S/cm的离子传 导率，且电解质(VO2+)材料具有大约2 Xicr7CmVmin的渗透。
[014引 < 实施例4〉
[0149] 除了使用包含式8单元的共聚物取代包含式5单元的共聚物W外，W与实施例1中 相同的方式进行实施例4。共聚物具有200,000的重均分子量，且无机粒子具有IOnm至50nm 的直径。离子传输材料形成为膜，基于利用例如原子力显微镜(AFM)、光学轮廓仪和扫描电 镜(SEM)的装置捕捉膜的一个表面获得的二维横截面，每平方微米面积中被无机粒子占据 的面积大约为10%。当将离子传输材料用作电解质膜时，电解质膜具有0 . lOS/cm的离子传 导率，且电解质(VO2+)材料具有大约2 Xicr7CmVmin的渗透。
[0150] <实施例於
[0151] 除了使用包含式9单元的共聚物取代包含式5单元的共聚物W外，W与实施例1中 相同的方式进行实施例5。共聚物具有200,000的重均分子量，且无机粒子具有IOnm至50nm 的直径。离子传输材料形成为膜，基于利用例如原子力显微镜(AFM)、光学轮廓仪和扫描电 镜(SEM)的装置捕捉膜的一个表面获得的二维横截面，每平方微米面积中被无机粒子占据 的面积大约为10%。当将离子传输材料用作电解质膜时，电解质膜具有0.15S/cm的离子传 导率，且电解质(VO 2+)材料具有大约2 Xicr7CmVmin的渗透。
[0152] <实施例於
[0153] 除了使用包含式10单元的共聚物取代包含式5单元的共聚物W外，W与实施例1中 相同的方式进行实施例6。共聚物具有150,000的重均分子量，且无机粒子具有IOnm至50nm 的直径。离子传输材料形成为膜，基于利用例如原子力显微镜(AFM)、光学轮廓仪和扫描电 镜(SEM)的装置捕捉膜的一个表面获得的二维横截面，每平方微米面积中被无机粒子占据 的面积大约为10%。当将离子传输材料用作电解质膜时，电解质膜具有O . llS/cm的离子传 导率，且电解质(VO2+)材料具有大约2 Xicr7CmVmin的渗透。
[0154] <对比实施例〉
[0155] 通过揽拌150g的固体含量浓度为15wt%的控类共聚物溶液、IOg的四乙氧基硅烷、 2g的去离子水和Ig的盐酸制备涂料组合物。通过将组合物涂布在强化玻璃衬底上然后固化 该组合物获得厚度为50WI1的电解质膜。共聚物具有200,000的重均分子质量，且分散的二氧 化娃具有10皿至50皿的直径。电解质膜具有O.lOS/cm的离子传导率，且电解质(V妒+)材料具 有大约3 X IO^cWVmin的渗透。
【主权项】
1. 一种离子传输材料，该离子传输材料包含： 含有下面式1的单元W及选自下面式2的单元、下面式3的单元和下面式4的单元中的至 少一种单元的共聚物；W及 分散在该共聚物中的无机粒子： 试1]在式1中， Z是Ξ价芳香族环基或Ξ价杂环基， L是直接键或二价连接基团， Xi至X3彼此相同或不同，而且各自独立地是直接键、氧(0)、幾基(-C0-)、横基(-S02-)、 亚芳基、杂亚芳基或*-ZA-S03R，而且*表示与主链连接的部分，W及 R是周期表中第一族的元素，W及 在式2至4中， Yl至Y22彼此相同或不同，而且各自独立地是氨化）、氣(F)或被取代或未被取代的烷基， W及 式2至4的单元各自具有至少一个氣取代基。2. 如权利要求1所述的离子传输材料，其中，L是直接键、亚烷基、亚締基、亚烘基、- [(CRR '）rO(CR" R" '）S ] t-、或-CO-Ar-，R、R '、r和r '彼此相同或不同，而且各自独立地是 氨、烷基或面基，r和S是0至3，t是1至5，W及Ar是亚芳基或亚杂芳基。3. 如权利要求1所述的离子传输材料，其中，L是-(C出)m[ (CF2)2〇(CF2) 2)η-，W及m和η是 0至5的整数。4. 如权利要求1所述的离子传输材料，其中，所述被取代或未被取代的烷基是-(CQQ'） PQ"作为具有1个至10个碳原子的烷基，Q、Q'和护是氨(-H)或氣(-F)，W及p是1至10。5. 如权利要求1所述的离子传输材料，其中，所述无机粒子是二氧化娃。