CN109037772A - 一种用于电化学装置的薄膜 - Google Patents

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Abstract

本发明一般涉及聚(丙烯酸锂)(PLA)等材料，可用于聚合物共混膜及其他用途。例如，某些实施例涉及制备聚丙烯酸锂或制备包括聚丙烯酸锂的膜的方法。在一些实施例中，丙烯酸锂单体可以通过强无机碱和弱有机酸之间的中和反应获得。这类材料可以作为膜用于电化学电池，例如，用于锂离子电池等电池，或其他应用。在某些情况下，PLA的分子量可以在102Da到106Da之间。在某些实施例中，该膜具有弹性应力模量在5kPa到500MPa之间的机械强度，伸长率在0％到200％之间。在一些实施例中，薄膜可以具有10‑ 9S cm‑1到10‑3Scm‑1之间的离子电导率。

Description

一种用于电化学装置的薄膜
技术领域
本发明一般涉及聚丙烯酸锂(PLA)和其他材料，可用于聚合物薄膜及其他应用。例如，该材料可用于电化学电池，如作为薄膜用于如锂离子电池等电池，或其他应用。
背景技术
发展高能量密度能源密集、安全的锂离子电池(LIBS)对于解决能源和环境方面的挑战，如车辆电气化和电网级储能具有重要意义。大多数最先进的锂离子电池配置都含有有机液体电解质，这些电解质通过液体的高离子电导率促进离子的移动，并为系统提供了相对较高的额定电压；然而，有机液体电解质的易燃性构成了安全隐患，特别是在大型或能源密集的系统中。此外，最先进的LIBS的能量密度明显低于有效的电动汽车应用所需的能量密度。
丙烯酸酯聚合物以其透明性、抗断裂性、可行的合成工艺和弹性而著称。它们通常用于化妆品，如指甲油，作为粘合剂。然而，丙烯酸酯聚合物的合成受到不同氢氧化物对聚丙烯酸(PAA)中和的限制。各种挑战阻碍了这类聚合物的加工性、制备相容性和商业可行性。首先，丙烯酸比乙酸酸性更强更酸；低pH会在聚合过程中产生问题，例如需要耐腐蚀的反应器、受限的聚合方法、与功能化共单体的低相容性，以及限制调节这类聚合物性能的配方(例如，多分散性指数(PDI)、分子量和共聚合)。由于PAA水溶液的高粘度，PAA也不能完全中和。PAA的酸碱平衡点与其小分子单体(丙烯酸)相似，但聚合物骨架上未反应的酸和/或金属氢氧化物不能在大量合成中被有效或完全去除。此外，传统和受限的聚合方法对分子量的控制很差，导致离子聚合物产物只适合作为散装的低端材料。
而且，聚合物材料的分子量对它们的物理性能和行为很重要。例如，溶液中的机械强度、溶解度、玻璃化温度和粘度在一定程度上取决于分子量。这些性质可以进一步影响聚合物材料的应用性能。在合成过程中有效地控制这些聚合物分子量的实用方法尚未确定。考虑到这些聚合物的优点和挑战，我们需要更好的合成技术。
发明内容
本发明一般涉及聚丙烯酸锂(PLA)和其他材料，它们可用于聚合物薄膜或其他应用。例如，这种材料可用于电化学电池，例如作为薄膜等用于锂离子电池等电池，或其他应用。本发明的主题包括，在某些情况，相关产物，解决特定问题的备选方案，和/或一个或多个系统和/或物质的多种不同用途。
在某些方面，本发明一般涉及聚丙烯酸锂PLA聚合物。例如，PLA可以用作锂离子电池中的固态电解质。在某些方面，本发明还涉及用于制备此类材料的方法、此类材料的前驱体，和/或包括此类材料的溶液和/或薄膜。
在某些情况下，PLA可以使用前驱体如丙烯酸锂(LA)制备，丙烯酸锂前驱体是具有离子官能团的丙烯酸化合物。例如，可以通过与过量丙烯酸的酸碱中和反应获得LA，在纯化过程中可以从盐产物中除去过量丙烯酸。
在某些情况下，丙烯酸锂的直接聚合可用于生产PLA。这可以避免或减少产生未反应的酸性位点和/或不完全纯化。
在某些实施例中，自由基聚合可用于制备PLA。在某些情况下，自由基聚合可以在惰性气体保护下进行。
例如，在某些情况下，PLA聚合物可以包括各种分子量的纳米颗粒和/或毫米薄片。在某些实施例中，去离子水作为溶剂。在某些实施例中，PLA可以沉淀一次或多次，可以控制沉淀，例如，通过调整混合溶剂中的组分对沉淀进行控制。
在某些实施例中，自由基聚合反应可以用一种或多种水溶性自由基引发剂引发。引发剂的溶解性可以影响反应速率，分子量，和/或最终产物的产量。在某些情况下，可以通过反应温度控制反应速率。
在某些实施例中，PLA可以有从1000Da到8500Da范围内的分子量分布。在某些实施例中，因为在不同溶剂中聚合物产物的溶解度不同，可以通过在不同溶剂中进行的聚合反应可以控制PLA的分子量。。例如，在某些情况下，可以通过控制溶剂配方控制分子量。例如，可以用传统的玻璃管粘度计测量聚合物溶液的粘度。在某些情况下，可以用马克-霍温克方程建立分子量和粘度间的关系。
在某些方面，PLA相对锂可以有-0.5V到5V范围的电化学稳定性窗口，例如，用循环伏安法或其他类似技术测定。PLA可以有180℃到250℃范围内的分解温度，在某些实施例中，例如，用热重分析或其他类似技术来测定。
另一方面，本申请的方法包括含PLA薄膜的方法或制备方法。在某些实施例中，薄膜的弹性应力模量可以在5kPa到500MPa之间。在某些情况下，薄膜的离子电导率可以在10- 8Scm-1到10-3Scm-1之间。
在另一方面，本发明一般涉及一种物质。在一组实施例中，所述物质包含薄膜，所述薄膜包括聚丙烯酸酯、亲水聚合物、盐和路易斯酸。在另一组实施例中，所述物质包含聚丙烯酸锂、亲水聚合物、锂盐和路易斯酸。
另一方面，本发明一般涉及一种电化学装置。根据一组实施例，所述电化学装置包括阳极、阴极和固态电解质，所述固态电解质包含聚丙烯酸锂、亲水聚合物、锂盐和路易斯酸。在另一组实施例中，所述电化学装置包括阳极、阴极和隔膜、所述隔膜包含聚丙烯酸锂、亲水聚合物和路易斯酸。
在另一方面，本发明一般通常涉及一种方法。根据一组实施例，所述方法包含将丙烯酸放入氢氧化物中制备丙烯酸前驱体。
在另一方面，本发明包含一个或多个本文描述的实施例，例如PLA或包含PLA薄膜的制备方法。在另一方面，本发明一个或多个本文描述的实施例，例如PLA或包含PLA薄膜的使用方法。
通过下面对本发明各种非限制性实施例的明确说明，并结合附图考虑，本发明的其他优点和新颖特征会显而易见。
附图说明
本发明的非限制性实施例通过举例和参考附图的方式描述，附图是示意图且不打算按比例绘制。在图中，每个相同的或几乎相同的组分一般用一个单数表示。为了清楚，不是每种组分都被标记在每张图上，也不是本发明每个实施例的每种组分都表示，附图对本领域的普通技术人员理解本发明不是必须的。在附图中：
图1是本发明的一个实施例的折合粘度与浓度的双重外推图和固有粘度与浓度的双重外推图；
图2显示了在本发明的另一实例中，分子量增加与聚合物合成时混合溶剂中水含量的增加关系；
