[发明专利]一种水系碳纳米管浆料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种水系碳纳米管浆料及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将1～10质量份分散剂、1～10质量份分散剂助剂和60～98质量份溶剂混合，经一次研磨得到混合溶液；(2)将1～20质量份碳纳米管与步骤(1)得到的混合溶液混合后经二次研磨20～80min得到所述水系碳纳米管浆料。本发明在保证碳纳米管分散分散均匀的同时保证碳纳米管具有较高的长度，可以改善硅负极性能，有效提高锂离子电池循环寿命，减少电池老化造成的容量损失。

技术领域

本发明属于导电材料技术领域，涉及一种水系碳纳米管浆料及其制备方法和应用。

背景技术

碳纳米管在上世纪90年代被发现，乃至批量生产后，碳纳米管在电化学方面也尚未得到广泛应用，直到碳纳米管分散方法和分散工艺成熟后，碳纳米管作为导电添加剂在锂离子电池中的应用逐渐变得普遍，相比较于传统的炭黑导电剂，碳纳米管具有“长程”导电的优势，更优秀的导电性，目前，只有单壁碳纳米管导电添加剂具有较高的长径比，但单壁碳纳米管工业化大规模合成的困难，尚不能提供所需的量或以足够低的成本，难以大规模应用于电池制造等弊端，本专利在不使用单壁碳纳米管情况下，得到具有分散均匀的保持长度较高的碳纳米管导电浆料。在碳纳米管的分散过程中，分散程度和碳管长度往往是相悖的，均匀分散的碳纳米管导电浆料可以提供均匀的导电网络，从而提高导电性能，高长度碳纳米管导电浆料则更能发挥其长程导电优势，在水系硅碳负极体系，负极材料伴随充放电的收缩和膨胀，这种远距离的搭接、传导也尤为重要，一般合成的碳纳米管比较长、相互缠绕且难以分散，如上所述，碳纳米管导电浆料优异的特性与其长度是有着直接联系。

CN106046982A公开了一种高分散型水系碳纳米管导电浆料，包括以下重量份的组分：水溶性树脂10～60质量份、活性碳纳米管5～40质量份、水性溶剂B20～70质量份；所述活性碳纳米管是将碳纳米管进行高速搅拌，同时将分散剂溶于液体中通过喷雾的方式将其喷入搅拌中的碳纳米管粉体中，使得碳纳米管表面活化，得到的活性碳纳米管。其得到的水系碳纳米管浆料虽然分散性较好，但是碳纳米管长度较低，导电性差。

CN106189577A公开了一种高分散型水系碳纳米管导电浆料的制备方法，所述方法为：将碳纳米管进行高速搅拌，同时将分散剂溶于液体中通过喷雾的方式将其喷入搅拌中的碳纳米管粉体中，使得碳纳米管表面活化，得到的活性碳纳米管；活性碳纳米管与水溶性树脂、水性溶剂B、抗沉降剂、消泡剂混合，经超声或砂磨工艺混合均匀，制得高分散型水系碳纳米管导电浆料。其得到的水系碳纳米管浆料同样存在有碳纳米管长度较低，导电性差的问题。

上述方案均存在有制得水系碳纳米管浆料中碳纳米管的长度较低，导电性差的问题，因此，开发一种在保证浆料分散度的同时，碳纳米管长度大且导电性好的水系碳纳米管浆料是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水系碳纳米管浆料及其制备方法和应用，所述水系碳纳米管浆料中，均匀分散的碳纳米管导电浆料可以提供均匀的导电网络，从而提高导电性能，高长度碳纳米管导电浆料能发挥其长程导电优势，在水系硅碳负极体系，负极材料伴随充放电的收缩和膨胀，这种远距离的搭接、传导可以改善水系负极的性能，提高锂离子电池的电化学性能。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种水系碳纳米管浆料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将1～10质量份分散剂、1～10质量份分散剂助剂和60～98质量份溶剂混合，经一次研磨得到混合溶液；

(2)将1～20质量份碳纳米管与步骤(1)得到的混合溶液混合后经二次研磨20～80min(例如：20min、40min、45min、50min、60min或80min等)得到所述水系碳纳米管浆料。

本发明先将分散剂、分散剂助剂和溶剂混合进行研磨，使分散剂及分散助剂均匀溶解在溶剂中，提高后续碳纳米管的分散效果，可以在保证浆料的分散度的同时，最大程度保证碳纳米管的长径比。