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KR102107903B1 - 고분자 전해질막의 후처리 방법 - Google Patents

고분자 전해질막의 후처리 방법 Download PDF

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KR102107903B1
KR102107903B1 KR1020180095446A KR20180095446A KR102107903B1 KR 102107903 B1 KR102107903 B1 KR 102107903B1 KR 1020180095446 A KR1020180095446 A KR 1020180095446A KR 20180095446 A KR20180095446 A KR 20180095446A KR 102107903 B1 KR102107903 B1 KR 102107903B1
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 명세서는 탄화수소계 공중합체를 포함하는 고분자 전해질막을 어닐링과 동시에 연신하는 고분자 전해질막의 후처리 방법에 관한 것이다.

Description

고분자 전해질막의 후처리 방법 {METHOD FOR POST-PROCESSING OF POLYMER ELECTROLYTE MEMBRANE}
본 출원은 2017년 8월 17일 한국 특허청에 제출된 한국 특허 출원 10-2017-0104132의 출원일 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 고분자 전해질막의 후처리 방법에 관한 것이다.
고분자 전해질막은 전지, 센서 등과 같이 이온교환능이 필요한 분야에 사용되며, 구체적으로, 상기 강화막은 연료전지, 화학센서, 플로우 배터리 등의 이온교환막으로 사용되고 있다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 수 있는 에너지에 대한 필요성이 높아지고 있으며, 대체에너지의 하나로서 연료전지, 금속 이차 전지, 플로우 배터리 등에 대한 관심이 집중되고 있다.
이러한 대체에너지의 하나로서 연료전지는 고효율이고, NOx 및 SOx 등의 공해 물질을 배출하지 않으며 사용되는 연료가 풍부하여 관련 연구가 활발히 진행되고 있다. 이와 함께, 연료전지의 고분자 전해질막으로 구비된 강화막에 대한 연구도 필요하다.
금속 이차 전지는 충방전의 효율을 높이는 연구가 진행되고 있으며, 특히 연료전지의 공기극을 접목하여 금속 공기 이차 전지에 대한 연구도 진행중이다. 이에 따라, 금속 이차 전지의 전해질막으로 구비된 강화막에 관심도 높아지고 있다.
플로우 배터리는 에너지가 저장되는 전해질을 순환시키면서 충전과 방전이 이루어지는 이차전지이며, 플로우 배터리의 전해질막과 함께 플로우 배터리에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다.
대한민국 특허공개 제 2003-0045324 호 (2003.06.11 공개)
본 명세서는 고분자 전해질막의 후처리 방법을 제공하고자 한다.
본 명세서는 친수성 블록과 소수성 블록을 포함하는 탄화수소계 공중합체를 포함하는 고분자 전해질막을 준비하는 단계; 및 상기 고분자 전해질막을 용매의 증기분위기에서 어닐링(annealing)하면서, 상기 고분자 전해질막을 1.5배 이상 연신하는 단계를 포함하는 고분자 전해질막의 후처리 방법을 제공한다.
본 명세서의 고분자 전해질막의 후처리 방법으로 고분자 전해질막의 고분자 구조를 제어할 수 있다.
본 명세서의 고분자 전해질막의 후처리 방법으로 고분자 전해질막의 고분자를 상분리를 유도하여 프로톤 채널을 개선할 수 있다.
본 명세서의 고분자 전해질막의 후처리 방법으로 고분자 전해질막의 고분자의 배향도를 높일 수 있다.
본 명세서의 고분자 전해질막의 후처리 방법으로 고분자 전해질막의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 명세서의 어닐링 단계의 모식도이다.
도 2는 비교예 1의 SAXS 측정결과이다.
도 3은 비교예 3의 SAXS 측정결과이다.
도 4는 비교예 1의 방향에 따른 SAXS 측정결과이며, 상단 그림은 연신방향의 SAXS 결과이고, 도 4의 하단 그림은 연신방향의 수직방향의 SAXS 결과이다.
도 5는 실험예 2의 이온 전도도 측정 결과이다.
이하에서 본 명세서에 대하여 상세히 설명한다.
본 명세서는 탄화수소계 공중합체를 포함하는 고분자 전해질막을 어닐링과 동시에 연신하는 고분자 전해질막의 후처리 방법에 관한 것이다.