图3A-3B示出了在本发明的另一实例中，说明了添加两种不同分子量的PLA的聚合物共混膜在力学性能上的差异；
图4A-4B显示本发明的另一实施例中，添加剂BF3激活的PLA膜的奈奎斯特(Nyquist)图；
图5显示本发明的某些实施例中B/IP/MSL毛细管粘度计。
具体实施方式
本发明一般涉及聚丙烯酸锂(PLA)和其他材料，可以用于聚合物共混膜等应用。例如，某些实施例涉及聚丙烯酸锂或包含聚丙烯酸锂的薄膜的制备方法。在某些实施例中，丙烯酸锂单体可以通过强无机碱和弱有机酸之间的中和反应获得。这些材料可以作为膜用于电化学电池，例如，用于锂离子电池等电池，或其他应用。在某些情况下，PLA的分子量可以在102Da到106Da之间。在某些实施例中，该膜具有弹性应力模量在5kPa到500MPa之间的机械强度，伸长率在0％到200％之间。在一些实施例中，薄膜可以具有10-9S cm-1到10-3S cm-1的离子电导率。
本发明的一些实施例一般涉及丙烯酸锂聚合形成PLA的体系和方法。
在某些实施例中，丙烯酸锂单体可通过无机强碱和弱有机酸的中和反应获得。在某些实施例中，可以限定酸和碱的摩尔比，如氢氧化锂和丙烯酸之间的摩尔比。例如，摩尔比可以是至少1：1000，至少1：500，至少1：300，至少1：200，至少1：100，至1：50，至少1：30，至少1：20，至少1：10，至少1：5，至少1：3，至少1：2，至少1：1，至少2：1，至少3：1，至少5：1，至少10：1，至少20：1，至少30：1，至少50：1，至少100：1，至少200：1，至少300：1，至少500：1，或至少1000：1。在某些情况下，摩尔比可以不超过1：1000，不超过1：500，不超过1：300，不超过1∶200，不超过1：100，不超过1：50，不超过1：30，不超过1：20，不超过1：10，不超过1：5，不超过1：3，不超过1：2，不超过1：1，不超过2：1，不超过3：1，不超过5：1，不超过10：1，不超过20：1，不超过30：1，不超过50：1，不超过100：1，不超过200：1，不超过300：1，不超过500：1，或不超过1000：1。这些比例的任意一个组合也是可能的。例如，摩尔比可以在1：1和1：5之间，在1：3和3：1之间，在1：30和1：1之间等等。
在某些实施例中，PLA和其他聚丙烯酸酯可被制成聚合物薄膜，聚合物薄膜可以在锂离子电池中作为的固态电解质发挥作用，例如，丰富的锂离子环境，理想的化学结构修饰，增强的机械强度和/或高离子电导率。PLA在锂离子电池上的其他应用包括作为制作电极所需的粘合剂或分散剂。
本发明的特定方面通常涉及聚丙烯酸酯，如聚丙烯酸锂(PLA)，以及制备这种聚丙烯酸酯的体系和方法。聚丙烯酸锂通常具有–(CH2–CH(COO-Li+))n–结构，并且通常用于聚合物膜，用于诸如电化学电池等应用，例如用于锂离子电池等电池。
然而，应当理解的是,本发明不只局限于聚丙烯酸锂，在其他实施例中，也包含其他聚丙烯酯，例如包含其他碱金属的聚丙烯酸酯。例子包括不限于聚(丙烯酸钠)–(CH2–CH(COO-Na+))n–，或聚(丙烯酸钾)，–(CH2–CH(COO-K+))n–。因此，对于这里描述的使用锂的任意实施例，应当理解，在其他实施例中，代替锂，或者除了锂之外，诸如钠和/或钾等其他碱金属也可以存在。
在一组实施例中，本发明一般涉及从具有离子官能团的丙烯酸前驱体制备聚丙烯酸酯如聚(丙烯酸锂)的方法。例如，这种丙烯酸前驱体可以通过丙烯酸与合适的碱(如LiOH、NaOH、KOH等)反应来制备。所述丙烯酸前驱体可与合适的自由基引发剂反应，如4，4'-偶氮(4-氰戊酸)(ACVA)，制备聚丙烯酸酯。然后，聚丙烯酸酯可以在膜内形成，例如，通过将聚丙烯酸酯浇铸到合适的表面，例如玻璃表面、聚合物表面、金属表面等。
因此，在一方面，本发明一般涉及制备聚丙烯酸酯例如聚丙烯酸锂的体系和方法。在某些实施例中，所述聚丙烯酸酯是用丙烯酸前驱体制备的。
例如，所述丙烯酸前驱体可以通过丙烯酸与合适的碱反应制备。丙烯酸是一种有机化合物，化学式为CH2＝CH–COOH。它可以很容易地通过商业途径获得。合适的碱的例子包括不限于，氢氧化锂(LiOH)(可以用来制备丙烯酸锂)、氢氧化钠(NaOH)(可以用来制备丙烯酸钠)、氢氧化钾(KOH)(可以用来制备丙烯酸钾)，等等。在某些情况下，可以连续或同时使用多种这样的碱基制备不同的丙烯酸前驱体的混合物。在某些情况下，碱的pH值可以是至少7，至少8，至少9，至少10，至少11，至少12，或至少13。
在某些情况下，所述丙烯酸和所述碱可以在溶剂中一起反应。例如，在某些实施例中，水可以用作溶剂。水可以被去离子化，或者在某些情况下，水可以含各种添加剂，例如，这些添加剂随后被结合在丙烯酸前驱体和/或最终的聚丙烯酸酯中(例如，化学和/或物理结合)。此外，在某些情况下，还可以使用其他溶剂，例如乙醇。
丙烯酸与碱之间的反应是高度放热的。因此，在某些情况下，反应可以在一个受控制的温度下进行。例如，在某些实施例中，仪器，试剂和/或反应物可以被控制在-50℃到80℃的温度范围内。例如，温度可以是至少-50℃，至少-40℃，至少-30℃，至少-20℃，至少10℃，至少0℃，至少10℃，至少20℃，至少30℃，40℃，至少50℃，至少60℃，至少70℃等，或不超过80℃，不超过70℃，不超过60℃，不超过50℃，不超过40℃，不超过30℃，不超过20℃，不超过10℃，不超过0℃，不超过-10℃，不超过-20℃，不超过-30℃，不超过-40℃等。这些温度的任意组合也是可以的，例如，温度保持在20℃和40℃之间。任意适当的冷却方法都可以使用，例如，暴露在冷水浴中，使用合适的制冷设备，等等。
在某些实施例中，反应的时间长度可以是0.1分钟(6秒)到3天时间范围内的任意时间。例如，时间可以是至少0.5分钟，至少1分钟，至少2分钟，至少3分钟，至少5分钟，至少10分钟，至少15分钟，至少30分钟，至少1小时，至少2小时，至少3个小时，至少6小时，至少12小时，至少24小时，至少48小时，至少72小时等。
在某些实施例中，丙烯酸和碱反应生成丙烯酸前驱体后，丙烯酸前驱体可在溶剂中获取，例如对杂质或副反应进行过滤。作为一个例子，在一组实施例中，丙烯酸前驱体可以溶解在一种或多种极性质子溶剂中。在某些情况下，极性质子溶剂是一种有机溶剂，具有相对较大的偶极矩。例如在各种实施例中，偶极矩可以是至少0.10，至少是0.15，或至少0.20。例如，这可能是由溶剂中不同电负性(例如氧和氮)的原子间的键所引起的。在某些情况下，氧和氮等原子可能与氢原子形成键，这些O-H或N-H键可以作为质子(H)的来源。在某些情况下，相对极性或偶极矩的值可通过吸收光谱中溶剂位移的测量而标准化。
