作為電池膜的聚合的離子性液體嵌段共聚物的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 與相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2012年9月12日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)系列號(hào)61/699, 940的優(yōu)先權(quán)， 所述申請(qǐng)為任何和所有目的以其整體通過(guò)參考并入本文。
[0003] 政府權(quán)利
[0004] 本文中公開(kāi)的主題內(nèi)容利用由美軍研宄辦公室（Army Research Office)授予 的合同/資助號(hào)W911NF-07-1-0452(電活性裝置中的離子性液體（Ionic Liquids in Electro-Active Devices) (ILEAD)MURI)下的政府支持做出。美國(guó)政府在本文公開(kāi)的主題 內(nèi)容中具有一定權(quán)利。
技術(shù)領(lǐng)域
[0005] 本發(fā)明涉及可以在（例如在燃料電池中）用于氫氧化物的可持續(xù)傳輸?shù)哪ず陀糜?鋰離子電池的隔板中使用的組合物，以及源自于所述組合物的膜、隔板和裝置。
[0006] 發(fā)明簡(jiǎn)述
[0007] 本發(fā)明涉及可以在（例如在燃料電池中）用于氫氧化物的可持續(xù)傳輸?shù)哪ず陀糜?鋰離子電池的隔板中使用的組合物，以及源自于所述組合物的膜、隔板和裝置。
[0008] 本發(fā)明的某些實(shí)施方式提供了組合物，每種組合物包含嵌段共聚物，所述嵌段共 聚物至少包含第一嵌段和第二嵌段，所述第二嵌段共聚物包含含有被束縛的離子性液體的 聚合物（或基本上由其構(gòu)成），所述聚合物包含被束縛的離子性液體陽(yáng)離子和相伴的陰離 子，所述第二嵌段在氫氧化物水溶液存在下穩(wěn)定，并且其中所述嵌段共聚物組合物表現(xiàn)出 至少一個(gè)納米相（nanophase)分離的區(qū)域。在這些實(shí)施方式的某些中，所述材料能夠通過(guò) 其可持續(xù)地傳輸氫氧化物。某些這些組合物包括聚合物電解質(zhì)，其包含這些嵌段共聚物作 為有效組分。其他實(shí)施方式提供了包含本文中公開(kāi)的聚合物電解質(zhì)的聚合物電解質(zhì)膜。還 有些其他實(shí)施方式提供了聚合物電解質(zhì)復(fù)合膜，其各自包含本文中描述的聚合物電解質(zhì)和 多孔基材。還有些其他實(shí)施方式提供了本文中描述的膜，其被改造以適合用作燃料電池中 的膜，包括源自于它的膜電極組件。具體的實(shí)施方式包括其中這些膜電極組件還包含鎳或 銀或其他非貴重金屬催化劑的實(shí)施方式。
[0009] 其他實(shí)施方式還提供了燃料電池或其他能量存儲(chǔ)裝置，其包含含有在本文中描述 的氫氧化物穩(wěn)定組合物的膜或膜組件或隔板。其他實(shí)施方式提供了使用燃料電池或其他能 量存儲(chǔ)裝置的能量?jī)?chǔ)存或放出，所述燃料電池或其他能量存儲(chǔ)裝置包含含有本文描述的組 合物的膜或膜組件或隔板。
[0010] 在分開(kāi)的實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了嵌段共聚物，其各自包含第一嵌段和第二嵌 段，所述第二嵌段包含含有被束縛的離子性液體的聚合物（或基本上由其構(gòu)成），所述聚合 物包含被束縛的離子性液體陽(yáng)離子和可移動(dòng)的陰離子，并進(jìn)一步包含所述陰離子的鋰離子 鹽，其中所述嵌段共聚物表現(xiàn)出至少一個(gè)納米相分離的區(qū)域。在其他實(shí)施方式中，這些含有 鋰離子的組合物被改造以適合用作鋰離子電池中的膜。在其他實(shí)施方式中，這些鋰離子膜 可以被并入到膜電極組件和/或二次鋰離子電池中。
[0011] 附圖簡(jiǎn)述
