JP2001503910A - 高伝導性イオン交換ポリマーおよび方法 - Google Patents

高伝導性イオン交換ポリマーおよび方法

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Abstract

(57)【要約】 高い伝導性を示すポリマー電解質膜およびそれの製造方法を開示する。本発明ではまた本発明のポリマー電解質膜を利用したバッテリーも記述する。

Description

【発明の詳細な説明】 高伝導性イオン交換ポリマーおよび方法 発明の分野 本発明は高伝導性ポリマー電解質膜およびそれの製造方法に関する。本発明は 、より具体的には、非水性環境下で10-4S/cmを越える伝導率を示すリチウ ムイオン交換ポリマー電解質膜に関する。本発明はまた本発明のポリマー電解質 膜を用いたバッテリーにも関する。 発明の技術背景 Guglielmi他,J.Appl.Electrochem.,19,167(1989)には、完全フッ素置換 されているリチウムイオン交換ポリマー電解質ゲルが開示されている。ナフィオ ン(Nafion)(商標)1100完全フッ素置換アイオノマー樹脂をn−メ チルホルムアミド(NMF)、プロピレンカーボネート(PC)およびトリエチ ルホスフェート(TEP)に溶解させることで生じさせたゲルが開示されている 。10-4S/cmを越える伝導率が得られた。また、上記溶液を80℃に加熱す るとそれに付随して高温で測定した時の伝導率が約7.5x10-3S/cmにま で高くなることも開示されている。上記ゲルに入っている溶媒とポリマーの比率 は3:1(重量)を越える比率であった。そこに開示されているゲルを自立膜に 成形するのは不可能である。 Aldbert他,Polymer Journal,23,399(1991)には完全フッ素置換されている スルホネートアイオノマー類が開示されており、それのカチオンは水素、リチウ ム、ナトリウムおよびルビジウムであり、そしてそのアイオノマーは溶液の形態 であるか或は溶媒で膨潤した膜の形態である。それとリチウムアイオノマー形態 のナフィオン(商標)1100から生 じさせたゲル溶液の伝導率を高くしようとする時にはPCとジメトキシエタンの 50/50混合物が特に有効であることが示されている。リチウムアイオノマー 形態のナフィオン(商標)1100から生じさせた膜をPC、NMFおよびエタ ノールで膨潤させている。その膜を室温の溶媒に約10分間浸漬した後でもそれ の伝導率はさらなる上昇を示さないことが開示されている。膜をNMFに10分 以内の時間浸漬した場合の測定伝導率は1.8x10-3S/cmの如く高い。膜 をPC中で膨潤させると6x10-5S/cmの伝導率が得られる。前者の溶媒は プロトン性であることから、それをリチウムバッテリーで用いるのは不可能であ る。本技術分野ではプロピレンカーボネートが良好なリチウムバッテリー用溶媒 であることが知られているが、Aldbert他がナフィオン(商標)1100 膜に関して開示した伝導率は10-4S/cm未満で、実用にはあまりにも低すぎ る。その溶媒で膨潤させた膜に入っている溶媒とポリマーの比率は1:1未満で あった。 Zawodzinski他,J.Electrochem.Soc.,140,1041(1993)では、ナフィオン( 商標)1100膜を室温の水に接触させる前に105℃に加熱している。この加 熱の効果は、最大限の水吸収率が達成されないようにする効果であり、それによ って水で膨潤させた膜の伝導率が低下する。 M.B.Armand,“Ionically Conductive Polymers”,Solid State Batteries, SequeiraおよびHopper編集,(1985)には、リチウムアイオノマー形態のナフィオ ン(商標)1100をPCに48時間浸漬すると2.1x10-5S/cmの伝導 率が得られることが開示されている。Armandは、また、膜に溶媒を染み込 ませると膜が示す伝導率が自由体積モデル(free volume mode l)に従って温度と共に高く なることも開示している。Aldbert他の場合と同様に、そこに開示されて いる伝導率はそれを商業的リチウムバッテリーで実際に用いるにはあまりにも低 すぎる。 Miura他,Memoirs of Faculty of Tech.Tokyo Metropolitan Univ.,No.40, 4349頁以後,1990には、完全フッ素置換アイオノマーをエタノール中で膨潤させ た後に乾燥させるとイオンクラスター(ion cluster)形態が準安定 的に変化することが記述されている。 Gebel他,Polymer,34巻,333頁以後,1993には、パーフルオロリチウムアイ オノマー膜を数多くの溶媒中で膨潤させることが開示されており、そのような溶 媒にはプロピレンカーボネートおよびホスフェート類が含まれる。ホスフェート 類が特に大きな度合の膨潤を与えると開示されている。ある溶媒、例えばプロピ レンカーボネートなどの場合には、浸漬を数週間に渡って行う必要があると開示 されている。イオン伝導率に関する考察は全く行われていない。 1997年5月4−9日にケベック州のモントリオール(カナダ)で行われた Battery/Energy Technology Joint General Session of Meeting Abstracts,El ectrochemical SocietyミーティングのAbstracts 64、即ちPerron 他,Specific Conductivity of Lithium bis(trifloromethanesulfonyl)imide(L iTFSI)in Mixtures of Aprotic Solventsには、リチウム塩が入っている溶液に 高い伝導率を与えようとする時にはジメトキシエタン(DME)がリチウム塩の 良好な溶媒であるとして開示されている。より高い伝導率を与える溶媒中で電解 質膜が示す溶解度が制限されている場合には、重合体でないリチウム塩が特定の 非プロトン溶媒組み合わせに入っている溶液が特に高い伝導率を与える ことが開示されている。DMEとプロピレンカーボネートの混合物が開示されて いる。DMEに電解質が入っている溶液に入れるPCの量が少量であると伝導率 の有意な変化はもたらされない。 Okuno他の米国特許第5,525,443号にリチウムバッテリー用の非 水性液体である電解質が開示されている。線状エステルと環状エステルの溶媒組 み合わせを用いて生じさせたリチウム塩溶液が開示されており、その環状エステ ルはエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネートお よびガンマーブチロラクトンから成る群から選択されそして上記線状エステルは ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、蟻酸エチル、蟻酸メチル、酢酸 エチル、酢酸メチルおよびジメチルスルホキサイドから成る群から選択される。 発明の要約 本発明は、非水性媒体中で少なくとも10-4S/cmのイオン伝導率を示す高 度にフッ素置換されているリチウムイオン交換ポリマー電解質膜(fluori nated lithium ion exchange polymer e lectrolyte membrane)(FLIEPEM)を提供するもの である。本発明のFLIEPEMはいわゆるシングルイオン伝導体(singl e ion conductor)であり、それによって、電気化学用途、例え ばバッテリーなどでは濃度分極を受けない。本発明は、10-4S/cmを越える イオン伝導率を示すイオン伝導性ポリマー電解質膜形態の最初のシングルイオン 伝導体およびそれを用いて作られた最初のリチウムバッテリーを提供するもので ある。 本発明は、少なくとも0.1mS/cmの伝導率を示す高度にフッ素 置換されているリチウムイオン交換ポリマー電解質膜(FLIEPEM)を提供 するものであり、これに、高度にフッ素置換されているリチウムイオン交換ポリ マー膜(fluorinated lithium ion exchange polymer membrane)(FLIEPM) [このポリマーはペ ンダント型の(pendant)フルオロアルコキシリチウムスルホネート基を 持ち、このポリマーはカチオン交換を完全またはある程度受けている];上記膜 内に吸収されている少なくとも1種の非プロトン溶媒を含め、このFLIEPE Mは、0.3mS/cmまたはそれ以上の伝導パラメーター値(conduct ivity parameter value)(CPV)(本明細書の以下に 定義する如き)を示すことを特徴とする。 更に、FLIEPEMの製造方法も提供し、この方法に、FLIEPMを少な くとも1種の非プロトン溶媒に−40から200℃の範囲の温度の乾燥環境下で 接触させて少なくとも0.1mS/cmの伝導率を示すFLIEPEMを生じさ せることを含め、ここでは、上記溶媒とポリマーの組み合わせが少なくとも0. 3mS/cmのCPVを示すようにする。 本発明は、更に、カチオン交換を完全またはある程度受けていてペンダント型 のフルオロアルコキシリチウムスルホネート基を有する高度にフッ素置換されて いるリチウムイオン交換ポリマー膜とこのポリマー膜内に吸収されている少なく とも1種の非プロトン溶媒を含んで成る高度にフッ素置換されているリチウムイ オン交換ポリマー電解質膜(FLIEPEM)も提供し、このFLIEPEMは 、少なくとも0.1mS/cmの伝導率を示すことを特徴とし、ここで、上記非 プロトン溶媒もし くは溶媒類はジメチルホルムアミド(DMF)、ジメトキシエタン(DME)、 エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ジメチルス ルホキサイド(DMSO)、ガンマーブチロラクトン(GBL)、N,N’−ジ メチルプロピレン尿素(DMPU)、1−メチル−2−ピロリドン(NMP)、 ジメチルアセトアミド(DMA)、N,N’−ジメチルブチルアミド(DMB) 、トリエチルホスフェート(TEP)、N,N’−ジ−n−ブチルアセトアミド (DBA)およびそれらの混合物から成る群から選択されるか、或はDME、E C、GBL、ジメチルカーボネート(DMC)およびアクリロニトリル(ACN )から成る群から選択される溶媒とPCの混合物であるか、或はDME、GBL 、DMSO、ジエトキシエタン(DEE)およびDMCから成る群から選択され る溶媒とECの混合物であるか、或はDME、DMSO、GBL、DMFおよび DMAから成る群から選択される溶媒とNMPの混合物であるか、或はDEEま たはDMEとGBLの混合物であるか、或はジエチルカーボネート(DEC)、 DMCおよびPCから成る群から選択される溶媒とECとDMEの混合物である か、或はDMA、DMSO、NMP、メチルグリコレート(methyl gl ycolate)(MG)、GBL、TEP、EC、DME、PC、蟻酸メチル (MF)、テトラヒドロフラン(THF)、スルホラン(SULF)、DMC、 ACN、酢酸メチル(MA)、DEC、1,3−ジオキソラン(DIOX)、D EE、アクリル酸エチル(EA)およびジメチルスルファイト(DMSU)から 成る群から選択される溶媒とDMFの混合物であるか、或はDMSO,NMP, MG,GBL,TEP,EC,DME,PC,MF,THF,SULF,DMC ,ACN,MA,DEC,DI OX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMAの混 合物であるか、或はNMP,MG,GBL,TEP,EC,DME,PC,MF ,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EA およびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMSOの混合物であるか、或 はMG,GBL,TEP,EC,DME,PC,MF,THF,SULF,DM C,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群 から選択される溶媒とNMPの混合物であるか、或はGBL,TEP,EC,D ME,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIO X,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とMGの混合物 であるか、或はTEP,EC,DME,PC,MF,THF,ACN,MA,D EC,DIOXおよびEAから成る群から選択される溶媒とGBLの混合物であ るか、或はEC,PC,SULF,ACNおよびDMSUから成る群から選択さ れる溶媒とTEPの混合物であるか、或はECとDMEの混合物であるか、或は ACNもしくはDMSUのいずれかとDMEの混合物であるか、或はDMA,D MSO,NMP,MG,GBL,TEP,DME,PC,MF,THF,SUL F,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUか ら成る群から選択される溶媒とECとDMFの混合物であるか、或はDMSO, NMP,MG,GBL,TEP,DME,PC,MF,THF,SULF,DM C,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群 から選択される溶媒とECとDMAの混合物であるか、或はNMP,MG,GB L,TEP,DME,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA, DEC,DIOX,DEE,EA,D MSUから成る群から選択される溶媒とECとDMSOの混合物であるか、或は MG,GBL,TEP,DME,PC,MF,THF,SULF,DMC,AC N,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択 される溶媒とECとNMPの混合物であるか、或はGBL,TEP,DME,P C,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DE E,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とECとMGの混合物で あるか、或はTEP,DME,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN ,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択さ れる溶媒とECとGBLの混合物であるか、或はDME,PC,MF,THF, SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDM SUから成る群から選択される溶媒とECとTEPの混合物であるか、或はMF ,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EA およびDMSUから成る群から選択される溶媒とECとDMEの混合物であるか 、或はDECもしくはDIOXのいずれかとECとMFの混合物であるか、或は DECもしくはDIOXのいずれかとECとTHFの混合物であるか、或はEC とDMCとDIOXの混合物であるか、或はECとDECとDIOXの混合物で あるか、或はDMA,DMSO,NMP,MG,GBL,TEP,EC,DME ,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE ,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とPCとDMFの混合物で あるか、或はDMSO,NMP,MG,GBL,TEP,EC,DME,MF, THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAお よびDMSUから成る群から選 択される溶媒とPCとDMAの混合物であるか、或はNMP,MG,GBL,T EP,EC,DME,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC ,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とPC とDMSOの混合物であるか、或はMG,GBL,TEP,EC,DME,MF ,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EA およびDMSUから成る群から選択される溶媒とPCとNMPの混合物であるか 、或はGBL,TEP,EC,DME,MF,THF,SULF,DMC,AC N,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択 される溶媒とPCとMGの混合物であるか、或はTEP,EC,DME,MF, THF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMS Uから成る群から選択される溶媒とPCとGBLの混合物であるか、或はEC, DME,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX, DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とPCとTEPの混 合物であるか、或はTHF,DECおよびDIOXから成る群から選択される溶 媒とPCとDMEの混合物であるか、或はDMSO,NMP,MG,GBL,T EP,EC,DME,PC,MF,THF,SULF,ACN,MA,DEC, DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMC とDMAの混合物であるか、或はNMP,MG,GBL,TEP,EC,DME ,PC,MF,THF,SULF,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE, EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMCとDMSOの混合物 であるか、或はMG,GBL,TEP,EC,DME,PC,MF,THF,S ULF,ACN,MA,DEC, DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMC とNMPの混合物であるか、或はGBL,TEP,EC,DME,PC,MF, THF,SULF,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDM SUから成る群から選択される溶媒とDMCとMGの混合物であるか、或はTE P,EC,DME,PC,MF,THF,ACN,MA,DEC,DIOXおよ びEAから成る群から選択される溶媒とDMCとGBLの混合物であるか、或は EC,PC,SULFおよびACNから成る群から選択される溶媒とDMCとT EPの混合物であるか、或はDMEもしくはDIOXのいずれかとDMCとEC の混合物であるか、或はDMCとDMEとACNの混合物であるか、或はDMA ,DMSO,NMP,MG,GBL,TEP,EC,PC,MF,THF,SU LF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSU から成る群から選択される溶媒とDMEとDMFの混合物であるか、或はDMS O,NMP,MG,GBL,TEP,EC,PC,MF,THF,SULF,D MC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る 群から選択される溶媒とDMEとDMAの混合物であるか、或はNMP,MG, GBL,TEP,EC,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA ,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶 媒とDMEとDMSOの混合物であるか、或はMG,GBL,TEP,EC,P C,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DE E,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMEとNMPの混合 物であるか、或はGBL,TEP,EC,PC,MF,THF,SULF,DM C,ACN,MA,DEC,DIOX, DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMEとMGの混 合物であるか、或はTEP,EC,PC,MF,THF,SULF,DMC,A CN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選 択される溶媒とDMEとGBLの混合物であるか、或はEC,PC,SULF, ACNおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMEとTEPの混合物 であるか、或はMF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DI OX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMEとE Cの混合物であるか、或はTHE,DECおよびDIOXから成る群から選択さ れる溶媒とDMEとPCの混合物であるか、或はSULFもしくはACNのいず れかとDMEとMFの混合物であるか、或はSULFもしくはACNのいずれか とDMEとTHFの混合物であるか、或はDECもしくはDIOXのいずれかと DMEとSULFの混合物であるか、或はDMEとDMCとACNの混合物であ るか、或はMA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群か ら選択される溶媒とDMEとACNの混合物である。 