CN115275289A - 具有高离子传导性的耐用膜电极组件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有高离子传导性的耐用膜电极组件及其制造方法。该膜电极组件包括：电解质膜；以及一对电极，电极分别设置在电解质膜的两个表面上。电解质膜和电极中的至少一种包含具有质子传导官能团的离子导电聚合物，并且由化学式1表示的化合物与全部或部分质子传导官能团键合，[化学式1]MAx其中，M是属于镧族的元素，A为亲水性官能团，X是A和M之间电荷平衡的数值。由于膜电极组件包含具有良好化学耐久性和质子传导性的离子导电聚合物，因此膜电极组件经久耐用并具有高质子传导性。
Description
技术领域
本公开涉及一种膜电极组件(membrane-electrode assembly,MEA)及其制造方法，其中MEA包括具有良好化学耐久性和质子传导性的离子导电聚合物，使得MEA经久耐用并具有高质子传导性。
背景技术
用于汽车的聚合物电解质膜燃料电池(polymer electrolyte membrane fuelcell,PEMFC)是一种通过氢和空气中的氧之间的电化学反应发电的发电机，是众所周知的具有高发电效率和无除水以外的其它排出物的环保型下一代能源。PEMFC通常在95℃或更低的温度下运行，并且可以提供高功率密度。燃料电池发电的反应发生在由全氟磺酸(PFSA)离聚物基电解质膜、阳极(Anode)和阴极(Cathode)组成的膜电极组件(MEA)中。
提供给燃料电池的阳极(氧化电极)的氢被分解为质子(氢离子)和电子。质子通过膜向阴极(还原电极)移动。电子通过外部电路向阴极移动。氧分子、质子和电子在阴极上反应以产生电和热作为主要产物，并产生水作为反应副产物。
作为燃料电池反应气体的氢和氧穿过电解质膜交叉移动(crossover)以促进过氧化氢(HOOH)的生成。过氧化氢产生羟基自由基(˙OH)、氢过氧自由基(˙OOH)等含氧自由基。这些自由基攻击全氟磺酸电解质膜，导致膜的化学降解并最终降低燃料电池的耐久性(D.E.Curtin等人，J.Power Sources,131,41-48(2004)；A.P.Young等人,J.Electrochem.Soc.,157,B425-B436(2010)；P.Trogadas等人，Electrochem.Solid-StateLett.,11,B113-B116(2008)；R.Uegaki等人，J.Power Sources,196,9856-9861(2011)；D.Zhao等人,J.Power Sources,190,301-306(2009))。
传统上，为了减轻电解质膜和膜电极组件的化学降解，有一种方法是在电解质膜中添加各种抗氧化剂。
通常，硝酸铈(III)六水合物用作抗氧化剂。在这种情况下，铈离子结合到每个磺酸(SO3H)基团的末端，从而切断质子(H+)可以移动的路径。这增加了电解质膜的化学耐久性但降低了电解质膜的质子传导性。
发明内容
本公开的目的是提供一种膜电极组件(MEA)，其具有比传统的基于全氟化磺酸离聚物的电解质膜(例如NafionTM)更高的化学耐久性和质子传导性。
然而，本公开的目的不限于上述目的。本公开的目的将从以下描述变得更加清楚，并且将通过权利要求书中记载的组件和组件的组合来实现。
本公开的一个实施例提供一种膜电极组件(MEA)，其包括：电解质膜；以及一对电极，分别设置在电解质膜的两个表面上，其中，电解质膜、电极或两者包含具有一个或多个质子传导官能团的离子导电聚合物，并且全部或部分质子传导官能团与由化学式1表示的化合物键合。
[化学式1]
MAx
其中，M是属于镧族的元素，A为亲水性官能团，X是A和M之间电荷平衡的数值。
质子传导官能团可以包含磺酸基团。
