JP6678113B2 - アルカリ金属膜の生成における潤滑剤としてのポリマーおよびその使用 - Google Patents
アルカリ金属膜の生成における潤滑剤としてのポリマーおよびその使用 Download PDFInfo
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Description
本願は、適用可能な法の下で、米国仮特許出願第61/973,493号の優先権を主張し、この米国仮特許出願は、その全体があらゆる目的で本明細書に参考として援用される。
本技術は、ポリマーの分野に関し、圧延(ローラー間)のための潤滑剤としてのポリマーの使用、およびポリマーを含む組成物に関する。また本技術は、その1つの表面上または2つの表面上に潤滑剤および/または組成物を含むアルカリ金属膜に関する。また本技術は、潤滑剤および組成物の使用を含めた、アルカリ金属薄膜またはそれらの合金を生成する方法と関連し、こうして生成された、電気化学セルにおいて使用するのに適した膜と関連する。
幅広の帯の形態の数十メートルの長さのリチウム薄膜を、信頼できる急速なプロセスによって生成するには、化学反応性、可鍛性、簡単な接触による急速な自己融着、および通常の金属を含めたほとんどの固体材料に対する強力な接着性といった、この金属の極度の物理的および化学的特性に起因する、深刻な技術的困難が伴う。
第1の態様によれば、本願は、式Iのポリマーとして定義される潤滑剤を記載し、
mは、正の整数であり、ポリマー中の繰り返し単位Aの数を示しており、nは、0であるか、または正の整数であり、ポリマー中の繰り返し単位Bの数を示しており、nが0である場合には繰り返し単位Bは存在せず、mおよびnは、式Iのポリマーの分子量が1000〜106の範囲内となるように選択され、
R1は、出現するごとに独立に、直鎖または分岐鎖の一価の炭化水素ラジカルから選択され、
R2は、出現するごとに独立に、−CH2CH2O−および−CH2CH2CH2O−から選択され、ここでR2は、炭素原子によってNに結合しているか、またはR2は存在せず、Nは、R4に共有結合しており、
R3は、出現するごとに独立に、直鎖または分岐鎖の一価の炭化水素ラジカルから選択され、
R4は、出現するごとに独立に、式−[CH(R5)CH2O]sCH3のポリエーテル残基であり、ここで、5≦s≦100であり、
R5は、出現するごとに独立に、HまたはCH3である。
a)本明細書に定義の潤滑剤を含む組成物を、アルカリ金属帯板の第1の表面および第2の表面の少なくとも一方の上に適用して、潤滑されたアルカリ金属帯板を得るステップと、
b)少なくとも2つのローラーの間で、ステップ(a)で得られた潤滑されたアルカリ金属帯板を圧延して、アルカリ金属膜を生成するステップと
を含む。
本発明は、例えば以下の項目を提供する。
(項目1)
式Iのポリマーからなる潤滑剤であって、
式中、
mおよびnは、それぞれ前記ポリマー中の繰り返し単位AおよびBの数を示しており、mは、正の整数であり、nは正の整数であるか、または前記繰り返し単位Bが存在しない場合は0であり、ここでmおよびnは、前記式Iのポリマーの分子量が1000〜10 6 の範囲内となるように選択され、
R 1 は、出現するごとに独立に、直鎖または分岐鎖の一価の炭化水素ラジカルから選択され、
R 2 は、出現するごとに独立に、−CH 2 CH 2 O−および−CH 2 CH 2 CH 2 O−から選択され、ここでR 2 は、炭素原子によってNに結合しているか、またはR 2 は存在せず、NはR 4 に共有結合しており、
R 3 は、出現するごとに独立に、直鎖または分岐鎖の一価の炭化水素ラジカルから選択され、
R 4 は、出現するごとに独立に、式−[CH(R 5 )CH 2 O] s CH 3 のポリエーテル残基であり、ここで、5≦s≦100であり、
R 5 は、出現するごとに独立に、水素原子またはCH 3 基である、潤滑剤。
(項目2)
mおよびnが、式Iの前記潤滑剤の分子量が2000〜250,000の範囲内となるように選択される、項目1に記載の潤滑剤。
(項目3)
mおよびnが、式Iの前記潤滑剤の分子量が2000〜50,000の範囲内となるように選択される、項目1または2に記載の潤滑剤。
