用于制造电池电极的组合物的碳纳米管的分散体的制作方法

本发明涉及碳纳米管分散体，所述碳纳米管分散体可以用于制造用于电储存装置(如电池)的电极的组合物中。

背景技术：

1、电子工业有一种趋势是生产由更小且更轻的电池供电的更小的装置。具有如碳质材料和硅(氧化物)等负电极和如锂金属氧化物等正电极的电池可以提供相对高的功率和相对低的重量。此类电极通常由包含有机溶剂、粘合剂、活性材料(例如，碳质材料或锂金属氧化物)和任选的导电剂的溶剂浆料生产。

2、目前，选择的粘合剂是聚偏二氟乙烯(pvdf)，并且选择的有机溶剂是n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)。溶解在nmp中的pvdf粘合剂提供电极组合物中所有活性成分的优异粘附性和互连性。不幸的是，nmp是一种有毒材料并存在健康和环境问题，并且期望替代nmp作为pvdf粘合剂的溶剂。然而，nmp溶解pvdf的能力有些独特，后者不溶于许多其它有机溶剂。

3、导电剂通常是炭黑或石墨。碳纳米管因其良好的导电性和高纵横比，添加时在锂离子电池的正负电极材料中形成三维导电网络而备受关注，这可以提高电池的性能特性，如提高容量和循环寿命。然而，碳纳米管的纳米尺寸在处理干燥的碳纳米管时需要限制，并且碳纳米管已被证明难以充分分散，这导致电池性能降低。另外，用于基于nmp的浆料的分散剂可能与电池电极浆料中使用的替代性溶剂系统缺乏兼容性。

4、因此，本发明的一个目的是提供使用n-甲基-2-吡咯烷酮的替代物的碳纳米管分散体，用于制备形成电极的组合物和用于生产用于电池和其它电储存装置的高质量电极。

技术实现思路

1、本发明提供了一种碳纳米管的分散体，其包括有机介质、分散在所述有机介质中的碳纳米管和分散剂。

2、本发明还提供了一种用于生产电池电极的浆料组合物，所述浆料组合物包括本发明的分散体、电化学活性材料和粘合剂。

3、本发明进一步提供了一种电极，其包括集电器和在所述集电器上形成的膜，其中所述膜由本发明的所述浆料组合物沉积。

4、本发明进一步提供了一种电储存装置，其包括本发明的所述电极、反电极和电解质。

技术特征：

1.一种碳纳米管的分散体，其包括：

2.根据权利要求1所述的分散体，其中所述碳纳米管包括单壁碳纳米管。

3.根据权利要求1所述的分散体，其中所述碳纳米管包括多壁碳纳米管。

4.根据权利要求1所述的分散体，其中所述碳纳米管包括单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。

5.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述碳纳米管包括扶手椅、锯齿形或手性构型。

6.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述碳纳米管被官能团取代。

7.根据权利要求6所述的分散体，其中所述官能团包括碳纳米管可能包括氧、氮或氟。

8.根据权利要求6或7所述的分散体，其中所述官能团包括羰基、羟基、胺和/或酰胺官能团。

9.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述碳纳米管包括无定形碳或残余催化剂。

10.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述碳纳米管通过电弧放电、激光烧蚀、化学气相沉积(cvd)或高压一氧化碳歧化(hipco)合成。

11.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述单壁碳纳米管用臭氧处理、臭氧和过氧化氢处理、盐酸处理或热处理进行处理。

12.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述多壁碳纳米管用氢氧化钠或氢氧化钾进行处理。

13.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述碳纳米管的氧含量不超过10原子重量％，如不超过5原子重量％、如不超过2原子重量％、如不超过1.5原子重量％、如不超过1原子重量％、如不超过0.6原子重量、如不超过0.5原子重量％。