离子导电聚合物可以是选自由全氟磺酸、磺化聚(芳醚酮)、磺化聚(亚芳基醚砜)及其组合组成的组中的一种。
M可以是铈，并且亲水性官能团可以是选自由磺基琥珀酰基团、磷酸基团、对苯二甲酸基团及其组合组成的组中的一种。
离子导电聚合物可以包含由结构式1至结构式3中的至少一个表示的碳骨架和侧链，
[结构式1]
[结构式2]
[结构式3]
其中，*是与硫(S)键合的碳骨架或侧链中的元素。
电解质膜可以包括：多孔加强层，浸渍有离子导电聚合物；以及离子传输层，设置在加强层的至少一个表面上并包含离子导电聚合物。
本公开的一个实施例提供一种膜电极组件的制造方法，该方法包括：制备包含铈前驱体的第一溶液；将第一溶液加入到包含质子传导官能团的离子导电聚合物分散液中以制备第二溶液；在第二溶液中添加酸溶液以获得第三溶液，并使第三溶液反应使得氢氧化铈(Ce(OH)3)与全部或部分质子传导官能团键合；将亲水性官能团的前驱体加入到第三溶液反应的反应产物中以获得第四溶液，并使第四溶液反应使得氢氧化铈(Ce(OH)3)作为亲水性官能团起作用；利用亲水性官能团制备电解质膜；以及分别在电解质膜的两个表面上形成电极。
铈前驱体可以包含选自由异丙醇铈(Ce(OC3H7)4)、醋酸铈(III)水合物(Ce(CH3CO2)3˙xH2O)、乙酰丙酮铈(III)水合物(Ce(C5H7O2)3˙xH2O)、草酸铈(III)水合物(Ce2(C2O4)3˙xH2O)、三氟甲磺酸铈(Cen(CF3SO3)˙xH2O)及其任意组合组成的组中的一种。
可以将铈前驱体分散在选自由异丙醇、二甲基甲酰胺及其组合组成的组中的极性溶剂中以制备第一溶液。
可以将铈前驱体加入到溶剂中并搅拌10至600分钟以制备第一溶液。
第二溶液中包含的铈前驱体的含量可以为基于离子导电聚合物的总含量的0.1重量％至10重量％。
第三溶液的反应可以在40℃至150℃的温度范围下进行1小时至24小时。
亲水性官能团的前驱体可以包含选自由磺基琥珀酸、磷酸、对苯二甲酸及其组合组成的组中的至少一种。
第四溶液中亲水性官能团的前驱体的含量可以为基于离子导电聚合物的总含量的0.1重量％至20重量％。
第四溶液的反应可以在40℃至150℃的温度范围下进行1小时至24小时。
本公开可以提供具有良好化学耐久性和质子传导性的电解质膜，从而显著提高包括该电解质膜的膜电极组件的耐久性和性能。
在根据本公开的电解质膜中，由于质子移动的路径的尺寸可以通过与离子导电聚合物侧链的端基团键合的官能团而扩展，因此膜电极组件的质子传导性大大改进。
另外，根据本公开，由于铈抑制由羟基或氢过氧自由基引起的电解质膜的化学降解，因此极大地提高了膜电极组件的化学耐久性。
然而，本公开的优点不限于上述优点。应当理解的是，本公开的优点包括可以从下面给出的描述中推断出的所有效果。
附图说明
本公开的上述和其它目的、特征和其他优点将从以下结合附图的详细描述中得到更清楚的理解，其中：
图1是示意性地示出根据本公开的一个实施例的膜电极组件的截面图；
图2是示出根据本公开的一个实施例的电解质膜中的质子传导通道的示意图；
图3是示意性地示出根据本公开的另一实施例的电解质膜的截面图；
图4是示出根据本公开的一个实施例的膜电极组件的制造方法的流程图；
图5是示出根据实施例1至实施例4和比较例的电解质膜的氟离子排出量随时间的曲线图；以及
图6是分别示出根据实施例1至实施例4和比较例的电解质膜中的质子传导性的曲线图。
具体实施方式
本公开的上述目的、其它目的、特征和优点将通过以下与附图相关联的优选实施例容易地理解。然而，本公开不限于本文描述的实施例并且可以以其它形式体现。本公开描述的实施例用于使本公开能够彻底和完整地实施，并且能够将本公开的思想充分传达给本领域技术人员。