(項目4)
mおよびnが、式Iの前記潤滑剤の分子量が50,000〜200,000の範囲内となるように選択される、項目1または2に記載の潤滑剤。
(項目5)
R 1 が、出現するごとに独立に、式C r H 2r+1 の直鎖または分岐鎖の炭化水素ラジカルであり、式中、4≦r≦24である、項目1から4のいずれか一項に記載の潤滑剤。
(項目6)
R 1 が、出現するごとに独立に、式C r H 2r+1 の直鎖または分岐鎖の炭化水素ラジカルであり、式中、8≦r≦18である、項目1から5のいずれか一項に記載の潤滑剤。
(項目7)
R 3 が、出現するごとに独立に、式C t H 2t+1 の直鎖または分岐鎖の炭化水素ラジカルであり、式中、4≦t≦24である、項目1から6のいずれか一項に記載の潤滑剤。
(項目8)
R 3 が、出現するごとに独立に、式C t H 2t+1 の直鎖または分岐鎖の炭化水素ラジカルであり、式中、8≦t≦18である、項目1から7のいずれか一項に記載の潤滑剤。
(項目9)
8≦s≦50である、項目1から8のいずれか一項に記載の潤滑剤。
(項目10)
前記ポリマー中、モルパーセントとして表される前記繰り返し単位A:Bの比が、100:0〜10:90の範囲内である、項目1から9のいずれか一項に記載の潤滑剤。
(項目11)
R 2 が、式−CH 2 CH 2 O−の二価のラジカルである、項目1から10のいずれか一項に記載の潤滑剤。
(項目12)
R 2 が、式−CH 2 CH 2 CH 2 O−の二価のラジカルである、項目1から10のいずれか一項に記載の潤滑剤。
(項目13)
R 2 が存在しない、項目1から10のいずれか一項に記載の潤滑剤。
(項目14)
R 4 が、式−[CH(R 5 )CH 2 O] s CH 3 のポリエーテル残基であり、式中、R 5 は、出現するごとにCH 3 である、項目1から13のいずれか一項に記載の潤滑剤。
(項目15)
R 4 が、式−[CH(R 5 )CH 2 O] s CH 3 のポリエーテル残基であり、式中、R 5 は、出現するごとに水素である、項目1から13のいずれか一項に記載の潤滑剤。
(項目16)
R 4 が、式−[CH(R 5 )CH 2 O] s CH 3 のポリエーテル残基であり、R 5 が、出現するごとに独立に、CH 3 または水素であり、したがって、R 4 が、プロピレンオキシド(PO)およびエチレンオキシド(EO)の繰り返し単位を含むポリエーテル残基である、項目1から13のいずれか一項に記載の潤滑剤。
(項目17)
前記ポリエーテル残基が、約20:1〜約1:30のPO:EOのモル比を有する、項目16に記載の潤滑剤。
(項目18)
前記PO:EOのモル比が約10:1〜約1:10である、項目17に記載の潤滑剤。
(項目19)
前記ポリエーテル残基が、約300g/モル〜約5000g/モルの分子量を有する、項目14から18のいずれか一項に記載の潤滑剤。
(項目20)
前記ポリエーテル残基が、約500〜約2500g/モルの分子量を有する、項目14から19のいずれか一項に記載の潤滑剤。
(項目21)
表1に定義されているポリマー1〜5から選択される、項目1に記載の潤滑剤。
(項目22)
項目1から21のいずれか一項に記載の潤滑剤を、アルカリ金属に対して不活性である溶媒と一緒に含む、組成物。
(項目23)
前記溶媒が、炭化水素溶媒、芳香族溶媒、およびこれらの混合物から選択される、項目22に記載の組成物。
(項目24)
前記溶媒が、少なくとも1種の芳香族溶媒および少なくとも1種の炭化水素溶媒を含む溶媒系である、項目23に記載の組成物。
(項目25)
前記炭化水素溶媒が、ヘキサンおよびヘプタンから選択される、項目23または24に記載の組成物。
(項目26)
前記芳香族溶媒が、トルエンである、項目23または24に記載の組成物。
(項目27)
前記潤滑剤が、前記組成物の総体積に対して約0.001%〜約10%(重量/体積)の濃度で存在する、項目22から26のいずれか一項に記載の組成物。
(項目28)
前記潤滑剤が、前記組成物の総体積に対して約0.01%〜約5%(重量/体積)の範囲の濃度で存在する、項目27に記載の組成物。
(項目29)
