CN111403081A - 一种碳纳米管导电浆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳纳米管导电浆料及其制备方法，导电浆料由以下重量百分比计的组分组成：碳纳米管0.8‑6.5份，层状硅酸盐/纳米银复合物0.5‑2份，分散剂0.3‑5份，溶剂86.5‑98.4份；所述碳纳米管长度为10‑50μm，直径为5‑15nm。本技术方案通过将层状硅酸盐/纳米银复合物与水混合，得到层状硅酸盐溶液；将碳纳米管加入层状硅酸盐溶液中，进行超声，对碳纳米管进行分散；在不影响碳纳米管导电性能的前提下又能使得其作为浆料易于分散。

Description

一种碳纳米管导电浆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及导电浆料技术领域，尤其涉及一种碳纳米管导电浆料及其制备方法。
背景技术
随着能源与环境问题的日显突出，电动汽车的发展势在必行。其中，锂离子电池具有较高的能量密度及较高的比功率，被公认为是最具发展潜力的电动汽车动力电池。然而，锂离子电池的正极材料一般为过渡金属氧化物或过渡金属的磷酸盐，它们的电导率低，一般是半导体或者是绝缘体，为了改善锂离子电池的导电性，提高电极材料充电和放电的综合性能，从而提高电池充电和放电的综合性能，在电池制备的过程中必须加入导电浆料。
碳纳米管浆料产品具有高导电、高导热、易润滑、抗腐蚀、片层薄，宽厚比大等优异性能，易于分散到多种材料基体中，适用于电池，现有技术碳纳米管导电浆料通常采用长径比较小的碳纳米管，以获得更好的分散，但这会在一定程度上损失碳纳米管的本身的物理性能，降低导电性。但高长径比的碳纳米管比表面积大，难以分散，而且其浓度越高、制备所得的浆料粘度越大，流动性越差，难以分散，不便于导电浆料的制备、后续生产加工或管道输送计量。
发明内容
为了解决上述技术问题，解决现有技术的不足，本发明提供了一种碳纳米管导电浆料，通过将层状硅酸盐/纳米银复合物与水混合，得到层状硅酸盐溶液；将碳纳米管加入层状硅酸盐溶液中，进行超声，对碳纳米管进行分散；在不影响碳纳米管导电性能的前提下又能使得其作为浆料易于分散，其通过以下技术方案实现：
一种碳纳米管导电浆料，所述导电浆料由以下重量百分比计的组分组成：
碳纳米管0.8-6.5份
层状硅酸盐/纳米银复合物 0.5-2份
分散剂 0.3-5份
溶剂86.5-98.4份；
所述碳纳米管长度为10-50μm，直径为5-15nm。
优选的，所述层状硅酸盐为高岭石、蒙脱石中的一种或两种。
优选的，所述层状硅酸盐/纳米银复合物通过插层反应制得。
优选的，所述分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚乙烯醇中的至少一种。
优选的，所述溶剂包括有机溶剂和无机溶剂，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种或两种，所述无机溶剂为水。
优选的，所述有机溶剂与无机溶剂的比例为1:1.5-1:2。
为了进一步实现本发明的目的，本发明提供了一种碳纳米管导电浆料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将层状硅酸盐/纳米银复合物与水混合进行磁力搅拌得到硅酸盐/纳米银复合物溶液；
（2）碳纳米管加入层状硅酸盐/纳米银复合物溶液中，进行超声，对碳纳米管进行分散，得到混合液；
（3）将步骤（2）中的混合液加入有机溶剂中，并加入分散剂，利用进行超声，得到碳纳米管导电浆料。
进一步地，步骤（1）中所述磁力搅拌转速为200-600rpm，搅拌时间为2-3h。
进一步地，步骤（2）中超声功率为150-500W，超声时间为0.5-1.5h。
进一步地，步骤（3）中超声功率为200-600W，超声时间为1-2h。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
通过层状硅酸盐/纳米银复合物的吸附性使纳米管固定在其表面，通过静电效应产生相互排斥，阻止纳米颗粒碰撞和聚集现象，且不破坏碳纳米管的原有结构和性能。同时，超声震荡产生的冲击波和微射流可大幅度削弱纳米颗粒间的作用能，有效防止纳米颗粒团聚使之充分分散，且不破坏碳纳米管的原有结构和性能。同时将纳米银引入体系中与碳纳米管配合可增强导电性。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种碳纳米管导电浆料，导电浆料由以下重量百分比计的组分组成：长度为10μm，直径为5nm的碳纳米管0.8份；蒙脱石/纳米银复合物 0.5份；聚乙烯吡咯烷酮 0.3份；水39.4份，N,N-二甲基甲酰胺59份。
将上述蒙脱石/纳米银复合物与水混合，在200rpm的转速下磁力搅拌2h，得到蒙脱石/纳米银复合物溶液；将上述碳纳米管加入蒙脱石/纳米银复合物溶液中，150W超声功率下分散0.5h,得到混合液，将混合液加入N,N-二甲基甲酰胺中，并加入聚乙烯吡咯烷酮，再次进行超声处理，在200W超声功率下分散1h，得到碳纳米管导电浆料。
实施例2
