全钒液流电池（VRFB）作为一种大型储能装置近些年来受到广泛关注。质子交换膜作为其核心部件一直是其发展的瓶颈。目前最广泛使用的仍是Nafion系列膜,但其高额的成本及较低的阻钒能力限制了钒电池的推广应用。在现有的钒电池隔膜中,多孔分离膜是一种非常重要的类型。所以本文通过对聚苯并咪唑（PBI）膜进行结构改性,设计制备了一系列具有不同结构的多孔膜和纳米复合多孔膜,并研究了其相关性能。主要内容如下:1. 选用质子型溶剂甲磺酸（MSA）,采用水蒸汽诱导相分离法（VIPS）控制成膜条件得到了带有单致密皮层的非对称多孔膜（PMV膜）,并对比选用非质子型溶剂DMAc,分别采用VIPS和NIPS法,通过调整工艺得到无致密皮层的蜂窝状多孔膜（PDV膜）和带有双致密皮层的管道状多孔膜（PDN膜）。通过对这三种膜的相关结构和性能表征,得出PMV膜具有最优的离子选择性,适合VRFB的应用。接着详细研究了铸膜液浓度对PMV膜形貌和性能的影响,得到了PMV膜的最佳铸膜液浓度为6 wt%（P6膜）,该浓度下PMV膜的离子选择性最高(7.207×10⁵S·min·cm^-3),约为Nafion 115膜(9.314×10⁴ S·min·cm^-3)的8倍。此外,当电流密度在40 m A·cm^-2-120 m A·cm^-2的范围内,P6膜的能量效率（91.44%-81.01%）比Nafion 115膜（88.19%-77.19%）的始终要高,且在160m A·cm^-2下,P6膜在连续运行3000多次后,库伦效率、电压效率和能量效率仍能保持稳定。2. 首次将拟薄水铝石二维纳米片层结构引入到质子交换膜中。首先采用水热法制备了拟薄水铝石二维纳米片层材料（BNP）,又通过NIPS法制备了一种蜂窝状PBI多孔膜作为基膜,然后通过“原位生长”的方法将拟薄水铝石二维纳米片层结构引入到PBI多孔膜的表面,得到了一种带有纳米片层结构的层状复合膜PBI-BNP,该多孔膜的质子电导率达到了187.16 ms·cm^-1,相比PBI多孔膜(123.83ms·cm^-1)提高了近50%,相比Nafion膜(55.49 ms·cm^-1)更是提高了3.4倍;随后又通过旋凃工艺在PBI-BNP层状多孔膜的纳米结构表面引入了一层PBI致密表层,制备了“三明治”状PBI-BNP-PBI复合膜,该复合膜的离子选择性可达到10.23×10⁵ s·min·cm^-3,相比PBI多孔膜(1.06×10⁵ s·min·cm^-3)提高了近10倍,相比Nafion膜(0.47×10⁵ s·min·cm^-3)提高近20倍。