本发明专利技术涉及可以在(例如在燃料电池中)用于氢氧化物的可持续传输的膜中使用的组合物和可以在用于锂离子电池的隔板中使用的组合物，以及源自于所述组合物的膜、隔板和装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 与相关申请的交叉引用 本申请要求2012年9月12日提交的美国专利申请系列号61/699, 940的优先权， 所述申请为任何和所有目的以其整体通过参考并入本文。 政府权利 本文中公开的主题内容利用由美军研宄办公室（Army Research Office)授予 的合同/资助号W911NF-07-1-0452(电活性装置中的离子性液体（Ionic Liquids in Electro-Active Devices) (ILEAD)MURI)下的政府支持做出。美国政府在本文公开的主题 内容中具有一定权利。
本专利技术涉及可以在（例如在燃料电池中）用于氢氧化物的可持续传输的膜和用于 锂离子电池的隔板中使用的组合物，以及源自于所述组合物的膜、隔板和装置。 专利技术简述 本专利技术涉及可以在（例如在燃料电池中）用于氢氧化物的可持续传输的膜和用于 锂离子电池的隔板中使用的组合物，以及源自于所述组合物的膜、隔板和装置。 本专利技术的某些实施方式提供了组合物，每种组合物包含嵌段共聚物，所述嵌段共 聚物至少包含第一嵌段和第二嵌段，所述第二嵌段共聚物包含含有被束缚的离子性液体的 聚合物（或基本上由其构成），所述聚合物包含被束缚的离子性液体阳离子和相伴的阴离 子，所述第二嵌段在氢氧化物水溶液存在下稳定，并且其中所述嵌段共聚物组合物表现出 至少一个纳米相（nanophase)分离的区域。在这些实施方式的某些中，所述材料能够通过 其可持续地传输氢氧化物。某些这些组合物包括聚合物电解质，其包含这些嵌段共聚物作 为有效组分。其他实施方式提供了包含本文中公开的聚合物电解质的聚合物电解质膜。还 有些其他实施方式提供了聚合物电解质复合膜，其各自包含本文中描述的聚合物电解质和 多孔基材。还有些其他实施方式提供了本文中描述的膜，其被改造以适合用作燃料电池中 的膜，包括源自于它的膜电极组件。具体的实施方式包括其中这些膜电极组件还包含镍或 银或其他非贵重金属催化剂的实施方式。 其他实施方式还提供了燃料电池或其他能量存储装置，其包含含有在本文中描述 的氢氧化物稳定组合物的膜或膜组件或隔板。其他实施方式提供了使用燃料电池或其他能 量存储装置的能量储存或放出，所述燃料电池或其他能量存储装置包含含有本文描述的组 合物的膜或膜组件或隔板。 在分开的实施方式中，本专利技术提供了嵌段共聚物，其各自包含第一嵌段和第二嵌 段，所述第二嵌段包含含有被束缚的离子性液体的聚合物（或基本上由其构成），所述聚合 物包含被束缚的离子性液体阳离子和可移动的阴离子，并进一步包含所述阴离子的锂离子 盐，其中所述嵌段共聚物表现出至少一个纳米相分离的区域。在其他实施方式中，这些含有 锂离子的组合物被改造以适合用作锂离子电池中的膜。在其他实施方式中，这些锂离子膜 可以被并入到膜电极组件和/或二次锂离子电池中。 附图简述 当结合附图阅读时，本申请得到进一步理解。出于说明主题内容的目的，在图中示 出了主题内容的示例性实施方式；然而，本公开的主题内容不限于所公开的具体方法、装置 和系统。此外，图不必定是按比例绘制的。在所述附图中： 图1示出了实施例1.4中所描述的PMM大分子-CTA、PIL嵌段共聚物前体（聚 (MMA-b-MEBIm-fc-13. 3))和 PIL 无规共聚物前体（聚（MMA-r-MEBIm-fc-12. 7))的 SEC 色 谱图。 图2示出了 PMMA大分子-CTA(上图）、PIL嵌段共聚物前体（聚 (MMA-b-MEBIm-Br-13. 3))(中图）和 PIL 嵌段共聚物（聚（MMA-b-MEBIm-TFSI-13. 4))(下 图）在DMS0-d6中的1H NMR波谱。PIL组成从共振"c+d"对比共振"a"的相对积分计算 (即（c+d)/2/((c+d)/2+a/3))。参见实施例 1.4。 