14.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述碳纳米管的bet表面积为10至2,000m2/g，如10至1,750m2/g、如10至1,600m2/g、如10至1,500m2/g、如10至1,400m2/g、如10至1,300m2/g、如10至1,200m2/g、如10至1,100m2/g、如10至1,000m2/g、如10至900m2/g、如10至800m2/g、如10至700m2/g、如10至600m2/g、如10至500m2/g、如10至400m2/g、如10至300m2/g、如10至200m2/g、如10至100m2/g、如10至50m2/g、如20至2,000m2/g、如20至1,750m2/g、如20至1,600m2/g、如20至1,500m2/g、如20至1,400m2/g、如20至1,300m2/g、如20至1,200m2/g、如20至1,100m2/g、如20至1,000m2/g、如20至900m2/g、如20至800m2/g、如20至700m2/g、如20至600m2/g、如20至500m2/g、如20至400m2/g、如20至300m2/g、如20至200m2/g、如20至100m2/g、如20至50m2/g、如50至2,000m2/g、如50至1,750m2/g、如50至1,600m2/g、如50至1,500m2/g、如50至1,400m2/g、如50至1,300m2/g、如50至1,200m2/g、如50至1,100m2/g、如50至1,000m2/g、如50至900m2/g、如50至800m2/g、如50至700m2/g、如50至600m2/g、如50至500m2/g、如50至400m2/g、如50至300m2/g、如50至200m2/g、如50至100m2/g、如100至2,000m2/g、如100至1,750m2/g、如100至1,600m2/g、如100至1,500m2/g、如100至1,400m2/g、如100至1,300m2/g、如100至1,200m2/g、如100至1,100m2/g、如100至1,000m2/g、如100至900m2/g、如100至800m2/g、如100至700m2/g、如100至600m2/g、如100至500m2/g、如100至400m2/g、如100至300m2/g、如100至200m2/g、如200至2,000m2/g、如200至1,7200m2/g、如200至1,600m2/g、如200至1,500m2/g、如200至1,400m2/g、如200至1,300m2/g、如200至1,200m2/g、如200至1,100m2/g、如200至1,000m2/g、如200至900m2/g、如200至800m2/g、如200至700m2/g、如200至600m2/g、如200至500m2/g、如200至400m2/g、如200至300m2/g、如300至2,000m2/g、如300至1,7300m2/g、如300至1,600m2/g、如300至1,500m2/g、如300至1,400m2/g、如300至1,300m2/g、如300至1,200m2/g、如300至1,100m2/g、如300至1,000m2/g、如300至900m2/g、如300至800m2/g、如300至700m2/g、如300至600m2/g、如300至500m2/g、如300至400m2/g、如400至2,000m2/g、如400至1,7400m2/g、如400至1,600m2/g、如400至1,500m2/g、如400至1,400m2/g、如400至1,300m2/g、如400至1,200m2/g、如400至1,100m2/g、如400至1,000m2/g、如400至900m2/g、如400至800m2/g、如400至700m2/g、如400至600m2/g、如400至500m2/g、如500至2,000m2/g、如500至1,7500m2/g、如500至1,600m2/g、如500至1,500m2/g、如500至1,400m2/g、如500至1,300m2/g、如500至1,200m2/g、如500至1,100m2/g、如500至1,000m2/g、如500至900m2/g、如500至800m2/g、如500至700m2/g、如500至600m2/g、如600至2,000m2/g、如600至1,750m2/g、如600至1,600m2/g、如600至1,500m2/g、如600至1,400m2/g、如600至1,300m2/g、如600至1,200m2/g、如600至1,100m2/g、如600至1,000m2/g、如600至900m2/g、如600至800m2/g、如600至700m2/g、如700至2,000m2/g、如700至1,750m2/g、如700至1,600m2/g、如700至1,500m2/g、如700至1,400m2/g、如700至1,300m2/g、如700至1,200m2/g、如700至1,100m2/g、如700至1,000m2/g、如700至900m2/g、如700至800m2/g、如800至2,000m2/g、如800至1,750m2/g、如800至1,600m2/g、如800至1,500m2/g、如800至1,400m2/g、如800至1,300m2/g、如800至1,200m2/g、如800至1,100m2/g、如800至1,000m2/g、如800至900m2/g、如900至2,000m2/g、如900至1,750m2/g、如900至1,600m2/g、如900至1,500m2/g、如900至1,400m2/g、如900至1,300m2/g、如900至1,200m2/g、如900至1,100m2/g、如900至1,000m2/g、如1,000至2,000m2/g、如1,000至1,750m2/g、如1,000至1,600m2/g、如1,000至1,500m2/g、如1,000至1,400m2/g、如1,000至1,300m2/g、如1,000至1,200m2/g、如1,000至1,100m2/g。

