本發(fā)明屬于電池材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水性混合型導(dǎo)電漿料及其制備方法。

背景技術(shù)：

導(dǎo)電碳納米管、石墨烯因具有高的比表面積和優(yōu)良的導(dǎo)電性，是電池導(dǎo)電漿料和導(dǎo)電油墨的良好填充料。根據(jù)導(dǎo)電通道理論，導(dǎo)電漿料導(dǎo)電功能的實現(xiàn)是依靠導(dǎo)電填料粒子之間的彼此接觸，搭接成網(wǎng)絡(luò)狀或三維立體狀導(dǎo)電結(jié)構(gòu)形成能夠供電子流動的導(dǎo)電通道。

石墨烯是一種由碳原子組成的六角形蜂窩狀二維材料，在制備和使用過程中，容易發(fā)生堆疊現(xiàn)象，從而影響其在導(dǎo)電漿料中的分散性和表面可浸潤性，導(dǎo)致配料后容易絮凝，漿料導(dǎo)電性變差；碳納米管主要是由呈六邊形排列的碳原子構(gòu)成數(shù)層到數(shù)十層的同軸圓管，因本身顆粒小，極容易發(fā)生團聚現(xiàn)象，分散困難，制作出來的導(dǎo)電漿料容易因碳納米管的團聚和沉降而導(dǎo)致性能不穩(wěn)定。乙炔黑，分散性優(yōu)于碳納米管和石墨烯，但是，因其結(jié)構(gòu)屬于疏松實心微球，分散后導(dǎo)電微顆粒容易被高電阻的聚合物類分散劑和膠黏劑完全包覆，球狀顆粒之間直接接觸減少，不易連接成優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)狀或三維立體狀導(dǎo)電結(jié)構(gòu)；碳納米管、石墨烯和碳納米管中的碳原子均通過sp2方式進行雜化，因極性接近，理論上可以均勻搭配混合。通過對乙炔黑表面、碳納米管外管壁和石墨烯球體表面進行修飾并通過其它材料共混，開發(fā)出新型的導(dǎo)電漿料，理論上可行，應(yīng)用上具有實際意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種水性混合型導(dǎo)電漿料及其制備方法，通過對表面羧基功能化的石墨烯、碳納米管和乙炔黑結(jié)構(gòu)進行分析，篩選出合適羧基含量的原料，按照特定比例進行共混復(fù)配的方式最終制得致密、均勻且性能穩(wěn)定的水性混合型導(dǎo)電漿料。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案，一種水性混合型導(dǎo)電漿料，其特征在于由以下重量份的原料制備而成：

水和異丙醇混合液40-50份，

羧基含量為碳納米管管壁質(zhì)量0.5-2倍的羧基化管束狀碳納米管10-20份，

羧基化改性疏松片狀堆疊的石墨烯5-10份，

ph=5的球形乙炔黑3-5份，

質(zhì)量濃度為30%-50%的聚丙烯酰胺-甲基丙烯酸二乙基胺基乙酯-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸三元共聚物膠狀液體10-20份，

質(zhì)量濃度為40%的聚乙烯醇溶液40-60份。

進一步優(yōu)選，所述的水和異丙醇混合液中水與異丙醇的體積比為4:1。

進一步優(yōu)選，所述的羧基化改性疏松片狀堆疊的石墨烯是由鱗片石墨通過humers法進行氧化制備得到的。

進一步優(yōu)選，所述的聚丙烯酰胺-甲基丙烯酸二乙基胺基乙酯-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸三元共聚物膠狀液體的具體合成過程為：將單體丙烯酰胺、甲基甲基丙烯酸二乙基胺基乙酯和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸加入反應(yīng)釜中，再加入單體質(zhì)量5%-10%的質(zhì)量濃度為1%的硫酸銨溶液，然后進行聚合制得。

進一步優(yōu)選，所述的聚乙烯醇的相對分子質(zhì)量為50000-60000。

本發(fā)明所述的水性混合型導(dǎo)電漿料的制備方法，其特征在于具體步驟為：按照上述重量份配比分別稱取原料，將水和異丙醇混合液加入到反應(yīng)釜中并升溫至40-60℃，加入羧基含量為碳納米管管壁質(zhì)量0.5-2倍的羧基化管束狀碳納米管、羧基化改性疏松片狀堆疊的石墨烯和ph=5的球形乙炔黑，剪切攪拌1h，再將質(zhì)量濃度為30%-50%的聚丙烯酰胺-甲基丙烯酸二乙基胺基乙酯-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸三元共聚物膠狀液體和質(zhì)量濃度為40%的聚乙烯醇溶液加入到反應(yīng)釜中，充分混合均勻即可得到粘稠可流動且均勻油亮的黑色膠狀物質(zhì)水性混合型導(dǎo)電漿料。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

