碳纳米管导电浆料及其制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术提供一种碳纳米管导电浆料及其制备方法和锂离子电池。所述碳纳米管导电浆料按照质量含量100％计，包括：导电功能体0.5～10％；分散剂0.1～5％；溶剂85～97.5％；导电功能体包括管径为40～150nm的粗管径多壁碳纳米管和管径为5～40nm的细管径多壁碳纳米管，且粗细管径多壁碳纳米管的管径的差≥20nm，粗管径多壁碳纳米管和细管径多壁碳纳米管的质量比为(8～2):(2～8)，粗管径、细管径多壁碳纳米管的管长为30～100μm。本发明专利技术提供的碳纳米管导电浆料具有碳纳米管分散均匀、沉降少且无明显分层、体积电阻率50mΩ.cm左右、粘度小于15000mPa·s、导电网络均匀等特点。

Carbon nanotube conductive paste and its preparation method and lithium ion battery

The present invention provides a kind of carbon nanotube conductive paste and a preparation method and a lithium ion battery. The carbon nanotube conductive paste according to the quality content of 100%, including: 0.5 ~ 10% conductive function body; dispersant 0.1 ~ 5% and 85 ~ 97.5%; solvent; conductive body comprises a diameter 40 ~ 150nm thick diameter multi walled carbon nanotubes and the diameter is 5 ~ 40nm slim diameter multi walled carbon nanotubes, and the thickness of the diameter of multi walled carbon nanotubes diameter difference is larger than 20nm, the quality of coarse diameter multi walled carbon nanotubes and small diameter multi walled carbon nanotubes than for (8~2): (2~8), coarse diameter, pipe diameter multi walled carbon nanotube length is 30~100 M. The carbon nanotube conductive paste provided by the invention has the characteristics of uniform carbon nanotubes, less settlement, no obvious stratification, volume resistivity 50m Omega.Cm, viscosity less than 15000mPa. S, and even conductive network.

【技术实现步骤摘要】
碳纳米管导电浆料及其制备方法和锂离子电池
本专利技术属于导电浆料
，尤其涉及一种碳纳米管导电浆料及其制备方法和锂离子电池。
技术介绍
碳纳米管是由单层或多层石墨卷曲而成的一维管状纳米材料，与传统的导电剂炭黑，乙炔黑等相比，其具有更高的电子导电率，所需用量也相对较低，有利于提升电池容量、提高电池循环寿命、尤其有利于提高电池的大倍率充放电性能，因而在锂离子动力电池导电剂方面具有诱人的应用前景。也正因为如此，碳纳米管已经成为锂离子电池导电剂发展的主要方向之一。实际应用中，碳纳米管通过相互交叉叠加，搭建成交错相连的网络以传递电子，进而实现导电，在网络中，碳纳米管之间相互接触，或者是碳纳米管与其他导电特性的物质复配，进而互相接触，使得碳纳米管有效提高电池的大电流放电能力。