JPWO2021198808A5 - - Google Patents
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Description
電気化学セルは、充電式バッテリーとして有用であり得、携帯型コンピュータ、タブレット型ディスプレイ、携帯情報端末、携帯電話、モータ駆動デバイス(例えば、個人用又は家庭用の機器及び車両)、装置、照明デバイス(例えば、懐中電灯)、及び加熱デバイスを含めた、様々なデバイスに使用することができる。電気化学セルのうちの1つ以上を組み合わせて、バッテリーパックを提供することができる。
本発明は以下の態様を包含する。
(1)以下の式:
[式中、
Rfは、ペルフルオロエーテルであり、
aは、0又は1であり、
cは、0又は1であり、
b、e、及びfは、独立して、2~6の範囲であり、
dは、0、1、又は1超であり、
X 1 及びX 2 は、独立して、カチオン性対イオンである]
で表されるペンダント基を含む、フルオロポリマー。
(2)a及びcが0であり、dが少なくとも1であり、ペンダント基が以下の式:
を有する、項目1に記載のフルオロポリマー。
(3)Rfが、3個~12個のペルフルオロ化炭素原子を有するペルフルオロエーテルである、項目1又は2に記載のフルオロポリマー。
(4)X 1 及びX 2 が水素である、項目1~3のいずれかに記載のフルオロポリマー。
(5)a、c、及びdが、それぞれゼロであり、ペンダント基が以下の式:
-(OC e F 2e )-SO 2 -NX 1 -SO 2 -Rf
を有する、項目1~4のいずれかに記載のフルオロポリマー。
(6)前記フルオロポリマーが、最大10mol%の、少なくとも1つのビス(スルホニル)イミド部分と、スルホン酸及びスルホンアミドから選択される末端基とを含むペンダント基を更に含む、項目1~5のいずれかに記載のフルオロポリマー。
(7)前記フルオロポリマーが、5mol%~50mol%の前記ペンダント基を含む、項目1~6のいずれかに記載のフルオロポリマー。
(8)前記フルオロポリマーが、50mol%~95mol%の、-[CF 2 -CF 2 ]-の重合単位を含む主鎖を含む、項目1~7のいずれかに記載のフルオロポリマー。
(9)前記フルオロポリマーが、少なくとも
i)25%の相対湿度で1.1E-13、
ii)50%の相対湿度で1.5E-13、
iii)100%の相対湿度で2.2E-13、又は
それらの組み合わせの80℃での電気化学的酸素透過係数を有する、項目1~8のいずれかに記載のフルオロポリマー。
(10)前記フルオロポリマーが、23℃及びゼロ相対湿度で少なくとも8.5E-15の酸素透過係数を有する、項目1~9のいずれかに記載のフルオロポリマー。
(11)前記フルオロポリマーが、少なくとも
i)25%の相対湿度で0.001S/cm、0.005S/cm、若しくは0.010S/cm、
ii)50%の相対湿度で0.010S/cm、0.020S/cm、0.030S/cm、0.040S/cm、0.050S/cm、
iii)90%の相対湿度で0.050S/cm、0.10S/cm、0.15S/cm、0.20S/cm、0.25S/cm、又は
それらの組み合わせの80℃でのイオン導電率を有する、項目1~10のいずれかに記載のフルオロポリマー。
(12)1つ以上のイオン性ビス(スルホニル)イミド部分と末端ペルフルオロエーテル基とを含むペンダント基を含むフルオロポリマーであって、前記フルオロポリマーが、項目9又は10に記載の酸素透過係数を有する、フルオロポリマー。
(13)前記フルオロポリマーが有機溶媒中に分散している、項目1~12のいずれかに記載のフルオロポリマー。
(14)前記フルオロポリマーが、水性溶媒中又は水と水混和性有機溶媒との混合物中に分散している、項目1~13のいずれかに記載のフルオロポリマー。
(15)項目1~14のいずれかに記載のフルオロポリマーを含む、触媒インク。
(16)項目1~14のいずれかに記載のフルオロポリマーから調製された、ポリマー電解質膜。
(17)項目15に記載の触媒インク、又は項目16に記載のポリマー電解質膜のうちの少なくとも1つを含む、膜電極接合体。
(18)フルオロポリマーを製造する方法であって、
i)フルオロポリマー主鎖とハロゲン化スルホニルで終端するペンダント基とを含む第1のフルオロポリマー中間体を提供することと、
ii)前記第1のフルオロポリマー中間体の前記ハロゲン化スルホニル基をアンモニアと反応させて、非プロトン性アミン塩基でイオン交換し、前記アンモニウムからプロトンを除去し、スルホンアミド塩で終端する第2のフルオロポリマー中間体を形成することと、
