[發(fā)明專利]導(dǎo)電性復(fù)合材料、復(fù)合電極和使用復(fù)合電極的超大電容及鋰電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710054365.2
• 申請(qǐng)日: 2007-05-09
• 公開（公告）號(hào): CN101302341A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李玉萍;黃文鋒;李昊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州泰達(dá)電子材料科技有限公司
• 主分類號(hào): C08L79/04
• 分類號(hào): C08L79/04;C08L65/00;C08L79/02;C08L59/00;C08L41/00;C08K3/04;H01B1/00;H01G9/042;H01M4/36
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能材料領(lǐng)域，本發(fā)明涉及導(dǎo)電性復(fù)合材料及導(dǎo)電性復(fù)合材料的制備方法，復(fù)合電極，還涉及用超大電容及鋰電池。

背景技術(shù)

包括導(dǎo)電性聚合物的導(dǎo)電性聚合物材料有望應(yīng)用于：需要電導(dǎo)的用途，導(dǎo)電涂料，防靜電劑，電磁波屏蔽材料，透明性的導(dǎo)電材料，電池材料，電容器材料，傳感器，電子設(shè)備材料，半導(dǎo)電材料，太陽能電池，有機(jī)發(fā)光二極管，場發(fā)射型顯示器(FED)，觸摸屏，電致發(fā)光片(Electroluminance)，有機(jī)薄膜晶體管(Organic?thin-film?transistor)，靜電式復(fù)印部件，轉(zhuǎn)印部件，電子紙(epaper)，電子照相材料等。

通常，所謂導(dǎo)電性聚合物是聚吡咯類，聚噻吩類，聚乙炔類，聚亞苯類，聚亞苯基1，2-亞乙烯類，聚苯胺類，聚乙醛類，聚1，2-亞乙烯基噻吩類，以及這些的共聚物等。這些導(dǎo)電性聚合物可以通過化學(xué)氧化聚合法和固體電解聚合法制備。

在固體電解聚合法中，在由可導(dǎo)電性聚合物的單體和摻雜劑構(gòu)成的固體電解質(zhì)混合溶液中，加入預(yù)先形成的電極材料，在電極上將導(dǎo)電性聚合物形成為薄膜狀。因此，很難大量地制備。

與此相比，在化學(xué)氧化聚合法中沒有這樣的限制，導(dǎo)電性聚合物的單體，合適的氧化劑及催化劑，可以在溶液中聚合大量的導(dǎo)電性聚合物。但是，在化學(xué)氧化聚合法中，隨著導(dǎo)電性聚合物主鏈的生長，對(duì)于有機(jī)溶劑的溶解性降低。因此，得到的多為不溶的固形粉體，因此，以這種狀態(tài)很難應(yīng)用。

為解決這種問題，提出了這樣的方案：在通過導(dǎo)入適當(dāng)?shù)娜〈蚴褂镁坳庪x子系化合物進(jìn)行對(duì)有機(jī)溶劑的增溶化。作為可溶性導(dǎo)電性聚合物的例子，在市場上有H.C.Starck-V?TECH?Ltd.生產(chǎn)的Baytron-P等。然而，此聚合物具有高電阻并且在高溫度下電阻顯著增大。

超大容量電容器是一種新型儲(chǔ)能器件，介質(zhì)電容器是通過電介質(zhì)的極化來儲(chǔ)存電荷，而超大容量電容器是通過電解質(zhì)離子與電極的相互作用來儲(chǔ)存電荷，故具有高容量，高充放電效率，長壽命等優(yōu)點(diǎn)。可用于電動(dòng)車輛，電路板，家電，回收能源的方面。

原來，用活化碳或纖維活化碳的超大電容及鋰電池，放電容量低，長期維持放電容量比較困難。

為解決這個(gè)問題，使用電解聚合法制備的導(dǎo)電性聚合物電極，和活化碳電極相比能夠提高放電容量(參見專利文獻(xiàn)1，例如日本未審專利申請(qǐng)公開專利特開平06—104141)。

還有，使用由多孔性碳素材料和化學(xué)氧化聚合法聚合后的導(dǎo)電性聚合物而組成的導(dǎo)電性復(fù)合材料造電極，高放電容量及導(dǎo)電性都有上升(參見專利文獻(xiàn)2，例如日本未審專利申請(qǐng)公開專利特開2002—25865)。

發(fā)明內(nèi)容

使用專利文獻(xiàn)1的方法時(shí)，放電容量還是不充分，內(nèi)部電阻也比較高。在加上因是使用固體電解聚合法，生產(chǎn)性低，還必須使用專用設(shè)備。而且控制導(dǎo)電性聚合物的厚度也比較困難。

使用專利文獻(xiàn)1的方法時(shí)，導(dǎo)電性聚合物和多孔性碳素材料的質(zhì)量比收到限制，增加導(dǎo)電性聚合物的比例較困難。

本發(fā)明是提供一種導(dǎo)電性復(fù)合材料，為解決導(dǎo)電性聚合物及導(dǎo)電性復(fù)合材料的高電阻問題，以及在高溫度下電阻顯著增大問題。此導(dǎo)電性復(fù)合材料具有增強(qiáng)對(duì)材料間的緊貼性，制膜性，低電阻率，而且在高溫環(huán)境下也能維持低電阻率。該導(dǎo)電性復(fù)合材料是由吡咯類及其衍生物，噻吩類及其衍生物，苯胺及其衍生物，聚乙醛類及其衍生物，聚1，2-亞乙烯基噻吩類及其衍生物，以及這些化合物的共聚物等構(gòu)成的導(dǎo)電性聚合物，納米碳素材和不飽和化合物而形成。

本發(fā)明還提供一種復(fù)合電極，此復(fù)合電極是具有減小的電阻率，而且在高溫環(huán)境下也能維持低電阻率。使用此復(fù)合電極的超大電容及鋰電池，具有低電阻率和高容量的優(yōu)異性能。

本發(fā)明的導(dǎo)電性復(fù)合材料是由吡咯類及其衍生物，噻吩類及其衍生物，苯胺及其衍生物，聚乙醛類及其衍生物，聚1，2-亞乙烯基噻吩類及其衍生物，以及這些化合物的共聚物等構(gòu)成的導(dǎo)電性聚合物，納米碳素材，及由取代或未取代的乙烯類及其衍生物，取代或未取代的乙烯醚類及其衍生物，取代或未取代的丙烯酰胺類及其衍生物，取代或未取代的丙烯酸類及其衍生物，取代或未取代的乙烯醇類及其衍生物，取代或未取代的含氟化物類，取代或未取代的含硅類化合物，及這些的共聚化合物，反應(yīng)性聚合物中的至少一種的不飽和化合物而形成。

本發(fā)明的導(dǎo)電性復(fù)合材料，至少含有導(dǎo)電性復(fù)合體，還可以含有聚陰離子，摻雜劑，導(dǎo)電性調(diào)整結(jié)合劑，樹脂成分，導(dǎo)電性微粒子等。

本發(fā)明的導(dǎo)電性復(fù)合材料具有增強(qiáng)對(duì)材料間的緊貼性，制膜性，低電阻率，而且在高溫環(huán)境下也能維持低電阻率。