然而，由于碳纳米管的管层之间具有很强的范德华力存在，加上其本身具有的大比表面积和高长径比的性质，使得碳纳米管在很多情况下都属于团聚的形态，难以均匀地分散到材料中，如要发挥碳纳米管的优异性能，使其得到广泛的应用，就需要首先解决碳纳米管的均匀分散问题。目前市场上采用化学方法和物理方法对碳纳米管进行分散。其中，化学方法主要是用强氧化性酸处理，从而得到分散性很好的碳纳米管，但该方法会破坏碳纳米管的结构，会影响碳纳米管的导电性能。物理方法则是采用超声波处理或者球磨机分散，但该方法生产的效率低，分散效果差。经过了解，目前电池厂使用的碳纳米管导电浆料粘度都比较大，大于30000mPa·s，给后续加工使用中造成了不便，另外目前用于碳纳米管导电浆料的溶剂为N-甲基吡咯烷酮，N-甲基吡咯烷酮气味大，刺激性强，会对人体皮肤造成腐蚀。而如果粘度达不到30000mPa.S，静置时会出现碳纳米管沉降、浆料析出分层等问题。
技术实现思路
针对现有碳纳米管导电浆料存在的分散效果差、静置发生沉降、析出分层等问题，本专利技术提供一种碳纳米管导电浆料及其制备方法。更进一步地，本专利技术还提供一种锂离子电池。本专利技术是这样实现的：一种碳纳米管导电浆料，所述碳纳米管导电浆料按照质量含量100％计，包括以下组分：导电功能体0.5％～10％；分散剂0.1％～5％；溶剂85％～97.5％；所述导电功能体由粗管径和细管径的多壁碳纳米管组成，其中所述粗管径多壁碳纳米管的管径为40nm～150nm，所述细管径多壁碳纳米管的管径为5nm～40nm，且所述粗管径多壁碳纳米管和所述细管径多壁碳纳米管的管径的差值≥20nm，所述粗管径多壁碳纳米管和所述细管径多壁碳纳米管的质量比为(8～2):(2～8)，所述粗管径、细管径多壁碳纳米管的管长为30μm～100μm。相应地，所述碳纳米管导电浆料的制备方法，至少包括以下步骤：步骤S01.将分散剂和溶剂进行混合处理，使所述分散剂和溶剂混合均匀；步骤S02.在搅拌条件下，将导电功能体加入所述步骤S01得到的混合溶液中，进行预分散，得到预混料；步骤S03.将所述预混料进行研磨处理，得到碳纳米管导电浆料。更进一步地，一种锂离子电池，包括负极材料和正极材料，所述负极材料或者正极材料的导电剂由如上所述的碳纳米管导电浆料制作而成或由如上所述的碳纳米管导电浆料的制备方法制备的碳纳米管导电浆料制作而成。相对于现有技术，本专利技术提供的碳纳米管导电浆料，具有碳纳米管分散均匀，静置90天上下层固含量变化小，沉降少且没有明显分层现象，体积电阻率50mΩ.cm左右，粘度仅为5000～15000mPa·s，导电网络均匀等特点。本专利技术中的功能导电体为不同管径的多壁碳纳米管的混合使用，制得导电浆料具有良好的导电网络，使得碳纳米管与锂离子电池的正极活性材料、负极活性材料的接触面更加的广阔，形成的导电桥梁通道更多，从而进一步改善了锂离子电池的导电性能。本专利技术提供的碳纳米管导电浆料的制备方法，工艺简单可行，不但没有破坏碳纳米管的结构，而且所制得的碳纳米管导电浆料具有相对较低的粘度和优良的导电性能，静置3个月后，浆料的稳定性较好，未出现分层或是析出现象，性质稳定均一，适合大规模工业化生产。由于本专利技术提供的碳纳米管导电浆料具有粘度低、导电性能良好、静置不分层不析出等特点，用作锂离子电池正负极材料的导电剂时，正负极浆料制备省时省力而且获得的锂离子电池导电性能良好，还能使得锂离子电池表现出优异的循环性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为常规碳纳米管导电浆料的SEM图；图2为本专利技术实施例7所制得的碳纳米管导电浆料的SEM图。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供了一种碳纳米管导电浆料。所述碳纳米管导电浆料按照质量含量100％计，包括以下组分：导电功能体0.5％～10％；分散剂0.1％～5％；溶剂85％～97.5％；所述导电功能体由粗管径和细管径的多壁碳纳米管组成，其中所述粗管径多壁碳纳米管的管径为40nm～150nm，所述细管径多壁碳纳米管的管径为5nm～40nm，且所述粗管径多壁碳纳米管和所述细管径多壁碳纳米管的管径的差值≥20nm，所述粗管径多壁碳纳米管和所述细管径多壁碳纳米管的质量比为(8～2):(2～8)，所述粗管径、细管径多壁碳纳米管的管长为30μm～100μm。下面对本专利技术的碳纳米管导电浆料做进一步的解释说明。在任何实施例中，该导电浆料主要导电物质为碳纳米管，通过管径不同的碳纳米管的组合，避免了导电浆料如图1所示的发生团聚现象。