基團(磺酸基-SO3H，羧基-COOH，酚羥基-OH等)，陽離子交換膜具有良好的化學穩(wěn)定性和離子傳輸能力，但對釩離子的選擇性較差，釩離子在膜中的通量較高；
陰離子交換膜中起離子傳輸作用的是帶正電的基團(如:季胺基-NRH3等能解離出氫氧根離子的基團)，陰離子交換膜允許陰離子(如:硫酸根離子)作為電荷載體形成閉合回路，有效地抑制釩離子的擴散，但電導率較低，內(nèi)阻較大；
兩性離子交換膜擁有兩種類型的官能團，帶正電的官能團能阻擋釩離子傳輸，從而抑制釩離子的交叉污染，而帶負電的官能團可以保證較高的離子傳導率，增強膜的導電性。然而，離子傳輸能力與離子選擇性具有矛盾性，很難兼顧，導致兩性離子交換膜兩種官能團的配比多樣，膜制造工藝復雜，成本較高。
圖表：離子交換膜比較
全釩液流電池用離子交換膜主要可分為含氟離子交換膜和非氟離子交換膜。在含氟離子交換膜中，按照膜材料樹脂氟化程度的不同，可以大體分為全氟磺酸離子交換膜、部分氟化離子交換膜和非氟離子交換膜三類。
1、全氟磺酸離子交換膜：全氟磺酸離子交換膜是指采用全氟磺酸樹脂制成的離子交換膜。一般來講在高分子材料中，碳-氟鍵的鍵能遠遠高于碳-氫鍵的鍵能(C-F:485 kJ/mol C-H:86 kJ/mol)，樹脂材料的氟化程度越高，其耐受化學氧化和電化學氧化的能力越強。全氟高分子材料（樹脂）是指材料中的C-H鍵全部被C-F鍵取代，所以表現(xiàn)出優(yōu)異的化學特別是電化學穩(wěn)定性。
2、部分氟化離子交換膜：部分氟化的離子交換膜具有較低的成本，同時具有良好的化學穩(wěn)定性能，從而可以應用在全釩液流電池中。
3、非氟離子交換膜：相較于全氟材料，非氟離子交換膜源頭采用非氟樹脂材料，摒棄了傳統(tǒng)含氟材料所存在的弊端從根本上降低成本。非氟離子交換膜具有離子選擇性高、機械穩(wěn)定性好及成本低廉等特點，較早應用于燃料電池體系中。
釩電池的商用隔膜主要為全氟磺酸膜，商業(yè)領域廣泛采用的是以美國杜邦公司生產(chǎn)的Nafion膜為代表的全氟磺酸膜。目前，離子交換膜的國產(chǎn)化主要集中在主流需求的全氟磺酸離子交換膜的生產(chǎn)以及技術攻關上，國家能源局、國網(wǎng)能源研究院也表示全國產(chǎn)化液流電池隔膜實現(xiàn)突破。
中和儲能非氟離子交換膜產(chǎn)品實拍圖
由于氟化膜價格較高，近幾年，多孔離子傳導膜、非氟化膜的研發(fā)也在不斷增多。中和儲能“非氟離子交換膜”源頭采用非氟樹脂材料，摒棄了傳統(tǒng)含氟材料所存在的弊端，在性能測試方面，通過多層次結構設計，成功解決了過去非氟離子交換膜材料化學穩(wěn)定性、離子傳導率和離子選擇性的不足，電池性能達到Nafion膜水平的同時，成本降低80%以上，是當前含氟離子交換膜的理想替代，為液流電池、高溫燃料電池、金屬離子分離等領域提供了低成本、可持續(xù)的解決方案。公司現(xiàn)已交付客戶60厘米寬幅產(chǎn)品，根據(jù)客戶的反饋，該產(chǎn)品穩(wěn)定性優(yōu)于市面上其他全氟膜，成功幫助客戶降低終端產(chǎn)品成本，提升競爭力。
