Разделительная мембрана и содержащий ее литий-серный аккумулятор

Разделительная мембрана и содержащий ее литий-серный аккумулятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Данная заявка испрашивает приоритет по корейской патентной заявке № 10-2013-0124887, поданной 8 октября 2013 г. в KIPO, содержание которой включено сюда посредством ссылки во всей своей полноте.

Изобретение относится к разделительной мембране и содержащему ее литий-серному аккумулятору.

Уровень техники

Литий-серный аккумулятор представляет собой вторичный химический источник тока, в котором в качестве активного материала положительного электрода применяется соединение на основе серы, имеющее связь сера-сера, а в качестве активного материала отрицательного электрода применяется материал на основе углерода, в котором происходит интеркаляция и деинтеркаляция щелочного металла, такого как литий, или иона металла, такого как ион лития. Электрическая энергия накапливается и выделяется за счет использования реакции окисления-восстановления, где степень окисления серы снижается при разрыве связи сера-сера во время разрядки, которая является реакцией восстановления, и связь сера-сера образуется снова, когда степень окисления серы увеличивается во время зарядки, которая является реакцией окисления.

В литий-серном аккумуляторе в случае, когда в качестве активного материала отрицательного электрода применяется металлический литий, плотность энергии составляет 3830 мА⋅ч/г, и в случае, когда в качестве активного материала положительного электрода применяется сера (S₈), плотность энергии составляет 1675 мА⋅ч/г, и, таким образом, литий-серный аккумулятор является перспективным аккумулятором с точки зрения плотности энергии. Кроме того, преимущество состоит в том, что материал на основе серы, используемый в качестве активного материала положительного электрода, является недорогим и экологически безопасным материалом.

Однако существует проблема в том, что, так как электропроводность серы равна 5×10^-30 См/см и поэтому сера близка к изолятору, электронам, генерированным электрохимической реакцией, трудно двигаться. Соответственно, необходимо использовать электропроводящий материал, такой как углерод, обеспечивающий место беспрепятственной электрохимической реакции. В этом случае имеются проблемы в том, что в случае когда проводящий материал и серу просто смешивают для использования, сера вытекает в электролит во время реакции окисления-восстановления, снижая срок службы аккумулятора, и в том случае, когда не выбран надлежащий электролитический раствор, вымывается полисульфид лития, который является материалом восстановления серы, и, таким образом, сера больше не участвует в электрохимической реакции.

Поэтому существует потребность в разработке технологии снижения вытекания серы в электролит и улучшения эксплуатационных характеристик аккумулятора.

Документ уровня техники

Патентный документ: публикация корейской заявки на патент № 10-2001-0111831

Раскрытие

Техническая проблема

Настоящая заявка была сделана в попытке предоставить разделительную мембрану, которая может предотвращать вымывание полисульфида лития в катоде литий-серного аккумулятора и подавлять рост литиевого дендрита, образующегося в аноде.

Кроме того, настоящая заявка была сделана в попытке предоставить литий-серный аккумулятор, в котором применяется данная разделительная мембрана.

Проблемы, решаемые настоящей заявкой, не ограничиваются указанными техническими проблемами, и специалисту в данной области техники из последующего описания могут быть очевидно понятны и другие, неупомянутые технические проблемы.

Техническое решение

Примерный вариант осуществления настоящей заявки предлагает разделительную мембрану, включающую в себя: первый слой, включающий в себя проводящее по ионам лития соединение, имеющее одну или более функциональных групп, выбранных из -SО₃Li, -СООLi и -ОLi; и второй слой, включающий в себя частицу неорганического оксида и связующее.

Другой примерный вариант осуществления настоящей заявки предлагает литий-серный аккумулятор, включающий в себя: катод; анод; и разделительную мембрану, расположенную между катодом и анодом.

Еще один примерный вариант осуществления настоящей заявки предлагает аккумуляторный модуль, включающий в себя литий-серный аккумулятор в качестве единичного аккумулятора.

Еще один примерный вариант осуществления настоящей заявки предлагает способ приготовления разделительной мембраны, включающий в себя: формирование первого слоя, включающего в себя проводящее по ионам лития соединение, имеющее одну или более функциональных групп, выбранных из -SО₃Li, -СООLi и -ОLi; и формирование на первом слое второго слоя, включающего в себя частицу неорганического оксида и связующее.

