碳纳米管分散液及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种碳纳米管分散液，其制备方法，以及使用该碳纳米管分散液制备电极浆料和电极的方法，所述碳纳米管分散液包含缠结型碳纳米管、分散介质和部分氢化的腈橡胶，所述部分氢化的腈橡胶具有根据以下数学式(1)计算的0.5重量％至40重量％的残余双键(RDB)值，其中所述碳纳米管的分散粒径为2μm至5μm的粒径分布D50。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳纳米管分散液及其制造方法
本申请要求于2015年9月25日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2015-0137106号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。本公开涉及碳纳米管均匀地分散在分散介质中的碳纳米管分散液，其制备方法，以及使用该碳纳米管分散液制备电极浆料和电极的方法。
技术介绍
如碳黑、科琴黑、富勒烯、石墨烯和碳纳米管等的微细碳材料由于其电性能和导热性已被广泛用于如电子和能源领域等领域。特别地，碳纳米管(一种微细碳纤维)是直径为1μm以下的管型碳，并且由于其独特的结构使得其导电性、拉伸强度及耐热性高，因此有望在各种领域中使用并被商品化。然而，尽管碳纳米管具有这种有用性，但由于低溶解性和分散性，碳纳米管的使用受到限制。换言之，碳纳米管存在的问题在于由于碳纳米管之间很强的范德华相互作用而不能形成稳定的分散状态而在水溶液中聚集。鉴于这样的问题，已进行了各种尝试。具体而言，已经提出了通过诸如超声波处理的机械分散处理将碳纳米管分散到分散介质中的方法。然而，这些方法的问题在于，虽然在照射超声波时分散性良好，但是当超声波照射结束时，碳纳米管开始聚集，并且当碳纳米管的浓度增加时聚集。另外，已经提出了使用各种分散剂分散和稳定碳纳米管的方法。例如，已提出如下方法：使用阴离子表面活性剂(如十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠)，或非离子表面活性剂(如Triton(注册商标)-X-100)，通过超声波处理碳纳米管将碳纳米管分散在水中或N-甲基-2-吡咯烷酮(下文称为NMP)中。另外，还提出了使用诸如聚乙烯吡咯烷酮(下文称为PVP)或纤维素衍生物、水溶性聚合物等基于聚合物的分散剂代替表面活性剂而将碳纳米管分散到诸如水或NMP等分散介质中的方法。然而，这些方法还存在如下问题：当微细碳纤维以高浓度分散到分散介质中时，由于粘度增加处理变得困难。因此，为了扩大碳纳米管应用，制备碳纳米管均匀分散到分散介质中的分散液尤为重要。
技术实现思路
技术问题本公开旨在提供一种碳纳米管均匀地分散在分散介质中的碳纳米管分散液，其制备方法，以及使用该碳纳米管分散液制备电极浆料和电极的方法。技术方案本申请的一个实施方式提供了一种碳纳米管分散液，其包含缠结型碳纳米管、分散介质和部分氢化的腈橡胶，所述部分氢化的腈橡胶具有根据以下数学式1计算的0.5重量％至40重量％的残余双键(RDB)值，其中所述碳纳米管的分散粒径具有2μm至5μm的粒径分布D50。[数学式1]RDB(重量％)＝BD重量/(BD重量+HBD重量)×100在数学式1中，BD表示共轭二烯衍生的结构单元，HBD表示氢化的共轭二烯衍生的结构单元。根据本说明书中描述的实施方式的碳纳米管分散液是分散碳纳米管的溶液，并且，与分散介质和碳纳米管一起，包含具有特定范围的残留双键值的部分氢化的腈橡胶作为主要成分以分散碳纳米管。在包含电极活性材料的电极浆料阶段中，碳纳米管不能有效地分散。本实施方式涉及在将碳纳米管混合到电极浆料中之前将碳纳米管单独分散的分散体，并且将该分散体中包含的组分(特别是部分氢化的腈橡胶)与包含在该电极浆料中的组分区分开来。根据本申请的另一个实施方式，所述部分氢化的腈橡胶包含α,β-不饱和腈衍生的结构单元、共轭二烯衍生的结构单元和氢化的共轭二烯衍生的结构单元。这里，相对于所述橡胶的总重量，所述α,β-不饱和腈衍生的结构单元的含量可以为20重量％至50重量％。根据本申请的另一个实施方式，所述碳纳米管分散液包含其中所述部分氢化的腈橡胶被引入碳纳米管的表面的碳纳米管复合物。在该复合物中，所述部分氢化的腈橡胶可以以涂覆形式存在于至少一部分碳纳米管表面上。根据本申请的另一个实施方式，所述缠结型碳纳米管的分散粒径具有D50为2μm至5μm，D10为0.5μm至1.5μm且D90为6μm至10μm的粒径分布。本文中，粒径分布D50可以定义为粒径分布中50％基点处的粒径。另外，所述碳纳米管的分散粒径可以使用激光衍射法来测量。更具体而言，将分散有碳纳米管的分散液引入市售的激光衍射粒度测量装置(例如MalvernMS300)，算出粒径分布中50％基点处的平均粒径(D50)。D10和D90分别表示粒径分布中10％和90％处的粒径。