一种改性碳纳米管/炭黑复合导电浆料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，提供了一种改性碳纳米管/炭黑复合导电浆料及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的复合导电浆料由以下质量百分数的组分组成：改性碳纳米管1～5％；炭黑1～5％；有机溶剂90～98％；所述改性碳纳米管由碳纳米管经过等离子处理得到；所述复合导电浆料的粘度为2000～8000mPa

【技术实现步骤摘要】
一种改性碳纳米管/炭黑复合导电浆料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种改性碳纳米管/炭黑复合导电浆料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池一般包括正极片、负极片、间隔于正极片和负极片之间的隔膜。正极片包括正极集流体和涂布在正极集流体上的正极膜片，负极片包括负极集流体和涂布在负极集流体上的负极膜片。电池极片制备时，首先将活性物质、导电剂、粘接剂和溶剂一起制成电极浆料，再将其按要求涂覆在集流体表面，然后进行干燥，得到电池极片。电极浆料中各组分分散得越均匀，极片便具有越好的加工性能，且电极各处的阻抗分布均匀，在充放电时活性物质的作用可以发挥得越大，其平均克容量发挥将会有所提升，从而提升全电池的性能。其中导电剂的性能直接影响电极浆料的性能，锂离子电池生产的厂家大多会根据导电剂的形态、颗粒大小、比表面积、导电性能的不同而混合搭配使用导电剂。当前，电极浆料中使用较广泛的导电剂为导电炭黑、导电石墨、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种的组合。
[0003]碳纳米管的导电性和高长径比决定了其是一种较为理想的导电剂，与传统导电剂如导电碳黑等相比，碳纳米管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。但碳纳米管比表面积大，难润湿，需要引入分散剂才能将碳纳米管较好的分散于溶剂中，否则导电浆料易团聚、沉降。但分散剂电化学稳定性较差，高电压下会发生反应，影响电池性能。目前现有技术无法提供一种同时具备良好的导电性和分散性的导电浆料。
专利技术内容
[0004]针对以上问题，本专利技术的目的在于提供一种改性碳纳米管/炭黑复合导电浆料及其制备方法和应用。本专利技术提供的改性碳纳米管/炭黑复合导电浆料不含分散剂，采用改性碳纳米管和炭黑，并控制复合导电浆料的粘度，使复合导电浆料不易团聚和沉降，同时具备良好的导电性。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种改性碳纳米管/炭黑复合导电浆料，不含分散剂，由以下质量百分数的组分组成：
[0007]改性碳纳米管1～5％；
[0008]炭黑1～5％；
[0009]有机溶剂90～98％；
[0010]所述改性碳纳米管由碳纳米管经过等离子处理得到；
[0011]所述改性碳纳米管/炭黑复合导电浆料的粘度为2000～8000mPa
·
s；
[0012]所述有机溶剂为吡咯烷酮类有机溶剂或酰胺类有机溶剂。
[0013]优选的，所述碳纳米管的管径为5～30nm，长径比为500～3000:1；所述碳纳米管为
阵列式碳纳米管和缠绕式碳纳米管中的一种或两种。
[0014]优选的，所述吡咯烷酮类有机溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮；所述酰胺类有机溶剂为N,N
‑
二甲基乙酰胺和/或N,N
‑
二甲基甲酰胺。
[0015]优选的，所述炭黑的比表面积为55～85m2/g，吸油值为100～300g/100mL。
[0016]优选的，所述等离子处理的功率为100～5000W；所述等离子处理在空气或氧气气氛下进行。
[0017]本专利技术还提供了上述技术方案所述复合导电浆料的制备方法，包括以下步骤：
[0018]提供经等离子体处理的改性碳纳米管；
[0019]将所述改性碳纳米管和有机溶剂第一混合后进行第一分散处理，得到改性碳纳米管预分散液；
[0020]将所述改性碳纳米管预分散液和炭黑第二混合后进行第二分散处理，得到改性碳纳米管/炭黑复合导电浆料。
[0021]优选的，所述第一混合的方式为机械搅拌，所述第一混合的时间为0.5～4h；所述第一分散处理的时间为4～8h。
