1.一種用于制造聚合物電解質(zhì)膜的方法,所述方法包括:
(i)提供組合物[組合物(C1)],該組合物包含:
-至少一種氟聚合物[聚合物(F)],該氟聚合物包含衍生自至少一種氟化單體[單體(F)]以及至少一種包含至少一個羥基的氫化單體[單體(OH)]的重復(fù)單元,
-至少一種具有式(I)的金屬化合物[化合物(M1)]:
X4-mAYm (I)
其中m是從1到3的整數(shù),A是選自由Si、Ti和Zr組成的組的金屬,Y是可水解的基團并且X是包含至少一個-N=C=O官能團的烴基,
-液體介質(zhì)[介質(zhì)(L)],
-包含至少一種金屬鹽的電解質(zhì)介質(zhì)[介質(zhì)(E)],以及
-任選地,至少一種具有式(II)的金屬化合物[化合物(M2)]:
X’4-m’A’Y’m’ (II)
其中m’是從1到4的整數(shù),并且根據(jù)某些實施例,是從1到3的整數(shù),A’是選自由Si、Ti和Zr組成的組的金屬,Y’是可水解的基團并且X’是烴基,任選包含至少一個不同于-N=C=O官能團的官能團;
(ii)使所述聚合物(F)的單體(OH)的羥基的至少一部分與所述化合物(M1)的至少一部分以及任選地所述化合物(M2)的至少一部分反應(yīng),由此提供一種包含至少一種接枝的氟聚合物[聚合物(F-g)]的組合物[組合物(C2)],該接枝的氟聚合物包含衍生自至少一種氟化單體[單體(F)]以及至少一種氫化單體[單體(HH)]的重復(fù)單元,所述單體(HH)包含:
-至少一個側(cè)鏈,該側(cè)鏈包含具有式-O-C(O)-NH-Z-AYmX3-m(M1-g)的端基,其中m、Y、A、X具有與以上所定義的相同含義并且Z是烴基,任選地包含至少一個-N=C=O官能團,以及
-任選地,至少一個側(cè)鏈,該側(cè)鏈包含具有式-O-A’Y’m’-1X’4-m’(M2-g)的端基,其中m’、Y’、A’、X’具有與以上所定義的相同含義;
(iii)水解和/或縮合該聚合物(F-g)的具有式-O-C(O)-NH-Z-AYmX3-m(M1-g)的端基以及任選地具有式-O-A’Y’m’-1X’4-m’(M2-g)的端基,由此提供一種包含至少一種氟聚合物雜化的有機/無機復(fù)合材料[聚合物(F-h)]的組合物[組合物(C3)];
(iv)將在步驟(iii)中提供的該組合物(C3)加工成聚合物電解質(zhì)膜;并且
(v)干燥在步驟(iv)中提供的該聚合物電解質(zhì)膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中該介質(zhì)(E)包含至少一種金屬鹽和至少一種有機碳酸酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中該介質(zhì)(E)包含至少一種金屬鹽、至少一種離子液體和任選地至少一種有機碳酸酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法,其中該金屬鹽選自下組,該組由以下各項組成:MeI,Me(PF6)n,Me(BF4)n,Me(ClO4)n,Me(二(草酸)硼酸鹽)n(“Me(BOB)n”),MeCF3SO3,Me[N(CF3SO2)2]n,Me[N(C2F5SO2)2]n,Me[N(CF3SO2)(RFSO2)]n,其中RF是C2F5、C4F9、CF3OCF2CF2,Me(AsF6)n,Me[C(CF3SO2)3]n,Me2Sn,其中Me是金屬,優(yōu)選過渡金屬、堿金屬或堿土金屬,更優(yōu)選地Me是Li、Na、K、Cs,并且n是所述金屬的化合價,典型地n是1或2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法,其中在步驟(i)中該聚合物(F)是通過至少一種單體(F)和至少一種單體(OH)的聚合可獲得的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法,其中在步驟(i)中該聚合物(F)可進一步包含衍生自至少一種不同于該單體(OH)的氫化單體[單體(H)]的重復(fù)單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法,其中在步驟(i)中該聚合物(F)的單體(OH)選自由具有式(III)的(甲基)丙烯酸單體和具有式(IV)的乙烯基醚單體組成的組:
其中R1、R2以及R3各自彼此相同或不同,獨立地是氫原子或C1-C3烴基,并且RX是包括至少一個羥基的C1-C5烴部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法,其中在步驟(i)中該聚合物(F)是選自下組,該組由以下各項組成:
-聚合物(F-1),該聚合物包含衍生自偏二氟乙烯(VDF)、至少一種單體(OH)以及任選地至少一種不同于VDF的單體(F)的重復(fù)單元,以及
