KR20150088131A - Polyaniline nanopaste and preparation method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a conductive composition comprising polyaniline particles, a preparation method thereof, a flexible electrode manufactured therefrom and all-solid flexible lithium secondary battery including the same. The conductive composition comprising polyaniline particles according to the present invention has excellent solubility in a low-boiling-point solvent and contains high density of polyaniline particles with improved crystallinity and doping level, thereby allowing a solution process in manufacturing a large area of a flexible electrode so to facilitate work processes and gain economic benefits. In addition, the flexible electrode manufactured therefrom has excellent electrical conductivity and the flexible lithium secondary battery including the flexible electrode and a solid-phase polymer electrolyte has improved stability for electrolytic solution leaks.

Description

폴리아닐린 나노페이스트 및 이의 제조방법{Polyaniline nanopaste and preparation method thereof}Polyaniline nanopaste and preparation method thereof < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 N-메틸피롤리돈(NMP), 클로로포름(chloroform)과 같은 저비점 용매에 용해도가 우수하고, 결정성이 우수하며, 용액공정이 가능한 폴리아닐린 입자를 포함하는 전도성 조성물, 이의 제조방법, 이를 이용하여 제조되는 플렉시블 전극 및 플렉시블 전극을 포함하는 플렉시블 리튬 이차전지에 관한 것이다.
The present invention relates to a conductive composition comprising polyaniline particles which are excellent in solubility in a low-boiling solvent such as N-methylpyrrolidone (NMP) and chloroform, excellent in crystallinity and can be subjected to a solution process, To a flexible lithium secondary battery including a flexible electrode and a flexible electrode manufactured by using the same.

최근, 디스플레이 분야에서는 플렉시블한 특성을 갖는 휴대기기를 구현하기 위한 연구 및 산업들이 활발히 진행되고 있다. 이런 변화의 추세는 에너지 공급 장치에 있어서도 플렉시블 특성을 요구하므로, 에너지 공급장치인 리튬 이차전지의 기능화는 필수적이라고 할 수 있으며, 이를 위하여 용액공정이 가능한 플렉시블 전극 및 플렉시블 전지 특성에 적합한 전해질의 개발이 절실히 요구되고 있다.
2. Description of the Related Art In recent years, research and industries for implementing portable devices with flexible characteristics have been actively conducted in the field of displays. Since the trend of such a change requires a flexible characteristic also in an energy supply device, functionalization of a lithium secondary battery, which is an energy supply device, is essential. For this purpose, development of an electrolyte suitable for a flexible electrode and a flexible battery characteristic It is desperately required.

이와 관련하여, 리튬 이차전지 및 유기 반도체 분야에서는 공액 고분자에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히, 공액 고분자 중 폴리아닐린은 화학적 산화에 의하여 비교적 간단히 중합되고, 높은 전도성을 나타내는 상태에서도 공기 중에서 안정하다는 특성이 있다. 또한, 폴리아닐린은 산화-환원, 도핑(doping)-디도핑(dedoping)된 상태에서 서로 다른 화학적 구조를 가지는데, 이러한 구조변화는 가역적이므로 안정하고 다양한 전기 화학적 특성을 갖는다. 이에 따라, 폴리아닐린을 리튬 이차전지 등에 사용하기 위한 구조, 합성 및 응용과 관련된 다양한 연구가 진행되고 있다.
In this regard, attention has been focused on conjugated polymers in the field of lithium secondary batteries and organic semiconductors. Particularly, among the conjugated polymers, polyaniline is characterized in that it is relatively simply polymerized by chemical oxidation and is stable in air even in a state showing high conductivity. In addition, polyaniline has a different chemical structure in a state of oxidation-reduction, doping-dedoping, and such a structural change is stable and has various electrochemical characteristics. Accordingly, various researches related to the structure, synthesis and application for using polyaniline for lithium secondary batteries and the like are under way.

그 결과로서, 특허문헌 1은 황산철을 촉매로 사용한 가용성 폴리아닐린의 제조방법을 개시하였으며, 특허문헌 2 및 3은 페놀계 용매에 첨가물질을 혼합하여 폴리아닐린을 분산시켜 용액공정이 가능한 전극물질을 개시하였다.As a result, Patent Document 1 discloses a method for producing soluble polyaniline using iron sulfate as a catalyst, and Patent Documents 2 and 3 disclose a method of dispersing polyaniline by mixing an additive material with a phenol-based solvent, Respectively.

그러나, 상기 특허문헌 1의 경우, 제조되는 폴리아닐린이 N-메틸피롤리돈(NMP, Nmethylpyrrolidone) 및 N,N-다이메틸포름아마이드(DMP, N,N-Dimethyl Formamide)에 대한 가용성만이 있을 뿐, 주로 수지 코팅제로 사용되는 톨루엔에는 가용성이 현저히 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 특허문헌 2 및 3은 폴리아닐린을 제조하기 위해서 과량의 발암성 유기용매를 사용해야 하므로, 작업상의 위험도가 크고, 고비점 용매를 제거하기 위한 열처리(150-200℃) 과정으로 인하여 폴리아닐린의 구조변형 및 이로 인한 성능이 저하가 발생되는 문제점이 있다.
However, in the case of Patent Document 1, only polyaniline to be prepared is soluble only in N-methylpyrrolidone (NMP) and N, N-dimethyl formamide (DMP) , Toluene used mainly as a resin coating agent has a problem in that the solubility thereof is remarkably low. In Patent Documents 2 and 3, an excessive amount of carcinogenic organic solvent must be used in order to produce polyaniline. Therefore, there is a great risk in the work, and due to the heat treatment (150-200 DEG C) for removing high boiling point solvent, And there is a problem that the performance is deteriorated.

따라서, 리튬 이차전지 및 유기 반도체 분야에서 상용화하기 위하여, 폴리아닐린의 용해성, 전도성 및 그 밖의 물리적 특성을 개선하기 위한 노력이 보다 요구되고 있다.
Therefore, efforts to improve the solubility, conductivity, and other physical properties of polyaniline have been required for commercialization in the field of lithium secondary batteries and organic semiconductors.

아울러, 리튬 이차전지에 플렉시블한 운동을 가할 경우, 전해액이 누액 되는 것과 관련하여, 전지의 안전성을 크게 개선시킬 수 있는 고분자 전해질의 개발 및 적용이 활발히 진행되어 왔다. 그 결과로서, 리튬 이차전지의 전해질로서 겔(gel)형 고분자 전해질이 상용화되고 있다. 그러나, 상기 겔(gel)형 고분자 전해질 역시, 액체 형태의 전해액을 다량 함유하고 있으므로, 플렉시블 전지에 적용하기에는 적합하지 않다.In addition, when a flexible movement is applied to a lithium secondary battery, development and application of a polymer electrolyte capable of greatly improving the safety of the battery have been actively pursued in relation to leakage of the electrolyte. As a result, a gel type polymer electrolyte has been commercialized as an electrolyte of a lithium secondary battery. However, the gel-type polymer electrolyte also contains a large amount of liquid electrolytic solution, and thus is not suitable for use in a flexible battery.

따라서, 폴리아닐린의 물리적 특성 개선과 관련된 연구와 함께, 전해액의 누액과 관련된 전지의 안전성이 보장된 플렉시블 리튬 이차전지에 대한 연구가 보다 요구되고 있다.
Therefore, along with studies related to the improvement of the physical properties of polyaniline, there is a further demand for research on a flexible lithium secondary battery in which safety of a battery related to electrolyte leakage is ensured.

일본특허 공보 평 06-200017호;Japanese Patent Publication No. 06-200017; 대한민국 공개특허 제10-2005-0110911호;Korean Patent Publication No. 10-2005-0110911; 대한민국 공개특허 제10-2013-0017336호.Korean Patent Publication No. 10-2013-0017336.

본 발명의 목적은 저비점 용매에 용해도가 우수하고, 결정성이 우수하며, 용액공정이 가능한 폴리아닐린 나노페이스트를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a polyaniline nanopaste which is excellent in solubility in a low-boiling solvent, excellent in crystallinity, and can be subjected to a solution process.

본 발명의 다른 목적은 상기 폴리아닐린 나노페이스트의 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for producing the polyaniline nanopaste.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 폴리아닐린 나노페이스트를 이용하여 제조되는 플렉시블 전극을 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a flexible electrode manufactured using the polyaniline nanopaste.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 플렉시블 전극을 포함하는 플렉시블 리튬 이차전지를 제공하는데 있다.
It is still another object of the present invention to provide a flexible lithium secondary battery including the flexible electrode.

상기 목적을 달성하기 위하여, In order to achieve the above object,

본 발명은 하나의 실시예에서, 폴리아닐린 입자; 및The present invention provides, in one embodiment, a polyaniline particle; And

유기용매를 포함하되,An organic solvent,

폴리아닐린 입자에 대한 X-선 회절 측정 시,In X-ray diffraction measurements on polyaniline particles,

하기 수학식 1을 만족하는 전도성 조성물을 제공한다:A conductive composition which satisfies the following formula (1) is provided:

[수학식 1][Equation 1]

P1 ≤ P2 P 1 ≤ P 2

이때, P1은 2θ로 표시되는 22 내지 23°의 회절피크 강도이고,Here, P 1 is a diffraction peak intensity of 22 to 23 ° expressed by 2 ?

P2는 2θ로 표시되는 26 내지 27°의 회절피크 강도이다.
P 2 is a diffraction peak intensity of 26 to 27 ° expressed by 2 ?.

또한, 본 발명은 하나의 실시예에서, 제1 도판트로 도핑된 폴리아닐린(ES)을 제조하는 단계;The present invention also provides, in one embodiment, a method comprising: fabricating a polyaniline (ES) doped with a first dopant;

도핑된 폴리아닐린 및 환원제를 혼합하여 도핑된 폴리아닐린을 탈도핑하는 단계;Doping the doped polyaniline by mixing the doped polyaniline and the reducing agent;

탈도핑된 폴리아닐린(EB) 및 유기용매를 혼합하여 탈도핑된 폴리아닐린 용액을 제조하는 단계; 및Mixing undoped polyaniline (EB) and an organic solvent to prepare a undoped polyaniline solution; And

탈도핑된 폴리아닐린 용액 및 제2 도판트를 혼합하여 폴리아닐린을 도핑하는 단계를 포함하는 전도성 조성물의 제조방법을 제공한다.
And doping the polyaniline by mixing the undoped polyaniline solution and the second dopant.

나아가, 본 발명은 하나의 실시예에서, 플렉시블 기판; 음극 집전체; 및 상기 전도성 조성물을 포함하는 폴리아닐린 나노페이스트층을 포함하는 플렉시블 전극을 제공한다.
Further, in one embodiment, the present invention relates to a flexible substrate; Cathode collector; And a polyaniline nanopaste layer comprising the conductive composition.

또한, 본 발명은 하나의 실시예에서,In addition, the present invention, in one embodiment,

상기 플렉시블 전극;The flexible electrode;

고체상 고분자 전해질; 및Solid polymer electrolyte; And

대향 전극을 포함하는 플렉시블 리튬 이차전지를 제공한다.
There is provided a flexible lithium secondary battery including a counter electrode.

본 발명에 따른 폴리아닐린 입자를 포함하는 전도성 조성물은 저비점 용매에 용해도가 뛰어나고, 결정화도 및 도핑레벨이 향상된 폴리아닐린 입자를 높은 밀도로 포함함으로써, 대면적의 플렉시블 전극 제조 시, 용액 공정이 가능하여 작업이 용이하고, 경제적인 이점이 있다. 또한, 이를 이용하여 제조되는 플렉시블 전극은 전기전도도가 우수하며, 플렉시블 전극과 고체상 고분자 전해질을 포함하는 플렉시블 리튬 이차전지는 전해액 누액에 대한 안정성이 개선된 이점이 있다.
The conductive composition comprising the polyaniline particles according to the present invention has high solubility in the low-boiling solvent and high-density polyaniline particles with improved crystallinity and doping level, so that it is possible to perform a solution process in the production of a large- There is an economic advantage. Also, the flexible electrode manufactured using the flexible electrode has an excellent electrical conductivity, and the flexible lithium secondary battery including the flexible electrode and the solid polymer electrolyte has an advantage of improving the stability against electrolyte leakage.