优选地，所述粗管径多壁碳纳米管和所述细管径多壁碳纳米管的质量比为4:6～6:4。在该配比下，获得的碳纳米管导电浆料，没有如图1所示的团聚现象，而且静置3个月也没有出现浆料的明显分层，也无碳纳米管析出问题。在本专利技术中，所述分散剂主要用于将碳纳米管分散在溶剂中。优选地，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚氧丙烯酸酯共聚物、聚偏氟乙烯、聚乙二醇辛基苯基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、羧甲基纤维素钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠中的至少一种。优选地，所述溶剂为3-甲氧基丙酸甲酯、乙二醇二乙酸酯、丙二醇二乙酸酯中的一种或多种。所选用的这些溶剂属于新型环保溶剂，具有很低的气味，为中沸点溶剂，并且对人体皮肤刺激性和腐蚀性非常小。进一步优选地，在所述粗管径多壁碳纳米管和所述细管径多壁碳纳米管的质量比为4:6～6:4的前提下，所述溶剂由3-甲氧基丙酸甲酯、乙二醇二乙酸酯、丙二醇二乙酸酯按照质量比为1：1：1进行混合而成。在所述的条件下，获得的碳纳米管导电浆料中的碳纳米管被充分分散开来，形成如图2所示的三维网状的导电网格；重要的是静置3个月后，浆料上下层的固含量变化小于0.6％，分层极其微小、无析出现象，并且体积电阻率仅为46±1mΩ.cm，粘度变化率不超过60％，性质稳定。本专利技术实施例提供的碳纳米管导电浆料，具有碳纳米管分散均匀，静置90天时上下层固含量变化小，沉降少且没有明显分层现象，体积电阻率50mΩ.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纳米管导电浆料，其特征在于：所述碳纳米管导电浆料按照质量含量100％计，包括以下组分：导电功能体 0.5％～10％；分散剂     0.1％～5％；溶剂       85％～97.5％；所述导电功能体由粗管径和细管径的多壁碳纳米管组成，其中所述粗管径多壁碳纳米管的管径为40nm～150nm，所述细管径多壁碳纳米管的管径为5nm～40nm，且所述粗管径多壁碳纳米管和所述细管径多壁碳纳米管的管径的差值≥20nm，所述粗管径多壁碳纳米管和所述细管径多壁碳纳米管的质量比为(8～2):(2～8)，所述粗管径、细管径多壁碳纳米管的管长为30μm～100μm。

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管导电浆料，其特征在于：所述碳纳米管导电浆料按照质量含量100％计，包括以下组分：导电功能体0.5％～10％；分散剂0.1％～5％；溶剂85％～97.5％；所述导电功能体由粗管径和细管径的多壁碳纳米管组成，其中所述粗管径多壁碳纳米管的管径为40nm～150nm，所述细管径多壁碳纳米管的管径为5nm～40nm，且所述粗管径多壁碳纳米管和所述细管径多壁碳纳米管的管径的差值≥20nm，所述粗管径多壁碳纳米管和所述细管径多壁碳纳米管的质量比为(8～2):(2～8)，所述粗管径、细管径多壁碳纳米管的管长为30μm～100μm。2.如权利要求1所述的碳纳米管导电浆料，其特征在于：所述溶剂为3-甲氧基丙酸甲酯、乙二醇二乙酸酯、丙二醇二乙酸酯中的一种或多种。3.如权利要求1～2任一项所述的碳纳米管导电浆料，其特征在于：所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚氧丙烯酸酯共聚物、聚偏氟乙烯、聚乙二醇辛基苯基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、羧甲基纤维素钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠中的至少一种。4.如权利要求1～2任一所述的碳纳米管导电浆料，其特征在于：所述粗管径多壁碳纳米管和所述细管径多壁碳纳米管的质量比为4:6～6:4。5.如权利要求4所述的碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓昌云，李镇文，傅兵，鲁晓东，
申请(专利权)人：深圳市中科纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44