在某些情况下，可以使用两种或多种极性质子溶剂。在某些情况下，两种极性质子溶剂的摩尔比可以是至少1：100，或1：50，或1：30，或1：20，或1：10，或1：5，或1：3，或1：2，或1：1，或2：1，或3：1，或5：1，或10：1，或20：1，或30：1，或50：1，或100：1。在某些情况下，摩尔比可以不超过1∶100，不超过1∶50，不超过1∶30，不超过1∶20，不超过1∶10，不超过1∶5，不超过1∶3，不超过1∶2，不超过1∶1，不超过2∶1，不超过3：1，不超过5：1，不超过10：1，不超过20：1，不超过30∶1，不超过50∶1，或不超过100∶1。这些比例的任意组合也是可以的，例如，摩尔比可以在1：10到10：1之间。
极性质子溶剂包括但不限于：甲醇、乙醇、水、丙醇、异丙醇、丁醇、叔丁醇、乙二醇、甘油。如前所述，在某些实施例中，可以使用这些极性原溶剂和/或其他极性质子溶剂中的一种以上。
在某些实施例中，溶液可以选择性地过滤以分离固体杂质，这些杂质不能溶解在极性质子溶剂中，且滤液可以被收集。例如，溶液可以通过1微米过滤器、0.8微米过滤器、0.45微米过滤器、0.22微米过滤器、0.2微米过滤器、0.02微米过滤器等等。很多这样的过滤器，例如注射器过滤器，很容易通过商业途径获取。
在某些实施方案中，可选择使用重结晶去除丙烯酸前驱体中的杂质。重结晶是一种通过加入另一种溶剂将纯溶质从本体溶液中分离的过程，在这种溶剂中，某些溶质具有很低的溶解度。在一些实施方案中，丙烯酸前驱体可以被添加到一种或多种极性非质子溶剂中。极性非质子溶剂包括但不限于：二氯甲烷、四氢呋喃、丙酮、二甲醚、二甲基亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAC)和N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和氯仿。
在某些实施例中，重结晶过程的产物可以通过任意适当的技术，例如通过过滤和/或干燥，从溶剂中分离出来。过滤的例子包括但不限于如下方式：热过滤，加热的PLA溶液达到20℃～100℃的温度；冷过滤，冷却的PLA溶液达到-80℃～20℃的温度；以及真空过滤，压力梯度增加过滤速率。
干燥条件可以包括，例如，任意压力(例如，在环境压力下，或在绝对压力小于760mmHg，小于750mmHg，小于730mmHg，小于700mmHg，小于650mmHg，小于600mmHg，小于550mmHg，小于500mmHg，小于450mmHg，小于400mmHg，小于350mmHg，小于300mmHg，小于250mmHg，小于200mmHg，小于150mmHg，小于100mmHg，小于50mmHg，小于25mmHg，小于10mmHg下，等等)，和/或任意合适的温度。温度包括但不限于，至少0℃，至少10℃，至少25℃，至少50℃，至少75℃，至少100℃，至少125℃，至少150℃，至少175℃等，或不超过200℃，不超过175℃，不超过150℃，不超过125℃，不超过100℃，不超过75℃，不超过50℃，不超过25℃，不超过10℃，等等。在其他实施例中，这些的任意组合也是可以的。例如，干燥过程的温度可以在100℃到150℃之间，或者0℃到200℃之间。
如前文所述，本发明的某些方面一般涉及聚丙烯酸酯，如聚丙烯酸锂等，包括制备这些聚丙烯酯的体系和方法。在一组实施例中，这些聚丙烯酸酯可以使用诸如丙烯酸锂等丙烯酸前驱体制备，丙烯酸前驱体可以用如上文所讨论的方式或其他技术制备。此外，在某些实施例中，丙烯酸前驱体可以商业途径获得。
在一组实施例中，丙烯酸前驱体，如丙烯酸锂，可以与合适的引发剂反应制备聚丙烯酸酯，如聚丙烯酸锂。在某些情况下，该反应可以发生在溶剂中。溶剂可以是能够溶解丙烯酸前驱体和引发剂的任意有机溶剂。在某些情况下，溶剂可以是极性质子溶剂。所述极性质子溶剂包括但不限于：甲醇、乙醇、水、丙醇、异丙醇、丁醇、叔丁醇，乙二醇、甘油。
此外，在某些实施例中，这种反应可以在减压和/或脱气条件下发生，例如暴露在真空中，超声波作用下。(例如，通过暴露于平均频率至少20kHz的超声波频率下)，反应在合适的气体如氩和/或氮中进行(例如，在氧气体积比不超过20vol％，不超过15vol％，不超过10vol％，或不超过5vol％的环境中)，和/或通过加热进行反应。
在某些实施例中，引发剂可以包括以下一种或多种化学物质：过氧化苯甲酰，2，2‘-偶氮异丁腈(AIBN)，4，4-偶氮二(4-氰基戊酸)(ACVA)，过硫酸钾等.除了这些引发剂之外，和/或与这些结合使用的引发剂，本领域具有普通技能的人将知道其他可以使用的引发剂。许多引发剂很容易在商业上获得。
在某些实施例中，丙烯酸酯与引发剂之间的反应可使产物的纯度为至少90％，至少92％，至少94％，至少95％，至少96％，至少97％，或至少98％。在某些情况下，反应产率是至少80％，至少85％，至少90％，至少92％，至少94％，至少95％，至少96％，至少97％，或至少98％。反应可以在溶解丙烯酸酯和引发剂的溶剂中进行。例如，溶剂可以是如本文所披露的极性质子溶剂。在一组实施例中，引发剂与丙烯酸酯的摩尔比是至少0.0001：1，至少0.0003：1，至少0.0005：1，至少0.001：1，至少0.003：1，至少0.005：1，至少0.01：1，至少0.03：1，至少0.05：1，至少0.1：1，至少0.3：1，至少0.5：1，至少1：1等。在某些情况下，摩尔比可以不超过2：1，不超过1.5：1，不超过1：1，不超过0.5：1，不超过0.3：1，不超过0.1：1，不超过0.05：1，不超过0.03：1，不超过0.01：1，不超过0.005：1，不超过0.003：1，不超过0.001：1，不超过0.0005：1，不超过0.0003：1，或不超过0.0001：1等。在某些实施例中，这些范围的任意组合也是可以的；例如，引发剂与丙烯酸酯的摩尔比可以在10-3：1到1：1之间。
反应可以在任意合适的温度和合适持续时间进行，取决于配方和反应条件。例如，温度可以是至少-20℃，至少-10℃，至少0℃，至少10℃，至少20℃，至少30℃，至40℃，至少50℃，至少60℃，至少70℃，至少80℃，至少90℃，至少100℃，至少110℃，至少120℃，至少130℃，至少140℃，至少150℃等，和/或不超过150℃，不超过140℃，不超过130℃，不超过120℃，不超过110℃，不超过100℃，不超过90℃，不超过80℃，不超过70℃，不超过60℃，不超过50℃，不超过40℃，不超过30℃，不超过20℃，不超过10℃，不超过0℃，不超过-10℃，不超过-20℃等。这些温度的任意结合也是可以的。例如，温度可以在100℃和130℃之间。此外，在某些情况下，反应时间的长度可以是从0.1分钟(6秒)到3天范围内的任意时间。例如，时间可以是至少0.5分钟，至少1分钟，至少2分钟，至少3分钟，至少5分钟，至少10分钟，至少15分钟，至少30分钟，至少1小时，至少2小时，至少3个小时，至少6小时，至少12小时，至少1天，至少2天，至少3天，至少4天，至少5天，至少6天，至少一个星期等。