[0012] 當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，本申請(qǐng)得到進(jìn)一步理解。出于說(shuō)明主題內(nèi)容的目的，在圖中示 出了主題內(nèi)容的示例性實(shí)施方式；然而，本公開(kāi)的主題內(nèi)容不限于所公開(kāi)的具體方法、裝置 和系統(tǒng)。此外，圖不必定是按比例繪制的。在所述附圖中：
[0013] 圖1示出了實(shí)施例1.4中所描述的PMM大分子-CTA、PIL嵌段共聚物前體（聚 (MMA-b-MEBIm-fc-13. 3))和 PIL 無(wú)規(guī)共聚物前體（聚（MMA-r-MEBIm-fc-12. 7))的 SEC 色 譜圖。
[0014] 圖2示出了 PMMA大分子-CTA(上圖）、PIL嵌段共聚物前體（聚 (MMA-b-MEBIm-Br-13. 3))(中圖）和 PIL 嵌段共聚物（聚（MMA-b-MEBIm-TFSI-13. 4))(下 圖）在DMS0-d6中的1H NMR波譜。PIL組成從共振"c+d"對(duì)比共振"a"的相對(duì)積分計(jì)算 (即（c+d)/2/((c+d)/2+a/3))。參見(jiàn)實(shí)施例 1.4。
[0015] 圖3A-B示出了在從0至約15mol% (約45vol%，表1)的各種不同PIL組成下， PIL(A)嵌段和（B)無(wú)規(guī)共聚物（帶有TFSI平衡陰離子）的DSC熱分析圖；圖3C示出了玻 璃化轉(zhuǎn)變溫度隨PIL組成的變化。實(shí)線對(duì)應(yīng)于Gordon-Taylor方程，虛線對(duì)應(yīng)于PMMA和 PIL均聚物的Tg;圖3D-E示出了 PIL(D)嵌段和（E)無(wú)規(guī)共聚物的TGA熱分析圖隨PIL組 成的變化。圖中的數(shù)字對(duì)應(yīng)于PIL組成（摩爾％ )，如實(shí)施例1.5中所描述。
[0016] 圖4示出了如實(shí)施例1. 6中所描述的PIL(A)嵌段和⑶無(wú)規(guī)共聚物（含有TFSI 平衡陰離子）的經(jīng)平面小角度X-射線散射曲線。圖上的數(shù)字對(duì)應(yīng)于PIL組成（摩爾％)。 為清楚起見(jiàn)，對(duì)（A)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行了豎直偏移。
[0017] 圖5A示出了如實(shí)施例1. 6中所描述的PIL嵌段共聚物（含有TFSI平衡陰離子） 的平面內(nèi)SAXS曲線。圖上的數(shù)字對(duì)應(yīng)于PIL組成（摩爾％ )。為清楚起見(jiàn)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了 豎直偏移。圖5B示出了 PIL嵌段共聚物（PIL= 15. 7摩爾％ ;TFSI平衡陰離子）的SAXS 隨溫度的變化。為清楚起見(jiàn)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了豎直偏移。
[0018] 圖6是如實(shí)施例1. 6中所描述的PIL嵌段共聚物聚（MMA-b-MEBIm-TFSI-13. 4)的 TEM圖像。圖像的FFT發(fā)現(xiàn)了 12至15nm的特征長(zhǎng)度。
[0019] 圖7示出了如實(shí)施例1. 7中所描述的具有可比的PIL組成并帶有TFSI平衡陰離 子的（a)PIL嵌段共聚物（圓圈）和（b)PIL無(wú)規(guī)共聚物（正方形）的溫度依賴性離子傳導(dǎo) 率數(shù)據(jù)。
[0020] 圖8示出了 PIL嵌段（圓圈）和無(wú)規(guī)（正方形）共聚物的溫度依賴性離子傳導(dǎo)率 數(shù)據(jù)隨PIL組成的變化。圖上的數(shù)字對(duì)應(yīng)于PIL組成（摩爾％ )，如實(shí)施例1. 7中所描述。
[0021] 圖9示出了帶有TFSI平衡陰離子的PIL嵌段共聚物（圓圈）和PIL無(wú)規(guī)共聚物 (正方形）在150°C下的離子傳導(dǎo)率數(shù)據(jù)隨PIL組成（vol % )的變化。示出了 PIL均聚物 的傳導(dǎo)率作為參比，如實(shí)施例1. 7中所描述。