第1の表面および第2の表面を有し、前記第1の表面および第2の表面の少なくとも一方の上に、項目1から21のいずれか一項に記載の潤滑剤または項目22から28のいずれか一項に記載の組成物の薄層を含む、アルカリ金属膜。
(項目30)
約5μm〜約50μmの範囲の厚さを有する、項目29に記載のアルカリ金属膜。
(項目31)
前記アルカリ金属が、リチウム、リチウム合金、ナトリウム、およびナトリウム合金から選択される、項目29または30に記載のアルカリ金属膜。
(項目32)
前記アルカリ金属が、少なくとも99重量%の純度を有するリチウム、または重量で3000ppm未満の不純物を含むリチウム合金である、項目31に記載のアルカリ金属膜。
(項目33)
その前記第1の表面および第2の表面の少なくとも一方の上に、不動態層を含む、項目29から32のいずれか一項に記載のアルカリ金属膜。
(項目34)
その前記第1の表面および第2の表面上に、不動態層を含む、項目33に記載のアルカリ金属膜。
(項目35)
前記不動態層が、100Åもしくはそれ未満、または50Åもしくはそれ未満の厚さを有する、項目33または34のいずれか一項に記載のアルカリ金属膜。
(項目36)
前記アルカリ金属が、リチウムまたはリチウム合金であり、前記不動態層が、Li 2 O、Li 2 CO 3 、LiOH、または前記化合物の少なくとも2種の組合せを含む、項目33から35のいずれか一項に記載のアルカリ金属膜。
(項目37)
アルカリ金属膜を生成する方法であって、
a)項目22から28のいずれか一項に記載の組成物を、アルカリ金属帯板の第1の表面および第2の表面の少なくとも一方の上に適用して、潤滑されたアルカリ金属帯板を得るステップと、
b)少なくとも2つのローラーの間で、ステップ(a)で得られた前記潤滑されたアルカリ金属帯板を圧延して、アルカリ金属膜を生成するステップと
を含む方法。
(項目38)
本質的に乾燥した空気雰囲気中で実施される、項目37に記載の方法。
(項目39)
無水チャンバまたは露点が−45〜−55℃で相対湿度が0.7〜2.2%に湿度制御されたチャンバ内で実施される、項目37または38に記載の方法。
(項目40)
前記無水チャンバまたは露点が約−50℃で相対湿度が約1.3%に湿度制御された前記チャンバで、項目39に記載の方法。
(項目41)
ステップ(a)で使用される前記アルカリ金属帯板を、アルカリ金属から製造された鋳塊または棒の押出し成形によって得るステップをさらに含む、項目37から40のいずれか一項に記載の方法。
(項目42)
ステップ(a)が、前記ローラーの注入口で前記組成物を前記帯板に適用することによって、および/またはステップ(b)の前に、前記帯板上に組成物を追加で直接添加してもしくは添加せずに、圧延ローラーを事前コーティングすることによって実施される、項目37から41のいずれか一項に記載の方法。
(項目43)
項目37から42のいずれか一項に記載の方法によって生成された、アルカリ金属膜。
(項目44)
約5μm〜約50μmの範囲の厚さを有する、項目43に記載のアルカリ金属膜。
(項目45)
前記アルカリ金属が、リチウム、リチウム合金、ナトリウム、およびナトリウム合金から選択される、項目43または44に記載のアルカリ金属膜。
(項目46)
前記アルカリ金属が、少なくとも99重量%の純度を有するリチウム、または重量で3000ppm未満の不純物を含むリチウム合金である、項目45に記載のアルカリ金属膜。
(項目47)
その前記第1の表面および第2の表面の少なくとも一方の上に、安定で均一な不動態層を含む、項目43から46のいずれか一項に記載のアルカリ金属膜。
(項目48)
その前記第1の表面および第2の表面上に、不動態層を含む、項目47に記載のアルカリ金属膜。
(項目49)
前記不動態層が、100Åもしくはそれ未満、または50Åもしくはそれ未満の厚さを有する、項目47または48に記載のアルカリ金属膜。
(項目50)
前記アルカリ金属が、リチウムまたはリチウム合金であり、前記不動態層が、Li 2 O、Li 2 CO 3 、LiOHまたは前記化合物の少なくとも2種の組合せを含む、項目47から49のいずれか一項に記載のアルカリ金属膜。
(項目51)
項目29から36および43から50のいずれか一項に記載のアルカリ金属膜を含む、電極。
