[发明专利]固体高分子电解质膜及其制造方法

权利要求书

1.一种固体高分子电解质膜，其簇径为2.96nm～4.00nm、且换算穿刺强度为300gf/50μm以上，其中，该固体高分子电解质膜包含具有离子交换基、且单体结构不同的两种以上的氟系高分子电解质聚合物的混合物，

所述固体高分子电解质膜包含当量质量EW为300g/eq以上750g/eq以下的氟系高分子电解质聚合物，

所述氟系高分子电解质聚合物包含具有下述式(5)所示结构的全氟碳磺酸树脂、由下述式(6)所示的氟化乙烯基醚化合物与下述式(8)所示的氟化烯烃单元的共聚物形成的全氟碳磺酸树脂前体水解得到的全氟碳磺酸树脂，

－[CF₂CF₂]_a－[CF₂－CF(－O－(CF₂)_m－SO₃H)]_g－ (5)

式(5)中，a和g表示满足0≦a＜1、0＜g≦1、a+g＝1的数，m表示1～6的整数，

CF₂＝CF-O-(CF₂CFXO)_n-A (6)

式(6)中，X表示F或碳原子数为1～3的全氟烷基，n表示0～5的整数，A表示(CF₂)_m-W，此处，m表示0～6的整数，n和m不同时为0，W表示能够通过水解转换成SO₃H的官能团，

CF₂＝CFZ (8)

式(8)中，Z表示H、Cl、F、碳原子数为1～3的全氟烷基、或者含有或不含有氧的环状全氟烷基，

所述簇径是通过小角X射线散射SAXS测定的离子簇的平均直径，

对于换算穿刺强度，将固体高分子电解质膜在30℃水中浸渍1小时，测定溶胀时的膜厚μm，在膜厚测定后，在调节至30℃的恒温水槽中，在针前端的曲率半径0.5mm、穿刺速度2毫米/秒的条件下进行穿刺试验，将最大穿刺载荷作为穿刺强度，将穿刺强度乘以50/膜厚来计算出换算穿刺强度。

2.如权利要求1所述的固体高分子电解质膜，其离子传导率为0.10S/cm以上，

所述离子传导率是如下求出的：将固体高分子电解质膜切成宽1cm的长条状，使6根直径0.5mm的电极线以1cm间隔在其表面平行地接触，在调节为30℃的恒温水槽中保持1小时以上后，测定电阻，由电极间距离和电阻测定出每单位长度的电阻值，由此，使用下式求出30℃的离子传导率，

Z＝1/膜厚/膜幅/每单位长度的电阻值

其中，膜厚和膜幅的量纲为厘米，每单位长度的电阻值的量纲为Ω/cm。

3.如权利要求1或2所述的固体高分子电解质膜，其中，所述固体高分子电解质膜的当量质量EW为400g/eq～900g/eq，

所述当量质量是如下求出的：

将约0.02g～0.10g固体高分子电解质膜浸渍在50mL的25℃饱和NaCl水溶液0.26g/mL中，搅拌下放置10分钟后，以酚酞作为指示剂，使用0.01N氢氧化钠水溶液进行中和滴定，设中和所需要的氢氧化钠的当量为M毫摩尔、中和后得到的Na型离子交换膜经纯水冲洗、真空干燥后的质量为W毫克，通过下式求出当量质量EW，

EW＝(W/M)－22

反复进行5次上述操作后，去掉计算出的5个EW值中的最大值和最小值，对3个值进行算术平均作为当量质量EW。

4.如权利要求3所述的固体高分子电解质膜，其中，所述固体高分子电解质膜的当量质量EW为700g/eq～900g/eq。

5.如权利要求1或2所述的固体高分子电解质膜，其中，所述当量质量EW为300g/eq以上750g/eq以下的氟系高分子电解质聚合物具有式(5)所示结构，并且m为2，

－[CF₂CF₂]_a－[CF₂－CF(－O－(CF₂)_m－SO₃H)]_g－ (5)

式(5)中，a和g表示满足0≦a＜1、0＜g≦1、a+g＝1的数。