更にFLIEPEMの製造方法も提供し、この方法に、本明細書の直ぐ上のパ ラグラフに示した溶媒から選択した少なくとも1種の非プロトン溶媒とFLIE PMを−40から200℃の範囲の温度の乾燥環境下で接触させて少なくとも0 .1mS/cmの伝導率を示すFLIEPEMを生じさせることを含める。 本発明は更にリチウムイオンバッテリーも提供し、これに、正電極、負電極、 および上記正電極と負電極の間に位置してそれらとイオン伝導的に接触していて 少なくとも0.1mS/cmの伝導率を示すFLIE PEMを含んで成る電気化学電池を1つ以上および上記電極を外部の電気負荷( electrical load)または源につなげる手段を含める。 本発明は、更にその上、多孔質電極も提供し、これに、電極活性(elect rode−active)材料の粒子、高度にフッ素置換されているリチウムイ オン交換ポリマー、および本発明の実施で用いるに適した少なくとも1種の非プ ロトン溶媒を含める。 本発明は、更にその上、電極の製造方法も提供し、この方法に、ペンダント型 のフルオロアルコキシリチウムスルホネートもしくはスルホニルフルオライド基 を有する高度にフッ素置換されているポリマーが入っている溶液もしくは分散液 を生じさせ、この溶液もしくは分散液に粒子形態の電極活性材料を混合すること でコーティングペースト(coating paste)を生じさせ、このコー ティングペーストからフィルムを生じさせ、熱をかけることで上記ポリマーをフ ィルム内で融合させ、そして上記ペンダント型基がスルホニルフルオライドの時 には、上記ポリマーに加水分解を受けさせてリチウムアイオノマーを生じさせる ことを含める。 図の簡単な説明 図1に、ナフィオン(商標)(1100 EW)の伝導率と溶媒パラメーター の相互関係を示す。 図2に、2成分溶媒混合物中で膨潤させたリチウム化(lithiated) ナフィオン(商標)フィルムに関する計算伝導率と測定伝導率の間の相互関係を 示す。 発明の詳細な説明 イオン交換ポリマーは本技術分野でシングルイオン伝導体として知られており 、従って、電気化学用途では濃度分極を受けない。しかしながら、本発明を発明 するまでは、リチウムバッテリーで用いるに適したイオン交換ポリマー電解質膜 は全く見い出されていなかった。リチウムバッテリーは高い電力と高いエネルギ ーの両方を達成する可能性を与えるものであるが、電解質膜、特に固体状のポリ マー電解質膜の適用に関しては厳格な要求が課せられている。それらには、リチ ウムバッテリーが高い酸化還元条件下で電圧安定性を示すと言った特徴を有する ことと、プロトン種が存在していない時に室温で少なくとも10-4S/cmの伝 導率を示すことが含まれる。イオン交換ポリマー電解質膜がそのような組み合わ せを示すことは以前には全く知られておらず、かつそれからリチウムイオン交換 ポリマー電解質膜を製造する方法も全く提案されていなかった。驚くべきことに 本発明の高伝導性FLIEPEMを見い出したことで、リチウムバッテリーおよ びリチウムイオンバッテリーの開発に対する実際上の障壁が克服された。 本発明の目的で、用語「高度にフッ素置換されている」は、フッ素置換されて いない類似ポリマーが有する炭化水素の水素の少なくとも90モル%がフッ素で 置換されていることを意味する。本発明は、0.3またはそれ以上の伝導パラメ ーター値(CPV)(本明細書の以下に定義する如き)を示す少なくとも1種の 非プロトン溶媒が吸収されている高度にフッ素置換、好適には完全にフッ素置換 されているリチウムイオン交換ポリマー膜(FLIEPM)を含んで成る高度に フッ素置換、好適には完全にフッ素置換されているリチウムイオン交換ポリマー 電解質膜(FLIEPEM)を提供するものである。 本発明の目的で、本明細書で用いる用語「伝導率」は、具体的には、Y.Sone 他,J.Electrochem.Soc.,143,1254(1996)による表題が“Pro AC Impendance Method”の論評に記述されているいわゆる4点探針(four− point probe)技術を用いて測定した時のイオン伝導率を指す。上記 方法は記述されているように水性電解質膜に適用されている。本明細書に報告す る測定値を得る目的で、その記述されている装置を乾燥窒素でパージ洗浄してお いた密封ブローブボックス内に位置させると言った修飾を上記方法に受けさせる ことで、いくらか起こり得る水への接触を最小限にした。上記方法に、また、そ の公開された方法で用いられた点探針を試験片の幅全体を横切る平行な線形探針 に置き換えると言った修飾も受けさせた。 本発明のポリマーは、好適には、ペンダント型のリチウムスルホネート基を有 するフルオローオレフィンホモポリマーもしくはコポリマーであり、このポリマ ーにカチオン交換を完全またはある程度受けさせる。 このペンダント基は好適にはフルオロアルコキシスルホネートのリチウム塩であ る。本明細書で用いる如き用語「コポリマー」はターポリマー類を包含する。 本発明の好適なポリマーは、非イオン性フルオローオレフィンモノマーと50 モル%以下、好適には30モル%以下、最も好適には20モル%以下のイオン性 フルオローオレフィン(フルオロアルコキシスルホネートのリチウム塩を含むペ ンダント基を有する)から作られたコポリマーである。適切な非イオン性フルオ ローオレフィン類にはテトラフルオロエチレン(TFE)、ヘキサフルオロプロ ピレン、フッ化ビニル、フッ 化ビニリデン、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、パーフル オロ(アルキルビニルエーテル)およびそれらの混合物が含まれる。適切なイオ ン性フルオローオレフィン類には、上記ポリマーに所望の側鎖を与え得る官能基 を有する多様なフッ素置換ビニルエーテル類が含まれる。本発明に従うポリマー は、好適には、テトラフルオロエチレンとパーフルオロビニルエーテルリチウム スルホネートから作られたコポリマーである。 本発明で用いるに好適なポリマー類は、TFEと50モル%以下の式 −(O−CF2CFR)aO−CF2CFR’SO3Li [式中、 RおよびR’は、独立して、F、Cl、または炭素原子数が1から10の完全フ ッ素置換アルキル基から選択され、a=0、1または2であるで表されるペンダ ント型基を有するパーフルオロビニルモノマーから作られたコポリマー類である 。最も好適には、RがCF3でR’がFでa=0または1である。好適なポリマ ー類には、例えば米国特許第3,282,875号そして米国特許第4,358 ,545号および4,940,525号(これらは引用することによって本明細 書に組み入れられる)に開示されているポリマー類が含まれる。 本明細書の上で引用した文献に開示されているように、テトラフルオロエチレ ン(TFE)を完全フッ素置換ビニルエーテル CF2=CF(-O-CF2CF(CF3))a-O-CF2CF2SO2F [ここで、「a」=0または1である]、即ちパーフルオロ(3−オキサ−4ペ ンテンスルホニルフルオライド)またはパーフルオロ(3,6 −ジオキサ−4−メチル−7−オクテンスルホニルフルオライド)の各々と一緒 に共重合させた後、スルホニルフルオライド基に加水分解を受けさせてそれをス ルホネート基に変化させ、そして所望形態に変換する必要がある場合には、それ にリチウムイオン交換を受けさせることを通して、本発明の好適なポリマー類を 生じさせる。 イオン交換ポリマー技術の分野では、イオン伝導単位(ionically conducting units)の濃度をいわゆる当量重量(equiva lent weight)で表すことが行われている。グラム/当量(g/eq )として表される当量重量は、1当量のイオン官能性を与えるに必要なポリマー のグラム数を指し、これは滴定方法または分光測定方法で測定可能である。例え ばGary E.Wnek他,“New Hydrocarbon Proton Exchange Membranes Based On Su lfonated Styrene-Ethylene/Butylene-Styrene Triblock Copolymers”,Electr ochemical Society Proceeding 95-23巻,247-250頁に述べられている滴定方法 を参照のこと。 本発明で用いるに好適なパーフルオロイオン交換ポリマーは、600から15 00g/当量の範囲の当量重量を有するとして特徴づけられ、900から120 0g/当量の当量重量が好適である。 他のものも同様で、当量重量が低いことは伝導率が高いことに相当する。この 効果には2つの理由が存在する。1つは、単に、ポリマー単位重量当たりのイオ ン性部位の濃度がより高いことにある。もう1つは、本発明の実施では膜の当量 重量が低い、即ち結晶度が低いと膜が膜単位重量当たりに示す溶媒吸収能が当量 重量が高い膜に比較して高いことを確認したことにある。 本発明で用いるに好適なパーフルオロイオン交換ポリマーでは、リチウム基が ペンダント型金属カチオン交換基全体の1から100%、好適には100%を構 成するようにする。リチウムカチオンへの変換が100%未満であると結果とし て有効当量重量がより高くなってしまうであろう。完全な加水分解を受けた酸交 換形態からリチウム交換形態への変換が100%未満であると、高度に酸性の基 (H+)が残存し、このような酸性基は他の電池構成要素の分解をもたらしかつ 活性水素が陽極の所で還元を受けて水素ガスが生じ、それによって、電気化学活 性を示すリチウムイオンが電池から奪われてしまう。 本発明の実施で完全フッ素置換イオン交換ポリマーを完全フッ素置換リチウム イオン交換ポリマーに変換する時、本技術分野で公知の如何なる加水分解方法も 受け入れられ得る。未加水分解スルホニルフルオライド(−SO2F)前駆体フ ィルムをリチウムアイオノマーに変化させる時に用いるに満足される方法である ことを確認した1つの方法は、 1. 未加水分解フィルムをビーカーに入れてそれをホットプレート(hot plate)の上に置き、 2. DMSO:水(1:4)に入っている1.0MのLiOH溶液(過剰量 )に膜を完全に浸してT=60から80℃に約2時間加熱し、 3. このようにして生じさせたリチウムアイオノマーをビーカーから取り出 して蒸留水で濯ぐことで余分な苛性を除去し、 4. その膜を脱イオン水が入っているビーカーに入れてT=60から80℃ に2時間以上加熱し、 5. その膜を真空オーブンに入れてN2パージしながら〜100℃に加熱す ることで一晩乾燥させる、 ことを含む方法である。 DMSOが加水分解およびリチウム化段階で用いるに好適な溶媒であるが、ま たメタノールなどの如き他の溶媒を用いることも可能である。 加水分解度は、上記完全フッ素置換イオン交換ポリマーが有するペンダント型 基の1から100%の範囲であってもよく、100%の加水分解が好適である。 次に、このLiアイオノマーを本発明の非プロトン溶媒に好適には溶媒吸収平 衡に到達するまで接触させる。本分野の技術者は、本明細書の以下に示すように 、ポリマーを溶媒に接触させた後にポリマー内に含まれる溶媒の量は接触条件お よび溶媒/ポリマー相互作用の個々の特徴に依存するであろうことを理解するで あろう。本明細書の以下に記述する具体的な態様で分かるであろうように、異な る膜/溶媒組み合わせを用いて本発明の目的を達成するには異なる接触条件を用 いる必要がある。 溶媒の沸点は決定的ではないが、この溶媒は予想される使用条件下で液体のま までなければならない。FLIEPMによって溶媒の凝固点が低下すると期待さ れ、従って、Liイオンは溶媒の凝固点未満でもその系内で移動し得ると期待さ れる。このように、少なくとも30℃の沸点が好適であり、少なくとも50℃の 沸点が最も好適である。上記電池を加圧する場合には、大気圧における沸点を越 える温度も使用可能である。 本発明の好適なFLIEPEMが示す伝導率は本明細書で「伝導パラメーター 値」と表示する値、即ち溶媒に関連したポリマーのパラメーターの関数を計算す ることによって高い度合の感度で予測可能であることを確認した。本発明の実施 で用いるに適したポリマーと溶媒(溶媒の混合物を包含)の組み合わせは少なく とも0.3mS/cmの伝導パラメ ーター値(CPV)を示すことを特徴とする。本発明の実施で1種類のみの溶媒 を吸収させたFLIEPEMに関するCPVの値は式 CPV(mS/cm)=4.902×10-5((W3・D)/(ηi・MW))0.965・[2.0092-(0.0012・EW)] [式中、W=100[(WW-Wd)/Wd] ここで、WWは、膜の重量にこの膜が吸収した溶媒の重量を加えた重量であり、 そしてWdは、溶媒を吸収する前の膜の重量である] から測定可能であることを確認した。「D」は溶媒の密度(g/cc)であり、 「η」は溶媒が室温で示す粘度(センチポイズ)であり、そして「MW」は、溶 媒の分子量(g/モル)である。「EW」は、加水分解を受けた膜の当量重量( 1当量当たりのグラム)である。D、ηおよびMWは全部出版源から入手可能で ある。Wを当該膜に関して実験的に測定する。 本明細書の以下にTFEとパーフルオロ(3,6−ジオキサ−4−メチル−7 −オクテンスルホニルフルオライド)から作られた当量重量が約1100g/e qのコポリマーに関して示す具体的な態様で得た実験データを当てはめることを 通してCPVの式[当量重量に関する補正係数(括弧に示した)を伴わない]を 決定した。本分野の技術者に明らかなように、全ての実験補正には固有の不確か さがある程度存在する。それにも拘らず、本発明の実施では、CPVが0.3ま たはそれ以上であることを特徴とする膜が本発明の目標である>10-4S/cm の伝導率を示す確率は90%であることを確認した。本分野の技術者は、更に、 0.1mS/cmを越える伝導率を示すある種の膜はCPVが0.3mS/cm 未満であることで特徴付けられるであろうことを認識するであろう。 本明細書で用いる如き用語「CPV」は、1種類のみの非プロトン溶媒を吸収 しているFLIEPEMおよび非プロトン溶媒の混合物を吸収しているFLIE PEMを包含する。溶媒が1種類のみの膜に関するCPVの測定および溶媒が混 合物である膜に関するCPVを測定で用いる異なる方法を本明細書に開示する。 しかしながら、両方の場合とも、CPVは、膜と溶媒のパラメーターを基準にし て予測した伝導率値であり、そして溶媒が1種類のみの場合の膜および溶媒が混 合物の場合の膜に関するCPVの有意さは本発明の目的で同じである。 図1に、本明細書の以下に本発明の具体的な態様で開示する実験データとCP Vの式[当量重量に関する補正(括弧に示した)を伴わない]で限定される線の 関係をグラフで示す。 当量重量および/またはパーフルオロオレフィンフルオロアルコキシスルホネ ートコモノマーが異なるLiスルホネートアイオノマー類は、CPVに関する式 中の括弧内の係数で示すように、CPV式中の溶媒パラメーターに対する伝導率 に関して異なる関数依存を示す。当量重量に関する補正係数を実験的に測定した 。 選択した膜が吸収する溶媒の重量は簡単な実験室の装置を用いて最小限の時間 で容易に測定可能である。必要なのは単に膜の試験片の重量をそれを溶媒に接触 させる前に測定した後、それを無水条件下で候補品である溶媒に室温から230 ℃、好適には室温から90℃の範囲の接触温度で10分から1000時間に及ぶ 範囲の接触時間接触させ、そして最後にそれを溶媒浴から取り出して再び重量測 定を行うことのみである。 FLIEPEMの伝導率はある程度であるが溶媒吸収%(重量)に依存し、溶 媒およびFLIEPMが決まっている場合でも溶媒接触条件に 応じて吸収%(重量)がかなりの範囲に渡って変化する可能性があり、従って個 々のFLIEPEMが達成する伝導率もかなりの範囲に渡って多様であり得るこ とは本分野の技術者に明らかであろう。本発明の実施で用いるに適切な溶媒およ び膜は、少なくともある浸漬条件下で0.1mS/cmを越える伝導率を与える ものである。ある種の溶媒の場合には、個々のFLIEPMが本発明の目標であ る膜をもたらす条件(それと溶媒を接触させる条件)は狭い範囲のみであろう。 他の場合には、幅広い範囲の溶媒接触条件に渡って本発明の目標が得られるであ ろう。 バッテリー設計技術ではしばしば溶媒の組み合わせの方が有利であることが認 められている。リチウムバッテリーで用いるに適した溶媒候捕品の伝導率の測定 で本明細書の上に示した式を適用する場合に要求される溶媒パラメーターの測定 を実施するのは時間を要するが妥当であると言っても溶媒組み合わせのスクリー ニングに必要な全ての測定を実施するのは特に厄介である。しかしながら、混合 物の伝導率を予測する方法(本明細書の以下に示す)に従うと、それを回避する ことができる。表1−5に、TFEとパーフルオロ(3,6−ジオキサ−4−メ チル−7−オクテンスルホニルフルオライド)から作られたコポリマーから生じ させた110Og/eqのLiアイオノマーにおいて数種の溶媒組み合わせが示 す計算CPV値が0.3を越えるものを示す。混合物に関しては、本明細書の以 下に例示する特定の溶媒組み合わせに関して得た実際の実験データを当てはめる ことを通して式のパラメーターを得た。 溶媒の組み合わせに接触させたリチウムアイオノマーが示すCPVは下記の式 から計算可能であることが本発明の実施で分かる。溶媒の体積比が1:1の2成 分溶媒混合物を用いて上記式を実験的に決定した。CPVmixは、ナフィオンの 膨潤で用いた混合物中の溶媒各々が貢献する伝導率σiの合計である。σiから決定し、ここで、σi measは、上記混合物に含めたi番目の溶媒単独中で膨 潤させた膜が示す測定伝導率値(mS/cm)であり、W%Mixは、上記溶媒混 合物中で膜を膨潤させた時に該膜が吸収した溶媒の重量パーセントであり、これ は式で計算される如き値であり、ここで、xiは、式 [式中、「j」全体に渡る合計は、上記混合物中の全溶媒成分全体に渡る合計で あり、εiおよびDNiは、それぞれ、誘電率およびドナーナンバー(donor number)であり、ηiは、上記溶媒混合物に含めたi番目の成分が示す 粘度(センチポイズ)であり、εi maxを用いて全誘電率の最大値を示す、即ち上 記混合物に含めた各溶媒に関して誘電率の比較を行って最大値を選択する] から決定する。 Gutmann(V.GutmannおよびE.Wychera,Inorg.Nucl.Chem.Letters,2 ,257(1966))が、ドナーナンバーを溶媒の塩基性の尺度として定義した。これ は、ルイス酸である五塩化アンチモンと溶媒の反応の負のエンタルピーである。 W%i measは、フィルムをi番目の溶媒単独中で膨潤させた時に膜が示す測定吸 収値(重量)であり、ηmixは、溶媒の混合物に関して計算した粘度値(センチ ポイズ)であり、これの計算を、下記の近似式 を用いて行い、ここで、「exp」は指数関数、即ち真数であり、Σは上記混合 物に含めた全溶媒の全体に渡る合計を示し、そしてlnは自然対数関数である。 本発明の方法に、少なくとも、乾燥させたFLIEPMを1番目の溶媒もしく は溶媒混合物に接触させることを含む1番目の溶媒接触段階を含める。本発明の 方法のこの態様に1番目の溶媒接触段階のみを含める場合、上記1番目の溶媒も しくは溶媒混合物は本明細書に開示した如き本発明の溶媒でなければならない。 本発明に方法のこの態様に2番目、即ち次の溶媒接触段階を含める場合、上記1 番目の溶媒もしくは溶媒混合物は本発明の溶媒もしくは溶媒混合物であってもよ いか或はなくてもよい。 本発明の方法の1つの態様では、1番目の溶媒接触段階で本発明の溶媒を用い そして2番目の溶媒接触段階でそれ自身が本発明の溶媒であってもよいか或はな くてもよい非プロトン溶媒を用い、それによって、膜内に溶媒混合物を生じさせ る。 本発明の方法の好適な態様では、本発明の溶媒を1番目の溶媒接触段階で用い た後に2番目の溶媒接触段階を設けて、この2番目の接触段階で2番目の溶媒を 用い、上記1番目の溶媒が上記アイオノマーの膨潤で示す効果の方を2番目の溶 媒が示すそれよりも高くする。本発明を上記の如く実施すると達成される上記2 番目の溶媒の吸収率および伝導率が1番目の溶媒と2番目の溶媒を単に1回のみ の溶媒接触段階で一緒にすることで達成されるであろうそれらよりも高くなるこ とを見い出した。 本発明の方法の代替態様では、少なくとも1つが本発明の溶媒である非プロト ン溶媒の混合物を生じさせで、それに上記膜を1回の溶媒接触段階で接触させる 。 