詳細な説明および以下の実施例は、例示のために示され、本発明の範囲をさらに限定するものと解釈されるべきではない。
本明細書に記載のポリマーは、アルカリ金属膜の圧延で使用される潤滑剤として有用である。これらの剤は、式I
式中、
mおよびnは、ポリマー中の繰り返し単位AおよびBの数をそれぞれ示しており、mは、正の整数であり、nは正の整数であるか、または繰り返し単位Bが存在しない場合は0であり、mおよびnは、式Iのポリマーの分子量が、両端値を含めて1000〜106、2000〜250,000、2000〜100,000、2000〜50,000、またはさらには50,000〜200,000の範囲内となるように選択され、
R1は、出現するごとに独立に、直鎖または分岐鎖の一価の炭化水素ラジカル、好ましくは式CrH2r+1の直鎖または分岐鎖の一価の炭化水素ラジカルから選択され、式中、4≦r≦24、好ましくは8≦r≦18であり、
R2は、出現するごとに独立に、−CH2CH2O−および−CH2CH2CH2O−から選択され、R2は、炭素原子によってNに結合しているか、またはR2は存在せず、Nは、R4に共有結合しており、
R3は、出現するごとに独立に、直鎖または分岐鎖の一価の炭化水素ラジカル、好ましくは式CtH2t+1の直鎖または分岐鎖の一価の炭化水素ラジカルから選択され、式中、4≦t≦24、好ましくは8≦t≦18であり、
R4は、出現するごとに独立に、式−[CH(R5)CH2O]sCH3のポリエーテル残基であり、式中、5≦s≦100、好ましくは8≦s≦50であり、
R5は、出現するごとに独立に、水素原子またはCH3基である。
アルカリ金属膜は、例えば、リチウムまたはリチウム合金、ナトリウムまたはナトリウム合金、好ましくはリチウムまたはリチウムが主な構成成分である合金、好ましくは、少なくとも99重量%の純度を有するリチウム、または重量で3000ppm未満の不純物を含むリチウム合金からなる。
本明細書に記載のアルカリ金属膜は、式Iの潤滑剤およびその潤滑剤を含む組成物を使用して、ローラー間の圧延またはカレンダー成型によって生成される。金属圧延によってリチウム膜を調製する方法は、例えば、米国特許第5,837,401号および同第6,019,801号に例示されている(共にGauthierらの名称で発行されている)。Gauthierらのものに記載されている方法は、本明細書に記載の潤滑剤および組成物を使用して実施することができる(例えば、先のセクションIを参照)。
本明細書で生成されたアルカリ金属膜は、電気化学セルを生成するのに有用である。例えば、電気化学セルは、活性電極材料としてリチウムなどのアルカリ材料膜を有する少なくとも1つの電極、対電極、および電極と対電極の間の電解質を含む。1つの選択肢は、複数の配列(例えば、複数の電極/電解質/対電極または対電極/電解質/電極/電解質/対電極の配列)を含む電気化学セルに関係する。例えば、セルは、シリンダーの形態に折り畳まれても圧延されてもよい多層材料であり得る。
電極は、セクションIIに記載されている、またはセクションIIIのプロセスによって調製される、少なくとも1つのアルカリ金属膜を含む。好ましくは、電極のアルカリ金属膜は、活性なリチウム膜またはリチウムが主な構成成分である合金、好ましくは、少なくとも99重量%の純度を有するリチウム、または重量で3000ppm未満の不純物を含むリチウム合金である。
これらの電気化学セルで使用される電解質には、活性なリチウム膜または別のアルカリ金属から製造された電極の使用と適合性のある任意の電解質が含まれる。このような電解質の例として、限定されないが、非水性の液体電解質、ゲルポリマー電解質、および固体ポリマー電解質が挙げられる。以下の電解質は、例示的な例として示されており、限定的なものと解釈されるべきではない。
対電極は、アルカリ金属電極、特に金属リチウムの使用と適合性のある少なくとも1種の電気化学的に活性な材料(EAM)を含む。当分野で公知の任意の対電極EAMは、これらの電気化学セルに使用することができる。例えば、対電極EAMは、約1V〜約5Vの範囲内の電圧で操作することができる。対電極EAMの例は、例えばWhittingham M. S.(2004年)、Chem. Rev.、104巻、4271〜4301頁に見出すことができ、これは、その全体があらゆる目的で本明細書に参考として援用される。
PEO(200)ジステアリン酸エステル:米国特許第6,019,801号に記載のPEO−200ジステアリン酸エステル。
C−LiFePO4:炭素でコーティングされたLiFePO4
潤滑剤を、1重量%のPEO(200)ジステアリン酸エステルを、トルエンとヘキサンの混合物(80:20(体積:体積)、共に無水)に添加することによって調製した。次に、27μmの厚さを有するリチウム膜を、この潤滑剤に5分間浸漬させる。
4cm2セルを、配置Li/SPE/Liに従って実験室で組み立てた。Li/SPE/Liセルの80℃における初期インピーダンスは、15オームであった。6週間後、インピーダンスは111オームに達し、640%のインピーダンスの増大を示した。
4cm2セルを、配置C−LiFePO4/SPE/Liに従って実験室で組み立てた。次に、セルをC/4速度で放電し、80℃で電圧2.5Vから3.8VまでC/4速度で充電した。セルの初期能力は、158mAh/gであった。350サイクルの後、能力は、初期能力の80%に達した。
潤滑剤を、1重量%のポリマー1を、トルエンとヘキサンの混合物(80:20(体積:体積)、共に無水)に添加することによって調製した。次に、27μmの厚さを有するリチウム膜を、この潤滑剤に約5分間浸漬させた。
4cm2セルを、配置Li/SPE/Liに従って実験室で組み立てた。配置Li/SPE/Liのセルの80℃における初期インピーダンスは、22オームであった。6週間後、インピーダンスは48オームに達し、120%のインピーダンスの増大を示した。
4cm2セルを、実施例1(b)のように、配置C−LiFePO4/SPE/Liに従って実験室で組み立てた。次に、セルをC/4速度で放電し、80℃で電圧2.5Vから3.8VまでC/4速度で充電した。セルの初期能力は、160mAh/gであった。1100サイクルの後、能力は、初期能力の80%に達した。
インピーダンスの増大は、このセルの方が、PEO(200)ジステアリン酸エステルに基づく潤滑剤を使用した実施例1のものよりも低い。ポリマー1に基づく潤滑剤を使用すると、リチウム表面上に安定でより均一な不動態層が得られる。ポリマー1の薄層を含むリチウム膜を組み込んだセルは、実施例1に記載のセルと比較して、寿命サイクルの改善をもたらした。
潤滑剤を、1重量%のポリマー2を、トルエンとヘキサンの混合物(80:20(体積:体積)、共に無水)に添加することによって調製した。次に、27μmの厚さを有するリチウム膜を、この潤滑剤に約5分間浸漬させた。
4cm2セルを、配置Li/SPE/Liに従って実験室で組み立てた。配置Li/SPE/Liを有するセルの80℃における初期インピーダンスは、23オームであった。6週間後、インピーダンスは45オームに達し、96%のインピーダンスの増大を示した。
4cm2セルを、実施例1(b)のように、配置C−LiFePO4/SPE/Liに従って実験室で組み立てた。次に、セルをC/4速度で放電し、80℃で電圧2.5Vから3.8VまでC/4速度で充電した。セルの初期能力は、161mAh/gであった。1300サイクルの後、能力は、初期能力の80%に達した(20%低下)。
インピーダンスの増大は、このセルの方が、PEO(200)ジステアリン酸エステルに基づく潤滑剤を使用した実施例1(b)のものよりも低い。また、ポリマー2に基づく潤滑剤を使用すると、リチウム表面上に非常に安定でより均一な不動態層が得られる。また、このセルは、実施例1(b)に記載のセルと比較して、寿命サイクルの改善をもたらした。
36.26gの市販のポリ(オクタデセン−alt−無水マレイン酸)ポリマー(Mw約65,000)を、室温で撹拌しながらトルエン250mLに溶解させる。トルエン100mL中のオクタデシルアミン(18g)を、撹拌しながら2時間かけて溶液に滴下添加する。次に、トルエン50mLで希釈した、PO/EO比が3:19のタイプM−1000(XTJ−506)のJeffamine(登録商標)40gを、なおも撹拌しながら急速に添加する。次に、得られた三元溶液を、ディーン−スターク装置および凝縮器を備えた500mLの丸底フラスコに入れる。溶液を、8時間加熱還流させ、その間にディーン−スターク装置のビュレット内に、イミドの形成中に放出された水が徐々に現れる。
