[發明專利]一種碳納米管、石墨烯和導電炭黑復配的導電漿料及其制備方法

有效

• 申請號: 201711482716.X
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108183223B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 王昆明;董安鋼;張曉鴻;耿超;楊興振;于大周
• 申請（專利權）人: 青島昊鑫新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 解明鎧;劉靜靜

本發明公開了一種碳納米管、石墨烯和導電炭黑復配的導電漿料及其制備方法，其中制備方法包括如下步驟：在含有分散劑的溶劑中，加入石墨烯、碳納米管和導電炭黑，并進行分散，得到所述導電漿料；所述分散劑由高分子聚合物、陰離子表面活性劑、非離子潤濕劑和消泡劑以重量比1：0.3～0.7：0.3～0.7：0.05～0.1混配而成。本發明提供的碳納米管、石墨烯和導電炭黑復配的導電漿料，制備方法簡單，成本低，穩定性好，導電性能佳。

技術領域

本發明涉及導電材料技術領域，具體涉及一種碳納米管、石墨烯和導電炭黑復配的導電漿料及其制備方法。

背景技術

現有技術中，在鋰離子電池中應用碳納米管時，由于碳納米管呈纖維狀，鋰離子電池的正極材料呈顆粒狀，碳納米管與正極材料之間僅存在點接觸，影響鋰離子電池的導電性能。

更進一步地，碳納米管與傳統的導電劑，例如炭黑、乙炔黑、導電石墨等進行復配，雖然可以制作導電漿料，但是漿料穩定性差，而且導電性能也不理想。

目前，關于碳納米管、石墨烯以及導電炭黑的分散報道有限。

發明內容

本發明提供了一種碳納米管、石墨烯和導電炭黑復配的導電漿料，制備方法簡單，成本低，穩定性好，導電性能佳。

一種碳納米管、石墨烯和導電炭黑復配的導電漿料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

在含有分散劑的溶劑中，加入石墨烯、碳納米管和導電炭黑，混合得到漿料；將漿料研磨至細度小于40μm，得到所述導電漿料；

所述分散劑由高分子聚合物、陰離子表面活性劑、非離子潤濕劑和消泡劑以重量比1：0.3～0.7：0.3～0.7：0.05～0.1混配而成。

本發明中，采用混配的分散劑制作導電漿料，以改善分散性能，得到性質均一穩定的導電漿料。

所述碳納米管具有一維纖維狀結構，與復合材料可以形成線-面導電網絡，石墨烯具有二維層狀結構，與復合材料可以形成面-面導電網絡，導電炭黑具有零維點狀結構，與復合材料可以形成點-面導電網絡，通過不同碳結構的復配，可以使復配導電漿料具有比單獨一種碳導電劑更為豐富的導電網絡，從而具有更高的導電效率。

作為優選，所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮、去離子水、N-N二甲基乙酰胺、二甲基亞砜中的至少一種。

進一步優選，所述溶劑為水。采用水作為溶劑，可以降低導電漿料的生產成本，適合大規模工業化生產。

作為優選，在含有分散劑的溶劑中，依次加入石墨烯、碳納米管和導電炭黑，或者依次加入石墨烯、導電炭黑和碳納米管。

本發明中對于碳納米管、石墨烯和導電炭黑的加料順序進行優選，首先，加入石墨烯，在剪切力作用下石墨烯在溶劑中進行二次剝離，得到層數更低的石墨烯片層，分散時間越長，得到的石墨烯片層越薄，導電效果越佳；然后加入碳納米管，利用高剪切力對碳納米管進行分散，有效打開碳納米管團聚體，最后加入導電炭黑。

碳納米管的分散時間過長，將會截斷碳納米管的長度，影響導電性，因此，不宜作為第一順序物料加入含有分散劑的溶劑中。

導電炭黑和碳納米管的加料順序可以互換，不影響導電漿料的性能。

進一步優選，所述石墨烯的分散線速度為10～15m/s，石墨烯的分散時間為60～180min；所述碳納米管的分散線速度為10～15m/s，碳納米管的分散時間為20～60min；所述導電炭黑的分散線速度為6～12m/s，導電炭黑的分散時間為20～30min。

分散過程中，不同物料在不同的分散線速度下達到最佳分散狀態，石墨烯的最佳分散線速度為10～15m/s，線速度過低無法剝離石墨烯，線速度過高破壞石墨烯的片狀結構，降低導電性。