도 1은 하나의 실시예에서, 폴리아닐린 나노페이스트에 포함된 폴리아닐린의 FT-IR 스펙트럼을 도시한 이미지이다;
도 2는 하나의 실시예에서, 폴리아닐린의 UV 스펙트럼을 도시한 이미지이다: 이때, (a)는 디도핑된 폴리아닐린의 스펙트럼이고, (b)는 도핑된 폴리아닐린의 스펙트럼이며, 및 (c)는 폴리아닐린 나노페이스트의 스펙트럼을 나타낸다;
도 3은 하나의 실시예에서, 도핑된 폴리아닐린의 X-선 회절 스펙트럼을 도시한 이미지이다: 이때, (a)는 도핑된 폴리아닐린의 스펙트럼이고, 및 (b)는 폴리아닐린 나노페이스트의 스펙트럼을 나타낸다;
도 4는 하나의 실시예에서, 폴리아닐린에 대하여 주사전자현미경(SEM) 촬영한 이미지이다: 이때, (a)는 디도핑된 폴리아닐린의 이미지이고, (b)는 도핑된 폴리아닐린의 이미지이며, 및 (c)는 폴리아닐린 나노페이스트의 이미지이다;
도 5는 하나의 실시예에서, 도핑된 폴리아닐린의 페인팅 시험 결과를 촬영한 이미지이다: (a)는 도핑된 폴리아닐린 용액을 사용한 이미지이고, 및 (b)는 폴리아닐린 나노페이스트를 사용한 이미지이다;
도 6은 하나의 실시예에서, 폴리아닐린 나노페이스트의 스크린 프린팅 기법을 이용한 코팅 결과를 촬영한 이미지이다;
도 7은 하나의 실시예에서, 제조된 플렉시블 전극을 촬영한 이미지이다;
도 8은 하나의 실시예에서, 제조된 플렉시블 리튬 이차전지를 촬영한 이미지이다;
도 9는 하나의 실시예에서, 제조된 플렉시블 리튬 이차전지에 대한 발생전압 결과를 촬영한 이미지이다;
도 10은 본 발명에 따른 플렉시블 리튬 이차전지의 구조를 도시한 이미지이다;
도 11은 하나의 실시예에서, 도핑된 폴리아닐린 용액 및 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트를 이용하여 제조되는 각 플렉시블 리튬 이차전지에 대한 충방전 곡선을 도시한 그래프이다: 이때, (a)는 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트로 제조된 플렉시블 리튬 이차전지이고, 및 (b)는 도핑된 폴리아닐린 용액으로 제조된 플렉시블 리튬 이차전지이다;
도 12는 하나의 실시예에서, 도핑된 폴리아닐린 용액 및 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트를 이용하여 제조되는 각 플렉시블 리튬 이차전지에 대한 충방전 주기를 도시한 그래프이다: 이때, (a)는 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트로 제조된 플렉시블 리튬 이차전지이고, 및 (b)는 도핑된 폴리아닐린 용액으로 제조된 플렉시블 리튬 이차전지이다.
1 is an image showing an FT-IR spectrum of polyaniline contained in a polyaniline nanopaste in one embodiment;
Figure 2 is an image showing the UV spectrum of polyaniline in one embodiment, wherein (a) is the spectrum of the doped polyaniline, (b) is the spectrum of the doped polyaniline, and (c) The spectrum of the nanopaste;
3 is an image showing the X-ray diffraction spectrum of doped polyaniline in one embodiment: wherein (a) is the spectrum of the doped polyaniline and (b) the spectrum of the polyaniline nanopaste;
4 is an SEM image of a polyaniline, in one embodiment, wherein (a) is an image of a doped polyaniline, (b) is an image of a doped polyaniline, and c) is an image of a polyaniline nanopaste;
Figure 5 is an image of a result of a painting test of doped polyaniline in one embodiment: (a) is an image using a doped polyaniline solution, and (b) is an image using a polyaniline nanopaste;
FIG. 6 is an image of the result of coating using a screen printing technique of polyaniline nanopaste in one embodiment; FIG.
7 is an image of the manufactured flexible electrode in one embodiment;
8 is an image of a manufactured flexible lithium secondary battery in one embodiment;
9 is an image photographed, in one embodiment, of a resultant voltage result for the manufactured flexible lithium secondary battery;
10 is an image showing a structure of a flexible lithium secondary battery according to the present invention;
FIG. 11 is a graph showing charge / discharge curves for each flexible lithium secondary battery manufactured using a doped polyaniline solution and a doped polyaniline nano paste in one embodiment. Here, (a) is a graph showing the charge / discharge curve of the doped polyaniline nano (B) is a flexible lithium secondary battery made from a doped polyaniline solution;
FIG. 12 is a graph showing charge / discharge cycles for each flexible lithium secondary battery manufactured using a doped polyaniline solution and a doped polyaniline nano paste in one embodiment: (a) (B) is a flexible lithium secondary battery made from a doped polyaniline solution.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present invention, the terms "comprising" or "having ", and the like, specify that the presence of a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

또한, 본 발명에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.

이하, 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings, and the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and a duplicate description thereof will be omitted.

본 발명은 폴리아닐린 입자를 포함하는 전도성 조성물, 이의 제조방법, 이를 이용하여 제조되는 플렉시블 전극 및 플렉시블 전극을 포함하는 전고상 플렉시블 리튬 이차전지를 제공한다.The present invention provides a conductive composition comprising polyaniline particles, a method for producing the same, a flexible electrode manufactured using the same, and a flexible electrode.

최근, 디스플레이 분야에서는 플렉시블한 특성을 갖는 휴대기기를 구현하기 위한 연구 및 산업들이 활발히 진행되고 있다. 이런 변화의 추세는 에너지 공급 장치에 있어서도 플렉시블 특성을 요구하므로, 에너지 공급장치인 리튬 이차전지의 기능화는 필수적이라고 할 수 있으며, 이를 위하여 용액공정이 가능한 플렉시블 전극 및 플렉시블 전지 특성에 적합한 전해질의 개발이 절실히 요구되고 있다.2. Description of the Related Art In recent years, research and industries for implementing portable devices with flexible characteristics have been actively conducted in the field of displays. Since the trend of such a change requires a flexible characteristic also in an energy supply device, functionalization of a lithium secondary battery, which is an energy supply device, is essential. For this purpose, development of an electrolyte suitable for a flexible electrode and a flexible battery characteristic It is desperately required.

이에, 본 발명은 폴리아닐린 입자를 포함하는 전도성 조성물, 이의 제조방법, 이를 이용하여 제조되는 플렉시블 전극 및 플렉시블 전극을 포함하는 전고상 플렉시블 리튬 이차전지를 제안한다.Accordingly, the present invention proposes a conductive solid composition comprising polyaniline particles, a method for producing the same, a flexible electrode manufactured using the same, and a flexible electrode.

본 발명에 따른 폴리아닐린 입자를 포함하는 전도성 조성물은 저비점 용매에 용해도가 뛰어나고, 결정화도 및 도핑레벨이 향상된 폴리아닐린 입자를 높은 밀도로 포함함으로써, 대면적의 플렉시블 전극 제조 시, 용액 공정이 가능하여 작업이 용이하고, 경제적인 이점이 있다. 또한, 이를 이용하여 제조되는 플렉시블 전극은 전기전도도가 우수하며, 플렉시블 전극과 전고상 전해질을 포함하는 플렉시블 리튬 이차전지는 전해액 누액에 대한 안정성이 개선된 이점이 있다.
The conductive composition comprising the polyaniline particles according to the present invention has high solubility in the low-boiling solvent and high-density polyaniline particles with improved crystallinity and doping level, so that it is possible to perform a solution process in the production of a large- There is an economic advantage. In addition, the flexible electrode manufactured using the flexible electrode has an excellent electrical conductivity, and the flexible lithium secondary battery including the flexible electrode and the pre-solid electrolyte has an advantage that the stability against electrolyte leakage is improved.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 하나의 실시예에서, 폴리아닐린 입자; 및The present invention provides, in one embodiment, a polyaniline particle; And

유기용매를 포함하되,An organic solvent,

폴리아닐린 입자에 대한 X-선 회절 측정 시,In X-ray diffraction measurements on polyaniline particles,

하기 수학식 1을 만족하는 전도성 조성물을 제공한다:A conductive composition which satisfies the following formula (1) is provided:

[수학식 1][Equation 1]

P1 ≤ P2 P 1 ≤ P 2

이때, P1은 2θ로 표시되는 22 내지 23°의 회절피크 강도이고,Here, P 1 is a diffraction peak intensity of 22 to 23 ° expressed by 2 ?

P2는 2θ로 표시되는 26 내지 27°의 회절피크 강도이다.
P 2 is a diffraction peak intensity of 26 to 27 ° expressed by 2 ?.

본 발명에 따른 전도성 조성물에 포함된 폴리아닐린 입자는 X-선 회절 측정 시, 2θ로 표시되는 22 내지 23° 및 26 내지 27°의 회절피크를 갖는다. 상기 2θ로 표시되는 22 내지 23°피크(P1)는 면지수 [100]인 피크로서, 수직면으로의 주기성과 관련되고, 26 내지 27°피크(P2)는 면지수 [110]인 피크로서, 폴리아닐린 자체의 국부적인 결정성을 반영하는 피크이다.The polyaniline particles contained in the conductive composition according to the present invention have diffraction peaks at 22 to 23 ° and 26 to 27 ° expressed by 2 ? In the X-ray diffraction measurement. The 22 to 23 ° peak (P 1 ) represented by the 2 θ is a peak having a surface index [100], which is related to the periodicity to the vertical plane, and the 26 to 27 ° peak (P 2 ) , Which is a peak reflecting the local crystallinity of the polyaniline itself.

이때, 본 발명에 따른 폴리아닐린 입자에 대한 상기 2θ로 표시되는 22 내지 23°피크(P1)와 26 내지 27°피크(P2)의 강도를 비교해보면, 2θ로 표시되는 26 내지 27°피크(P2)의 강도가 22 내지 23°피크(P1) 보다 강한 것을 알 수 있다. 이는 [Cl]/[N] 비율이 0.5 정도의 수준에 도달한 것을 의미한다. 즉, 폴리아닐린 입자의 결정성 및 도핑레벨이 높음을 나타내는 것이다. At this time, looking at the intensity of 22 to 23 ° peak (P 1) and 26 to 27 ° peak (P 2) represented by the 2 θ for polyaniline particles according to the present invention compared to 26 to 27 ° is represented by 2 θ It can be seen that the intensity of the peak P 2 is stronger than the 22 to 23 ° peak (P 1 ). This means that the ratio of [Cl] / [N] has reached a level of about 0.5. That is, the crystallinity and doping level of the polyaniline particles are high.

이로부터, 본 발명에 따른 전도성 조성물은 결정성 및 도핑 레벨이 우수한 폴리아닐린 입자를 포함하는 것을 알 수 있다.
From this, it can be seen that the conductive composition according to the present invention includes polyaniline particles having excellent crystallinity and doping level.

또한, 본 발명에 따른 전도성 조성물은,Also, the conductive composition according to the present invention is characterized in that,

폴리아닐린 입자에 대한 X-선 회절 측정 시,In X-ray diffraction measurements on polyaniline particles,

2θ로 표시되는 16.7°, 22.4°, 26.5°, 27.5° 및 30.2°회절 피크값을 가질 수 있다.
22.4, 26.5, 27.5, and 30.2 degrees of diffraction peak value, expressed as 2 &thetas;.

도 3은 하나의 실시예에서, (a) 도핑된 폴리아닐린 및 (b) 본 발명에 따른 전도성 조성물인 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트에 대한 X-선 회절 패턴을 도시한 그래프이다. FIG. 3 is a graph showing the X-ray diffraction pattern of (a) doped polyaniline and (b) doped polyaniline nanopaste, which is a conductive composition according to the present invention, in one embodiment.

도 3의 (b)를 참고하면, 본 발명에 따른 폴리아닐린 입자 및 유기용매를 포함하는 전도성 조성물에 대한 X-선 회절 측정 시, 2θ로 표시되는 회절피크는 16.7°, 22.4°, 26.5°, 27.5° 및 30.2°에서 비교적 피크들간의 간섭이 덜하고 선명하게 확인되었다. 이때, 각 피크가 간섭이 덜하고 선명하다는 것은 비결정질(amorphous)을 갖는 영역이 감소했음을 의미한다.Referring to FIG. 3 (b), in the X-ray diffraction measurement of the conductive composition comprising the polyaniline particles and the organic solvent according to the present invention, the diffraction peaks expressed by 2 ? Were 16.7, 22.4, 26.5, At 27.5 [deg.] And 30.2 [deg.], Interference between relatively peaks was less pronounced and clear. At this time, the fact that each peak is less interference and clear means that the region having amorphous is decreased.

따라서, 본 발명에 따른 전도성 조성물은 결정성 및 도핑 레벨이 우수한 폴리아닐린 입자를 포함하는 것을 알 수 있으며, 향상된 결정성 및 도핑레벨로 인하여 전기전도도 또한 향상되는 것을 알 수 있다.
Accordingly, it can be seen that the conductive composition according to the present invention includes polyaniline particles having excellent crystallinity and doping level, and electric conductivity is also improved due to improved crystallinity and doping level.

본 발명에 따른 상기 전도성 조성물은,The conductive composition according to the present invention,

40 내지 60 nm의 평균 입경을 갖는 입자가 전체 입자의 70% 이상,Particles having an average particle size of 40 to 60 nm account for 70% or more of the total particles,

30 내지 80 nm의 평균 입경을 갖는 입자가 전체 입자의 95% 이상인 폴리아닐린 입자를 포함할 수 있다.
And the particles having an average particle diameter of 30 to 80 nm are at least 95% of the total particles.

또한, 상기 폴리아닐린 입자는 그 형태를 특별히 제한하는 것은 아니나, 구체적으로는 육면체 내부의 최대각은 90 내지 120°인 육면체 일 수 있다.
In addition, the shape of the polyaniline particle is not particularly limited, but specifically, it may be a hexahedron having a maximum angle of 90 to 120 degrees inside the hexahedron.

도 4 는 하나의 실시예에서, (a) 디도핑된 폴리아닐린, (b) 도핑된 폴리아닐린 및 (c) 본 발명에 따른 전도성 조성물인 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트에 대하여, 주사전사현미경 촬영한 이미지이다.FIG. 4 is an image obtained by scanning electron microscopy of (a) doped polyaniline, (b) doped polyaniline, and (c) doped polyaniline nanopaste, which is a conductive composition according to the present invention, in one embodiment.

