集成导电聚合物粘合剂组合物、该粘合剂组合物的制备方法、包含该粘合剂组合物的储能 ...的制作方法
【专利说明】集成导电聚合物粘合剂组合物、该粘合剂组合物的制备方法、
包含该粘合剂组合物的储能装置、包含由该粘合剂组合物形成的感测部的传感器，及包含该粘合剂组合物作为活性成分的防腐涂料组合物
技术领域
[0001]本发明涉及一种聚合物粘合剂组合物，更具体地，涉及一种兼具粘附性和导电性的集成导电聚合物粘合剂组合物(integrated conductive polymer bindercomposit1n)，所述粘合剂组合物的制备方法，包含所述粘合剂组合物的储能装置，包含由所述粘合剂组合物形成的感测部的传感器，及包含所述粘合剂组合物作为活性成分的防腐涂料组合物。
【背景技术】
[0002]粘合剂在活性材料之间、活性材料和集流器之间、电极活性材料和导电材料之间提供粘合强度，并且通过抑制电池充电/放电引起的体积膨胀而对电池的电性能有决定性影响。对于这样的粘合剂树脂，合意的是使用相对于电池中的有机电解液不溶的材料，并且其是化学稳定的，因此已经常规广泛使用聚偏二氟乙烯(PVDF)。
[0003]但是，当过量的聚合物用作粘合剂来减少充电/放电时发生的体积变化时，可减少活性材料从集流器中的脱嵌，但是因为粘合剂的电绝缘性和活性物质的量相对减少而引发的负电极的电阻增大，将出现如电容减小等问题。
[0004]为了解决此种问题，在一些现有技术文件中公开了使用如聚乙炔和聚苯胺等导电聚合物作为粘合剂来提高其导电性并降低电池的内阻的提议，其举例描述如下。
[0005]日本特开2000-067918号公报公开了通过添加聚乙炔和/或聚苯胺形成的锂二次电池，且日本特开1989-132045号公报公开了一种如下的电极，其中聚苯胺同时展示出粘合剂和活性材料的功能，与聚吡咯混合成型形成电极。韩国专利申请第1999-031603号公报公开了一种如下的技术，其通过使用导电聚合物作为介质使电极和电极活性材料粘附，而在电极活性材料中不添加另外的聚合物粘合剂的情况下使界面电阻最小化。另外，日本特开1999-339774号公报公开了一种用于锂二次电池的正电极，所述正电极通过在碳纤维上施加作为活性材料的金属氧化物和作为粘合剂的聚苯胺/乙二磺酸复合物来制备。
[0006]但是，尽管提出了这些各式各样的技术，因为在常见的导电聚合物材料中，由于沿链离开原位的η电子之间的范德华相互作用所致，分子之间的吸引力相对较强而溶剂和分子之间的吸引力相对较弱，因而该常见的导电聚合物相对于最广泛使用的溶剂显示出不溶性，因此面临加工性能差的严重缺陷。特别是，导电聚合物在有机溶剂中表现出较差的溶解性，由此具有难以应用于通过与诸如NMP等有机溶剂混合来制备电极的电极制备过程。
[0007]此外，因为导电聚合物的导电性随聚合度增大而提高，所以存在下述问题:当聚合度较低时不能实现所需的导电性的改善，而相反的是，当分子量增大时，在溶液中的分散性减小。因为如此众多的问题，目前尚未开发出显示出所需水平的物理性质的作为粘合剂的导电聚合物。
[0008]因此，对于能够同时解决因添加作为粘合剂的导电聚合物或导电材料而出现的多种问题的技术存在强烈需求。
【发明内容】
[0009]技术问题
[0010]因此，本发明的目的是提供一种集成导电聚合物粘合剂组合物以及该粘合剂组合物的制备方法，当与传统的粘附技术相比时，该粘合剂组合物具有作为粘合剂的卓越的耐久性和涂布性能，并且即使作为单独的涂料也显示均匀的导电性。
[0011]本发明的另一目的是提供一种集成导电聚合物粘合剂组合物以及该粘合剂组合物的制备方法，当与在绝缘粘合剂中添加导电添加剂的传统方法相比时，该粘合剂组合物甚至自身就具有卓越的粘附性和传导性，因此不仅方便使用，而且因为过程简便，其生产成本也可降低。
[0012]本发明的又一个目的是提供一种集成导电聚合物粘合剂组合物以及该粘合剂组合物的制备方法，该粘合剂组合物由纳米颗粒组成，因此能够表现出导电基质的作用，该导电基质可促进物理/电学上卓越的分子间接触，从而在使用各种电极活性材料时表现出卓越的电化学性能。
[0013]本发明的又一个目的是提供一种包含超级电容器的高电容储能装置，其包含下述集成导电聚合物粘合剂组合物，该粘合剂组合物不仅显示出卓越的作为自电极的性能，并且可完全实现用来提高电极性能的导电粘合剂的作用。
[0014]本发明的又一个目的是提供一种包含下述感测部的传感器，该感测部通过使用集成导电聚合物粘合剂组合物的性质(即同时具有导电性和可再生性)而由该集成导电聚合物粘合剂组合物形成。
[0015]本发明的又一个目的是提供一种防腐涂料组合物以及包含由该防腐涂料组合物形成的涂层的防腐导电金属制品，该防腐涂料组合物包含作为活性成分的集成导电聚合物粘合剂组合物，该粘合剂组合物使用该集成导电聚合物粘合剂组合物的保持金属本身的导电性同时还保持或增大在特殊环境中的抗性的性质来实现卓越的防腐性质。
