T/SNEIA 9-2024 锌铁液流电池用离子传导膜测试方法

ICS27.070

CCSD4419

团体标准

T/SNEIA9-2024

锌铁液流电池用离子传导膜测试方法

Measuringmethodofionconductingmembraneforzinc-iron

flowbatteries

2024-09-03发布2024-09-04实施

山东省新能源产业协会发布

T/SNEIA9—2024

目录

前言............................................................................................................................................................II

1范围................................................................................................................................................................1

2规范性引用文件............................................................................................................................................1

3术语和定义....................................................................................................................................................1

4测试方法........................................................................................................................................................2

4.1隔膜验伤.................................................................................................................................................2

4.2厚度一致性.............................................................................................................................................2

4.3电导率.....................................................................................................................................................3

4.4拉伸性能.................................................................................................................................................4

4.5耐刺穿性能.............................................................................................................................................7

4.6尺寸变化率.............................................................................................................................................9

4.7含水率...................................................................................................................................................10

4.8离子交换容量测试及磺化度计算.......................................................................................................10

4.9离子选择透过性....................................................................................................................................11

4.10老化性能.............................................................................................................................................13

附录A.............................................................................................................................................................14

I

T/SNEIA9—2024

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起

草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

本标准由山东省新能源产业协会提出并归口。

本标准起草单位：青岛鼎信通讯科技有限公司、国网山东综合能源服务有限公司、北京化工大学。

本标准主要起草人：王瑞广、卢其鑫、高鹏飞、高绪瀚、范宫羽、陈超然、李洋、沈华刚、范建华、