在整个附图中，相同的元件由相同的附图标记表示。在附图中，为了本公开的清楚起见，结构的尺寸大于实际尺寸。说明书中使用的术语“第一”、“第二”等可用于描述各种组件，但组件不应被解释为限于这些术语。这些术语仅用于将一个组件与另一个组件区分开来的目的。例如，第一构成元件可以被称为第二构成元件，并且第二构成元件也可以被称为第一构成元件。如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。
将进一步理解的是，本说明书中使用的术语“包含”、“包括”或“具有”指定所述特征、区域、数量、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、区域、数量、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合的存在或添加。还应当理解的是，当诸如层、膜、区域或片材的元件被称为在另一个元件“上”时，它可以直接在另一个元件上，或者它们之间可以存在中间元件。类似地，当诸如层、膜、区域或片材之类的元件被称为在另一个元件“下”时，它可以直接在另一个元件下方，或者可以在它们之间存在中间元件。
除非另有说明，否则本文使用的表示组分、反应条件、聚合物组合物和混合物的量的所有数字、值和/或表示都将被视为包括在获得这些值时固有地发生的影响测量的各种不确定性以及其它因素的近似值，因此在所有情况下都应理解为由术语“大约”修饰。此外，当本说明书中公开数值范围时，该范围是连续的，并且包括从所述范围的最小值到其最大值的所有值，除非另有说明。此外，当这样的范围涉及整数值时，除非另有说明，否则包括最小值到最大值的所有整数。
图1是示意性地示出根据本公开的一个实施例的膜电极组件的截面图。参照图1，膜电极组件包括电解质膜1和设置在电解质膜1的两个表面上的一对电极2。该一对电极指的是阳极和阴极。阳极和阴极基于介于其间的电解质膜彼此相对设置。
图2是示出电解质膜1内部的质子传导通道的示意图。质子传导通道由形成离子导电聚合物的主链B和沿主链B排列的侧链B'形成。具体地，电解质膜1通过侧链B'的官能团浸渍水分(H2O)，形成质子传导链A。
在下文中，将参照图2详细描述离子导电聚合物。图2示出离子导电聚合物的示例，并且离子导电聚合物的化学结构不限于此。
离子导电聚合物是具有质子传导性的聚合物。当被称为“具有质子传导性”时，离子导电聚合物在其主链中具有作为官能团的质子传导官能团。
质子传导官能团可以包含磺酸基团，但不限于此。
具有质子传导官能团的离子导电聚合物可以包含选自由全氟磺酸、磺化聚(芳醚酮)(sulfonated poly(aryl ether ketone))、磺化聚(亚芳基醚砜)(sulfonated poly(arylene ether sulfone))及其组合组成的组中的一种，但可以不限于此。
根据本公开的离子导电聚合物的特征在于，全部或部分质子传导官能团与化学式1表示的化合物键合。
[化学式1]
MAx
M是属于镧族的元素，优选铈(Ce)。
A是亲水性官能团，优选为选自由磺基琥珀酰基团(sulfosuccinyl group)、磷酸基团(phosphate group)、对苯二甲酸基团(terephthalic group)及其任意组合组成的组中的一种。
X是A和M之间电荷平衡的数值。
具体地，由化学式1表示的化合物是由结构式1至结构式3中的至少一个表示的化合物：
[结构式1]
[结构式2]
[结构式3]
其中，*是与硫元素(S)键合的碳骨架中的元素或侧链中的元素。
由于由化学式1表示的化合物与离子导电聚合物中的质子传导基团键合，因此质子传导通道A被扩展。这使得水分容易流动，从而显著提高电解质膜1的质子传导性。
另外，由化学式1表示的化合物包含作为亲水性官能团官能化的铈，铈抑制聚合物电解质膜被羟基或氢过氧自由基化学降解，从而显著提高电解质膜1的化学耐久性。.
