本发明专利技术涉及一种热熔形成导电组合物的方法，它包括把离子交联聚合物并入多层电化学电池中，适宜在诸如蓄电池、燃料电池、电解电池、离子交换膜、传感器、电化学电容器和修饰电极这类电化学应用中使用。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种热熔形成导电性组合物的方法，它包括把离子交联聚合物并入多层的电化学电池中，适宜在诸如蓄电池、燃料电池、电解电池、离子交换膜、传感器、电化学电容器、电致变色窗口和修饰电极这类电化学应用中使用。特别的兴趣是在锂蓄电池中的应用。
技术介绍
Cook等人在美国专利4,818,643中公开了一种聚合物电解质材料和/或阴极材料的挤压方法，也可挤压到电池的其它组件，包括电流收集器上，可按顺序地或共同地挤压。其中的实施例8中，描述了在挤压第二步中往热熔的聚环氧乙烷和盐的掺合物中加入碳酸亚丙酯。Gozdz等人在美国专利5,418,091中公开了一种“干膜”方法，它涉及在含有1，1-二氟乙烯(VF2)和六氟丙烯(HFP)的共聚物的一种电解质组合物中使用一种暂时的增塑剂，这种暂时的增塑剂是用来在把它们除去后在固体聚合物中提供空隙，并且这种暂时的增塑剂是在后面的步骤中被除去，紧接着就被吸湿性的锂盐溶液所替代。这种暂时的增塑剂可使电池形成工艺的早期步骤在实施时无需对湿气有不必要的关注。Gozdz没有公开一种热熔挤压方法。Schmutz等人在美国专利5,470,357中公开了前面引证的Gozdz的组合物的热熔挤压。Schmutz等人讲授了一种用类似于固体聚合物电解质的聚合物的溶液，预处理电流收集器以使层压变得容易的方法。层压可用延压辊来完成。这一方法在其它方面类似于Godiz的方法。Cherm等人在WO 97/44847中公开了一种适宜于用在蓄电池的形成活化电极的挤压方法，这种方法包括把非离子性聚合物、一种电极活性材料、一种盐和有机碳酸酯混合，并把混合物进料到挤压机的进料区中，在那里把各种组份混合后挤压成适用于层压到蓄电池的其它组件上的薄膜。Keller等人在美国专利5,725,822中公开了挤压一种活化的电极组合物的方法，这种方法包括把一种由(非离子性)聚合物、一种电极活性材料、一种盐和有机溶剂组成的混合物进料到螺杆挤压机的进口区，而把另外的溶剂(或可能是聚合物和溶剂和混合物)进料到挤压机的出口区。在第一进料步骤中，溶剂的量被调节到能为融体提供充份的剪切力，使良好的混合得以发生，并在第二步骤中，进料溶剂的量则被调节到使溶剂总量即为最终电极材料中的最后含量。挤压好的电极可被淀积在电流收集器上和/或用一层固体聚合物电解质涂布。由这样挤压出来的组件装配锂蓄电池的方法也被公开。Doyle等人在WO 98/20573中，公开了使用全氟离子交联聚合物，来形成电化学电池的电极和隔膜。具体地，锂离子交联聚合物被用于形成锂离子电池。电极和隔膜是通过把溶液和分散物浇铸到底物上，接着通过干燥步骤，随后是溶剂接触步骤而形成的。把这些组件组合成电化学电池的方法也被公开。专利技术概述本专利技术提供一种形成成型物品的方法，这种方法包括在一种容器中把一种聚合物和一种极性非质子液体结合以形成一种组合物，这种聚合物含有1，1-二氟乙烯的单体单元和2-50摩尔％的具有侧集的全氟烯烃单体单元，侧基由聚合物链组成，它包含下式(I)代表的基-(OCF2CFR)aOCF2(CFR′)bSO2X-(M+)d(I)其中R和R’可各自独立地选自F、Cl或一个含有1至10个碳原子的全氟烷基，后者也可被一个或多个醚氧原子所取代；a＝0，1或2；b＝0至6；M+是氢或一个一价金属阳离子；X是O、C或N，前提条件是当X是O时d＝0，否则d＝1，当X是C时c＝1，当X是N时c＝0；当c＝1时，Y和Z是选自CN、SO2Rf、SO2R3、P(O)(OR3)2、CO2R3、P(O)R32、C(O)Rf、C(O)R3的吸电子基因以及与它们形成的环烯基，其中Rf是一个含有1-10个碳原子的全氟烷基，后者也可含有一个或多个醚氧；R3是一个含有1-6个碳原子的烷基，其也可被一个或多个醚氧或一个芳基进一步取代；或者当c＝0时，Y可以是一个可用式子-SO2Rf’代表的吸电子基团，其中Rf’是可用下式(II)代表的基-(Rf＂SO2N-(M+)SO2)mRf (II)其中m＝0或1，Rf”是-CnF2n-，并且Rf是-CnF2n+1，其中n＝1-10；混合所说的组合物至少到它成为可塑成型的；并且由所说的可塑成型组合物通过对它施用热和/或压力使之形成一种成型物品。优选一价金属阳离子是一种碱金属，最优选是锂。在上述方法的一个优选的实施方案中，X是C，Y和Z各自是CN或CO2R3，其中R3是C2H5。在另一个实施方案中X是N，并且Y是SO2Rf，其中Rf是CF3或C2F5。本专利技术进一步提供一种由本专利技术方法制造的成型物品。本专利技术还进一步提供一种电化学电池，它是由本专利技术的一种或多种成型物品形成的。