-聚合物(F-2),該聚合物包含衍生自以下各項的重復(fù)單元:至少一種選自四氟乙烯(TFE)和三氟氯乙烯(CTFE)的全(鹵)氟單體,至少一種選自乙烯、丙烯和異丁烯的單體(H),以及至少一種單體(OH),任選地包含一種或多種附加的單體,基于TFE和/或CTFE和所述單體(H)的總量典型地處于按摩爾計從0.01%至30%的量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,其中該聚合物(F-1)包含:
(a)按摩爾計至少60%、優(yōu)選地按摩爾計至少75%、更優(yōu)選地按摩爾計至少85%的偏二氟乙烯(VDF);
(b)任選地,按摩爾計從0.1%至15%、優(yōu)選地按摩爾計從0.1%至12%、更優(yōu)選地按摩爾計從0.1%至10%的至少一種單體(F),該單體選自氟乙烯(VF1)、三氟氯乙烯(CTFE)、六氟丙烯(HFP)、四氟乙烯(TFE)、三氟乙烯(TrFE)、全氟甲基乙烯基醚(PMVE);以及
(c)按摩爾計從0.01%至20%、優(yōu)選地按摩爾計從0.05%至18%、更優(yōu)選地按摩爾計從0.1%至10%的至少一種如權(quán)利要求7中所定義的具有式(III)的單體(OH)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法,其中該化合物(M1)具有式(I-A):
RA4-mA(ORB)m (I-A)
其中m是從1到3的整數(shù),A是選自由Si、Ti和Zr組成的組的金屬,RA彼此相同或不同并且在每次出現(xiàn)時是包含至少一個-N=C=O官能團的C1-C12烴基,并且RB彼此相同或不同并且在每次出現(xiàn)時是C1-C5直鏈或支鏈烷基,優(yōu)選地RB是甲基或乙基。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的方法,其中在步驟(i)中該組合物(C)進一步包含至少一種縮合催化劑。
12.通過根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的方法可獲得的一種聚合物電解質(zhì)膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的聚合物電解質(zhì)膜,所述聚合物電解質(zhì)膜包含至少一種氟聚合物雜化的有機/無機復(fù)合材料[聚合物(F-h)]以及包含至少一種金屬鹽的電解質(zhì)介質(zhì)[介質(zhì)(E)]。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的聚合物電解質(zhì)膜,其中該聚合物(F-h)包含氟聚合物域以及無機域,優(yōu)選地由氟聚合物域以及無機域組成,所述聚合物(F-h)是通過下述可獲得的:在液體介質(zhì)[介質(zhì)(L)]以及包含至少一種金屬鹽的電解質(zhì)介質(zhì)[介質(zhì)(E)]的存在下,使以下各項反應(yīng):
-至少一種氟聚合物[聚合物(F)],該氟聚合物包含衍生自至少一種氟化單體[單體(F)]以及至少一種包含至少一個羥基的氫化單體[單體(OH)]的重復(fù)單元,
-至少一種具有式(I)的金屬化合物[化合物(M1)]:
X4-mAYm (I)
其中m是從1到3的整數(shù),A是選自由Si、Ti和Zr組成的組的金屬,Y是可水解的基團并且X是包含至少一個-N=C=O官能團的烴基,以及
-任選地,至少一種具有式(II)的金屬化合物[化合物(M2)]:
X’4-m’A’Y’m’ (II)
其中m’是從1到4的整數(shù),并且根據(jù)某些實施例,是從1到3的整數(shù),A’是選自由Si、Ti和Zr組成的組的金屬,Y’是可水解的基團并且X’是烴基,任選包含至少一個不同于-N=C=O官能團的官能團,
由此提供至少一種接枝的氟聚合物[聚合物(F-g)],該接枝的氟聚合物包含衍生自至少一種氟化單體[單體(F)]以及至少一種氫化單體[單體(HH)]的重復(fù)單元,所述單體(HH)包含:
-至少一個側(cè)鏈,該側(cè)鏈包含具有式-O-C(O)-NH-Z-AYmX3-m(M1-g)的端基,其中m、Y、A、X具有與以上所定義的相同含義并且Z是烴基,任選地包含至少一個-N=C=O官能團,以及
-任選地,至少一個側(cè)鏈,該側(cè)鏈包含具有式-O-A’Y’m’-1X’4-m’(M2-g)的端基,其中m’、Y’、A’、X’具有與以上所定義的相同含義,
其中該無機域是通過水解和/或縮合該聚合物(F-g)的具有式-O-C(O)-NH-Z-AYmX3-m(M1-g)的端基以及任選地具有式-O-A’Y’m’-1X’4-m’(M2-g)的端基可獲得的。
15.一種包含根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項所述的聚合物電解質(zhì)膜的電化學(xué)裝置。