集成導電聚合物粘合劑組合物、該粘合劑組合物的制備方法、包含該粘合劑組合物的儲能 ...的制作方法
【專利說明】集成導電聚合物粘合劑組合物、該粘合劑組合物的制備方法、
包含該粘合劑組合物的儲能裝置、包含由該粘合劑組合物形成的感測部的傳感器，及包含該粘合劑組合物作為活性成分的防腐涂料組合物
技術(shù)領域
[0001]本發(fā)明涉及一種聚合物粘合劑組合物，更具體地，涉及一種兼具粘附性和導電性的集成導電聚合物粘合劑組合物(integrated conductive polymer bindercomposit1n)，所述粘合劑組合物的制備方法，包含所述粘合劑組合物的儲能裝置，包含由所述粘合劑組合物形成的感測部的傳感器，及包含所述粘合劑組合物作為活性成分的防腐涂料組合物。
【背景技術(shù)】
[0002]粘合劑在活性材料之間、活性材料和集流器之間、電極活性材料和導電材料之間提供粘合強度，并且通過抑制電池充電/放電引起的體積膨脹而對電池的電性能有決定性影響。對于這樣的粘合劑樹脂，合意的是使用相對于電池中的有機電解液不溶的材料，并且其是化學穩(wěn)定的，因此已經(jīng)常規(guī)廣泛使用聚偏二氟乙烯(PVDF)。
[0003]但是，當過量的聚合物用作粘合劑來減少充電/放電時發(fā)生的體積變化時，可減少活性材料從集流器中的脫嵌，但是因為粘合劑的電絕緣性和活性物質(zhì)的量相對減少而引發(fā)的負電極的電阻增大，將出現(xiàn)如電容減小等問題。
[0004]為了解決此種問題，在一些現(xiàn)有技術(shù)文件中公開了使用如聚乙炔和聚苯胺等導電聚合物作為粘合劑來提高其導電性并降低電池的內(nèi)阻的提議，其舉例描述如下。
[0005]日本特開2000-067918號公報公開了通過添加聚乙炔和/或聚苯胺形成的鋰二次電池，且日本特開1989-132045號公報公開了一種如下的電極，其中聚苯胺同時展示出粘合劑和活性材料的功能，與聚吡咯混合成型形成電極。韓國專利申請第1999-031603號公報公開了一種如下的技術(shù)，其通過使用導電聚合物作為介質(zhì)使電極和電極活性材料粘附，而在電極活性材料中不添加另外的聚合物粘合劑的情況下使界面電阻最小化。另外，日本特開1999-339774號公報公開了一種用于鋰二次電池的正電極，所述正電極通過在碳纖維上施加作為活性材料的金屬氧化物和作為粘合劑的聚苯胺/乙二磺酸復合物來制備。
[0006]但是，盡管提出了這些各式各樣的技術(shù)，因為在常見的導電聚合物材料中，由于沿鏈離開原位的η電子之間的范德華相互作用所致，分子之間的吸引力相對較強而溶劑和分子之間的吸引力相對較弱，因而該常見的導電聚合物相對于最廣泛使用的溶劑顯示出不溶性，因此面臨加工性能差的嚴重缺陷。特別是，導電聚合物在有機溶劑中表現(xiàn)出較差的溶解性，由此具有難以應用于通過與諸如NMP等有機溶劑混合來制備電極的電極制備過程。
[0007]此外，因為導電聚合物的導電性隨聚合度增大而提高，所以存在下述問題:當聚合度較低時不能實現(xiàn)所需的導電性的改善，而相反的是，當分子量增大時，在溶液中的分散性減小。因為如此眾多的問題，目前尚未開發(fā)出顯示出所需水平的物理性質(zhì)的作為粘合劑的導電聚合物。
[0008]因此，對于能夠同時解決因添加作為粘合劑的導電聚合物或?qū)щ姴牧隙霈F(xiàn)的多種問題的技術(shù)存在強烈需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]技術(shù)問題
[0010]因此，本發(fā)明的目的是提供一種集成導電聚合物粘合劑組合物以及該粘合劑組合物的制備方法，當與傳統(tǒng)的粘附技術(shù)相比時，該粘合劑組合物具有作為粘合劑的卓越的耐久性和涂布性能，并且即使作為單獨的涂料也顯示均勻的導電性。
[0011]本發(fā)明的另一目的是提供一種集成導電聚合物粘合劑組合物以及該粘合劑組合物的制備方法，當與在絕緣粘合劑中添加導電添加劑的傳統(tǒng)方法相比時，該粘合劑組合物甚至自身就具有卓越的粘附性和傳導性，因此不僅方便使用，而且因為過程簡便，其生產(chǎn)成本也可降低。
[0012]本發(fā)明的又一個目的是提供一種集成導電聚合物粘合劑組合物以及該粘合劑組合物的制備方法，該粘合劑組合物由納米顆粒組成，因此能夠表現(xiàn)出導電基質(zhì)的作用，該導電基質(zhì)可促進物理/電學上卓越的分子間接觸，從而在使用各種電極活性材料時表現(xiàn)出卓越的電化學性能。
[0013]本發(fā)明的又一個目的是提供一種包含超級電容器的高電容儲能裝置，其包含下述集成導電聚合物粘合劑組合物，該粘合劑組合物不僅顯示出卓越的作為自電極的性能，并且可完全實現(xiàn)用來提高電極性能的導電粘合劑的作用。
[0014]本發(fā)明的又一個目的是提供一種包含下述感測部的傳感器，該感測部通過使用集成導電聚合物粘合劑組合物的性質(zhì)(即同時具有導電性和可再生性)而由該集成導電聚合物粘合劑組合物形成。