도 4의 (c)를 참고하면, 본 발명에 따른 전도성 조성물인 폴리아닐린 나노페이스트는 40 내지 60 nm의 평균 입경을 갖는 입자가 전체 입자의 70% 이상인 폴리아닐린 입자를 포함하는 것을 알 수 있다. 또한, 30 내지 80 nm의 평균 입경을 갖는 입자가 전체 입자의 95%인 폴리아닐린 입자를 포함하는 것을 알 수 있다. 나아가, 전도성 조성물은 직육면체 또는 정육면체 형태의 폴리아닐린 입자가 혼합되어 있는 것을 알 수 있다. 이는 폴리아닐린 입자가 100 nm 이하의 균일한 크기를 가지며, 그 형태 또한, 직육면체 또는 정육면체로 일정하다는 것을 의미하는 것이다.Referring to FIG. 4 (c), it can be seen that the polyaniline nanopaste, which is a conductive composition according to the present invention, contains polyaniline particles having an average particle diameter of 40 to 60 nm of 70% or more of the total particles. It can also be seen that the particles having an average particle diameter of 30 to 80 nm comprise polyaniline particles which are 95% of the total particles. Further, it can be seen that the conductive composition contains a mixture of polyaniline particles in the form of a rectangular parallelepiped or a cuboid. This means that the polyaniline particle has a uniform size of 100 nm or less and its shape is also constant in a rectangular parallelepiped or a cuboid.

이로부터, 균일한 폴리아닐린 입자를 포함하는 전도성 조성물은 결정성이 우수할 뿐만 아니라, 향상된 결정성으로 인하여 전기전도도 뛰어난 것을 알 수 있다.
From this, it can be seen that the conductive composition including the uniform polyaniline particles is excellent in crystallinity as well as excellent in electric conductivity because of improved crystallinity.

또한, 본 발명에 따른 전도성 조성물은 페이스트 형태일 수 있으며, 이때, 전도성 조성물에 포함된 폴리아닐린 입자의 밀도(D)는 하기 수학식 2를 만족할 수 있다:Also, the conductive composition according to the present invention may be in the form of a paste, wherein the density (D) of the polyaniline particles contained in the conductive composition may satisfy the following formula (2)

[수학식 2]&Quot; (2) "

40 mg/mL ≤ D ≤ 200 mg/mL.
40 mg / mL? D? 200 mg / mL.

상기 전도성 조성물은 결정성이 우수한 폴리아닐린 입자를 최소한의 유기용매에 높은 밀도로 포함함으로써, 대면적 전극의 제조 시, 용액공정의 적용이 가능하므로, 경제적인 이점이 있다.Since the conductive composition contains polyaniline particles having excellent crystallinity in a minimum amount of organic solvent at a high density, it is possible to apply a solution process when manufacturing a large-area electrode, which is economically advantageous.

이때, 상기 폴리아닐린 입자는 구체적으로 40 mg/mL 내지 20 mg/mL; 40 mg/mL 내지 150 mg/mL; 40 mg/mL 내지 100 mg/mL; 50 mg/mL 내지 180 mg/mL; 50 mg/mL 내지 100 mg/mL; 50 mg/mL 내지 80 mg/mL; 100 mg/mL 내지 200 mg/mL 또는 100 mg/mL 내지 150 mg/mL의 밀도를 가질 수 있다.
In this case, the polyaniline particles specifically include 40 mg / mL to 20 mg / mL; 40 mg / mL to 150 mg / mL; 40 mg / mL to 100 mg / mL; 50 mg / mL to 180 mg / mL; 50 mg / mL to 100 mg / mL; 50 mg / mL to 80 mg / mL; From 100 mg / mL to 200 mg / mL or from 100 mg / mL to 150 mg / mL.

도 5는 하나의 실시예에서, 폴리아닐린 용액 및 폴리아닐린 나노페이스트를 대상으로 페인팅 시험 결과를 촬영한 이미지이다.5 is an image of a result of a painting test on a polyaniline solution and a polyaniline nanopaste in one embodiment.

도 5를 참고하면, 전도성 조성물인 (b) 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트(폴리아닐린 입자의 밀도: 50 mg/mL)를 페인팅한 결과, 기판에 폴리아닐린이 균일하게 도포되는 것으로 나타났다. 반면, 종래 일반적으로 제조되는 (a) 도핑된 폴리아닐린 용액를 페인팅한 경우, 기판에 폴리아닐린이 도포되는 면적이 현저히 적을 뿐만 아니라, 도포되는 폴리아닐린도 균일하지 않은 것으로 나타났다.Referring to FIG. 5, polyaniline (b) doped polyaniline nanopaste (density of polyaniline particles: 50 mg / mL) was painted as a conductive composition, and polyaniline was uniformly applied to the substrate. On the other hand, when the (a) conventional doped polyaniline solution is painted, the area where the polyaniline is applied to the substrate is remarkably small, and the polyaniline to be applied is not uniform.

이로부터, 본 발명에 따른 전도성 조성물은 용액공정성이 우수한 것을 알 수 있다.
From this, it can be seen that the conductive composition according to the present invention has excellent solution processability.

나아가, 본 발명에 따른 상기 전도성 조성물의 유기용매는 폴리아닐린이 용해되는 용매라면 특별히 제한하지 않는다. 보다 구체적으로, 예를 들면, N-메틸피롤리돈(NMP, N-methylpyrrolidone), 클로로포름(cnloroform), N,N-다이메틸포름아마이드(DMF, N,N-dimethylformamide), m-크레졸(m-cresol) 등을 사용할 수 있다.Furthermore, the organic solvent of the conductive composition according to the present invention is not particularly limited as long as it is a solvent in which polyaniline is dissolved. More specifically, for example, N-methylpyrrolidone, cnloroform, N, N-dimethylformamide, m-cresol m -cresol) can be used.

상기 전도성 조성물의 유기용매로서, N-메틸피롤리돈, 클로로포름과 같은 저비점의 유기용매를 사용하는 것은 플렉시블 전극의 제조 시, 고비점의 유기용매를 제거하기 위한 고온 열처리로 발생되는 폴리아닐린의 구조변형을 방지할 수 있는 이점이 있다.
The use of an organic solvent having a low boiling point such as N-methylpyrrolidone or chloroform as the organic solvent of the conductive composition is effective in the structural modification of the polyaniline generated by the high temperature heat treatment for removing the organic solvent having a high boiling point Can be prevented.

또한, 본 발명에 따른 상기 전도성 조성물은 바인더 및 도전제 중 어느 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.In addition, the conductive composition according to the present invention may further include at least one of a binder and a conductive agent.

상기 바인더는 플렉시블 전극의 제조 시, 상기 전도성 조성물을 플렉시블 기판에 접착시키기 위해 사용할 수 있다. 이때, 본 발명에 적용 가능한 바인더로는 예를 들면, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF, polyvinylidene fluoride), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, polytetrafluoroethylene), 카복시메틸 셀룰로오즈/스티렌-부타다이엔 고무(CMC-SBR, carboxymethyl cellulose/styrene-butadiene rubber), 폴리올레핀, 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리에스테르 또는 이들의 혼합물을 들 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다.The binder may be used to bond the conductive composition to a flexible substrate in the production of a flexible electrode. Examples of the binder applicable to the present invention include polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), carboxymethylcellulose / styrene-butadiene rubber (CMC- SBR, carboxymethyl cellulose / styrene-butadiene rubber), polyolefin, polyimide, polyurethane, polyester or mixtures thereof.

또한, 상기 도전제는 본 발명에 따른 전도성 조성물을 이용하여 제조되는 플렉시블 전극 내에 전류의 흐름을 개선하기 위하여 사용할 수 있다. 이때, 본 발명에 적용 가능한 도전제로는 예를 들면, 슈퍼-피(super-p), 카본블랙(carbon black), 아세틸렌플랙(acetylene black), 덴카 블랙(denka Black), 케첸 블랙(ketjen Black) 또는 기상성장탄소섬유(VGCF, vapor grown carbon fiber)를 포함하는 탄소계 도전제; 은(Ag); 알루미늄(Al); 구리(Cu); 아연(Zn) 또는 이들의 혼합물을 들 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다.
In addition, the conductive agent can be used to improve the current flow in the flexible electrode manufactured using the conductive composition according to the present invention. Examples of the conductive agent applicable to the present invention include super-p, carbon black, acetylene black, denka black, ketjen black, Or a vapor-grown carbon fiber (VGCF); Silver (Ag); Aluminum (Al); Copper (Cu); Zinc (Zn), or mixtures thereof.

또한, 본 발명은 하나의 실시예에서,In addition, the present invention, in one embodiment,

제1 도판트로 도핑된 폴리아닐린(ES)을 제조하는 단계;Preparing a polyaniline (ES) doped with a first dopant;

도핑된 폴리아닐린 및 환원제를 혼합하여 도핑된 폴리아닐린을 탈도핑하는 단계;Doping the doped polyaniline by mixing the doped polyaniline and the reducing agent;

탈도핑된 폴리아닐린(EB) 및 유기용매를 혼합하여 탈도핑된 폴리아닐린 용액을 제조하는 단계; 및Mixing undoped polyaniline (EB) and an organic solvent to prepare a undoped polyaniline solution; And

탈도핑된 폴리아닐린 용액 및 제2 도판트를 혼합하여 용액 내의 폴리아닐린을 도핑하는 단계를 포함하는 전도성 조성물의 제조방법을 제공한다.
Doped polyaniline solution and a second dopant to form a polyaniline solution, thereby doping the polyaniline in the solution.

이하, 본 발명에 따른 상기 전도성 조성물의 제조방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, the method for preparing the conductive composition according to the present invention will be described in detail for each step.

먼저, 본 발명에 따른 도핑된 폴리아닐린(ES)을 제조하는 단계에서는 물에 용해된 제1 도판트와 아닐린 단량체를 혼합하여 교반한 다음, 개시제를 투입하여 아닐린 단량체를 중합시키고, 반응 혼합물을 여과하여 폴리아닐린을 제조할 수 있다.First, in the step of preparing the doped polyaniline (ES) according to the present invention, the first dopant dissolved in water and the aniline monomer are mixed and stirred. Then, an initiator is added to polymerize the aniline monomer, and the reaction mixture is filtered Polyaniline can be produced.

이때, 제조되는 폴리아닐린은 도핑된 상태인 에머랄딘 염(ES, emeraldine salt)일 수 있다.At this time, the polyaniline to be produced may be a doped emeraldine salt (ES).

또한, 본 발명에 적용 가능한 상기 제1 도판트로는 예를 들면, 불산(HF), 염산(HCl), 과염소산(HClO4), 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 플루오르술폰산(FSO3H), 술폰산(CH3SO3H), 캄포술폰산(camphorsulfonic acid), 폴리스티렌술폰산(PSS, polystyrenesulfonate), p-톨루엔술폰산(p-TSA, p-toluenesulfonic acid), 도데실 벤젠 술폰산(DBSA, dodecyl benzene sulfonic acid) 또는 이들의 혼합물을 들 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다.In addition, the first dopant can be applied to the present invention, for example, hydrofluoric acid (HF), hydrochloric acid (HCl), perchloric acid (HClO 4), nitric acid (HNO 3), sulfuric acid (H 2 SO 4), fluorine sulfonic acid ( FSO 3 H), sulfonic acid (CH 3 SO 3 H), camphorsulfonic acid, polystyrenesulfonic acid (PSS), p-toluenesulfonic acid (p-TSA), dodecylbenzenesulfonic acid , dodecyl benzene sulfonic acid), or mixtures thereof, but are not limited thereto.

나아가, 상기 중합은 상온에서 5분 내지 1시간 동안 교반하여 수행될 수 있으며, 중량평균분자량(Mw)이 약 50,000인 폴리아닐린을 제조할 경우에는 0℃에서 24시간 동안 교반하여 수행될 수 있다.
Further, the polymerization can be carried out by stirring at room temperature for 5 minutes to 1 hour. When polyaniline having a weight average molecular weight (M w ) of about 50,000 is prepared, the polymerization can be carried out at 0 ° C for 24 hours with stirring.

다음으로, 본 발명에 따른 도핑된 폴리아닐린을 탈도핑하는 단계에서는 상기 단계에서 제조된 폴리아닐린을 환원제와 혼합하여 폴리아닐린의 양성자를 제거함으로써 탈도핑된 폴리아닐린, 즉 에머랄딘 염기(EB, emeralide base)를 얻을 수 있다.Next, in the step of deodoping the doped polyaniline according to the present invention, the polyaniline prepared in the above step is mixed with a reducing agent to remove the protons of the polyaniline to obtain undoped polyaniline (EB, emeralide base) .

이때, 본 발명에 적용 가능한 환원제로는 예를 들면, 수산화암모늄(NH4OH), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화칼슘(Ca(OH)2) 또는 이들의 혼합물을 들 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다.
Examples of the reducing agent applicable to the present invention include ammonium hydroxide (NH 4 OH), sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) , But is not limited thereto.

다음으로, 본 발명에 따른 탈도핑된 폴리아닐린 용액을 제조하는 단계에서는 상기 단계에서 탈도핑된 폴리아닐린을 전도성 조성물에 포함되는 유기용매에 용해하여 탈도핑된 폴리아닐린 용액을 제조할 수 있다.Next, in the step of preparing the undoped polyaniline solution according to the present invention, the undoped polyaniline solution may be prepared by dissolving the undoped polyaniline in the organic solvent contained in the conductive composition.

본 단계에서는 탈도핑된 폴리아닐린 분말을 유기용매에 용해시키는 양, 즉 용해된 용액의 농도에 따라 제조되는 도핑된 폴리아닐린 입자의 크기 및 모양을 조절할 수 있다.In this step, the size and shape of the doped polyaniline particles prepared according to the amount of the undoped polyaniline powder dissolved in the organic solvent, that is, the concentration of the dissolved solution, can be controlled.

이때, 본 발명에 따른 상기 유기용매는 폴리아닐린이 용해되는 용매라면 특별히 제한하지 않는다. 보다 구체적으로, 예를 들면, N-메틸피롤리돈(NMP, N-methylpyrrolidone), 클로로포름(cnloroform), N,N-다이메틸포름아마이드(DMF, N,N-dimethylformamide), m-크레졸(m-cresol) 등을 사용할 수 있다.
At this time, the organic solvent according to the present invention is not particularly limited as long as it is a solvent in which polyaniline is dissolved. More specifically, for example, N-methylpyrrolidone, cnloroform, N, N-dimethylformamide, m-cresol m -cresol) can be used.

