[发明专利]用盐酸洗涤碳和石墨以制备用于超级电容器的导电油墨

权利要求书

1.一种水基导电油墨组合物，其包括：

水性载体；

酸洗石墨颗粒；

炭黑颗粒；以及

将所述酸洗石墨颗粒和炭黑颗粒悬浮于所述水性载体中的至少一种稳定成分，所述至少一种稳定成分选自下组：分散剂、粘合剂、消泡剂及其组合，

其中：

以所述水基导电油墨组合物的总重量为基准计，该水基导电油墨组合物的元素污染物总水平小于100ppm；以及

所述元素污染物的总水平是下述在水基导电油墨组合物中浓度的总和：铝、钙、钴、铬、铜、铁、钾、镁、锰、镍和锌。

2.如权利要求1所述的水基导电油墨组合物，其特征在于，所述元素污染物总水平小于20ppm。

3.如权利要求1所述的水基导电油墨组合物，其特征在于，以所述水基导电油墨组合物的总重量为基准计，其具有小于50ppm的铁浓度。

4.如权利要求1所述的水基导电油墨组合物，其特征在于，以所述酸洗石墨颗粒和所述炭黑颗粒的总重量为基准计，至少90重量％的所述酸洗石墨颗粒和所述炭黑颗粒的粒度小于10微米。

5.如权利要求1所述的水基导电油墨组合物，其特征在于，所述水性载体主要由水组成。

6.如权利要求1所述的水基导电油墨组合物，其特征在于，所述水基导电油墨组合物不含亚烷基二醇。

7.如权利要求1所述的水基导电油墨组合物，其特征在于，所述水基导电油墨组合物的所有组分与乙腈化学相容。

8.如权利要求1所述的水基导电油墨组合物，其特征在于，所述至少一种稳定成分包括：

至少一种聚合物分散剂；

至少一种丙烯酸类粘合剂；

至少一种聚乙烯吡咯烷酮粘合剂；以及

至少一种消泡剂。

9.如权利要求8所述的水基导电油墨组合物，其特征在于，其包括：

约0.03重量％-约1.0重量％的酸洗石墨颗粒；

约0.40重量％-约6.0重量％的炭黑颗粒；

约0.02重量％-约0.45重量％的聚合物分散剂；

约1.0重量％-约8.0重量％的丙烯酸类粘合剂；

约1.0重量％-约8.0重量％的聚乙烯吡咯烷酮粘合剂；

约0.04重量％-约1.5重量％的消泡剂；以及

约75.05重量％-约97.43重量％的水性载体，

以所述水基导电油墨组合物的总重量为基准计，其中所述水基导电油墨组合物不含有机溶剂、水溶性有机共溶剂和亚烷基二醇。

10.如权利要求6所述的水基导电油墨组合物，其特征在于，所述至少一种聚乙烯吡咯烷酮粘合剂包括平均分子量为40,000Da-80,000Da的第一聚乙烯吡咯烷酮，和平均分子量为1.0×10⁶Da-1.5×10⁶Da的第二聚乙烯吡咯烷酮。

11.如权利要求1所述的水基导电油墨组合物，其特征在于，所述水基导电油墨组合物在1秒^-1剪切速率下粘度为约5厘泊-约25厘泊，且在100秒^-1剪切速率下粘度范围为约3厘泊-约10厘泊。

12.一种制备水基导电油墨组合物的方法，所述方法包括：

将炭黑颗粒、至少一种聚合物分散剂、至少一种丙烯酸类粘合剂、至少一种聚乙烯吡咯烷酮粘合剂、至少一种消泡剂和水添加到第一容器，以形成炭黑研磨相；

研磨所述炭黑研磨相；

将酸洗石墨颗粒、至少一种聚合物分散剂和水添加到第二容器，以形成石墨研磨相；

研磨所述石墨研磨相；以及

在第三容器中混合至少一部分的炭黑研磨相和至少一部分的石墨研磨相，以形成所述导电油墨组合物，

其中：

以所述水基导电油墨组合物的总重量为基准计，所述导电油墨组合物的元素污染物总水平小于100ppm；以及

所述元素污染物的总水平是下述在水基导电油墨组合物中浓度的总和：铝、钙、钴、铬、铜、铁、钾、镁、锰、镍和锌。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在酸中洗涤石墨颗粒以形成酸洗石墨颗粒。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述酸选自下组：盐酸、硫酸、硝酸及其混合物。