15.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述碳纳米管的拉曼光谱学(raman spectroscopy)2d/g峰值比为0.15:1.0至1.50:1.0，如0.15:1.0至1.25:1.0、如0.15:1.0至1.0:1.0、如0.20:1.0至1.0:1.0、如0.30:1.0至1.0:1.0、如0.40:1.0至1.0:1.0、如0.50:1.0至1.0:1.0、如0.60:1.0至1.0:1.0、如0.20:1.0至0.80:1.0、如0.30:1.0至0.80:1.0、如0.40:1.0至0.80:1.0、如0.50:1.0至0.80:1.0、如0.20:1.0至0.90:1.0、如0.25:1.0至0.80:1.0、如0.30:1.0至0.75:1.0、如0.30:1.0至0.65:1.0、如0.30:1.0至0.60:1.0、如0.30:1.0至0.55:1.0、如0.30:1.0至0.50:1.0、如0.40:1.0至0.75:1.0、如0.40:1.0至0.65:1.0、如0.40:1.0至0.60:1.0、如0.40:1.0至0.55:1.0、如0.40:1.0至0.50:1.0。

16.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述碳纳米管的长度为25nm至1mm，如25nm至500微米、如25nm至250微米、如25nm至200微米、如25nm至25微米、如25nm至50微米、如25nm至30微米、如25nm至20微米、如25nm至10微米、如25nm至5微米、如25nm至3微米、如25nm至1微米、如25nm至500nm、50nm至1mm、如50nm至500微米、如50nm至250微米、如50nm至200微米、如50nm至50微米、如50nm至50微米、如50nm至30微米、如50nm至20微米、如50nm至10微米、如50nm至5微米、如50nm至3微米、如50nm至1微米、如50nm至500nm、75nm至1mm、如75nm至500微米、如75nm至250微米、如75nm至200微米、如75nm至75微米、如75nm至50微米、如75nm至30微米、如75nm至20微米、如75nm至10微米、如75nm至5微米、如75nm至3微米、如75nm至1微米、如75nm至500nm、100nm至1mm、如100nm至500微米、如100nm至250微米、如100nm至200微米、如100nm至100微米、如100nm至50微米、如100nm至30微米、如100nm至20微米、如100nm至10微米、如100nm至5微米、如100nm至3微米、如100nm至1微米、如100nm至500nm、如300nm至1mm、如300nm至500微米、如300nm至250微米、如300nm至200微米、如300nm至100微米、如300nm至50微米、如300nm至30微米、如300nm至20微米、如300nm至10微米、如300nm至5微米、如300nm至3微米、如300nm至1微米、如300nm至500nm、如500nm至1mm、如500nm至500微米、如500nm至250微米、如500nm至200微米、如500nm至100微米、如500nm至50微米、如500nm至30微米、如500nm至20微米、如500nm至10微米、如500nm至5微米、如500nm至3微米、如500nm至1微米、如1微米至1mm、如1至500微米、如1至250微米、如1至200微米、如1至100微米、如1至50微米、如1至30微米、如1至20微米、如1至10微米、如1至5微米、如1至3微米、5微米至1mm、如5至500微米、如5至250微米、如5至200微米、如5至100微米、如5至50微米、如5至30微米、如5至20微米、如5至10微米、10微米至1mm、如10至500微米、如10至250微米、如10至200微米、如10至100微米、如10至50微米、如10至30微米、如10至20微米、20微米至1mm、如20至500微米、如20至250微米、如20至200微米、如20至100微米、如20至50微米、如20至30微米、50微米至1mm、如50至500微米、如50至250微米、如50至200微米、如50至100微米、100微米至1mm、如100至500微米、如100至250微米、如100至200微米、100微米至1mm、如100至500微米、如100至250微米、如100至200微米、200微米至1mm、如200至500微米、如200至250微米。

