全钒液流电池(VRB)是一种新型电化学蓄电储能装置,该电池容量取决于电解液的量和钒离子浓度;电解液可以与电池分开放置;电池寿命长,可靠性高;效率高、快速充放电,在光伏发电、风力发电、削峰填谷等方面有很大发展前景。离子交换膜是VRB的关键功能材料之一,其性能直接影响着全钒液流电池的输出功率和工作性能。本论文采用溶胶凝胶法向Nafion117膜中掺入纳米级的SiO2粒子,以降低钒离子在膜中的渗透性,降低电池的自放电性能。比较了四价钒离子在不同工艺条件(nMeOH/nTEOS、水解时间、水解后自然晾干时间)下制备的复合膜中的渗透率,钒离子在Nafion117/SiO2复合膜中渗透比Nafion117膜的渗透率降低了52倍。SEM测试结果表明,经自然晾干的复合膜内SiO2晶粒长大,而填充了Nafion膜中大部分的孔洞。单电池和交流阻抗测试都表明了Nafion117/SiO2复合膜比Nafion117膜的优越性。电解液是VRB电化学反应的活性物质,是电能的载体,其性能的好坏对电池性能有直接影响。本论文选用偏钒酸铵和碳酸氢铵作为制备电解液的原料,通过常规的真空热处理得到黑色粉末,XRD测试表明该产物为V2O3,向V2O3的硫酸溶液中加入适量的V2O5,即得到三价和四价的钒离子摩尔比为1:1的电解液。论文还研究了不同价态钒离子在Nafion117膜中的扩散迁移行为。本论文通过对钒电池Nafion膜和电解液的研究,确定了实验室条件下制备Nafion117/SiO2复合膜的最佳工艺,提供了一种廉价的钒盐制备电解液的方法。既节约了生产成本,也缩短了制备的时间,且产品的质量也非常容易控制。