动力电池阴离子交换膜的组成

AEM主要由阴离子导电基团(ACG)和特定聚合物骨架组成。

AEM中常涉及新的ACG的合成，季铵(QA)基团是AEM的常规ACG，因为带有苄基卤化物基团的聚合物前体和三甲胺(TMA)较易反应，然而，低阴离子电导率和对高碱性环境不足耐受性的缺点已经阻碍了AEM的开发和商业化。

为了解决这些问题，许多文献报道研究了具有不同化学结构的各种叔胺作为ACG的前体。其中包括一些N,N,N,N-四甲基-1,6-二氨基己烷(TMHDA)，1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(DABCO)，六亚甲基四胺[27]，和N,N,N,N-四甲基-1,2-二亚甲基。

另外，胍鎓阳离子、咪唑阳离子、吡啶等含氮共轭分子可以作为是AEM的电位ACG。

另外，Hickner等[28]通过二环戊二烯和具有水溶性双(三吡啶)钌(II)络合物的降冰片烯单体的共聚和交联来制备金属阳离子官能化的AEM，氢氧化物电导率能达到27mS·cm-1，同时具有一定的耐碱性。

紧接着，Kwasny等认为这些结果表明基于金属阳离子的AEM不限于钌，合成了具有不同金属阳离子的AEM，结果表示金属对水吸收和机械性能具有最小的影响，同时还保持优异的化学稳定性。因此，这表明基于金属阳离子的聚电解质可以用作AEM的潜在候选。

此外，骨架在碱性环境中的稳定性也是至关重要的，若聚合物骨架发生降解，将直接影响膜的机械性能和电导率。

图3聚砜类结构

聚砜类(polysulfone，PSU，图3)是最常用的骨架，优点突出，在碱性环境下化学性能较稳定，季铵型的聚砜类的阴离子传导率能够达到10mS·cm-1，且其燃料电池功率密度可达315mW·cm-2;其缺点是在水中溶胀率与吸水率过大，机械性能下降明显。

图4溴化聚2,6-二甲基对苯氧化物结构

聚2,6-二甲基对苯氧化物(Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenyleneoxide)，PPO，图4)具有优良的耐热性和化学稳定性，也常作为易溴化、进而功能化的骨架聚合物，徐铜文等[32]以PPO为基膜，利用季胺化和氯乙酰化等方法，合成了一系列以PPO为基础的新型阴离子交换膜。

图5聚醚醚酮结构

聚酮类也可作为AEM骨架，如聚醚醚酮(poly(etheretherketone),PEEK，图5)的咪唑型离子交换膜在20℃时的离子传导率可达52mS·cm-1，聚醚酮型化合物的缺点在于羰基的吸电子效应使得离子传导率下降。

图6聚苯并咪唑结构

由于聚苯并咪唑(poly(2,2′-m-phenylene-5,5′-bibenz?imidazole)，PBI，图6)本身有较高的化学和热稳定性及机械强度，因此也是常用的AEM骨架。