본 명세서는 친수성 블록과 소수성 블록을 포함하는 탄화수소계 공중합체를 포함하는 고분자 전해질막을 준비하는 단계; 및 상기 고분자 전해질막을 용매의 증기분위기에서 어닐링(annealing)하면서, 상기 고분자 전해질막을 1.5배 이상 연신하는 단계를 포함하는 고분자 전해질막의 후처리 방법을 제공한다.
탄화수소계 고분자의 경우 불소계 고분자와 비교하여 낮은 이온 전도도를 갖는다.
탄화수소계 고분자의 이온 전도도를 개선하기 위해 일방향으로 연신시켜 전해질막 내 고분자의 분자 배향도를 높여 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.
그러나, 상온, 저가습 조건에서 탄화수소계 고분자는 최대 신율(Tensile Elongation)이 수 % 이내에 이르는 매우 단단한 물리적 성질을 나타낸다. 일반적으로 고분자의 물성 변화를 위해, 유리전이온도(Tg) 이상의 온도에서 공정이 이루어 지는데, 불소계 고분자와 달리 탄화수소계 고분자는 약 160℃ 이상의 높은 유리전이온도를 가지므로, 연신 장비 및 공정에 있어서 구현이 어려우며, 공정의 비용과 효율의 측면에서도 매우 비효율적이다.
그러나, 본 명세서에 따른 고분자 전해질막의 후처리 방법은 탄화수소계 고분자를 보다 쉽게 고배율로 연신할 수 있는 장점이 있다. 구체적으로, 본 명세서에 따른 고분자 전해질막의 후처리 방법은 탄화수소계 고분자를 보다 쉽게 1.5배 이상 연신할 수 있는 장점이 있다. 더 구체적으로, 본 명세서에 따른 고분자 전해질막의 후처리 방법은 탄화수소계 고분자를 보다 쉽게 1.5배 이상 3배 이하로 연신할 수 있는 장점이 있다.
본 명세서에 따른 고분자 전해질막의 후처리 방법에서는 도 1과 같이 닫힌 챔버 내에서 용매의 증기 분위기를 형성하고 어닐링과 동시에 연신을 실시하는데, 이는 어닐링과 연신이 별도로 이루어지는 경우에 비해 연신율이 증가하며, 고분자의 나노 구조 배열이 향상되는 효과가 있으므로 궁극적으로는 높은 이온 전도도를 얻을 수 있는 효과가 있다.
상기 고분자 전해질막을 준비하는 단계에서 고분자 전해질막은 고분자 전해질막을 제조하기 위한 공정이 종료된 상태 즉, 고분자를 도포 또는 함침하기 위한 용매가 제거된 상태를 의미한다.
본 명세서에서, '용매의 증기분위기'란, 밀폐된 공간에 용매가 용액 및 증기상태로 존재하는 상태를 의미하며, 휘발된 용매에 의해 형성된 증기 상태의 용매가 전해질 고분자에 유동성을 부여할수 있는 상태를 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 전해질막은 친수성 블록과 소수성 블록을 포함하는 탄화수소계 공중합체를 포함할 수 있으며, 구체적으로, 술포네이티드 폴리 에테르에테르케톤, 술포네이티드 폴리케톤, 술포네이티드 폴리(페닐렌 옥사이드), 술포네이티드 폴리(페닐렌 술파이드), 술포네이티드 폴리술폰, 술포네이티드 폴리카보네이트, 술포네이티드 폴리스티렌, 술포네이티드 폴리이미드, 술포네이티드 폴리퀴녹살린, 술포네이티드 (포스포네이티드) 폴리포스파젠 및 술포네이티드 폴리벤즈이미다졸 중에서 선택되는 1종 이상으로 이루어질 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 친수성 블록은 술폰산기, 카르복실산기, 인산기, 포스폰산기, 이들의 유도체 등의 친수성기를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 전해질막의 두께는 1㎛ 이상 30㎛ 이하일 수 있다. 고분자 전해질막의 두께가 1㎛ 미만일 경우, 연료전지에 적용시 높인 기체 투과도(gas permeability)를 갖는 문제점이 있으며, 30㎛를 초과할 경우, 프로톤 이동에 대한 저항이 상승하는 문제점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 어닐링은 상기 고분자 전해질막을 밀폐된 공간에 넣는 단계; 상기 밀폐된 공간에 용매를 넣어 상기 용매를 증발시키는 단계; 및 상기 고분자 전해질막을 증발된 용매에 의해 어닐링하는 단계를 포함할 수 있다.