다음으로, 폴리아닐린을 도핑하는 단계에서는 상기 단계에서 제조된 탈도핑된 폴리아닐린 용액과 제2 도판트를 혼합하고 기계적 외력이 작용하는 반응기에서 반응을 수행하여 도핑된 폴리아닐린 용액을 제조할 수 있다.Next, in the step of doping the polyaniline, the doped polyaniline solution prepared in the above step may be mixed with the second dopant, and the doped polyaniline solution may be prepared by performing a reaction in a reactor having a mechanical external force.

이때, 본 단계에서 사용되는 기계적 외력은 폴리아닐린의 입자가 균일한 크기 및 형태를 유지시키는 역할을 수행한다.At this time, the mechanical external force used in this step plays a role of maintaining the uniform size and shape of the polyaniline particles.

또한, 본 단계에서는 탈도핑된 폴리아닐린 용액을 제조하는 단계와 마찬가지로, 탈도핑된 폴리아닐린 용액에 혼합하는 제2 도판트의 농도에 따라 제조되는 도핑된 폴리아닐린 입자의 크기 및 모양을 조절할 수 있다.
In this step, similarly to the step of preparing the undoped polyaniline solution, the size and shape of the doped polyaniline particles produced according to the concentration of the second dopant mixed in the undoped polyaniline solution can be controlled.

본 발명에 적용 가능한 상기 제2 도판트로는 예를 들면, 불산(HF), 염산(HCl), 과염소산(HClO4), 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 플루오르술폰산(FSO3H), 술폰산(CH3SO3H), 캄포술폰산(camphorsulfonic acid), 폴리스티렌술폰산(PSS, polystyrenesulfonate), p-톨루엔술폰산(p-TSA, p-toluenesulfonic acid), 도데실 벤젠 술폰산(DBSA, dodecyl benzene sulfonic acid) 또는 이들의 혼합물을 들 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다.The second dopant can be applied to the present invention, for example, hydrofluoric acid (HF), hydrochloric acid (HCl), perchloric acid (HClO 4), nitric acid (HNO 3), sulfuric acid (H 2 SO 4), fluorine sulfonic acid (FSO 3 H), sulfonic acid (CH 3 SO 3 H), camphorsulfonic acid, polystyrenesulfonic acid (PSS), p-toluenesulfonic acid (p-TSA), dodecylbenzenesulfonic acid benzene sulfonic acid, or mixtures thereof, but are not limited thereto.

나아가, 기계적 외력이 작용하는 상기 반응기는 반응물의 교반과 동시에, 분쇄가 가능한 기기라면 특별히 제한하지 않는다. 구체적으로 예를 들면, 볼밀(ballmill) 등을 들 수 있다.
Further, the reactor in which a mechanical external force acts is not particularly limited as long as it is a device capable of pulverizing simultaneously with stirring of the reactants. Specifically, for example, a ball mill may be used.

본 발명에 따른 상기 전도성 조성물의 제조방법은,The method for producing the conductive composition according to the present invention comprises:

탈도핑된 폴리아닐린 용액을 제조하는 단계 이전에,Prior to the step of preparing the undoped polyaniline solution,

탈도핑된 폴리아닐린을 분쇄하는 단계;Pulverizing the undoped polyaniline;

폴리아닐린을 도핑하는 단계 이후에,After the step of doping polyaniline,

도핑된 폴리아닐린 용액에 첨가제를 혼합하는 단계; 및Mixing an additive in a doped polyaniline solution; And

폴리아닐린을 도핑하는 단계 이후에,After the step of doping polyaniline,

원심분리하여 잉여 용매를 제거하는 단계 중 어느 하나 이상의 단계를 더 포함할 수 있다.
And removing the excess solvent by centrifugation.

본 발명에 따른 상기 탈도핑된 폴리아닐린을 분쇄하는 단계는 전도성 조성물에 포함되는 유기용매에 폴리아닐린을 용해시키기 이전에, 외력으로 폴리아닐린을 분쇄함으로써, 폴리아닐린의 입자를 균일하게 하는 역할을 수행한다. 이 단계에 의해 균일하게 된 폴리아닐린 입자는 보다 우수한 결정성으로 전기전도도가 향상될 수 있다.
The step of pulverizing the undoped polyaniline according to the present invention serves to homogenize polyaniline particles by pulverizing polyaniline with an external force before dissolving the polyaniline in the organic solvent contained in the conductive composition. The polyaniline particles that have been made uniform by this step can have improved electrical conductivity with better crystallinity.

또한, 본 발명에 따른 상기 도핑된 폴리아닐린 용액에 첨가제를 혼합하는 단계는 도핑된 폴리아닐린 용액에 바인더 또는 도전제를 혼합함으로써, 플렉시블 기판에 대한 폴리아닐린 용액의 접착성을 향상시키거나, 폴리아닐린 용액을 이용하여 제조되는 플렉시블 전극의 전류 흐름을 개선할 수 있다.
In addition, the step of mixing the additive with the doped polyaniline solution according to the present invention can improve the adhesion of the polyaniline solution to the flexible substrate by mixing the doped polyaniline solution with a binder or a conductive agent, The current flow of the flexible electrode to be manufactured can be improved.

아울러, 본 발명에 따른 상기 원심분리하여 잉여 용매를 제거하는 단계는 폴리아닐린 용액의 폴리아닐린 밀도를 높일 수 있다. 본 단계는 폴리아닐린 용액의 밀도가 낮으면 대면적의 플렉시블 전극의 제조가 용이하지 않으므로, 도핑된 폴리아닐린 용액의 원심분리 수행 후, 잉여 용매인 상등액을 제거하여 폴리아닐린 용액 내의 폴리아닐린의 밀도가 40 mg/mL 내지 200 mg/mL가 되도록 조절할 수 있다.
In addition, the step of centrifuging the excess solvent according to the present invention can increase the polyaniline density of the polyaniline solution. In this step, when the density of the polyaniline solution is low, it is difficult to manufacture a flexible electrode having a large area. Therefore, after performing the centrifugation of the doped polyaniline solution, the supernatant which is the surplus solvent is removed and the density of the polyaniline in the polyaniline solution is 40 mg / mL To 200 mg / mL.

나아가, 본 발명은 하나의 실시예에서,Further, the present invention, in one embodiment,

플렉시블 기판; 음극 집전체; 및 상기 전도성 조성물을 포함하는 폴리아닐린 나노페이스트층을 포함하는 플렉시블 전극을 제공한다.
A flexible substrate; Cathode collector; And a polyaniline nanopaste layer comprising the conductive composition.

상기 플렉시블 전극은 본 발명에 따른 폴리아닐린 나노페이스트를 이용하여 제조함으로써, 종래 일반적인 폴리아닐린 용액을 이용하여 제조하는 플렉시블 전극과 대비하여 전기전도도가 우수하다는 이점이 있다.
The flexible electrode is advantageous in that it has excellent electrical conductivity as compared with a flexible electrode manufactured using a conventional polyaniline solution by preparing the flexible electrode using the polyaniline nanopaste according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 상기 플렉시블 전극의 각 구성 요소를 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, each component of the flexible electrode according to the present invention will be described in detail.

먼저, 본 발명에 따른 상기 플렉시블 기판은 플렉시블 전극의 기초가 되는 기판으로서, 외부로부터 외력이 가해졌을 경우, 가요성이 작용하는 특성을 가져야 한다.First, the flexible substrate according to the present invention is a substrate serving as a base of a flexible electrode, and has a characteristic that flexibility acts when an external force is applied from the outside.

이때, 본 발명에 적용 가능한 플렉시블 기판으로는 가요성이 있는 기판이라면 특별히 제한하지는 않으나, 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, poly(ethyleneterephthalate)), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, poly(ethylene naphthalate)), 폴리에테르설폰(PES, poly(ether sulfone)) 또는 이들의 혼합 수지로 제조되는 기판을 들 수 있다.
The flexible substrate applicable to the present invention is not particularly limited as long as it is a flexible substrate. Examples of the flexible substrate include polyethylene terephthalate (PET), polyethyleneterephthalate (PEN), poly (ethylene naphthalate) , Polyethersulfone (PES), or a mixed resin thereof.

다음으로, 본 발명에 따른 상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께를 가지며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한하지 않으나, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등이 처리된 알루미늄이나 스테인리스 스틸 등이 사용할 수 있다. 보다 구체적으로는 니켈을 사용할 수 있다.Next, the negative electrode collector according to the present invention is not particularly limited as long as it has a thickness of 3 to 500 탆 and has high conductivity without causing chemical changes in the battery. For example, copper, stainless steel Aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, or aluminum or stainless steel whose surface is treated with carbon, nickel, titanium, silver, or the like. More specifically, nickel can be used.

이때, 상기 음극 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
At this time, the negative electrode current collector may have fine irregularities on the surface thereof to increase the adhesive force of the negative electrode active material, and various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric are possible.

다음으로, 본 발명에 따른 상기 폴리아닐린 나노페이스트층은 본 발명에 따른 폴리아닐린 입자를 포함하는 전도성 조성물을 포함하는 층으로서, 상기 전도성 조성물을 이용함으로써, 대면적의 플렉시블 전극 제조 시, 용액 공정이 가능하여 작업이 용이하고, 경제적인 이점이 있다. 또한, 상기 전도성 조성물에 포함되는 폴리아닐린 입자는 향상된 결정성 및 도핑레벨을 가지므로, 전기전도도가 우수하다.
Next, the polyaniline nano-paste layer according to the present invention is a layer containing a conductive composition comprising the polyaniline particles according to the present invention. By using the conductive composition, it is possible to perform a solution process at the time of manufacturing a flexible electrode having a large area It is easy to work and has an economical advantage. In addition, the polyaniline particles contained in the conductive composition have an improved electrical conductivity because of their improved crystallinity and doping level.

본 발명에 따른 상기 플렉시블 전극은 다음과 같은 제조방법에 의해 제조될 수 있다:The flexible electrode according to the present invention can be manufactured by the following manufacturing method:

플렉시블 기판의 일면에 음극 집전체를 인쇄하는 단계;Printing an anode current collector on one surface of a flexible substrate;

음극 집전체가 인쇄된 플렉시블 기판의 일면에 본 발명에 따른 전도성 조성물을 코팅하는 단계; 및Coating a conductive composition according to the present invention on one side of a flexible substrate on which an anode current collector is printed; And

코팅된 플렉시블 기판을 열처리하여 건조시키는 단계.
Heat-treating and drying the coated flexible substrate.

상기 플렉시블 전극의 제조방법에 있어서, 상기 전도성 조성물을 코팅하는 단계는 용액공정으로 수행될 수 있다. 이때, 적용 가능한 용액공정으로는 예를 들면, 딥 코팅법, 스핀 코팅법, 메니스커스 코팅법, 인쇄법, 스프레이 코팅법 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는 인쇄법을 사용할 수 있다.In the method of manufacturing the flexible electrode, the step of coating the conductive composition may be performed by a solution process. Examples of the applicable solution process include a dip coating method, a spin coating method, a meniscus coating method, a printing method, and a spray coating method. More specifically, a printing method can be used.

상기 용액공정들은 공정이 간단하고, 설비 비용ㆍ제조 비용을 낮출 수 있으며, 재료를 원하는 패턴 위치에 퇴적시켜서 원칙적으로 재료의 손실이 없어서 원료의 낭비가 없고, 환경적인 부하가 적을 수 있다. 또한, 포토 리소그래픽과 같이 현상ㆍ에칭 등의 공정이 요구되지 않으므로, 화학적 영향으로 기판이나 재료의 특성이 열화되지 않는다는 이점이 있다.The solution processes are simple in process, low in equipment cost and manufacturing cost, and can be deposited in a desired pattern position, so that in principle, there is no loss of material, so there is no waste of raw material and environmental load is small. In addition, there is an advantage that the characteristics of the substrate and the material are not deteriorated due to a chemical effect because processes such as development and etching are not required like photolithography.

아울러, 상기 플렉시블 전극의 제조방법에 있어서, 상기 열처리하여 건조시키는 단계는 50 내지 100℃의 온도에서 5 내지 48 시간 동안 수행될 수 있다.
In addition, in the method of manufacturing the flexible electrode, the step of heat-treating and drying may be performed at a temperature of 50 to 100 ° C for 5 to 48 hours.

본 발명에 따른 플렉시블 전극은 상기와 같은 제조방법에 의해 제조될 수 있으나, 이에 제한하는 것이 아니며, 종래 당업계에서 사용되고 있는 다양한 제조방법에 의해서도 제조할 수 있다.
The flexible electrode according to the present invention can be manufactured by the above-described manufacturing method, but the present invention is not limited thereto, and can be manufactured by various manufacturing methods conventionally used in the art.

또한, 본 발명은 하나의 실시예에서,In addition, the present invention, in one embodiment,

상기 플렉시블 전극;The flexible electrode;

고체상 고분자 전해질; 및Solid polymer electrolyte; And

대향 전극을 포함하는 플렉시블 리튬 이차전지를 제공한다.
There is provided a flexible lithium secondary battery including a counter electrode.