17.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述碳纳米管的外径为0.1至100nm，如0.1至50nm、如0.1至40nm、如0.2至100nm、如0.2至50nm、如0.2至40nm、如0.3至100nm、如0.3至50nm、如0.3至40nm、如0.4至100nm、如0.4至50nm、如0.4至40nm。

18.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述碳纳米管的纵横比为100:1至100,000,000:1，如100:1至100,000:1、如100:1至50,000:1、如100:1至20,000:1、如100:1至15,000:1、如100:1至1,500:1、如100:1至1,200:1、如500:1至100,000,000:1、如500:1至100,000:1、如500:1至50,000:1、如500:1至20,000:1、如500:1至15,000:1、如500:1至1,500:1、如500:1至1,200:1、1,000:1至100,000,000:1、如1,000:1至100,000:1、如1,000:1至50,000:1、如1,000:1至20,000:1、如1,000:1至15,000:1、如1,000:1至1,500:1、如1,000:1至1,200:1、如10,000:1至100,000,000:1、如10,000:1至100,000:1、如10,000:1至50,000:1、如10,000:1至20,000:1、如10,000:1至15,000:1、如50,000:1至100,000,000:1、如50,000:1至100,000:1。

19.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中按所述分散体的总固体重量计，所述碳纳米管以0.1重量％至10重量％的量存在于所述分散体中，如0.1重量％至7.5重量％、如0.1重量％至5重量％、如0.5重量％至5重量％、如0.5重量％至4.5重量％、如0.75重量％至5重量％、如0.75重量％至4重量％、如1重量％至5重量％、如1重量％至4.5重量％、如1重量％至4重量％、如1重量％至3.5重量％、如1重量％至3重量％、如1.5重量％至5重量％、如1.5重量％至4.5重量％、如1.5重量％至4重量％、如2重量％至5重量％、如2重量％至4.5重量％、如3重量％至4重量％。

20.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述有机介质包括以下、本质上由以下组成或由以下组成：丁基吡咯烷酮、磷酸三烷基酯、1,2,3-三乙酰氧基丙烷、3-甲氧基-n,n-二甲基丙酰胺、乙酰乙酸乙酯、γ-丁内酯、丙二醇甲醚、环己酮、碳酸丙烯酯、己二酸二甲酯、丙二醇甲基醚乙酸酯、二元酯(dbe)、二元酯5(dbe-5)、4-羟基-4-甲基-2-戊酮(二丙酮醇)、丙二醇二乙酸酯、邻苯二甲酸二甲酯、甲基异戊酮、丙酸乙酯、1-乙氧基-2-丙醇、二丙二醇二甲醚、饱和与不饱和线性和环酮(可作为其混合物，作为eastmantmc-11酮从伊士曼化学公司(eastman chemical company)商购获得)、二异丁基酮、乙酸酯(可作为exxatetm1000从hallstar公司(hallstar)商购获得)、三丙二醇甲醚、二乙二醇乙醚乙酸酯或其任何组合。

21.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述有机介质包括磷酸三烷基酯、本质上由磷酸三烷基酯组成或由磷酸三烷基酯组成，并且所述磷酸三烷基酯包括磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、磷酸三丁酯或其组合。

22.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述有机介质包括磷酸三乙酯、本质上由磷酸三乙酯组成或由磷酸三乙酯组成。

23.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述有机介质包括磷酸三乙酯和乙酰乙酸乙酯、本质上由磷酸三乙酯和乙酰乙酸乙酯组成或由磷酸三乙酯和乙酰乙酸乙酯组成。

24.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述有机介质包括主要溶剂和助溶剂，所述主要溶剂和助溶剂与作为分散相的所述碳纳米管形成均匀的连续相。

25.根据权利要求24所述的分散体，其中所述主要溶剂包括以下、本质上由以下组成或由以下组成：丁基吡咯烷酮、磷酸三烷基酯、3-甲氧基-n,n-二甲基丙酰胺、1,2,3-三乙酰氧基丙烷或其任何组合，并且所述助溶剂包括以下、本质上由以下组成或由以下组成：乙酰乙酸乙酯、γ-丁内酯和/或乙二醇醚，如丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、丙二醇单丙醚、二乙二醇单丁醚、乙二醇单己醚或其任何组合。