[0022] 圖10示出了如實(shí)施例2. 4中所描述的聚（S-b-AEBIm-TFSI)嵌段共聚物和中間體 的1H nmr波譜。
[0023] 圖11提供了（A) PIL嵌段共聚物的化學(xué)結(jié)構(gòu)：BCP 1，聚（S-b-AEBIm-TFSI); BCP 2,聚（MMA-b-MEBIm-TFSI);和 BCP 3,聚（S-b-VBHIm-TFSI);以及 PIL 嵌段共聚 物（聚（S-b-AEBIm-TFSI-17. 0)，綠色圓圈；聚（S-b-VBHIm-TFSI-17. 0)，橙色菱形）；聚 (MMA-b-MEBIm-TFSI-15. 7)，藍(lán)色三角形的（b)離子傳導(dǎo)率和（c)形態(tài)因子。
[0024] 圖12示出了如實(shí)施例2. 4中所描述的PS大分子-CTA和聚（S-b-BrEA-12. 2)的 SEC色譜圖。
[0025] 圖13示出了如實(shí)施例2. 4中所描述的各種不同PIL組成下的聚 (S-b-AEBIm-TFSI)的DSC熱分析圖。虛線對(duì)應(yīng)于均聚物的Tg。
[0026] 圖14示出了如實(shí)施例2. 4中所描述的聚（S-b-AEBIm-TFSI)的經(jīng)平面小角度X-射 線散射曲線隨PIL組成的變化（都從THF鑄造，并且溶劑蒸發(fā)~12h)。為清楚起見(jiàn)對(duì)數(shù)據(jù) 進(jìn)行豎直偏移。6. 6mol %和12. 2mol %的倒實(shí)心三角形（▼)指示q*、V 3q*、2q*、V 7q* 處六方堆積圓柱體形態(tài)的預(yù)期峰位置。17. Omol %和23. 6摩爾％的倒空心三角形（▽)指 示q*、2q*、3q*和4q*處層狀形態(tài)的預(yù)期峰位置。23.6mol%的箭頭（丨）指示網(wǎng)絡(luò)（聯(lián)想 起螺旋二十四面體）形態(tài)的觀察到的峰位置。
[0027] 圖15示出了如實(shí)施例2.4中所描述的在不同條件下（SE =溶劑蒸發(fā)）鑄造的 聚（S-b-AEBIm-TFSI-23.6)的小角度X-射線散射曲線。為清楚起見(jiàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行豎直偏 移。23.6摩爾％的倒空心三角形（▽)指示q*、2q*、3q*和4q*處層狀形態(tài)的預(yù)期峰位置。 23. 6mol%的箭頭（丨）指示網(wǎng)絡(luò)（聯(lián)想起螺旋二十四面體）形態(tài)的觀察到的峰位置。
[0028] 圖16A示出了各種不同PIL組成下的聚（S-b-AEBIm-TFSI)的TEM圖像（都從 THF鑄造，并且溶劑蒸發(fā)~12h) : (a) 6. 6mol % (18. 3vol % )下的最低組成；(b) 17. Omol % (41. Ovol % )下的中間組成，（c)和（d) 23. 6mol % (51. Ivol % )下的最高組成。暗的 微區(qū)（microdomain)對(duì)應(yīng)于AEBIm-TFSI相。圖16B示出了在各種不同條件下鑄造的聚 (S-b-AEBIm-TFSI-23. 6)的TEM圖像：（e)使用~12h的溶劑蒸發(fā)從乙腈鑄造，和（f)使用~ 120h的溶劑蒸發(fā)從THF鑄造。
[0029] 圖17示出了如實(shí)施例2. 4中所描述的聚（S-b-AEBIm-TFSI)的溫度依賴性（A)離 子傳導(dǎo)率和（B)形態(tài)因子隨PIL組成的變化（都從THF鑄造，并且溶劑蒸發(fā)~12h)。
[0030] 圖18示出了如實(shí)施例2. 4中所描述的從不同溶劑鑄造（溶劑蒸發(fā)均為~12h)的 聚（S-b-AEBIm-TFSI-23. 6)的溫度依賴性（a)離子傳導(dǎo)率和（b)形態(tài)因子。
[0031] 圖19示出了如實(shí)施例2. 4中所描述的PIL均聚物的離子傳導(dǎo)率隨溫度的變化 (HP 1 =聚（AEBIm-TFSI)，綠色三角形；HP 2 =聚（VBHIm-TFSI)，橙色圓圈；HP 3 =聚 (MEBIm-TFSI)，藍(lán)色正方形）。