상기 플렉시블 리튬 이차전지는 본 발명에 따른 플렉시블 전극을 포함함으로써, 일반적인 폴리아닐린을 포함하는 전극과 대비하여 전기전도도가 우수할 뿐만 아니라, 고체상 고분자 전해질을 포함하므로 전해액의 누액에 대한 안전성이 개선되는 이점이 있다. 또한, 도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 플렉시블 리튬 이차전지는 전지의 충방전 시, 종래 일반적으로 제조되는 폴리아닐린 용액으로 제조한 플렉시블 리튬 이차전지와 대비하여, 방전용량이 약 1.5배 우수할 뿐만 아니라, 100회 이상의 우수한 충방전 주기를 갖는 것을 알 수 있다.
Since the flexible lithium secondary battery includes the flexible electrode according to the present invention, it has an excellent electrical conductivity as compared with an electrode including a common polyaniline, and also has an advantage of improving the safety against leakage of an electrolytic solution because it includes a solid polymer electrolyte have. 11 and 12, the flexible lithium secondary battery according to the present invention has a discharge capacity of about 1.5 times as much as that of a flexible lithium secondary battery manufactured by a conventionally produced polyaniline solution at the time of charge / It is not only superior but also has an excellent charge / discharge cycle of 100 times or more.

도 10에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 플렉시블 리튬 이차전지(100)는 플레시블 전극(103), 고체 고분자 전해질(102) 및 대향전극(101)을 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.10, the flexible lithium secondary battery 100 according to the present invention has a structure in which a flexible electrode 103, a solid polymer electrolyte 102, and a counter electrode 101 are sequentially stacked.

이하, 본 발명에 따른 상기 플렉시블 리튬 이차전지의 각 구성 요소를 도 10을 참고하여 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, each component of the flexible lithium secondary battery according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.

먼저, 본 발명에 따른 상기 대향전극(101)은 리튬 전극을 말하며, 양극 집전체(105)와, 양극 집전체(105)의 일면 또는 양면에 담지하고, 양극활물질(104)을 포함하는 양극층을 포함한다.The counter electrode 101 according to the present invention refers to a lithium electrode and includes a positive electrode collector 105 and a positive electrode collector 105 which is supported on one or both surfaces of the positive electrode collector 105, .

상기 양극활물질(104)은 리튬 금속 시트(sheet)를 사용하거나, 또는 LiCoO2, LiClO4, LiNiO2, LiCF3SO3, LiBF4, LiPF6, LiAsF6, Li(CF3SO2)2N 등의 리튬 금속 산화물을 포함하는 필름을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The positive electrode active material 104 may be formed using a lithium metal sheet or a mixture of LiCoO 2 , LiClO 4 , LiNiO 2 , LiCF 3 SO 3 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N , And the like, but the present invention is not limited thereto.

또한, 상기 양극 집전체(105)로는 다공질 구조의 도전성 기판이거나, 또는 무공(無孔)의 도전성 기판을 이용할 수 있다. 이들 도전성 기판으로는 예를 들면, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등이 처리된 알루미늄이나 스테인리스 스틸 등을 들 수 있다.As the cathode current collector 105, a conductive substrate having a porous structure or a non-porous conductive substrate can be used. These conductive substrates include, for example, copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, or aluminum or stainless steel whose surface is treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like.

나아가, 상기 대향전극(101)은 양극활물질(104)과 양극 집전체(105)를 접합하거나, 또는 양극활물질(104) 간을 연결하기 위한 바인더; 및 대향전극(101)의 전류 흐름을 개선하기 위한 도전제 중 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
Further, the counter electrode 101 may include a binder for joining the cathode active material 104 and the cathode current collector 105, or for connecting the cathode active material 104; And the conductive agent for improving the current flow of the counter electrode (101).

다음으로, 본 발명에 따른 상기 고체상 고분자 전해질(102)로는 예를 들면, 폴리에틸렌계 수지, 폴리에틸렌옥사이드계 수지, 폴리프로필렌옥사이드계 수지, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리불화비닐리덴계 수지, 이온성 해리기를 포함하는 수지 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다.Next, examples of the solid polymer electrolyte 102 according to the present invention include polyethylene resin, polyethylene oxide resin, polypropylene oxide resin, phosphate ester polymer, aging lysine, Based resins, polyvinyl alcohol-based resins, polyvinylidene fluoride-based resins, resins containing ionic dissociation groups, and the like, but the present invention is not limited thereto.

본 발명에 따른 상기 플렉시블 리튬 이차전지(100)는 고체상 고분자 전해질(102)을 사용함으로써, 종래, 전해액을 사용함으로써 발생하던 리튬 이차전지(100)의 누액에 대한 안전성을 개선할 수 있다.
The flexible lithium secondary battery 100 according to the present invention can improve the safety of leakage of the lithium secondary battery 100 which has been caused by the use of the electrolyte in the related art by using the solid polymer electrolyte 102.

다음으로, 본 발명에 따른 상기 플렉시블 전극(103)은 음극의 역할을 수행하는 전극으로서, 플렉시블 기판(108); 음극 집전체(107); 및 상기 전도성 조성물을 포함하는 폴리아닐린 나노페이스트층(106)을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 상기 전극은 균일한 폴리아닐린 입자를 포함하는 폴리아닐린 나노페이스트를 이용하여 제조함으로써, 폴리아닐린 용액을 이용하여 제조하는 전극과 대비하여 전기전도도가 우수하다는 이점이 있다.
Next, the flexible electrode 103 according to the present invention functions as a cathode and includes a flexible substrate 108; An anode current collector 107; And a polyaniline nano-paste layer 106 comprising the conductive composition. The electrode according to the present invention is advantageous in that it has excellent electrical conductivity as compared with an electrode manufactured using a polyaniline solution by using a polyaniline nanopaste containing uniform polyaniline particles.

본 발명에 따른 상기 플렉시블 리튬 이차전지는 다음과 같은 제조방법에 의해 제조될 수 있다:The flexible lithium secondary battery according to the present invention can be manufactured by the following manufacturing method:

폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 부직포 등과 같은 소재에 고상화전 고체 고분자 전해질을 함침하는 단계;Impregnating a material such as polyethylene, polypropylene, non-woven fabric, etc. with a solid phase pre-solid polymer electrolyte;

함침된 고상화전 고체 고분자 전해질을 플렉시블 전극 및 대향전극 사이에 도입하는 단계;Introducing the impregnated solid polyelectrolyte solid polymer electrolyte between the flexible electrode and the counter electrode;

고상화전 고체 고분자 전해질을 고상화하는 단계; 및Solidifying the solid polyelectrolyte solid polymer electrolyte; And

전해질이 고상화된 플렉시블 셀을 초산비닐 수지로 마감하고 건조시키는 단계.
The step of finishing the flexible cell in which the electrolyte is solidified with vinyl acetate resin and drying.

상기 플렉시블 전극의 제조방법에 있어서, 고상화전 고체 고분자 전해질을 함침하는 단계는 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 부직포 등과 같은 소재에 고상화전 고체 고분자 전해질을 함침하여 수행될 수 있다.
In the method of manufacturing the flexible electrode, the step of impregnating the solid phase pre-solid polymer electrolyte may be performed by impregnating a solid polyelectrolyte to a material such as polyethylene, polypropylene, non-woven fabric, or the like.

또한, 상기 플렉시블 전극의 제조방법에 있어서, 고상화전 고체 고분자 전해질을 고상화하는 단계는 함침된 고상화전 고체 고분자 전해질을 80 내지 100℃에서 오븐에서 고상화함으로써 수행될 수 있다.In the method of manufacturing the flexible electrode, the step of solidifying the solid phase pre-polymerization solid polymer electrolyte can be performed by solidifying the impregnated solid phase pre-solid polymer electrolyte at 80 to 100 DEG C in an oven.

본 발명에 따른 플렉시블 리튬 이차전지는 상기와 같은 제조방법에 의해 제조될 수 있으나, 이에 제한하는 것이 아니며, 종래 당업계에서 사용되고 있는 다양한 제조방법에 의해서도 제조할 수 있다.
The flexible lithium secondary battery according to the present invention can be manufactured by the above-described manufacturing method, but is not limited thereto, and can be manufactured by various manufacturing methods conventionally used in the related art.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Experimental Examples.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
However, the following Examples and Experimental Examples are merely illustrative of the present invention, and the present invention is not limited to the following Examples and Experimental Examples.

실시예Example 1. 전도성 조성물의 제조 1. Preparation of conductive compositions

1 M HCl(320 mL)에 아닐린 모노머(10 mL, 10.22 g, 0.1 mol)를 첨가하고, 교반기를 이용하여 20분간 교반하였다. 20 mL의 1 M HCl에 개시제인 암모늄퍼설페이트((NH4)2S2O8, 5.75 g)를 용해시킨 후, 아닐린 모노머가 용해된 용액에 300 rpm으로 교반하면서 5분간 적가하였다. 이후 침전물을 거름종이와 아스피레이터를 이용하여 여과하고, 걸러진 여과물을 500 mL의 1 M HCl로 여과액이 완전히 무색이 될 때까지 세척하여 양성자화된 에머랄딘 염(emeraldine salt, ES)을 제조하였다.Aniline monomer (10 mL, 10.22 g, 0.1 mol) was added to 1 M HCl (320 mL), and the mixture was stirred for 20 minutes using a stirrer. Ammonium persulfate ((NH 4 ) 2 S 2 O 8 , 5.75 g) as an initiator was dissolved in 20 mL of 1 M HCl and then added dropwise over 5 minutes to the solution containing the aniline monomer at 300 rpm while stirring. Subsequently, the precipitate was filtered using a filter paper and an aspirator, and the filtered filtrate was washed with 500 mL of 1 M HCl until the filtrate became completely colorless to generate a protonated emeraldine salt (ES) .

상기 에머랄딘 염(emeraldine salt, ES)을 300 mL의 1 M NH4OH 수용액에 첨가하고, 1시간간 교반하여 탈도핑한 후, 거름종이와 아스피레이터를 이용하여 침전물을 여과하였다. 걸러진 여과물을 500 mL의 1 M NH4OH로 세척하고, 48 시간간 60?의 진공오븐에서 건조한 다음, 여과물을 막자사발로 균일하게 분쇄하여 에머랄딘 염기(emeraldine base, EB) 분말을 제조하였다.The emeraldine salt (ES) was added to 300 mL of a 1 M aqueous solution of NH 4 OH, followed by dehydration for 1 hour with stirring. The precipitate was filtered using a filter paper and an aspirator. The filtered filtrate was washed with 500 mL of 1 M NH 4 OH and dried in a vacuum oven at 60 ° C for 48 hours. The filtrate was homogeneously pulverized with a mortar to prepare an emeraldine base (EB) powder Respectively.

상온에서 교반하고 있는 N-메틸-2-피롤리돈(500 mL, NMP)에 상기 에머랄딘 염기(10.330 g)를 2시간에 걸쳐 적가 및 용해시켜 2 중량%의 에머랄딘 염기(emeraldine base, EB) 용액을 제조하였다. 상기 용액(60 mL)을 지르코니아 소재의 용기에 주입하고, 1 M HCl(1 mL)를 첨가한 후, 지르코니아 볼(ball) 8개와 함께 믹싱하여 에머랄딘 염기(emeraldine base, EB)를 에머랄딘 염(emeraldine salt, ES)으로 도핑시켰다.The emeraldine base (10.330 g) was dropped and dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone (500 mL, NMP) stirred at room temperature over 2 hours to prepare an emeraldine base ) Solution. The solution (60 mL) was poured into a zirconia container and 1 M HCl (1 mL) was added and mixed with eight zirconia balls to prepare an emeraldine base (EB) (emeraldine salt, ES).

도핑된 에머랄딘 염 용액을 30분간 5,000 rpm으로 원심분리하고, 잉여 상등액을 제거한 후, 침전물을 다시 지르코니아 소재의 용기에 주입하고, 지르코니아 볼(ball) 8개와 함께 300 rpm으로 믹싱하여 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트를 제조하였다.
The doped emeraldine salt solution was centrifuged at 5,000 rpm for 30 minutes and the excess supernatant liquid was removed. The precipitate was again injected into a zirconia container and mixed with eight zirconia balls at 300 rpm to prepare a doped polyaniline nano- Paste.

도핑된 폴리아닐린의 합성 여부를 확인하기 위하여, 폴리아닐린 나노페이스트로부터 소량 분취하여 완전 건조시키고, 건조된 분말을 대상으로 FT-IR 분광분석을 수행하였으며, 그 결과를 도 1에 나타내었다.In order to confirm the synthesis of doped polyaniline, FT-IR spectroscopic analysis was performed on a dried powder obtained by collecting a small amount of polyaniline nanopaste, and the result is shown in FIG.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리아닐린은 1588, 1492, 1302, 1142, 832 및 677 cm-1에서 피크가 확인되었다.As shown in Fig. 1, the polyaniline according to the present invention had peaks at 1588, 1492, 1302, 1142, 832 and 677 cm -1 .

이때, 1588 및 1492 cm-1 피크는 각각 폴리아닐린의 퀴노이드 고리(quinoid ring)을 구성하는 C=N의 스트레칭(stretching) 진동모드 및 벤조노이드 고리(benznoid ring)을 구성하는 C=C의 스트레칭 진동모드를 나타낸다. 벤조노이드 고리에 의한 피크가 퀴노이드 고리에 의한 피크보다 더 강하게 나타나는데, 이는 합성된 폴리아닐린이 에머랄딘(emeraldine)으로 도핑된 상태임을 의미한다.At this time, the peaks at 1588 and 1492 cm -1 are stretching vibration modes of C = N constituting a quinoid ring of polyaniline, and stretching vibration modes of C = C constituting a benznoid ring Mode. The peak due to the benzonoid ring is stronger than the peak due to the quinoid ring, which means that the synthesized polyaniline is doped with emeraldine.

이러한 결과로부터, 도핑된 폴리아닐린이 합성되었음을 확인하였다.
From these results, it was confirmed that doped polyaniline was synthesized.