本発明のさらなる態様では、本発明の方法の1番目の溶媒接触段階でメタノー ル(メタノールが特にリチウムアイオノマーにとって有効な膨 潤剤である)の如きプロトン溶媒を用いてリチウムアイオノマーを膨潤させる。 このメタノールで膨潤させたアイオノマーを本発明の方法の2番目の溶媒接触段 階において2番目の非プロトン溶媒に接触させると達成される2番目の溶媒の吸 収率および伝導率が上記1番目の溶媒接触段階を省いた時に達成されるであろう それらよりも高くなることを見い出した。このような態様では、1番目の溶媒の 残渣が2番目、即ち次の溶媒接触段階後にいくらか残存することでそのようにし て製造した膜から生じさせたリチウムバッテリーの寿命および性能が悪影響を受 ける可能性があると考えられることから、この態様はあまり好適ではない。 溶媒の混合物を用いる方がその溶媒の各々が利点を与えることからしばしば望 ましい。例えば、1つの溶媒がバッテリーの使用条件下でそれにより高い安定性 を与え得る一方でもう1つがより高いイオン伝導性を与える。この2つを一緒に すると、その結果として生じるポリマー電解質膜は、1つの溶媒が与えるであろ う安定性よりも高い安定性を示しかつもう1つの溶媒が与えるであろう伝導率よ りも高い伝導率を示す。ある場合には、本技術分野で知られるように、結果とし て得られる特性が単なる混合法則で予測されるよりも良好になる。 また、1番目の膨潤段階で本発明の溶媒ではないが上記ポリマーの強力な膨潤 を引き起こす溶媒を用いた後に本発明の方法の2番目、即ち次の溶媒接触段階で 本発明の非プロトン溶媒および非プロトン溶媒混合物を用いる時もある。この2 番目、即ち次の膨潤段階に先行して行う1番目の膨潤段階を含める理由は、単に 、結果として生じるポリマー電解質膜の伝導率が10-4S/cmを越えるように することにある。 本発明の実施で用いるに適した溶媒および溶媒組み合わせは数多く存 在する。本明細書の上に示したように、溶媒吸収量が鍵となる要因ではあるが、 これが本発明の方法で製造する膜の伝導率を決定する唯一の要因ではない。ある 種の溶媒では、上記膜と溶媒の接触を単に室温で約24時間またはそれ以内の時 間行うのみで高い溶媒吸収平衡が達成されて本発明のFLIEPEMが生じ得る 。他の溶媒を用いた場合には、溶媒を過剰量で用いて浸漬を行う必要があり、吸 収平衡の達成に2週間またはそれ以上の長い期間要する可能性がある。ある場合 には、要する浸漬時間を短くしようとする時、約60−90℃の高温で浸漬を行 うのが有益であることを確認した。 具体的な溶媒接触手段も同様に使用する個々の溶媒および膜に依存するであろ う。ある場合には単に上記膜を過剰量の溶媒に高温で数日または数週間に及ぶ時 間浸漬することのみで本発明の目標を達成することができる。しかしながら、他 の場合には、上記膜をこの膜が完全かつ迅速に吸収する量の溶媒に接触させて、 この膜から分離する必要がある余分な溶媒が残らないようにする。 本発明の実施で用いるに適切な溶媒および溶媒混合物には、ジメチルホルムア ミド(DMF)、ジメトキシエタン(DME)、エチレンカーボネート(EC) 、プロピレンカーボネート(PC)、ジメチルスルホキサイド(DMSO)、ガ ンマ−ブチロラクトン(GBL)、N,N’−ジメチルプロピレン尿素(DMP U)、1−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルアセトアミド(DMA )、N,N’−ジメチルブチルアミド(DMB)、トリエチルホスフェート(T EP)、N,N’−ジ−n−ブチルアセトアミド(DBA)およびそれらの混合 物から成る群から選択されるか、或はDME、EC、GBL、ジメチルカーボネ ート(DMC)およびアクリロニトリル(ACN)から成る群から選択される溶 媒とPCの混合物であるか、或はDME、GBL、DMSO、ジエトキシエタン (DEE)およびDMCから成る群から選択される溶媒とECの混合物であるか 、或はDME、DMSO、GBL、DMFおよびDMAから成る群から選択され る溶媒とNMPの混合物であるか、或はDEEまたはDMEとGBLの混合物で あるか、或はジエチルカーボネート(DEC)、DMCおよびPCから成る群か ら選択される溶媒とECとDMEの混合物であるか、或はDMA、DMSO、N MP、メチルグリコレート(MG)、GBL、TEP、EC、DME、PC、蟻 酸メチル(MF)、テトラヒドロフラン(THF)、スルホラン(SULF)、 DMC、ACN、酢酸メチル(MA)、DEC、1,3−ジオキソラン(DIO X)、DEE、アクリル酸エチル(EA)およびジメチルスルファイト(DMS U)から成る群から選択される溶媒とDMFの混合物であるか、或はDMSO, NMP,MG,GBL,TEP,EC,DME,PC,MF,THF,SULF ,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから 成る群から選択される溶媒とDMAの混合物であるか、或はNMP,MG,GB L,TEP,EC,DME,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN, MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択され る溶媒とDMSOの混合物であるか、或はMG,GBL,TEP,EC,DME ,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX, DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とNMPの混合物で あるか、或はGBL,TEP,EC,DME,PC,MF,THF,SULF, DMC,ACN,MA,DE C,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とM Gの混合物であるか、或はTEP,EC,DME,PC,MF,THF,ACN ,MA,DEC,DIOXおよびEAから成る群から選択される溶媒とGBLの 混合物であるか、或はEC,PC,SULF,ACNおよびDMSUから成る群 から選択される溶媒とTEPの混合物であるか、或はECとDMEの混合物であ るか、或はACNもしくはDMSUのいずれかとDMEの混合物であるか、或は DMA,DMSO,NMP,MG,GBL,TEP,DME,PC,MF,TH F,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよび DMSUから成る群から選択される溶媒とECとDMFの混合物であるか、或は DMSO,NMP,MG,GBL,TEP,DME,PC,MF,THF,SU LF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSU から成る群から選択される溶媒とECとDMAの混合物であるか、或はNMP, MG,GBL,TEP,DME,PC,MF,THF,SULF,DMC,AC N,MA,DEC,DIOX,DEE,EA,DMSUから成る群から選択され る溶媒とECとDMSOの混合物であるか、或はMG,GBL,TEP,DME ,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX, DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とECとNMPの混 合物であるか、或はGBL,TEP,DME,PC,MF,THF,SULF, DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成 る群から選択される溶媒とECとMGの混合物であるか、或はTEP,DME, PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,D EE,EAおよびDMSUから成る 群から選択される溶媒とECとGBLの混合物であるか、或はDME,PC,M F,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,E AおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とECとTEPの混合物である か、或はMF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX, DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とECとDMEの混 合物であるか、或はDECもしくはDIOXのいずれかとECとMFの混合物で あるか、或はDECもしくはDIOXのいずれかとECとTHFの混合物である か、或はECとDMCとDIOXの混合物であるか、或はECとDECとDIO Xの混合物であるか、或はDMA,DMSO,NMP,MG,GBL,TEP, EC,DME,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DI OX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とPCとDM Fの混合物であるか、或はDMSO,NMP,MG,GBL,TEP,EC,D ME,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,D EE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とPCとDMAの混合 物であるか、或はNMP,MG,GBL,TEP,EC,DME,MF,THF ,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびD MSUから成る群から選択される溶媒とPCとDMSOの混合物であるか、或は MG,GBL,TEP,EC,DME,MF,THF,SULF,DMC,AC N,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択 される溶媒とPCとNMPの混合物であるか、或はGBL,TEP,EC,DM E,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DE E,EAおよびDMSUから成 る群から選択される溶媒とPCとMGの混合物であるか、或はTEP,EC,D ME,MF,THF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EA およびDMSUから成る群から選択される溶媒とPCとGBLの混合物であるか 、或はEC,DME,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC ,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とPC とTEPの混合物であるか、或はTHF,DECおよびDIOXから成る群から 選択される溶媒とPCとDMEの混合物であるか、或はDMSO,NMP,MG ,GBL,TEP,EC,DME,PC,MF,THF,SULF,ACN,M A,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される 溶媒とDMCとDMAの混合物であるか、或はNMP,MG,GBL,TEP, EC,DME,PC,MF,THF,SULF,ACN,MA,DEC,DIO X,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMCとDM SOの混合物であるか、或はMG,GBL,TEP,EC,DME,PC,MF ,THF,SULF,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびD MSUから成る群から選択される溶媒とDMCとNMPの混合物であるか、或は GBL,TEP,EC,DME,PC,MF,THF,SULF,ACN,MA ,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶 媒とDMCとMGの混合物であるか、或はTEP,EC,DME,PC,MF, THF,ACN,MA,DEC,DIOXおよびEAから成る群から選択される 溶媒とDMCとGBLの混合物であるか、或はEC,PC,SULFおよびAC Nから成る群から選択される溶媒とDMCとTEPの混合物であるか、或はDM EもしくはDIOXのいずれか とDMCとECの混合物であるか、或はDMCとDMEとACNの混合物である か、或はDMA,DMSO,NMP,MG,GBL,TEP,EC,PC,MF ,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EA およびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMEとDMFの混合物である か、或はDMSO,NMP,MG,GBL,TEP,EC,PC,MF,THF ,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびD MSUから成る群から選択される溶媒とDMEとDMAの混合物であるか、或は NMP,MG,GBL,TEP,EC,PC,MF,THF,SULF,DMC ,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群か ら選択される溶媒とDMEとDMSOの混合物であるか、或はMG,GBL,T EP,EC,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC, DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDME とNMPの混合物であるか、或はGBL,TEP,EC,PC,MF,THF, SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDM SUから成る群から選択される溶媒とDMEとMGの混合物であるか、或はTE P,EC,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,D IOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMEと GBLの混合物であるか、或はEC,PC,SULF,ACNおよびDMSUか ら成る群から選択される溶媒とDMEとTEPの混合物であるか、或はTHF, SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDM SUから成る群から選択される溶媒とDMEとECの混合物であるか、或はTH F,DEC,DIOXから成る群から 選択される溶媒とDMEとPCの混合物であるか、或はSULFもしくはACN のいずれかとDMEとMFの混合物であるか、或はSULFもしくはACNのい ずれかとDMEとTHFの混合物であるか、或はDECもしくはDIOXのいず れかとDMEとSULFの混合物であるか、或はDMEとDMCとACNの混合 物であるか、或はMA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成 る群から選択される溶媒とDMEとACNの混合物である溶媒が含まれる。 本発明の実施で用いるに好適な溶媒もしくは溶媒混合物には、DMF,DME ,EC,PC,DMSO,GBL,DMPU,NMP,DMA,DMB,TEP ,DBAおよびそれらの混合物、またはDME,EC,GBL,DMCおよびA CNから成る群から選択される溶媒とPCの混合物、またはDME,GBL,D MSO,DEEおよびDMCから成る群から選択される溶媒とECの混合物、ま たはDME,DMSO,GBL,DMFおよびDMAから成る群から選択される 溶媒とNMPの混合物、またはDEEもしくはDMEとGBLの混合物、または DEC,DMCおよびPCから成る群から選択される溶媒とECとDMEの混合 物から成る群が含まれる。 より好適な溶媒にはDMSO,DMF,PC,EC,NMP,GBLおよびそ れらの混合物、そしてそれらとDMC、DMEおよびDECから成る群から選択 される少なくとも1つの溶媒の混合物が含まれる。 本発明の実施で用いるに最も好適なものは、ECとDMCの混合物、そしてそ れらとGBL,PC,DEC,DMSOおよびDMEから成る群から選択される 少なくとも1種の追加的溶媒の混合物である。 本発明で用いるに適した溶媒の必ずしも全部が同様に全ての可能なリ チウムバッテリー構成配置に充分に適合するわけではない。上記電解質をリチウ ムバッテリーで実際に用いる場合、それは伝導性を示す必要があるばかりでなく また電気化学環境(この環境内で上記電解質を操作する)に安定性を示す必要が ある。このような電気化学操作環境は主として電極材料の選択によって決定され る。Tarascon他「0から5V電圧の範囲に渡って安定でLi1+xMn 2O4/炭素Li−イオン電池に匹敵する新規な電解質膜組成物」、Solid St.Ionics、69、293(1994)に記述されているように、個 々の溶媒が個々の電解質に対して示す安定性は、理論で予測不可能な溶媒分解過 程の動力学に依存する。このように、個別の方式で電解質を提案された操作環境 内で試験することを通して個々の任意選択の溶媒を個々のリチウムバッテリー構 造配置で用いることに関する適切性を決定する必要がある。本明細書の以下に記 述する具体的な態様で用いる数多くの溶媒は、幅広い範囲のリチウムバッテリー 作動環境下で良好な安定性を示すことが本技術分野で知られている溶媒である。 本発明のFLIEPEMに特別な形状を持たせる必要は全くなく、公知手段を 用いて如何なる所望幾何形態にも成形可能である。しかしながら、平らな膜フィ ルムの形態が好適である。フィルムの厚みを厚くすればするほど所望レベルの伝 導率の達成に要する時間が長くなる。5から200ミクロメートルの厚みが好適 であり、厚みが50ミクロメートルまたはそれ以下のフィルムが最も好適である 。 平らなフィルムの形態は、便利に、未加水分解形態の膜を押出し加工溶融流し 込み成形(extrusion melt casting)した後に本明細書 の上に記述した如き加水分解処理を行うことを通して 達成可能である。 別法として、溶液流し込み成形(solution casting)で平ら なリチウムアイオノマー膜を製造することも可能である。この方法の1つの態様 では、最初に未加水分解ポリマーに加水分解を受けさせてカリウムアイオノマー を生じさせた後、イオン交換を受けさせて酸形態にし、そして次にそれをメタノ ール、エタノール、プロパノールまたはブタノール(プロパノールが好適である )などの如きアルコールと水の混合物に高温で溶解させる。そのような完全フッ 素置換イオン交換樹脂の液状分散液が米国特許第4,453,991号に開示さ れている。次に、この溶液または分散液形態の酸性ポリマーにLiOHを用いた イオン交換を受けさせることでリチウムアイオノマーを生じさせる。流し込み成 形すべき膜の強度を高める目的で、この溶液に入っている水およびプロパノール を高沸点の液体、例えば1−ブタノールなどに置き換えることも可能である[ロ ータリーエバポレーション(rotary evaporation)を用いて ]。上記分散液または溶液の粘度を高める目的で溶媒をいくらか追い出すか或は 他の材料を添加することを通して上記分散液に入っている固体含有量を高くする 。その結果として生じたペーストをドクターブレード(doctor blad e)で基質、例えばデュポン(DuPont)から入手可能なテフロン(Tef lon)(商標)PFAなどに付着させる。次に、このようにして付着させた膜 を乾燥させた後、剥がす。本技術分野で知られる他の溶液および分散液コーティ ング技術も同様に有効である。 本発明の上記溶液/分散液方法の別の態様では、上記FLIEPMを低沸点の アルコール、例えばメタノールなどに入っている分散液の状態 にする。この分散液に高沸点の溶媒、例えばECとPCの混合物などを加える。 その結果として生じた分散液を基質の上に流し込む。メタノールを優先的に蒸発 させると、所望の溶媒を既に吸収しているフィルムが残る。次に、その結果とし て生じたフィルムを加熱して融合させる。溶媒に浸漬する追加的段階を行う必要 はない。 本発明は、更にその上、電極活性材料の粒子と本発明の高度にフッ素置換され ているリチウムイオン交換ポリマーと本発明の少なくとも1種の非プロトン溶媒 を含んで成る多孔質電解質も提供する。有用な電極活性材料の例には、これらに 限定するものでないが、炭素(グラファイト形態またはコークス形態)、窒化金 属リチウム、例えばLi2.6Co0.4N、錫酸化物、遷移金属酸化物、例えばLi Mn24、LiCoO2、LiNiO2および有機硫黄化合物が含まれる。完成し た電極中のリチウムアイオノマーの体積分率を好適には4から40%の範囲にす る。 