[发明专利]碳纳米管分散液及其制造方法

说明书

本发明涉及一种碳纳米管分散液，其制备方法，以及使用该碳纳米管分散液制备电极浆料和电极的方法，所述碳纳米管分散液包含缠结型碳纳米管、分散介质和部分氢化的腈橡胶，所述部分氢化的腈橡胶具有根据以下数学式(1)计算的0.5重量％至40重量％的残余双键(RDB)值，其中所述碳纳米管的分散粒径为2μm至5μm的粒径分布D₅₀。

技术领域

本申请要求于2015年9月25日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2015-0137106号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

本公开涉及碳纳米管均匀地分散在分散介质中的碳纳米管分散液，其制备方法，以及使用该碳纳米管分散液制备电极浆料和电极的方法。

背景技术

如碳黑、科琴黑、富勒烯、石墨烯和碳纳米管等的微细碳材料由于其电性能和导热性已被广泛用于如电子和能源领域等领域。特别地，碳纳米管(一种微细碳纤维)是直径为1μm以下的管型碳，并且由于其独特的结构使得其导电性、拉伸强度及耐热性高，因此有望在各种领域中使用并被商品化。

然而，尽管碳纳米管具有这种有用性，但由于低溶解性和分散性，碳纳米管的使用受到限制。换言之，碳纳米管存在的问题在于由于碳纳米管之间很强的范德华相互作用而不能形成稳定的分散状态而在水溶液中聚集。

鉴于这样的问题，已进行了各种尝试。具体而言，已经提出了通过诸如超声波处理的机械分散处理将碳纳米管分散到分散介质中的方法。然而，这些方法的问题在于，虽然在照射超声波时分散性良好，但是当超声波照射结束时，碳纳米管开始聚集，并且当碳纳米管的浓度增加时聚集。

另外，已经提出了使用各种分散剂分散和稳定碳纳米管的方法。例如，已提出如下方法：使用阴离子表面活性剂(如十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠)，或非离子表面活性剂(如Triton(注册商标)-X-100)，通过超声波处理碳纳米管将碳纳米管分散在水中或N-甲基-2-吡咯烷酮(下文称为NMP)中。另外，还提出了使用诸如聚乙烯吡咯烷酮(下文称为PVP)或纤维素衍生物、水溶性聚合物等基于聚合物的分散剂代替表面活性剂而将碳纳米管分散到诸如水或NMP等分散介质中的方法。然而，这些方法还存在如下问题：当微细碳纤维以高浓度分散到分散介质中时，由于粘度增加处理变得困难。

因此，为了扩大碳纳米管应用，制备碳纳米管均匀分散到分散介质中的分散液尤为重要。

发明内容

技术问题

本公开旨在提供一种碳纳米管均匀地分散在分散介质中的碳纳米管分散液，其制备方法，以及使用该碳纳米管分散液制备电极浆料和电极的方法。

技术方案

本申请的一个实施方式提供了一种碳纳米管分散液，其包含缠结型碳纳米管、分散介质和部分氢化的腈橡胶，所述部分氢化的腈橡胶具有根据以下数学式1计算的0.5重量％至40重量％的残余双键(RDB)值，其中所述碳纳米管的分散粒径具有2μm至5μm的粒径分布D₅₀。

[数学式1]

RDB(重量％)＝BD重量/(BD重量+HBD重量)×100

在数学式1中，BD表示共轭二烯衍生的结构单元，HBD表示氢化的共轭二烯衍生的结构单元。

根据本说明书中描述的实施方式的碳纳米管分散液是分散碳纳米管的溶液，并且，与分散介质和碳纳米管一起，包含具有特定范围的残留双键值的部分氢化的腈橡胶作为主要成分以分散碳纳米管。在包含电极活性材料的电极浆料阶段中，碳纳米管不能有效地分散。本实施方式涉及在将碳纳米管混合到电极浆料中之前将碳纳米管单独分散的分散体，并且将该分散体中包含的组分(特别是部分氢化的腈橡胶)与包含在该电极浆料中的组分区分开来。