[发明专利]一种碳纳米管、石墨烯和导电炭黑复配的导电浆料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纳米管、石墨烯和导电炭黑复配的导电浆料及其制备方法，其中制备方法包括如下步骤：在含有分散剂的溶剂中，加入石墨烯、碳纳米管和导电炭黑，并进行分散，得到所述导电浆料；所述分散剂由高分子聚合物、阴离子表面活性剂、非离子润湿剂和消泡剂以重量比1：0.3～0.7：0.3～0.7：0.05～0.1混配而成。本发明提供的碳纳米管、石墨烯和导电炭黑复配的导电浆料，制备方法简单，成本低，稳定性好，导电性能佳。

技术领域

本发明涉及导电材料技术领域，具体涉及一种碳纳米管、石墨烯和导电炭黑复配的导电浆料及其制备方法。

背景技术

现有技术中，在锂离子电池中应用碳纳米管时，由于碳纳米管呈纤维状，锂离子电池的正极材料呈颗粒状，碳纳米管与正极材料之间仅存在点接触，影响锂离子电池的导电性能。

更进一步地，碳纳米管与传统的导电剂，例如炭黑、乙炔黑、导电石墨等进行复配，虽然可以制作导电浆料，但是浆料稳定性差，而且导电性能也不理想。

目前，关于碳纳米管、石墨烯以及导电炭黑的分散报道有限。

发明内容

本发明提供了一种碳纳米管、石墨烯和导电炭黑复配的导电浆料，制备方法简单，成本低，稳定性好，导电性能佳。

一种碳纳米管、石墨烯和导电炭黑复配的导电浆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

在含有分散剂的溶剂中，加入石墨烯、碳纳米管和导电炭黑，混合得到浆料；将浆料研磨至细度小于40μm，得到所述导电浆料；

所述分散剂由高分子聚合物、阴离子表面活性剂、非离子润湿剂和消泡剂以重量比1：0.3～0.7：0.3～0.7：0.05～0.1混配而成。

本发明中，采用混配的分散剂制作导电浆料，以改善分散性能，得到性质均一稳定的导电浆料。

所述碳纳米管具有一维纤维状结构，与复合材料可以形成线-面导电网络，石墨烯具有二维层状结构，与复合材料可以形成面-面导电网络，导电炭黑具有零维点状结构，与复合材料可以形成点-面导电网络，通过不同碳结构的复配，可以使复配导电浆料具有比单独一种碳导电剂更为丰富的导电网络，从而具有更高的导电效率。

作为优选，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、去离子水、N-N二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的至少一种。

进一步优选，所述溶剂为水。采用水作为溶剂，可以降低导电浆料的生产成本，适合大规模工业化生产。

作为优选，在含有分散剂的溶剂中，依次加入石墨烯、碳纳米管和导电炭黑，或者依次加入石墨烯、导电炭黑和碳纳米管。

本发明中对于碳纳米管、石墨烯和导电炭黑的加料顺序进行优选，首先，加入石墨烯，在剪切力作用下石墨烯在溶剂中进行二次剥离，得到层数更低的石墨烯片层，分散时间越长，得到的石墨烯片层越薄，导电效果越佳；然后加入碳纳米管，利用高剪切力对碳纳米管进行分散，有效打开碳纳米管团聚体，最后加入导电炭黑。

碳纳米管的分散时间过长，将会截断碳纳米管的长度，影响导电性，因此，不宜作为第一顺序物料加入含有分散剂的溶剂中。

导电炭黑和碳纳米管的加料顺序可以互换，不影响导电浆料的性能。

进一步优选，所述石墨烯的分散线速度为10～15m/s，石墨烯的分散时间为60～180min；所述碳纳米管的分散线速度为10～15m/s，碳纳米管的分散时间为20～60min；所述导电炭黑的分散线速度为6～12m/s，导电炭黑的分散时间为20～30min。

分散过程中，不同物料在不同的分散线速度下达到最佳分散状态，石墨烯的最佳分散线速度为10～15m/s，线速度过低无法剥离石墨烯，线速度过高破坏石墨烯的片状结构，降低导电性。