실시예Example 2.  2. 플렉시블flexible 전극의 제조 Manufacture of electrodes

폴리이미드 기판의 탭(Tab) 부분을 제외하고, 크기가 가로 5 cm, 세로 5 cm가 되도록 재단하고, 은(Ag) 페이스트를 사용하여 프린팅 방식으로 코팅하였다. 그 후, 은(Ag) 페이스트가 코팅된 기판에서 마스킹 테이프를 제거하고, 150℃ 오븐에 15분간 건조시켰다. 용기에 N-메틸-2-피롤리돈(0.3 mL, NMP) 및 폴리비닐리덴 플루오라이드(0.01 g, PVdF)를 첨가한 다음, 8개의 지르코니아 볼과 함께 120 rpm으로 20분간 믹싱하였다. 그런 다음, 도전제인 슈퍼-피(0.02 g, super-p)를 첨가하고 30분간 믹싱하고, 고형분 밀도로 약 50 mg/mL 인 상기 실시예 1에서 제조된 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트(1.5 mL, 고형분 무게 0.07 g)를 용기에 주입한 후, 320 rpm으로 2시간 동안 믹싱하여, 결합제 및 도전제를 포함하는 폴리아닐린 나노페이스트를 제조하였다. 이때, 도핑된 폴리아닐린, 결합제인 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF) 및 도전제인 슈퍼-피(super-p) 의 혼합비는 70 : 10 : 20 (wt./wt.)이다. 은 페이스트가 프린팅된 상기 폴리이미드 기판에 은 페이스트 부분 면적이 가로 3 cm, 세로 3 cm가 노출되도록 나머지 부분을 테이프로 마스킹하고, 노출된 부분을 스크린 프린팅 기법을 이용하여 폴리아닐린 나노페이스트로 코팅하였다. 그런 다음, 마스킹 테이프를 제거하고, 60℃의 오븐에서 24 시간 동안 건조시켜 60 μm 두께의 플렉시블 전극을 제조하였다. 상기 스크린 프린팅 기법으로 코팅된 코팅된 기판 및 제조된 상기 플렉시블 전극을 도 6 및 7에 나타내었다.
Except that the tab portion of the polyimide substrate was cut so as to have a size of 5 cm in width and 5 cm in length and was coated by a printing method using silver (Ag) paste. Thereafter, the masking tape was removed from the substrate coated with silver (Ag) paste and dried in an oven at 150 ° C for 15 minutes. N-methyl-2-pyrrolidone (0.3 mL, NMP) and polyvinylidene fluoride (0.01 g, PVdF) were added to the vessel and then mixed with eight zirconia balls at 120 rpm for 20 minutes. Then, a conductive agent, Super-P (0.02 g, super-p), was added and mixed for 30 minutes, and the doped polyaniline nanopaste prepared in Example 1 at a solid content density of about 50 mg / mL (1.5 mL, Weight 0.07 g) was poured into a container and mixed at 320 rpm for 2 hours to prepare a polyaniline nano-paste containing a binder and a conductive agent. At this time, the mixing ratio of doped polyaniline, polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder and super-p as a conductive agent is 70:10:20 (wt./wt.). The remainder was masked with tape to expose the silver paste area 3 cm in width and 3 cm in width on the polyimide substrate on which silver paste was printed, and the exposed part was coated with polyaniline nanopaste using a screen printing technique. Then, the masking tape was removed and dried in an oven at 60 DEG C for 24 hours to prepare a flexible electrode having a thickness of 60 mu m. The coated substrate coated with the screen printing technique and the flexible electrode thus manufactured are shown in FIGS. 6 and 7. FIG.

실시예Example 3.  3. 플렉시블flexible 리튬 이차전지의 제조 Manufacture of lithium secondary battery

부직포에 액체 상태의 전고상화 고분자 전해질을 함침시키고, 이를 상기 실시예 2에서 제조된 플렉시블 전극 상에 적층하였다. 이때, 상기 부직포는 가로 3.8 cm, 세로 3.8 cm 및 높이 14 μm 의 크기를 갖는다. 그런 다음, 가로 3.2 cm, 세로 3.2 cm의 리튬 시트(sheet)를 음극 집전체인 니켈 메쉬에 적층하여 리튬 시트와 니켈 메쉬의 두께가 0.2 mm이 되도록 압착시켰다. 압착된 리튬 시트 및 니켈 메쉬를 상기 부직포 상에 적층한 다음, 80℃ 오븐에서 30분간 열처리하였다. 열처리된 적층물을 폴리이미드 테이프로 플렉시블 전극 및 대향전극을 고정하고, 초산비닐(polyvinyl acetate) 수지를 이용하여 탭을 제외한 나머지 부분을 도포한 다음, 24시간 동안 건조시켜 플렉시블 리튬 이차전지를 제조하였다. 이렇게 제조된 플렉시블 리튬 이차전지를 도 8에 나타내었다.The nonwoven fabric was impregnated with a liquid polymer electrolyte of a liquid state, and the nonwoven fabric was laminated on the flexible electrode prepared in Example 2. At this time, the nonwoven fabric has a size of 3.8 cm by 3.8 cm and 14 μm by height. Then, a lithium sheet having a width of 3.2 cm and a length of 3.2 cm was laminated on a nickel mesh as a negative electrode collector, and the lithium sheet and the nickel mesh were compressed to a thickness of 0.2 mm. The pressed lithium sheet and nickel mesh were laminated on the nonwoven fabric and then heat-treated in an oven at 80 ° C for 30 minutes. The heat-treated laminate was fixed to the flexible electrode and the counter electrode with a polyimide tape, the remaining portion except the tab was coated using a polyvinyl acetate resin, and then dried for 24 hours to produce a flexible lithium secondary battery . A flexible lithium secondary battery thus manufactured is shown in Fig.

상기에서 제조된 플렉시블 리튬 이차전지의 전압 발생여부를 확인하기 위하여, 검류장치를 이용하여 플렉시블 리튬 이차전지의 전압을 측정하였으며, 그 결과를 도 9에 나타내었다.In order to confirm whether or not the voltage of the flexible lithium secondary battery fabricated above was generated, the voltage of the flexible lithium secondary battery was measured by using a detector. The results are shown in FIG.

도 9에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 플렉시블 리튬 이차전지의 개방회로전압은 약 3.1 V인 것을 알 수 있다.
As shown in Fig. 9, it can be seen that the open circuit voltage of the flexible lithium secondary battery according to the present invention is about 3.1 V.

비교예Comparative Example 1.  One. 디도핑된Dedoped 폴리아닐린의Polyaniline 제조 Produce

1 M HCl(320 mL)에 아닐린 모노머(10 mL, 10.22 g, 0.1 mol)를 첨가하고, 교반기를 이용하여 20분간 교반하였다. 20 mL의 1 M HCl에 개시제인 암모늄퍼설페이트((NH4)2S2O8, 5.75 g)를 용해시킨 후, 아닐린 모노머가 용해된 용액에 300 rpm으로 교반하면서 5분간 적가하였다. 이후 침전물을 거름종이와 아스피레이터를 이용하여 여과하고, 걸러진 여과물을 500 mL의 1 M HCl로 여과액이 완전히 무색이 될 때까지 세척하여 양성자화된 에머랄딘 염(emeraldine salt, ES)을 제조하였다.Aniline monomer (10 mL, 10.22 g, 0.1 mol) was added to 1 M HCl (320 mL), and the mixture was stirred for 20 minutes using a stirrer. Ammonium persulfate ((NH 4 ) 2 S 2 O 8 , 5.75 g) as an initiator was dissolved in 20 mL of 1 M HCl and then added dropwise over 5 minutes to the solution containing the aniline monomer at 300 rpm while stirring. Subsequently, the precipitate was filtered using a filter paper and an aspirator, and the filtered filtrate was washed with 500 mL of 1 M HCl until the filtrate became completely colorless to generate a protonated emeraldine salt (ES) .

상기 에머랄딘 염(emeraldine salt, ES)을 300 mL의 1 M NH4OH 수용액에 첨가하고, 1시간간 교반하여 탈도핑한 후, 거름종이와 아스피레이터를 이용하여 침전물을 여과하였다. 걸러진 여과물을 500 mL의 1 M NH4OH로 세척하고, 48 시간간 60?의 진공오븐에서 건조한 다음, N-메틸-2-피롤리돈(500 mL, NMP)에서 용해시켜 에머랄딘 염기 용액(EB)을 제조하였다.
The emeraldine salt (ES) was added to 300 mL of a 1 M aqueous solution of NH 4 OH, followed by dehydration for 1 hour with stirring. The precipitate was filtered using a filter paper and an aspirator. The filtered filtrate was washed with 500 mL of 1 M NH 4 OH, dried in a vacuum oven at 60 ° C for 48 hours and then dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone (500 mL, NMP) (EB).

비교예Comparative Example 2.  2. 도핑된Doped 폴리아닐린Polyaniline 용액의 제조 Preparation of solution

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하되, 도핑된 에머랄딘 염(emeraldine salt, ES)을 NH4OH 수용액으로 탈도핑하는 단계에서 에머랄딘 염을 탈도핑하고 건조한 다음, 에머랄딘 염기를 N-메틸-2-피롤리돈(500 mL, NMP)에서 용해시켜 에머랄딘 염기 용액(EB)을 제조하였다. 그 후, 상기 용액에 1 M의 HCl을 첨가하고, 일반 교반기로 반응시켜 도핑된 에머랄딘 염(emeraldine salt, ES) 용액을 제조하였다.The emeraldine salt was deodoped and dried in the step of deodoping the doped emeraldine salt (ES) with an aqueous solution of NH 4 OH, and then the emeraldine base was dissolved in N-methyl -2-pyrrolidone (500 mL, NMP) to prepare an emeraldine base solution (EB). Then, 1 M HCl was added to the solution, and the solution was reacted with a general stirrer to prepare a doped emeraldine salt (ES) solution.

실험예Experimental Example 1. 전도성 조성물의 도핑레벨 평가 1. Evaluation of doping level of conductive composition

본 발명에 따른 전도성 조성물의 도핑레벨을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
The following experiment was conducted to evaluate the doping level of the conductive composition according to the present invention.

상기 비교예 1, 비교예 2 및 실시예 1에서 각각 제조된 (a) 디도핑된 폴리아닐린 용액, (b) 도핑된 폴리아닐린 용액 및 (c) 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트에 대한 UV-Vis. 스펙트럼을 25℃, 200-1000 nm 범위에서 UV-Vis 분석장치(Optizen analyzer, Mecasys co.)를 이용하여 측정하였으며, 그 결과를 도 2에 나타내었다.
(A) a doped polyaniline solution, (b) a doped polyaniline solution, and (c) a UV-Vis for the doped polyaniline nanopaste prepared in Comparative Example 1, Comparative Example 2 and Example 1, respectively. The spectra were measured at 25 캜 in the range of 200-1000 nm using a UV-Vis analyzer (Optizen analyzer, Mecasys co.), And the results are shown in FIG.

도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 전도성 조성물인 (c) 폴리아닐린 나노페이스트의 폴리아닐린 입자는 우수한 도핑레벨을 갖는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 2, it can be seen that the polyaniline particles of the conductive composition (c) polyaniline nanopaste according to the present invention have an excellent doping level.

보다 구체적으로, 도 2를 참고하면, 모든 폴리아닐린에서 327 nm 부근의 피크가 관찰되었다. 이 피크는 폴리아닐린의 π→π* 전이에 기인된 피크이다. 폴리아닐린은 띠 간격이 4.0 eV로 높고, 이온화 에너지가 5.1 eV로 작기 때문에 산화되기 쉬운 성질을 갖는다. 즉, 폴리아닐린은 도판트에 의해 도핑되면 가전자대의 일부가 결손된다. 이로 인하여, 발생된 전도대에 전자가 전이되어 전도성이 부여될 수 있으므로, 동일한 파장에서 비교예 2의 (b) 도핑된 폴리아닐린 용액과 실시예 1의 (c) 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트의 π→π* 전이가 보다 활발히 발생되어 비교예 1의 (a) 디도핑된 폴리아닐린 용액 보다 높은 피크를 나타낸다.More specifically, referring to FIG. 2, a peak near 327 nm was observed in all the polyanilines. This peak is a peak attributed to the transition of the polyaniline to the π → π *. The polyaniline has a tendency to be oxidized because the band gap is as high as 4.0 eV and the ionization energy is as small as 5.1 eV. That is, when the polyaniline is doped by the dopant, a part of the valence band is deficient. (B) doped polyaniline solution of Comparative Example 2 and (c) the doped polyaniline nanopaste of Example 1 at the same wavelength, since the electrons can be transferred to the generated conduction band, The transition is more actively generated and (a) the peak of the doped polyaniline solution of Comparative Example 1 is shown.

또한, (c) 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트의 피크가 (b) 도핑된 폴리아닐린 용액 보다 더 높으며 장파장 쪽으로 이동한 것을 확인할 수 있다. 이는 (c) 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트의 π→π* 전이가 보다 활발하고 보다 쉽게 발생되는 것을 나타내며, 이로부터, (c) 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트는 도핑의 효과가 크고 전도성이 가장 높다는 것을 알 수 있다.In addition, (c) the peak of the doped polyaniline nanopaste is higher than that of the doped polyaniline solution (b) and shifted toward the longer wavelength side. This indicates that (c) the π → π * transition of the doped polyaniline nanopaste is more active and easier to generate, and (c) the doped polyaniline nanopaste shows a high doping effect and the highest conductivity have.

나아가, (b) 도핑된 폴리아닐린 용액과 (c) 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트는 450 nm 부근에서도 흡수피크를 확인할 수 있다. 이는 도핑된 폴리아닐린의 프로톤(proton)화에 기인한 것이다.Further, (b) the doped polyaniline solution and (c) the doped polyaniline nanopaste can confirm the absorption peak even at around 450 nm. This is due to the protonation of the doped polyaniline.