图3是示意性地示出根据本公开的另一实施例的电解质膜1的截面图。参照图3，电解质膜1包括多孔加强层11和设置在加强层11的至少一个表面上的离子传输层12。
加强层11用于增加电解质膜的机械强度。加强层11的材料选自由聚四氟乙烯(PTFE)、延伸聚四氟乙烯(e-PTFE)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚苯醚(PPO)、聚苯并咪唑(PBI)、聚酰亚胺(PI)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚氯乙烯(PVC)及其组合组成的组中的一种。加强层11是具有许多细孔的多孔膜。
加强层11是浸渍有离子导电聚合物的层。离子传输层12包含离子导电聚合物。
电极2包括被配置为与氢气反应的阳极(Anode)2'和被配置为与空气中的氧气反应的阴极(Cathode)2”。
阳极2'通过氢氧化反应(HOR)将氢分子分解为质子和电子。质子穿过与阳极2'接触的电解质膜1并移动到阴极2”。电子通过外部导体(未示出)移动到阴极2”。
电极2包含催化剂，例如负载在碳上的铂。另外，电极2可以包含用于在电极内传导质子的离子导电聚合物。然而，可以包含与离子导电聚合物不同类型的离聚物。
图4是示出根据本公开的一个实施例的膜电极组件的制造方法的流程图。参照图4，制造方法包括：制备包含铈前驱体的第一溶液(S10)；将第一溶液加入到包含质子传导官能团的离子导电聚合物分散液中以制备第二溶液(S20)；在第二溶液中添加酸溶液以获得第三溶液，并使第三溶液反应使得氢氧化铈(Ce(OH)3)与全部或部分质子传导官能团键合(S30)；将亲水性官能团的前驱体加入到第三溶液反应的反应产物中以获得第四溶液，并使第四溶液反应使得氢氧化铈(Ce(OH)3)作为亲水性官能团起作用(S40)；利用亲水性官能团制备电解质膜(S50)；以及分别在电解质膜的两个表面上形成电极(S60)。
将铈前驱体分散在极性溶剂中以制备第一溶液(S10)。
铈前驱体可以包含选自由异丙醇铈(Ce(OC3H7)4)、醋酸铈(III)水合物(Ce(CH3CO2)3˙xH2O)、乙酰丙酮铈(III)水合物(Ce(C5H7O2)3˙xH2O)、草酸铈(III)水合物(Ce2(C2O4)3˙xH2O)、三氟甲磺酸铈(Cen(CF3SO3)˙xH2O)及其组合组成的组中的一种。
极性溶剂可以包含选自由异丙醇(isopropanol)、二甲基甲酰胺(dimethylformamide)及其组合组成的组中的一种。优选地，使用异丙醇和二甲基甲酰胺的混合溶剂作为极性溶剂。
将铈前驱体加入到溶剂中并搅拌10分钟至300分钟，最多600分钟，优选地，搅拌进行30分钟至180分钟以制备第一溶液。分散方式不限于特定方法。例如，可以利用磁棒以预定速度搅拌溶液。然而，当搅拌时间不足时，铈前驱体不能充分分散。另一方面，当搅拌时间过长时，工艺性变差，作为挥发性醇的异丙醇蒸发，导致混合物的组成与最初设计的组成不同。
可以将第一溶液加入到具有质子传导官能团的离子导电聚合物分散液中以制备第二溶液(S20)。
由于上文给出了关于包含质子传导官能团的离子导电聚合物的描述，因此这里将不再赘述。
可以称量各组分以使得铈前驱体的含量为基于铈前驱体和离子导电聚合物的总含量的0.1重量％至10重量％，优选地，0.2重量％至5重量％以制备第二溶液。此处，离子导电聚合物的含量是指固相的含量。当铈前驱体的含量过少时，提高化学耐久性和质子传导性的效果不显著。另一方面，当铈前驱体的含量过大时，电解质膜的机械强度可能会劣化，并且电解质膜的尺寸稳定性可能会因过度溶胀(Swelling)而降低。
可以将第一溶液和离子导电聚合物分散液混合并搅拌10分钟至300分钟以制备第二溶液。当搅拌时间不足时，铈前驱体不能充分分散。另一方面，当搅拌时间过长时，工艺性变差，作为挥发性醇的异丙醇挥发，导致混合物的组成与最初设计的组成相差甚远。
接着，在第二溶液中添加酸溶液以获得第三溶液，并使第三溶液反应使得源自铈前驱体的氢氧化铈与离子导电聚合物的全部或部分质子传导官能团键合(S30)。
具体地，在第二溶液中添加去离子水(De-Ionized Water)或酸溶液以获得第三溶液。然后将第三溶液加热至预定温度，使得可以在第三溶液中进行反应。通过该反应，铈前驱体转化为氢氧化铈。氢氧化铈与离子导电聚合物的全部或部分质子传导官能团反应并键合。
