CN103400991A - 水性碳纳米管浆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于锂离子电池浆料制备技术领域的一种水性碳纳米管浆料及其制备方法。该浆料由以下重量百分比的物质组成：2-10％的碳纳米管，0.5-5％的分散剂，0-1％的消泡剂，0-1％的悬浮增稠剂，余量为去离子水。本发明的水性碳纳米管浆料极大的提高了水性正极浆料的电池性能；分散剂与悬浮增稠剂为水性正极浆料用的正常添加物，不会带入其它杂质；消泡剂易挥发，制备过程完毕后没有残留，不会影响材料性能。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池浆料制备技术领域，具体涉及一种水性碳纳米管浆料及其制备方法。
背景技术
锂离子电池水基正极浆料由于没使用污染环境且难于回收的有机溶剂，且水的沸点也比有机溶剂较低，因此在制备电池极片的过程中具有环保安全、能源节约、成本降低、效率提高的优势。但由于电池材料尤其是导电剂SP及KS在水中的分散性极差，水基正极材料电池性能不太令人满意。
专利201110097648.1及201110097647.7提供了一种碳纳米管浆料的制备方法，该方法均需要绝缘基底的参与，采用激光切割设备，制备工艺比较复杂，成本高，不适合大规模工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水性碳纳米管浆料。
本发明的目的还在于提供上述水性碳纳米管浆料的制备方法。
一种水性碳纳米管浆料，该浆料由以下重量百分比的物质组成：2-10％的碳纳米管，0.5-5％的分散剂，0-1％的消泡剂，0-1％的悬浮增稠剂，余量为去离子水。
所述分散剂为聚苯乙烯磺酸锂、聚苯乙烯磺酸钠、萘磺酸-苯乙烯磺酸-马来酸酐聚合物的锂盐或萘磺酸-苯乙烯磺酸-马来酸酐聚合物的锂盐。
所述消泡剂为乙醇或异丙醇。
所述悬浮增稠剂为羧甲基纤维素钠或聚丙烯腈。
上述水性碳纳米管浆料的制备方法，按照如下步骤进行：
(1)按重量份数，将0.5-5份分散剂和0-1份悬浮增稠剂溶解于83-97份去离子水中，再加入2-10份碳纳米管；
(2)加入0-1份消泡剂，搅拌或沙磨4-8h，制成。
本发明的有益效果：本发明的水性碳纳米管浆料极大的提高了水性正极浆料的电池性能；采用聚苯乙烯磺酸锂、萘磺酸-苯乙烯磺酸-马来酸酐聚合物分散剂，不与水性胶产生化学反应；分散剂与悬浮增稠剂为水性正极浆料用的正常添加物，不会带入其它杂质；聚丙烯腈既可以作为浆料的悬浮增稠剂，也可以作为扣电池原料组分使用；消泡剂易挥发，制备过程完毕后没有残留，不会影响材料性能。
附图说明
图1为CNT浆料与LFP复配的扣电池测试数据。
图2为传统导电剂SP复配LFP的扣电池测试数据。
图3为本发明实施例1浆料与胶黏剂混合后状态图。
图4为本发明实施例1浆料与胶黏剂涂膜后状态图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种水性碳纳米管浆料，该浆料由以下重量百分比的物质组成：7.2％的碳纳米管，1.8％的萘磺酸-苯乙烯磺酸-马来酸酐聚合物的锂盐，91％去离子水。
所述萘磺酸-苯乙烯磺酸-马来酸酐聚合物为摩尔比为1∶1∶1的萘酸，苯乙烯磺酸，马来酸酐经过聚合反应生成。
上述水性碳纳米管浆料的制备方法，按照如下步骤进行：
(1)称量200g去离子水，加入4g萘磺酸-苯乙烯磺酸-马来酸酐聚合物的锂盐，搅拌溶解；
(2)加入16g碳纳米管强力搅拌或沙磨6h，制得浆料。
采用四点法测试浆料挂膜后电阻率，测试步骤为：
(1)极片制备在光滑的硬纸壳膜上用300um的刮刀涂布，80℃烘干；以上极片被裁为长8cm，宽1cm的长条状，在30MPa保压1min，控制物料层压实密度为2.0-2.2g/cm3。
(2)使用精密直流电压电流源测试极片电阻，计算此极片的的体积电阻率。
采用上述方法测得实例所制的电阻率为0.11ohm.cm。
实施例1的浆料与磷酸锂铁(LFP)和聚丙烯腈胶黏剂(LA132)复配，配置成如下质量比例的复配物，LFP∶CNT(碳纳米管)∶萘磺酸-苯乙烯磺酸-马来酸酐聚合物的锂盐∶LA132＝91.25％∶3％∶0.75％∶5％，做成扣电池测试数据。同时与传统导电剂SP(炭黑类导电剂)复配物对比，LFP∶SP∶KS(石墨类导电剂)∶LA132＝89％∶4％∶2％∶5％。将测试数据制成图。从图1和图2可以看出与CNT浆料复配的LFP扣式电池，放电比容量数据分布更集中，且倍率性能也要比与传统导电剂SP复配LFP的扣式电池要好，LFP/CNT扣式电池1C充6C放的比容量与LFP/SP扣式电池1C充5C放的比容量相当。
