一种高粘度碳纳米管导电浆料的降粘方法与流程

1.本发明涉及一种浆料降粘方法，具体为一种高粘度碳纳米管导电浆料的降粘方法。


背景技术：

2.生长碳纳米管的催化剂是由各种金属化合物配制而成，将碳纳米管作为导电剂应用于锂电池使用能明显提升锂电池的性能，因此碳纳米管在锂电池中的应用越来越广泛；但锂离子电池材料的应用中对金属杂质要求严苛，故将碳纳米管应用于锂电池领域方面，需要对碳纳米管进行提纯；由于酸提纯法对碳管结构破坏小，提纯后碳管纯度较高，故为主流的提纯方法；利用盐酸或硝酸等。将碳纳米管中的金属化合物溶解在酸中，然后经过水洗洗涤去除，达到提纯的目的。
3.将碳纳米管进行酸提纯后，碳纳米管表面会接入一些含氧官能团，如羧基，羟基，羰基等，官能团的引入有利于提高其分散性能；但是过多的官能团增加了碳纳米管相互之间的吸引力，从而导致碳纳米管分散成导电浆料后，表面的官能团再互相吸引，导致浆料整体的粘度增大，即产生返稠现象，影响了碳纳米管浆料的储存稳定性，也影响了浆料在锂电池配浆时的加工性能，给下游应用带来了不便。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种高粘度碳纳米管导电浆料的降粘方法，以解决上述技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高粘度碳纳米管导电浆料的降粘方法，其特征在于：包括以下步骤：
6.步骤1、碳纳米管提纯前期准备：取羧基处理碳纳米管，并依次向其加入二氯甲烷10份、草酰氯1.2份、dmf 0.1份，得到混合溶液a；将混合溶液 a于室温下搅拌过夜，旋蒸除去溶剂，回收底层黑色固体，洗涤，抽滤，干燥，得酰氯化碳纳米管。
7.步骤2、制得酰氯化碳纳米管1份，依次向其加入二氯甲烷10份、甘氨酸1.2份、三乙胺2份，置于室温下搅拌使其充分混合，然后加入35份质量分数为8％的碳酸氢钠饱和溶液进行淬灭反应，旋蒸去除溶剂，过滤回收底层黑色固体，用去离子水洗涤、抽滤、干燥、称重得到除去碳纳米管中的金属杂质的碳纳米管。
8.步骤3、碳纳米管改性：将固液混合倒入离心机中，离心将酸液分离出来，使用去离子水反复冲洗至接近中性，再加入ph值调节剂，以除去碳纳米管表面大部分的酸性官能团；
9.步骤4、向所述碳纳米管溶液中加入分散剂和溶剂并预混合分散，通过研磨介质再进一步分散，在分散后期碱性分散剂，将浆料的ph值调整为碱性，以彻底除去碳管中的酸性官能团；
10.步骤5、继续研磨浆料，直至浆料粘度稳定。
11.优选的，在步骤2中，还可通过加入盐酸、硝酸、氢氟酸、硫酸中的一种进行金属杂
质去除。
12.优选的，在步骤2中，碳纳米管在盐酸、硝酸、氢氟酸中的一种酸液处理后，可使用离心机将酸液与碳纳米管分离，使用去离子水洗涤至ph值为 3
‑
5，再使用碱性化合物将浆料调整至ph值为5
‑
6。
13.优选的，所述碱性化合物为氢氧化钠、氢氧化钠锂，碳酸钠、氢氧化钾、碳酸氢钠中的一种。
14.优选的，所述碱性化合物需预先配成1％
‑
80％的溶液。
15.优选的，在步骤2中，将处理好的碳纳米管先加入溶剂，预混合混合砂磨至粒度小于2um后再加入碱性调节剂。
16.优选的，所述碱性分散剂的添加重量为碳纳米管含重量的0.0002％
‑
60％。
17.优选的，在步骤3中，浆料粘度稳定时，浆料的ph值为7
‑
10。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
19.本方法加入甘氨酸改性碳纳米管后，导电性能增强较为明显，24h导电稳定性提高30％以上；由于采用碳纳米管本身改性而非加入分散剂的方法(现有技术)来提高碳纳米管的分散效果，消除了分散剂对碳纳米管导电性能的影响，具有极大的应用价值；通过调整浆料ph值和去掉浆料中的酸性官能团的方法，使得浆料在调节稳定性后使碳纳米管浆料在储存过程中粘度变化较小，反稠现象得到明显改善，从而达到一定的降粘效果。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是本实施例凸显碳纳米管浆料粘度的说明示意图。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
23.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种高粘度碳纳米管导电浆料的降粘方法，包括以下步骤：
24.步骤1、碳纳米管提纯前期准备：取羧基处理碳纳米管，并依次向其加入二氯甲烷10份、草酰氯1.2份、dmf 0.1份，得到混合溶液a；将混合溶液 a于室温下搅拌过夜，旋蒸除去溶剂，回收底层黑色固体，洗涤，抽滤，干燥，得酰氯化碳纳米管。