[0032] 圖20示出了如實(shí)施例2. 4中所描述的PIL嵌段共聚物的離子傳導(dǎo)率隨T-Tg的變 化（HP 1 =聚（AEBIm-TFSI)，綠色三角形；HP 2 =聚（VBHIm-TFSI)，橙色圓圈；BCP 1 =聚 (S-b-AEBIm-TFSI-17.0) ;BCP 2=聚（S-b-VBHIm-TFSI-17.0)，橙色菱形）。
[0033] 圖21示出了如實(shí)施例2. 4中所描述的PIL均聚物的離子傳導(dǎo)率隨T-Tg的變化 (HP 1 =聚（AEBIm-TFSI)，綠色三角形；HP 2 =聚（VBHIm-TFSI)，橙色圓圈；HP 3 =聚 (MEBIm-TFSI)，藍(lán)色正方形）。
[0034] 圖22示出了如實(shí)施例2. 4中所描述的PIL嵌段共聚物的離子傳導(dǎo)率隨T-Tg的變 化（BCP 1 =聚（S-b-AEBIm-TFSI-17.0)，綠色圓圈；HP 2 =聚（S-b-BHIm-TFSI-17.0)，橙 色菱形；HP 3 =聚（MMA-b-MEBIm-TFSI-15. 7)，藍(lán)色三角形，Tg(PIL 嵌段）=63°C )。
[0035] 圖23示出了如實(shí)施例2. 4中所描述的PIL嵌段共聚物的離子傳導(dǎo)率隨T-Tg的變 化（BCP 1 =聚（S-b-AEBIm-TFSI-17.0)，綠色圓圈；HP 2 =聚（S-b-BHIm-TFSI-17.0)，橙 色菱形；HP 3 =聚（MMA-b-MEBIm-TFSI-15. 7)，藍(lán)色三角形，Tg(PIL 均聚物）=7°C )。
[0036] 圖24示出了如實(shí)施例3. 4中所描述的在各種不同PIL組成下（A)聚 (MMA-b-MEBIm-Br)和（B)聚（MMA-r-MEBIm-Br)的 DSC 熱分析圖，使用 ΡΜΜΑ(0 摩爾 ％ 的 PIL)和PIL(K)O摩爾％的？11^)均聚物作為對(duì)照樣品。
[0037] 圖25示出了如實(shí)施例3中所描述的（A)聚（MMA-b-MEBIm-Br)的小角度X-射線散 射曲線隨MEBIm-Br組成的變化（數(shù)據(jù)在25°C和0% RH下，在真空下收集）和（B)PIL嵌段 共聚物（聚（MMA-b-MEBIm-Br-17. 3))的小角度X-射線散射曲線隨濕度和溫度的變化（在 EC單元中收集數(shù)據(jù)）。為清楚起見(jiàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行豎直偏移。
[0038] 圖26示出了如實(shí)施例3中所描述的聚（MMA-b-MEBIm-Br-17. 3)的PIL (am)和 PMMA (aPMMA)嵌段的（A)晶格參數(shù)和（B)晶疇尺寸在30°C下隨濕度的變化。1 % RH下的數(shù)據(jù) 在25°C下獲取。
[0039] 圖27示出了如實(shí)施例3中所描述的具有17. 3摩爾％的MEBIm-Br組成的聚 (MMA-b-MEBIm-Br)的 TEM 圖像。
[0040] 圖28示出了如實(shí)施例3中所描述的在25°C和0% RH下前體PIL無(wú)規(guī)共聚物的小 角度X-射線散射曲線隨PIL組成的變化。
[0041] 圖29示出了如實(shí)施例3. 5中所描述的在30°C下⑷聚（MMA-b-MEBIm-OH-17. 3) (藍(lán)色正方形）、聚（MMA-r-MEBIm-OH-17. 3)(紅色菱形）共聚物和PIL均聚物（黑色圓圈） 以及（B)它們的前體PIL聚合物的水?dāng)z取隨相對(duì)濕度的變化。
[0042] 圖30示出了如實(shí)施例3. 5中所描述的PIL嵌段（聚（MMA-b-MEBIm-Br))(藍(lán)色正 方形）和無(wú)規(guī)（聚（MMA-r-MEBIm-Br))(紅色菱形）共聚物和PIL均聚物（聚（MEBIm-Br)) (黑色圓圈）的水?dāng)z取隨（A) 30°C下的濕度和（B) 90% RH下的溫度的變化。