[0022]优选的，所述第一分散处理和第二分散处理的方式独立地为砂磨、均质或乳化。
[0023]优选的，所述第二混合为将所述炭黑分批次加入所述改性碳纳米管预分散液中；所述第二分散处理包括：每次加入炭黑后分散30～120min，直至改性碳纳米管/炭黑复合导电浆料的粘度达到2000mPa
·
s～8000mPa
·
s。
[0024]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的复合导电浆料在锂离子电池中的应用。
[0025]本专利技术提供了一种改性碳纳米管/炭黑复合导电浆料，不含分散剂，由以下质量百分数的组分组成：改性碳纳米管1～5％；炭黑1～5％；有机溶剂90～98％；所述改性碳纳米管由碳纳米管经过等离子处理得到；所述改性碳纳米管/炭黑复合导电浆料的粘度为2000～8000mPa
·
s；所述有机溶剂为吡咯烷酮类有机溶剂或酰胺类有机溶剂。本专利技术通过对碳纳米管进行等离子处理，使碳纳米管表面化学键断裂，等离子体中的自由基与断裂的化学键结合形成交联结构，提高碳纳米管表面活性，进而提高碳纳米管的浸润性，使碳纳米管在无分散剂的条件下能够良好分散；通过加入炭黑，增加碳纳米管间的空间位阻，同时调整浆料流变粘度，减少碳纳米管分散后团聚的趋势，提高浆料的抗沉降性能，提高浆料的稳定性。与常规碳纳米管导电浆料相比，本专利技术提供的改性碳纳米管/炭黑复合导电浆料无需使用分散剂，避免了分散剂与下游应用体系不兼容的问题，提高了体系的电化学稳定性。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例1中使用的等离子处理设备示意图，其中：
①
为碳纳米管层限厚挡板，
②
为碳纳米管下料机，
③
为限位挡板间隙，
④
为履带传输装置，
⑤
为等离子体控制器，
⑥
为等离子体发生器，
⑦
为等离子体发生器与待处理物料间隙，
⑧
为碳纳米管粉体层，
⑨
为收料装置；
[0027]图2为以实施例1和对比例1的导电浆料制成的纽扣电池的电化学性能测试图。
具体实施方式
[0028]本专利技术提供了一种改性碳纳米管/炭黑复合导电浆料，不含分散剂，由以下质量百分数的组分组成：
[0029]改性碳纳米管1～5％；
[0030]炭黑1～5％；
[0031]有机溶剂90～98％；
[0032]所述改性碳纳米管由碳纳米管经过等离子处理得到；
[0033]所述改性碳纳米管/炭黑复合导电浆料的粘度为2000～8000mPa
·
s；
[0034]所述有机溶剂为吡咯烷酮类有机溶剂或酰胺类有机溶剂。
[0035]在本专利技术中，若无特殊说明，所述各物质均为本领域技术人员熟知的市售商品。
[0036]在本专利技术中，所述复合导电浆料包括质量分数为1～5％的改性碳纳米管，优选为2～4％；所述改性碳纳米管由碳纳米管经过等离子处理得到。在本专利技术中，所述碳纳米管的管径优选为5～30nm，更优选10～30nm，进一步优选为20～30nm，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性碳纳米管/炭黑复合导电浆料，其特征在于，不含分散剂，由以下质量百分数的组分组成：改性碳纳米管1～5％；炭黑1～5％；有机溶剂90～98％；所述改性碳纳米管由碳纳米管经过等离子处理得到；所述改性碳纳米管/炭黑复合导电浆料的粘度为2000～8000mPa
·
s；所述有机溶剂为吡咯烷酮类有机溶剂或酰胺类有机溶剂。2.根据权利要求1所述的复合导电浆料，其特征在于，所述碳纳米管的管径为5～30nm，长径比为500～3000:1；所述碳纳米管为阵列式碳纳米管和缠绕式碳纳米管中的一种或两种。3.根据权利要求1所述的复合导电浆料，其特征在于，所述吡咯烷酮类有机溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮；所述酰胺类有机溶剂为N,N
‑
二甲基乙酰胺和/或N,N
‑
二甲基甲酰胺。4.根据权利要求1所述的复合导电浆料，其特征在于，所述炭黑的比表面积为55～85m2/g，吸油值为100～300g/100mL。5.根据权利要求1所述的复合导电浆料，其特征在于，所述等离子处理的功率为100～5000W；所述等离子处理在空气或氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭崇军，李召平，
申请(专利权)人：东莞瑞泰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：