本发明专利技术涉及制备和／或加工粉末状聚合物-碳纳米管-混合物的方法，包括研磨包含碳纳米管和聚合物颗粒的混合物的步骤。基于混合物的总重量计，所述研磨在≥0重量％到≤15重量％的不溶解聚合物颗粒的液相存在下和在低于聚合物颗粒的熔点的温度下进行。在研磨时优选能量输入少。优选的聚合物是PVDF。本发明专利技术此外涉及聚合物-碳纳米管-混合物，其可通过本发明专利技术的方法获得，以及涉及这样的聚合物-碳纳米管-混合物在电极制备中的用途。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及制备和／或加工粉末状聚合物-碳纳米管-混合物的方法，包括研磨包含碳纳米管和聚合物颗粒的混合物的步骤。基于混合物的总重量计，所述研磨在≥0重量％到≤15重量％的不溶解聚合物颗粒的液相存在下和在低于聚合物颗粒的熔点的温度下进行。在研磨时优选能量输入少。优选的聚合物是PVDF。本专利技术此外涉及聚合物-碳纳米管-混合物，其可通过本专利技术的方法获得，以及涉及这样的聚合物-碳纳米管-混合物在电极制备中的用途。【专利说明】本专利技术涉及制备和/或加工粉末状聚合物-碳纳米管-混合物的方法，其包括研磨包含碳纳米管和聚合物颗粒的混合物的步骤。本专利技术此外涉及可通过根据本专利技术的方法获得的粉末状聚合物-碳纳米管-混合物，和这样的粉末状聚合物-碳纳米管-混合物在电极制备中的用途。碳纳米管(carbon nanotubes, CNTs)由于其不寻常的性能而众所周知。因此,例如，它们的强度大约是钢的100倍，其导热性能大约与钻石的相等，它们的热稳定性在真空中最高达到2800°C且它们的电导率可以数倍于铜。然而，在分子水平上，经常仅在成功地使碳纳米管均匀分布并在管和介质之间形成尽可能大的接触，即是说使其与介质相容并因此可稳定分散时，才能使用这些由结构带来的特性。对于导电性来说，此外需要形成管网络，其中在理想情况中，管仅仅在末端接触或充分地接近。由此所述碳纳米管应尽可能分开(vereinzelt)，就是说没有聚集体，非对齐的并以恰好可以形成这样的网络的浓度存在，这通过依赖于碳纳米管浓度的导电性的突然增加来反映(渗滤(Perkolation)限度)。为了实现复合材料提高的机械性能，例如在反应性树脂如环氧树脂中所观察到的，还要求碳纳米管极好地分散和分开，因为较大的聚集体导致断裂位点(Zhou，eXPRESSPolym.Lett.2008，2，1，4048)，并更容易观察到该类复合材料机械性能的损害。在锂-离子-电池组中使用碳纳米管是已知的。这例如，W095 / 07551A1描述了一种锂离子电池组，其特征在于，阳极由碳纤丝材料形成，其包含具有平均颗粒直径为0.1至100微米的纤丝聚集体或非聚集的纤丝团块。在这种情况下，具有3.5到70nm直径的纤细的、线状的碳纤丝彼此缠绕并且该纤维中插入了锂。阴极同样具有碳纤丝。在另一例子中，EP2081244A1公开了具有集电器和布置于其上的活性材料层的电极。该活性材料层包含结构性网络和一种活性物质组合物。该结构性网络包含碳纳米管的网络和粘合剂。该活性材料组合物包含活性材料和极性介质。在以流化床法制备碳纳米管时，工艺造成形成宏观聚集体/附聚体，其具有部分在毫米范围的尺寸。此外，附聚体和聚集之间没有区别。在将碳纳米管用于锂离子电池组时，实现碳纳米管的均匀分布是有利的。在此通常使用机械粉碎例如在球磨机、研磨机、辊轧机或喷射分散器。根据US6528211，一种用于电池组电极的复合材料包含具有微孔的纤维附聚体和在所述微孔中的活性电极材料。该附聚体由相互交错缠绕的在纤维之间具有接触点的由气相析出的碳纤维形成。至少部分接触点是化学键接的接触点。通过压缩和粉碎支化的由气相析出的碳纤维来制备所述纤维附聚体。W02009 / 105863公开了用于复合电极的材料，所述复合电极具有用碳覆盖的复合氧化物、碳纤维和粘合剂。通过共同研磨活性电极材料和纤维状碳以及为了减少所述混合物的粘性将粘合剂加入到所述共同研磨的混合物中来制备该材料。该纤维状碳优选是由气相析出的纤维状碳。