一种寡壁碳纳米管水系导电浆料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种寡壁碳纳米管水系导电浆料及其制备方法和应用，所述制备方法包括：将分散剂和水混合，加入碳纳米管进行分散，得到预混物，再对得到的预混物采用研磨介质进行研磨。通过使用粒径为0.8～1.2mm的第一研磨介质和粒径为0.3～0.7mm的第二研磨介质进行复配，不仅提高了研磨的效率，同时还实现了对产品的多维度撞击，使得到的寡壁碳纳米管水系导电浆料中的碳纳米管具有较高分散均匀性，同时还保持了其较高的长径比和长度，进而具有更高的导电率且更加容易包覆在负极材料表面形成导电网络，可以有效提升采用所述负极材料制备得到的电池的倍率性能和循环性能。的电池的倍率性能和循环性能。的电池的倍率性能和循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种寡壁碳纳米管水系导电浆料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于导电浆料
，具体涉及一种寡壁碳纳米管水系导电浆料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，随着石化能源对环境影响的日益加剧，清洁能源作为替代品正在被广泛应用，作为清洁能源主要构成部分的新能源电池正逐渐成为乘用车、大巴和储能的领域储存电能的首选。
[0003]在锂电池领域，碳纳米管凭借其优越的导电性能，作为一种新型导电剂被锂电池生产企业所广泛使用，用来提升锂电池的能量密度及改善循环寿命。但是,随着新能源汽车的快速发展以及动力锂电池能量密度的提高将加速产品对传统导电剂的替代，必将带动碳纳米管导电浆料产品需求量高速增长。碳纳米管经过分散做成浆料后，长径比越大导电性能越优异，同时碳管越长越容易形成更优的导电网络，有利于电池大倍率及循环性能的提升，且由于负极材料具有较大的尺寸，大长径比的碳纳米管对提升负极材料性能尤为重要；碳纳米管在锂电池电极中的分散，碳纳米管只有均匀分散在电极中，才能达到良好的导电效果。
[0004]因此，开发长径比更高且分散均匀性更优异的碳纳米管导电浆料仍是目前研究的热点。CN107579208A公开了一种高端锂离子二次电池用高纯高导电碳纳米管浆料。该浆料由如下质量分数的组分组成：3～8％的高纯高导电碳纳米管，0.1～2.0％的分散稳定剂，余量为N
‑
甲基吡咯烷酮。该专利技术采用的高纯高导电碳纳米管，其管径典型分布在410nm，平均管径为7nm，长径比为200～2000，金属含量小于100ppm，碳纳米管在浆料中分散良好，满足高端锂离子二次电池的要求。但是，长径比大的碳纳米管极易团聚，通常需要借助合适的分散剂和分散设备进行预分散，而预分散之后得到的碳纳米管导电浆料中的碳纳米管的长径比会明显变小，进而影响其导电性能，还会导致其难以有效包裹在负极材料表面形成导电网络，进而导致负极浆料的导电性能的下降，影响电池的倍率和循环性能。
[0005]因此，开发一种可以维持碳纳米管高长径比且分散均匀性较高的寡壁碳纳米管水系导电浆料的制备方法，是本领域急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种寡壁碳纳米管水系导电浆料及其制备方法和应用，所述制备方法通过选择两种特定粒径的研磨介质进行复配，使制备得到的寡壁碳纳米管水系浆料中的碳纳米管的长径比较高且具有优异的分散均匀性，进而具有较高的导电性能，更容易在负极材料表面形成导电网络，进一步提升电池的倍率性能和循环性能。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种寡壁碳纳米管水系导电浆料的制备方法，所述制备方
法包括如下步骤：
[0009](1)将分散剂和水混合，加入碳纳米管进行分散，得到预混物；
[0010](2)将步骤(1)得到的预混物采用复配研磨介质进行研磨，得到所述寡壁碳纳米管水系导电浆料；
[0011]所述复配研磨介质包括粒径为0.8～1.2mm(例如0.85mm、0.9mm、0.95mm、1mm、1.05mm、1.1mm或1.15mm等)的第一研磨介质和粒径为0.3～0.7mm(例如0.35mm、0.4mm、0.45mm、0.5mm、0.55mm、0.6mm或0.65mm等)的第二研磨介质。
[0012]本专利技术提供的寡壁碳纳米管水系导电浆料的制备方法首先将分散剂和水混合，加入碳纳米管进行分散，得到预混物，再对得到的预混物进行研磨，即可得到所述碳纳米管水系导电浆料；本专利技术以目前现有大部分碳纳米管本身的长径比和管长为出发点，通过对研磨介质的粒径进行调控和复配，找到了对碳纳米管水系浆料的最佳研磨点；具体而言，使用粒径为0.8～1.2mm的第一研磨介质和粒径为0.3～0.7mm的第二研磨介质进行复配，粒径较小的第二研磨介质可以填充粒径较大的第一粒径的空隙位置，增加了被研磨物与研磨介质的接触点，不仅提高了研磨效率，同时实现了对被研磨物的多维度撞击，保证得到的碳纳米管水系浆料中的碳纳米管仍然具有较高长径比和管长的同时，提高了碳纳米管的分散均匀性，使得其具有较高的导电性能，更容易包覆在负极材料表面形成导电网络，使得到的负极浆料具有更好的分散性和到限定，进一步应用于电池中时，可以有效电池的倍率性能和循环性能。