26.根据权利要求24或25所述的分散体，其中所述主要溶剂以50重量％至99重量％的量存在，如65重量％至90重量％、如75重量％至85重量％，并且所述助溶剂以1重量％至50重量％的量存在，如10重量％至35重量％、如15重量％至25重量％，所述重量％按所述有机介质的总重量计。

27.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述有机介质在180℃下的蒸发速率大于80克/分钟平方米，如在180℃下大于90克/分钟平方米、如在180℃下大于100克/分钟平方米。

28.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中按所述分散体的总重量计，所述有机介质以20％至99.9％的量存在，如30％至99.9％、如40％至99.9％、如50％至99.9％、如60％至99.9％、如70％至99.9％、如80％至99.9％、如85％至99.9％、如87.5％至99.9％、如90％至99.9％、如91％至99.9％、如92％至99.9％、如93％至99.9％、如94％至99.9％、如95％至99.9％、如95.5％至99.9％、如96％至99.9％、如96.5％至99.9％、如97％至99.9％、如97.5％至99.9％、如98％至99.9％、如98.5％至99.9％、如90％至99％、如91％至99％、如92％至99％、如93％至99％、如94％至99％、如95％至99％、如95.5％至99％、如96％至99％、如96.5％至99％、如97％至99％、如97.5％至99％、如98％至99％、如98.5％至99％、如90％至98％、如91％至98％、如92％至98％、如93％至98％、如94％至98％、如95％至98％、如95.5％至98％、如96％至98％、如96.5％至98％。

29.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述分散剂包括至少一个与所述碳纳米管相容的相，以及至少一个与所述有机介质相容的相。

30.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述分散剂包括反应性基团和尾部基团。

31.根据权利要求29所述的分散体，其中所述反应性基团包括硅烷、羧酸、膦酸、季铵离子、能够氢键结合的基团，如氧、氮或含氟基团(例如，羟基、胺等)或其盐，并且所述尾部基团包括有助于防止碳纳米管彼此相互作用的第二官能性。

32.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述分散剂包括官能团。

33.根据权利要求32所述的分散体，其中所述官能团包括活性氢官能团、杂环基以及其任何组合。

34.根据权利要求32或33所述的分散体，其中所述官能团包括羟基、伯氨基或仲氨基、酰胺基、羧酸基、硫醇基、内酰胺、内酯、环氧化物或其任何组合。

35.根据权利要求34所述的分散体，其中所述分散剂包括与β-羟基官能酸进行后反应的环氧化物官能团。

36.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述分散剂包括酸官能团，并且所述分散剂的理论酸当量重量为350至17,570g/酸当量，如878至12,000g/酸当量、如1,757至7,000g/酸当量。

37.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述加成聚合物进一步包括包含α,β-烯属不饱和羧酸的残基的结构单元。

38.根据权利要求37所述的分散体，其中所述α,β-烯属不饱和羧酸包括马来酸或其酸酐、富马酸衣康酸、这些二羧酸的半酯以及其任何组合。

39.根据权利要求37或38所述的分散体，其中按所述加成聚合物的总重量计，包括所述α,β-烯属不饱和羧酸的残基的结构单元可能占1重量％至50重量％、2重量％至50重量％，如2重量％至20重量％、如2重量％至10重量％、如2重量％至5重量％、如1重量％至5重量％。

40.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述在烷基中含有1个至3个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯或其任何组合。

41.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述加成聚合物进一步包括包含在烷基中含有4个至7个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯的残基的结构单元。

42.根据权利要求41所述的分散体，其中所述在烷基中含有4个至7个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯包括(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸己酯或其任何组合。

43.根据权利要求41或42所述的分散体，其中按所述加成聚合物的总重量计，包括在烷基中含有4个至7个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯的残基的结构单元占2重量％至70重量％，如2重量％至60重量％、如5重量％至50重量％、10重量％至40重量％、如15重量％至35重量％。

44.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述加成聚合物进一步包括包含在烷基中含有8个至22个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯的残基的结构单元。