この電極製造方法の1つの態様では、本発明の高度にフッ素置換されているリ チウムイオン交換ポリマーが極性プロトン溶媒、例えば水、アルコールまたは水 とアルコールの混合物、好適には非プロトン溶媒、最も好適にはプロピレンカー ボネートとアルコールの混合物に入っている分散液または溶液を用い、この分散 液に前以て電極活性材料を好適には粉末の形態で添加しておきそしてまたこの分 散液に好適には任意の可塑剤および任意の電子伝導性粒子を添加しておくことで 、コーティングペースト(coating paste)を生じさせる。このコ ーティングペーストを用いてフィルムを基質上に付着させた後、溶媒を蒸発させ る。次に、好適には180−200℃の範囲の温度の熱および/または圧力をか けることで上記フィルムを融合させる。その時点で、その結果 として生じた電極はFLIEPMへの積層で用いるに適切な形態である。次に、 この融合させた電極フィルムに本発明の少なくとも1種の非プロトン溶媒を吸収 させることで本発明の電極を生じさせる。ペーストを用いてフィルムを基質上に 付着させる技術で知られる如何なる方法も使用可能である。このような公知方法 はとりわけドクターブレードコーティング、リバースロール(reverse− roll)コーティング、スロットダイス(slot−die)コーティングお よび押出し加工である。 本発明の電極を製造する方法の別の態様では、ペンダント型のスルホニルフル オライド基を有する高度にフッ素置換されているポリマーがパーフルオロカーボ ン溶媒、例えば3M Company(ミネアポリス、MN)から入手可能なF C40などに入っている分散液または溶液、任意に可塑剤、任意に電子伝導性粒 子および電極活性材料を用いてコーティングペーストを生じさせ、本明細書の上 に記述した如き本技術分野で公知の手段を用いて上記コーティングペーストから フィルムを生じさせ、溶媒を蒸発させ、そしてこのスルホニルフルオライド形態 のポリマーに例えばLiOHを用いた加水分解を受けさせることでリチウム形態 にする。 好適な態様では、本明細書の上に記述した電極とFLIEPEMの積層を約1 80℃(この温度にすると電極層が融合し得ると同時にバッテリーが生じ得る) の温度で圧力をかけることを通して行うことを含む方法を用いて、バッテリーを 生じさせる。 以下に示す具体的な態様で本発明のさらなる説明を行う。 実施例 以下に示す具体的な態様および比較実施例では、本明細書の上に記述した4点 探針技術を用いて伝導率を測定した。溶媒吸収重量%(W%)の測定を実験室の 精度が0.001グラムのモデルPM400(Mettler Instrum ent Corporation、Hightstown NJ)秤を用いて下 記の如く行った:膜の乾燥重量(Wd)を測定した。膜を溶媒に接触させた後の膜 「湿潤」重量(Ww)の測定を、最初に膜を溶媒から取り出した後にペーパータ オルを用いてそれを拭き取ることで表面に存在する余分な溶媒を除去して乾燥さ せた後に行った。全ての重量測定を窒素フラッシュ(flush)を伴うドライ ボックス内で行った。溶媒吸収重量(weight uptake of so lvent)を下記の如く定義した: W%=100・(Ww−Wd)/(Wd比較実施例1 TFEとパーフルオロ(3,6−ジオキサ−4−メチル−7−オクテンスルホ ニルフルオライド)から作られた980g/当量のコポリマーを厚みが127μ mのフィルムに溶融流し込み成形し、このフィルムをKOHが16%とDMSO が20%とH2Oが64%入っている浴液に80℃で2−4時間浸漬した後、水 で濯ぐことを通して、それに加水分解を受けさせてカリウムアイオノマーを生じ させた。次に、このようにして生じさせたカリウムアイオノマーを5%の硝酸水 溶液に入れて室温で約48時間処理することを通して、それを酸形態に変化させ た。次に、この酸性ポリマーをH2OとMeOHの混合物に入っている6.2M のLiOH溶液(水が68体積%入っている)(過剰量)に入れて85℃で約3 5分間処理することを通してそれをリチウムアイオノマーに変化 させた後、一晩かけて冷却し、そして真空オーブンに入れて110℃で約64時 間乾燥させた。 1.1cmx2cmの試験片をプロピレンカーボネート(直径が約10cmで 深さが1.25cmのペトリ皿の体積の約1/3を占める)に浸漬し、このペト リ皿に蓋をした。この試験片を約22℃の室温で48時間浸漬した後、溶媒を除 去した。タッピング(tapping)で表面の溶媒を除去した後、本明細書の 上に記述した4点探針技術を用いて測定した測定伝導率は、3.4x10-5S/ cmであった。 比較実施例2 材料および手順は溶媒をジメトキシエタンにした以外は比較実施例1と同じで あった。膜の浸漬を3.7時間行った。伝導率は1.7x10-5S/cmであっ た。 実施例1 材料および手順は溶媒をプロピレンカーボネートとジメトキシエタンの50/ 50体積混合物にした以外は比較実施例1と同じであった。膜の浸漬を48時間 行った。伝導率は3.5x10-4S/cmであった。 溶媒吸収重量は57%であった。 比較実施例3 膜が1268g/当量で膜の厚みを178mmにした以外は比較実施例1の手 順を繰り返した。膜の浸漬を48時間行った。伝導率は5.6x10-6S/cm であった。 比較実施例4 溶媒をジメトキシエタンにした以外は比較実施例3の材料および手順を繰り返 した。膜の浸漬を3.8時間行った。伝導率は2.2x10-5 S/cmであった。 比較実施例5 溶媒をプロピレンカーボネートとジメトキシエタンの50/50体積混合物に した以外は比較実施例3の材料および手順を繰り返した。膜の浸漬を48時間行 った。伝導率は7.5x10-5S/cmであった。 実施例2および比較実施例6 比較実施例1の材料および手順を用いて、膜試験片を室温のプロピレンカーボ ネートに45.3時間浸漬した。次に、この試験片を浸漬した状態で60℃に加 熱して約1.5時間保持した。これを更に90℃に加熱して更に30分間保持し た後、ベンチ(bench)上で徐々に室温にまで冷却した。 2番目の試験片を室温のグリセリンカーボネートに44.8時間浸漬した。次 に、この試験片を浸漬した状態で60℃に加熱して約1.5時間保持した。これ を更に90℃に加熱して更に30分間保持した後、ベンチ上で徐々に室温にまで 冷却した。結果は表6および7に示す通りである。 実施例3−35および比較実施例7および8 これらの実施例では、デュポンから入手可能な約1100g/eqのナフィオ ン(商標)117の3”x3”試験片、即ちTFEとパーフルオロ(3,6−ジ オキサ−4−メチル−7−オクテンスルホニルフルオライド)から作られたコポ リマーを溶融流し込み成形することで生じさせた厚みが約180μmの平らな膜 に酸加水分解を受けさせた試験片を、水とDMSO[HPLCグレード、Bur dick & Jackson(Muskegon、MI)]の1:1体積混合 物に入っている1.0モル規定のLiOH[98%、EM Science(G ibbstown、NJ)](過剰量)にT=60℃で2時間接触させることを 通して、それをリチウムアイオノマーに変化させた後、この膜をT=80℃の蒸 留水に入れて2時間洗浄し、そして循環窒素オーブン[Electric Ho tpack Company,Inc.(フィラデルフィア、PA)のモデル6 33]に入れて100℃で96時間乾燥させた。 この乾燥させた膜をこれがまだ温かい間に密封容器に移して、それをブローブ ボックス(これには乾燥窒素が正圧で供給されている)に移し、 その中で上記膜を密封容器から取り出して室温にした。次に、この膜を本明細書 の以下に示す如き溶媒に浸漬する目的で上記膜を大きさが1.0cmx1.5c mの数枚の断片に切断した。 比較実施例7 膜サンプルを密封ガラスびん内で過剰量のプロトン溶媒、即ちN−メチルホル ムアミド(99.8%、Alfa Aesar、Ward Hill、MA)に 室温で2時間浸漬した。この膜を上記N−メチルホルムアミド浴から取り出して 、ペーパータオルで拭き取ることで余分な溶媒を除去した後、この上に記述した 4点探針試験を用いた試験を行った。この上に記述した方法で溶媒吸収率を測定 した。溶媒吸収率は137.5%であった。伝導率は4.60x10-3S/cm であった。 比較実施例8 比較実施例7で得た膜(まだ溶媒に入っている)を、次に、ホットプレート( PMC 730 Series、Dataplate Digital Hot Plate)を用いて60℃に加熱して120分間保持した後、この膜が入っ ている溶媒浴を上記ホットプレートから取り外して約2時間かけて冷却した。こ の膜を上記N−メチルホルムアミド浴から取り出して、ペーパータオルで拭き取 ることで余分な溶媒を除去した後、この上に記述した4点探針試験を用いた試験 を行った。この上に記述した方法で溶媒吸収率を測定した。溶媒吸収率は283 .9%であった。伝導率は4.66x10-3S/cmであった。 実施例3 溶媒をジメチルホルムアミド(ACSグレード、99.8%、Alfa Ae sar、Ward Hill、MA)にする以外は比較実施例 7の方法に従って膜を処理した。溶媒吸収率は125.5%で伝導率は3.47 x10-3S/cmであった。 実施例4 溶媒をジメトキシエタン(98%、Aldrich Chemical Co .,Inc.、Milwaukee、WI)にする以外は比較実施例7の方法に 従って膜を処理した。溶媒吸収率は25.9%で伝導率は2.24x10-4S/ cmであった。 実施例5 溶媒をプロピレンカーボネート(99)とジメトキシエタンの1:1体積混合 物にしそして膜を上記溶媒に入れて室温で5時間放置する以外は比較実施例7の 方法に従って膜を処理した。溶媒吸収率は56.5%で伝導率は2.57x10-4 S/cmであった。 実施例6 溶媒をプロピレンカーボネートとエチレンカーボネート(98%、Aldri ch Chemical Co.,Inc.、Milwaukee、WI)の1 :1体積混合物にしそして膜サンプルを上記溶媒に入れて室温で7日間放置する 以外は比較実施例7の方法に従って膜を処理した。この期間の後、比較実施例8 に記述した方法に従って熱処理を実施した。溶媒吸収率は85.5%で伝導率は 1.34x10-4S/cmであった。 実施例7 溶媒をジメチルスルホキサイド(ACSグレード、99.9+%、Alfa Aesar、Ward Hill、MA)にしそして膜を上記溶媒に入れて室温 で24時間放置する以外は比較実施例7の方法に従っ て膜を処理した。溶媒吸収率は135.6%で伝導率は1.52x10-3S/c mであった。 実施例8 溶媒をガンマ−ブチロラクトン(99)にしそして膜を上記溶媒に入れて室温 で24時間放置する以外は比較実施例7の方法に従って膜を処理した。溶媒吸収 率は88.3%で伝導率は4.75x10-4S/cmであった。 実施例9 溶媒をN,N’−ジメチルプロピレン尿素(98%、Aldrich Che mical Co.,Inc.、Milwaukee、WI)にしそして膜を上 記溶媒に入れて室温で24時間放置する以外は比較実施例7の方法に従って膜を 処理した。溶媒吸収率は230.4%で伝導率は5.77x10-4S/cmであ った。 実施例10 比較実施例7の方法に従って元のN−メチルホルムアミド溶媒を添加した後、 これに等量のプロピレンカーボネート(ACSグレード、99.8+%、Alf a Aesar、Ward Hill、MA)を添加することを通して、膜を処 理した。室温で24時間後の溶媒吸収率は278.6%で伝導率は3.44x1 0-3S/cmであった。 実施例11 溶媒をエチレンカーボネートとジエチルカーボネート(99%、Aldric h Chemical Co.,Inc.、Milwaukee、WI)の1: 1体積混合物にする以外は比較実施例7の方法に従って膜を処理した。12日間 後、ジメトキシエタンを3種類の溶媒の溶液 全体組成が1:1:1体積になるような量で加えた。室温で24時間後の溶媒吸 収率は39.0%で伝導率は1.39x10-4S/cmであった。 実施例12 実施例11の様式で調製した1.0cmx1.5cmの膜サンプルを初期の溶 媒をエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの1:1体積混合物にする 以外は実施例11に記述した方法に従って処理した。溶媒吸収率は69.1%で 伝導率は3.12x10-4S/cmであった。 実施例13 初期溶媒をジメトキシエタンにしそして32日後それにジメチルカーボネート (99%、Alfa Aesar、Ward Hill、MA)とプロピレンカ ーボネートの1:1混合物を最終組成が1:1:1体積になるように加える以外 は実施例11の方法に従って膜を処理した。24時間後、比較実施例8に記述し た手順に従って膜を加熱した。溶媒吸収率は46.6%で伝導率は1.12x1 0-4S/cmであった。 実施例14 溶媒を1−メチル−2−ピロリドン(99.5%、Aldrich Chem ical Co.,Inc.、Milwaukee、WI)にしそして膜を上記 溶媒に入れて室温で24時間放置する以外は比較実施例7の方法に従って膜を処 理した。溶媒吸収率は134.3%で伝導率は1.25x10-3S/cmであっ た。 実施例15 溶媒を1−メチル−2−ピロリドンとジメチルスルホキサイドの1:1体積混 合物にする以外は実施例14の様式で膜を処理した。溶媒吸収 率は132.2%で伝導率は1.52x10-3S/cmであった。 実施例16 溶媒を1−メチル−2−ピロリドンとジメトキシエタンの1:1体積混合物に する以外は実施例14の様式で膜を処理した。溶媒吸収率は100.0%で伝導 率は1.35x10-3S/cmであった。 実施例17 溶媒を1−メチル−2−ピロリドンとガンマーブチロラクトンの1:1体積混 合物にする以外は実施例14の様式で膜を処理した。溶媒吸収率は86.5%で 伝導率は1.18x10-3S/cmであった。 実施例18 溶媒を1−メチル−2−ピロリドンとジメチルホルムアミドの1:1体積混合 物にする以外は実施例14の様式で膜を処理した。溶媒吸収率は136.5%で 伝導率は2.07x10-3S/cmであった。 実施例19 溶媒をプロピレンカーボネートとガンマーブチロラクトンの1:1体積混合物 にする以外は実施例14の様式で膜を処理した。溶媒吸収率は86.5%で伝導 率は3.39x10-4S/cmであった。 実施例20 溶媒をプロピレンカーボネートとジメチルホルムアミドの1:1体積混合物にす る以外は実施例14の様式で膜を処理した。溶媒吸収率は129.4%で伝導率 は2.59x10-3S/cmであった。 実施例21 溶媒をジメトキシエタンとエチレンカーボネートの1:1体積混合物にしそし て膜を上記溶媒に入れて室温で24時間放置する以外は比較実 施例7の方法に従って膜を処理した。溶媒吸収率は64.1%で伝導率は4.2 3x10-4S/cmであった。 実施例22 溶媒をガンマ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートの1:1体積混合物に しそして膜を上記溶媒に入れて室温で24時間放置する以外は比較実施例7の方 法に従って膜を処理した。溶媒吸収率は81.2%で伝導率は3.11x10-4 S/cmであった。 実施例23 溶媒をジメチルスルホキサイドとエチレンカーボネートの1:1体積混合物に しそして膜を上記溶媒に入れて室温で24時間放置する以外は比較実施例7の方 法に従って膜を処理した。溶媒吸収率は122.0%で伝導率は1.53x10-3 S/cmであった。 実施例24 溶媒をエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメトキシエタンの 1:1:1体積混合物にしそして膜を上記溶媒に入れて室温で3時間放置する以 外は比較実施例7の方法に従って膜を処理した。溶媒吸収率は40.1%で伝導 率は1.57x10-4S/cmであった。 実施例25 溶媒をガンマ−ブチロラクトンとジエトキシエタン(98%、Aldrich Chemical Co.,Inc.、Milwaukee、WI)の1:1 体積混合物にしそして膜を上記溶媒に入れて室温で24時間放置する以外は比較 実施例7の方法に従って膜を処理した。溶媒吸収率は56.2%で伝導率は1. 34x10-4S/cmであった。 実施例26 溶媒をエチレンカーボネートとジエトキシエタンの1:1体積混合物にしそし て膜を上記溶媒に入れて室温で24時間放置する以外は比較実施例7の方法に従 って膜を処理した。溶媒吸収率は75.0%で伝導率は1.65x10-4S/c mであった。 実施例27 溶媒をジメチルアセトアミド(99.5+%、Alfa Aesar、War d Hill、MA)にする以外は比較実施例7の方法に従って膜を処理した。 溶媒吸収率は166.7%で伝導率は3.05x10-3S/cmであった。 実施例28 実施例27の膜を引き続いてジメチルアセトアミドに4日間浸漬した後、この 時点でN−メチルピロリドンを溶媒の全体組成が1:1体積になるような量で加 えた。更に24時間後の溶媒吸収率は89.4%で伝導率は1.16x10-3S /cmであった。 実施例29 溶媒をN,N’−ジメチルブチルアミド(98%、Lancaster Sy nthesis Inc.、Windham、NH)にする以外は比較実施例7 の方法に従って膜を処理した。溶媒吸収率は123.8%で伝導率は5.48x 10-4S/cmであった。 実施例30 溶媒をN,N’−ジ−n−ブチルアセトアミド(98%、Lanca ste r Synthesis Inc.、Windham、NH)にしそして膜を上 記溶媒に入れて室温で16日間放置する以外は比較実施例7の方法に従って膜を 処理した。溶媒吸収率は243.7%で伝導率 は1.41x10-4S/cmであった。 実施例31 溶媒をトリエチルホスフェート(99+%、Alfa Aesar、Ward Hill、MA)にする以外は比較実施例7の方法に従って膜を処理した。溶 媒吸収率は154.4%で伝導率は3.45x10-4S/cmであった。 実施例32 比較実施例7の様式で調製した1.0cmx1.5cmの膜サンプルを、溶媒 をエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの1:1体積混合物にしそし て40ミクロリットルの溶媒をミクロピペットでフィルムの表面に落下させるこ とで上記溶媒を膜に添加する以外は比較実施例7に記述した方法に従って処理し た。15分後に測定した測定イオン伝導率は1.00x10-4S/cmであった 。 実施例33 溶媒をプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートの1:1体積混合物に しそして膜を上記溶媒に入れて室温で9日間放置する以外は比較実施例7の方法 に従って膜を処理した。溶媒吸収率は28.8%で伝導率は1.32x10-4S /cmであった。 実施例34 溶媒をプロピレンカーボネートとアセトニトリル(99.8%、Aldric h Chemical Co.,Inc.、Milwaukee、WI)の1: 1体積混合物にする以外は実施例33の様式で膜を処理した。溶媒吸収率は30 .4%で伝導率は1.19x10-4S/cmであった。実施例35 TFEとパーフルオロ(3−オキサ−4ペンテンスルホニルフルオライド)か ら作られたコポリマーから生じさせた厚みが92μmで805g/eqの平らな 膜の1”x1”サンプルを水とメタノール[試薬グレード、EM Scienc e(Gibbstown、NJ)]の1:1体積混合物に入っている飽和LiO H[EM Science(Gibbstown、NJ)]溶液にT=85℃で 6時間接触させた後、この膜を1:1の水:メタノール溶液に室温で一晩浸漬し 、そして次に新鮮な1:1の水:メタノール溶液に入れてT=60℃に4時間加 熱した。この後、この膜を循環窒素オーブン[Electric Hotpac k Company,Inc.(フィラデルフィア、PA)のモデル633]に 入れて100℃で96時間乾燥させた。 この乾燥させた膜をこれがまだ温かい間に密封容器に移して、それをブローブ ボックス(これには乾燥窒素が正圧で供給されている)に移し、その中で上記膜 を密封容器から取り出して室温にした。次に、この膜を大きさが1.0cmx1 .5cmの数枚の断片に切断した。 次に、冷却した1.0cmx1.5cmの膜サンプルを密封ガラスびん内で過 剰量のプロピレンカーボネートに室温で3時間浸漬した。この膜を上記プロピレ ンカーボネート浴から取り出して、ペーパータオルで拭き取ることで余分な溶媒 を除去した後、この上に記述した4点探針試験を用いた試験を行った。この上に 記述した方法で溶媒吸収率を測定した。溶媒吸収率は580.8%であった。溶 媒吸収率は非常に高かったが、ゲルは生じず、上記膜はそれの構造的一体性を保 持していた。伝導率は4.57x10-4S/cmであった。実施例36 実施例35の様式で調製した膜サンプルを、溶媒をジメトキシエタンにする以 外は実施例35に記述した方法に従って処理した。溶媒吸収率は63.6%で伝 導率は1.71x10-4S/cmであった。 実施例37 実施例35の様式で調製した膜サンプルを、溶媒をエチレンカーボネートとプ ロピレンカーボネートとジメトキシエタンの1:1:1体積混合物にする以外は 実施例35に記述した方法に従って処理した。溶媒吸収率は553.8%であっ た。溶媒吸収率は非常に高かったが、ゲルは生じず、上記膜はそれの構造的一体 性を保持していた。