[0015]本發(fā)明的又一個目的是提供一種防腐涂料組合物以及包含由該防腐涂料組合物形成的涂層的防腐導電金屬制品，該防腐涂料組合物包含作為活性成分的集成導電聚合物粘合劑組合物，該粘合劑組合物使用該集成導電聚合物粘合劑組合物的保持金屬本身的導電性同時還保持或增大在特殊環(huán)境中的抗性的性質(zhì)來實現(xiàn)卓越的防腐性質(zhì)。
[0016]本發(fā)明的目的不限于上述目的，并且以上未描述的目的將通過下文的說明而由本領域普通技術(shù)人員清楚理解。
[0017]技術(shù)方案
[0018]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種集成導電聚合物粘合劑組合物，其包含80重量％?99.99重量％的導電聚合物溶液和0.01重量％?20重量％的具有多個極性基團的有機化合物。
[0019]在示例性實施方案中，所述導電聚合物溶液包含0.0I重量0A?60重量％的導電聚合物、0.01重量％?60重量％的具有烷基取代基的芳香族有機酸化合物和余量的溶劑。
[0020]在示例性實施方案中，所述導電聚合物為選自由聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩和它們的衍生物組成的組中的至少一種。
[0021]在示例性實施方案中，所述具有烷基取代基的芳香族有機酸包括選自由樟腦磺酸(CSA)、十二烷基苯磺酸(DBSA)、聚苯乙烯磺酸(PSS)、對甲苯磺酸(PTSA)、甲磺酸(MSA)和萘磺酸(NSA)組成的組中的至少一種。
[0022]在示例性實施方案中，所述溶劑是水或有機溶劑，所述有機溶劑為選自由N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亞砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)、甲酚、甲基乙基酮、氯仿、乙酸丁酯、二甲苯、甲苯和四氫呋喃(THF)組成的組中的至少一種。
[0023]在示例性實施方案中，所述有機化合物中包含的多個極性基團為多個羥基。
[0024]在示例性實施方案中，所述有機化合物為選自由D-山梨醇、D-果糖、D-葡萄糖、蔗糖、L-阿拉伯糖醇、木糖醇、麥芽糖醇、異麥芽酮糖醇(isomalt)和赤蘚糖醇組成的組中的至少一種。
[0025]本發(fā)明還提供了一種集成導電聚合物粘合劑組合物的制備方法，所述方法包括制備導電聚合物溶液的溶液制備步驟;通過在所制備的導電聚合物溶液中添加具有多個極性基團的有機化合物而形成導電聚合物的混合溶液的添加/混合步驟;和對所述混合溶液進行物理處理的步驟。
[0026I在示例性實施方案中，所述溶液制備步驟包括將0.01重量％?60重量％的導電聚合物、0.0I重量％?60重量％的具有烷基取代基的芳香族有機酸化合物溶解在余量的溶劑中。
[0027]在示例性實施方案中，所述導電聚合物為選自由聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩和它們的衍生物組成的組中的至少一種。
[0028]在示例性實施方案中，所述具有烷基取代基的芳香族有機酸包括選自由樟腦磺酸(CSA)、十二烷基苯磺酸(DBSA)、聚苯乙烯磺酸(PSS)、對甲苯磺酸(PTSA)、甲磺酸(MSA)和萘磺酸(NSA)組成的組中的至少一種。
[0029]在示例性實施方案中，所述溶劑是水或有機溶劑，所述有機溶劑為選自由N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亞砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)、甲酚、甲基乙基酮、氯仿、乙酸丁酯、二甲苯、甲苯和四氫呋喃(THF)組成的組中的至少一種。
[°03°] 在示例性實施方案中，所述添加/混合步驟包括通過在80重量％?99.99重量％的所制備的導電聚合物中添加0.01重量％?20重量％的所述具有多個極性基團的有機化合物而混合所述有機化合物和所制備的導電聚合物。
[0031]在示例性實施方案中，所述有機化合物為選自由D-山梨醇、D-果糖、D-葡萄糖、蔗糖、L-阿拉伯糖醇、木糖醇、麥芽糖醇、異麥芽酮糖醇和赤蘚糖醇組成的組中的至少一種。
[0032]此外，本發(fā)明提供了一種儲能裝置，其包含任意一種上述集成導電聚合物粘合劑組合物或通過任意一種上述制備方法制得的集成導電聚合物粘合劑組合物。
[0033]在示例性實施方案中，所述儲能裝置是超級電容器。
[0034]另外，本發(fā)明提供了一種傳感器，其包含由任意一種上述集成導電聚合物粘合劑組合物或通過任意一種上述制備方法制得的集成導電聚合物粘合劑組合物形成的感測部。
[0035]在示例性實施方案中，所述感測部感測有毒氣體。
[0036]此外，本發(fā)明提供了一種防腐涂料組合物，其包含任意一種上述集成導電聚合物粘合劑組合物或通過任意一種上述制備方法制得的集成導電聚合物粘合劑組合物作為活性成分。
[0037]再者，本發(fā)明提供了一種防腐導電金屬制品，其表面上具有由防腐涂料組合物形成的涂層。
[0038]在示例性實施方案中，相對于0.1M硫酸鈉(Na2SO4)電解質(zhì)，所述涂層具有至少30%的腐蝕防護效率。
[0039]有益效果
[0040]根據(jù)本發(fā)明的集成導電聚