Еще один примерный вариант осуществления настоящей заявки предлагает способ приготовления литий-серного аккумулятора, включающий в себя: сборку разделительной мембраны, катода и анода, в котором сборку выполняют так, что первый слой разделительной мембраны находится ближе к катоду, а второй слой разделительной мембраны находится ближе к аноду.

Преимущественные эффекты

Существует эффект, что разделительная мембрана согласно примерному варианту осуществления настоящей заявки применяется к литий-серному аккумулятору, чтобы предотвращать вымывание полисульфида лития в катоде и подавлять рост литиевого дендрита в аноде и, таким образом, предотвращать короткое замыкание. Соответственно, существует тот эффект, что срок службы и безопасность аккумулятора улучшаются.

Описание чертежей

Фиг.1 представляет собой график ЯМР, показывающий результат подтверждения синтеза сополимера, приготовленного согласно примеру приготовления 1 настоящей заявки.

Варианты осуществления изобретения

Преимущества и характеристики настоящей заявки и способы их достижения будут видны при обращении к подробно описанным ниже вариантам осуществления в дополнение к сопровождающим чертежам. Однако настоящая заявка не ограничивается описанными ниже примерными вариантами осуществления, а может быть реализована в различных формах. Следовательно, приведенные здесь примерные варианты осуществления предназначены для того, чтобы тщательно и полностью раскрыть содержание и в достаточной степени передать сущность настоящего изобретения специалистам в данной области техники, и настоящая заявка определяется только объемом формулы изобретения. Размеры и относительные размеры составляющих элементов, показанных на чертежах, могут быть преувеличены для ясности описания.

Если не указано иное, все применяемые здесь термины, включая технические или научные термины, имеют такое же значение, как их обычно понимают специалисты в области техники, к которой относится настоящая заявка. Кроме того, термины, определенные в обычно применяемом словаре, не следует интерпретировать, как имеющие идеализированное или избыточно формальное значение, если явно не указано в настоящем изобретении.

Далее настоящая заявка будет описана подробно.

Примерный вариант осуществления настоящей заявки предлагает разделительную мембрану, содержащую первый слой, включающий в себя проводящее по ионам лития соединение, имеющее одну или более функциональных групп, выбранных из -SО₃Li, -СООLi и -ОLi; и второй слой, включающий в себя частицу неорганического оксида и связующее.

В примерном варианте осуществления настоящей заявки первый слой и второй слой могут быть предусмотрены вступающими в контакт друг с другом. То есть первый слой и второй слой могут вступать в контакт друг с другом, образуя вид пленки.

В примерном варианте осуществления настоящей заявки разделительная мембрана может дополнительно включать в себя третий слой, включающий в себя пористый материал основы, предусмотренный между первым слоем и вторым слоем. Материал основы может служить в качестве опоры для формирования первого слоя и второго слоя.

Согласно примерному варианту осуществления настоящей заявки пора пористого материала основы может быть заполнена материалом первого слоя и/или второго слоя.

Согласно примерному варианту осуществления настоящей заявки пористость первого слоя может составлять 5% или меньше. Когда пористость первого слоя составляет 5% или меньше, есть эффект того, что диффузия полисульфида лития в анод предотвращается, улучшая срок службы.

Примерный вариант осуществления настоящей заявки предлагает литий-серный аккумулятор, включающий в себя катод; анод; и разделительную мембрану, расположенную между катодом и анодом, причем первый слой разделительной мембраны находится ближе к катоду, а второй слой разделительной мембраны находится ближе к аноду.

Согласно примерному варианту осуществления настоящей заявки первый слой разделительной мембраны может быть предусмотрен вступающим в контакт с катодом, а второй слой разделительной мембраны может быть предусмотрен вступающим в контакт с анодом.

Есть эффект, что разделительная мембрана настоящей заявки применяется к литий-серному аккумулятору, чтобы предотвращать вымывание полисульфида лития в катоде и подавлять рост литиевого дендрита в аноде и, таким образом, предотвращать короткое замыкание. Соответственно, есть эффект того, что срок службы и безопасность аккумулятора улучшаются.

