[發(fā)明專利]一種水系碳納米管漿料及其制備方法和應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113571256A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于澤文;何斌;馮曉彤;婁明;于平;霍美婷
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱萬鑫石墨谷科技有限公司;黑龍江省石墨谷產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;H01B1/04;H01M4/62;H01M4/13;H01M10/0525;G01N23/2251;G01N23/2202;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

本發(fā)明提供了一種水系碳納米管漿料及其制備方法和應(yīng)用，所述制備方法包括以下步驟：(1)將1～10質(zhì)量份分散劑、1～10質(zhì)量份分散劑助劑和60～98質(zhì)量份溶劑混合，經(jīng)一次研磨得到混合溶液；(2)將1～20質(zhì)量份碳納米管與步驟(1)得到的混合溶液混合后經(jīng)二次研磨20～80min得到所述水系碳納米管漿料。本發(fā)明在保證碳納米管分散分散均勻的同時保證碳納米管具有較高的長度，可以改善硅負(fù)極性能，有效提高鋰離子電池循環(huán)壽命，減少電池老化造成的容量損失。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于導(dǎo)電材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種水系碳納米管漿料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

碳納米管在上世紀(jì)90年代被發(fā)現(xiàn)，乃至批量生產(chǎn)后，碳納米管在電化學(xué)方面也尚未得到廣泛應(yīng)用，直到碳納米管分散方法和分散工藝成熟后，碳納米管作為導(dǎo)電添加劑在鋰離子電池中的應(yīng)用逐漸變得普遍，相比較于傳統(tǒng)的炭黑導(dǎo)電劑，碳納米管具有“長程”導(dǎo)電的優(yōu)勢，更優(yōu)秀的導(dǎo)電性，目前，只有單壁碳納米管導(dǎo)電添加劑具有較高的長徑比，但單壁碳納米管工業(yè)化大規(guī)模合成的困難，尚不能提供所需的量或以足夠低的成本，難以大規(guī)模應(yīng)用于電池制造等弊端，本專利在不使用單壁碳納米管情況下，得到具有分散均勻的保持長度較高的碳納米管導(dǎo)電漿料。在碳納米管的分散過程中，分散程度和碳管長度往往是相悖的，均勻分散的碳納米管導(dǎo)電漿料可以提供均勻的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而提高導(dǎo)電性能，高長度碳納米管導(dǎo)電漿料則更能發(fā)揮其長程導(dǎo)電優(yōu)勢，在水系硅碳負(fù)極體系，負(fù)極材料伴隨充放電的收縮和膨脹，這種遠(yuǎn)距離的搭接、傳導(dǎo)也尤為重要，一般合成的碳納米管比較長、相互纏繞且難以分散，如上所述，碳納米管導(dǎo)電漿料優(yōu)異的特性與其長度是有著直接聯(lián)系。

CN106046982A公開了一種高分散型水系碳納米管導(dǎo)電漿料，包括以下重量份的組分：水溶性樹脂10～60質(zhì)量份、活性碳納米管5～40質(zhì)量份、水性溶劑B20～70質(zhì)量份；所述活性碳納米管是將碳納米管進行高速攪拌，同時將分散劑溶于液體中通過噴霧的方式將其噴入攪拌中的碳納米管粉體中，使得碳納米管表面活化，得到的活性碳納米管。其得到的水系碳納米管漿料雖然分散性較好，但是碳納米管長度較低，導(dǎo)電性差。

CN106189577A公開了一種高分散型水系碳納米管導(dǎo)電漿料的制備方法，所述方法為：將碳納米管進行高速攪拌，同時將分散劑溶于液體中通過噴霧的方式將其噴入攪拌中的碳納米管粉體中，使得碳納米管表面活化，得到的活性碳納米管；活性碳納米管與水溶性樹脂、水性溶劑B、抗沉降劑、消泡劑混合，經(jīng)超聲或砂磨工藝混合均勻，制得高分散型水系碳納米管導(dǎo)電漿料。其得到的水系碳納米管漿料同樣存在有碳納米管長度較低，導(dǎo)電性差的問題。

上述方案均存在有制得水系碳納米管漿料中碳納米管的長度較低，導(dǎo)電性差的問題，因此，開發(fā)一種在保證漿料分散度的同時，碳納米管長度大且導(dǎo)電性好的水系碳納米管漿料是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種水系碳納米管漿料及其制備方法和應(yīng)用，所述水系碳納米管漿料中，均勻分散的碳納米管導(dǎo)電漿料可以提供均勻的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而提高導(dǎo)電性能，高長度碳納米管導(dǎo)電漿料能發(fā)揮其長程導(dǎo)電優(yōu)勢，在水系硅碳負(fù)極體系，負(fù)極材料伴隨充放電的收縮和膨脹，這種遠(yuǎn)距離的搭接、傳導(dǎo)可以改善水系負(fù)極的性能，提高鋰離子電池的電化學(xué)性能。

為達到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種水系碳納米管漿料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)將1～10質(zhì)量份分散劑、1～10質(zhì)量份分散劑助劑和60～98質(zhì)量份溶劑混合，經(jīng)一次研磨得到混合溶液；

(2)將1～20質(zhì)量份碳納米管與步驟(1)得到的混合溶液混合后經(jīng)二次研磨20～80min(例如：20min、40min、45min、50min、60min或80min等)得到所述水系碳納米管漿料。

本發(fā)明先將分散劑、分散劑助劑和溶劑混合進行研磨，使分散劑及分散助劑均勻溶解在溶劑中，提高后續(xù)碳納米管的分散效果，可以在保證漿料的分散度的同時，最大程度保證碳納米管的長徑比。