图3A-B示出了在从0至约15mol% (约45vol%，表1)的各种不同PIL组成下， PIL(A)嵌段和（B)无规共聚物（带有TFSI平衡阴离子）的DSC热分析图；图3C示出了玻 璃化转变温度随PIL组成的变化。实线对应于Gordon-Taylor方程，虚线对应于PMMA和 PIL均聚物的Tg;图3D-E示出了 PIL(D)嵌段和（E)无规共聚物的TGA热分析图随PIL组 成的变化。图中的数字对应于PIL组成（摩尔％ )，如实施例1.5中所描述。 图4示出了如实施例1. 6中所描述的PIL(A)嵌段和⑶无规共聚物（含有TFSI 平衡阴离子）的经平面小角度X-射线散射曲线。图上的数字对应于PIL组成（摩尔％)。 为清楚起见，对（A)中的数据进行了竖直偏移。 图5A示出了如实施例1. 6中所描述的PIL嵌段共聚物（含有TFSI平衡阴离子） 的平面内SAXS曲线。图上的数字对应于PIL组成（摩尔％ )。为清楚起见，对数据进行了 竖直偏移。图5B示出了 PIL嵌段共聚物（PIL= 15. 7摩尔％ ;TFSI平衡阴离子）的SAXS 随温度的变化。为清楚起见，对数据进行了竖直偏移。 图6是如实施例1. 6中所描述的PIL嵌段共聚物聚（MMA-b-MEBIm-TFSI-13. 4)的 TEM图像。图像的FFT发现了 12至15nm的特征长度。 图7示出了如实施例1. 7中所描述的具有可比的PIL组成并带有TFSI平衡阴离 子的（a)PIL嵌段共聚物（圆圈）和（b)PIL无规共聚物（正方形）的温度依赖性离子传导 率数据。 图8示出了 PIL嵌段（圆圈）和无规（正方形）共聚物的温度依赖性离子传导率 数据随PIL组成的变化。图上的数字对应于PIL组成（摩尔％ )，如实施例1. 7中所描述。 图9示出了带有TFSI平衡阴离子的PIL嵌段共聚物（圆圈）和PIL无规共聚物 (正方形）在150°C下的离子传导率数据随PIL组成（vol % )的变化。示出了 PIL均聚物 的传导率作为参比，如实施例1. 7中所描述。 图10示出了如实施例2. 4中所描述的聚（S-b-AEBIm-TFSI)嵌段共聚物和中间体 的1H nmr波谱。 图11提供了（A) PIL嵌段共聚物的化学结构：BCP 1，聚（S-b-AEBIm-TFSI); BCP 2,聚（MMA-b-MEBIm-TFSI);和 BCP 3,聚（S-b-VBHIm-TFSI);以及 PIL 嵌段共聚 物（聚（S-b-AEBIm-TFSI-17. 0)，绿色圆圈；聚（S-b-VBHIm-TFSI-17. 0)，橙色菱形）；聚 (MMA-b-MEBIm-TFSI-15. 7)，蓝色三角形的（b)离子传导率和（c)形态因子。 图12示出了如实施例2. 4中所描述的PS大分子-CTA和聚（S-b-BrEA-12. 2)的 SEC色谱图。 图13示出了如实施例2. 4中所描述的各种不同PIL组成下的聚 (S-b-AEBIm-TFSI)的DSC热分析图。虚线对应于均聚物的Tg。 图14示出了如实施例2. 4中所描述的聚（S-b-AEBIm-TFSI)的经平面小角度X-射 线散射曲线随PIL组成的变化（都从THF铸造，并且溶剂蒸发~12h)。为清楚起见对数据 进行竖直偏移。6. 6mol %和12. 2mol %的倒实心三角形（▼)指示q*、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种嵌段共聚物，其至少包含第一嵌段和第二嵌段，所述第二嵌段共聚物包含聚合的离子性液体，所述聚合的离子性液体在氢氧化物水溶液存在下稳定，并且其中所述嵌段共聚物组合物表现出至少一个纳米相分离的区域。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：优素福·A·埃拉贝德，卡伦·I·威尼，叶跃昇，崔宰洪，王增翔，
申请(专利权)人：德雷塞尔大学，宾夕法尼亚大学理事会，
类型：发明
国别省市：美国;US
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