아울러, (b) 도핑된 폴리아닐린 용액과 (c) 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트는 500 nm 내지 1000 nm에 걸쳐 근적외선 흡수피크를 갖는 것을 확인할 수 있다. 상기 피크는 높은 전기전도성을 가진 물질에서 공통적으로 나타나는 전하운반체의 비편재화에 기인한 현상으로서, (c) 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트의 전하운반체가 보다 더 비편재화됨을 나타낸다.
In addition, it can be confirmed that (b) the doped polyaniline solution and (c) the doped polyaniline nanopaste have a near infrared absorption peak over 500 nm to 1000 nm. This peak is a phenomenon due to delignification of the charge carriers commonly found in materials with high electrical conductivity, and (c) the charge carrier of the doped polyaniline nanopaste is more specific.

이로부터, 본 발명에 따른 전도성 조성물은 종래, 일반적으로 제조되는 디도핑된 폴리아닐린 용액 및 도핑된 폴리아닐린 용액과 대비하여, 도핑레벨이 우수한 폴리아닐린 입자를 포함하는 것을 알 수 있다.
From this, it can be seen that the conductive composition according to the present invention contains polyaniline particles having a high doping level, compared with the conventionally prepared doped polyaniline solution and the doped polyaniline solution.

실험예Experimental Example 2. 전도성 조성물의 도핑레벨 및 결정성 평가 2. Evaluation of doping level and crystallinity of conductive composition

본 발명에 따른 전도성 조성물의 도핑레벨 및 결정성을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
The following experiment was conducted to evaluate the doping level and crystallinity of the conductive composition according to the present invention.

비교예 2 및 실시예 1에서 제조된 (a) 도핑된 폴리아닐린 용액 및 (b) 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트의 X-선 회절 스펙트럼을 측정하였다. 이때, 폴리아닐린 시료는 (a) 도핑된 폴리아닐린 용액 및 (b) 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트 각각을 60℃ 오븐에서 48시간 동안 완전히 건조시킨 후 막자사발로 곱게 갈아 분말형태로 만들어 사용하였다. 각각의 상기 시료를 시료 홀더 위에 고르게 분포시켜 측정하였으며, 그 사용량으로는 홀더 상에 분포된 시료가 직경 1cm 정도를 고르게 채울 정도를 사용하였다. 측정 기기는 Rigaku ultra-X (Cu Ka radiation, 40kV, 120mA)를 사용하였으며, 1.5406 Å 파장을 주사하며, 2θ 에서 10-80° 범위로 0.02°/sec의 주사 속도로 X선 회절 패턴을 얻었다. 그 결과를 도 3에 나타내었다. 그 결과를 도 3에 나타내었다.
X-ray diffraction spectra of (a) doped polyaniline solution prepared in Comparative Example 2 and Example 1 and (b) doped polyaniline nanopaste were measured. The polyaniline sample was prepared by thoroughly drying (a) the doped polyaniline solution and (b) the doped polyaniline nanopaste in an oven at 60 ° C for 48 hours, finely ground into a powder form in a mortar. Each of the samples was uniformly distributed on a sample holder, and the amount of the sample distributed on the holder was used to uniformly fill a diameter of about 1 cm. The X-ray diffraction pattern was obtained at a scanning speed of 0.02 ° / sec in the range of 10-80 ° in 2θ by scanning with 1.5406 Å wavelength using Rigaku ultra-X (Cu Ka radiation, 40 kV, 120 mA). The results are shown in Fig. The results are shown in Fig.

도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 전도성 조성물인 폴리아닐린 나노페이스트의 폴리아닐린 입자는 결정성 및 도핑레벨이 우수할 뿐만 아니라, 이로 인해, 뛰어난 전기전도도를 갖는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 3, the polyaniline particles of the polyaniline nanopaste, which is a conductive composition according to the present invention, have not only excellent crystallinity and doping level, but also have excellent electrical conductivity.

보다 구체적으로, 도 3을 참고하면, 비교예 2의 (a) 도핑된 폴리아닐린 용액은 16.7° 22.4°및 26.5°에서 2θ로 표시되는 피크가 피크들 간의 간섭이 많은 형태로 측정되었다. 반면, 실시예 1의 (b) 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트는 16.7° 22.4° 26.5° 27.5°및 30.2°에서 2θ로 표시되는 피크가 비교적 피크들 간의 간섭이 덜하고 선명한 형태로 측정되었다. 각 피크에 대하여 살펴보면, 16.7°의 피크는 면지수가 [0 1 0]로서, 평행으로의 주기성을 반영하는 피크이고, 22.4°의 피크는 면지수가 [1 0 0]로서, 수직면으로의 주기성과 관련이 깊은 피크이다. 또한, 26.5°의 피크는 면지수가 [1 1 0]로서, 폴리아닐린 자체의 국부적인 결정성을 반영하는 피크이다. More specifically, referring to FIG. 3, the (a) doped polyaniline solution of Comparative Example 2 was measured in the form that the peaks represented by 2 ? At 16.7 ° 22.4 ° and 26.5 ° were highly interfering between peaks. The other hand, in Example 1 (b) doping the polyaniline nano-paste is 16.7 ° 22.4 ° 26.5 ° 27.5 °, and the peak was less interference between the relatively peak that appears at 30.2 ° to the 2 θ measured in clear form. As for each peak, a peak of 16.7 DEG is a peak whose surface index is [0 1 0] and reflects the periodicity in parallel, and the peak of 22.4 DEG is a surface index of [1 0 0] It is a performance-related peak. Also, a peak at 26.5 DEG is a peak whose surface index is [1 1 0] and reflects the local crystallinity of the polyaniline itself.

이때, (a) 도핑된 폴리아닐린 용액의 상기 22.4°및 26.5°피크는 비슷한 크기를 가지는 것을 확인할 수 있는데, 이는 폴리아닐린의 도핑정도가 도판트와 질소원자의 비, 즉 [Cl]/[N] 비율이 0.5 이하라는 것을 의미한다. 반면, (b) 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트의 경우, 26.5°피크가 22.4°피크보다 상대적 비율이 큰 것을 알 수 있으며, 이로부터, [Cl]/[N] 비율이 0.5 정도의 수준까지 도달했다는 것을 알 수 있다. It can be seen that the 22.4 ° and 26.5 ° peaks of the doped polyaniline solution (a) have a similar size because the degree of doping of the polyaniline is proportional to the ratio of dopant to nitrogen atom, ie, [Cl] / [N] Is less than or equal to 0.5. On the other hand, in the case of the doped polyaniline nanopaste (b), it can be seen that the 26.5 ° peak has a larger relative ratio than the 22.4 ° peak, from which the ratio of [Cl] / [N] Able to know.

나아가, 면지수가 [1 1 1]인 27.5° 피크와 면지수가 [0 2 0]인 30.2° 피크 역시 도핑레벨이 높음을 의미하는 피크이다.
Further, a peak of 27.5 ° with a surface index of [1 1 1] and a peak of 30.2 ° with a surface index of [0 2 0] are also peaks indicating a high doping level.

이로부터, 본 발명에 따른 전도성 조성물은 결정성 및 도핑레벨이 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 전체적으로 피크들 간의 간섭이 덜하고 선명한 (b) 폴리아닐린 나노페이스트의 패턴은 비결정질을 가지는 부분이 감소했다는 것을 의미하므로, 전도성 조성물이 일반적인 폴리아닐린 용액과 대비하여 전기전도도가 보다 우수한 것을 알 수 있다.
From this, it can be seen that the conductive composition according to the present invention has excellent crystallinity and doping level. Further, the pattern of the polyaniline nanopaste (b) having less interference between the peaks as a whole and having a less amorphous portion means that the conductive composition is more excellent in electric conductivity as compared with a general polyaniline solution.

실험예Experimental Example 3. 전도성 조성물의 결정성 평가 3. Evaluation of Crystallinity of Conductive Composition

본 발명에 따른 전도성 조성물의 결정성을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
The following experiment was conducted to evaluate the crystallinity of the conductive composition according to the present invention.

상기 비교예 2 및 실시예 1에서 제조된 (a) 도핑된 폴리아닐린 용액 및 (b) 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트의 폴리아닐린 결정형을 확인하기 위하여 주사전자현미경(SEM) 촬영을 수행하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다.
Scanning electron microscopy (SEM) photographs of the doped polyaniline solution (a) prepared in Comparative Example 2 and Example 1 and (b) the polyaniline crystal form of the doped polyaniline nanopaste were performed. Respectively.

도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 전도성 조성물인 폴리아닐린 나노페이스트는 결정성이 우수한 폴리아닐린 입자를 포함하는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 4, the polyaniline nanopaste, which is a conductive composition according to the present invention, includes polyaniline particles having excellent crystallinity.

보다 구체적으로, 도 4를 참고하면, 실시예 1의 (b) 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트는 40 내지 60 nm의 평균 입경을 갖는 입자가 전체 입자의 70% 이상이고, 30 내지 80 nm의 평균 입경을 갖는 입자가 전체 입자의 95% 이상으로 전반적으로 그 크기가 균일한 것을 알 수 있다. 또한, 폴리아닐린 입자는 직육면체 또는 정육면체의 형태를 갖는 것으로 나타났다.More specifically, referring to FIG. 4, the doped polyaniline nanopaste of Example 1 (b) has particles having an average particle diameter of 40 to 60 nm of not less than 70% of the total particles and an average particle diameter of 30 to 80 nm The particles having a particle size of 95% or more of the total particles are uniform in size as a whole. In addition, the polyaniline particles were found to have a rectangular parallelepiped or cubic shape.

반면, 비교예 2의 (a) 도핑된 폴리아닐린 용액은 실타래(skeins)와 같은 20 내지 50 nm 크기의 1차 입자가 서로 뭉쳐 10 내지 100 μm 크기의 2차 입자가 생성되는 것으로 확인되었다. 또한, 그 형태는 구형인 그래뉼라(granular) 구조를 가지나, 그 입자성은 현저히 떨어지는 것으로 확인되었다. On the other hand, in the doped polyaniline solution of Comparative Example 2 (a), it was confirmed that primary particles having a size of 20 to 50 nm such as skeins were combined with each other to form secondary particles having a size of 10 to 100 μm. Further, although the shape has a spherical granular structure, it has been confirmed that the granularity is remarkably low.

이로부터, (b) 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트는 결정성이 우수한 것을 알 수 있다.
From this, it can be seen that (b) the doped polyaniline nanopaste has excellent crystallinity.

실험예Experimental Example 4. 전도성 조성물의 용액공정성 평가 4. Evaluation of solution fairness of conductive compositions

본 발명에 따른 전도성 조성물의 용액공정성을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
In order to evaluate the solution processability of the conductive composition according to the present invention, the following experiment was conducted.

상기 비교예 2 및 실시예 1에서 제조된 (a) 도핑된 폴리아닐린 용액 및 (b) 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트에 대한 페인팅 시험을 수행하였으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다.
(A) doped polyaniline solution prepared in Comparative Example 2 and Example 1 and (b) doped polyaniline nanopaste were subjected to a painting test. The results are shown in FIG.

도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 전도성 조성물은 용액공정성이 우수한 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 5, the conductive composition according to the present invention has excellent solution processability.

보다 구체적으로, 도 5를 참고하면, 전도성 조성물인 실시예 1의 (b) 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트를 페인팅한 결과, 기판에 폴리아닐린이 균일하게 도포되는 것으로 나타났다. 반면, 비교예 2의 (a) 도핑된 폴리아닐린 용액를 페인팅한 경우, 기판에 폴리아닐린이 도포되는 면적이 현저히 적을 뿐만 아니라, 도포되는 폴리아닐린도 균일하지 않은 것으로 나타났다.More specifically, referring to FIG. 5, the doped polyaniline nanopaste of Example 1, which is a conductive composition, was painted, and it was found that polyaniline was uniformly applied to the substrate. On the other hand, when (a) the doped polyaniline solution of Comparative Example 2 was painted, the area of the substrate coated with polyaniline was considerably small and the polyaniline applied was not uniform.

이로부터, 본 발명에 따른 전도성 조성물은 결정성이 우수한 폴리아닐린 입자를 최소한의 유기용매에 높은 밀도로 포함함으로써, 용액공정성이 우수한 것을 알 수 있다.
From this, it can be seen that the conductive composition according to the present invention is excellent in the solution processability by containing the polyaniline particles having excellent crystallinity in the minimum organic solvent at a high density.

실험예Experimental Example 5. 전도성 조성물의 전기전도도 평가 5. Evaluation of electrical conductivity of conductive compositions

본 발명에 따른 전도성 조성물의 전기전도도를 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
The following experiment was conducted to evaluate the electrical conductivity of the conductive composition according to the present invention.

상기 비교예 2 및 실시예 1에서 제조된 (a) 도핑된 폴리아닐린 용액 및 (b) 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트를 기판에 코팅한 다음, 코팅된 각 기판에 대하여 4점-단자법을 이용한 전기전도도를 측정하였다.
(A) doped polyaniline solution prepared in Comparative Example 2 and Example 1 and (b) doped polyaniline nanopaste were coated on a substrate, and then electrical conductivity was measured using a four-point terminal method on each of the coated substrates Respectively.

그 결과, 본 발명에 따른 전도성 조성물은 전기전도도가 향상되는 것을 알 수 있다.As a result, it can be seen that the conductive composition according to the present invention has improved electric conductivity.

보다 구체적으로, 본 발명에 따른 전도성 조성물인 실시예 1의 (b) 도핑된 폴리아닐린 나노페이스트를 이용한 기판은 전기전도도가 1.70 × 10-1 S/cm인 것으로 나타났다. 반면, 종래, 일반적으로 제조되는 비교예 2의 (a) 도핑된 폴리아닐린 용액을 사용한 기판은 전기전도도가 1.09 × 10-1 S/cm인 것으로 나타났다.
More specifically, the substrate using the doped polyaniline nanopaste (b) of Example 1, which is a conductive composition according to the present invention, exhibited an electrical conductivity of 1.70 × 10 -1 S / cm. On the other hand, conventionally, a substrate using the doped polyaniline solution of (a) of Comparative Example 2 which is generally manufactured has an electrical conductivity of 1.09 x 10 -1 S / cm.