45.根据权利要求44所述的分散体，其中所述在烷基中含有8个至22个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯包括(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸酯异癸酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯((甲基)丙烯酸月桂酰酯)或其任何组合。

46.根据权利要求44或45所述的分散体，其中按所述加成聚合物的总重量计，包括在烷基中含有8个至22个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯的残基的结构单元占2重量％至70重量％，如2重量％至60重量％、如5重量％至50重量％、10重量％至40重量％、如15重量％至35重量％。

47.根据权利要求1至43中任一项所述的分散体，其中所述加成聚合物基本上不含、本质上不含或完全不含包括在烷基中含有8个至22个碳原子的(甲基)丙烯酸的烷基酯的残基的结构单元。

48.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述加成聚合物进一步包括包含羟烷基酯的残基的结构单元。

49.根据权利要求48所述的分散体，其中所述羟烷基酯包括(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸酯羟丙酯或其任何组合。

50.根据权利要求48或49所述的分散体，其中按所述加成聚合物的总重量计，包括所述羟烷基酯的残基的结构单元占0.5重量％至30重量％，如1重量％至20重量％、如2重量％至20重量％、2重量％至10重量％、如2重量％至5重量％。

51.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述加成聚合物进一步包括包含烯属不饱和单体的残基的结构单元，所述烯属不饱和单体包括杂环基。

52.根据权利要求51所述的分散体，其中所述包括杂环基团的烯属不饱和单体包括(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基己内酰胺或其任何组合。

53.根据权利要求51或52所述的分散体，其中按所述加成聚合物的总重量计，包括包含杂环基团的烯属不饱和单体的残基的结构单元可能占0.5重量％至99重量％，如0.5重量％至50重量％、如1重量％至40重量％、如5重量％至30重量％、8重量％至27重量％。

54.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述加成聚合物包括包含自交联单体的残基的结构单元，并且所述加成聚合物包括自交联加成聚合物。

55.根据权利要求54所述的分散体，其中所述自交联单体包括n-烷氧基甲基(甲基)丙烯酰胺单体，所述n-烷氧基甲基(甲基)丙烯酰胺单体包括n-丁氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、n-异丙氧基甲基(甲基)丙烯酰胺或其任何组合，或含有封闭型异氰酸酯基团的自交联单体，所述封闭型异氰酸酯基团包括(甲基)丙烯酸异氰酸乙酯。

56.根据权利要求54或55所述的分散体，其中按所述加成聚合物的总重量计，包括所述自交联单体的残基的结构单元可能占0.5重量％至30重量％，如1重量％至20重量％、如2重量％至20重量％、2重量％至10重量％、如2重量％至5重量％。

57.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述加成聚合物进一步包括包含其它官能化的α,β-烯属不饱和单体的残基的结构单元，所述其它官能化的α,β-烯属不饱和单体包括膦酸、磷酸酯、磺酸、磺酸酯、次膦酸、次膦酸酯、亚磺酸、亚磺酸酯或其任何组合。

58.根据权利要求57所述的分散体，其中按所述加成聚合物的总重量计，包括包含膦酸、磷酸酯、磺酸、磺酸酯、次膦酸、次膦酸酯、亚磺酸或亚磺酸酯的其它官能化的α,β-烯属不饱和单体的残基的结构单元占1重量％至50重量％，如1重量％至40重量％、如1重量％至30重量％、1重量％至10重量％、2重量％至50重量％、如2重量％至40重量％、如不超过2重量％至30重量％、如2重量％至20重量％、如2重量％至10重量％、如2重量％至5重量％、如1重量％至5重量％。

59.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述加成聚合物进一步包括包含含有不饱和硅烷基团的单体的残基的结构单元。

60.根据权利要求59所述的分散体，其中所述含有不饱和硅烷基团的单体包括乙烯基三烷氧基硅烷，如乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或其组合。

61.根据权利要求59或60所述的分散体，其中按所述加成聚合物的总重量计，包括含有不饱和硅烷基团的单体的残基的结构单元占1重量％至50重量％，如1重量％至40重量％、如1重量％至30重量％、1重量％至10重量％、2重量％至50重量％、如2重量％至40重量％、如不超过2重量％至30重量％、如2重量％至20重量％、如2重量％至10重量％、如2重量％至5重量％、如1重量％至5重量％。