iii)前記第2のフルオロポリマー中間体の前記スルホンアミド塩を、ペルフルオロ化ハロゲン化ジスルホニル及び非プロトン性アミン塩基と反応させて、ビス(スルホニル)イミドハロゲン化スルホニルで終端する第3のフルオロポリマー中間体を形成することと、
iv)前記第3のフルオロポリマー中間体の前記ビス(スルホニル)イミドハロゲン化スルホニルを、アンモニアと反応させて、アンモニウムイオンで終端するビス(スルホニル)イミド塩で終端する第4のフルオロポリマー中間体を形成することと、
v)任意に、前記第4のフルオロポリマー中間体を精製し、イオン交換して、前記アンモニウムイオンを除去し、前記末端スルホンアミドを、非プロトン性アミン塩基と反応性である中和形態又はスルホンアミド塩に変換することと、
vi)前記任意に精製され、イオン交換された第4のフルオロポリマー中間体を、非プロトン性アミン塩基及びペルフルオロエーテルハロゲン化スルホニルと反応させて、末端フルオロポリマーペルフルオロエーテル基を共有結合させることと、
vii)任意に、vi)の前記フルオロポリマーを精製し、イオン交換することと、
を含む、方法。
(19)vi)の前にステップii)~v)を繰り返すことを更に含み、dがステップii)~v)が行われる回数である、項目18に記載の方法。
(20)i)の前記フルオロポリマー中間体の前記ペンダント基が、前記フルオロポリマー主鎖とビス(スルホニル)イミド基との間に、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロエーテル基、又はそれらの組み合わせを更に含む、項目18又は19に記載の方法。
(21)前記フルオロポリマーが、項目1~12のいずれかに記載されるものである、項目18~20のいずれかに記載の方法。
本発明は以下の態様を包含する。
(1)以下の式:
Rfは、ペルフルオロエーテルであり、
aは、0又は1であり、
cは、0又は1であり、
b、e、及びfは、独立して、2~6の範囲であり、
dは、0、1、又は1超であり、
X 1 及びX 2 は、独立して、カチオン性対イオンである]
で表されるペンダント基を含む、フルオロポリマー。
(2)a及びcが0であり、dが少なくとも1であり、ペンダント基が以下の式:
(3)Rfが、3個~12個のペルフルオロ化炭素原子を有するペルフルオロエーテルである、項目1又は2に記載のフルオロポリマー。
(4)X 1 及びX 2 が水素である、項目1~3のいずれかに記載のフルオロポリマー。
(5)a、c、及びdが、それぞれゼロであり、ペンダント基が以下の式:
-(OC e F 2e )-SO 2 -NX 1 -SO 2 -Rf
を有する、項目1~4のいずれかに記載のフルオロポリマー。
(6)前記フルオロポリマーが、最大10mol%の、少なくとも1つのビス(スルホニル)イミド部分と、スルホン酸及びスルホンアミドから選択される末端基とを含むペンダント基を更に含む、項目1~5のいずれかに記載のフルオロポリマー。
(7)前記フルオロポリマーが、5mol%~50mol%の前記ペンダント基を含む、項目1~6のいずれかに記載のフルオロポリマー。
(8)前記フルオロポリマーが、50mol%~95mol%の、-[CF 2 -CF 2 ]-の重合単位を含む主鎖を含む、項目1~7のいずれかに記載のフルオロポリマー。
(9)前記フルオロポリマーが、少なくとも
i)25%の相対湿度で1.1E-13、
ii)50%の相対湿度で1.5E-13、
iii)100%の相対湿度で2.2E-13、又は
それらの組み合わせの80℃での電気化学的酸素透過係数を有する、項目1~8のいずれかに記載のフルオロポリマー。
(10)前記フルオロポリマーが、23℃及びゼロ相対湿度で少なくとも8.5E-15の酸素透過係数を有する、項目1~9のいずれかに記載のフルオロポリマー。
(11)前記フルオロポリマーが、少なくとも
i)25%の相対湿度で0.001S/cm、0.005S/cm、若しくは0.010S/cm、
ii)50%の相対湿度で0.010S/cm、0.020S/cm、0.030S/cm、0.040S/cm、0.050S/cm、
iii)90%の相対湿度で0.050S/cm、0.10S/cm、0.15S/cm、0.20S/cm、0.25S/cm、又は
それらの組み合わせの80℃でのイオン導電率を有する、項目1~10のいずれかに記載のフルオロポリマー。
(12)1つ以上のイオン性ビス(スルホニル)イミド部分と末端ペルフルオロエーテル基とを含むペンダント基を含むフルオロポリマーであって、前記フルオロポリマーが、項目9又は10に記載の酸素透過係数を有する、フルオロポリマー。
(13)前記フルオロポリマーが有機溶媒中に分散している、項目1~12のいずれかに記載のフルオロポリマー。
