聚合物电解质膜及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种聚合物电解质膜及其制备方法,该聚合物电解质膜具有超低的尺寸变化率和高离子交换容量。本发明专利技术是首次采用低温拉伸含水膜的方法来制备聚合物电解质膜，通过简单、低能耗的方法即可得到具有低尺寸变化率同时保持高离子交换容量、质子传导率和机械性能的聚合物电解质膜，使得聚合物电解质的耐久性和使用寿命得到大幅改善，应用前景更为明确。

【技术实现步骤摘要】
聚合物电解质膜及其制备方法
本专利技术属于聚合物电解质膜领域，具体涉及一种吸水后尺寸变化率很小的聚合物电解质膜及其制备方法。
技术介绍
聚合物电解质是一种含有可解离性离子基团的聚合物离子导体。因其良好的传导性和聚合物特有的质量轻、弹性好、易成膜等特点，成为近些年化学电源研究和开发的热点。目前，聚合物电解质主要用在锂离子电池或燃料电池等领域并常以膜的形式进行使用。对于聚合物电解质膜，由于在电池运行过程中存在低湿/高湿的环境交替，常常发生脱水/吸水的尺寸变化。尺寸变化率较大的情况下，聚合物电解质膜在经历多次的尺寸变化后往往容易发生破裂和从电极上剥离，导致电池寿命下降。为了提高电池的耐久性和使用寿命，迫切需要降低聚合物电解质膜随脱水/吸水的湿度变化而引起的尺寸变化，即降低聚合物电解质膜吸水后的尺寸变化率，同时保持高的离子交换容量和机械性能。而高离子交换容量的保持，才能使得质子传导率不受影响。为了降低尺寸变化率，研究人员进行了各种各样的探讨。如公知文献1中，通过与低尺寸变化率聚合物共混来降低聚合物电解质的尺寸变化率，但与此同时，离子交换容量下降、质子传导率也下降。公知文献2中，利用交联剂将聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物电解质膜，其特征在于：所述聚合物电解质膜在80℃下饱和吸水的尺寸变化率低于3.0％。

【技术特征摘要】
1.一种聚合物电解质膜，其特征在于：所述聚合物电解质膜在80℃下饱和吸水的尺寸变化率低于3.0％。2.根据权利要求1所述的聚合物电解质膜，其特征在于：所述聚合物电解质膜的离子交换容量高于1.5mmol/g。3.根据权利要求1所述的聚合物电解质膜，其特征在于：所述聚合物电解质膜具有微相分离结构，微相分离结构的周期长度为2～200nm。4.根据权利要求3所述的聚合物电解质膜，其特征在于：所述聚合物电解质膜具有共连续相分离结构，微相分离结构的周期长度为2～50nm。5.根据权利要求1或2所述的聚合物电解质膜，其特征在于：所述聚合物电解质为主链不含氟的聚合物电解质。6.根据权利要求5所述的聚合物电解质膜，其特征在于：所述聚合物电解质由嵌段共聚物形成，所述嵌段共聚物包含含有离子性基团的链段A1和不含有离子性基团的链段A2，且含有离子性基团的链段A1和不含有离子性基团的链段A2的摩尔比为0.15～5.0：1。7.根据权利要求6所述的聚合物电解质膜，其特征在于：所述含有离子性基团的链段A1含有下式S1表示的结构单元：式S1中，X1表示直接键连接或酮基、砜基、-PO(R1)-或-C(CF3)2-中的一种；*表示结构单元S1与其他链段相连的连接点；Z1表示氧或硫中的一种；M1表示氢、金属阳离子、铵离子或C1～C20的烃基中的一种；m为0～4的整数，n为0～4的整数，且m和n不同时为0；R1为有机官能团。8.根据权利要求7所述的聚合物电解质膜，其特征在于：所述式S1中，X1表示直接键连或酮基、砜基或-C(CF3)2-中的一种；m为0～2的整数，n为0～2的整数，且m和n不同时为0。9.根据权利要求6所述的聚合物电解质膜，其特征在于：所述不含离子性基团的链段A2含有下式S2表示的结构单元：式S2中，X2表示直接键连接或酮基、砜基、-PO(R2)-或-C(CF3)2-中的一种；*表示结构单元S2与其他链段相连的连接点；Z2表示氧或硫中的一种；R2为有机官能团。10.根据权利要求6所述的聚合物电解质膜，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨扬，王晋，韩文，国田友之，梅田浩明，出原大辅，后藤哲哉，
申请(专利权)人：东丽先端材料研究开发中国有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31