全钒液流电池是一种新型大规模电化学储能设备,其响应快、容量高、安全性高且易规模化设计,十分具有发展潜力。质子交换膜是全钒液流电池的关键组件,承担了电池正负极之间的选择性离子传输功能,其性能直接影响电池的能量转换效率。目前商用的Nafion?系列全氟磺酸膜电导率高、化学稳定性优异,但其溶胀率大,在电池运行过程中会造成严重的钒离子渗透及容量衰减。同时,其高昂的成本也严重制约了全钒液流电池的推广及应用。本课题针对Nafion膜存在的不足之处,提出了三种改性手段来降低其溶胀率、钒离子渗透率及成本,并提高膜的机械强度。（1）将Nafion树脂与聚偏氟乙烯共混,浇铸成膜并进行180℃下3 h高温热处理。得到的质子交换膜电导率可达45.2 mS·cm-1,离子选择性及抗拉强度相对Nafion浇铸膜分别提高了90%及60%。（2）将Nafion树脂与结晶度更低的聚偏氟乙烯-六氟丙烯进行共混成膜,得到了延展性及电池效率更优的质子交换膜。其电导率及渗透率与（1）中的共混膜相似,延展率则提高了3倍。在100 mA·cm-2电流密度下,电池能量效率也高达85.9%。（3）用膨化聚四氟乙烯纤维膜对（1）中制备的离子交换树脂进行增强,得到超薄质子交换膜,以提高膜的离子选择性及机械性能,并减小面积电阻。这种纤维增强膜的抗拉强度较（1）中制备的共混膜提高了50%,延展率也提高了2倍。在电池循环测试中,纤维增强膜的容量保持率相比Nafion浇铸膜也提高了20%以上。上述三种改性质子交换膜材料均能达到与Nafion浇铸膜相近的电池性能,且膜中Nafion树脂的含量最高不超过60%,显著降低了生产成本,为后续质子交换膜材料的开发提供了思路。