(14)前記フルオロポリマーが、水性溶媒中又は水と水混和性有機溶媒との混合物中に分散している、項目1~13のいずれかに記載のフルオロポリマー。
(15)項目1~14のいずれかに記載のフルオロポリマーを含む、触媒インク。
(16)項目1~14のいずれかに記載のフルオロポリマーから調製された、ポリマー電解質膜。
(17)項目15に記載の触媒インク、又は項目16に記載のポリマー電解質膜のうちの少なくとも1つを含む、膜電極接合体。
(18)フルオロポリマーを製造する方法であって、
i)フルオロポリマー主鎖とハロゲン化スルホニルで終端するペンダント基とを含む第1のフルオロポリマー中間体を提供することと、
ii)前記第1のフルオロポリマー中間体の前記ハロゲン化スルホニル基をアンモニアと反応させて、非プロトン性アミン塩基でイオン交換し、前記アンモニウムからプロトンを除去し、スルホンアミド塩で終端する第2のフルオロポリマー中間体を形成することと、
iii)前記第2のフルオロポリマー中間体の前記スルホンアミド塩を、ペルフルオロ化ハロゲン化ジスルホニル及び非プロトン性アミン塩基と反応させて、ビス(スルホニル)イミドハロゲン化スルホニルで終端する第3のフルオロポリマー中間体を形成することと、
iv)前記第3のフルオロポリマー中間体の前記ビス(スルホニル)イミドハロゲン化スルホニルを、アンモニアと反応させて、アンモニウムイオンで終端するビス(スルホニル)イミド塩で終端する第4のフルオロポリマー中間体を形成することと、
v)任意に、前記第4のフルオロポリマー中間体を精製し、イオン交換して、前記アンモニウムイオンを除去し、前記末端スルホンアミドを、非プロトン性アミン塩基と反応性である中和形態又はスルホンアミド塩に変換することと、
vi)前記任意に精製され、イオン交換された第4のフルオロポリマー中間体を、非プロトン性アミン塩基及びペルフルオロエーテルハロゲン化スルホニルと反応させて、末端フルオロポリマーペルフルオロエーテル基を共有結合させることと、
vii)任意に、vi)の前記フルオロポリマーを精製し、イオン交換することと、
を含む、方法。
(19)vi)の前にステップii)~v)を繰り返すことを更に含み、dがステップii)~v)が行われる回数である、項目18に記載の方法。
(20)i)の前記フルオロポリマー中間体の前記ペンダント基が、前記フルオロポリマー主鎖とビス(スルホニル)イミド基との間に、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロエーテル基、又はそれらの組み合わせを更に含む、項目18又は19に記載の方法。
(21)前記フルオロポリマーが、項目1~12のいずれかに記載されるものである、項目18~20のいずれかに記載の方法。
Claims (9)
- Rfが、3個~12個のペルフルオロ化炭素原子を有するペルフルオロエーテルである、請求項1又は2に記載のフルオロポリマー。
- X1及びX2が水素である、請求項1~3のいずれか一項に記載のフルオロポリマー。
- a、c、及びdが、それぞれゼロであり、ペンダント基が以下の式:
-(OCeF2e)-SO2-NX1-SO2-Rf
を有する、請求項1~4のいずれか一項に記載のフルオロポリマー。 - 前記フルオロポリマーが、最大10mol%の、少なくとも1つのビス(スルホニル)イミド部分と、スルホン酸及びスルホンアミドから選択される末端基とを含むペンダント基を更に含む、請求項1~5のいずれか一項に記載のフルオロポリマー。
- 前記フルオロポリマーが、5mol%~50mol%の前記ペンダント基を含む、請求項1~6のいずれか一項に記載のフルオロポリマー。
- 前記フルオロポリマーが、50mol%~95mol%の、-[CF2-CF2]-の重合単位を含む主鎖を含む、請求項1~7のいずれか一項に記載のフルオロポリマー。
- 前記フルオロポリマーが有機溶媒中、水性溶媒中、又は水と水混和性有機溶媒との混合物中に分散している、請求項1~8のいずれか一項に記載のフルオロポリマー。
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- 2021-03-05 CN CN202180023701.5A patent/CN115667332B/zh active Active
- 2021-03-05 WO PCT/IB2021/051849 patent/WO2021198808A1/en active Application Filing
- 2021-03-05 JP JP2022559481A patent/JP2023519957A/ja active Pending
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