탄화수소계 전해질 고분자는 친수성 블록(hydrophilic block)과 소수성 블록(hydrophobic block)의 상분리(phase separation)에 의해 멀티블록공중합체를 갖는 구조를 형성하게 되고, 이를 통해 친수성 분자(hydrophilic molecule)들의 친수성기의 그룹들이 물 채널(water channel)을 형성하게 된다.
고분자 전해질막의 양이온 전도도(proton conductivity)를 향상시키고, 막 전극 접합체(MEA)의 성능을 개선하기 위해서는, 고분자 전해질막의 구조를 제어하여 물과 양이온의 채널을 개선하는 연구가 필수적이다.
본 명세서는 탄화수소계 고분자 전해질막을 후처리하여, 고분자의 구조를 제어하고 상분리를 유도함으로써 프로톤 채널의 개선을 도모할 수 있다. 이는 용매 증기 어닐링(Solvent Vapor Annealing, SVA)을 통하여 고분자에 유동성(mobility)을 주고, 선택적인 용매 증기 분위기 가운데에서 고분자의 재결정화 또는 상분리되는 원리를 이용한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 용매는 고분자 전해질막의 고분자에 유동성을 부여할 수 있다면, 특별히 한정하지 않으나, 비양자성 용매 및 양자성 용매 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 용매는 N,N'-디메틸아세트아미드(N,N-dimethylacetamide, DMAc), N-메틸피롤리돈(N-methyl pyrrolidone, NMP), 디메틸술폭시드(dimethyl sulfoxide, DMSO) 및 N,N-디메틸포름아미드(N,N-dimethylformamide, DMF) 중 선택된 비양자성 용매; 및 물, 메탄올(Methanol), 에탄올(Ethanol), 프로판올(Propanol), N-부탄올(n-butanol), 이소프로필 알코올(Isopropyl alcohol), 데칼린(Decalin), 아세틱 에시드(acetic acid) 및 글리세롤(Glycerol) 중 선택된 1종 이상의 양자성 용매를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 어닐링의 온도는 0℃ 이상 200℃ 이하일 수 있다. 이 경우 용매를 증발시키고, 고분자 전해질막의 고분자의 유리전이온도(Tg) 이상의 열을 공급할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 어닐링에서 열을 공급하는 시간은 1초 이상 100시간 이하일 수 있다.
상기 어닐링에서 용매의 증기분위기에 고분자 전해질막을 노출하는 어닐링 시간은 1초 이상 100시간 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 어닐링하면서 연신하는 단계는 상기 고분자 전해질막을 어닐링과 동시에 연신하는 것을 의미하거나, 일정 시간 이상 어닐링된 고분자 전해질막을 어닐링하는 동일한 분위기에서 어닐링하면서 연신하는 것을 의미할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 어닐링하면서 연신하는 단계는 상기 고분자 전해질막을 어닐링과 동시에 연신하는 경우, 연신 초반에는 고분자가 충분히 어닐링되지 못했으므로 연신하는 속도를 낮추어 연신하다가 서서히 연신하는 속도를 높여 연신할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 전해질막을 연신하는 속도는 1mm/min 이상 100mm/s 이하, 바람직하게는 1mm/min 이상 100mm/min 이하, 더욱 바람직하게는 1mm/min 이상 10mm/min이하일 수 있다. 이 경우 롤투롤(Roll-to-roll)과 같은 연속공정에 쉽게 적용이 가능하다는 장점이 있다.
연신하는 속도를 변경하는 경우, 연신 초반에 연신하는 속도는 1 mm/min 이상 5 mm/min 이하이고, 최종 연신하는 속도는 10mm/s 이상 100mm/s 이하일 수 있다. 이 경우 전해질 고분자를 손상 없이 안정적으로 연신할 수 있는 장점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 전해질막의 후처리 방법은 상기 고분자 전해질막을 용매의 증기분위기에서 어닐링(annealing)하는 단계; 및 상기 어닐링하는 동일한 분위기에서 어닐링과 동시에 연신하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 고분자 전해질막을 용매의 증기분위기에서 어닐링만을 진행하는 경우, 단독 어닐링의 시간은 5분 이상 18시간 이하일 수 있다.