6. 如权利要求1所述的离子传输材料，其中，基于100重量份的离子传输材料的固体含 量，所述无机粒子的含量为2重量份至30重量份。7. 如权利要求1所述的离子传输材料，其中，所述无机粒子的直径为5nm至200nm。8. 如权利要求1所述的离子传输材料，其中，所述共聚物的重均分子量为10,0000至1， 000,000。9. 一种电解质膜，该电解质膜包含权利要求1至8中的任一项所述的离子传输材料。10. 如权利要求9所述的电解质膜，其中，所述电解质膜具有扣m至200μπι的厚度。11. 一种燃料电池，该燃料电池包括权利要求9所述的电解质膜。12. -种氧化还原液流电池，该氧化还原液流电池包括权利要求9所述的电解质膜。13. -种用于制备电解质膜的方法，该方法包括： 制备包含共聚物的溶液Α，所述共聚物含有下面式1Α的单元W及选自下面式2的单元、 下面式3的单元和下面式4的单元中的至少一种单元； 制备包含无机粒子的前体和酸性催化剂的溶液Β; 混合溶液A和Β; W及 通过使用所述混合溶液形成膜： 试1A]在式1A中，Z是Ξ价芳香族环基或Ξ价杂环基， L是直接键或二价连接基团， X4至X6彼此相同或不同，而且各自独立地是直接键、氧(0)、幾基(-CO-)、横基(-S02-)、 亚芳基、亚杂芳基或*-ZA-S03M，而且*表示与主链连接的部分，W及 Μ是碱金属元素，W及 在式2至4中， Yl至Y22彼此相同或不同，而且各自独立地是氨化）、氣(F)或被取代或未被取代的烷基， W及 式2至4的单元各自具有至少一个氣取代基。14. 如权利要求13所述的方法，其中，L是直接键、亚烷基、亚締基、亚烘基、-[(CRR'）rO (0?"护'）3]*-、或-0)-4'-，1?、1?'、护和护'彼此相同或不同，而且各自独立地是氨、烷基或面 基，r和S是0至3，t是1至5，W及Ar是亚芳基或亚杂芳基。15. 如权利要求13所述的方法，其中，L是-(C出)m[(CF2)2〇(CF2)2)n-，W及m和η是0至5的 整数。16. 如权利要求13所述的方法，其中，所述被取代或未被取代的烷基是-(CQQ'）pQ"作为 具有1个至10个碳原子的烷基，Q、Q'和护是氨(-H)或氣(-F)，W及P是1至10。17. 如权利要求13所述的方法，其中，所述无机粒子的前体是选自四乙氧基硅烷 (TE0S)、四甲氧基硅烷(TM0S)、3-缩水甘油基氧基丙基Ξ甲氧基硅烷(G0TMS)、单苯基Ξ乙 氧基硅烷(MPh)、聚乙氧基硅烷(PE0S)、3-缩水甘油氧基丙基二甲氧基硅烷、乙締基二乙氧 基硅烷、3-氨丙基二甲氧基硅烷、3-氨丙基二乙氧基硅烷、N-2-氨乙基-3-氨丙基二甲氧基 硅烷、Ν-(β-氨乙基)-丫-氨丙基Ξ甲氧基硅烷、Ν-(β-氨乙基)-丫-氨丙基甲基二甲氧基娃 烧、丫 -脈基丙基二甲氧基硅烷、3-琉基丙基二甲氧基硅烷和3-异氛酸基丙基二甲氧基硅烷 中的至少一种。18. 如权利要求13所述的方法，还包括在形成膜之后用氨取代碱金属。19. 如权利要求13所述的方法，其中，所述通过使用混合溶液形成膜包括将膜涂布于衬 底上，然后加热所述膜。20. 如权利要求13所述的方法，其中，所述溶液Β包含无机粒子的前体、酸性催化剂和溶 剂。
【专利摘要】本申请涉及一种离子传输材料、一种包含该离子传输材料的电解质膜以及一种制备该电解质膜的方法，以及更具体地，提供了一种离子传输材料、一种包含该离子传输材料的电解质膜以及一种制备该电解质膜的方法，其中，在所述离子传输材料中无机粒子分散于包含磺酸基的部分基于氟的聚合物中。
【IPC分类】H01M8/1039, H01M8/1051
【公开号】CN105556726
【申请号】CN201480051390
【发明人】崔炯三, 韩仲镇, 金英弟, 康爱德, 申程圭, 鲁台根, 文植园
【申请人】Lg化学株式会社
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2014年10月17日
【公告号】EP3024079A1, WO2015057026A1