В родственной области техники существует проблема того, что полисульфид лития, образуемый в катоде, включающем в себя серу, растворяется в электролите во время зарядки и разрядки литий-серного аккумулятора, окисляясь на отрицательном электроде, и, таким образом, емкость электрода снижается. Кроме того, так как из-за роста литиевого дендрита во время зарядки и разрядки отрицательного литиевого электрода происходит короткое замыкание аккумулятора, есть проблема с безопасностью аккумулятора.

Разделительная мембрана согласно примерному варианту осуществления настоящей заявки имеет многослойную структуру, включающую в себя первый слой и второй слой, и, таким образом, может одновременно увеличивать срок службы аккумулятора и эффект безопасности вследствие подавления роста дендрита. Более конкретно, так как разделительная мембрана может пропускать ионы лития и предотвращать движение полисульфида лития с помощью проводящего по ионам лития соединения, включенного в состав первого слоя, проблема снижения емкости электрода, вызываемая движением полисульфида лития к отрицательному электроду с окислением полисульфида лития, может быть решена. Кроме того, частицы неорганического оксида, включенные в состав второго слоя разделительной мембраны, могут физически блокировать рост дендрита в отрицательном литиевом электроде, предотвращая возникновение короткого замыкания аккумулятора и улучшая безопасность аккумулятора.

В случае когда первый слой и второй слой разделительной мембраны образованы из одного слоя, промотируется диффузия полисульфида лития в границу раздела между проводящим по ионам лития соединением и частицей неорганического оксида, снижая срок службы аккумулятора, и, таким образом, предпочтительно, когда первый слой и второй слой образованы из множественных слоев.

Проводящее по ионам лития соединение может включать в себя повторяющееся звено, представленное следующей химической формулой D.

[Химическая формула D]

В химической формуле D

R представляет собой углеводородную группу, незамещенную или замещенную по меньшей мере одним элементом, выбранным из группы, состоящей из фтора, кислорода, азота и серы,

Х представляет собой -SО₃Li, -СООLi или -ОLi, а

у равно от 1 до 100000.

В настоящем описании термин "углеводородная группа" означает группу, имеющую углеродный скелет, и в этом углеродном скелете углерод (С) может быть заменен по меньшей мере одним элементом, выбранным из группы, состоящей из кислорода (О), азота (N) и серы (S), водород (Н) может быть заменен галогеном, в частности фтором (F), и эта углеводородная группа может иметь замещающую группу или соединительную группу.

Химическая формула D означает соединение на основе углеводорода, имеющее одну или более замещающих групп, выбранных из -SО₃Li, -СООLi и -ОLi.

Согласно примерному варианту осуществления настоящей заявки концевая группа проводящего по ионам лития соединения, включающего повторяющееся звено, представленное химической формулой D, может быть выбрана из водорода, галогеновой группы, гидроксильной группы и аминогруппы.

Средневесовая молекулярная масса повторяющегося звена, представленного химической формулой D, может составлять от 500 до 5000000.

Согласно примерному варианту осуществления настоящей заявки химическая формула D может быть представлена следующей химической формулой Е.

[Химическая формула Е]

причем в химической формуле Е

А представляет собой -ОСF₂СF(СF₃)- или непосредственную связь,

k представляет собой целое число от 1 до 30,

s представляет собой целое число от 1 до 10, и

у представляет собой целое число от 1 до 100000.

Согласно примерному варианту осуществления настоящей заявки химическая формула Е может быть представлена химической формулой Е-1, химической формулой Е-2, химической формулой Е-3 или химической формулой Е-4.

[Химическая формула Е-1]

[Химическая формула Е-2]

[Химическая формула Е-3]

[Химическая формула Е-4]

В химических формулах Е-1 - Е-4 k и у такие же, как определено в химической формуле Е.

Проводящее по ионам лития соединение может представлять собой один или два или более полимеров, выбранных из группы, состоящей из звена сульфонированного стирола, звена сульфонированного полиариленэфира, звена сульфонированного полиариленэфиркетона, сульфонированного фторуглеродного звена, карбоксилированного углеродного звена и гидроксилированного углеродного звена, и может представлять собой соединение, в котором катионы водорода одной или более функциональных групп, выбранных из группы сульфоновой кислоты, карбоксильной группы и гидроксильной группы, включенных в состав полимера, замещены катионами лития.