一种碳纳米管导电浆料，导电浆料由以下重量百分比计的组分组成：长度为28μm，直径为11nm的碳纳米管1份；蒙脱石/纳米银复合物 1.2份；聚乙二醇2.6份；水31.7份，N,N-二甲基乙酰胺63.5份。
将上述蒙脱石/纳米银复合物与水混合，在320rpm的转速下磁力搅拌2.5h，得到蒙脱石/纳米银复合物溶液；将上述碳纳米管加入蒙脱石/纳米银复合物溶液中，350W超声功率下分散1h，得到混合液，将混合液加入N,N-二甲基乙酰胺中，并加入聚乙二醇，再次进行超声处理，在400W超声功率下分散1.5h，得到碳纳米管导电浆料。
实施例3
一种碳纳米管导电浆料，导电浆料由以下重量百分比计的组分组成：长度为50μm，直径为15nm的碳纳米管6.5份；高岭石/纳米银复合物 2份；聚乙烯醇5份；水30.9份，N,N-二甲基乙酰胺55.6份。
将上述蒙脱石/纳米银复合物与水混合，在600rpm的转速下磁力搅拌3h得到高岭石/纳米银复合物溶液；将上述碳纳米管加入高岭石/纳米银复合物溶液中，500W超声功率下分散1.5h,得到混合液，将混合液加入N,N-二甲基甲酰胺中，并加入聚乙烯醇，再次进行超声处理，在600W超声功率下分散2h，得到碳纳米管导电浆料。
由于层状硅酸盐矿物在自然界分布广泛，价格低廉，是一种具有无序过渡结构的含水矿物，一般其颗粒细微、比表面积巨大，且存在特殊的结构层间域，具有强吸附性，蒙脱石和高岭石是其中比较典型的层状硅酸盐矿物，对其进行插层改性可制备的纳米复合物，将使其层间域增加，吸附性得以提升，对层状硅酸盐矿物进行纳米银的插层改性以获得层状硅酸盐/纳米银复合物通常通过置换插层的方法，通常采用DMSO（二甲基亚砜）、甲酰胺、乙酰胺等有机溶剂作为插层剂制得前驱体，之后进行置换插层制得层状硅酸盐/纳米银复合物，如何制得层状硅酸盐/纳米银复合物并不是本技术方案的创新点，从现有技术术选取即可，故此处不具体交待。
通过层状硅酸盐/纳米银复合物的吸附性使纳米管固定在其表面，通过静电效应产生相互排斥，阻止纳米颗粒碰撞和聚集现象，且不破坏碳纳米管的原有结构和性能。同时超声震荡产生的冲击波和微射流可大幅度削弱纳米颗粒间的作用能，有效防止纳米颗粒团聚使之充分分散，且不破坏碳纳米管的原有结构和性能。同时将纳米银引入体系中与碳纳米管配合可增强导电性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的任何简单修改、等同变化与修饰，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种碳纳米管导电浆料，其特征在于，所述导电浆料由以下重量百分比计的组分组成：
碳纳米管0.8-6.5份
层状硅酸盐/纳米银复合物 0.5-2份
分散剂 0.3-5份
溶剂86.5-98.4份；
所述碳纳米管长度为10-50μm，直径为5-15nm。
2.根据权利要求1所述的碳纳米管导电浆料，其特征在于，所述层状硅酸盐为高岭石、蒙脱石中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的碳纳米导电浆料，其特征在于，所述层状硅酸盐/纳米银复合物通过插层反应制得。
4.根据权利要求1所述的碳纳米管导电浆料，其特征在于，所述分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚乙烯醇中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的碳纳米管导电浆料，其特征在于，所述溶剂包括有机溶剂和无机溶剂，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种或两种，所述无机溶剂为水。
6.根据权利要求5所述的碳纳米管导电浆料，其特征在于，所述有机溶剂与无机溶剂的比例为1:1.5-1:2。
7.一种碳纳米管导电浆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将层状硅酸盐/纳米银复合物与水混合进行磁力搅拌得到硅酸盐/纳米银复合物溶液；
碳纳米管加入层状硅酸盐/纳米银复合物溶液中，进行超声，对碳纳米管进行分散，得到混合液；
将步骤（2）中的混合液加入有机溶剂中，并加入分散剂，利用进行超声，得到碳纳米管导电浆料。
8.根据权利要求7所述的碳纳米管导电浆料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述磁力搅拌转速为200-600rpm，搅拌时间为2-3h。
9.根据权利要求7所述的碳纳米管导电浆料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中超声功率为150-500W，超声时间为0.5-1.5h。
10.根据权利要求7所述的碳纳米管导电浆料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中超声功率为200-600W，超声时间为1-2h。
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