[发明专利]一种导电碳浆料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于超导电材料领域，具体涉及一种导电碳浆料及其制备方法。

背景技术

导电浆料是以导电材料的微粒均匀地分布于热塑性或者热固性树脂中形成的粘稠浆状物。以导电浆料制作的对电极在太阳能电池、超级电容器、能源催化等领域中均有实际应用。导电浆料是由粘结剂、导电填料、溶剂和助剂构成的一种复合材料。其中粘结剂是导电浆料的成膜物质，导电微粒分散在粘结剂中，形成具有一定粘度和流变特性的适合丝网印刷或者涂敷的悬浮体。导电浆料作为一种中间产品，经丝网印刷或者薄膜涂敷后需要经过一段时间在一定温度下固化完全，最终得到导电膜层。

导电碳浆料的道，较多的采用球磨工艺。但球磨法存在噪音大、耗电量大在导电浆料领域，主要的导电填料材料有三类：金属(如金粉，银粉和铜粉)、碳材料(碳黑、石墨和乙炔黑等)和金属氧化物等。金粉和银粉的化学性能稳定，导电性优异，但价格昂贵；铜粉的传导性优良，但铜粉极易氧化，在导电膜层加热固化时表现特别明显。具有高导电性的金属氧化物中部分元素地壳中稀少，价格较贵(如铟等)，使用范围有限。导电碳浆料选用碳材料颗粒为填料，除了根据应用领域以及对固化膜层电阻的要求外，一般还要求导电碳浆与对应基材具有强附着力和抗剥离特性，使其可适用于PET、铜箔及线路板等材质。导电碳浆与导电银浆、导电铜浆相比虽然方阻较大，但其成本低廉、性价比高、性能稳定，是对电极、电子元器件封装和互联的主要材料。

在能源领域中，高导电的电极材料在太阳能电池、超级电容器、能源催化等方向都有应用。染料敏化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池以及超级电容器等器件的对电极往往采用昂贵的铂、金等贵金属作为导电材料。如果开发出具有高分散性、高孔隙率的导电碳浆料用于制作对电极，完全可以取代这些导电贵金属。而且高性能碳材料制作出的导电碳浆料可以与丝网印刷技术相结合，通过适当温度的处理制成性能更为优良的对电极。目前，有关高性能碳浆料已经有许些报道，大多采用球磨工艺。但球磨法存在噪音大、耗电量高以及分散性差等方面的不足。为了开发可以应用于电极材料的导电浆料，本发明采用的搅拌超声工艺可以有效提高浆料中颗粒的分散性和孔隙均匀度，满足特定领域的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种分散性高、孔隙分布均匀、导电性高的导电碳浆料及其制备方法。

本发明所提供的导电碳浆料的制备方法是通过选取导电性能良好的碳材料微粒，在乙酸等溶剂和功能助剂中进行强力搅拌和超声，通过pH值和温度的控制，得到高性能的碳浆料，该方法除了可用于制备高分散性的导电碳浆料外，还可制备其他浆料。

本发明的目的主要通过下述的技术方案来实现：

一种导电碳浆料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将粘结剂、去离子水和醇加入到平底密闭容器中，在100℃，在转速大于2000 转/分钟的条件下，搅拌至粘结剂充分溶解，得到混合溶液；

（2）将纳米碳材料、冰醋酸和醇加入到步骤（1）制备的混合溶液中，搅拌30min后，加入功能助剂，继续搅拌至混合均匀，得混合物体系；

（3）对步骤（2）制备的混合物体系进行超声处理，即得导电碳浆料。

所述步骤（1）中的粘结剂、去离子水和醇的质量比为1:0.3~0.6:0.5。

所述粘结剂为丙烯酸树脂、环氧树脂或聚氨脂；所述醇为乙醇、丙醇、异丙醇或丁醇。

所述步骤（2）中的纳米碳材料、冰醋酸和醇的质量比为1: 0.2~0.5: 3~25。

所述纳米碳材料与粘结剂的质量比为1:1~1.8；所述纳米碳材料为碳黑或乙炔黑。

所述乙炔黑的制备方法为：在Ar气氛下，将乙醇在600~1200 ℃裂解反应2小时，即得乙炔黑。

所述功能助剂与纳米碳材料的质量比为0.03~0.1:1；所述功能助剂为松油醇或乙基纤维素。

所述超声时间为10~30min。

一种上述方法制备的导电碳浆料。

上述导电碳浆料在对电极中的应用。

本发明公开了一种碳纳米材料的导电浆料制备方法。

对制备样品完全固化后，采用扫描电镜表征其微观形貌，并测试方块电阻。

一种导电碳浆料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将粘结剂、去离子水和醇类投入平底密闭容器中快速搅拌，直至粘结剂得到充分溶解；

（2）再称量适量碳材料投入平底密闭容器中，并加入少量的冰醋酸和适量的醇类一起搅拌；

在上述混合物质搅拌的过程中，加入适量功能助剂，继续搅拌；