단독 어닐링 후, 상기 어닐링하는 단계와 동일한 분위기에서 어닐링과 동시에 연신할 때, 상기 고분자 전해질막을 연신하는 속도는 1mm/min 이상 100mm/s 이하일 수 있다. 이 경우 롤투롤(Roll-to-roll)과 같은 연속공정에 쉽게 적용이 가능하다는 장점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 연신하는 단계는 상기 고분자 전해질막을 1.5배 이상으로 연신할 수 있다. 이 경우 전해질 고분자의 결정 구조가 일방향으로 정렬될 수 있다는 장점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 연신하는 단계는 상기 고분자 전해질막을 1.5배 이상 3배 이하로 연신할 수 있다. 이 경우 전해질 고자의 결정 구조가 일방향으로 정리됨과 동시에 매우 얇은 두께의 전해질 막을 형성할 수 있다는 장점이 있다.
여기서, 연신배율은 연신 전 길이(Lo) 대비 연신 후 길이(Lt)의 비율(Lt/ Lo)이다.
상기 연신배율은 연신백분율로도 나타낼 수 있으며, 연신 전 길이(Lo) 대비 연신된 길이(Lt-Lo)의 백분율이며, 본 명세서에 따른 고분자 전해질막의 후처리 방법은 탄화수소계 고분자를 50% 이상 200% 이하로 연신할 수 있는 장점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 전해질막은 연료전지용 고분자 전해질막일 수 있다.
본 명세서는 전술한 고분자 전해질막의 후처리 방법으로 처리된 고분자 전해질막을 포함하는 연료전지를 제공한다.
본 명세서는 전술한 고분자 전해질막의 후처리 방법으로 처리된 고분자 전해질막을 포함하는 이차전지를 제공한다.
본 명세서의 고분자 전해질막의 후처리와 비교하여, 고분자 전해질막을 형성하는 과정 중에, 막을 형성하기 위한 고분자 전해질막용 조성물에 포함된 용매를 이용한 용매 증기 처리는 고분자 전해질막용 조성물이 가지고 있는 자체 용매가 증발하면서 해당 용매를 포함하는 용매 증기 분위기로만 처리된다. 예를 들어, A용매를 포함하는 고분자 전해질막용 조성물로 막을 형성하는 과정 중 용매 증기 처리를 한다면, 솔벤트 어닐링을 위한 B용매의 증기와 함께 고분자 전해질막용 조성물로부터 증발된 A용매 증기도 혼합된 환경에서 어닐링이 수행된다.
한편, 용매 등을 제거하여 고분자 전해질막을 제조한 후, 제조된 고분자 전해질막을 후처리하는 경우, 고분자 전해질막에 포함되어 있는 잔류 용매가 없기 때문에 어닐링을 위한 용매로 정확한 비율과 조건으로 용매 증기 분위기를 형성할 수 있다.
본 명세서의 고분자 전해질막의 후처리 방법으로 고분자 전해질막의 고분자 구조를 제어할 수 있다.
본 명세서의 고분자 전해질막의 후처리 방법으로 고분자 전해질막의 고분자를 상분리를 유도하여 프로톤 채널을 개선할 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 명세서를 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것일 뿐, 본 명세서를 한정하기 위한 것은 아니다.
[실시예]
[제조예 1]
1) 고분자 전해질막 제조
설폰화된 폴리에테르-에테르케톤계 고분자를 디메틸 술폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO) 용매에 녹인 후, 필름 어플리케이터(film applicator)를 이용하여 용액 캐스팅(solution casting) 방법으로 기판에 도포하여 약 20μm 두께의 막을 제조했다. 제조된 막을 100℃까지 서서히 승온시킨 후 약 24시간 동안 건조시키고, 10% 황산으로 80℃에서 24시간 산처리 후, 증류수 세척 및 80℃ 오븐 건조를 통하여 최종적인 고분자 전해질막을 제조하였다.
2) 고분자 전해질막의 용매 증기 어닐링
제조된 고분자 전해질막을 닫힌 병(closed jar)에 넣고, DMSO 1,000㎕를 고분자 필름에 용매가 직접 닿지 않도록 바이알(vial)에 함께 넣었다. 바이알(Vial)을 닫힌 상태로 상온에서 3시간 유지시켰다.
[제조예 2]
설폰화된 폴리에테르-에테르케톤계 고분자를 디메틸 술폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO) 용매에 녹인 후, 필름 어플리케이터를 이용하여 용액 캐스팅(solution casting) 방법으로 기판에 도포하여 약 20μm 두께의 막을 제조했다. 제조된 막을 100℃까지 서서히 승온시킨 후 약 24시간 동안 건조시키고, 10% 황산으로 80℃에서 24시간 산처리 후, 증류수 세척 및 80℃ 오븐 건조를 통하여 최종적인 고분자 전해질막을 제조하였다.