本专利技术还进一步提供形成电化学电池的方法，这种方法包括在一种容器中把一种聚合物和一种极性非质子液体结合，这种聚合物含有1，1-二氟乙烯的单体单元和2-50摩尔％的带有侧基的全氟烯烃单体单元，侧基中含有下式(I)代表的基-(OCF2CFR)aOCF2(CFR′)bSO2X-(M+)d(I)其中R和R’各自独立地选自F、Cl和一个含有1至10个碳原子的全氟烷基，其上也可被一个或多个氧原子所取代；a＝0、1或2；b＝0至6M+是H+或一价金属阳离子；X是O、C或N，前提条件是当X是O时d＝0，否则d＝1，当X是C是c＝1，当X是N时c＝0；当c＝1时，Y和Z是选自CN、SO2Rf、SO2R3、P(O)(OR3)2、CO2R3、P(O)R32、C(O)Rf、C(O)R3等吸电子基团以及与它们形成的环烯基，其中Rf是含有1-10个碳原子的全氟烷基，其上也可含有一个或多个氧原子；R3是含有1-6个碳原子的也可含氧的烷基，或是一个也可进一步取代的芳基；或者当c＝0时，Y可以是一个可用式子-SO2Rf’代表的吸电子基团，其中Rf’是由下式(II)代表的基-(Rf＂SO2N-(M+)SO2)mRf (II)其中m＝0或1，Rf”是-CnF2n-并且Rf是-CnF2n+1，其中n＝1-10。上述聚合物和一种极性非质子液体形成一种组合物；混合所说的组合物至少到它成为可塑成型的，并且由所说的可塑成型组合物通过对它施用热和/或压力使这形成一种成型物品；层叠所说的成型物品和其它成型物品，诸如在制作电化学电池中所需要的那些；并且固结所说的层叠的成型物品以形成电化学电池。专利技术详述含有氟化的离子交联聚合物的高度导电性组合物，在用于电化学方面的应用诸如锂蓄电池时提供了许多优点。它们是单离子导体，对衰减电荷极化的性能不敏感，呈现出高稳定性，并且可以与非质子极性溶剂结合，来提供高导电性的组合物。已经充分地认识到，蓄电池组件的连续热熔加工性能比依赖于浇铸和对溶液及分散物进行干燥的方法，在制造成本方面可大为降低。特别有益的是能够在单一的加工步骤中产生电活性的组件，而无需经过许多溶剂操作步骤。然而，本领域中已知的氟化离子交联聚合物，其中最著名的Nafion全氟离子交联聚合物薄膜和树脂(Wilmington，DE的E.I.du Pont de Nemoursand Company的注册商标)却并不呈现热熔加工性，这就使本领域中氟化的离子交联聚合物，相对于本领域中其它确实能进行热熔加工的方法来说，具有不足之处。本领域中已知的可以热熔加工的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种形成成型物品的方法，这种方法包括：在一种容器中把一种聚合物与一种极性非质子液体结合形成一种组合物，该聚合物中包含１，１－二氟乙烯的单体单元和２－５０摩尔％的全氟烯烃单体单元，后者带有一个含有下式（Ⅰ）代表的基团的侧基：－（ＯＣＦ ↓［２］ＣＦＲ）↓［ａ］ＯＣＦ↓［２］（ＣＦＲ′）↓［ｂ］ＳＯ↓［２］Ｘ↑［－］（Ｍ↑［＋］）［ＹＺ↓［ｃ］］↓［ｄ］ （Ⅰ）其中Ｒ和Ｒ’可各自独立地选自Ｆ、Ｃｌ或一个含有１至１０个碳原子的也可被一个或多个醚氧所取代的全氟烷基； ａ＝０、１或２；ｂ＝０至６；Ｍ↑［＋］是Ｈ↑［＋］或一个一价金属阳离子；Ｘ是Ｏ、Ｃ或Ｎ，前提条件是当Ｘ是０时，ｄ＝０；否则ｄ＝１；Ｘ是Ｃ时ｃ＝１，Ｘ是Ｎ时ｃ＝０；当ｃ＝１时，Ｙ和Ｚ是选自ＣＮ、ＳＯ↓［２］Ｒ↓［ｆ］、ＳＯ↓［ ２］Ｒ↑［３］、Ｐ（Ｏ）（ＯＲ↑［３］）↓［２］、ＣＯ↓［２］Ｒ↑［３］、Ｐ（Ｏ）Ｒ↑［３］↓［２］、Ｃ（Ｏ）Ｒ↓［ｆ］、Ｃ（Ｏ）Ｒ↑［３］的吸电子基团以及与它们形成的环烯基，其中Ｒ↓［ｆ］是一个含有１至１０个碳原子的也可被一个或多个醚氧原子所取代的全氟烷基；Ｒ↑［３］是一个含有１－６个碳原子的也可被一个或多个醚氧或一个芳基进一步取代的烷基；或者当ｃ＝０时，Ｙ可以是用式子－ＳＯ↓［２］Ｒ↓［ｆ］’所代表的吸电子基团，其中Ｒ↓［ｆ］’可用式（Ⅱ）的基代表：－（Ｒ↓［ ｆ］″ＳＯ↓［２］Ｎ－（Ｍ↑［＋］）ＳＯ↓［２］）↓［ｍ］Ｒ↓［ｆ］′″ （Ⅱ）其中ｍ＝０或１，Ｒ↓［ｆ］″是－Ｃ↓［ｎ］Ｆ↓［２ｎ］－并且Ｒ↓［ｆ］′″是－Ｃ↓［ｎ］Ｆ↓［２ｎ＋１］，其中ｎ＝１－１０，其也可被一个或多个醚氧原子所取代 ；混合所说的组合物至少到它成为可塑成型的；并且由所说的可塑成型组合物通过对它施用热和／或压力使之形成一种成型物品。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：KD巴顿，CM多勒，WB法恩哈姆，CD朗，A维达，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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