近日，西南科技大学分离膜与功能材料团队在科学出版社出版了《全钒液流电池用磺化聚酰亚胺隔膜材料》的专著，该书以简明直接、科学客观以及严谨的态度，对所得实验数据进行合理分析，揭示实验规律。希望本书的出版能够对全钒液流电池（VFB）用隔膜材料方面的研究有所帮助，为推动VFB商业化进程提供理论支持与实践参考。  

随着社会经济的快速发展，人们对能源的需求日益增加，不可再生资源（例如：煤炭、石油、天然气等）的短缺以及对其过度使用所产生的污染已成为世界各国共同关注的热门话题。同时，能源的严重不足将成为制约经济持续发展和人民生活水平提高的瓶颈。因此，对绿色可再生能源（例如：太阳能、潮汐能、风能等）的开发利用得到了全球科研人员的高度重视。然而，这些新型可再生能源会受到时间、温度、季节、昼夜等外在因素的影响，导致在发电过程中出现明显的不稳定性、不连续性，难以直接接入电网实现连续稳定的电能输出。配备储能系统是解决可再生能源发电非稳态特性的重要手段，也是解决电力系统供需矛盾、保证新能源合理利用、高效智能电网稳定运行的关键技术。在众多储能系统中，VFB具有本质安全、容量和功率可调、大电流无损深度放电、使用寿命长和无环境污染等优势。目前，VFB在国内已进入商业示范运行和市场开拓阶段。

隔膜作为VFB 的关键组件之一，其功能主要包括以下两方面：（1）阻止正负极电解液中不同价态钒离子交叉渗透，避免电池内部短路；（2）构建电池内部电荷载体离子的通道，允许用于平衡电荷的特定离子(例如：H⁺、SO2- 4 、HSO- 4等)的通过，形成完整的闭合回路。目前，VFB广泛使用的隔膜是具有较高质子传导率、优异稳定性等优点的全氟磺酸膜，如美国杜邦公司生产的Nafion 系列膜。然而，其阻钒性差、质子选择性低，导致VFB在充放电过程中正负极电解液中的钒离子易于交叉渗透，从而导致自放电严重、库仑效率和能量效率降低。此外，其售价昂贵（每平米约600～800 美元，其成本占整个电堆的40%），且完全依赖进口，对我国VFB的大规模商业化形成了“卡脖子”难题。因此，亟待开发可替代Nafion膜的新型隔膜材料。

本书通过亲核取代、硝化和还原等经典有机反应，将冠醚和亚氨基等特殊官能团以及亲水交联结构等引入到磺化聚酰亚胺（SPI）结构中，构筑了一系列新型性能优异且成本合理的面向VFB的SPI基隔膜，并对所制备的SPI基隔膜的理化性能、电池效率和化学稳定性等进行了全面表征与分析。该类膜通常具有阻钒性优异、质子选择性高、成膜性好、结构设计灵活、原料价格合理等优点。与Nafion膜相比，SPI膜可使电池展现出更高的库仑效率和能量效率、更慢的自放电速度，表明其在VFB中具有较大的应用潜力。

本书的研究工作是在国家自然科学基金（21878250，22108230，U20A20125）、四川省自然科学基金（2023NSFSC0303、2024NSFJQ0063）、中国博士后科学基金（2020M683307）、西南科技大学博士科研基金（18zx7133）、西南科技大学龙山学术人才支持计划（17LZX402，18LZX441）的支持下完成。书中大量工作得到西南科技大学材料与化学学院、生物质材料教育部工程研究中心、环境友好能源材料国家重点实验室、四川东材科技集团股份有限分司、四川东材新材料有限责任公司、四川伟力得能源股份有限公司、江苏亚宝绝缘材料股份有限公司、山东天维膜技术有限公司等单位的支持，在此表示由衷的感谢。