在某些实施例中，产物可选择性地暴露在非溶剂中。例如，这可以用来除去杂质。非溶剂包括，例如，己烷、环己烷、庚烷、氯仿、二氯甲烷、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯，以及这些溶剂和/或其他溶剂的混合物。该产物可以任意适当的形式收集，例如粉末、薄片、类似玻璃的块状等。
在某些实施例中，为了控制PLA和其他聚丙烯酸酯的分子量，单体和引发剂可以被完全溶解在纯溶剂中，或溶解在给定比例的混合溶剂中。溶剂可以是纯溶剂，也可以是任意两种或多种极性质子溶剂的混合物，包括本文所述极性质子溶剂的任意比例。在某些情况下，增加或减少溶剂的比例可用于制备具有各种分子量的PLA或其他聚丙烯酸酯。极性质子溶剂包括但不限于甲醇、乙醇、水、丙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇和甘油。结果可以被确认，例如，通过粘度测量确认。
在某些实施例中，溶液可以被脱气，例如，使用以下一种或多种方法：应用真空、超声波、暴露于氩气和/或氮气中，和/或加热。引发剂可包括以下任意一种或多种混合物：过氧化苯甲酰、2，2‘-偶氮异丁腈(AIBN)、4，4-偶氮二(4-氰基戊酸)(ACVA)和/或过硫酸钾(PP)。
在某些实施例中，丙烯酸与溶剂的摩尔比可以是由g/(1-h-i)定义的任意数，其中g是丙烯酸锂的重量分数，数值范围从0到1；h是一种极性质子溶剂的重量分数，数值范围从0到1；i是另一种极性质子溶剂的重量分数，数值范围从0到1。在某些情况下，丙烯酸酯与溶剂间的摩尔比可以是至少1：100，至少1：50，至少1：30，至少1：20，至少1：10，至少1：5，至少1：3，至少1：2，至少1：1，至少2：1，至少3：1，至少5：1，至少10：1，至少20：1，至少30：1，至少50：1或至少100：1。在某些情况下，摩尔比可以不超过1：100，不超过1：50，不超过1：30，不超过1：20，不超过1：10，不超过1：5，不超过1：3，不超过1：2，不超过1：1，不超过2：1，不超过3：1，不超过5：1，不超过10：1，不超过20：1，不超过30：1的，不超过50：1或不超过100：1。这些的任意组合也是可以的。
在某些实施例中，。引发剂和单体的摩尔比可以是由1/(j-1)定义的任意数，其中j大于1。在某些实施例中，引发剂和单体的摩尔比可以是至少1：100，至少1：50，至少1：30，至少1：20，至少1：10，至少1：5，至少1：3，至少1：2，至少1：1，至少2：1，至少3：1，至少5：1，至少10：1，至少20：1，至少30：1，至少50：1或至少100：1。在某些情况下，摩尔比可以不超过1：100，不超过1：50，不超过1：30，不超过1：20，不超过1：10，不超过1：5，不超过1：3，不超过1：2，不超过1：1，不超过2：1，不超过3：1，不超过5：1，不超过10：1，不超过20：1，不超过30：1，不超过50：1或不超过100：1。这些的任意组合也是可以的。
聚合反应的温度范围可以是-20℃到150℃范围的固定数。例如，温度可以是至少-20℃，至少10℃，至少0℃，至少10℃，至少20℃，至少30℃，至少40℃，至少50℃，至少60℃，至少70℃，至少80℃，至少90℃，至少100℃，至少110℃，至少120℃，至少130℃，至少140℃，和/或不超过150℃，不超过140℃，不超过130℃，不超过120℃，不超过110℃，不超过100℃，不超过90℃，不超过80℃，不超过70℃，不超过60℃，不超过50℃，不超过40℃，不超过30℃，不超过20℃，不超过10℃，不超过0℃，或不超过-10℃。这些温度的任意组合也是可以的；例如，温度可以在100℃到150℃之间。
在某些实施例中，反应持续的时间范围可以是0.1min到7天。例如，时间可以是至少0.5分钟，至少1分钟，至少2分钟，至少3分钟，至少5分钟，至少10分钟，至少15分钟，至少30分钟，至少1小时，至少2小时，至少3个小时，至少6小时，至少12小时，至少24小时，至少48小时，至少72小时等。反应持续的时间可以取决于，例如，反应条件、单体浓度，目标产物分子量，和/或溶剂，等等。
根据某些实施例，可以选择非溶剂除去杂质。离子聚合物的非溶剂包括以下溶剂的一种或多种混合物：正己烷、环己烷、正庚烷、氯仿、二氯甲烷、苯、甲苯、二甲苯、氯苯和/或二氯苯。在某些实施例中，固体(以不同的形式表现，包括粉末，粉块和/或类似玻璃的块状)可以作为最终产物获得。干燥条件可以包括本文讨论的任何条件。
例如，在某些实施例中，干燥条件可以包括任意压力(例如，在环境压力下，或在绝对压力小于760mmHg，小于750mmHg，小于730mmHg，小于700mmHg，小于650mmHg，小于600mmHg，小于550mmHg，小于500mmHg，小于450mmHg，小于400mmHg，小于350mmHg，小于300mmHg，小于250mmHg，小于200mmHg，小于150mmHg，小于100mmHg，小于50mmHg，少于25mmHg，小于10mmHg等)，和/或任意合适的温度。合适温度的例子包括但不限于，至少0℃，至少10℃，至少25℃，至少50℃，至少75℃，至少100℃，至少125℃，在150℃，至少175℃，至少200℃，至少250℃，至少300℃，至少350℃，在400℃，至少450℃，至少500℃等，或不超过600℃，不超过500℃，不超过450℃，不超过400℃，不超过350℃，不超过300℃，不超过250℃，不超过200℃，不超过175℃，不超过150℃，不超过125℃，不超过100℃，不超过75℃，不超过50℃，不超过25℃，不超过10℃等。在其他的实施例中，这些的任意组合也是可以的。
在某些实施例中，PLA聚合物的分子量可以通过纯溶液或混合溶剂中的离子聚合物溶解度控制。聚合物产物可以在不同反应时间内从反应混合物中析出，取决于溶剂与非溶剂的比例。引起早期沉淀的配方是为低分子质量的产物设计的，而使聚合物在溶液中保持较长时间的配方则会产生高分子量产物。聚合物链的扩展只发生在溶液相中，沉淀表明聚合物链扩展的极限。由于活性自由基位点的丢失，被沉淀出的聚合物链长度不能增长。