[제조예 3]
설폰화된 폴리에테르-에테르케톤계 고분자를 디메틸 술폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO) 용매에 녹인 후, 필름 어플리케이터를 이용하여 용액 캐스팅(solution casting) 방법으로 기판에 도포하여 약 20μm 두께의 막을 제조했다. 제조된 막을 80℃ 에서 약 3시간 동안 건조시키고, 반건조된 고분자 전해질막을 제조하였다.
[제조예 4]
설폰화된 폴리에테르-에테르케톤계 고분자를 디메틸 술폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO) 용매에 녹인 후, 필름 어플리케이터를 이용하여 용액 캐스팅(solution casting) 방법으로 기판에 도포하여 약 20μm 두께의 막을 제조했다. 제조된 막을 80℃ 에서 약 6시간 동안 건조시키고, 반건조된 고분자 전해질막을 제조하였다.
[제조예 5]
설폰화된 폴리에테르-에테르케톤계 고분자를 디메틸 술폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO) 용매에 녹인 후, 필름 어플리케이터를 이용하여 용액 캐스팅(solution casting) 방법으로 기판에 도포하여 약 20μm 두께의 막을 제조했다. 제조된 막을 80℃ 에서 약 9시간 동안 건조시키고, 반건조된 고분자 전해질막을 제조하였다.
[실시예 1]
SHIMADZU AGS-X 100N UTM(Universal Test Machine) 장비의 닫힌 챔버(closed chamber)에 DMSO 50mL가 들어있는 비커를 위치시킨 후, 제조예 2의 전해질막을 장비에 체결하여, 상온에서 24시간 동안 유지시키며 용매 증기 분위기를 조성하였다. 이러한 증기 분위기 하에서 5mm/min의 속도로 200%로 연신을 실시함으로써, 어닐링과 동시에 연신을 실시하였다.
[비교예 1]
제조예 1의 어닐링된 전해질막의 연신을 위하여, SHIMADZU AGS-X 100N UTM(Universal Test Machine)이 사용되었으며, 각각 5mm/min 의 속도로 공기 중 상온의 저가습 조건(30% RH)에서 10분 동안 200%로 연신을 실시하였다. 이때, 연신은 상기 제조예 1를 통해 어닐링 처리된 전해질 막을 추가 건조 과정 없이 상온에서 실시되었다.
[비교예 2]
비교예 1에서 200%가 아닌 50% 연신을 실시한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 진행하였다.
[비교예 3]
제조예 2에서 제조되고, 어닐링처리가 되지 않은 탄화수소계 전해질막을 연신하지 않고 비교예 3로 사용했다.
[비교예 4]
제조예 2의 탄화수소계 전해질막을 어닐링처리 되지 않은 완전건조된 상태로 비교예 1과 같은 조건으로 연신을 실시했으나, 최대 10%까지만 연신이 가능했다.
[비교예 5]
제조예 3에서 제조된 잔존 용매가 전해질막에 남아있는 전해질막을 비교예 1과 같은 조건으로 연신을 실시했으나, 최대 30%까지만 연신이 가능했다.
이때, 제조예 3의 전해질막 내 잔존 용매량은 1차 건조(80℃, 3시간) 후의 무게와 완전 건조(100℃, 24시간) 후의 무게의 변화율로 계산한 결과, 제조예 3의 전해질막 내 잔존 용매의 비율은 약 22% 이다.
[비교예 6]
제조예 4에서 제조된 잔존 용매가 전해질막에 남아있는 전해질막을 비교예 1과 같은 조건으로 연신을 실시했으나, 최대 20%까지만 연신이 가능했다.
이때, 제조예 4의 전해질막 내 잔존 용매량은 1차 건조(80℃, 6시간) 후의 무게와 완전 건조(100℃, 24시간) 후의 무게의 변화율로 계산한 결과, 제조예 4의 전해질막 내 잔존 용매의 비율은 약 9% 이다.
[비교예 7]
제조예 5에서 제조된 잔존 용매가 전해질막에 남아있는 전해질막을 실시예 1과 같은 조건으로 연신을 실시했으나, 최대 15%까지만 연신이 가능했다.