[0016]本发明的目的不限于上述目的，并且以上未描述的目的将通过下文的说明而由本领域普通技术人员清楚理解。
[0017]技术方案
[0018]为了实现上述目的，本发明提供了一种集成导电聚合物粘合剂组合物，其包含80重量％?99.99重量％的导电聚合物溶液和0.01重量％?20重量％的具有多个极性基团的有机化合物。
[0019]在示例性实施方案中，所述导电聚合物溶液包含0.0I重量0A?60重量％的导电聚合物、0.01重量％?60重量％的具有烷基取代基的芳香族有机酸化合物和余量的溶剂。
[0020]在示例性实施方案中，所述导电聚合物为选自由聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩和它们的衍生物组成的组中的至少一种。
[0021]在示例性实施方案中，所述具有烷基取代基的芳香族有机酸包括选自由樟脑磺酸(CSA)、十二烷基苯磺酸(DBSA)、聚苯乙烯磺酸(PSS)、对甲苯磺酸(PTSA)、甲磺酸(MSA)和萘磺酸(NSA)组成的组中的至少一种。
[0022]在示例性实施方案中，所述溶剂是水或有机溶剂，所述有机溶剂为选自由N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)、甲酚、甲基乙基酮、氯仿、乙酸丁酯、二甲苯、甲苯和四氢呋喃(THF)组成的组中的至少一种。
[0023]在示例性实施方案中，所述有机化合物中包含的多个极性基团为多个羟基。
[0024]在示例性实施方案中，所述有机化合物为选自由D-山梨醇、D-果糖、D-葡萄糖、蔗糖、L-阿拉伯糖醇、木糖醇、麦芽糖醇、异麦芽酮糖醇(isomalt)和赤藓糖醇组成的组中的至少一种。
[0025]本发明还提供了一种集成导电聚合物粘合剂组合物的制备方法，所述方法包括制备导电聚合物溶液的溶液制备步骤;通过在所制备的导电聚合物溶液中添加具有多个极性基团的有机化合物而形成导电聚合物的混合溶液的添加/混合步骤;和对所述混合溶液进行物理处理的步骤。
[0026I在示例性实施方案中，所述溶液制备步骤包括将0.01重量％?60重量％的导电聚合物、0.0I重量％?60重量％的具有烷基取代基的芳香族有机酸化合物溶解在余量的溶剂中。
[0027]在示例性实施方案中，所述导电聚合物为选自由聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩和它们的衍生物组成的组中的至少一种。
[0028]在示例性实施方案中，所述具有烷基取代基的芳香族有机酸包括选自由樟脑磺酸(CSA)、十二烷基苯磺酸(DBSA)、聚苯乙烯磺酸(PSS)、对甲苯磺酸(PTSA)、甲磺酸(MSA)和萘磺酸(NSA)组成的组中的至少一种。
[0029]在示例性实施方案中，所述溶剂是水或有机溶剂，所述有机溶剂为选自由N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)、甲酚、甲基乙基酮、氯仿、乙酸丁酯、二甲苯、甲苯和四氢呋喃(THF)组成的组中的至少一种。
[°03°] 在示例性实施方案中，所述添加/混合步骤包括通过在80重量％?99.99重量％的所制备的导电聚合物中添加0.01重量％?20重量％的所述具有多个极性基团的有机化合物而混合所述有机化合物和所制备的导电聚合物。
[0031]在示例性实施方案中，所述有机化合物为选自由D-山梨醇、D-果糖、D-葡萄糖、蔗糖、L-阿拉伯糖醇、木糖醇、麦芽糖醇、异麦芽酮糖醇和赤藓糖醇组成的组中的至少一种。
[0032]此外，本发明提供了一种储能装置，其包含任意一种上述集成导电聚合物粘合剂组合物或通过任意一种上述制备方法制得的集成导电聚合物粘合剂组合物。
[0033]在示例性实施方案中，所述储能装置是超级电容器。
[0034]另外，本发明提供了一种传感器，其包含由任意一种上述集成导电聚合物粘合剂组合物或通过任意一种上述制备方法制得的集成导电聚合物粘合剂组合物形成的感测部。
[0035]在示例性实施方案中，所述感测部感测有毒气体。
[0036]此外，本发明提供了一种防腐涂料组合物，其包含任意一种上述集成导电聚合物粘合剂组合物或通过任意一种上述制备方法制得的集成导电聚合物粘合剂组合物作为活性成分。
[0037]再者，本发明提供了一种防腐导电金属制品，其表面上具有由防腐涂料组合物形成的涂层。
[0038]在示例性实施方案中，相对于0.1M硫酸钠(Na2SO4)电解质，所述涂层具有至少30%的腐蚀防护效率。
[0039]有益效果
[0040]根据本发明的集成导电聚