Их конкретные примеры могут включать один или два или более сополимеров, выбранных из группы, состоящей из звена сульфонированного стирола, где катионы водорода группы сульфоновой кислоты замещены катионами лития, звена сульфонированного полиариленэфира, где катионы водорода группы сульфоновой кислоты замещены катионами лития, звена сульфонированного полиариленэфиркетона, где катионы водорода группы сульфоновой кислоты замещены катионами лития, сульфонированного фторуглеродного звена, где катионы водорода группы сульфоновой кислоты замещены катионами лития, карбоксилированного углеродного звена, где катионы водорода карбоксильной группы замещены катионами лития, и гидроксилированного углеродного звена, где катионы водорода гидроксильной группы замещены катионами лития.

Согласно примерному варианту осуществления настоящей заявки проводящее по ионам лития соединение может включать сополимер, включающий повторяющееся звено следующей химической формулы А и повторяющееся звено следующей химической формулы В.

[Химическая формула А]

[Химическая формула В]

В химических формулах А и В

m и n обозначают число повторяющихся звеньев,

1≤m≤500 и 1≤n≤500,

Х₁, Х₂ и Х₃ являются одинаковыми или отличающимися друг от друга и представлены, каждый независимо, любой из следующих химических формул 1-3,

Y₁ представлен любой из следующих химических формул 4-6,

[Химическая формула 1]

[Химическая формула 2]

[Химическая формула 3]

в химических формулах 1-3

L₁ представляет собой непосредственное соединение или любую из -СZ₂Z₃-, -СО-, -О-, -S-, -SО₂-, -SiZ₂Z₃- и замещенной или незамещенной флуоренильной группы,

Z₂ и Z₃ являются одинаковыми или отличающимися друг от друга и представляют собой, каждая независимо, водород, алкильную группу, трифторметильную группу (-СF₃) и фенильную группу,

S₁-S₅ являются одинаковыми или отличающимися друг от друга и представляют собой, каждая независимо, водород; дейтерий; галогеновую группу; цианогруппу; нитрильную группу; нитрогруппу; гидроксигруппу; замещенную или незамещенную алкильную группу; замещенную или незамещенную циклоалкильную группу; замещенную или незамещенную алкоксигруппу; замещенную или незамещенную алкенильную группу; замещенную или незамещенную силильную группу; замещенную или незамещенную борную группу; замещенную или незамещенную аминогруппу; замещенную или незамещенную арильную группу; или замещенную или незамещенную гетероарильную группу,

а, b, с, р и q являются одинаковыми или отличающимися друг от друга и представляют собой, каждый независимо, целое число 0 или больше и 4 или меньше,

а' представляет собой целое число 1 или больше и 5 или меньше,

[Химическая формула 4]

[Химическая формула 5]

[Химическая формула 6]

в химических формулах 4-6

L₂ представляет собой непосредственное соединение или любую группу, выбранную из -СО-, -SО₂- и замещенной или незамещенной флуоренильной группы,

d, e, f, g и h являются одинаковыми или отличающимися друг от друга и представляют собой, каждый независимо, целое число 0 или больше и 4 или меньше,

b' представляет собой целое число 1 или больше и 5 или меньше, и

Т₁-Т₅ являются одинаковыми или отличающимися друг от друга, по меньшей мере один из Т₁-Т₅, каждый независимо, представляет собой -SО₃Li, -СООLi или -ОLi, а остальные являются одинаковыми или отличающимися друг от друга и представляют собой, каждый независимо, водород; дейтерий; галогеновую группу; цианогруппу; нитрильную группу; нитрогруппу; гидроксигруппу; замещенную или незамещенную алкильную группу; замещенную или незамещенную циклоалкильную группу; замещенную или незамещенную алкоксигруппу; замещенную или незамещенную алкенильную группу; замещенную или незамещенную силильную группу; замещенную или незамещенную борную группу; замещенную или незамещенную аминогруппу; замещенную или незамещенную арильную группу; или замещенную или незамещенную гетероарильную группу.

В настоящем описании "" обозначает место, которое может быть связано с соседней замещающей группой.

Примеры замещающих групп будут описаны ниже, но не ограничиваются ими.

В настоящем описании примеры галогеновой группы включают фтор, хлор, бром или йод.