[0043] 圖31示出了陰離子交換PIL嵌段（聚（MMA-b-MEBIm-OH))(藍(lán)色正方形）和無(wú)規(guī) (聚（MMA-r-MEBIm-OH))(紅色菱形）共聚物和陰離子交換PIL均聚物（聚（MEBIm-OH)) (黑色圓圈）的水?dāng)z取隨90% RH下的溫度的變化。
[0044] 圖32示出了如實(shí)施例3. 6中所描述的（A)聚（MMA-b-MEBIm-OH-17. 3)(藍(lán)色正方 形）、聚（MMA-r-MEBIm-OH-17. 3)(紅色菱形）共聚物和PIL均聚物（黑色圓圈）以及（B) 它們的前體PIL聚合物的離子傳導(dǎo)率隨30°C下的相對(duì)濕度的變化。
[0045] 圖33示出了如實(shí)施例3. 6中所描述的（a)聚（MMA-b-MEBIm-OH-17. 3)(藍(lán)色正方 形）、聚（MMA-r-MEBIm-OH-17. 3)(紅色菱形）共聚物和PIL均聚物（黑色圓圈）以及（b) 它們的前體PIL聚合物的離子傳導(dǎo)率隨30°C下的相對(duì)濕度的變化。
[0046] 圖34示出了如實(shí)施例3. 6中所描述的PIL嵌段（聚（MMA-b-MEBIm-Br))(藍(lán)色正 方形）和無(wú)規(guī)（聚（MMA-r-MEBIm-Br))(紅色菱形）共聚物的離子傳導(dǎo)率隨（a) 30°C下的濕 度和（b) 90 % RH下的溫度的變化。
[0047] 示例性實(shí)施方式的詳細(xì)描述
[0048] 通過(guò)參考下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)行的描述，可以更容易地理解本發(fā)明，所有所 述附圖和實(shí)施例形成本公開(kāi)的一部分。應(yīng)理解，本發(fā)明不限于在本文中描述和/或示出的 具體產(chǎn)品、方法、條件或參數(shù)，并且本文中使用的術(shù)語(yǔ)是出于僅僅作為實(shí)例描述特定實(shí)施方 式的目的，并且不打算限制任何所宣稱的發(fā)明。同樣的，除非另有具體陳述，否則對(duì)可能的 作用機(jī)制或方式或改進(jìn)原因的任何描述意味著僅僅是說(shuō)明性的，本文中的發(fā)明不受任何這 類建議的作用機(jī)制或方式或改進(jìn)原因的正確性或不正確性的限制。在整個(gè)本文本中，應(yīng)該 認(rèn)識(shí)到所述描述涉及制造和使用超疏水性涂層的特征和方法兩者。
[0049] 在本公開(kāi)中，不帶數(shù)值的指稱包括復(fù)數(shù)指稱物，并且對(duì)特定數(shù)值的指稱至少包括 該特定值，除非上下文清楚地指明不是如此。因此，例如，對(duì)"材料"的指稱是對(duì)至少一種這 樣的材料及其本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的等同物的指稱，等等。
[0050] 當(dāng)使用描述詞"約"將一個(gè)值表述成近似值時(shí)，應(yīng)該理解，所述特定值形成另一種 實(shí)施方式。一般來(lái)說(shuō)，術(shù)語(yǔ)"約"的使用所表明的近似值可以隨著試圖通過(guò)所公開(kāi)的主題內(nèi) 容獲得的所需性質(zhì)而變，并且應(yīng)該在使用它的具體上下文中根據(jù)其功能來(lái)解釋。本領(lǐng)域技 術(shù)人員能夠按照慣例來(lái)解釋它。在某些情況下，用于特定值的有效數(shù)字的數(shù)目可能是確定 單詞"約"的范圍的一種非限制性方法。在其他情況下，在一系列值中使用的變化等級(jí)，可 用于確定對(duì)于每個(gè)值來(lái)說(shuō)術(shù)語(yǔ)"約"可獲得的目標(biāo)范圍。當(dāng)存在時(shí)，所有范圍都是包含性的 并且可以組合。也就是說(shuō)，對(duì)范圍內(nèi)陳述的值的指稱包括該范圍內(nèi)的每個(gè)值。