36.26gの市販のポリ(オクタデセン−alt−無水マレイン酸)ポリマー(Mw約65,000)および11gのトリメチルアミンを、室温で撹拌しながらトルエン250mLに溶解させる。トルエン100mL中のオクタデシルアミン(21.5g)を、撹拌しながら2時間かけて溶液に滴下添加する。次に、トルエン100mLに溶解させた、PO/EO比が10:31のタイプM−2070のJeffamine(登録商標)45gを、なおも撹拌しながら急速に添加する。次に、得られた四元溶液を、ディーン−スターク装置および凝縮器を備えた500mLの丸底フラスコに入れる。溶液を、8時間加熱還流させ、その間にディーン−スターク装置のビュレット内に、イミドの形成中に放出された水が徐々に現れる。
10gの市販の無水マレイン酸(Aldrich)を、トルエン300mL中の105gのJeffamine(登録商標)M−1000(Huntsman corporation)の溶液に添加する。Jeffamineの末端NH2基のイミド化を行うために、反応混合物を、ディーン−スターク脱水に5時間付す。得られた透明溶液を、温度0℃に冷却し、1−オクタデセン25.8gおよびアゾビス(イソブチロニトリル)1.3gを添加する。混合物を、窒素バブリング(100mL/分)によって1時間脱気する。中性ガスの掃引を停止し、反応混合物を24時間80℃に加熱する。わずかに褐色の呈色を有する溶液を、0.1M硫酸溶液で3回洗浄し、次に純水で再び3回洗浄する。上清溶液を分離し、トルエンを蒸発させる。約5000g/molの分子量を有する粘性の液体(ポリマー1)が得られ、それを、圧延プロセスで使用することができる。
合成例3と同様の手法で、10gの市販の無水マレイン酸(Aldrich)を、トルエン500mL中の210gのJeffamine(登録商標)M−2070(Huntsman corporation)の溶液に添加する。反応混合物を、ディーン−スターク脱水に5時間付す。得られた透明溶液を、温度0℃に冷却し、1−オクタデセン25.8gおよびアゾビス(イソブチロニトリル)1.6gを添加する。混合物を、窒素バブリング(100mL/分)によって1時間脱気する。中性ガスの掃引を停止し、反応混合物を24時間80℃に加熱する。わずかに褐色の呈色を有する溶液を、0.1M硫酸溶液で3回洗浄し、次に純水で再び3回洗浄する。上清溶液を分離し、トルエンを蒸発させる。約5000g/molの分子量を有する粘性の液体(ポリマー2)が得られ、それを、圧延プロセスで使用することができる。
Claims (52)
- アルカリ金属膜の圧延に使用するための、潤滑剤を含む組成物であって、ここで、該潤滑剤は、式Iのポリマーからなり、
mおよびnは、それぞれ前記ポリマー中の繰り返し単位AおよびBの数を示しており、mは、正の整数であり、nは正の整数であるか、または前記繰り返し単位Bが存在しない場合は0であり、ここでmおよびnは、前記式Iのポリマーの分子量が1000〜106の範囲内となるように選択され、
R1は、出現するごとに独立に、直鎖または分岐鎖の一価の炭化水素ラジカルから選択され、
R2は、出現するごとに独立に、−CH2CH2O−および−CH2CH2CH2O−から選択され、ここでR2は、炭素原子によってNに結合しているか、またはR2は存在せず、NはR4に共有結合しており、
R3は、出現するごとに独立に、直鎖または分岐鎖の一価の炭化水素ラジカルから選択され、
R4は、出現するごとに独立に、式−[CH(R5)CH2O]sCH3のポリエーテル残基であり、ここで、5≦s≦100であり、
R5は、出現するごとに独立に、水素原子またはCH3基である、組成物。 - mおよびnが、式Iの前記潤滑剤の分子量が2000〜250,000の範囲内となるように選択される、請求項1に記載の組成物。
- mおよびnが、式Iの前記潤滑剤の分子量が2000〜50,000の範囲内となるように選択される、請求項1または2に記載の組成物。
- mおよびnが、式Iの前記潤滑剤の分子量が50,000〜200,000の範囲内となるように選択される、請求項1または2に記載の組成物。