В настоящем описании алкильная группа может быть линейной или разветвленной цепью, и число атомов углерода в ней конкретно не ограничивается, но предпочтительно, когда это число может быть от 1 до 60, предпочтительно от 1 до 40, а более предпочтительно от 1 до 20. Ее конкретные примеры включают метильную группу, этильную группу, пропильную группу, изопропильную группу, бутильную группу, трет-бутильную группу, пентильную группу, гексильную группу, гептильную группу и т.п., но не ограничиваются ими.

В настоящем описании алкенильная группа может быть линейной или разветвленной цепью, и число атомов углерода в ней конкретно не ограничивается, но предпочтительно, когда это число может быть от 2 до 60, особенно от 2 до 40, а в частности от 2 до 20.

В настоящем описании алкоксигруппа может быть линейной или разветвленной цепью, и число атомов углерода в ней конкретно не ограничивается, но предпочтительно, когда это число может быть от 1 до 60, особенно от 1 до 40, а в частности от 1 до 20.

В настоящем описании циклоалкильная группа конкретно не ограничивается, но предпочтительно, когда число атомов углерода в ней может быть от 3 до 60, особенно от 3 до 40, а в частности от 5 до 20, и, в особенности предпочтительными являются циклопентильная группа и циклогексильная группа.

В настоящем описании гетероциклоалкильная группа включает один или более элементов из S, О и N и конкретно не ограничивается, но предпочтительно, когда число атомов углерода в ней может быть от 2 до 60, особенно от 2 до 40, а в частности от 3 до 20, и, в особенности предпочтительными являются циклопентильная группа и циклогексильная группа.

В настоящем описании число атомов углерода аминогруппы конкретно не ограничивается, но предпочтительно, когда это число может быть от 1 до 60, особенно от 12 до 40, а в частности от 1 до 20. Конкретные примеры аминогруппы включают метиламиновую группу, диметиламиновую группу, этиламиновую группу, диэтиламиновую группу, фениламиновую группу, нафтиламиновую группу, бифениламиновую группу, антрацениламиновую группу, 9-метил-антрацениламиновую группу, дифениламиновую группу, фенилнафтиламиновую группу, дитолиламиновую группу, фенилтолиламиновую группу, трифениламиновую группу и т.п., но не ограничиваются ими.

В настоящем описании арильная группа может быть моноциклического или полициклического типа, и число атомов углерода в ней конкретно не ограничивается, но предпочтительно, когда это число может быть от 6 до 60, особенно от 6 до 40, а в частности от 6 до 20. Конкретные примеры арильной группы включают моноциклические ароматические соединения, такие как фенильная группа, бифенильная группа, трифенильная группа, терфенильная группа и стильбеновая группа, полициклические ароматические соединения, такие как нафтильная группа, бинафтильная группа, атраценильная группа, фенилатраценильная группа, пиренильная группа, периленильная группа, тетраценильная группа, хризенильная группа, флуоренильная группа, аценафтаценильная группа, трифениленовая группа и флуорантеновая группа и т.п., но не ограничиваются ими.

В настоящем описании гетероарильная группа включает один или более элементов из S, О и N в качестве гетероатома, и число атомов углерода в ней конкретно не ограничивается, но предпочтительно, когда это число может быть от 2 до 60, особенно от 2 до 40, а в частности от 3 до 20. Конкретные примеры гетероарильной группы включают пиридил, пирролил, пиримидил, пиридазинил, фуранил, тиенил, имидазолил, пиразолил, оказолил, изоксазолил, тиазолил, изотиазолил, триазолил, фуразанил, оксадиазолил, тиадиазолил, дитиазолил, тетразолил, пиранил, тиопиранил, диазинил, оксазинил, тиазинил, диоксинил, триазинил, тетразинил, хинолил, изохинолил, хинозолинил, изохинозолинил, акридинил, фенантридинил, имидазопиридинил, диазанафталинил, триазаинден, индолил, бензотиазолил, бензоксазолил, бензимидазолил, бензотиофеновую группу, бензофурановую группу, дибензотиофеновую группу, дибензофурановую группу, карбазолил, бензокарбазолил, феназинил или цикл их конденсации, но не ограничиваются ими.

В настоящем описании флуоренильная группа может быть замещена другими замещающими группами, и эти замещающие группы могут быть соединены друг с другом, образуя цикл. Его примеры включают

, , , и т.п.

