[发明专利]一种薄层石墨烯基分散浆料、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种薄层石墨烯基分散浆料、其制备方法及应用。所述薄层石墨烯基分散浆料包含1～10wt％薄层石墨烯、1～10wt％导电助剂、1～20wt％PTC材料、0.5～5wt％功能助剂和余量溶剂。所述制备方法包括：将薄层石墨烯、导电助剂、功能助剂和溶剂通过高速分散形成薄层石墨烯烯基预分散浆料；以及向所述薄层石墨烯烯基预分散浆料中加入PTC材料，经过高速分散、球磨、均质乳化分散，获得薄层石墨烯基分散浆料。本发明的分散浆料应用于涂层涂料时，可提高石墨烯在涂层涂料中的分散效率和分散稳定性，获得的涂层具有高的温度敏感性和PTC强度，在储能器件集流体涂层、电热器件涂层应用中提高安全性具有重要作用。

技术领域

本发明涉及一种薄层石墨烯基分散浆料，尤其涉及一种添加到涂层涂料中的薄层石墨烯分 散浆料、其制备方法及应用，属于纳米技术和涂料领域。

背景技术

储能器件如锂离子电池因具有高的能量密度、高的工作电压、长的循环寿命和环境友好等 特点已成为使用最为广泛的储能器件。国家大力支持新能源汽车的发展背景下，市场对锂离子 电池性能提升需求已经迫在眉睫。为了适应现代消费电子产业和新能源行业的发展，尤其是能 量密度、功率密度和循环寿命等方面性能需求越来越高。然而，不可忽视的就是越来越高能量 密度和功率密度意味着使用时更高的安全风险。特别是在锂离子电池越来越小、轻、薄的发展 趋势下，随着大电流的充放电过程，电池内部极易迅速产热，过热不仅会导致电池电化学性能 急剧恶化，还会导致热失控并引起电池起火和爆炸等严重后果。

另外，随着近年来电加热产品的不断涌现，采用涂布印刷工艺的面状发热膜由于具有发热 均匀、热能利用率高、辐射面积大、电流密度低、电磁辐射低等特点，成为新一代的高效电加 热技术。该类产品的核心技术是发热涂层，其中以碳材料为主要导电填料的碳系电热油墨成为 主流产品。但是碳材料本身是一种NTC(负温度系数)材料，随着温度上升，电阻下降，功率 不断上升将给使用安全带来巨大问题。

为了改善锂离子电池和电发热器件的安全性能，研究人员都会在电池集流涂层里和发热热 体表面涂层添加PTC材料，即具有正温度系数效应的材料，此材料的电阻会随温度的升高而增 加。对于锂离子电池，目前主要利用具有正温度系数(PTC)的材料，利用其温度效应，在温 度升高时提高内阻，从而及时阻断各类副反应，提高电池的安全特性。对于电加热器件，PTC 效应在电加热原件中可以有效保护发热体，随着温度升高，电阻增大，功率下降，可实现对温 度的自适应调控，是一种安全可靠的过热保护手段。

薄层石墨烯是一种重要的新型功能材料，它是碳原子以sp2杂化形成的六元环结构，具有 优异的导电性、导热性和力学性能，在涂层中有着广泛的用途，然而薄层石墨烯片因为层间范 德华力作用容易团聚很难分散，而且与树脂、填料的相容性差，而且石墨烯等碳材料是NTC材 料，即随着温度上升，电阻下降，功率不断上升，发热将给使用安全带来巨大问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种薄层石墨烯基分散浆料及其制备方法，以克服现有技术的 不足。

本发明的另一主要目的在于提供该薄层石墨烯基分散浆料的应用。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种薄层石墨烯基分散浆料，其包含按照质量百分比计算的如下组 分：1～10wt％薄层石墨烯、1～10wt％导电助剂、1～20wt％PTC材料、0.5～5wt％功能助剂和余 量的溶剂。

进一步地，所述PTC材料包括陶瓷类PTC材料和高分子类PTC材料。

本发明实施例还提供了前述薄层石墨烯基分散浆料的制备方法，其包括以下步骤：

将薄层石墨烯、导电助剂、功能助剂和溶剂通过高速分散形成薄层石墨烯烯基预分散浆 料；以及