[0051] 應(yīng)認(rèn)識(shí)到，為清楚起見(jiàn)在本文中在分開(kāi)的實(shí)施方式的背景中描述的本發(fā)明的某些 特征，也可以組合提供在單一實(shí)施方式中。也就是說(shuō)，除非明顯不相容或被具體排除，否則 每個(gè)單個(gè)實(shí)施方式被視為可以與任何其他實(shí)施方式組合，并且這樣的組合被認(rèn)為是另一種 實(shí)施方式。相反，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)在單一實(shí)施方式的背景中描述的本發(fā)明的各種不同特征，也可 以分開(kāi)或以任何子組合的方式提供。還應(yīng)該指出，權(quán)利要求項(xiàng)可能被起草為排除任何任選 要素。因此，打算將該陳述用作將諸如"單獨(dú)地"、"僅僅"等的排他性術(shù)語(yǔ)與權(quán)利要求項(xiàng)要 素的敘述相結(jié)合使用或使用"否定性"限制的先行基礎(chǔ)。最后，盡管實(shí)施方式可能被描述為 一系列步驟的一部分或更通用結(jié)構(gòu)的一部分，但每個(gè)所述步驟本身也可以被當(dāng)作獨(dú)立的實(shí) 施方式。
[0052] 過(guò)渡性術(shù)語(yǔ)"包含"、"基本上由……構(gòu)成"和"由……構(gòu)成"打算意味著它們?cè)趯?利行話中一般被接受的意義；也就是說(shuō)，（i) "包含"與"包括"、"含有"或"以……為特征" 同義，是包含性或開(kāi)放性的，并且不排除其他未敘述的要素或方法步驟；（ii) "由……構(gòu)成" 排除在權(quán)利要求中沒(méi)有指明的任何要素、步驟或成分；并且（iii) "基本上由……構(gòu)成"將 權(quán)利要求的范圍限制到指定的材料或步驟以及對(duì)要求保護(hù)的發(fā)明的"基本和新穎特征沒(méi) 有實(shí)質(zhì)性影響的材料或步驟"。用短語(yǔ)"包含"（或其等同物）描述的實(shí)施方式還提供了用 "由……構(gòu)成"和"基本上由……構(gòu)成"來(lái)單獨(dú)描述的那些，作為實(shí)施方式。對(duì)于那些用"基 本上由……構(gòu)成"來(lái)提供的實(shí)施方式來(lái)說(shuō)，所述基本和新穎特征是組合物（或在這樣的組合 物中使用的系統(tǒng)或源自于其的使用方法）作為氫氧化物或鋰離子傳輸介質(zhì)的可操作性。
[0053] 當(dāng)存在列表時(shí)，除非另有陳述，否則應(yīng)該理解，該列表的每個(gè)單個(gè)要素和該列表的 每個(gè)組合是分開(kāi)的實(shí)施方式。例如，作為"A、B或C"出現(xiàn)的實(shí)施方式的列表，應(yīng)該被解釋為 包括實(shí)施方式"A"、"B"、"C"、"A或B"、"A或C"、"B或C"或"A、B或C"。
[0054] 除非另有定義，否則在本文中使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員通常理解的相同的意義。盡管與本文中描述的相似或等同的任何方法和材 料也可用于本發(fā)明的實(shí)踐或試驗(yàn)，但在本文中描述了代表性的示例性方法和材料。
[0055] 氫氧化物穩(wěn)定組合物，包括氫氧化物傳導(dǎo)性能量裝置
[0056] 本發(fā)明的某些實(shí)施方式提供了組合物，每種組合物包含至少包括第一嵌段和第二 嵌段的嵌段共聚物，所述第二嵌段共聚物包含聚合的離子性液體，所述聚合的離子性液體 在氫氧化物水溶液存在下穩(wěn)定，并且其中所述嵌段共聚物組合物表現(xiàn)出至少一個(gè)納米相分 離的區(qū)域。在其他實(shí)施方式中，這些氫氧化物穩(wěn)定組合物包含基本上由聚合單體構(gòu)成的第 二嵌段，所述聚合單體包含至少一種類型的離子性液體，其中本發(fā)明的基本和新穎特性是 氫氧化物穩(wěn)定性和通過(guò)其可持續(xù)地傳輸氫氧化物離子的能力。在各種不同實(shí)施方式中，所 述第一嵌段和第二嵌段在組成上不同。在其他實(shí)施方式中，所述組合物是二嵌段共聚物。