- R1が、出現するごとに独立に、式CrH2r+1の直鎖または分岐鎖の炭化水素ラジカルであり、式中、4≦r≦24である、請求項1から4のいずれか一項に記載の組成物。
- R1が、出現するごとに独立に、式CrH2r+1の直鎖または分岐鎖の炭化水素ラジカルであり、式中、8≦r≦18である、請求項1から5のいずれか一項に記載の組成物。
- R3が、出現するごとに独立に、式CtH2t+1の直鎖または分岐鎖の炭化水素ラジカルであり、式中、4≦t≦24である、請求項1から6のいずれか一項に記載の組成物。
- R3が、出現するごとに独立に、式CtH2t+1の直鎖または分岐鎖の炭化水素ラジカルであり、式中、8≦t≦18である、請求項1から7のいずれか一項に記載の組成物。
- 8≦s≦50である、請求項1から8のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記ポリマー中、モルパーセントとして表される前記繰り返し単位A:Bの比が、100:0〜10:90の範囲内である、請求項1から9のいずれか一項に記載の組成物。
- R2が、式−CH2CH2O−の二価のラジカルである、請求項1から10のいずれか一項に記載の組成物。
- R2が、式−CH2CH2CH2O−の二価のラジカルである、請求項1から10のいずれか一項に記載の組成物。
- R2が存在しない、請求項1から10のいずれか一項に記載の組成物。
- R4が、式−[CH(R5)CH2O]sCH3のポリエーテル残基であり、式中、R5は、出現するごとにCH3である、請求項1から13のいずれか一項に記載の組成物。
- R4が、式−[CH(R5)CH2O]sCH3のポリエーテル残基であり、式中、R5は、出現するごとに水素である、請求項1から13のいずれか一項に記載の組成物。
- R4が、式−[CH(R5)CH2O]sCH3のポリエーテル残基であり、R5が、出現するごとに独立に、CH3または水素であり、したがって、R4が、プロピレンオキシド(PO)およびエチレンオキシド(EO)の繰り返し単位を含むポリエーテル残基である、請求項1から13のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記ポリエーテル残基が、20:1〜1:30のPO:EOのモル比を有する、請求項16に記載の組成物。
- 前記PO:EOのモル比が10:1〜1:10である、請求項17に記載の組成物。
- 前記ポリエーテル残基が、300g/モル〜5000g/モルの分子量を有する、請求項14から18のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記ポリエーテル残基が、500〜2500g/モルの分子量を有する、請求項14から19のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記潤滑剤がポリマー1〜5から選択される、請求項1に記載の組成物。
- アルカリ金属に対して不活性である溶媒をさらに含む、請求項1から21のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記溶媒が、炭化水素溶媒、芳香族溶媒、およびこれらの混合物から選択される、請求項22に記載の組成物。
- 前記溶媒が、少なくとも1種の芳香族溶媒および少なくとも1種の炭化水素溶媒を含む溶媒系である、請求項23に記載の組成物。
- 前記炭化水素溶媒が、ヘキサンおよびヘプタンから選択される、請求項23または24に記載の組成物。
- 前記芳香族溶媒が、トルエンである、請求項23または24に記載の組成物。
- 前記潤滑剤が、前記組成物の総体積に対して0.001%〜10%(重量/体積)の濃度で存在する、請求項22から26のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記潤滑剤が、前記組成物の総体積に対して0.01%〜5%(重量/体積)の範囲の濃度で存在する、請求項27に記載の組成物。
- 第1の表面および第2の表面を有し、前記第1の表面および第2の表面の少なくとも一方の上に、請求項1から28のいずれか一項に記載の組成物の薄層を含む、アルカリ金属膜。