伝導率は6.81x10-4S/cmであった。 実施例38 TFEとパーフルオロ(3,6−ジオキサ−4−メチル−7−オクテンスルホ ニルフルオライド)から作られた750g/eqのコポリマーから生じさせた厚 みが112μmで1”x1”の平らなフィルムサンプルを水とメタノール[試薬 グレード、EM Science(Gibbstown、NJ)]の1:1体積 混合物に入っている飽和LiOH[EM Science(Gibbstown 、NJ)]溶液にT=85℃で6時間接触させた後、この膜を1:1の水:メタ ノール溶液に室温で一晩浸漬し、そして次に新鮮な1:1の水:メタノール溶液 に入れてT=60℃に4時間加熱した。この後、この膜を循環窒素オーブン[E lectric Hotpack Company,Inc.(フィラデルフィ ア、PA)のモデル633]に入れて100℃で96時間乾燥させた。 この乾燥させた膜をこれがまだ温かい間に密封容器に移して、それをブローブ ボックス(これには乾燥窒素が正圧で供給されている)に移し、その中で上記膜 を密封容器から取り出して室温にした。次に、この膜を大きさが1.0cmx1 .5cmの数枚の断片に切断した。 次に、冷却した1.0cmx1.5cmの膜サンプルを密封ガラスびん内で過 剰量のプロピレンカーボネートに室温で3時間浸漬した。この膜を上記N−メチ ルホルムアミド浴から取り出して、ペーパータオルで拭き取ることで余分な溶媒 を除去した後、この上に記述した4点探針試験を用いた試験を行った。この上に 記述した方法で溶媒吸収率を測定した。溶媒吸収率は175.8%であった。伝 導率は2.70x10-4S/cmであった。 実施例39 実施例38の様式で調製した膜サンプルを、溶媒をエチレンカーボネートとプ ロピレンカーボネートの1:1体積混合物にする以外は実施例38に記述した方 法に従って処理した。溶媒吸収率は176.5%で伝導率は3.40x10-4S /cmであった。 実施例40 実施例38の様式で調製した膜サンプルを、溶媒をエチレンカーボネートとプ ロピレンカーボネートとジメトキシエタンの1:1:1体積混合物にする以外は 実施例38に記述した方法に従って処理した。溶媒吸収率は145.5%で伝導 率は7.47x10-4S/cmであった。 実施例41 TFEとパーフルオロ(3,6−ジオキサ−4−メチル−7−オクテンスルホ ニルフルオライド)から作られた834g/eqのコポリマー から生じさせた厚みが125μmで1”x1”の平らなフィルムサンプルを水が 86%でDMSO[GRグレード、EM Science(Gibbstown 、NJ)]が14%の混合物に入っている2.0モル規定のLiOH[98%、 Aldrich Chemical Co.,Inc.、Milwaukee、 WI](過剰量)にT=80℃で4.75時間接触させた後、この膜をT=80 ℃の蒸留水に30分間入れることを3回行うことで洗浄し、そして循環窒素オー ブン[Electric Hotpack Company,Inc.(フィラ デルフィア、PA)のモデル633]に入れて100℃で96時間乾燥させた。 この乾燥させた膜をこれがまだ温かい間に密封容器に移して、それをブローブ ボックス(これには乾燥窒素が正圧で供給されている)に移し、その中で上記膜 を密封容器から取り出して室温にした。次に、この膜を大きさが1.0cmx1 .5cmの数枚の断片に切断した。 次に、冷却した1.0cmx1.5cmの膜サンプルを密封ガラスびん内で過 剰量のプロピレンカーボネートに室温で24時間浸漬した。この膜を上記プロピ レンカーボネート浴から取り出して、ペーパータオルで拭き取ることで余分な溶 媒を除去した後、この上に記述した4点探針試験を用いた試験を行った。この上 に記述した方法で溶媒吸収率を測定した。溶媒吸収率は187.1%であった。 伝導率は2.76x10-4S/cmであった。 実施例42 実施例41の様式で調製した膜サンプルを、溶媒をガンマ−ブチロラクトンに する以外は実施例41に記述した方法に従って処理した。溶媒吸収率は184. 4%で伝導率は7.30x10-4S/cmであった。実施例43 実施例41の様式で調製した膜サンプルを、溶媒をジメチルスルホキサイドに する以外は実施例41に記述した方法に従って処理した。溶媒吸収率は386. 1%で伝導率は1.65x10-3S/cmであった。 実施例44 TFEと17.8モル%のパーフルオロ(3,6−ジオキサ−4−メチル−7 −オクテンスルホニルフルオライド)と9.6モル%のパーフルオロメチルビニ ルエーテルから作られたターポリマー[Connoly他の米国特許第3,28 2,875号に記述されている方法に従って合成]の2”x2”サンプルを水が 86%でDMSO[GRグレード、EM Science(Gibbstown 、NJ)]が14%の混合物に入っている2.0モル規定のLiOH[98%、 Aldrich Chemical Co.,Inc.、Mi1waukee、 WI](過剰量)にT=80℃で4.75時間接触させた後、この膜をT=80 ℃の蒸留水に30分間入れることを3回行うことで洗浄し、そして循環窒素オー ブン[Electric Hotpack Company,Inc.(フィラ デルフィア、PA)のモデル633]に入れて100℃で96時間乾燥させた。 この乾燥させた膜をこれがまだ温かい間に密封容器に移して、それをブローブ ボックス(これには乾燥窒素が正圧で供給されている)に移し、その中で上記膜 を密封容器から取り出して室温にした。次に、この膜を大きさが1.0cmx1 .5cmの数枚の断片に切断した。 次に、冷却した厚みが175μmで1.0cmx1.5cmの膜サンプルを密 封ガラスびん内で過剰量のプロピレンカーボネートに室温で2 4時間浸漬した。この膜を上記プロピレンカーボネート浴から取り出して、ペー パータオルで拭き取ることで余分な溶媒を除去した後、この上に記述した4点探 針試験を用いた試験を行った。この上に記述した方法で溶媒吸収率を測定した。 溶媒吸収率は146.9%であった。伝導率は3.11x10-4S/cmであっ た。 実施例45 実施例44の様式で調製した膜サンプルを、溶媒をガンマ−ブチロラクトンに する以外は実施例44に記述した方法に従って処理した。溶媒吸収率は173. 2%で伝導率は6.70x10-4S/cmであった。 実施例46 実施例44の様式で調製した膜サンプルを、溶媒をジメチルスルホキサイドに する以外は実施例44に記述した方法に従って処理した。溶媒吸収率は528. 2%であった。溶媒吸収率は非常に高かったが、ゲルは生じず、上記膜はそれの 構造的一体性を保持していた。伝導率は1.15x10-3S/cmであった。 実施例47 実施例41の様式で調製した膜サンプルを、溶媒をエチレンカーボネートとジ メチルカーボネートの1:1体積混合物にしそしてサンプルを上記溶媒に入れて 2時間放置する以外は実施例41に記述した方法に従って処理した。溶媒吸収率 は88.9%で伝導率は1.81x10-4S/cmであった。 実施例48 実施例44の様式で調製した膜サンプルを、溶媒をエチレンカーボネートとジ メチルカーボネートとジメトキシエタンの1:1:1混合物に しそしてサンプルを上記溶媒に入れて室温で48時間放置する以外は実施例44 に記述した方法に従って処理した。溶媒吸収率は141.4%で伝導率は9.3 2x10-4S/cmであった。実施例49 TFEとパーフルオロ(3,6−ジオキサ−4−メチル−7−オクテンスルホ ニルフルオライド)から作られた890g/eqのコポリマーから生じさせた厚 みが77μmで1”x1”の平らなフィルムサンプルを水が86%でDMSO[ GRグレード、EM Science(Gibbstown、NJ)]が14% の混合物に入っている2.0モル規定のLiOH[98%、Aldrich C hemical Co.,Inc.、Milwaukee、WI](過剰量)に T=80℃で4.75時間接触させた後、この膜をT=80℃の蒸留水に30分 間入れることを3回行うことで洗浄し、そして循環窒素オーブン[Electr ic Hotpack Company,Inc.(フィラデルフィア、PA) のモデル633]に入れて100℃で96時間乾燥させた。 この乾燥させた膜をこれがまだ温かい間に密封容器に移して、それをブローブ ボックス(これには乾燥窒素が正圧で供給されている)に移し、その中で上記膜 を密封容器から取り出して室温にした。次に、この膜を大きさが1.0cmx1 .5cmの数枚の断片に切断した。 次に、冷却した1.0cmx1.5cmの膜サンプルを密封ガラスびん内でエ チレンカーボネートとジメチルカーボネートの1:1体積混合物(過剰量)に室 温で48時間浸漬した。この膜を上記溶媒浴から取り出して、ペーパータオルで 拭き取ることで余分な溶媒を除去した後、この上に記述した4点探針試験を用い た試験を行った。この上に記述した 方法で溶媒吸収率を測定した。溶媒吸収率は72.0%であった。伝導率は1. 51x10-4S/cmであった。 実施例50 実施例49の様式で調製した膜サンプルを、溶媒をエチレンカーボネートとプ ロピレンカーボネートの1:1体積混合物にする以外は実施例49に記述した方 法に従って処理した。溶媒吸収率は115.0%で伝導率は4.44x10-4S /cmであった。 実施例51 米国特許第4,453,991号に従い、メタノールと1−プロパノールと水 の混合物を用いて、TFEとパーフルオロ(3,6−ジオキサ−4−メチル−7 −オクテンスルホニルフルオライド)から作られた1070g/当量のコポリマ ーに加水分解を比較実施例1の方法で受けさせて酸形態にしたものが入っている 分散液を調製した。上記溶媒を溶液が高い粘性を示すようになるまでロータリー エバポレーションで除去した後、エタノールを、上記酸性ポリマーが5.2重量 %と水が5%とエタノールが約90%入っている溶液が生じるように加えた。こ の酸性ポリマーが入っている分散液400gに1.9Mの水酸化リチウム水溶液 を8.7ml加えることで酸を中和してリチウムアイオノマーを生じさせた。こ の中和中、pHが1.7から7.2に上昇することを観察した。プロピレンカー ボネート(PC、5g)と1−ブタノール(100g)を加えた後、この混合物 にロータリーエバポレーションを50℃で受けさせた。この分散液の濃縮をそれ がアイオノマーを18%とプロピレンカーボネートを3.5%含んでいて残りの 大部分が1−ブタノールになるまで行った。 ゲート高(gate height)が0.75mmのドクターブレードを用 いて上記分散液をデュポン社から入手可能なテフロン(商標)PFA製ベースフ ィルムの上に流し込むことでセパレーター(separator)フィルムを調 製した。周囲空気中で乾燥後、厚みが50−55μmのフィルムを得た。 このLi−アイオノマーがPC/ブタノールに18%入っている分散液(40 g)と6.9gのスピネルLiMn24と0.69gのSPカーボンブラックを 一緒にすることを通して、陰極フィルムの調製を行った。その混合物を数時間撹 拌した。このペーストに1−ブタノールを5ml加えた後、ゲート高が1mmの ドクターナイフを用いて上記ペーストをデュポン社から入手可能なテフロン F EP製フィルムベースの上に流し込んだ。この陰極を周囲空気中で乾燥させるこ とで、21mg/cm2の被膜重量を得た。 Li−ナフィオンがプロピレンカーボネート/1−ブタノールに15.6%入 っている分散液(40g)と6.93のMesophase Carbon M icro Bead[MCMB 25−28 Osaka Gas、Alumi na Traiding Co.、Park Ridge、NJ]と0.69g のSPカーボンブラックを一緒にすることを通して、陽極フィルムの調製を行っ た。その混合物を4時間撹拌した。ゲート高が0.75mmのドクターナイフを 用いて陽極をPFA製フィルムベースの上に流し込み成形することで、被膜重量 が16mg/cm2のフィルムを得た。 銅を陽極集電器で用いそしてアルミニウムを陰極集電器で用いて、集電器を、 平らに引き伸ばした(flattened expanded) 金属メッシュ(Delker、Brandord、CT)から作成した。上記ア ルミニウム製集電器に接着促進剤[ADCOTE 50C12(Morton International、シカゴ、IL)とSPカーボンブラックから調製 してエタノールで希釈しておいた]を前以て被覆しておいた。 面積が25cm2の電池をS/Cu/A/S/S/C/Al/C[ここで、S 、AおよびCはこの上に記述したセパレーター、陽極および陰極フィルムである ]として一緒に積層させた。積層装置[Western Magnum XRL −14、El Segundo)CA]にはゴム被覆ローラーが用いられていて 、これを140℃に加熱し、ロール間隙の幅1インチ当たり2.8ポンドの圧力 にした。上記積層物を真空下120℃に1時間加熱することでそれを乾燥させた 。窒素充満グローブボックス内で上記積層物をエチレンカーボネートと1,2− ジメトキシエタンが1:1重量の混合物に周囲温度で30分間浸漬したが、この 間に上記積層物の重量が2.76gから3.25gにまで上昇した。この積層物 をアルミニウム/ポリエチレン製バッグに入れて銅およびアルミニウムメッシュ タブ(tabs)がバッグから突き出るように密封した。 この電池の充電を10mAの一定電流で4.2Vになるまで行い、この時点で 電圧を電流が1mA未満にまで降下するまで一定に保持した。送り込まれた電荷 は62mAhであった。この電池の放電が10mAの一定電流で2.8Vになる まで起こって、31mAh送り込まれた。その後、2.8Vと4.2Vの電圧の 間の範囲で26サイクルに渡って充電と放電を起こさせた。この充電と放電を電 圧限界に到達するまで5m Aの一定電流で実施した後、電流が0.5mA未満に降下するまで一定電圧で実 施した。26番目のサイクルの時の容量は26mAhであった。 実施例52−63 これらの実施例では、CPV、溶媒パラメーターから計算した伝導率および実 際の吸収重量%が実際の測定伝導率に対して良好な相互関係を有することを示す 。更に、計算伝導率が0.3mS/cmを越える時には測定伝導率が0.1mS /cmを越えることがこれらの実施例から分かる。 デュポン(Wilmington DE)から入手可能なナフィオン(商標) 117、即ち1100g/eqのパーフルオロイオン交換膜を本明細書の上に記 述した方法でリチウムアイオノマーに変換した後、それを表8に挙げる溶媒に接 触させた。計算結果および実験的に測定した結果を表8に示す。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】平成10年2月6日(1998.2.6) 【補正内容】 【図1】【図2】【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】平成10年10月12日(1998.10.12) 【補正内容】 請求の範囲 1. 少なくとも0.1mS/cmの伝導率を示す高度にフッ素置換されてい るリチウムイオン交換ポリマー電解質膜(FLIEPEM)であって、 コモノマー単位を50モル%未満の量で含むコポリマーであってカチオ ン交換を完全またはある程度受けていてペンダント型のフルオロアルコキシリチ ウムスルホネート基を有する高度にフッ素置換されているリチウムイオン交換ポ リマー膜(FLIEPM)、および 上記膜内に吸収されている少なくとも1種の非プロトン溶媒、を含んで いて、0.3またはそれ以上の伝導パラメーター値(CPV)を示すことを特徴 とする高度にフッ素置換されているリチウムイオン交換ポリマー電解質膜(FL IEPEM)。 2. 該非プロトン溶媒もしくは溶媒類がジメチルホルムアミド(DMF)、 ジメトキシエタン(DME)、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカー ボネート(PC)、ジメチルスルホキサイド(DMSO)、ガンマ−ブチロラクト ン(GBL)、N,N’−ジメチルプロピレン尿素(DMPU)、1−メチル− 2−ピロリドン(NMP)、ジメチルアセトアミド(DMA)、N,N’−ジメ チルブチルアミド(DMB)、トリエチルホスフェート(TEP)、N,N’− ジ−n−ブチルアセトアミド(DBA)およびそれらの混合物から成る群から選 択されるか、或はDME、EC、GBL、ジメチルカーボネート(DMC)およ びアクリロニトリル(ACN)から成る群から選択される溶媒とPCの混合物で あるか、或はDME、GBL、DMSO、ジエトキシエタン(DEE)およびD MCから成る群から選択される溶媒とECの混合物である か、或はDME、DMSO、GBL、DMFおよびDMAから成る群から選択さ れる溶媒とNMPの混合物であるか、或はDEEまたはDMEとGBLの混合物 であるか、或はジエチルカーボネート(DEC)、DMCおよびPCから成る群 から選択される溶媒とECとDMEの混合物であるか、或はDMA、DMSO、 NMP、メチルグリコレート(MG)、GBL、TEP、EC、DME、PC、蟻 酸メチル(MF)、テトラヒドロフラン(THF)、スルホラン(SULF)、 DMC、ACN、酢酸メチル(MA)、DEC、1,3−ジオキソラン(DIO X)、DEE、アクリル酸エチル(EA)およびジメチルスルファイト(DMS U)から成る群から選択される溶媒とDMFの混合物であるか、或はDMSO, NMP,MG,GBL,TEP,EC,DME,PC,MF,THF,SULF ,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから 成る群から選択される溶媒とDMAの混合物であるか、或はNMP,MG,GB L,TEP,EC,DME,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN, MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択され る溶媒とDMSOの混合物であるか、或はMG,GBL,TEP,EC,DME ,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX, DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とNMPの混合物で あるか、或はGBL,TEP,EC,DME,PC,MF,THF,SULF, DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成 る群から選択される溶媒とMGの混合物であるか、或はTEP,EC,DME, PC,MF,THF,ACN,MA,DEC,DIOXおよびEAから成る群か ら選択される溶媒とGBLの混合物で あるか、或はEC,PC,SULF,ACNおよびDMSUから成る群から選択 される溶媒とTEPの混合物であるか、或はECとDMEの混合物であるか、或 はACNもしくはDMSUのいずれかとDMEの混合物であるか、或はDMA, DMSO,NMP,MG,GBL,TEP,DME,PC,MF,THF,SU LF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSU から成る群から選択される溶媒とECとDMFの混合物であるか、或はDMSO ,NMP,MG,GBL,TEP,DME,PC,MF,THF,SULF,D MC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る 群から選択される溶媒とECとDMAの混合物であるか、或はNMP,MG,G BL,TEP,DME,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA ,DEC,DIOX,DEE,EA,DMSUから成る群から選択される溶媒と ECとDMSOの混合物であるか、或はMG,GBL,TEP,DME,PC, MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE, EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とECとNMPの混合物であ るか、或はGBL,TEP,DME,PC,MF,THF,SULF,DMC, ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から 選択される溶媒とECとMGの混合物であるか、或はTEP,DME,PC,M F,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,E AおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とECとGBLの混合物である か、或はDME,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DE C,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とE CとTEPの混合物であるか、 或はMF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DE