全钒氧化还原液流电池（All vanadium redox flow battery,简称:VRFB）因其具有可调控的容量、长使用寿命和环境友好等优势,被认为是最具前景的大规模储能技术之一。隔膜作为VFRB的关键组件材料之一,其不仅需要隔离正负极的电解液,还需要传输载荷离子,从而使电池形成完整回路。美国杜邦公司生产的Nafion系列膜由于拥有杰出的质子传导能力和化学稳定性,而被广泛应用于VRFB。但是,Nafion系列膜在实际的运用过程往往会出现严重的水迁移和钒离子渗透等问题。因此,亟需开发出应用于VRFB的低钒渗透、优异化学稳定性、较高离子传导和低成本的隔膜。本论文采用引入功能增强剂和分子结构调控策略,成功制备了一系列支化聚酰亚胺（bSPI）基新型隔膜材料,并且全面研究了隔膜的理化性能及其在VRFB中的实际表现。主要研究内容如下:（1）以氨基化多壁碳纳米管（a-MWCNTs）和1,3-丙烷磺内酯为原料,通过开环接枝反应得到了带有磺酸基团的磺化氨基化多壁碳纳米管（s-MWCNTs）。此外,以1,4,5,8-萘四甲酸二酐（NTDA）、1,3,5-三（2-三氟甲基-4氨基苯氧基）苯（TFAPOB）、4,4’-二氨基二苯醚（ODA）以及2,2’-双磺酸联苯胺（BDSA）为聚合单体,通过引入不同质量比的s-MWCNTs功能增强剂,制备了一系列bSPI/s-MWCNTs复合膜。相较于Nafion 212膜,bSPI/s-MWCNTs复合膜具有更为优异的阻钒性和质子选择性。此外,在80-160 m A cm-2下,相较于Nafion 212（CEs:86.5-92.5%,EEs:78.5-67.6%）膜,装配bSPI/s-MWCNTs-2%复合膜的VRFB展现出更长的开路电压时间、更高的库伦效率（CEs:96.0%-98.2%）和能量效率（EEs:79.7%-69.5%）。（2）利用3,5-二氨基苯甲酸和3,3’-二氨基联苯胺等原料,通过分子间脱水形成咪唑环反应,成功合成了四胺单体:4,4’,4’’,4’’’-（1h,3’h-[5,5’-联苯[d]咪唑]）四苯胺（BTA）。然后以BTA、ODA、BDSA、TFAPOB和NTDA为原料,通过高温缩聚,并调控BTA和ODA的比例,制得一系列理论交联度不同的支化-交联的SPI（sc-bSPI-x）膜。因为sc-bSPI-x膜中质子化的咪唑基团和磺酸基团具有协同效应,可以有效构建质子传导通道和道南排斥效应,从而打破质子传导和钒离子阻隔能力间的制约。在电流密度80-200 m A cm-2下,使用sc-bSPI-14膜的VRFB的CEs（97.6%–99.2%）、EEs（82.9%–63.2%）均高于使用Nafion 212（CEs:86.5%-94.5%,EEs:78.5%-61.4%）膜的电池。此外,使用sc-bSPI-14膜的VRFB进行了1000次充放电循环,可保持稳定的效率。（3）以2-氟-5-硝基三氟甲苯和2-氨基-5-硝基三氟甲苯为原料,通过亲核取代和还原反应得到含有亚氨基的非磺化二胺单体:双（2-三氟甲基-4-氨基苯基）亚胺（TAPI）。然后,以NTDA、TAPI、TFAPOB和BDSA为原料,通过调控TAPI和BDSA的比例,制得了一系列含有亚氨基的不同磺化度的bSPI膜（I-bSPI-x）。由于TAPI的亚氨基团可以和BDSA的磺酸基团形成氢键,从而有效地增强膜的传质能力。同时,由于亚氨基的道南排斥效应,也可有效地使膜对钒渗透进行抑制。在所有I-bSPI-x膜中,I-bSPI-50膜展现出最优的理化性能。此外,在100-300 m A cm-2下,与Nafion 212（CEs:91.1%-96.4%,EEs:84.1%-68.2%）膜相比,使用I-bSPI-50膜的VRFB展现出优异的CEs（97.3%-99.5%）和EEs（85.5%-70.5%）,且在充放电循环过程中展现出稳定的效率和高的容量保留率。