[0013]优选地，所述预混物中分散剂的含量为2～10重量份，例如3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份或9重量份等。
[0014]优选地，所述分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮和/或羧甲基纤维素钠。
[0015]优选地，所述预混物中水的含量为400～750重量份，例如450重量份、500重量份、550重量份、600重量份、650重量份或700重量份等。
[0016]优选地，所述预混物中碳纳米管的含量为10～30重量份，例如12重量份、14重量份、16重量份、18重量份、20重量份、22重量份、24重量份、26重量份或28重量份等。
[0017]优选地，所述碳纳米管的长径比为6000～10000，例如6500、7000、7500、8000、8500、9000或9500等。
[0018]优选地，所述碳纳米管的长度为30～50μm，例如32μm、34μm、36μm、38μm、40μm、42μm、44μm、46μm或48μm等。
[0019]优选地，所述混合的时间为10～30min，例如12min、14min、16min、18min、20min、22min、24min、26min或28min等。
[0020]优选地，所述混合在搅拌的条件下进行，进一步优选为在转速为800～1200rpm(例如840rpm、880rpm、920rpm、960rpm、1000rpm、1040rpm、1080rpm、1120rpm或1160rpm等)的搅拌条件下进行。
[0021]优选地，所述分散的时间为30～75min，例如35min、40min、45min、50min、55min、60min、65min或70min等。
[0022]优选地，所述分散的转速为800～1200rpm，例如840rpm、880rpm、920rpm、960rpm、1000rpm、1040rpm、1080rpm、1120rpm或1160rpm等。
[0023]优选地，所述第一研磨介质和第二研磨介质各自独立地包括锆球、铝球或钢球中
的任意一种或至少两种的组合；
[0024]优选地，所述第一研磨介质和第二研磨介质的粒径比为1:(0.3～0.7)，例如1:0.35、1:0.4、1:0.45、1:0.5、1:0.55、1:0.6或1:0.65等。
[0025]作为本专利技术的优选技术方案，限定第一研磨介质和第二研磨介质的粒径比为1:(0.3～0.7)，可以使最终得到的碳纳米管水系浆料中的碳纳米管的长径比和长度更长，进而使得多数碳纳米管水系浆料的导电性能更加优异。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种寡壁碳纳米管水系导电浆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)将分散剂和水混合，加入碳纳米管进行分散，得到预混物；(2)将步骤(1)得到的预混物采用复配研磨介质进行研磨，得到所述寡壁碳纳米管水系导电浆料；所述复配研磨介质包括粒径为0.8～1.2mm的第一研磨介质和粒径为0.3～0.7mm的第二研磨介质。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预混物中分散剂的含量为2～10重量份；优选地，所述分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮和/或羧甲基纤维素钠；优选地，所述预混物中水的含量为400～750重量份；优选地，所述预混物中碳纳米管的含量为10～30重量份；优选地，所述碳纳米管的长径比为6000～10000；优选地，所述碳纳米管的长度为30～50μm。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述混合的时间为10～30min；优选地，所述混合在搅拌的条件下进行，进一步优选为在转速为800～1200rpm的搅拌条件下进行。4.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述分散的时间为30～75min；优选地，所述分散的转速为800～1200rpm。5.根据权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一研磨介质和第二研磨介质各自独立地包括锆球、铝球或钢球中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述第一研磨介质和第二研磨介质的粒径比为1:(0.3～0.7)；优选地，所述第一研磨介质和第二研磨介质的质量比为1:(0.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：娄明，何斌，马洪伟，张荻，王睿宁，付海波，
申请(专利权)人：哈尔滨万鑫石墨谷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：