E,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とECとDMEの混合物 であるか、或はDECもしくはDIOXのいずれかとECとMFの混合物である か、或はDECもしくはDIOXのいずれかとECとTHFの混合物であるか、 或はECとDMCとDIOXの混合物であるか、或はECとDECとDIOXの 混合物であるか、或はDMA,DMSO,NMP,MG,GBL,TEP,EC ,DME,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX ,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とPCとDMFの 混合物であるか、或はDMSO,NMP,MG,GBL,TEP,EC,DME ,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE ,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とPCとDMAの混合物で あるか、或はNMP,MG,GBL,TEP,EC,DME,MF,THF,S ULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMS Uから成る群から選択される溶媒とPCとDMSOの混合物であるか、或はMG ,GBL,TEP,EC,DME,MF,THF,SULF,DMC,ACN, MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択され る溶媒とPCとNMPの混合物であるか、或はGBL,TEP,EC,DME, MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE, EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とPCとMGの混合物である か、或はTEP,EC,DME,MF,THF,DMC,ACN,MA,DEC ,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とPC とGBLの混合物であるか、或 はEC,DME,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,D IOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とPCとT EPの混合物であるか、或はTHF,DECおよびDIOXから成る群から選択 される溶媒とPCとDMEの混合物であるか、或はDMSO,NMP,MG,G BL,TEP,EC,DME,PC,MF,THF,SULF,ACN,MA, DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒 とDMCとDMAの混合物であるか、或はNMP,MG,GBL,TEP,EC ,DME,PC,MF,THF,SULF,ACN,MA,DEC,DIOX, DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMCとDMSO の混合物であるか、或はMG,GBL,TEP,EC,DME,PC,MF,T HF,SULF,ACN,MA,DEC,DIOX,DEF,EAおよびDMS Uから成る群から選択される溶媒とDMCとNMPの混合物であるか、或はGB L,TEP,EC,DME,PC,MF,THF,SULF,ACN,MA,D EC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒と DMCとMGの混合物であるか、或はTEP,EC,DME,PC,MF,TH F,ACN,MA,DEC,DIOXおよびEAから成る群から選択される溶媒 とDMCとGBLの混合物であるか、或はEC,PC,SULFおよびACNか ら成る群から選択される溶媒とDMCとTEPの混合物であるか、或はDMEも しくはDIOXのいずれかとDMCとECの混合物であるか、或はDMCとDM EとACNの混合物であるか、或はDMA,DMSO,NMP,MG,GBL, TEP,EC,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC ,DIOX,DEE,EAおよ びDMSUから成る群から選択される溶媒とDMEとDMFの混合物であるか、 或はDMSO,NMP,MG,GBL,TEP,EC,PC,MF,THF,S ULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMS Uから成る群から選択される溶媒とDMEとDMAの混合物であるか、或はNM P,MG,GBL,TEP,EC,PC,MF,THF,SULF,DMC,A CN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選 択される溶媒とDMEとDMSOの混合物であるか、或はMG,GBL,TEP ,EC,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DI OX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMEとN MPの混合物であるか、或はGBL,TEP,EC,PC,MF,THF,SU LF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSU から成る群から選択される溶媒とDMEとMGの混合物であるか、或はTEP, EC,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIO X,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMEとGB Lの混合物であるか、或はEC,PC,SULF,ACNおよびDMSUから成 る群から選択される溶媒とDMEとTEPの混合物であるか、或はMF,THF ,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびD MSUから成る群から選択される溶媒とDMEとECの混合物であるか、或はT HF,DECおよびDIOXから成る群から選択される溶媒とDMEとPCの混 合物であるか、或はSULFもしくはACNのいずれかとDMEとMFの混合物 であるか、或はSULFもしくはACNのいずれかとDMEとTHFの混合物で あるか、或はDECもしくは DIOXのいずれかとDMEとSULFの混合物であるか、或はDMEとDMC とACNの混合物であるか、或はMA,DEC,DIOX,DEE,EAおよび DMSUから成る群から選択される溶媒とDMEとACNの混合物である請求の 範囲第1項記載のFLIEPEM。 3. 該溶媒もしくは溶媒類がDMF,DME,EC,PC,DMSO,GB L,DMPU,NMP,DMA,DMB,TEP,DBAおよびそれらの混合物 から成る群から選択されるか、或はDME,EC,GBL,DMCおよびACN から成る群から選択される溶媒とPCの混合物であるか、或はDME,GBL, DMSO,DEEおよびDMCから成る群から選択される溶媒とECの混合物で あるか、或はDME,DMSO,GBL,DMFおよびDMAから成る群から選 択される溶媒とNMPの混合物であるか、或はDEEもしくはDMEとGBLの 混合物であるか、或はDEC,DMCおよびPCから成る群から選択される溶媒 とECとDMEの混合物である請求の範囲第2項記載のFLIEPEM。 4. 該溶媒もしくは溶媒類がDMSO,DMF,PC,EC,NMP,GB Lおよびそれらの混合物、そしてそれらとDMC、DMEおよびDECから成る 群から選択される少なくとも1つの溶媒の混合物から成る群から選択される請求 の範囲第3項記載のFLIEPEM。 5. 該溶媒混合物がECとDMCを含むか或はそれらとGBL,PC,DE C,DMSOおよびDMEから成る群から選択される少なくとも1種の追加的溶 媒の混合物を含む請求の範囲第4項記載のFLIEPEM。 6. 該ポリマーがペンダント型のリチウムスルホネート基を有するパーフル オロオレフィンホモポリマーまたはコポリマーである請求の範 囲第1または2項記載のFLIEPEM。 7. 該ペンダント型基がフルオロアルコキシスルホネートである請求の範囲 第6項記載のFLIEPEM。 8. 該ポリマーが非イオン性パーフルオロオレフィンコモノマーを少なくと も50モル%含んで成るコポリマーである請求の範囲第6項記載のFLIEPE M。 9. 該コポリマーが非イオン性パーフルオロオレフィンコモノマーを少なく とも70モル%含んで成る請求の範囲第8項記載のFLIEPEM。 10. 該コポリマーが非イオン性パーフルオロオレフィンコモノマーを少な くとも80モル%含んで成る請求の範囲第9項記載のFLIEPEM。 11. FLIEPEMの製造方法であって、FLIEPMを少なくとも1種 の非プロトン溶媒に−40から200℃の範囲の温度の乾燥環境下で接触させて 少なくとも0.1mS/cmの伝導率を示すFLIEPEMを生じさせることを 含み、ここで、該溶媒とポリマーの組み合わせが少なくとも0.3mS/cmの CPVを示し、そしてここで、該ポリマーがカチオン交換を完全またはある程度 受けていてペンダント型のフルオロアルコキシリチウムスルホネート基を有する コモノマー単位を50モル%未満の量で含むコポリマーである方法。 12. 該溶媒または溶媒類がジメチルホルムアミド(DMF)、ジメトキシ エタン(DME)、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート( PC)、ジメチルスルホキサイド(DMSO)、ガンマ−ブチロラクトン(GB L)、N,N’−ジメチルプロピレン尿素 (DMPU)、1−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルアセトアミド (DMA)、N,N’−ジメチルブチルアミド(DMB)、トリエチルホスフェ ート(TEP)、N,N’−ジ−n−ブチルアセトアミド(DBA)およびそれ らの混合物から成る群から選択されるか、或はDME、EC、GBL、ジメチル カーボネート(DMC)およびアクリロニトリル(ACN)から成る群から選択 される溶媒とPCの混合物であるか、或はDME、GBL、DMSO、ジエトキ シエタン(DEE)およびDMCから成る群から選択される溶媒とECの混合物 であるか、或はDME、DMSO、GBL、DMFおよびDMAから成る群から 選択される溶媒とNMPの混合物であるか、或はDEEまたはDMEとGBLの 混合物であるか、或はジエチルカーボネート(DEC)、DMCおよびPCから 成る群から選択される溶媒とECとDMEの混合物であるか、或はDMA、DM SO、NMP、メチルグリコレート(MG)、GBL、TEP、EC、DME、 PC、蟻酸メチル(MF)、テトラヒドロフラン(THF)、スルホラン(SU LF)、DMC、ACN、酢酸メチル(MA)、DEC、1,3−ジオキソラン (DIOX)、DEE、アクリル酸エチル(EA)およびジメチルスルファイト (DMSU)から成る群から選択される溶媒とDMFの混合物であるか、或はD MSO,NMP,MG,GBL,TEP,EC,DME,PC,MF,THF, SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDM SUから成る群から選択される溶媒とDMAの混合物であるか、或はNMP,M G,GBL,TEP,EC,DME,PC,MF,THF,SULF,DMC, ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から 選択される溶媒とDMSOの混合物 であるか、或はMG,GBL,TEP,EC,DME,PC,MF,THF,S ULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMS Uから成る群から選択される溶媒とNMPの混合物であるか、或はGBL,TE P,EC,DME,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,D EC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒と MGの混合物であるか、或はTEP,EC,DME,PC,MF,THF,AC N,MA,DEC,DIOXおよびEAから成る群から選択される溶媒とGBL の混合物であるか、或はEC,PC,SULF,ACNおよびDMSUから成る 群から選択される溶媒とTEPの混合物であるか、或はECとDMEの混合物で あるか、或はACNもしくはDMSUのいずれかとDMEの混合物であるか、或 はDMA,DMSO,NMP,MG,GBL,TEP,DME,PC,MF,T HF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよ びDMSUから成る群から選択される溶媒とECとDMFの混合物であるか、或 はDMSO,NMP,MG,GBL,TEP,DME,PC,MF,THF,S ULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMS Uから成る群から選択される溶媒とECとDMAの混合物であるか、或はNMP ,MG,GBL,TEP,DME,PC,MF,THF,SULF,DMC,A CN,MA,DEC,DIOX,DEE,EA,DMSUから成る群から選択さ れる溶媒とECとDMSOの混合物であるか、或はMG,GBL,TEP,DM E,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX ,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とECとNMPの 混合物であるか、或はGBL, TEP,DME,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DE C,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とE CとMGの混合物であるか、或はTEP,DME,PC,MF,THF,SUL F,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUか ら成る群から選択される溶媒とECとGBLの混合物であるか、或はDME,P C,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DE E,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とECとTEPの混合物 であるか、或はMF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DI OX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とECとDM Eの混合物であるか、或はDECもしくはDIOXのいずれかとECとMFの混 合物であるか、或はDECもしくはDIOXのいずれかとECとTHFの混合物 であるか、或はECとDMCとDIOXの混合物であるか、或はECとDECと DIOXの混合物であるか、或はDMA,DMSO,NMP,MG,GBL,T EP,EC,DME,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC ,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とPC とDMFの混合物であるか、或はDMSO,NMP,MG,GBL,TEP,E C,DME,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIO X,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とPCとDMA の混合物であるか、或はNMP,MG,GBL,TEP,EC,DME,MF, THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAお よびDMSUから成る群から選択される溶媒とPCとDMSOの混合物であるか 、或はMG,GBL,TEP, EC,DME,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DI OX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とPCとNM Pの混合物であるか、或はGBL,TEP,EC,DME,MF,THF,SU LF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSU から成る群から選択される溶媒とPCとMGの混合物であるか、或はTEP,E C,DME,MF,THF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE ,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とPCとGBLの混合物で あるか、或はEC,DME,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA, DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒 とPCとTEPの混合物であるか、或はTHF,DECおよびDIOXから成る 群から選択される溶媒とPCとDMEの混合物であるか、或はDMSO,NMP ,MG,GBL,TEP,EC,DME,PC,MF,THF,SULF,AC N,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択 される溶媒とDMCとDMAの混合物であるか、或はNMP,MG,GBL,T EP,EC,DME,PC,MF,THF,SULF,ACN,MA,DEC, DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMC とDMSOの混合物であるか、或はMG,GBL,TEP,EC,DME,PC ,MF,THF,SULF,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAお よびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMCとNMPの混合物であるか 、或はGBL,TEP,EC,DME,PC,MF,THF,SULF,ACN ,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択さ れる溶媒とDMCとMGの混合 物であるか、或はTEP,EC,DME,PC,MF,THF,ACN,MA, DEC,DIOXおよびEAから成る群から選択される溶媒とDMCとGBLの 混合物であるか、或はEC,PC,SULFおよびACNから成る群から選択さ れる溶媒とDMCとTEPの混合物であるか、或はDMEもしくはDIOXのい ずれかとDMCとECの混合物であるか、或はDMCとDMEとACNの混合物 であるか、或はDMA,DMSO,NMP,MG,GBL,TEP,EC,PC ,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE ,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMEとDMFの混合物 であるか、或はDMSO,NMP,MG,GBL,TEP,EC,PC,MF, THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAお よびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMEとDMAの混合物であるか 、或はNMP,MG,GBL,TEP,EC,PC,MF,THF,SULF, DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成 る群から選択される溶媒とDMEとDMSOの混合物であるか、或はMG,GB L,TEP,EC,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,D EC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒と DMEとNMPの混合物であるか、或はGBL,TEP,EC,PC,MF,T HF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよ びDMSUから成る群から選択される溶媒とDMEとMGの混合物であるか、或 はTEP,EC,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DE C,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とD MEとGBLの混合物である か、或はEC,PC,SULF,ACNおよびDMSUから成る群から選択され る溶媒とDMEとTEPの混合物であるか、或はMF,THF,SULF,DM C,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群 から選択される溶媒とDMEとECの混合物であるか、或はTHF,DECおよ びDIOXから成る群から選択される溶媒とDMEとPCの混合物であるか、或 はSULFもしくはACNのいずれかとDMEとMFの混合物であるか、或はS ULFもしくはACNのいずれかとDMEとTHFの混合物であるか、或はDE CもしくはDIOXのいずれかとDMEとSULFの混合物であるか、或はDM EとDMCとACNの混合物であるか、或はMA,DEC,DIOX,DEE, EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMEとACNの混合物で ある請求の範囲第11項記載の方法。 