이로부터, 본 발명에 따른 전도성 조성물은 결정성 및 도핑레벨이 우수한 폴리아닐린 입자를 포함함으로써, 종래 일반적으로 제조되는 도핑된 폴리아닐린 용액과 대비하여 약 1.6배 우수한 전기전도도를 갖는 것을 알 수 있다.
From this, it can be seen that the conductive composition according to the present invention contains polyaniline particles having excellent crystallinity and doping level, and thus has an electric conductivity about 1.6 times higher than that of a conventionally prepared doped polyaniline solution.

실험예Experimental Example 6.  6. 플렉시블flexible 리튬 이차전지의  The lithium secondary battery 충방전Charging and discharging 평가 evaluation

본 발명에 따른 플렉시블 리튬 이차전지의 충방전를 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
The following experiments were conducted to evaluate charge / discharge of the flexible lithium secondary battery according to the present invention.

상기 실시예 3에서 제조된 (a) 플렉시블 리튬 이차전지의 충방전 곡선을 측정하였다. 또한, 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 수행하되, 비교예 2의 도핑된 폴리아닐린 용액을 이용하여 (b) 플렉시블 리튬 이차전지를 제조하고, 이의 충방전 곡선 및 충방전 주기를 측정하였다. 이때, 상기 측정은 상온 25℃, 2.5 V 내지 4.1 V의 전압 범위에서 수행하였으며, 전류밀도는 5 μA/cm2로 고정하였다. 측정된 결과를 도 11 및 도 12에 나타내었다.
The charging / discharging curve of the flexible lithium secondary battery (a) prepared in Example 3 was measured. Also, a flexible lithium secondary battery (b) was prepared by using the doped polyaniline solution of Comparative Example 2 in the same manner as in Example 3, and its charging / discharging curve and charge / discharge cycle were measured. At this time, the measurement was performed at a room temperature of 25 ° C in a voltage range of 2.5 V to 4.1 V, and the current density was fixed to 5 μA / cm 2 . The measured results are shown in Figs. 11 and 12. Fig.

도 11 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 플렉시블 리튬 이차전지는 충방전 용량이 우수한 것을 알 수 있다.As shown in Fig. 11 and Fig. 12, it can be seen that the flexible lithium secondary battery according to the present invention has excellent charge and discharge capacities.

보다 구체적으로, 도 11을 참고하면, 실시예 3에서 제조된 (a) 플렉시블 리튬 이차전지의 충방전 곡선은 전형적인 폴리아닐린의 충방전 특성을 나타내며, 방전용량은 약 112 mAh/g인 것으로 확인되었다. 반면, 비교예 2의 도핑된 폴리아닐린 용액을 이용하여 제조한 (b) 플렉시블 리튬 이차전지의 경우, 충방전 곡선의 형태는 전형적인 폴리아닐린의 충방전 특성을 나타내나, 방전용량은 약 75 mAh/g인 것으로 나타났다.More specifically, referring to FIG. 11, the charging / discharging curve of the flexible lithium secondary battery (a) produced in Example 3 shows typical charging / discharging characteristics of polyaniline, and discharge capacity was found to be about 112 mAh / g. On the other hand, in the case of the flexible lithium secondary battery (b) prepared using the doped polyaniline solution of Comparative Example 2, the charging / discharging curve shows typical charging / discharging characteristics of polyaniline, but the discharging capacity is about 75 mAh / g Respectively.

또한, 도 12를 참고하면, 본 발명에 따른 (a) 플렉시블 리튬 이차전지는 높은 방전용량으로 100회 이상 충방전이 가능한 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 12, it can be seen that the flexible lithium secondary battery (a) according to the present invention can be charged and discharged 100 times or more at a high discharge capacity.

이로부터, 본 발명에 따른 플렉시블 리튬 이차전지는 종래 일반적으로 제조되는 폴리아닐린 용액으로 제조한 플렉시블 리튬 이차전지와 대비하여 약 1.5배의 우수한 방전용량을 가지며, 충방전 주기 또한 우수한 것을 알 수 있다.
It can be seen from the above that the flexible lithium secondary battery according to the present invention has an excellent discharge capacity of about 1.5 times as much as that of a conventional flexible lithium secondary battery manufactured by a commonly used polyaniline solution and has a superior charge / discharge cycle.

100: 플렉시블 리튬 이차전지
101: 대향전극
102: 고체상 고분자 전해질
103: 플렉시블 전극
104: 양극활물질
105: 양극 집전체
106: 폴리아닐린 나노페이스트층
107: 음극 집전체
108: 플렉시블 기판
100: Flexible lithium secondary battery
101: opposing electrode
102: Solid polymer electrolyte
103: Flexible electrode
104: cathode active material
105: positive electrode collector
106: polyaniline nanopaste layer
107: cathode collector
108: Flexible substrate

Claims (17)

폴리아닐린 입자; 및
유기용매를 포함하되,
폴리아닐린 입자에 대한 X-선 회절 측정 시,
하기 수학식 1을 만족하는 전도성 조성물:
[수학식 1]
P1 ≤ P2
이때, P1은 2θ로 표시되는 22 내지 23°의 회절피크 강도이고,
P2는 2θ로 표시되는 26 내지 27°의 회절피크 강도이다.
Polyaniline particles; And
An organic solvent,
In X-ray diffraction measurements on polyaniline particles,
A conductive composition satisfying the following formula:
[Equation 1]
P 1 ≤ P 2
Here, P 1 is a diffraction peak intensity of 22 to 23 ° expressed by 2 ?
P 2 is a diffraction peak intensity of 26 to 27 ° expressed by 2 ?.
제 1 항에 있어서,
폴리아닐린 입자에 대한 X-선 회절 측정 시,
2θ로 표시되는 16.7°, 22.4°, 26.5°, 27.5° 및 30.2°회절 피크값을 갖는 전도성 조성물.
The method according to claim 1,
In X-ray diffraction measurements on polyaniline particles,
2 < / RTI >&thetas; of 16.7 DEG, 22.4 DEG, 26.5 DEG, 27.5 DEG and 30.2 DEG.
제 1 항에 있어서,
40 내지 60 nm의 평균 입경을 갖는 입자가 전체 입자의 70% 이상이고,
30 내지 80 nm의 평균 입경을 갖는 입자가 전체 입자의 95% 이상인 폴리아닐린 입자를 포함하는 전도성 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the particles having an average particle diameter of 40 to 60 nm are 70% or more of the total particles,
Wherein the particles having an average particle diameter of 30 to 80 nm comprise at least 95% of the total particles of the polyaniline particles.
제 1 항에 있어서,
폴리아닐린 입자의 형태는 육면체이되,
육면체 내부의 최대각이 90 내지 120°인 전도성 조성물.
The method according to claim 1,
The shape of the polyaniline particles is hexahedral,
Wherein the maximum angle inside the cube is 90 to 120 DEG.
제 1 항에 있어서,
전도성 조성물은 페이스트 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 전도성 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the conductive composition has a paste form.
제 1 항에 있어서,
전도성 조성물에 포함된 폴리아닐린 입자의 밀도(D)는 하기 수학식 2를 만족하는 전도성 조성물:
[수학식 2]
40 mg/mL ≤ D ≤ 200 mg/mL.
The method according to claim 1,
The density (D) of the polyaniline particles contained in the conductive composition satisfies the following formula:
&Quot; (2) "
40 mg / mL? D? 200 mg / mL.
제 1 항에 있어서,
유기용매는 N-메틸피롤리돈(NMP, N-methylpyrrolidone), N,N-다이메틸포름아마이드(DMF, N,N-dimethylformamide), m-크레졸(m-cresol) 및 클로로포름(cnloroform)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 전도성 조성물.
The method according to claim 1,
The organic solvent may be selected from the group consisting of N-methylpyrrolidone (NMP), N, N-dimethylformamide, m-cresol and cnloroform. Lt; RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI >
제 1 항에 있어서,
전도성 조성물은 바인더 및 도전제 중 어느 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는 전도성 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the conductive composition further comprises at least one of a binder and a conductive agent.
제 8 항에 있어서,
바인더는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF, polyvinylidene fluoride), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, polytetrafluoroethylene), 카복시메틸 셀룰로오즈/스티렌-부타다이엔 고무(CMC-SBR, carboxymethyl cellulose/styrene-butadiene rubber), 폴리올레핀, 폴리이미드, 폴리우레탄 및 폴리에스테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상인 전도성 조성물.
9. The method of claim 8,
The binder may be selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), carboxymethylcellulose / styrene-butadiene rubber (CMC-SBR) , A polyimide, a polyurethane, and a polyester.
제 8 항에 있어서,
도전제는 슈퍼-피(super-p), 카본블랙(carbon black), 아세틸렌플랙(acetylene black), 덴카 블랙(denka Black), 케첸 블랙(ketjen Black) 또는 기상성장탄소섬유(VGCF, vapor grown carbon fiber)를 포함하는 탄소계 도전제; 은(Ag); 알루미늄(Al); 구리(Cu); 및 아연(Zn)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 전도성 조성물.
9. The method of claim 8,
The conductive agent may be selected from the group consisting of super-p, carbon black, acetylene black, denka black, ketjen black or vapor grown carbon (VGCF) based conductive agent; Silver (Ag); Aluminum (Al); Copper (Cu); And zinc (Zn).
제1 도판트로 도핑된 폴리아닐린(ES)을 제조하는 단계;
도핑된 폴리아닐린 및 환원제를 혼합하여 도핑된 폴리아닐린을 탈도핑하는 단계;
탈도핑된 폴리아닐린(EB) 및 유기용매를 혼합하여 탈도핑된 폴리아닐린 용액을 제조하는 단계; 및
탈도핑된 폴리아닐린 용액 및 제2 도판트를 혼합하여 폴리아닐린을 도핑하는 단계를 포함하는 전도성 조성물의 제조방법.
Preparing a polyaniline (ES) doped with a first dopant;
Doping the doped polyaniline by mixing the doped polyaniline and the reducing agent;
Mixing undoped polyaniline (EB) and an organic solvent to prepare a undoped polyaniline solution; And
And doping the polyaniline by mixing the undoped polyaniline solution and the second dopant.
제 11 항에 있어서,
환원제는 수산화암모늄(NH4OH), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화칼슘(Ca(OH)2)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 전도성 조성물의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The reducing agent is ammonium hydroxide (NH 4 OH), sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), calcium hydroxide (Ca (OH) 2) as a method for producing at least one member selected from the group consisting of conductive composition.
제 11 항에 있어서,
유기용매는 N-메틸피롤리돈(NMP, N-methylpyrrolidone), N,N-다이메틸포름아마이드(DMF, N,N-dimethylformamide), m-크레졸(m-cresol) 및 클로로포름(cnloroform)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 전도성 조성물의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The organic solvent may be selected from the group consisting of N-methylpyrrolidone (NMP), N, N-dimethylformamide, m-cresol and cnloroform. Lt; RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI >
제 11 항에 있어서,
제1 도판트 및 제2 도판트는 서로 독립적으로 불산(HF), 염산(HCl), 과염소산(HClO4), 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 플루오르술폰산(FSO3H), 술폰산(CH3SO3H), 캄포술폰산(camphorsulfonic acid), 폴리스티렌술폰산(PSS, polystyrenesulfonate), p-톨루엔술폰산(p-TSA, p-toluenesulfonic acid) 및 도데실 벤젠 술폰산(DBSA, dodecyl benzene sulfonic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 전도성 조성물의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The first dopant and the second dopant are independently selected from the group consisting of hydrofluoric acid (HF), hydrochloric acid (HCl), perchloric acid (HClO 4 ), nitric acid (HNO 3 ), sulfuric acid (H 2 SO 4 ), fluorosulfonic acid (FSO 3 H) (CH 3 SO 3 H), camphorsulfonic acid, polystyrenesulfonic acid (PSS), p-toluenesulfonic acid (p-TSA) and dodecyl benzene sulfonic acid ). ≪ / RTI >
제 11 항에 있어서,
탈도핑된 폴리아닐린 용액을 제조하는 단계 이전에,
탈도핑된 폴리아닐린을 분쇄하는 단계;
폴리아닐린을 도핑하는 단계 이후에,
도핑된 폴리아닐린 용액에 첨가제를 혼합하는 단계; 및
폴리아닐린을 도핑하는 단계 이후에,
원심분리하여 잉여 용매를 제거하는 단계 중 어느 하나 이상의 단계를 더 포함하는 전도성 조성물의 제조방법.
12. The method of claim 11,
Prior to the step of preparing the undoped polyaniline solution,
Pulverizing the undoped polyaniline;
After the step of doping polyaniline,
Mixing an additive in a doped polyaniline solution; And
After the step of doping polyaniline,
And removing the surplus solvent by centrifugation to remove excess solvent.
플렉시블 기판; 음극 집전체층; 및 제1항에 따른 전도성 조성물을 포함하는 폴리아닐린 나노페이스트층을 포함하는 플렉시블 전극.
A flexible substrate; An anode current collector layer; And a polyaniline nano-paste layer comprising the conductive composition according to claim 1.
제16항에 따른 플렉시블 전극;
고체상 고분자 전해질; 및
대향 전극을 포함하는 플렉시블 리튬 이차전지.
A flexible electrode according to claim 16;
Solid polymer electrolyte; And
A flexible lithium secondary battery comprising a counter electrode.
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