王艳玮、魏大钧、苗壮、任建玮、周海妮、梁雅洁、朱国梁、曹桉恺、向中华、刘迪、冷弈鸣、张佳亮。

II

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锌铁液流电池用离子传导膜测试方法

1范围

本标准规定了锌铁液流电池用离子传导膜的通用条件以及隔膜验伤、厚度、电导率、拉伸性能、耐

刺穿性能、尺寸变化率、含水率、离子交换容量、磺化度、离子选择透过性、老化性能等测试方法。

本标准适用于碱性体系的锌铁液流电池用离子传导膜，此标准的体系使用的隔膜为磺化聚醚醚酮

（SPEEK）。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有修改单）适用于本文件。

GB/T1040.1—2018塑料拉伸性能的测定第1部分：总则

GB/T1040.3—2006塑料拉伸性能的测定第3部分：薄膜和薄片的试验条件

GB/T37841—2019塑料薄膜和薄片耐刺穿性测试方法

GB/T6672—2001塑料薄膜和薄片厚度测定机械测量法

GB/T2918—1998塑料试样状态调节和试验的标准环境

GB/T20042.3—2022质子交换膜燃料电池第三部分：质子交换膜测试方法

GB/T36363—2018锂离子电池用聚烯烃隔膜

NB/T42080—2016全钒液流电池用离子传导膜测试方法

NB/T42146—2018锌溴液流电池电极、隔膜、电解液测试方法

ISO16012塑料试样线性尺寸的测定

ISO23529橡胶物理试验方法试样制备和调节通用程序

3术语和定义

3.1

隔膜验伤diaphragminjuryinspection

检验隔膜是否存在破损和缺陷点，影响隔膜的正常使用。

3.2

离子选择性ionselectivity

离子传导膜对不同离子进行选择透过的特性，其数值等于在给定条件下测得不同离子的离子扩散系

数之比。

3.3

离子交换容量ionexchangecapacity

指单位体积或质量的离子交换材料能够交换的离子的量。

3.4

磺化度degreesulfonation

在聚合物结构中发生磺化的苯环（即接有一个磺酸基的苯环）占总苯环数的百分比，用于表征聚合

物中磺酸基团的引入程度。

3.5

耐碱性alkali

SPEEK隔膜在碱性电解液中长期工作的稳定性测试。

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3.6

耐氧化oxidationresistance

SPEEK隔膜在含强氧化性三价铁离子的电解液中长期工作的稳定性测试。

3.7

老化性能agingproperty

SPEEK隔膜的机械性能老化和电化学循环寿命老化。

4测试方法

如无特殊标注，测试均在（23±2）℃，相对湿度（50±10%）条件下进行。

4.1隔膜验伤

在测试时，使用10×10cm尺寸的离子传导膜，保证离子传导膜的完整情况，用目视法检测离子传

导膜的完整情况，必要时辅以光学显微镜检查，离子传导膜无褶皱、表面缺陷和破损。

4.2厚度一致性

4.2.1仪器

参照GB/T6672—2001、GB/T36363—2018中的规定进行厚度测试，其中测试厚度所使用测厚仪的

精度大于等于0.1μm；测试长度和宽度所使用卡尺的精度大于等于0.02mm。

4.2.2测试步骤

1.裁取有效面积为10×10cm的样品；

2.试样在（23±2）℃，相对湿度（50±10%）条件下状态调节至少24h；

3.检查试样和测量仪的各测量面无油污、灰尘等污染；

4.测量前检查测量仪零点，在每组试样测量后重新检查其零点；

5.测量时平缓放下测头，避免试样变形，测试过程中测试头施加在样品表面的强度在0.7N/cm~2

N/cm之间选区；

6.按照等分厚度、等分宽度的方法以确定测厚的位置点，测试点应均匀分布，测试点数不少于10

个，测试点距离边缘大于5mm，每组样品至少3个。

4.2.3数据处理

样品的厚度均匀性用平均厚度、厚度最大值与最小值之差（即厚度极差）、厚度平均偏差、厚度标

准偏差、厚度的离散系数表示。

1.平均厚度按公式（1）计算：

nd

d=i（1）

i=1n

式中：

d—膜的平均厚度，单位为微米（μm）；

di—某一点膜的厚度测量值，i=1，2，3，...，n，单位为微米（μm）；

n—测量数据点数。

2.厚度极差，按公式（2）计算：

（）

R=−dmaxdmin2

式中：

R—膜的厚度最大值和最小值之差为厚度极差，单位为微米（μm）；

dmax—膜的厚度最大值，单位为微米（μm）；

dmin—膜的厚度最小值，单位为微米（μm）；

3.厚度平均偏差按公式（3）计算：

2

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n

dd−

=di=1i（3）

aven

式中：

△dave—膜的厚度平均偏差，单位为微米（μm）；

di—某一点膜的厚度测量值，i=1，2，3，…，n，单位为微米（μm）；

d—膜的平均厚度，单位为微（μm）。

4.厚度标准偏差按公式（4）计算：

n

（dd−)2

i=1i

=（4）

n

式中：

σ—膜的厚度标准偏差，单位为微米（μm）。

5.厚度的离散系数按公式（5）计算：

=100%（5）

d

式中：

δ—膜的厚度离散系数，反映单位均值上的离散程度。

（注：外部采购薄膜时，也可将d换成厂家给出的标称厚度，用于分析其提供的膜的厚度一致性。）

4.3电导率

4.3.1仪器

4.3.1.1测量仪器

电阻测量，精确度大于等于0.5%，主要为夹具的电阻测量；

厚度测量，测量离子传导膜膜厚度，测量精度大于等于1μm，精确度大于等于0.2%；

尺寸测量，测量离子传导隔膜尺寸，测量精度大于等于1μm，精确度大于等于0.5%；

分析天平，精确度大于等于0.1mg；

量筒，精确度大于等于1%。

4.3.1.2测量工装

使用单电池夹具作为隔膜电导率测量的载体，主要提供离子溶液的容纳腔体，其主要组成如下图：

图1用于电导率测试的单电池夹具

—端板、垫片为结构支撑件；

—铜电极起电流传导作用；

—双极板起集流作用；

—石墨毡起电流传导作用；

—缩孔片，内部有方孔，用于限制隔膜传导的有效面积，调整膜电阻范围，该部件为选用部件；

—离子传导膜为待测样品，用于液流电池中分隔正负极电解液以及对特定离子进行传输。

（注1：由于多次装配单电池夹具时，引入人工装配的误差，单电池内阻多次装配的内阻可能会波

动，波动较大时会影响测量结果。因此，要求单电池多次装配的内阻标准偏差与理论计算的膜电阻数值

比值应小于1%。注2：可调节缩孔片方孔的大小来控制膜的有效面积及膜电阻大小，以减小装配电阻

波动误差带来的影响。）