中國粉體網(wǎng)訊 隨著高性能電子產(chǎn)品和儲能電池的高速發(fā)展，對導(dǎo)電漿料的需求也越來越多。導(dǎo)電漿料是將導(dǎo)電劑顆粒均勻分散于溶劑中所形成的顆粒懸浮液。導(dǎo)電漿料主要由導(dǎo)電相、黏結(jié)相和有機載體組成，其中以碳材料為導(dǎo)電相不僅符合綠色發(fā)展的要求，而且使用水基載體還能節(jié)約成本，降低環(huán)境污染。
碳基導(dǎo)電漿料的分類
以碳基材料為導(dǎo)電填料具有著諸多優(yōu)勢，碳在自然界以多種形式存在且碳儲量豐富，約占地球總質(zhì)量的0.027％，并且具有開采容易、價格低廉、加工制備工藝成熟、污染小、理化性能優(yōu)異的優(yōu)勢。 目前，國內(nèi)外碳基導(dǎo)電漿料所使用的導(dǎo)電填料主要是石墨、碳黑、碳納米管、石墨烯及各類復(fù)合填料等。
碳基導(dǎo)電漿料的組成及常用材料
碳基導(dǎo)電漿料的制備工藝
碳基導(dǎo)電漿料的一般制備流程就是將導(dǎo)電相、載體溶劑、分散劑三者按照組分比例均勻混合，制備成導(dǎo)電漿料，裝瓶等待材料表征和性能測試。其中對碳基材料的分散是整個流程中最重要的一步。由于碳基材料粉體粒度小，極易產(chǎn)生自發(fā)凝并，表現(xiàn)出強烈的團聚特性，不論在空氣中還是在液相中均易生成粒徑較大的二次粉體，團聚的結(jié)果導(dǎo)致碳基材料性能的嚴(yán)重劣化。因此穩(wěn)定、良好的分散效果是碳基導(dǎo)電漿料應(yīng)用在鋰離子電池中表現(xiàn)出出色電化學(xué)性能的前提。
碳基導(dǎo)電漿料的一般制備流程
制備碳基導(dǎo)電漿料分散方法
分散方法可分為化學(xué)改性法和物理分散法。
化學(xué)改性法主要包括共價鍵修飾法和非共價鍵修飾法。
共價鍵修飾分散法是通過一定的化學(xué)反應(yīng)使如碳基材料（石墨烯）與一些在溶液中具有良好分散效果的有機小分子、聚合物以及其他材料結(jié)合，對碳基材料（石墨烯）的表面進行改性，從而提高其在溶液中的分散能力。
非共價鍵修飾分散法是利用π－π鍵、離子鍵、氫鍵及其他非共價鍵的作用，使碳基材料（石墨烯）與疏水官能團結(jié)合，改善碳基材料（石墨烯）的分散穩(wěn)定性。
物理分散法主要包括球磨分散、超聲分散和機械攪拌分散。
1 球磨分散
球磨分散就是將碳基材料如石墨烯或者碳納米管放入裝有球磨珠且封閉的圓筒狀球磨機中，通過球磨珠與球磨珠、球磨珠與球磨罐之間發(fā)生的高頻高速的碰撞摩擦，使碳基材料在壓縮、剪切以及沖擊等力的充分作用下分散。
球磨機 圖源：上�？评鹂藱C器有限公司
球磨工藝的優(yōu)點在于：
（１）物料處在密閉機內(nèi)進行，沒有塵灰飛揚；
（２）應(yīng)用范圍廣，既可用于干磨也可用于濕磨；
（３）運轉(zhuǎn)可靠，研磨體便宜，且便于更換。
但球磨也不可避免有些缺點：
（１）體積龐大笨重；
（２）運轉(zhuǎn)時有強烈的振動和噪聲；
（３）工作效率低，消耗能量較大；
（４）研磨體與機體的摩擦損耗很大，并會沾污產(chǎn)品。
2 超聲分散
目前，超聲分散法是碳基材料在溶液中分散最常用的方法，利用超聲的空化作用，在溶液中產(chǎn)生剪切應(yīng)力，以高能高震蕩降低材料的表面能，從而達到分散的目的，分散濃度與超聲處理的時間和超聲功率有關(guān)。
50L石墨烯分散設(shè)備 圖源：杭州國彪超聲設(shè)備有限公司
超聲分散的優(yōu)點：
（１）分散效果顯著；
（２）設(shè)備體積小，質(zhì)量輕；
（３）操作簡單；
（４）設(shè)備效率高。
但是超聲分散也不可避免存在一些缺點：
（１）設(shè)備昂貴，造價高；
（２）用料越多，分散效果越差；
（３）可能會破壞樣品表面結(jié)構(gòu)，影響產(chǎn)品性能。
3 攪拌分散
攪拌分散也是導(dǎo)電漿料制備工藝中常用的一種物理分散方法，通過摩擦攪拌和磁力攪拌的作用產(chǎn)生足夠的剪切力來分散團聚的碳材料，可以通過調(diào)控參數(shù)來控制設(shè)備對導(dǎo)電漿料的分散效果。
納米分散機 圖源：上海依肯機械設(shè)備有限公司
攪拌分散操作簡單，成本低廉，且設(shè)備構(gòu)造簡單，它可以控制攪拌溫度、攪拌速度和冷卻速度等工藝參數(shù)，可操作性高。但是在攪拌腔體內(nèi)部往往存在攪拌不到的死區(qū)，影響漿料的均勻性，生產(chǎn)效率低，同時攪拌葉片易受物料腐蝕從而對漿料產(chǎn)生污染。
結(jié)語
目前，碳基導(dǎo)電漿料中碳材料的分散方法各具優(yōu)勢和缺陷。因此，從低耗減碳提效角度出發(fā)，碳材料分散工藝與設(shè)備的研發(fā)將成為重中之重。要制備出分散性良好的碳基導(dǎo)電漿料還需要進一步優(yōu)化導(dǎo)電漿料的配方和生產(chǎn)工藝，加大研磨強度和延長研磨時間。
參考來源：
馬青青等，炭基導(dǎo)電漿料制備工藝及性能表征的研究進展
周萍等，基于核磁共振技術(shù)測量研究鋰電池正極導(dǎo)電漿料的分散性
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