1、本發(fā)明選用結(jié)構(gòu)為管束狀碳納米管、疏松片狀堆疊的石墨烯和球形乙炔黑，混合后因空間結(jié)構(gòu)不同，比使用單一導(dǎo)電粉體更容易分散均勻，所得導(dǎo)電料漿均勻度、致密度更好，點、線、面、體之間形成更多連接，構(gòu)造出更加合理且致密的導(dǎo)電通道，提升導(dǎo)電漿料的導(dǎo)電性能；

2、本發(fā)明采用羧基修飾的導(dǎo)電微顆粒，不僅增強了其自身在水中的分散性，而且導(dǎo)電微顆粒表面羧基可以與自制的聚合物長鏈上的的胺基基團配位，在配位鍵作用下，隨著聚合物長鏈展開均勻分散，并且形成的配位混合物穩(wěn)定，與聚乙烯醇混合后，不易分層和團聚；

3、本發(fā)明所制得的高濃度導(dǎo)電漿料，維持了一定的黏度，導(dǎo)電顆粒不會因自重發(fā)生沉降或團聚，低分子共聚物具有強吸水性，溶劑體系不容易揮發(fā)導(dǎo)致濃度改變，儲存穩(wěn)定，使用時，稀釋容易，配制過程中僅需一般速度的攪拌即可，快捷方便，解決了以往導(dǎo)電漿料配料時間長，必須現(xiàn)配現(xiàn)用無法貯存的難題；

4、本發(fā)明所制得的高濃度導(dǎo)電漿料為水性體系，毒性小，更加環(huán)保，與鋰電池、鎳鐵電池中的鹽類活性物質(zhì)配伍性好，適用性廣泛。

具體實施方式

以下通過實施例對本發(fā)明的上述內(nèi)容做進一步詳細說明，但不應(yīng)該將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。

實施例

按照下述重量配比分別稱取原料（千克）：

1、體積比為4:1的水和異丙醇混合液45，

羧基含量為碳納米管管壁質(zhì)量0.5-2倍的羧基化管束狀碳納米管15，

羧基化改性疏松片狀堆疊的石墨烯8，

ph=5的球形乙炔黑4，

質(zhì)量濃度為40%的聚丙烯酰胺-甲基丙烯酸二乙基胺基乙酯-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸三元共聚物膠狀液體15，

質(zhì)量濃度為40%的聚乙烯醇（m=50000-60000）溶液50。

2、體積比為4:1的水和異丙醇混合液40，

羧基含量為碳納米管管壁質(zhì)量0.5-2倍的羧基化管束狀碳納米管20，

羧基化改性疏松片狀堆疊的石墨烯5，

ph=5的球形乙炔黑5，

質(zhì)量濃度為30%的聚丙烯酰胺-甲基丙烯酸二乙基胺基乙酯-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸三元共聚物膠狀液體10，

質(zhì)量濃度為40%的聚乙烯醇（m=50000-60000）溶液60。

3、體積比為4:1的水和異丙醇混合液50，

羧基含量為碳納米管管壁質(zhì)量0.5-2倍的羧基化管束狀碳納米管10，

羧基化改性疏松片狀堆疊的石墨烯10，

ph=5的球形乙炔黑3，

質(zhì)量濃度為50%的聚丙烯酰胺-甲基丙烯酸二乙基胺基乙酯-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸三元共聚物膠狀液體20，

質(zhì)量濃度為40%的聚乙烯醇（m=50000-60000）溶液40。

生產(chǎn)方法如下：按照上述重量配比分別稱取原料，將水和異丙醇混合液加入到反應(yīng)釜中并升溫至40-60℃，加入羧基化管束狀碳納米管、羧基化改性疏松片狀堆疊的石墨烯和ph=5的球形乙炔黑，剪切攪拌1h，再將聚丙烯酰胺-甲基丙烯酸二乙基胺基乙酯-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸三元共聚物膠狀液體和聚乙烯醇溶液加入到反應(yīng)釜中，充分混合均勻即可得到粘稠可流動且均勻油亮的黑色膠狀物質(zhì)水性混合型導(dǎo)電漿料。

所述的聚丙烯酰胺-甲基丙烯酸二乙基胺基乙酯-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸三元共聚物膠狀液體的具體合成過程為：將單體丙烯酰胺、甲基甲基丙烯酸二乙基胺基乙酯和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸加入反應(yīng)釜中，再加入單體質(zhì)量5%-10%的質(zhì)量濃度為1%的硫酸銨溶液，然后進行聚合制得。

以上實施例描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明原理的范圍下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進均落入本發(fā)明保護的范圍內(nèi)。