进一步描述了，该粘合剂在共同研磨后以在合适的溶剂中的溶液形式加入。 在这些机械粉碎方法中已观察到产生了以劳动保护的观点不希望的精细分散的粉尘。此外已观察到，碳纳米材料-材料在研磨容器和研磨体的表面上严重沉积并因此必须在研磨过程后麻烦地除去。而且，常常产生很不均匀的粉末，其也包含宏观尺度范围的石墨状小片。最后已发现，在研磨后获得的较小的碳纳米管聚集体易于在几天时间后重新聚集。另一个重要点是这些粉碎方法需要相对高的能量量，以获得所需要的粉碎结果。因此本专利技术的目的是至少部分克服现有技术中的缺点。具体地，本专利技术的目的是提供可用其以较小的能量消耗将商业上惯用的碳纳米管-聚集体粉碎的方法，所得到的产品能够更安全地使用并且无须改变现存方法就能使用在锂-离子-二次电池或其它电化学应用中。此外提供在合适的溶液中吸收后产生稳定的分散体的碳纳米管组合物。根据本专利技术，所述目的通过用于制备和/或加工粉末状聚合物-碳纳米管-混合物的方法得以实现，该方法包括研磨包含碳纳米管和具有平均颗粒尺寸为>0.0Olmm到(IOmm的聚合物颗粒的混合物的步骤。所述方法的特点在于，基于混合物的总重量计，所述研磨在≥0重量％到≥15重量％的不溶解所述聚合物颗粒的液相存在下和在低于所述聚合物颗粒的熔点的温度下这行。意外地已发现，可使用简单的低能量研磨方法用于根据本专利技术的方法，而没有损害研磨效果。获得的粉末状聚合物-碳纳米管-混合物表现出明显减少的粉尘倾向，是可流动的并且不粘附在研磨容器壁上或研磨装置的其它部分上。最后，已发现，通过根据本专利技术的方法获得的粉末状聚合物-碳纳米管-混合物在分散于合适的溶剂中后产生稳定的分散体，其中不发生或仅发生技术上无关紧要的沉积。在低能量研磨和粉末的混合之间的过渡并无明显界限。因此，根据本专利技术，该混合物的各种粉末的混合也被包含在术语“研磨”中，只要能使可能存在的碳纳米管-聚集体变小。也能够用产生研磨效果的搅拌器进行所述研磨。在根据本专利技术的方法中提供，基于混合物的总重量计，所述研磨在> 0重量％到(15重量％的不溶解所述聚合物颗粒的液相存在下进行。当然，没有其它的溶解该聚合物颗粒的液相存在。因此未得到所述聚合物的溶液，而是固体聚合物颗粒和固体碳纳米管和/或CNT-聚集体共同分散在所述液相之中。相对少的液相的量能导致在研磨过程前阻止可能的粉末产生，例如通过将所述碳纳米管预先置入该液相中。在PVDF的聚合物颗粒的情况中，非溶解性液相的例子是乙醇。然而，也可能完全摒弃液相并进行干式研磨。此外提供，所述研磨在低于该聚合物颗粒熔点的温度下进行。由此也保证固体碳纳米管和/或碳纳米管-聚集体和固体聚合物颗粒在研磨期间相互机械接触。如果在该聚合物颗粒不具有熔点，而具有熔点范围的情况中，则所述研磨应该在低于该熔点范围的最低温度的温度下进行。原则上可在室温、低于室温或升高的温度下加工，只要该聚合物没有熔融。因此，例如，为使该聚合物变脆和以此方式影响其在研磨过程中的性能，冷却是有利的。当希望碳纳米管和/或碳纳米管-聚集体更强吸附在聚合物颗粒上时，较高的温度是有利的。在研磨期间改变待研磨的材料的温度同样是可行的。例如可以想象的是，首先在第一温度下，然后在第二温度下研磨，其中所述第一温度低于第二温度。此外也可设想在研磨过程中的温度梯度。在根据本专利技术的方法中原则上可使用所有研磨设备。一个优点是简单设备也能使用，因为获得的粉末混合物仍然是可流动的。作为可流动性指的是粒状材料的自由移动性或流动性能的大小。特别地，研磨后获得的粉末状混合物展现出好的可流动性。该混合物的流动指数可为>10ml /s，更好>15ml / s，优选>20ml / s和特别优选>本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：E·费格迈尔，B·乌尔菲克，S·霍尔恩，
申请(专利权)人：拜耳知识产权有限责任公司，
类型：
国别省市：
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