62.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述加成聚合物进一步包括包含乙烯基烷基噁唑烷酮单体的残基的结构单元。

63.根据权利要求62所述的分散体，其中所述乙烯基烷基噁唑烷酮单体包括乙烯基甲基噁唑烷酮(vmox)、乙烯基乙基噁唑烷酮或其任何组合。

64.根据权利要求62或63所述的分散体，其中按所述加成聚合物的总重量计，包括乙烯基烷基噁唑烷酮单体的残基的结构单元占1重量％至50重量％，如1重量％至40重量％、如1重量％至30重量％、1重量％至10重量％、2重量％至50重量％、如2重量％至40重量％、如不超过2重量％至30重量％、如2重量％至20重量％、如2重量％至10重量％、如2重量％至5重量％、如1重量％至5重量％。

65.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述加成聚合物包括包含聚(亚烷基二醇)甲基醚(甲基)丙烯酸酯单体的残基的结构单元。

66.根据权利要求65所述的分散体，其中所述聚(亚烷基二醇)甲基醚(甲基)丙烯酸酯单体包括聚(乙二醇)甲基醚(甲基)丙烯酸酯单体、聚(丙二醇)甲基醚(甲基)丙烯酸酯单体或其任何组合。

67.根据权利要求65或66所述的分散体，其中按所述加成聚合物的总重量计，包括聚(亚烷基二醇)甲基醚(甲基)丙烯酸酯单体的残基的结构单元占1重量％至50重量％，如1重量％至40重量％、如1重量％至30重量％、1重量％至10重量％、2重量％至50重量％、如2重量％至40重量％、如不超过2重量％至30重量％、如2重量％至20重量％、如2重量％至10重量％、如2重量％至5重量％、如1重量％至5重量％。

68.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述加成聚合物进一步包括包含其它α,β-烯属不饱和单体的残基的结构单元，所述其它α,β-烯属不饱和单体包括乙烯基芳香族化合物，所述乙烯基芳香族化合物包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-氯苯乙烯和乙烯基甲苯、包括丙烯腈或甲基丙烯腈的有机腈、如烯丙基氯或烯丙基腈等烯丙基单体；包括1,3-丁二烯和2-甲基-1,3-丁二烯的单体二烯；或包括甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯的(甲基)丙烯酸乙酰乙酰氧基烷酯或其任何组合。

69.根据权利要求68所述的分散体，其中按所述加成聚合物的总重量计，包括所述其它α,β-烯属不饱和单体的残基的结构单元可能占0.5重量％至30重量％，如1重量％至20重量％、如2重量％至20重量％、2重量％至10重量％、如2重量％至5重量％。

70.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述加成聚合物的tg为100℃或更低。

71.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述加成聚合物的tg为-50至+70℃，如-50至+60℃、如-50至+50℃、如-50至+40℃、如-50至+25℃、如-50至+20℃、如-50至+15℃、如-50至+10℃、如-50至+5℃、如-50至0℃、如-40至+50℃、如-40至+40℃、如-40至+25℃、如-40至+20℃、如-40至+15℃、如-40至+10℃、如-40至+5℃、如-40至0℃、如-30至+50℃、如-30至+40℃、如-30至+25℃、如-30至+20℃、如-30至+15℃、如-30至+10℃、如-30至+5℃、如-30至0℃、如-20至+50℃、如-20至+40℃、如-20至+25℃、如-20至+20℃、如-20至+15℃、如-20至+10℃、如-20至+5℃、如-20至0℃、如-15至+50℃、如-15至+40℃、如-15至+25℃、如-15至+20℃、如-15至+15℃、如-15至+10℃、如-15至+5℃、如-15至0℃、如-10至+50℃、如-10至+40℃、如-10至+25℃、如-10至+20℃、如-10至+15℃、如-10至+10℃、如-10至+5℃、如-10至0℃、如-5至+50℃、如-5至+40℃、如-5至+25℃、如-5至+20℃、如-5至+15℃、如-5至+10℃、如-5至+5℃、如-5至0℃、如-0至+50℃、如-0至+40℃、如-0至+25℃、如-0至+20℃、如-0至+15℃。