在某些实施例中，聚丙烯酸酯产物具有可以任意有合适的分子量。例如，聚丙烯酸酯的分子量可以是至少100Da，至少200Da，至少300Da，至少500Da，至少750Da，至少1000Da，至少2000Da，至少3000Da，至少5000Da，至少7500Da，至少8500Da，至少10，000Da，至少20，000Da，至少30，000Da，至少50，000Da，至少75，000Da，至少100，000Da，至少200，000Da，至少300，000Da，至少500，000Da，至少750，000Da，至少1，000，000Da，等等。在某些情况下，分子量可以不超过1，000，000Da，不超过750，000Da，不超过500，000Da，不超过300，000Da，不超过200，000Da，不超过100，000Da，不超过75，000Da，不超过50，000Da，不超过30，000Da，不超过20，000Da，不超过10，000Da，不超过8500Da，不超过7500Da，不超过5000Da，不超过3000Da，不超过2000Da，不超过1000Da，不超过750Da，不超过500Da，不超过300Da，不超过200Da，不超过100Da等等。这些分子量的任意组合也是可以的；聚丙烯酸酯的分子量分布在1000～8500Da之间。分子量可以是粘度平均分子量(Mv)，例如，在下面的例子中讨论确定。
在某些方面，聚丙烯酸酯可以形成各种产物，如膜，聚合物薄膜等等。聚合物薄膜具有广泛的商业和工业应用，包括但不限于：包装，催化剂载体，过滤基质，电池中的隔膜，固态聚合物电解质，等等。
在某些情况下，可以通过在合适的表面上浇铸聚丙烯酸酯形成薄膜或膜，例如，玻璃表面，金属表面，硅表面，二氧化硅表面，聚合物表面(例如聚四氟乙烯表面，聚碳酸酯表面，聚丙烯表面等)。在某些情况下，一旦干燥或硬化，聚丙烯酸酯可以会呈现出其所处的表面的形状或特征。例如，可以通过控制所述表面上的材料的量或深度来控制薄膜的厚度。
各种膜或薄膜可以通过不同的配方和条件来实现。例如，不同的分子量可用于制备膜，并获得不同的结合效率、力学性能和/或电化学性能，具有广泛的应用前景。可以使用的此类分子量的例子包括上文所述的例子。
例如，在一组实施例中，聚丙烯酸酯在浇铸成膜或薄膜之前可以溶解在溶剂中。在某些实施例中，聚丙烯酸酯可以溶解在以下一种或多种溶剂中：二甲基亚砜(DMSO)，二甲基甲酰胺(DMF)，二甲基乙酰胺(DMAC)，N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)，正己烷，四氢呋喃，丙酮，二乙醚，正丁醇，叔丁醇，丙醇，乙醇，甲醇，乙二醇和/或甘油。在某些情况下可以使用不同溶剂的混合物。溶液浓度的例子包括不限于溶剂中聚合物含量至少0.01g/mL，至少0.02g/mL，至少0.03g/mL，至少0.5g/mL，至少1g/mL，至少2g/mL，至少3g/mL，或至少5g/mL。
在某些情况下，除了聚丙烯酸酯外，所述溶剂中还含有其他聚合物。例如，这可以是有用的，例如，在制备特定类型的聚合物共混物时。溶剂中的聚合物可以以任意合适的比例或浓度存在。亲水性聚合物的例子包括但不限于：聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚(2-恶唑啉)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚乙烯醇(PVA)及其共聚物、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)及其共聚物等。亲水性聚合物可包括含有极性或带电原子或官能团的聚合物和/或在水或极性溶剂(如醇或二甲基亚砜)中溶解度较高的聚合物。
在某些实施例中，可以在不同的温度下(例如，取决于所使用的溶剂沸点)制备出含聚丙烯酸酯溶液。例如，温度可以是至少-20℃，至少-10℃，至少0℃，至少10℃，至少20℃，至少30℃，至少40℃，至少50℃，至少60℃，至少70℃，至少80℃，至少90℃，至少100℃，至少110℃，至少120℃，至少130℃，至少140℃，至少150℃等，和/或不超过150℃，不超过140℃，不超过130℃，不超过120℃，不超过110℃，不超过100℃，不超过90℃，不超过80℃，不超过70℃，不超过60℃，不超过50℃，不超过40℃，不超过30℃，不超过20℃，不超过10℃，不超过0℃，不超过-10℃，不超过-20℃等。这些温度的任意组合也是可以的。例如，温度可以在100℃到130℃之间。在某些情况下，制备溶液可以使用以下任意方法，包括但不限于：超声波，磁子搅拌，机械搅拌和振动混合。
此外，在另一方面，本发明一般涉及包括聚丙烯酸酯(如聚丙烯酸锂)和盐(如锂盐)的物质。在某些情况下，所述物质可能是膜或薄膜。在某些情况下，这类物质可能存在于电池或其他电化学装置中，如锂离子电池，例如，与电池或其他电化学装置中的阳极，阴极或其他元件一起使用。例如，本文所述的物质可用作电解质(例如，固态电解质)，用作隔膜，等等。
合适的盐例子包括但不限于锂盐、钠盐、钾盐，等等。可以存在一种或多种盐。锂盐包括但不限于：硝酸锂、乙酸锂、溴化锂、氯化锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、三氟甲基磺酸锂、四氟硼酸锂和双(三氟甲烷)磺酰胺。钠盐包括但不限于：硝酸钠、乙酸钠、溴化钠、氯化钠、高氯酸钠、六氟磷酸钠、六氟砷酸钠、三氟甲烷磺酸钠、四氟硼酸钠和双(三氟甲烷)磺胺钠。钾盐包括但不限于：硝酸钾、乙酸钾、溴化钾、氯化钾、高氯酸钾、六氟磷酸钾、异氟砷酸钾、三氟甲基磺酸钾、四氟硼酸钾和双(三氟甲烷)磺酰胺钾。
在某些情况下，所述物质进一步包括路易斯酸。路易斯酸包括但不限于，以下一种或多种的混合物：三氟硼烷，三氯化硼，三氟化铝，三氯化铝和三溴化铝。
在一组实施例中，所述物质还可以进一步包括聚合物，例如亲水聚合物。亲水聚合物的例子包括但不限于：聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚(2-恶唑啉)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚乙烯醇(PVA)及其共聚物、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)及其共聚物等。亲水性聚合物可包括含有极性或带电原子或官能团的聚合物和/或在水或极性溶剂(如醇或二甲基亚砜)中溶解度较高的聚合物。在某些情况下，亲水聚合物可以含极性或带电的官能团，使聚合物溶于水中。
因此，例如，在一组实施例中，一种亲水聚合物在水中的溶解度可以至少10-5mg/ml，至少10-4mg/ml，或至少10-3mg/ml。