13. 該溶媒もしくは溶媒類がDMF,DME,EC,PC,DMSO,G BL,DMPU,NMP,DMA,DMB,TEP,DBAおよびそれらの混合 物から成る群から選択されるか、或はDME,EC,GBL,DMCおよびAC Nから成る群から選択される溶媒とPCの混合物であるか、或はDME,GBL ,DMSO,DEEおよびDMCから成る群から選択される溶媒とECの混合物 であるか、或はDME,DMSO,GBL,DMFおよびDMAから成る群から 選択される溶媒とNMPの混合物であるか、或はDEEもしくはDMEとGBL の混合物であるか、或はDEC,DMCおよびPCから成る群から選択される溶 媒とECとDMEの混合物である請求の範囲第12項記載の方法。 14. 該溶媒もしくは溶媒類がDMSO,DMF,PC,EC,NMP,G BLおよびそれらの混合物、そしてそれらとDMC、DMEお よびDECから成る群から選択される少なくとも1つの溶媒の混合物から成る群 から選択される請求の範囲第13項記載の方法。 15. 該溶媒がECとDMCの混合物を含むか或はそれらとGBL,PC, DEC,DMSOおよびDMEから成る群から選択される少なくとも1種の追加 的溶媒の混合物を含む請求の範囲第14項記載の方法。 16. リチウムイオンバッテリーであって、正電極、負電極および該正電極 と負電極の間に位置していてそれらとイオン伝導的に接触している請求の範囲第 1項記載のFLIEPEMを含んで成る電気化学電池を1つ以上および該電極を 外部の電気負荷または源につなげる手段を含むバッテリー。 17. 該バッテリーが再充電可能である請求の範囲第16項記載のバッテリ ー。 18. 多孔質電極であって、電極活性材料の粒子、高度にフッ素置換されて いるリチウムイオン交換ポリマー、および請求の範囲第2項記載の群から選択さ れる少なくとも1種の非プロトン溶媒を含んで成る多孔質電極。 19. 該電極が請求の範囲第18項記載の電極である請求の範囲第17項記 載のバッテリー。 20. 電極の製造方法であって、 ペンダント型のフルオロアルコキシリチウムスルホネートもしくはス ルホニルフルオライド基を有するコモノマー単位を50モル%未満の量で含むコ ポリマーである高度にフッ素置換されているポリマーが入っている溶液もしくは 分散液を生じさせ、 この溶液もしくは分散液に粒子形態の電極活性材料を混合す ることでコーティングペーストを生じさせ、 このコーティングペーストからフィルムを生じさせ、 熱をかけることで該ポリマーをフィルム内で融合させ、そして 該ペンダント型基がスルホニルフルオライドの時には、該ポリマーに 加水分解を受けさせてリチウムアイオノマーを生じさせる、 ことを含む方法。 21. 該ポリマーがペンダント型のフルオロアルコキシリチウムスルホネー ト基を有しそして該溶媒がプロピレンカーボネートとアルコールの混合物である 請求の範囲第20項記載の方法。 22. 該非イオン性パーフルオロオレフィンモノマーがテトラフルオロエチ レン(TFE)、ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン 、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロ(アルキ ルビニルエーテル)およびそれらの混合物から成る群から選択される請求の範囲 第8項記載のFLIEPEM。 23. 該コポリマーがTFEと式: −(O−CF2CFR)aO−CF2CFR'SO3Li [式中、 RおよびR’は、独立して、F、Cl、または炭素原子数が1から10の完全フ ッ素置換アルキル基から選択され、a=0、1または2である] で表されるペンダント型基を有するパーフルオロビニルモノマーから作られたも のである請求の範囲第8項記載のFLIEPEM。 24. RがCF3でR’がFでa=0または1である請求の範囲第23項記 載のFLIEPEM。 25. a=1である請求の範囲第24項記載のFLIEPEM。 26. 600−1500グラム/当量の範囲の当量重量を有する請求の範囲 第8項記載のFLIEPEM。 27. 900−1200グラム/当量の範囲の当量重量を有する請求の範囲 第26項記載のFLIEPEM。 28. 該ポリマーが非イオン性パーフルオロオレフィンモノマーを少なくと も50モル%含んで成るコポリマーである請求の範囲第11または12項記載の 方法。 29. 該非イオン性パーフルオロオレフィンモノマーをテトラフルオロエチ レン(TFE)、ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン 、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロ(アルキ ルビニルエーテル)およびそれらの混合物から成る群から選択する請求の範囲第 28項記載の方法。 30. 該コポリマーをTFEと式: −(O−CF2CFR)aO−CF2CFR'SO3Li [式中、 RはCF3であり、R’はFでありそしてa=0または1である] で表されるペンダント型基を有するパーフルオロビニルモノマーから生じさせる 請求の範囲第28項記載の方法。 31. 該FLIEPMを少なくとも2種類の非プロトン溶媒に接触させる請 求の範囲第11または12項記載の方法であって、更に、1番目の溶媒接触段階 の後に追加的溶媒接触段階を少なくとも1段階含む方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 4/06 H01M 4/06 K W (31)優先権主張番号 60/052,550 (32)優先日 平成9年7月15日(1997.7.15) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S D,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG ,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AU ,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CN, CU,CZ,EE,GE,HU,ID,IL,IS,J P,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LT ,LV,MD,MG,MK,MN,MX,NO,NZ, PL,RO,RU,SG,SI,SK,SL,TJ,T M,TR,TT,UA,UZ,VN,YU (72)発明者 ペルシチ,スチーブン・アルバート アメリカ合衆国デラウエア州19711ニユー アーク・フリントロード2 (72)発明者 ローロフス,マーク・ゲリツト アメリカ合衆国デラウエア州19707ホツケ シン・ヘムロツクドライブ514・スカイラ インオーチヤード (72)発明者 ラジエンドラン,ゴビンダラジユル アメリカ合衆国デラウエア州19707ホツケ シン・ピアソンズリツジ16

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 少なくとも0.1mS/cmの伝導率を示す高度にフッ素置換されてい るリチウムイオン交換ポリマー電解質膜(FLIEPEM)であって、 カチオン交換を完全またはある程度受けていてペンダント型のフルオロ アルコキシリチウムスルホネート基を有する高度にフッ素置換されているリチウ ムイオン交換ポリマー膜(FLIEPM)、および 上記膜内に吸収されている少なくとも1種の非プロトン溶媒、を含んで いて、0.3またはそれ以上の伝導パラメーター値(CPV)を示すことを特徴 とする高度にフッ素置換されているリチウムイオン交換ポリマー電解質膜(FL IEPEM)。 2. 高度にフッ素置換されているリチウムイオン交換ポリマー電解質膜(F LIEPEM)であって、 カチオン交換を完全またはある程度受けていてペンダント型のフルオロ アルコキシリチウムスルホネート基を有する高度にフッ素置換されているリチウ ムイオン交換ポリマー膜(FLIEPM)、および 上記膜内に吸収されている少なくとも1種の非プロトン溶媒、を含んで いて、この非プロトン溶媒もしくは溶媒類がジメチルホルムアミド(DMF)、 ジメトキシエタン(DME)、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカー ボネート(PC)、ジメチルスルホキサイド(DMSO)、ガンマ−ブチロラク トン(GBL)、N,N’−ジメチルプロピレン尿素(DMPU)、1−メチル −2−ピロリドン(NMP)、ジメチルアセトアミド(DMA)、N,N’−ジメ チルブチルアミド(DMB)、トリエチルホスフェート(TEP)、N,N’− ジ−n− ブチルアセトアミド(DBA)およびそれらの混合物から成る群から選択される か、或はDME、EC、GBL、ジメチルカーボネート(DMC)およびアクリ ロニトリル(ACN)から成る群から選択される溶媒とPCの混合物であるか、 或はDME、GBL、DMSO、ジエトキシエタン(DEE)およびDMCから 成る群から選択される溶媒とECの混合物であるか、或はDME、DMSO、G BL、DMFおよびDMAから成る群から選択される溶媒とNMPの混合物であ るか、或はDEEまたはDMEとGBLの混合物であるか、或はジエチルカーボ ネート(DEC)、DMCおよびPCから成る群から選択される溶媒とECとD MEの混合物であるか、或はDMA、DMSO、NMP、メチルグリコレート( MG)、GBL、TEP、EC、DME、PC、蟻酸メチル(MF)、テトラヒ ドロフラン(THF)、スルホラン(SULF)、DMC、ACN、酢酸メチル (MA)、DEC、1,3−ジオキソラン(DIOX)、DEE、アクリル酸エ チル(EA)およびジメチルスルファイト(DMSU)から成る群から選択され る溶媒とDMFの混合物であるか、或はDMSO,NMP,MG,GBL,TE P,EC,DME,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,D EC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒と DMAの混合物であるか、或はNMP,MG,GBL,TEP,EC,DME, PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,D EE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMSOの混合物で あるか、或はMG,GBL,TEP,EC,DME,PC,MF,THF,SU LF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSU から成る群から選択される 溶媒とNMPの混合物であるか、或はGBL,TEP,EC,DME,PC,M F,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,E AおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とMGの混合物であるか、或は TEP,EC,DME,PC,MF,THF,ACN,MA,DEC,DIOX およびEAから成る群から選択される溶媒とGBLの混合物であるか、或はEC ,PC,SULF,ACNおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とTE Pの混合物であるか、或はECとDMEの混合物であるか、或はACNもしくは DMSUのいずれかとDMEの混合物であるか、或はDMA,DMSO,NMP ,MG,GBL,TEP,DME,PC,MF,THF,SULF,DMC,A CN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選 択される溶媒とECとDMFの混合物であるか、或はDMSO,NMP,MG, GBL,TEP,DME,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,M A,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される 溶媒とECとDMAの混合物であるか、或はNMP,MG,GBL,TEP,D ME,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIO X,DEE,EA,DMSUから成る群から選択される溶媒とECとDMSOの 混合物であるか、或はMG,GBL,TEP,DME,PC,MF,THF,S ULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMS Uから成る群から選択される溶媒とECとNMPの混合物であるか、或はGBL ,TEP,DME,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,D EC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒と ECとMGの混合物であるか、或は TEP,DME,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DE C,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とE CとGBLの混合物であるか、或はDME,PC,MF,THF,SULF,D MC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る 群から選択される溶媒とECとTEPの混合物であるか、或はMF,THF,S ULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMS Uから成る群から選択される溶媒とECとDMEの混合物であるか、或はDEC もしくはDIOXのいずれかとECとMFの混合物であるか、或はDECもしく はDIOXのいずれかとECとTHFの混合物であるか、或はECとDMCとD IOXの混合物であるか、或はECとDECとDIOXの混合物であるか、或は DMA,DMSO,NMP,MG,GBL,TEP,EC,DME,MF,TH F,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよび DMSUから成る群から選択される溶媒とPCとDMFの混合物であるか、或は DMSO,NMP,MG,GBL,TEP,EC,DME,MF,THF,SU LF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSU から成る群から選択される溶媒とPCとDMAの混合物であるか、或はNMP, MG,GBL,TEP,EC,DME,MF,THF,SULF,DMC,AC N,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択 される溶媒とPCとDMSOの混合物であるか、或はMG,GBL,TEP,E C,DME,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIO X,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とPCとNMP の混合物であるか、或はG BL,TEP,EC,DME,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA ,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶 媒とPCとMGの混合物であるか、或はTEP,EC,DME,MF,THF, DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成 る群から選択される溶媒とPCとGBLの混合物であるか、或はEC,DME, MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE, EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とPCとTEPの混合物であ るか、或はTHF,DECおよびDIOXから成る群から選択される溶媒とPC とDMEの混合物であるか、或はDMSO,NMP,MG,GBL,TEP,E C,DME,PC,MF,THF,SULF,ACN,MA,DEC,DIOX ,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMCとDMA の混合物であるか、或はNMP,MG,GBL,TEP,EC,DME,PC, MF,THF,SULF,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよ びDMSUから成る群から選択される溶媒とDMCとDMSOの混合物であるか 、或はMG,GBL,TEP,EC,DME,PC,MF,THF,SULF, ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から 選択される溶媒とDMCとNMPの混合物であるか、或はGBL,TEP,EC ,DME,PC,MF,THF,SULF,ACN,MA,DEC,DIOX, DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMCとMGの混 合物であるか、或はTEP,EC,DME,PC,MF,THF,ACN,MA ,DEC,DIOXおよびEAから成る群から選択される溶媒とDMCとGBL の混合物であるか、或はEC,P C,SULFおよびACNから成る群から選択される溶媒とDMCとTEPの混 合物であるか、或はDMEもしくはDIOXのいずれかとDMCとECの混合物 であるか、或はDMCとDMEとACNの混合物であるか、或はDMA,DMS O,NMP,MG,GBL,TEP,EC,PC,MF,THF,SULF,D MC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る 群から選択される溶媒とDMEとDMFの混合物であるか、或はDMSO,NM P,MG,GBL,TEP,EC,PC,MF,THF,SULF,DMC,A CN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選 択される溶媒とDMEとDMAの混合物であるか、或はNMP,MG,GBL, TEP,EC,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC ,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDM EとDMSOの混合物であるか、或はMG,GBL,TEP,EC,PC,MF ,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EA およびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMEとNMPの混合物である か、或はGBL,TEP,EC,PC,MF,THF,SULF,DMC,AC N,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択 される溶媒とDMEとMGの混合物であるか、或はTEP,EC,PC,MF, THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAお よびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMEとGBLの混合物であるか 、或はEC,PC,SULF,ACNおよびDMSUから成る群から選択される 溶媒とDMEとTEPの混合物であるか、或はMF,THF,SULF,DMC ,ACN,MA,DEC,DIO X,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMEとEC の混合物であるか、或はTHF,DECおよびDIOXから成る群から選択され る溶媒とDMEとPCの混合物であるか、或はSULFもしくはACNのいずれ かとDMEとMFの混合物であるか、或はSULFもしくはACNのいずれかと DMEとTHFの混合物であるか、或はDECもしくはDIOXのいずれかとD MEとSULFの混合物であるか、或はDMEとDMCとACNの混合物である か、或はMA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から 選択される溶媒とDMEとACNの混合物であり、少なくとも0.1mS/cm の伝導率を示すことを特徴とするFLIEPEM。 