酸溶液可以包含选自由盐酸(HCl)、硫酸(H2SO4)、硝酸(HNO3)、磷酸(H3PO4)、碘化氢(HI)及其组合组成的组中的一种。
第三溶液的反应在40℃至150℃的温度范围下进行，并且优选在60℃至100℃的温度范围下进行。当反应温度过低时，反应缓慢，反应效率低。另一方面，当反应温度过高时，离子导电聚合物会发生热分解。
第三溶液的反应进行1小时至24小时，优选2小时至12小时。当反应时间过短时，反应不能充分进行，导致反应效率显著降低。另一方面，当反应时间过长时，工艺性会变差。
接着，将亲水性官能团的前驱体加入到第三溶液的反应产物中以制备第四溶液，并且使第四溶液反应使得氢氧化铈作为亲水性官能团起作用(S40)。
亲水性官能团的前驱体可以包含选自由磺基琥珀酸(sulfosuccinic acid,)、磷酸、对苯二甲酸(terephthalic acid)及其组合组成的组中的至少一种。
第四溶液的反应在40℃至150℃的温度范围下进行，并且优选在60℃至100℃的温度范围下进行。当反应温度过低时，反应缓慢，反应效率低。另一方面，当反应温度过高时，离子导电聚合物会发生热分解。
第四溶液的反应进行1小时至24小时，优选2小时至12小时。当反应时间过短时，反应不能充分进行，导致反应效率显著降低。另一方面，当反应时间过长时，工艺性会变差。
包含在所产生的官能团中的离子导电聚合物可以包含碳骨架和由结构式1至3中的至少一个表示的侧链：
[结构式1]
[结构式2]
[结构式3]
其中*是与硫元素(S)键合的碳骨架中的元素或侧链中的元素。
接下来，使用反应产物制备电解质膜(S50)。由反应产物制备电解质膜的方法没有特别限制，可以使用任意常用方法。
两个电极分别附接到电解质膜的两个表面，以获得膜电极组件(S60)。电极的附接方法没有特别限定，可以使用任意常用方法。
在下文中，将参考实施例更详细地描述本公开。然而，这些实施例仅出于说明的目的而呈现，不应被解释为限制本公开的范围。
实施例1至实施例4
将作为铈前驱体的异丙醇铈加入并分散到异丙醇和二甲基甲酰胺的混合溶液中以制备第一溶液。
混合第一溶液和全氟化磺酸分散液以制备第二溶液。基于作为固相制备的全氟磺酸的总含量，异丙醇铈的含量在实施例1中为0.625重量％，在实施例2中为1.25重量％，在实施例3中为1.875重量％，以及在示例4中为2.5重量％。在室温(约25℃)下搅拌第二溶液约2小时。
将蒸馏水和盐酸加入到第二溶液中以获得第三溶液。第三溶液在约80℃下进行约12小时的充分反应，使得氢氧化铈与全氟磺酸的质子传导官能团键合。
将作为亲水性官能团的前驱体的磷酸加入到第三溶液的反应产物中以制备第四溶液。基于全氟磺酸(固相)的总含量，磷酸的含量在实施例1中为4重量％，在实施例2中为8重量％，在实施例3中为12重量％，在实施例4中为16重量％。此外，基于全氟磺酸(固相)的总含量，磷酸的含量可以最大为20重量％。磷酸的含量以与异丙醇铈的含量相同的比例增加。
第四溶液在约80℃下进行约12小时的充分反应，使得氢氧化铈作为亲水性官能团起作用。
将反应产物涂覆到基材上并干燥以制备电解质膜。
比较例
将全氟磺酸分散液涂覆到基材上并干燥以制备电解质膜。
实验例1
测量根据实施例1至实施例4和比较例制备的电解质膜的随时间的氟离子排出量。结果示于图5中。
参照图5，可以看出，实施例中的氟离子排出量明显低于比较例中的氟离子排出量。这意味着实施例的电解质膜的化学耐久性比比较例的要好得多。
实验例2
测量根据实施例1和实施例2以及比较例的电解质膜的质子传导性。在40℃至90℃的温度和100％的相对湿度下测量质子传导性。结果示于图6中。
参照图6，在进行测量的所有温度下，实施例1和实施例2的电解质膜表现出比比较例更高的质子传导性。
尽管出于说明的目的描述了根据本公开的示例和测试例，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离所附权利要求书公开的本公开的范围和思想的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。
Claims (18)
1.一种膜电极组件，包括：
