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在大力发展可再生能源的背景下,储能技术也在飞速发展。全钒液流电池作为一种具有潜力的储能系统,具有低成本、长寿命、可深度充放电和设计灵活等特点,在太阳能和风力发电的储能设备、后备电源、电网的削峰填谷等方面有望得到应用。作为全钒液流电池重要的部件之一,质子交换膜直接影响着电池的成本、性能和寿命。目前广泛使用的质子交换膜为全氟结构的Nafion膜,但由于其价格昂贵、钒离子渗透率高,制约了全钒液流电池的发展。因而寻找价格合适、离子选择性高且寿命较长的非氟离子膜就成为研究的热点。本论文以低成本的非氟型磺化聚芳醚酮和磺化聚醚醚酮为研究对象,进行合理设计或改性,制备出几种特别适用于全钒液流电池的高选择性离子膜,并提出了可能的作用机制。通过双酚芴、磺化二氟酮钠、二氟二苯砜和具有刚性苯环结构的B3单体的缩聚反应合成了支化度为8%的聚芳醚酮聚合物（HSPAEK）。HSPAEK具有良好的溶解性,HSPAEK膜透明、具有柔韧性。SEM和EDX图显示其表面和断面都是致密均匀的。HSPAEK膜具有低溶胀率、适中的吸水率和质子电导率。除此之外,HSPAEK膜还具有很低的VO2+渗透率,因而具有较好的离子选择性和较长的自放电时间。装入全钒液流电池中,HSPAEK膜具有较高的库仑效率和容量保持率,说明HSPAEK膜具有较好的化学稳定性,因而在全钒液流电池中具有一定应用潜力。通过在SPEEK膜内掺杂三种纳米无机氧化物（Al2O3、SiO2和TiO2）制备了SPEEK基复合膜,考察了纳米无机氧化物的质量分数（2.5%、5%、7.5%、10%）对复合膜的结构与性能的影响。通过SEM观察发现,复合膜体相致密且掺杂物分布较为均匀。无机纳米氧化物（Al2O3、SiO2和TiO2）的质量掺杂比例为5%的三种膜（S/A-5%、S/S-5%、S/T-5%）性能最好。S/A-5%、S/S-5%、S/T-5%膜相比于纯SPEEK膜,具有更好的热稳定性、机械强度和化学稳定性。与Nafion 117和纯SPEEK膜相比,复合膜具有较低的VO2+渗透率。由于S/A-5%、S/S-5%、S/T-5%具有较高的离子选择性(低VO2+渗透率与适中的质子电导率),与Nafion117和纯SPEEK膜相比,复合膜具有较高的能量效率。在200圈的循环寿命测试后,S/A-5%的容量保持率为53.3%,S/S-5%为50.8%,S/T-5%为39.5%,都高于Nafion 117的24.7%,显示出复合膜的较高稳定性。通过聚多巴胺（PDA）对纳米SiO2进行表面包覆修饰,得到了表面带氨基的SiO2纳米粒子,通过TEM观察发现PDA-SiO2表面可以看到一层2-3 nm的包覆层。PDA-SiO2作为填料掺入SPEEK膜中,复合膜的能量效率较SPEEK膜有所提高,但寿命相比于S/S-5%复合膜反而降低了。