在某些情况下，亲水聚合物接触角可能小于90o，(相反，疏水聚合物接触角可能具有大于90o。接触角是水滴的液面与固体表面(例如聚合物)相切的角度，通过水滴测量。本领域的普通技术人员知晓用于测量聚合物接触角的合适的技术。
例如，所述物质包含聚丙烯酸酯至少5wt％，至少10wt％，至少15wt％，至少20wt％，至少25wt％，至少30wt％，至少35wt％，至少40wt％，至少45wt％，至少50wt％，至少55wt％，至少60wt％，至少65wt％，至少70wt％，至少75wt％，至少80wt％，至少85wt％，至少90wt％，或至少95wt％，和/或所述物质包含聚丙烯酸酯不超过95wt％，不超过90wt％，不超过85wt％，不超过80wt％，不超过75wt％，不超过70wt％，不超过65wt％，不超过60wt％，不超过55wt％，不超过50wt％，不超过45wt％，不超过40wt％，不超过35wt％，不超过30wt％，不超过25wt％，不超过20wt％，不超过15wt％，不超过10wt％。
同样地，所述物质包含一种或多种盐(如锂盐，钠盐，钾盐等)至少5wt％，至少10wt％，至少15wt％，至少20wt％，至少25wt％，至少30wt％，至少35wt％，至少40wt％，至少45wt％，至少50wt％，至少55wt％，至少60wt％，至少65wt％，至少70wt％，至少75wt％，至少80wt％，至少85wt％，至少90wt％，或至少95wt％，和/或所述物质包含一种或多种盐不超过95wt％，不超过90wt％，不超过85wt％，不超过80wt％，不超过75wt％，不超过70wt％，不超过65wt％，不超过60wt％，不超过55wt％，不超过50wt％，不超过45wt％，不超过40wt％，不超过35wt％，不超过30wt％，不超过25wt％，不超过20wt％，不超过15wt％，不超过10wt％。
在某些实施例中，所述物质包含一种或多种路易斯酸至少0.1wt％，至少0.3wt％，至少0.5wt％，至少1wt％，至少3wt％，至少5wt％，至少10wt％，至少15wt％，至少20wt％，至少25wt％，至少30wt％，至少35wt％，至少40wt％，至少45wt％，至少50wt％，至少55wt％，至少60wt％，至少65wt％，至少70wt％，至少75wt％，至少80wt％，至少85wt％，至少90wt％，或至少95wt％，和/或所述物质包含一种或多种路易斯酸不超过95wt％，不超过90wt％，不超过85wt％，不超过80wt％，不超过75wt％，不超过70wt％，不超过65wt％，不超过60wt％，不超过55wt％，不超过50wt％，不超过45wt％，不超过40wt％，不超过35wt％，不超过30wt％，不超过25wt％，不超过20wt％，不超过15wt％，不超过10wt％，不超过5wt％，不超过3wt％，不超过1wt％，不超过0.5wt％，不超过0.3wt％，或不超过0.1wt％。
在某些实施例中，所述物质包含一种或多种亲水聚合物至少5wt％，至少10wt％，至少15wt％，至少20wt％，至少25wt％，至少30wt％，至少35wt％，至少40wt％，至少45wt％，至少50wt％，至少55wt％，至少60wt％，至少65wt％，至少70wt％，至少75wt％，至少80wt％，至少85wt％，至少90wt％，或至少95wt％，和/或所述物质包含一种或多种亲水聚合物不超过95wt％，不超过90wt％，不超过85wt％，不超过80wt％，不超过75wt％，不超过70wt％，不超过65wt％，不超过60wt％，不超过55wt％，不超过50wt％，不超过45wt％，不超过40wt％，不超过35wt％，不超过30wt％，不超过25wt％，不超过20wt％，不超过15wt％，不超过10wt％。
此外，在某些实施例中，至少5wt％，至少10wt％，至少15wt％，至少20wt％，至少25wt％，至少30wt％，至少35wt％，至少40wt％，至少45wt％，至少50wt％，至少55wt％，至少60wt％，至少65wt％，至少70wt％，至少75wt％，至少80wt％，至少85wt％，至少90wt％，至少95wt％，至少97wt％，至少98wt％，至少99wt％的所述物质，或实质上所有物质包含聚丙烯酸酯(例如，如本文所述)，盐(如锂盐)，路易斯酸和亲水聚合物。
例如，在某些实施例中，一种物质可以包含聚丙烯酸酯如聚丙烯酸锂、亲水聚合物、锂盐和路易斯酸。
作为一个非限制的示例，在一组实施例中，所述物品可以包括聚丙烯酸锂(质量分数在5％至35％之间)、亲水性聚合物(质量分数在50％至75％之间)、锂盐(质量分数在1％至15％之间)和路易斯酸(质量分数在0.1％至5％之间)。
它们中的每一个都可以任何适当的含量独立存在。此外，在某些情况下，其他组分也可能出现在该物质中。
在某些实施例中，由这些技术形成的膜或薄膜可以具有某些可取的特性。例如，在一组实施例中，所述材料可以具有相对较高的离子电导率(例如，至少10-8S/cm)和/或相对较高的杨氏弹性模量(例如，至少5kPa)。此外，在某些情况下，膜可能表现出相对较高的分解温度(例如，至少180℃)。在某些实施例中，膜还可以表现出电化学稳定性窗口，如本文所讨论的。例如，在包含该膜的电池(例如，锂离子电池)或其他电化学电池中的实施例中，这些特性可能是有用的。
在一些实施例中，例如，可以通过改变聚丙烯酸酯的分子量控制机械强度调制。合适的分子量的例子包括上文所述的分子量。在一些实施例中，所述聚丙烯酸酯具有本征离子结构，其表现出诸如玻璃态、硬态和/或脆性等行为。例如，聚丙烯酸酯在罗克韦尔硬度计(如ASTM E18)上可以具有至少30、至少40、至少45或至少50的硬度。
在某些情况下，可以通过将聚丙烯酸酯与诸如亲水性聚合物(如前文所述)等其他聚合物混合控制机械强度调制。在某些情况下，薄膜或膜的机械强度可以是弹性应力至少5kPa，至少10kPa，至少20kPa，至少30kPa，至少50kPa，至少100kPa，至少200kPa，至少300kPa，至少500kPa，至少1MPa，至少2MPa，至少3MPa，至少5MPa，至少10MPa，至少20MPa，至少30MPa，至少50MPa，至少100MPa，至少200MPa，至少300MPa，至少500MPa等等。此外，在某些情况下，弹性应力可以小于500MPa，小于300MPa，小于200MPa，小于100MPa，小于50MPa，小于30MPa，小于20MPa，小于10MPa，不到5MPa，不到3MPa，小于2MPa，小于1MPa，少于500kPa，少于300kPa，少于200kPa，少于100kPa，不到50kPa，小于30kPa，小于20kPa，小于10kPa等等。在某些情况下，薄膜或膜的机械强度在任意这些数值之间，如薄膜或膜的机械强度可以在5kPa至500MPa之间。在某些情况下，机械强度可以用0％到200％的伸长率确定。
