[发明专利]一种纳米材料分散液及其制备方法

说明书

本发明提供了一种纳米材料分散液的制备方法，包括将微米和/或纳米原材料经砂磨、球磨或直接分散的方式分散在分散剂中，经离心机离心后收集清液的步骤，使用该制备方法所制备纳米材料D50粒径更小，具有分散性好、粘度低的优点；对比传统的颗粒纳米化的方法，该制备方法可以获得更小尺寸的颗粒，且储存稳定性好；此外，制备后底部不符合要求的大颗粒还可回收反复利用，原材料的利用率高达100％，具有成本低廉、工艺简单、材料利用率高的优点，有利于规模化制备。本发明提供的纳米材料分散液可应用在材料表面包覆、薄膜制备、涂料、涂层、界面缓冲层方面，为当前材料实现纳米级表面均匀包覆、制备微纳米薄膜、抑制界面反应提供了解决方案。

【技术领域】

本发明涉及新能源材料相关技术领域，具体涉及电池材料相关技术领域，更具体地，涉及一种纳米材料分散液及其制备方法。

【背景技术】

随着材料科学技术的发展，纳米材料因具有不同于传统体相材料的小尺寸，大比表面积和量子隧道等效应所引发的结构和能态的变化，产生了许多独特的光、电、磁、力学等物理化学特性，在光电子、微纳器件、生物医学、精细化工、能源环境、国防科技等方面具有广泛的应用。常用的纳米材料制备技术可以分为物理方法和化学方法，其中物理方法主要有脉冲激光沉积法、蒸发冷凝法、分子束外延法(MBE)、机械球磨法、砂磨法等，而化学方法主要包括化学气相沉积、液相沉淀法、溶胶-凝胶法、自组装单层分子和表面图案法、水热/溶剂热法、喷雾热解法以及电化学法等。无论物理方法还是化学方法，工艺复杂、制备成本较高、比较难实现80nm以下的材料颗粒制备。

在能源环境、精细化工等领域中，砂磨、球磨是制备纳米材料常用的物理方法，具有工艺简单、成本低廉的优点，是工业化制备纳米材料的主要方式。然而，二者在当前的工艺条件下，制备的纳米材料的粒径大多数局限在100nm～50um之间，不能满足需要更小纳米材料粒径的领域的需求。

因此，急需一种可以制备更小尺寸颗粒、效率高、稳定性好、成本低廉、工艺简单的制备纳米材料分散液的方法。

【发明内容】

为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明的目的之一在于提供一种纳米材料分散液的制备方法，使用该制备方法所制得的纳米材料分散液具有分散性好、储存稳定、粘度低的特点，且纳米材料D50粒径在1-80nm之间，并且底部不符合要求的大颗粒还可回收反复利用，原材料利用率接近100％；另外，该制备方法不仅具有成本低廉、工艺简单的特点，还可制备传统砂磨、球磨法制备所达不到的更小尺寸的颗粒，以满足需要更小尺寸颗粒的领域的需求。为了实现上述目的，本发明的主要技术方案如下：

一种纳米材料分散液的制备方法，包括以下步骤：

S1：将微米和/或纳米原材料经砂磨、球磨或直接分散在分散剂中，得到分散均匀的浆液A；

S2：将S1中的浆液A在离心机中离心，得到分层的浆液B；

S3：取S2中的浆液B中的上层液，得到D50＜80nm且平均粒径小于所述原材料颗粒尺寸的纳米材料分散液。

进一步地，所述S2中离心速率为1000-15000r/min，离心时间为5-60min。

进一步地，所述纳米材料分散液的制备方法中，按重量份计，S1中所述原材料与所述分散剂的比例为(0.1-60)：100。

进一步地，步骤S3后还可以包括步骤S4：收集浆料B中的下层沉淀物，再次重复S1-S3的操作，持续得到D50＜80nm且平均粒径小于所述原材料颗粒粒径的纳米材料分散液，直至所述原材料的利用率接近100％。

进一步地，S1中所述原材料包括金属氧化物、金属磷酸盐、硅以及硅的氧化物中的一种或两种以上的混合物。

具体地，所述金属氧化物和金属磷酸盐中的金属元素选自锂、钠、钾、镁、钙、锶、钡、铝、镓、锗、锡、钛、钽、钒、铬、锰、铁、钴、镍、钇、铜、锌、钯、钼、钌、铷、镧、锆、钨中的一种或多种。