В настоящем описании термин "замещенный или незамещенный" означает, что нет замещения или замещение выполнено одной или более замещающими группами, выбранными из группы, состоящей из дейтерия; галогеновой группы; нитрильной группы; нитрогруппы; гидроксильной группы; цианогруппы; С₁-С₆₀ линейного или разветвленного алкила; С₂-С₆₀ линейного или разветвленного алкенила; С₂-С₆₀ линейного или разветвленного алкинила; С₃-С₆₀ моноциклического или полициклического циклоалкила; С₂-С₆₀ моноциклического или полициклического гетероциклоалкила; С₆-С₆₀ моноциклического или полициклического арила; и С₂-С₆₀ моноциклического или полициклического гетероарила, или означает, что нет замещения или замещение выполнено замещающей группой, имеющей структуру, где соединены две или более, выбранных из группы, состоящей из приведенных в качестве примера замещающих групп. Как описано выше, когда замещающая группа имеет структуру, где соединены две или более замещающих групп, причем эти две или более замещающих групп могут быть одинаковыми или отличающимися друг от друга.

В примерном варианте осуществления настоящей заявки m и n могут обозначать число повторяющихся звеньев, и 2≤m≤200 и 2≤n≤200.

В примерном варианте осуществления настоящей заявки отношение m и n может составлять от 1:9 до 7:3. То есть в случае когда m+n равно 1, n может иметь долю от 0,3 до 0,9.

В примерном варианте осуществления настоящей заявки отношение m и n может составлять от 2:8 до 6:4. То есть в случае когда m+n равно 1, n может иметь долю от 0,4 до 0,8.

В примерном варианте осуществления настоящей заявки по меньшей мере один из Х₁-Х₃ может быть представлен следующей химической формулой 11.

[Химическая формула 11]

В химической формуле 11 S₆-S₈ являются одинаковыми или отличающимися друг от друга и представляют собой, каждый независимо, водород; дейтерий; галогеновую группу; цианогруппу; нитрильную группу; нитрогруппу; гидроксигруппу; замещенную или незамещенную алкильную группу; замещенную или незамещенную циклоалкильную группу; замещенную или незамещенную алкоксигруппу; замещенную или незамещенную алкенильную группу; замещенную или незамещенную силильную группу; замещенную или незамещенную борную группу; замещенную или незамещенную аминогруппу; замещенную или незамещенную арильную группу; или замещенную или незамещенную гетероарильную группу,

s и t являются одинаковыми или отличающимися друг от друга и представляют собой, каждый независимо, целое число 0 или больше и 4 или меньше, и

r может быть целым числом 0 или больше и 8 или меньше.

В примерном варианте осуществления настоящей заявки по меньшей мере один из Х₁ и Х₂ может быть представлен химической формулой 11.

В примерном варианте осуществления настоящей заявки химическая формула 1 может быть представлена следующей химической формулой 1-1.

[Химическая формула 1-1]

В химической формуле 1-1 S₁, S₂, b, с и L₁ являются такими же, как задано в химической формуле 1.

В примерном варианте осуществления настоящей заявки химическая формула 4 может быть представлена следующей химической формулой 4-1.

[Химическая формула 4-1]

В химической формуле 4-1 Т₁, Т₂, d, е и L₂ являются такими же, как задано в химической формуле 4.

Согласно примерному варианту осуществления настоящей заявки в химических формулах А и В Х₁, Х₂ и Х₃ могут быть одинаковыми или отличающимися друг от друга и могут быть, каждый независимо, любым выбранным из следующих структурных формул.

,,

,,

,,

,,

,,

,

,,,

, и

.

Здесь R и R' являются одинаковыми или отличающимися друг от друга и представляют собой, каждый независимо, -NО₂ или -СF₃.

Согласно примерному варианту осуществления настоящей заявки в химических формулах А и В по меньшей мере один из Х₁, Х₂ и Х₃ может представлять собой или .

Здесь R и R' являются одинаковыми или отличающимися друг от друга и представляют собой, каждый независимо, -NО₂ или -СF₃.

Согласно примерному варианту осуществления настоящей заявки в химической формуле В Y₁ может быть любым выбранным из следующих структурных формул.

,,

,,

,

,,,

,,,,

, и .

Здесь Q представляет собой -SО₃Li, -СООLi или -ОLi, а Q' представляет собой водород, -SО₃Li, -СООLi или -ОLi.