在某些实施例中，聚丙烯酸酯可以作为增塑剂，例如用于生产强度适中但伸长率较好的薄膜。例如，膜的拉伸强度可至少为1MPa、至少5MPa或至少10MPa和/或伸长率至少5％、至少10％或至少15％。
在其他实施例中，聚丙烯酸酯可以与其他聚合物混合，形成刚性结晶区。例如，刚性晶体区域的杨氏弹性模量至少100MPa，至少500MPa，至少1GPa，或至少2GPa。
在某些情况下，薄膜或膜可以表现出离子电导率至少10-8S/cm，至少10-7S/cm，至少10-6S/cm，至少10-5S/cm，至少10-4S/cm，或至少10-3S/cm。离子电导率可以通过交流阻抗测量或其他合适的技术确定。该示例下方提供了这种技术的一个非限制性示例。
在一些实施例中，聚丙烯酸酯作为一种含锂离子的材料，可以在电场下传输锂离子，例如在电池或其他电化学电池内，用于电池或其他电化学电池内的材这类料也可以包括例如锂盐、路易斯酸、亲水聚合物或权利要求B的方法，等等。
路易斯酸包括但不限于以下一种或多种：三氟硼烷、三氯化硼、三氟化铝、三氯化铝、三溴化铝等。亲水聚合物包括但不限于一种或多种：聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚碳酸乙烯酯、聚二甲基硅氧烷等。
以下示例旨在说明本发明的某些实施例，但不举例说明本发明的全部范围。
示例1
在本例中，丙烯酸锂通过无机强碱和有机弱酸之间的中和反应得到的。将2克丙烯酸溶解在100mL蒸馏水中。溶液中加入了0.63g(与丙烯酸的摩尔比为0.95)LiOH。溶液在冰浴中冷却，反应混合物搅拌5分钟。在30℃下旋转蒸发45分钟除去水份。
示例2
将50g合成的粗品溶于25mL的去离子水中，制得半透明溶液。该溶液在加入100mL丙酮之前，必须经过0.2微米的注射器过滤。2小时后，有机盐以白色细粉的形式沉淀，收集沉淀，供下一步使用。
示例3
将丙烯酸锂(1g)、4，4-偶氮二(4-氰基戊酸)(ACVA)(0.0577g)和MeOH/H2O(体积比5/5，11.5mL)混合于20mL瓶中。该混合物通过冻融泵循环进行五次循环脱气。反应瓶在60℃下密封搅拌6h。反应后，在反应瓶中加入10mL丙酮，搅拌15min，沉淀聚丙烯酸锂(PLA)。聚丙烯酸锂经过真空过滤收集，用异丙醇洗涤。然后，将聚丙烯酸锂置于真空烘箱中，在50℃下干燥48小时。
示例4
样品准备如下。用10ml容量瓶制备了密度为10～20mg/ml的PLA原液，用5ml容量瓶稀释原液，制得密度为1mg/ml～8mg/ml的样品溶液。
粘度计的准备方法如下。用蒸馏水和丙酮清洁用于测量透明液体(2号)的BS/IP/MSL毛细管粘度计，并在100℃烘箱中干燥。干粘度计垂直对齐，用两个夹子固定在支撑架上。垂直度用鱼雷水平尺确认。
采用如图5所示的粘度计进行测量：
1、在粘度计旁边放置一个温度计，因为温度对液体粘度有显著影响。
2、通过管B将4ml样品溶液引入下部容器中，对粘度计进行填充。
3、在管C上放置一个真空球，以调节压力和减小测量误差，并对管A施加吸力，直到液体到达真空球D的中心。当真空球停留在管C之上，从管A移除吸力
4、通过允许液体样品自由地流经标志E来测量流出时间。液体样品经过从E标记到F标记的之间的时间记录为流出时间。
5、重复进行步骤3和步骤4。
表1显示了获得的粘度测量值。
表1
浓度(mg/ml) 相对粘度(nr) 比粘度(nsp) 折合粘度(nred) 固有粘度(ninh)
0.003 2.043 1.404 467.895 292.334
0.00354 2.568 1.568 442.902 266.406
0.005 2.997 1.997 399.457 219.541
示例5
按照示例9所示的方程计算。
为了计算固有粘度，绘制了折合粘度与浓度的双重外推图和固有粘度与浓度的双重外推图。特性粘度由这些图的纵坐标截距确定。平均分子量用马克·霍温克(Mark-Houwink)方程计算(见图1)。本实验的特性粘度(η，ETA)为3105.03mL/g(0.03105dl/mg)，平均分子量为3829.1g/mol。注意，当使用马克·霍温克方程时，所计算的分子量是粘度平均分子量(MV)。
图2显示了分子量随反应溶剂中水的百分比成比例增加的趋势。
示例6
在本例中，用溶液浇铸法直接制备了PLA聚合物共混薄膜。将上述示例3所合成的10毫升PLA聚合物溶于水中，浓度达到0.5M。将分子量为106Da的聚氧化乙烯(PEO)的原液(水和二甲基亚砜(DMSO)，mL，1M)与PLA溶液混合，在40℃下搅拌5小时混合。获得高粘性溶液，并将其在平板玻璃上浇铸。溶剂在-25inHg真空压力下(即，低于大气压力)，在70℃，经48小时后蒸发。(1inHg约为3386.39Pa)，制备了一种厚度在200微米左右的半透明，均匀、光滑的聚合物薄膜。
示例7
将PLA样品溶解于水中的PEO，将该粘性溶液直接浇铸到表面。表面可以是，例如玻璃表面，PTFE(聚四氟乙烯)表面，铝表面，等等。蒸发溶剂后，膜被剥离。膜被剥离。用TA-Q800DMTA仪对薄膜的拉伸强度和相关模量进行测试。仪器条件列示如下，表2提供了所测量的聚合物共混物的硬度：
温度：-30至60℃
预载力(Preload force)：0.001至6N，
拉力(Upper force)：6至12N
力斜率(Force ramp rate)：0.1至5N/min
表2
聚合物共混物 最大刚度(N/m)
PEO：PLA(1500Da) 2.6×105
PEO：PLA(8000Da) 9.6×105
示例8
上述材料的交流阻抗测量是通过Solartron稳压器获得的，其参数如下：
直流偏压振幅(Amplitude of DC bias)：300mV
交流偏压振幅(Amplitude of AC bias)：1mV
交流频率：0.1-2×104Hz
在用过量的纯BF3处理之前，将聚合物电解质薄膜浇铸到不锈钢板上。在测量阻抗之前，用另一个不锈钢板覆盖薄膜。薄膜的性质如下：
膜厚度：102μm
面积：1.92cm2
体电阻：163Ω，从图4的奈奎斯特(Nyquist)图中读取
锂离子电导率：3.26ⅹ10-5S cm-1
示例9
该示例说明了根据本发明的某些实施例的PLA(聚丙烯酸锂)聚合物的粘度与分子量之间的关系。例如，使用粘度计，利用这种关系可以用来测定分子量。