25.步骤2、制得酰氯化碳纳米管1份，依次向其加入二氯甲烷10份、甘氨酸1.2份、三乙胺2份，置于室温下搅拌使其充分混合，然后加入35份质量分数为8％的碳酸氢钠饱和溶液进行淬灭反应，旋蒸去除溶剂，过滤回收底层黑色固体，用去离子水洗涤、抽滤、干燥、称重得到除去碳纳米管中的金属杂质的碳纳米管。
26.步骤3、碳纳米管改性：将固液混合倒入离心机中，离心将酸液分离出来，使用去离子水反复冲洗至接近中性，再加入ph值调节剂，以除去碳纳米管表面大部分的酸性官能团；
27.步骤4、向碳纳米管溶液中加入溶剂并预混合分散，通过研磨介质再进一步分散，在分散后期碱性分散剂，将浆料的ph值调整为碱性，以彻底除去碳管中的酸性官能团；
28.步骤5、继续研磨浆料，直至浆料粘度稳定。
29.具体的，在步骤2中，还可通过加入盐酸、硝酸、氢氟酸、硫酸中的一种进行金属杂质去除。
30.具体的，在步骤2中，碳纳米管在盐酸、硝酸、氢氟酸中的一种酸液处理后，可使用离心机将酸液与碳纳米管分离，使用去离子水洗涤至ph值为 3
‑
5，再使用碱性化合物将浆料调整至ph值为5
‑
6。
31.具体的，所述碱性化合物为氢氧化钠、氢氧化钠锂，碳酸钠、氢氧化钾、碳酸氢钠中的一种。
32.具体的，所述碱性化合物需预先配成1％
‑
80％的溶液。
33.具体的，在步骤2中，将处理好的碳纳米管先加入溶剂，预混合混合砂磨至粒度小于2um后再加入碱性调节剂。
34.具体的，所述碱性分散剂的添加重量为碳纳米管含重量的0.0002％
‑
60％。
35.具体的，在步骤3中，浆料粘度稳定时，浆料的ph值为7
‑
11。
36.本方法通过调整浆料ph值和去掉浆料中的酸性官能团的方法，使得浆料在调节稳定性后使碳纳米管浆料在储存过程中粘度变化较小，反稠现象得到明显改善，可通过此方式降低碳纳米管浆料粘度。
37.以下通过实施例具体说明本方法的试验过程和试验效果。
38.实施例1取300g去离子水，加入15g氢氧化钠，调配成5％的氢氧化钠溶液，加入10g配好的溶液于湿料碳管中，再加入300g去离子水进行洗涤，搅拌均匀后离心，使用精密ph试纸测试离心后的液体的ph值，重复上述步骤，直至ph值为5
‑
6，取30g烘干粉碎好的碳管，加入713g溶剂，预混合后加入砂磨机中，研磨1.5小时后，加入碱性调节剂继续研磨0.5小时。
39.实施例2取300g去离子水，加入15g氢氧化锂，调配成5％的氢氧化锂溶液，加入10g配好的溶液于湿料碳管中，再加入300g去离子水进行洗涤，搅拌均匀后离心，使用精密ph试纸测试离心后的液体的ph值，重复上述步骤，直至ph值5
‑
6，取30g烘干粉碎好的碳管，加入713g溶剂，预混合后加入砂磨机中，研磨1.5小时后，加入碱性调节剂，继续研磨0.5小时。
40.实施例3取300g去离子水，加入15g氢氧化钾，调配成5％的碳酸钠溶液，加入10g配好的溶液于湿料碳管中，再加入300g去离子水进行洗涤，搅拌均匀后离心，使用精密ph试纸测试离心后的液体的ph值，重复上述步骤，直至ph值5
‑
6，取30g烘干粉碎好的碳管，加入713g溶剂，预混合后加入砂磨机中，研磨1.5小时后，加入碱性调节剂，继续研磨0.5小时。
41.实施例4取300g去离子水，加入15g碳酸钠，调配成5％的碳酸钠溶液，加入10g配好的溶液于湿料碳管中，再加入300g去离子水进行洗涤，搅拌均匀后离心，使用精密ph试纸测试离心后的液体的ph值，重复上述步骤，直至ph值7
‑
8，取30g烘干粉碎好的碳管，加入713g溶剂，预混合后加入砂磨机中，研磨1.5小时后，加入碱性调节剂，继续研磨0.5小时。
42.实施例5取300g去离子水，加入15g氢氧化锂，调配成5％的碳酸钠溶液，加入10g配好的溶液于湿料碳管中，再加入300g去离子水进行洗涤，搅拌均匀后离心，使用精密ph试纸
测试离心后的液体的ph值，重复上述步骤，直至ph值7
‑
8，取30g烘干粉碎好的碳管，加入713g溶剂，预混合后加入砂磨机中，研磨1.5小时后，加入碱性调节剂，继续研磨0.5小时。
43.实施例6取30g烘干粉碎好的湿料碳管，加入713g溶剂，预混合后加入砂磨机中，研磨2小时。
44.图1为实施例1
‑
实施例6中的最后得到的碳纳米管导电浆料的粘度，以及放置一段时间后对应的粘度单位值。
45.由图1中的各实施例可以看出，实施例6未做任何处理，其粘度变化成线性增长，其他实施例粘度在一定范围后趋于稳定，其中，实施例2粘度最为稳定，可通过实施例2的方式对碳纳米管浆料降粘，使碳纳米管粘度保持在一个稳定值，从而保持稳定的导电性能。
46.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
47.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
48.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。