全钒液流电池作为最具潜力的大规模储能技术,拥有广阔的应用空间,比如电能质量优化、可再生能源（太阳能、风能等）的辅助存储设备、调节电网波峰波谷和大型备用电源等,近几年在世界各国的科学家、企业家的共同努力下,全钒液流电池得到了飞速发展。这是由于全钒液流电池相较于其他储能技术拥有效率高、循环寿命长、合理成本等突出特点。市场上对全钒液流电池的需求日益增长,但是由于其关键组成材料成本高,特别是隔膜材料,限制了全钒液流电池的进一步商业化应用。聚丙烯膜在国内具有完整的生成技术,且在锂电池中被广泛应用,相较于其他隔膜材料具有明显的成本与产业化优势。本文主要围绕制备适用于全钒液流电池使用的低成本、高性能的聚丙烯膜展开实验和理论研究,主要内容如下:首次使用原位水解的方法成功制备了聚丙烯/二氧化硅（PP/SiO₂）纳滤膜,在PP膜表面形成了一层致密的SiO₂纳米聚合层,同时在膜的截面形成了由SiO₂连接而成的提供离子传输的通道;该膜制备成本低,仅为Nafion115膜成本的1/20,制备工艺简单环保,相较于Nafion115膜具有非常优异的防水迁移性能和较好的离子选择透过性,具有较好的充放电循环性能,在50 mA/cm²电流密度下,充放电循环40圈后,库伦效率及能量效率分别保持在94.5%和75.4%。本实验成功的实现了聚丙烯膜在全钒液流电池中的应用,有望大幅度减低全钒液流电池成本,具有较好的商业应用前景。使用密度泛函理论计算研究了聚丙烯膜及聚丙烯离子交换膜C-H键断键能,计算结果表明引入阴离子交换膜基团有望加强聚丙烯膜在全钒液流电池中的稳定性;首次使用三维（3D）体积计算模型及分子范德华表面静电势分析等方法研究了四种价钒离子(V²⁺,V³⁺,VO²⁺和VO₂⁺)水合离子与传导离子(H₃O⁺,SO₄^2-和HSO₄^-)在全钒氧化还原液流电池的电解质溶液中的体积差别。计算结果表明,所有传导离子半径均小于3.01?,四个价态钒离子水合离子半径均大于3.78?。计算结果也表明,孔径范围从3.98到7.56?的聚丙烯阳离子交换膜和孔径范围从6.02到7.56?的聚丙烯阴离子交换膜有望在全钒液流电池中广泛应用。这些计算结果与其他报道的实验结果有很好的一致性,说明此计算结果不仅仅适用于聚丙烯离子交换膜的设计与制备,同时也适用于其他离子交换膜,有望在后续从分子水平上为选择和设计全钒液流电池用隔膜材料的提供有价值的指导。