PLA的粘度可以用BS/IP/MSL粘度计测量。粘度计可以用适当数量的样品进行填充。溶剂(t0)和溶液(t)的流出时间均可在粘度计中测量，计算粘度的公式如下：
相对粘度(ηr)：比粘度(ηsp)：
固有粘度(ηinh)：折合粘度(ηred)：
用马克·霍温克方程可以估算出聚合物的分子量，表明聚合物样品的分子量可以用特性粘度之间的指数关系来估算。方程式如下所示。
特性粘度
其中C是溶液中聚合物的浓度。
然后用Mark-Houwink计算粘度平均分子量。
[η]＝KMα
其中[η]为特性粘度，M为粘度平均分子量，K为特定溶剂体系的Mark-Houwink参数。在合成过程中，该溶剂系统可用于控制PLA产物的分子量。
示例10
该示例说明了根据本发明的某些实施例使用交流阻抗测量确定离子电导率的方法。
交流阻抗用具有可比参数的Solartron或Gamry稳压器确定的。交流和直流偏差在0.5mV到5V之间。交流频率可以取决于这些仪器的输出范围。离子电导率(σ)通过以下方程计算：
σ＝L/(A×Rb)，
其中Rb为从奈奎斯特(Nyquist)图中读取的体电阻，L为厚度，A为电解质与电极接触表面的面积。
可以使用的屏蔽电极包括铜，铁，不锈钢，铝和碳纸。
测量温度是-20℃到60℃。
虽然本发明的几个实施例已在此加以描述和说明，但本领域中具有普通技能的人员将很容易地设想各种其他手段和/或结构，以实现本发明所述的功能和/或获得结果和/或一个或多个优点，并且这些变化和/或修改中的每一个都被视为属于本发明的范围。本领域技术人员将很容易地认识到，这里描述的所有参数、尺寸、材料和配置都是示范性的，实际的参数、尺寸、材料和/或配置将取决于具体应用或使用本发明指导的具体应用过程。本领域技术人员将认识到或能够通过常规试验确定许多与本文所述发明的具体实施例相当的参数、尺寸、材料和/或配置。因此，应该理解，上述实施例仅以示例的方式提出，并且在所附的权利要求和相应的内容范围内，本发明可以实施，不是具体描述的和权利要求那样的方式实施。本发明针对这里描述的每一个特征、系统、物品、材料、工具包和/或方法。此外，任意两个或更多这样的特征、系统、物品、材料、工具包和/或方法的组合，如果这样的特性、系统、物品、材料、工具包和/或方法的组合不是互相矛盾的，则包括在本发明的范围内。
如果本说明书和以引用方式合并的文件包括相互冲突和/或不一致的披露，则本说明书应予以控制。如果两个或两个以上以引用方式合并的文件彼此之间存在冲突和/或不一致的披露，则具有较晚生效日期的文件有效。
在此定义和使用的所有定义，都应理解为字典定义、引用文档中的定义，和/或定义术语的普通含义。
本说明书和权利要求书中使用的不定冠词“a”和“an”，除非明确表示相反，否则应理解为“至少一个”。
在说明书和权利要求书中使用的“和/或”一词应理解为是指这种结合在一起的要素中的“任意一种或两种”，即在某些情况下合在一起存在而在其他情况下分离存在的元素。“和/或”列出的多个元素应以相同的方式解释，即“一个或多个”这样连成一体的要素。除了通过“和/或”条款明确指明的要素之外，还可以有其他要素存在，不论这些要素与具体定义的内容是否有关。因此，作为一个非限制性的例子，对“A和/或B”的引用，当与诸如“包含”之类的开放式语言一起使用时，可以在一个实施例中仅引用A(可选地包括B以外的元素)；在另一个实施例中，仅引用B(可选地包括A以外的元素)；在另一个实施例中，同时引用A和B(可选地包括其他元素)；等等。
如在说明书和权利要求书中所使用的，“或”应理解为与上文所定义的“和/或”具有相同的含义。例如，当将列表中的项目分开时，“或”或者“和/或”应被解释为具有包容性，即至少包括一个，但也包括多个元素或元素列表，以及可选的其他未列出的项目。只有明确表示相反的词语，例如“只有一项”或“恰恰是其中一项”，或在权利要求中使用时，“由……构成”一词，将指列入一个数目或一份要素清单中的确切一项内容。一般而言，当之前有排他性的条款，例如“任一种”、“其中之一”、“仅其中之一”或“恰恰是其中之一”，此处使用的“或”一词仅应解释为指独占替代方案(即“一种或另一种，而不是两者兼而有之”)。
如在说明书和权利要求书中所使用的，“一个或多个”一词参照一个或多个元素的列表，应该理解为指从元素列表中的任意一个或多个元素中选择的至少一个元素，但不一定包括在元素列表中具体列出的每个元素中的至少一个，但不排除元素列表中任意元素的组合。这一定义还允许，除“至少一个”一词所指的要素清单中具体确定的要素之外，还可以有其他因素可选择的存在，无论这些要素是与具体确定的内容有关的还是无关。因此，作为一个非限制性的例子，“A和B中至少有一个”(或等效地说，“A或B中至少有一个”，或等效地“A和/或B中至少一个”)可以在一个实施例中至少提及一个，可选地包括多个A，而不存在B(并可选择包括除B以外的其他元素)；在另一个实施例中，至少一个，可选地包括多个B，没有A存在(并可选择包括A以外的元素)；在另一个实施例中，至少一个，可选地包括多个A，和至少一个B，可选包括多个B(和可选地包括其他元素)；等等。
当使用词汇“大约”参考一个数字时，应该理解，本发明的另一个实施例包括该数字，而该数字没有被“大约”一词的存在所修改。
还应理解的是，除非明确表明相反的情况，否则在本申请所述的包括多个步骤或反应的任意方法权利要求中，该方法的步骤或反应的顺序不一定限于本文记录的方法的步骤或反应的顺序。
在权利要求书中，以及在上面的说明书中，所有过渡性短语，如“包含”、“包括”、“携带”、“有”、“包含”、“涉及”、“持有”、“由…组成的”等，都应理解为开放式的，即指包括但不限于。如美国专利局专利审查程序手册第2111.03节所述，只有过渡性短语“由…构成的”和“本质上由…构成的”应分别是封闭的或半封闭的过渡性短语。

Claims (10)

1.一种物质，包括：
薄膜，所述薄膜包括聚丙烯酸酯、亲水聚合物、盐和路易斯酸；所述物质是一种电化学装置。
2.如权利要求1所述的物质，所述盐包括锂盐。
3.如权利要求1或2任一项所述的物质，所述盐包括氯化锂。
4.如权利要求1至3任一项所述的物质，所述盐包括三氟甲基磺酸锂。
5.如权利要求1至4任一项所述的物质，所述亲水聚合物包括聚丙烯酰胺。
6.如权利要求1至5任一项所述的物质，所述亲水聚合物包括聚甲基丙烯酸酯。
7.如权利要求1至6任一项所述的物质，所述路易斯酸包括三氟化硼烷。
8.如权利要求1至7任一项所述的物质，所述路易斯酸包括三溴化铝。
9.如权利要求1至8任一项所述的物质，所述聚丙烯酸酯的分子量至少为100Da。
10.如权利要求1至9任一项所述的物质，所述薄膜具有至少10-8S/cm的离子电导率。
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