3. 該溶媒もしくは溶媒類がDMF,DME,EC,PC,DMSO,GB L,DMPU,NMP,DMA,DMB,TEP,DBAおよびそれらの混合物 から成る群から選択されるか、或はDME,EC,GBL,DMCおよびACN から成る群から選択される溶媒とPCの混合物であるか、或はDME,GBL, DMSO,DEEおよびDMCから成る群から選択される溶媒とECの混合物で あるか、或はDME,DMSO,GBL,DMFおよびDMAから成る群から選 択される溶媒とNMPの混合物であるか、或はDEEもしくはDMEとGBLの 混合物であるか、或はDEC,DMCおよびPCから成る群から選択される溶媒 とECとDMEの混合物である請求の範囲第2項記載のFLIEPEM。 4. 該溶媒もしくは溶媒類がDMSO,DMF,PC,EC,NMP,GB Lおよびそれらの混合物、そしてそれらとDMC、DMEおよびDECから成る 群から選択される少なくとも1つの溶媒の混合物から成る群から選択される請求 の範囲第3項記載のFLIEPEM。 5. 該溶媒混合物がECとDMCを含むか或はそれらとGBL,PC,DE C,DMSOおよびDMEから成る群から選択される少なくとも1種の追加的溶 媒の混合物を含む請求の範囲第4項記載のFLIEPEM。 6. 該ポリマーがペンダント型のリチウムスルホネート基を有するパーフル オロオレフィンホモポリマーまたはコポリマーである請求の範囲第1または2項 記載のFLIEPEM。 7. 該ペンダント型基がフルオロアルコキシスルホネートである請求の範囲 第6項記載のFLIEPEM。 8. 該ポリマーが非イオン性パーフルオロオレフィンコモノマーを少なくと も50モル%含んで成るコポリマーである請求の範囲第6項記載のFLIEPE M。 9. 該コポリマーが非イオン性パーフルオロオレフィンコモノマーを少なく とも70モル%含んで成る請求の範囲第8項記載のFLIEPEM。 10. 該コポリマーが非イオン性パーフルオロオレフィンコモノマーを少な くとも80モル%含んで成る請求の範囲第9項記載のFLIEPEM。 11. FLIEPEMの製造方法であって、FLIEPMを少なくとも1種 の非プロトン溶媒に−40から200℃の範囲の温度の乾燥環境下で接触させて 少なくとも0.1mS/cmの伝導率を示すFLIEPEMを生じさせることを 含み、ここで、該溶媒とポリマーの組み合わせが少なくとも0.3mS/cmの CPVを示す方法。 12. FLIEPEMの製造方法であって、 FLIEPMを少なくとも1種の非プロトン溶媒に−40から200 ℃の範囲の温度の乾燥環境下で接触させて少なくとも0.1mS/cmの伝導率 を示すFLIEPEMを生じさせることを含み、ここで、該溶媒または溶媒類が ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメトキシエタン(DME)、エチレンカー ボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ジメチルスルホキサイド (DMSO)、ガンマ−ブチロラクトン(GBL)、N,N’−ジメチルプロピ レン尿素(DMPU)、1−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルアセ トアミド(DMA)、N,N’−ジメチルブチルアミド(DMB)、トリエチル ホスフェート(TEP)、N,N’−ジ−n−ブチルアセトアミド(DBA)お よびそれらの混合物から成る群から選択されるか、或はDME、EC、GBL、 ジメチルカーボネート(DMC)およびアクリロニトリル(ACN)から成る群 から選択される溶媒とPCの混合物であるか、或はDME、GBL、DMSO、 ジエトキシエタン(DEE)およびDMCから成る群から選択される溶媒とEC の混合物であるか、或はDME、DMSO、GBL、DMFおよびDMAから成 る群から選択される溶媒とNMPの混合物であるか、或はDEEまたはDMEと GBLの混合物であるか、或はジエチルカーボネート(DEC)、DMCおよび PCから成る群から選択される溶媒とECとDMEの混合物であるか、或はDM A、DMSO、NMP、メチルグリコレート(MG)、GBL、TEP、EC、 DME、PC、蟻酸メチル(MF)、テトラヒドロフラン(THF)、スルホラ ン(SULF)、DMC、ACN、酢酸メチル(MA)、DEC、1,3−ジオ キソラン(DIOX)、DEE、アクリル酸エチル(EA)およびジメチルスル ファイト(DMSU)から成 る群から選択される溶媒とDMFの混合物であるか、或はDMSO,NMP,M G,GBL,TEP,EC,DME,PC,MF,THF,SULF,DMC, ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から 選択される溶媒とDMAの混合物であるか、或はNMP,MG,GBL,TEP ,EC,DME,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DE C,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とD MSOの混合物であるか、或はMG,GBL,TEP,EC,DME,PC,M F,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,E AおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とNMPの混合物であるか、或 はGBL,TEP,EC,DME,PC,MF,THF,SULF,DMC,A CN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選 択される溶媒とMGの混合物であるか、或はTEP,EC,DME,PC,MF ,THF,ACN,MA,DEC,DIOXおよびEAから成る群から選択され る溶媒とGBLの混合物であるか、或はEC,PC,SULF,ACN,DMS Uから成る群から選択される溶媒とTEPの混合物であるか、或はECとDME の混合物であるか、或はACNもしくはDMSUのいずれかとDMEの混合物で あるか、或はDMA,DMSO,NMP,MG,GBL,TEP,DME,PC ,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE ,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とECとDMFの混合物で あるか、或はDMSO,NMP,MG,GBL,TEP,DME,PC,MF, THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAお よびDMSUから成る群から 選択される溶媒とECとDMAの混合物であるか、或はNMP,MG,GBL,T EP,DME,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC ,DIOX,DEE,EA,DMSUから成る群から選択される溶媒とECとD MSOの混合物であるか、或はMG,GBL,TEP,DME,PC,MF,T HF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよ びDMSUから成る群から選択される溶媒とECとNMPの混合物であるか、或 はGBL,TEP,DME,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN, MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択され る溶媒とECとMGの混合物であるか、或はTEP,DME,PC,MF,TH F,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよび DMSUから成る群から選択される溶媒とECとGBLの混合物であるか、或は DME,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DI OX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とECとTE Pの混合物であるか、或はMF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,D EC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒と ECとDMEの混合物であるか、或はDECもしくはDIOXのいずれかとEC とMFの混合物であるか、或はDECもしくはDIOXのいずれかとECとTH Fの混合物であるか、或はECとDMCとDIOXの混合物であるか、或はEC とDECとDIOXの混合物であるか、或はDMA,DMSO,NMP,MG, GBL,TEP,EC,DME,MF,THF,SULF,DMC,ACN,M A,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される 溶媒とPCとDMFの混合物であるか、 或はDMSO,NMP,MG,GBL,TEP,EC,DME,MF,THF, SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDM SUから成る群から選択される溶媒とPCとDMAの混合物であるか、或はNM P,MG,GBL,TEP,EC,DME,MF,THF,SULF,DMC, ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から 選択される溶媒とPCとDMSOの混合物であるか、或はMG,GBL,TEP ,EC,DME,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,D IOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とPCとN MPの混合物であるか、或はGBL,TEP,EC,DME,MF,THF,S ULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMS Uから成る群から選択される溶媒とPCとMGの混合物であるか、或はTEP, EC,DME,MF,THF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DE E,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とPCとGBLの混合物 であるか、或はEC,DME,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA ,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶 媒とPCとTEPの混合物であるか、或はTHE,DECおよびDIOXから成 る群から選択される溶媒とPCとDMEの混合物であるか、或はDMSO,NM P,MG,GBL,TEP,EC,DME,PC,MF,THF,SULF,A CN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選 択される溶媒とDMCとDMAの混合物であるか、或はNMP,MG,GBL, TEP,EC,DME,PC,MF,THF,SULF,ACN,MA,DEC ,DIOX,DEE,EAおよび DMSUから成る群から選択される溶媒とDMCとDMSOの混合物であるか、 或はMG,GBL,TEP,EC,DME,PC,MF,THF,SULF,A CN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選 択される溶媒とDMCとNMPの混合物であるか、或はGBL,TEP,EC, DME,PC,MF,THF,SULF,ACN,MA,DEC,DIOX,D EE,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMCとMGの混合 物であるか、或はTEP,EC,DME,PC,MF,THF,ACN,MA, DEC,DIOXおよびEAから成る群から選択される溶媒とDMCとGBLの 混合物であるか、或はEC,PC,SULFおよびACNから成る群から選択さ れる溶媒とDMCとTEPの混合物であるか、或はDMEもしくはDIOXのい ずれかとDMCとECの混合物であるか、或はDMCとDMEとACNの混合物 であるか、或はDMA,DMSO,NMP,MG,GBL,TEP,EC,PC ,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE ,EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMEとDMFの混合物 であるか、或はDMSO,NMP,MG,GBL,TEP,EC,PC,MF, THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAお よびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMEとDMAの混合物であるか 、或はNMP,MG,GBL,TEP,EC,PC,MF,THF,SULF, DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成 る群から選択される溶媒とDMEとDMSOの混合物であるか、或はMG,GB L,TEP,EC,PC,MF,THF,SULF,DMC,ACN,MA,D EC,DIOX,DEE,E AおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMEとNMPの混合物であ るか、或はGBL,TEP,EC,PC,MF,THF,SULF,DMC,A CN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群から選 択される溶媒とDMEとMGの混合物であるか、或はTEP,EC,PC,MF ,THF,SULF,DMC,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EA およびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMEとGBLの混合物である か、或はEC,PC,SULF,ACNおよびDMSUから成る群から選択され る溶媒とDMEとTEPの混合物であるか、或はMF,THF,SULF,DM C,ACN,MA,DEC,DIOX,DEE,EAおよびDMSUから成る群 から選択される溶媒とDMEとECの混合物であるか、或はTHF,DECおよ びDIOXから成る群から選択される溶媒とDMEとPCの混合物であるか、或 はSULFもしくはACNのいずれかとDMEとMFの混合物であるか、或はS ULFもしくはACNのいずれかとDMEとTHFの混合物であるか、或はDE CもしくはDIOXのいずれかとDMEとSULFの混合物であるか、或はDM EとDMCとACNの混合物であるか、或はMA,DEC,DIOX,DEE, EAおよびDMSUから成る群から選択される溶媒とDMEとACNの混合物で ある方法。 13. 該溶媒もしくは溶媒類がDMF,DME,EC,PC,DMSO,G BL,DMPU,NMP,DMA,DMB,TEP,DBAおよびそれらの混合 物から成る群から選択されるか、或はDME,EC,GBL,DMCおよびAC Nから成る群から選択される溶媒とPCの混合物であるか、或はDME,GBL ,DMSO,DEEおよびDMCか ら成る群から選択される溶媒とECの混合物であるか、或はDME,DMSO, GBL,DMFおよびDMAから成る群から選択される溶媒とNMPの混合物で あるか、或はDEEもしくはDMEとGBLの混合物であるか、或はDEC,D MCおよびPCから成る群から選択される溶媒とECとDMEの混合物である請 求の範囲第12項記載の方法。 14. 該溶媒もしくは溶媒類がDMSO,DMF,PC,EC,NMP,G BLおよびそれらの混合物、そしてそれらとDMC、DMEおよびDECから成 る群から選択される少なくとも1つの溶媒の混合物から成る群から選択される請 求の範囲第13項記載の方法。 15. 該溶媒がECとDMCの混合物を含むか或はそれらとGBL,PC, DEC,DMSOおよびDMEから成る群から選択される少なくとも1種の追加 的溶媒の混合物を含む請求の範囲第14項記載の方法。 16. リチウムイオンバッテリーであって、正電極、負電極および該正電 極と負電極の間に位置していてそれらとイオン伝導的に接触しているFLIEP EMを含んで成る電気化学電池を1つ以上および該電極を外部の電気負荷または 源につなげる手段を含むバッテリー。 17. 該バッテリーが再充電可能である請求の範囲第16項記載のバッテリ ー。 18. 多孔質電極であって、電極活性材料の粒子、高度にフッ素置換されて いるリチウムイオン交換ポリマー、および請求の範囲第2項記載の群から選択さ れる少なくとも1種の非プロトン溶媒を含んで成る多孔質電極。 19. 該電極が請求の範囲第18項記載の電極である請求の範囲第17項記 載のバッテリー。 20. 電極の製造方法であって、 ペンダント型のフルオロアルコキシリチウムスルホネートもしくはス ルホニルフルオライド基を有する高度にフッ素置換されているポリマーが入って いる溶液もしくは分散液を生じさせ、 この溶液もしくは分散液に粒子形態の電極活性材料を混合することで コーティングペーストを生じさせ、 このコーティングペーストからフィルムを生じさせ、 熱をかけることで該ポリマーをフィルム内で融合させ、そして 該ペンダント型基がスルホニルフルオライドの時には、該ポリマーに 加水分解を受けさせてリチウムアイオノマーを生じさせる、 ことを含む方法。 21. 該ポリマーがペンダント型のフルオロアルコキシリチウムスルホネー ト基を有しそして該溶媒がプロピレンカーボネートとアルコールの混合物である 請求の範囲第20項記載の方法。 22. 該非イオン性パーフルオロオレフィンモノマーがテトラフルオロエチ レン(TFE)、ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン 、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロ(アルキ ルビニルエーテル)およびそれらの混合物から成る群から選択される請求の範囲 第8項記載のFLIEPEM。 23. 該コポリマーがTFEと式: −(O−CF2CFR)aO−CF2CFR’SO3Li [式中、 RおよびR’は、独立して、F、Cl、または炭素原子数が1から10 の完全フッ素置換アルキル基から選択され、a=0、1または2である] で表されるペンダント型基を有するパーフルオロビニルモノマーから作られたも のである請求の範囲第8項記載のFLIEPEM。 24. RがCF3でR’がFでa=0または1である請求の範囲第23項記 載のFLIEPEM。 25. a=1である請求の範囲第24項記載のFLIEPEM。 26. 600−1500グラム/当量の範囲の当量重量を有する請求の範囲 第8項記載のFLIEPEM。 27. 900−1200グラム/当量の範囲の当量重量を有する請求の範囲 第26項記載のFLIEPEM。 28. 該ポリマーが非イオン性パーフルオロオレフィンモノマーを少なくと も50モル%含んで成るコポリマーである請求の範囲第11または12項記載の 方法。 29. 該非イオン性パーフルオロオレフィンモノマーをテトラフルオロエチ レン(TFE)、ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン 、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロ(アルキ ルビニルエーテル)およびそれらの混合物から成る群から選択する請求の範囲第 28項記載の方法。 30. 該コポリマーをTFEと式: −(O−CF2CFR)aO−CF2CFR’SO3Li [式中、 RはCF3であり、R’はFでありそしてa=0または1である] で表されるペンダント型基を有するパーフルオロビニルモノマーから生じさせる 請求の範囲第28項記載の方法。 31. 該FLIEPMを少なくとも2種類の非プロトン溶媒に接触させる請 求の範囲第11または12項記載の方法であって、更に、1番目の溶媒接触段階 の後に追加的溶媒接触段階を少なくとも1段階含む方法。
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