- 5μm〜50μmの範囲の厚さを有する、請求項29に記載のアルカリ金属膜。
- 前記アルカリ金属が、リチウム、リチウム合金、ナトリウム、およびナトリウム合金から選択される、請求項29または30に記載のアルカリ金属膜。
- 前記アルカリ金属が、少なくとも99重量%の純度を有するリチウム、または重量で3000ppm未満の不純物を含むリチウム合金である、請求項31に記載のアルカリ金属膜。
- その前記第1の表面および第2の表面の少なくとも一方の上に、不動態層を含む、請求項29から32のいずれか一項に記載のアルカリ金属膜。
- その前記第1の表面および第2の表面上に、不動態層を含む、請求項33に記載のアルカリ金属膜。
- 前記不動態層が、100Åもしくはそれ未満の厚さを有する、請求項33または34のいずれか一項に記載のアルカリ金属膜。
- 前記不動態層が、50Åもしくはそれ未満の厚さを有する、請求項33から35のいずれか一項に記載のアルカリ金属膜。
- 前記アルカリ金属が、リチウムまたはリチウム合金であり、前記不動態層が、Li2O、Li2CO3、LiOH、または前記化合物の少なくとも2種の組合せを含む、請求項33から36のいずれか一項に記載のアルカリ金属膜。
- アルカリ金属膜を生成する方法であって、
a)請求項22から28のいずれか一項に記載の組成物を、アルカリ金属帯板の第1の表面および第2の表面の少なくとも一方の上に適用して、潤滑されたアルカリ金属帯板を得るステップと、
b)少なくとも2つのローラーの間で、ステップ(a)で得られた前記潤滑されたアルカリ金属帯板を圧延して、アルカリ金属膜を生成するステップと
を含む方法。 - 本質的に乾燥した空気雰囲気中で実施される、請求項38に記載の方法。
- 無水チャンバまたは露点が−45〜−55℃で相対湿度が0.7〜2.2%に湿度制御されたチャンバ内で実施される、請求項38または39に記載の方法。
- 前記無水チャンバまたは露点が−50℃で相対湿度が1.3%に湿度制御された前記チャンバで、請求項40に記載の方法。
- ステップ(a)で使用される前記アルカリ金属帯板を、アルカリ金属から製造された鋳塊または棒の押出し成形によって得るステップをさらに含む、請求項38から41のいずれか一項に記載の方法。
- ステップ(a)が、前記ローラーの注入口で前記組成物を前記帯板に適用することによって、および/またはステップ(b)の前に、前記帯板上に組成物を追加で直接添加してもしくは添加せずに、圧延ローラーを事前コーティングすることによって実施される、請求項38から42のいずれか一項に記載の方法。
- 前記アルカリ金属膜が、5μm〜50μmの範囲の厚さを有する、請求項38から43のいずれか一項に記載の方法。
- 前記アルカリ金属が、リチウム、リチウム合金、ナトリウム、およびナトリウム合金から選択される、請求項38から44のいずれか一項に記載の方法。
- 前記アルカリ金属が、少なくとも99重量%の純度を有するリチウム、または重量で3000ppm未満の不純物を含むリチウム合金である、請求項38から45のいずれか一項に記載の方法。
- 前記アルカリ金属膜が、その前記第1の表面および第2の表面の少なくとも一方の上に、安定で均一な不動態層を含む、請求項38から46のいずれか一項に記載の方法。
- 前記アルカリ金属膜が、その前記第1の表面および第2の表面上に、不動態層を含む、請求項38から47のいずれか一項に記載の方法。
- 前記不動態層が、100Åもしくはそれ未満の厚さを有する、請求項47または48に記載の方法。
- 前記不動態層が、50Åもしくはそれ未満の厚さを有する、請求項47から49のいずれか一項に記載の方法。
- 前記アルカリ金属が、リチウムまたはリチウム合金であり、前記不動態層が、Li2O、Li2CO3、LiOHまたは前記化合物の少なくとも2種の組合せを含む、請求項47から50のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項29から37のいずれか一項に記載のアルカリ金属膜を含む、電極。
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