[发明专利]一种MXene基复合导电浆料及其制备方法和应用

说明书

一种MXene基复合导电浆料及其制备方法和应用，其中，MXene基复合导电浆料由以下重量百分比的原料复配制成：MXene导电基材料0.01‑50％、填充导电添加剂0‑50％、分散助剂0.5‑10％和溶剂50‑99.5％；制备方法包括：1)将分散助剂添加到溶剂中，混合均匀，得到混合液；2)将MXene导电基材料和填充导电添加剂加入到步骤1)制备得到的混合液中，混合均匀，得到MXene基复合导电浆料。本发明的MXene基复合导电浆料不仅具有更优异的导电性、良好的分散性和较好的储存稳定性等特征，而且，与传统的导电浆料相比，其在应用中所需用量也相对较低，从而有利于节省材料，即减少成本。

技术领域

本发明涉及电极材料及其制备技术领域，具体涉及一种MXene基复合导电浆料及其制备方法和应用。

背景技术

导电浆料(又称导电油墨)是指一种具有导电能力的粘稠液体，其是借助分散于浆料中的导电材料来构建导电网络来促进电子的迁移。导电浆料一般主要是由导电材料、填充导电添加剂、分散助剂和溶剂组成。采用分散助剂将导电材料均匀分散在溶剂中以构建导电网络，然后加入填充导电添加剂来弥补导电网络的空隙位置，进一步提升导电浆料的导电性。因此，导电浆料的电导率、分散性和稳定性等属性直接影响了其在各大领域的应用。

MXene作为一种新兴的二维(2D)过渡金属碳化物/氮化物，自2011年以来便受到了各国研究者的广泛关注。在结构方面，MXene是由碳层和过渡金属层交替组成的类石墨烯结构的二维材料，具有较大的比表面积和优异的金属导电性。相比于传统的导电剂，比如，导电炭黑、碳纳米管、石墨烯等，MXene具有更高的导电率，所需用量也相对较低。更重要的是，MXene作为一种新型的导电材料，其大片层结构相互叠加构建的三维导电骨架能够促进电子的快速迁移。

然而，由于MXene的大片层结构和高比表面积，MXene片层与片层之间存在较强的范德华作用力，使得MXene纳米片发生不可逆的堆叠和团聚，难以均匀的分散到溶剂中，严重影响了MXene导电浆料的导电性、分散性等性能的发挥。此外，MXene片层表面暴露的末端金属原子极易被氧化，从而丧失MXene的本征属性。因此，如何开发一种高导电、高稳定、均匀分散的MXene导电浆料已成为当前亟待解决的技术难题。

发明内容

基于此，本发明提供了一种MXene基复合导电浆料及其制备方法和应用，以解决现有技术的MXene纳米片发生不可逆的堆叠和团聚，难以均匀的分散到溶剂中，从而严重影响MXene导电浆料的导电性、分散性等性能发挥的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种MXene基复合导电浆料，其由以下重量百分比的原料复配制成：MXene导电基材料0.01-50％、填充导电添加剂0-50％、分散助剂0.5-10％和溶剂50-99.5％。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述MXene导电基材料为MXene粉体、MXene单片层纳米片、MXene多片层纳米片、碳纳米管@MXene复合材料、石墨烯@MXene复合材料、导电炭黑@MXene复合材料、生物质碳@MXene复合材料、高分子聚合物@MXene复合材料中的一种或多种。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述填充导电添加剂为碳材料、纳米金属粉、有机银中的一种或多种，其中，碳材料为导电石墨、导电炭黑、石墨烯或碳纳米管；所述纳米金属粉为银纳米金属、铜纳米金属、金纳米金属或铂纳米金属粉；有机银为硝酸银、醋酸银、草酸银或丁酸银。