全钒液流电池（All Vanadium Redox Flow Battery）,简称VRB,是一种与风光电厂配套使用的新型高效的大型电化学储能设备,具有启动响应速度快、使用寿命长、能量密度高、系统组装灵活、维修操作简单、安全环保等优势。电池隔膜是该电池的关键组件。金刚烷是一种笼状烷烃,其结构与金刚石的晶格单元类似,具有高熔点（269℃）、高热稳定性、强疏水性,在聚合物主链中引入金刚烷结构有望提高材料的疏水性、热稳定性和玻璃化转变温度,有效抑制膜的溶胀,减少钒离子渗透,从而提高膜稳定性和电池性能。本论文以课题组自主合成的新型膜材料——含金刚烷结构聚芳醚酮聚合物为基材,通过氯甲基化/季铵化法对其改性,制备出适用于高电流密度下的全钒液流电池的新型含金刚烷结构聚芳醚阴离子交换膜,并对其进行了膜性能和电池性能研究。对含2-金刚烷结构聚芳醚酮（2-ADMPEK）和侧苯基型含1,3-金刚烷结构聚芳醚酮（1,3-ADMPEK）分别进行氯甲基化改性,用红外光谱、核磁氢谱对得到的氯甲基化聚合物进行结构表征。通过调控氯甲基化试剂的用量,获得不同取代度的氯甲基化聚合物,经过制备基膜,然后将其浸泡在三甲胺中胺化,获得季铵化含2-金刚烷结构聚芳醚酮阴离子交换膜（Q2-ADMPEK）和季铵化侧苯基型含1,3金刚烷结构聚芳醚酮阴离子交换膜（Q1,3-ADMPEK）系统地考察了聚合物的氯甲基化取代度对Q2-ADMPEK膜的吸水率、溶胀率、面电阻、钒离子渗透率、离子交换容量（IEC）、化学稳定性、电流效率、电压效率、能量效率等参数的影响。Q2-ADMPEK膜在原位和非原位化学稳定性测试中表现优异的化学稳定性。装备Q2-ADMPEK-4膜的钒电池,在140 m A cm^-2的电流密度时,其电流效率（CE）、电压效率（VE）和能量效率（EE）分别可达98.3%、82.0.0%和80.5%,优于相同条件下的全氟磺酸膜Nafion117（CE96.5%,VE 76.7%,EE74.0%）和全氟磺酸膜Nafion212（CE91.4%,VE81.6%,EE74.6%）。Q2-ADMPEK-A非对称膜的研制。调控基膜的Q2-ADMPEK-A烘干时间以控制致密层厚度,进而胺化制备出具有不同致密层厚度的Q2-ADMPEK-A非对称阴离子交换膜。系统地考察了不同烘干时间对膜性能的影响。非对称膜的含水率、面电阻比均质膜小。在电池性能方面,相比于均质膜,非对称膜随着电流密度的升高,电池极化更小,电池效率降低的更小,因此非对称膜更适于高电流密度的钒液流电池。在160 m Acm^-2的电流密度下,烘干时间为160分钟的Q2-ADMPEK-A-2膜的电流效率和电压效率分别为98.29%和82.09%,高于Nafion117的96.7%和75.15%。烘干时间为190分钟的Q2-ADMPEK-A-3非对称膜的能量效率达到了80.68%,高于Nafion117的72.67%。研究了侧苯基型含1,3金刚烷结构聚芳醚酮阴离子交换膜（Q1,3-ADMPEK）的基本性能和钒液流电池性能。装备Q1,3-ADMPEK-3膜的钒电池,在140 m A cm^-2的电流密度时,可以达到CE98.9%、VE84.0%、EE83.0%的高性能,在更高电流密度160 m A cm^-2时,EE仍在80%以上。