[0057] 當(dāng)在整個(gè)本說(shuō)明書(shū)中使用時(shí)，對(duì)"至少包含第一嵌段和第二嵌段的嵌段共聚物"的 指稱應(yīng)該被熟練的技術(shù)人員良好地理解為包括其中所述嵌段共聚物含有其他嵌段的實(shí)施 方式--例如三嵌段（如ABA、ABC)、四嵌段、五嵌段（例如ABCBA)。
[0058] 當(dāng)在整個(gè)本說(shuō)明書(shū)中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)"聚合的離子性液體"打算意味著聚合物或聚合 物鏈段或嵌段，其中聚合物骨架具有至少一個(gè)側(cè)基，其包含附連于其的離子性液體的陽(yáng)離 子組成部分。它不必定意圖指稱從最初具有這樣的側(cè)基的單體衍生的聚合物，盡管這樣的 材料也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。也就是說(shuō)，聚合的離子性液體可以通過(guò)將離子性液體的陽(yáng)離 子組成部分附連于預(yù)先制備的聚合物骨架來(lái)制備，也可以不如此制備。對(duì)于這樣的策略的 非限制性實(shí)例，參見(jiàn)例如實(shí)施例。
[0059] 當(dāng)在本文中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)"穩(wěn)定的"當(dāng)用于術(shù)語(yǔ)"氫氧化物穩(wěn)定（的）"或"在氫氧 化物水溶液存在下穩(wěn)定"中時(shí)，是指聚合的離子性液體的側(cè)基組成部分當(dāng)在氫氧化物水溶 液存在下經(jīng)歷環(huán)境溫度時(shí)的化學(xué)穩(wěn)定性。在某些實(shí)施方式中，這是指（a)當(dāng)在25°C或更低 溫度下經(jīng)歷IM KOH水溶液24小時(shí)時(shí)，聚合的離子性配體的降解低于10%;或（b)當(dāng)在高達(dá) 80°C的溫度下經(jīng)歷IM KOH水溶液24小時(shí)時(shí)，聚合的離子性配體的降解低于20%。分開(kāi)的 實(shí)施方式包括當(dāng)在Ye等，"基于咪唑鑰的堿性陰離子交換聚合的離子性液體的相對(duì)化學(xué)穩(wěn) 定性''(Relative Chemical Stability of Imidazolium-Based Alkaline Anion Exchange Polymerized Ionic Liquids)，Macromolecules 2011，44, 8494-8503 中的描述下試驗(yàn)時(shí)， 至少與所報(bào)道的聚（MEBIm-OH)同樣穩(wěn)定的組合物，上述文獻(xiàn)為所有目的以其整體通過(guò)參 考并入本文。
[0060] 此外，當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)"納米相分離"也可以被描述為"微相分離的形 態(tài)"，并且為嵌段共聚物領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知。這樣的分離或形態(tài)也可以被描述為"由于 親水性和疏水性嵌段的強(qiáng)烈微相分離而形成具有連接的離子傳導(dǎo)性晶疇的周期性納米結(jié) 構(gòu)層狀形態(tài)的嵌段自組裝"。在本說(shuō)明書(shū)中，第一嵌段包含疏水性嵌段，第二嵌段包含親水 性嵌段。
[0061] 在各種不同實(shí)施方式中，所述至少一個(gè)納米相分離的區(qū)域以至少一個(gè)具有連接的 離子傳導(dǎo)性晶疇的周期性納米結(jié)構(gòu)層狀形態(tài)的區(qū)域?yàn)樘卣?。在?dú)立的實(shí)施方式中，所述連 接的離子傳導(dǎo)性晶疇在整個(gè)嵌段共聚物中在至少兩個(gè)、優(yōu)選三個(gè)維度上延伸。所述納米結(jié) 構(gòu)層狀形態(tài)的周期性，可以以當(dāng)通過(guò)小角度X-射線散射測(cè)量時(shí)，具有約5至約IOOnm范圍 內(nèi)的晶格參數(shù)大小的