该水性碳纳米管浆料与胶黏剂混合后如图3所示，涂膜后如图4所示，从图中可以看出，混合后为均匀粘流态，室温放置1天后，浆料状态无明显变化，涂膜后无气泡和颗粒产生。
实施例2
一种水性碳纳米管浆料，该浆料由以下重量百分比的物质组成：8％的碳纳米管，2％的聚苯乙烯磺酸锂，0.3％的异丙醇，0.2％的羧甲基纤维素钠，89.5％去离子水。
上述水性碳纳米管浆料的制备方法，按照如下步骤进行：
(1)将2g聚苯乙烯磺酸锂和0.2g羧甲基纤维素钠溶解于89.5g去离子水中，再加入8g碳纳米管；
(2)加入0.1g异丙醇，强力搅拌或沙磨4h，制得浆料。
采用四点法测试浆料挂膜后电阻率，测试步骤为：
(1)极片制备在光滑的硬纸壳膜上用300um的刮刀涂布，80℃烘干；以上极片被裁为长8cm，宽1cm的长条状，在30MPa保压1min，控制物料层压实密度为2.0-2.2g/cm3。
(2)使用精密直流电压电流源测试极片电阻，计算此极片的的体积电阻率。
采用上述方法测得实例所制的电阻率为0.12ohm.cm。
实施例3
一种水性碳纳米管浆料，该浆料由以下重量百分比的物质组成：10％的碳纳米管，5％的聚苯乙烯磺酸锂，1％的乙醇，1％的聚丙烯腈，83％去离子水。
上述水性碳纳米管浆料的制备方法，按照如下步骤进行：
(1)将5g聚苯乙烯磺酸锂和1g聚丙烯腈溶解于83g去离子水中，再加入10g碳纳米管；
(2)加入1g乙醇，强力搅拌或沙磨8h，制得浆料。
采用四点法测试浆料挂膜后电阻率，测试步骤为：
(1)极片制备在光滑的硬纸壳膜上用300um的刮刀涂布，80℃烘干；以上极片被裁为长8cm，宽1cm的长条状，在30MPa保压1min，控制物料层压实密度为2.0-2.2g/cm3。
(2)使用精密直流电压电流源测试极片电阻，计算此极片的的体积电阻率。
采用上述方法测得实例所制的电阻率为0.10ohm.cm。
实施例4
一种水性碳纳米管浆料，该浆料由以下重量百分比的物质组成：10％的碳纳米管，4％的聚苯乙烯磺酸钠，0.5％的乙醇，0.5％的羧甲基纤维素钠，85％去离子水。
上述水性碳纳米管浆料的制备方法，按照如下步骤进行：
(1)将4g聚苯乙烯磺酸钠和0.5g羧甲基纤维素钠溶解于85g去离子水中，再加入10g碳纳米管；
(2)加入0.5g乙醇，强力搅拌或沙磨6h，制得浆料。
采用四点法测试浆料挂膜后电阻率，测试步骤为：
(1)极片制备在光滑的硬纸壳膜上用300um的刮刀涂布，80℃烘干；以上极片被裁为长8cm，宽1cm的长条状，在30MPa保压1min，控制物料层压实密度为2.0-2.2g/cm3。
(2)使用精密直流电压电流源测试极片电阻，计算此极片的的体积电阻率。
采用上述方法测得实例所制的电阻率为0.11ohm.cm。
Claims (5)
1.一种水性碳纳米管浆料，其特征在于，该浆料由以下重量百分比的物质组成：2-10％的碳纳米管，0.5-5％的分散剂，0-1％的消泡剂，0-1％的悬浮增稠剂，余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述一种水性碳纳米管浆料，其特征在于，所述分散剂为聚苯乙烯磺酸锂、聚苯乙烯磺酸钠、萘磺酸-苯乙烯磺酸-马来酸酐聚合物的锂盐、萘磺酸-苯乙烯磺酸-马来酸酐聚合物的钠盐。
3.根据权利要求1所述一种水性碳纳米管浆料，其特征在于，所述消泡剂为乙醇或异丙醇。
4.根据权利要求1所述一种水性碳纳米管浆料，其特征在于，所述悬浮增稠剂为羧甲基纤维素钠或聚丙烯腈。
5.一种水性碳纳米管浆料的制备方法，其特征在于，按照如下步骤进行：
(1)按重量份数，将0.5-5份分散剂和0-1份悬浮增稠剂溶解于83-97份去离子水中，再加入2-10份碳纳米管；
(2)加入0-1份消泡剂，搅拌或沙磨4-8h，制成。
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Denomination of invention: Water-based carbon nanotube slurry and preparation method thereof Effective date of registration: 20170619 Granted publication date: 20150923 Pledgee: The Bank of Jiangsu Limited by Share Ltd Zhenjiang branch of science and technology Pledgor: Tiannai (Zhenjiang) Material Technology Co., Ltd. Registration number: 2017990000497 |
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