이때, 제조예 5의 전해질막 내 잔존 용매량은 1차 건조(80℃, 9시간) 후의 무게와 완전 건조(100℃, 24시간) 후의 무게의 변화율로 계산한 결과, 제조예 5의 전해질막 내 잔존 용매의 비율은 약 5%이다.
[실험예 1]
비교예 1 및 3의 X선 작은각 산란(SAXS, small angle X-ray scattering)을 측정하여 그 결과를 도 2 내지 도 4에 나타냈다.
도 2 및 4는 비교예 1의 SAXS 측정결과이며, 특히 도 4의 상단 그림은 연신방향의 SAXS결과이고, 도 4의 하단 그림은 연신방향의 수직방향의 SAXS결과이다. 도 4를 통해, 연신방향으로는 결정성이 관찰되고, 연신방향의 수직방향은 결정성이 관찰되지 않음을 알 수 있다.
도 3은 비교예 3의 SAXS 측정결과이다.
상기 도 2 및 도 3에 따르면, 어닐링을 실시하지 않은 비교예 3과 달리 어닐링을 실시한 비교예 1은 결정 이방성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
[실험예 2]
이온전도도 분석을 위해 각각의 전해질 막을 1cm Х 4cm 의 크기로 준비하여 4-point probe 측정장비를 이용해 평가를 실시하였다. Bio-Logics, HCP-803 장비를 이용하여 100% RH 조건에서 평가했다.
그 결과를 도 5에 나타냈다.
상기 도 5에 따르면, 비교예 1 내지 6에 비해 실시예 1의 이온전도도가 더 높은 것을 알 수 있다. 구체적으로, 어닐링을 수행하지 않은 비교예 3 내지 6 뿐만 아니라, 어닐링 후 연신을 실시한 비교예 1 및 2에 비해서도 실시예 1의 이온전도도가 더 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 어닐링과 동시에 연신을 실시할 경우, 이온전도도를 높이는데 효과가 있음을 알 수 있다.

Claims (10)

  1. 친수성 블록과 소수성 블록을 포함하는 탄화수소계 공중합체를 포함하는 고분자 전해질막을 준비하는 단계;
    상기 고분자 전해질막을 용매의 증기분위기에서 어닐링(annealing)하는 단계; 및
    상기 어닐링하는 단계와 동일한 분위기에서 어닐링과 동시에 상기 고분자 전해질막을 1.5배 이상 연신하는 단계를 포함하는 고분자 전해질막의 후처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 연신하는 단계는 상기 고분자 전해질막을 1.5배 이상 3배 이하로 연신하는 단계를 포함하는 고분자 전해질막의 후처리 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 용매는 비양자성 용매 및 양자성 용매 중 적어도 하나를 포함하는 것인 고분자 전해질막의 후처리 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 용매는 N,N'-디메틸아세트아미드(N,N-dimethylacetamide, DMAc), N-메틸피롤리돈(N-methyl pyrrolidone, NMP), 디메틸술폭시드(dimethyl sulfoxide, DMSO) 및 N,N-디메틸포름아미드(N,N-dimethylformamide, DMF) 중 선택된 비양자성 용매; 및 물, 메탄올(Methanol), 에탄올(Ethanol), 프로파놀(Propanol), N-부타놀(n-butanol), 이소프로필 알코올(Isopropyl alcohol), 데칼린(Decalin), 아세틱 에시드(acetic acid) 및 글리세롤(Glycerol) 중 선택된 1종 이상의 양자성 용매를 포함하는 것인 고분자 전해질막의 후처리 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 어닐링단계의 어닐링 시간은 1초 이상 100시간 이하인 것인 고분자 전해질막의 후처리 방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 어닐링단계의 어닐링 온도는 0℃ 이상 200℃ 이하인 것인 고분자 전해질막의 후처리 방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 친수성 블록은 술폰산기, 카르복실산기, 인산기, 포스폰산기 및 이들의 유도체 중 적어도 하나를 포함하는 것인 고분자 전해질막의 후처리 방법.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 고분자 전해질막을 연신하는 속도는 1mm/min 이상 100mm/s 이하인 것인 고분자 전해질막의 후처리 방법.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 고분자 전해질막의 두께는 1㎛ 이상 30㎛ 이하인 것인 고분자 전해질막의 후처리 방법.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 고분자 전해질막은 연료전지용 고분자 전해질막인 것인 고분자 전해질막의 후처리 방법.
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