[發明專利]球狀碳納米管基團及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201410114240.4
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103896249A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 郜天宇;趙紅娟;梁穎
• 申請（專利權）人: 深圳市納米港有限公司
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;H01M4/38;B82B3/00;B82Y40/00
• 代理公司: 深圳市攜眾至遠知識產權代理事務所(普通合伙) 44306
• 代理人: 成義生;石玉忠

【技術領域】

本發明涉及碳納米管，特別是涉及一種球狀碳納米管基團及其制備方法和用途。

【背景技術】

碳納米管是優秀的導電劑，其尺寸一般為2～100納米，長度可達10～50微米。碳納米管不但能夠在導電網絡中起到導線的作用，而且還具有雙電層效應及超級電容器的高倍率特性。同時，碳納米管良好的導熱性能有利于電池充放電時的散熱，減少電池的極化，提高電池的高低溫性能，延長電池的壽命。在高分子材料和涂料、油漆中添加炭黑量的1/10的碳納米管，即可達到炭黑的導電狀態。

Sheem等人（Journal?of?Power?Sources2006,158,1425-1430）對比了多壁碳納米管和傳統的導電炭黑對鋰離子電池的影響，結果發現，無論在電容量和循環次數上，多壁碳納米管都明顯的優于導電炭黑。然而，由于碳納米管相互之間較強的范德華力，使得碳納米管之間相互纏繞在一起，難以均勻地分散到材料中，從而影響了碳納米管本身物理性能的發揮。因此，如何制備易于分散的碳納米管產品成為限制其產業化應用的一個主要障礙。目前，解決碳納米管的分散問題主要有化學和物理兩種方法。其中，化學方法多是通過強酸氧化。由于強酸會破壞碳納米管本身結構，使碳納米管的性能減弱或失效，且由于操作復雜，易對環境造成污染等因素，使之難以實現工業化生產。目前高分子材料、涂料、油漆等材料主要應用此類碳納米管。物理方法則是通過砂磨機進行濕法研磨處理，制備成導電漿料，雖然分散效果較好，但其中添加的分散劑的量大影響導電性能的發揮，使之電阻變大，并且保質期短，目前鋰電池生產主要應用這類產品。

【發明內容】

本發明旨在解決上述問題，而提供一種制備過程簡單，具有優良的分散性能，可直接添加到基體材料中而無需添加分散劑，性質穩定均一，易形成網絡的球狀碳納米管基團。

本發明的目的還在于提供一種球狀碳納米管基團的制備方法。

本發明的目的還在于提供所述球狀碳納米管基團的用途。

為實現上述目的，本發明提供一種球狀碳納米管基團，該球狀碳納米管基團是將碳納米管粉體置于旋轉設備中，通過旋轉使無序纏繞的碳納米管團聚成有序交織的基團而形成，所述基團的粒徑為0.1～3微米，形狀為球形或棒形。

所述球形碳納米管基團為圓球形或橢球形。

所述旋轉設備為研磨機或氣流粉碎機。

所述研磨機為球磨機或砂磨機。

本發明還提供了所述球狀碳納米管基團的制備方法，該方法包括如下步驟：

a、將碳納米管與研磨介質按0.1～1：0.1～10的比例置于研磨機中；

b、將納米碳管用有研磨介質的研磨機以2～50米/秒的線速度研磨1分鐘～20小時，形成由多個粒徑為0.1～3微米，形狀為球形或棒形的碳納米管基團構成的粉體。

在本發明的另一方案中，所述球狀碳納米管基團的制備方法包括如下步驟：

c、將占研磨設備容積30～90%的碳納米管置于無研磨介質的研磨機中；

ｄ、將納米碳管用無研磨介質的研磨機研磨1分鐘～20小時，所述研磨機的線速度為5～50米/秒，形成由多個粒徑為0.1～3微米，形狀為球形或棒形的碳納米管基團構成的粉體。

在本發明的又一方案中，所述球狀碳納米管基團的制備方法包括如下步驟

e、將碳納米管送入氣流粉碎機，碳納米管的進料速度為1～100公斤/小時，進料氣壓為0.7～1.0Mpa；

f、將碳納米管在氣流粉碎機內以2～10立方米/小時的氣流量的高壓氣體進行沖擊粉碎后出料，即得到由多個粒徑為0.1～3微米，形狀為球形或棒形的碳納米管基團構成的粉體。

所述研磨介質為材料及尺寸相同的單一介質，或材料及尺寸不同的混合介質，其中，所述單一介質的粒徑為0.1～50mm。

研磨介質為硅酸鋯珠、二氧化鋯珠、二氧化鋁珠或鋼珠中的一種或幾種的組合。

本發明還提供了所述的球狀碳納米管基團的用途，該球狀碳納米管基團可用作鋰電池、高分子材料、涂料、油漆的導電劑、導熱劑。