电解质膜；以及
一对电极，所述电极分别设置在所述电解质膜的两个表面上，
其中，所述电解质膜和所述电极中的至少一种包含具有质子传导官能团的离子导电聚合物，并且
由化学式1表示的化合物与全部或部分所述质子传导官能团键合，
[化学式1]
MAx
其中，M是属于镧族的元素，A为亲水性官能团，X是A和M之间电荷平衡的数值。
2.根据权利要求1所述的膜电极组件，其中，
所述质子传导官能团包含磺酸基团。
3.根据权利要求1所述的膜电极组件，其中，
所述离子导电聚合物是选自由全氟磺酸、磺化聚(芳醚酮)、磺化聚(亚芳基醚砜)及其组合组成的组中的一种。
4.根据权利要求1所述的膜电极组件，其中，
M是铈，并且
所述亲水性官能团是选自由磺基琥珀酰基团、磷酸基团、对苯二甲酸基团及其组合组成的组中的一种。
5.根据权利要求1所述的膜电极组件，其中，所述离子导电聚合物包含由结构式1至结构式3中的至少一个表示的碳骨架和侧链，
[结构式1]
[结构式2]
[结构式3]
其中，*是与硫即S键合的所述碳骨架或所述侧链中的元素。
6.根据权利要求1所述的膜电极组件，其中，
所述电解质膜包括浸渍有所述离子导电聚合物的多孔加强层和设置在所述加强层的至少一个表面上并包含所述离子导电聚合物的离子传输层。
7.一种膜电极组件的制造方法，包括：
制备包含铈前驱体的第一溶液；
将所述第一溶液加入到包含质子传导官能团的离子导电聚合物分散液中以制备第二溶液；
在所述第二溶液中添加酸溶液以获得第三溶液，并使所述第三溶液反应使得氢氧化铈(Ce(OH)3)与全部或部分所述质子传导官能团键合；
将亲水性官能团的前驱体加入到所述第三溶液反应的反应产物中以获得第四溶液，并使所述第四溶液反应使得氢氧化铈(Ce(OH)3)作为亲水性官能团起作用；
利用所述亲水性官能团制备电解质膜；以及
分别在所述电解质膜的两个表面上形成电极。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，
所述铈前驱体包含选自由异丙醇铈(Ce(OC3H7)4)、醋酸铈(III)水合物(Ce(CH3CO2)3˙xH2O)、乙酰丙酮铈(III)水合物(Ce(C5H7O2)3˙xH2O)、草酸铈(III)水合物(Ce2(C2O4)3˙xH2O)、三氟甲磺酸铈(Cen(CF3SO3)˙xH2O)及其任意组合组成的组中的一种。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，
将所述铈前驱体分散在选自由异丙醇、二甲基甲酰胺及其组合组成的组中的极性溶剂中以制备所述第一溶液。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，
将所述铈前驱体加入到溶剂中并搅拌10至600分钟以制备所述第一溶液。
11.根据权利要求7所述的方法，其中，
所述质子传导官能团包含磺酸基团。
12.根据权利要求7所述的方法，其中，
所述离子导电聚合物是选自由全氟磺酸、磺化聚(芳醚酮)、磺化聚(亚芳基醚砜)及其组合组成的组中的一种。
13.根据权利要求7所述的方法，其中，
所述第二溶液中包含的所述铈前驱体的含量为基于所述离子导电聚合物的总含量的0.1重量％至10重量％。
14.根据权利要求7所述的方法，其中，
所述第三溶液的反应在40℃至150℃的温度范围下进行1小时至24小时。
15.根据权利要求7所述的方法，其中，
所述亲水性官能团的前驱体包含选自由磺基琥珀酸、磷酸、对苯二甲酸及其组合组成的组中的至少一种。
16.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第四溶液中所述亲水性官能团的前驱体的含量为基于所述离子导电聚合物的总含量的0.1重量％至20重量％。
17.根据权利要求7所述的方法，其中，
所述第四溶液的反应在40℃至150℃的温度范围下进行1小时至24小时。
18.根据权利要求7所述的方法，其中，
所述离子导电聚合物包含由结构式1至结构式3中的至少一个表示的碳骨架和侧链：
[结构式1]
[结构式2]
[结构式3]
其中，*是与硫即S键合的所述碳骨架或所述侧链中的元素。
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