本申请的另一个实施方式提供了一种用于制备碳纳米管分散液的方法，其包括将缠结型碳纳米管、分散介质和具有根据数学式1计算的0.5重量％至40重量％的残余双键(RDB)值的部分氢化的腈橡胶混合。本申请的另一个实施方式提供了一种制备碳纳米管分散液的方法，其包括通过混合缠结型碳纳米管和分散介质来制备碳纳米管浆料；以及将具有根据数学式1计算的0.5重量％至40重量％的残余双键(RDB)值的部分氢化的腈橡胶混合到所述碳纳米管浆料中。本申请的另一个实施方式提供了一种用于制备电极浆料的方法，该方法包括混合所述碳纳米管分散液、电极活性材料和粘合剂树脂。本申请的另一个实施方式提供了一种用于制备电极的方法，该方法包括通过混合所述碳纳米管分散液、电极活性材料和粘合剂树脂来制备电极浆料；以及使用所述电极浆料形成电极。本申请的另一个实施方式提供了一种包含所述碳纳米管分散液、电极活性材料和粘合剂树脂的电极浆料。本申请的另一个实施方式提供了一种使用包含所述碳纳米管分散液、电极活性材料和粘合剂树脂的电极浆料制备的电极，以及包含该电极的二次电池。所述电极使用电极浆料制备是指其包含所述电极浆料、其干燥物或其固化物。有益效果在根据本申请的实施方式的碳纳米管分散液中，通过使用控制能够与形成分散剂的碳纳米管相互作用的结构单元区域的含量以及能够与分散介质相互作用的结构单元区域的含量的部分氢化的基于腈的橡胶，可以将碳纳米管均匀地分散到分散介质中，并且除此之外，可以以高浓度分散并包含碳纳米管，而不用担心分散粘度的增加。具体实施方式在下文中，将更详细地描述本公开以阐明本公开。在本说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应被解释为限于常见或词典含义，而是应基于专利技术人可适当地定义术语概念以便以最好可能的方式描述自己专利技术的原则，而被解释为与本公开的技术思想相对应的含义和概念。根据本申请的一个实施方式的碳纳米管分散体包含缠结型碳纳米管、分散介质和部分氢化的腈橡胶，所述部分氢化的腈橡胶具有根据以下数学式1计算的0.5重量％至40重量％的残余双键(RDB)值：[数学式1]RDB(重量％)＝BD重量/(BD重量+HBD重量)×100在数学式1中，BD表示共轭二烯衍生的结构单元，HBD表示氢化的共轭二烯衍生的结构单元。具有根据以下数学式1计算的0.5重量％至40重量％的残余双键(RDB)值的部分氢化的腈橡胶具有包含能与缠结型碳纳米管相互作用的结构单元区域(A)和能与分散介质相互作用的结构单元区域(B)的结构。因此，在使用分散剂制备碳纳米管分散液时，所述碳纳米管以与能够和碳纳米管相互作用的腈橡胶的结构单元区域(A)物理或化学结合的复合形式分散在分散介质中。当所述腈橡胶具有根据以下数学式1计算的0.5重量％至40重量％的残余双键(RDB)值时，分散介质的混容性增加，导致碳纳米管分散性增加。特别是，当根据数学式1计算出的残留双键(RDB)值为0.5重量％以上时，借助于碳纳米管与部分氢化的腈橡胶之间的π-π键，与碳纳米管表面的结合变得有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纳米管分散液，其包含：缠结型碳纳米管；分散介质；以及部分氢化的腈橡胶，所述部分氢化的腈橡胶具有根据以下数学式1计算的0.5重量％至40重量％的残余双键(RDB)值，其中所述碳纳米管的分散粒径具有2μm至5μm的粒径分布D50：[数学式1]RDB(重量％)＝BD重量/(BD重量+HBD重量)×100在数学式1中，BD表示共轭二烯衍生的结构单元，HBD表示氢化的共轭二烯衍生的结构单元。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.25 KR 10-2015-01371061.一种碳纳米管分散液，其包含：缠结型碳纳米管；分散介质；以及部分氢化的腈橡胶，所述部分氢化的腈橡胶具有根据以下数学式1计算的0.5重量％至40重量％的残余双键(RDB)值，其中所述碳纳米管的分散粒径具有2μm至5μm的粒径分布D50：[数学式1]RDB(重量％)＝BD重量/(BD重量+HBD重量)×100在数学式1中，BD表示共轭二烯衍生的结构单元，HBD表示氢化的共轭二烯衍生的结构单元。2.如权利要求1所述的碳纳米管分散液，其中，所述部分氢化的腈橡胶包含α,β-不饱和腈衍生的结构单元、共轭二烯衍生的结构单元和氢化的共轭二烯衍生的结构单元。3.如权利要求2所述的碳纳米管分散液，其相对于所述橡胶的总重量，包含20重量％至50重量％的所述α,β-不饱和腈衍生的结构单元。4.如权利要求1所述的碳纳米管分散液，其包含所述部分氢化的腈橡胶被引入所述碳纳米管的表面的碳纳米管复合物。5.如权利要求1所述的碳纳米管分散液，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兴植，李钟源，金东炫，权桂缗，安炳勳，金叡隣，崔相勳，崔贤，柳正根，
申请(专利权)人：LG化学株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR