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【兆恒机械】导电剂及其配套分散设备

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  • 添加日期:2021年12月09日

新型导电剂如石墨烯,碳纳米管以及复合导电剂是日前最受欢迎的导电添加剂。其中具有一维结构特性的碳纳米管(CNT)自从上世纪90年代初被首次制备和报道出来就一直是纳米材料界的明星材料,经过近30年的发展和研究,目前在很多领域显示出了巨大的应用潜力。目前碳纳米管最广的应用范围是作为导电剂加入到锂电池材料中。产业界综合产品性能、经济性等因素逐步选择用碳纳米管代替炭黑。随着技术成熟预计替代效应将会持续且更为显著。增量角度看,受到新能源汽车产业链强势驱动,导电剂市场持续爆发。

导电浆料的分散技术尤其重要,特别是在分散均匀性,稳定性等方面。电池材料的比表面积是特别重要的,比表面积对浆料的配制、极片的涂布影响较大,对电池首次库仑效率和循环性能有较大影响,孔隙率大小对高倍率充放电也有重要影响,最终影响到电池的循环寿命(如石墨比表面积太大,造成首次容量损失过多,降低使用寿命。而且加的粘结剂会比较多,造成内阻增加),而导电浆料的分散均匀性直接影响电池的各种性能。

  1. 碳纳米管的分散技术

  2. 机械辅助分散,常见的分散有超声,研磨,球磨,高速剪切,机械搅拌等;

  3. 碳纳米管表面化学改性;

  4. 碳纳米管的表面活性剂处理;

  5. 强酸强碱处理。

球磨分散:

球磨分散过程有较高的能量密度,能打散大的碳纳米管团聚体,打断长的碳纳米管纤维,同时也会使分散的短碳纳米管粘接起来,形成小型团聚体。

高品质的球磨机可将碳纳米管研磨成最小直径100nm的纳米的微粒,大大增加了材料的比表面积。球磨也可以将碳纳米管添加官能团。

超声分散:

超声常常用于分散、乳化和剥离溶液中的微粒。超声是纳米级颗粒分散的常用手段。尤其是使用探针式超声仪的时候,碳纳米管很容易被严重破坏。

强酸强碱:

强酸强碱处理就是通过强酸强碱的强氧化能力,把碳纳米管在缺陷处氧化溶断,然后将短的碳纳米管分散;同时是一个碳纳米管的纯化过程和共价功能化过程。强酸洗涤可以把团聚体表面的碳纳米管絮溶断分散,但不能进入团聚体本身,溶液中有较小的不能分散的团聚体存在,所以需要进行后续的过滤分离过程,整个工艺流程较长。

表面化学修饰:

碳纳米管表面缺陷少、缺乏活性基团,在各种溶剂中的溶解度都很低。通过添加合适的表面活性剂,例如十二烷基磺酸钠,十二烷基硫酸钠,聚乙烯吡咯烷酮等,形成非共价键结合,得到非共价功能化碳纳米管,同时提高溶解度,把碳纳米管分散于介质中。