В примерном варианте осуществления настоящей заявки Q может быть -SО₃Li.

В примерном варианте осуществления настоящей заявки Q' может быть -SО₃Li.

В примерном варианте осуществления настоящей заявки сополимер может дополнительно включать повторяющееся звено следующей химической формулы С.

[Химическая формула С]

Согласно примерному варианту осуществления настоящей заявки в химической формуле С Z представляет собой трехвалентную органическую группу.

В примерном варианте осуществления настоящей заявки повторяющееся звено с химической формулой С является разветвителем и служит для соединения или сшивки полимерных цепей. Разветвитель может быть образован в цепях, или цепи могут быть сшиты друг с другом, образуя сетевую структуру соответственно числу повторяющихся звеньев с химической формулой С.

В примерном варианте осуществления настоящей заявки в химической формуле С Z представляет собой трехвалентную органическую группу и может связываться с дополнительными повторяющимися звеньями в трех направлениях, стягивая полимерные цепи.

В примерном варианте осуществления настоящей заявки механические свойства могут быть усилены за счет использования разветвителя, который представляет собой повторяющееся звено с химической формулой С.

В примерном варианте осуществления настоящей заявки, когда число повторяющихся звеньев с химической формулой С равно r, r может быть целым числом от 1 до 300.

В примерном варианте осуществления настоящей заявки повторяющееся звено с химической формулой С может быть повторяющимся звеном полимера, составляющим основную цепь. Например, Z может соединяться с по меньшей мере одним, выбранным из Х₁, Х₂, Х₃ и Y₁, образуя одно повторяющееся звено. Одно повторяющееся звено, образованное как описано выше, может формировать основную цепь. В этом случае число повторяющихся звеньев является таким же, как вышеуказанное k.

В настоящем описании, когда соединяются два или более, выбранных из Z, Х₁, Х₂, Х₃ и Y₁, каждый из них имеет соединительную группу кислорода (-О-). Соединительная группа кислорода является соединительной группой, которая остается в цепи после того, как соединение уходит из нее посредством конденсационной полимеризации. Например, когда полимеризуются дигалогеновый мономер и диольный мономер, может иметь место случай, когда НF уходит и только кислород (-О-) остается в цепи.

Согласно примерному варианту осуществления настоящей заявки в химической формуле С Z представлен следующей химической формулой С-1 или С-2.

[Химическая формула С-1]

[Химическая формула С-2]

В химических формулах С-1 и С-2

Z₁ может быть представлен любой из следующих химических формул 7-9.

[Химическая формула 7]

[Химическая формула 8]

[Химическая формула 9]

В химических формулах 7-9

L₃-L₆ являются одинаковыми или отличающимися друг от друга и представляют собой, каждый независимо, непосредственное соединение, -О-, -СО- или -SО₂-,

Е₁-Е₇ являются одинаковыми или отличающимися друг от друга и представляют собой, каждый независимо, водород; дейтерий; галогеновую группу; цианогруппу; нитрильную группу; нитрогруппу; гидроксигруппу; замещенную или незамещенную алкильную группу; замещенную или незамещенную циклоалкильную группу; замещенную или незамещенную алкоксигруппу; замещенную или незамещенную алкенильную группу; замещенную или незамещенную силильную группу; замещенную или незамещенную борную группу; замещенную или незамещенную аминогруппу; замещенную или незамещенную арильную группу; или замещенную или незамещенную гетероарильную группу,

с', d', е' и h' являются одинаковыми или отличающимися друг от друга и представляют собой, каждый независимо, целое число 0 или больше и 4 или меньше,

f', g' и i' являются одинаковыми или отличающимися друг от друга и представляют собой, каждый независимо, целое число 0 или больше и 3 или меньше, и

Х₄ и Х₅ каждый независимо являются такими же, как определение Х₃ или Y₁ с химической формулой В.

Согласно примерному варианту осуществления настоящей заявки в химической формуле С Z может быть любым выбранным из следующих структурных формул.

,,

,,,

,,, и

.

В примерном варианте осуществления настоящей заявки повторяющееся звено химической формулы А может быть представлено следующей структурной формулой.

В данной структурной формуле m является таким же, как указано выше.

В примерном варианте осуществления настоящей заявки повторяющееся звено химической формулы В может быть представлено следующей структурной формулой.

,