72.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述分散剂进一步包括聚乙烯吡咯烷酮。

73.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述分散剂进一步包括线性或无环酰胺聚合物，所述线性或无环酰胺聚合物包括聚(2-乙基-2-噁唑啉)(peox)。

74.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述分散剂进一步包括一种或多种聚环氧化物聚合物、聚酰胺聚合物、聚氨酯聚合物、聚脲聚合物、聚醚聚合物、多元酸聚合物和聚酯聚合物或其任何组合。

75.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述分散剂进一步包括表面活性剂、离子液体、提供ph触发的流变变化的碱溶胀型流变改性剂或其任何组合。

76.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述分散剂的重均分子量为2,500至100,000g/mol，如2,500至75,000g/mol、如2,500至50,000g/mol、如2,500至25,000g/mol、如2,500至20,000g/mol、如2,500至15,000g/mol、如2,500至12,500g/mol、如2,500至10,000g/mol、如2,500至7,500g/mol、5,000至100,000g/mol、如5,000至75,000g/mol、如5,000至50,000g/mol、如5,000至25,000g/mol、如5,000至20,000g/mol、如5,000至15,000g/mol、如5,000至12,500g/mol、如5,000至10,000g/mol、如5,000至7,500g/mol、7,500至100,000g/mol、如7,500至75,000g/mol、如7,500至50,000g/mol、如7,500至25,000g/mol、如7,500至20,000g/mol、如7,500至15,000g/mol、如7,500至12,500g/mol、如7,500至10,000g/mol、10,000至100,000g/mol、如10,000至75,000g/mol、如10,000至50,000g/mol、如10,000至25,000g/mol、如10,000至20,000g/mol、如10,000至15,000g/mol、如10,000至12,500g/mol。

77.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述分散剂的数均分子量为5,000至200,000g/mol，如5,000至150,000g/mol、如5,000至100,000g/mol、如5,000至50,000g/mol、如5,000至40,000g/mol、如5,000至30,000g/mol、如5,000至25,000g/mol、如5,000至20,000g/mol、如5,000至15,000g/mol、10,000至200,000g/mol、如10,000至150,000g/mol、如10,000至100,000g/mol、如10,000至50,000g/mol、如10,000至40,000g/mol、如10,000至30,000g/mol、如10,000至25,000g/mol、如10,000至20,000g/mol、如10,000至15,000g/mol、15,000至200,000g/mol、如15,000至150,000g/mol、如15,000至100,000g/mol、如15,000至50,000g/mol、如15,000至40,000g/mol、如15,000至30,000g/mol、如15,000至25,000g/mol、如15,000至20,000g/mol、20,000至200,000g/mol、如20,000至150,000g/mol、如20,000至100,000g/mol、如20,000至50,000g/mol、如20,000至40,000g/mol、如20,000至30,000g/mol、如20,000至25,000g/mol。

78.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中按所述分散体的总固体重量计，所述分散剂以0.5重量％至40重量％的量存在，如1重量％至40重量％、如2重量％至40重量％、如3重量％至40重量％、如4重量％至40重量％、如5重量％至40重量％、如10重量％至40重量％、如15重量％至40重量％、如20重量％至40重量％、如0.5重量％至30重量％、如1重量％至30重量％、如2重量％至30重量％、如3重量％至30重量％、如4重量％至30重量％、如5重量％至30重量％、如10重量％至30重量％、如15重量％至30重量％、如20重量％至30重量％、如0.5重量％至25重量％、如1重量％至25重量％、如2重量％至25重量％、如3％至25％、如4重量％至25重量％、如5重量％至25重量％、如10重量％至25重量％、如15重量％至25重量％、如20重量％至25重量％。

79.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中按所述分散体的总固体重量计，所述分散剂以至少0.5重量％的量存在，如至少1重量％、如至少2重量％、如至少3重量％、如至少4重量％、如至少5重量％、如至少10重量％、如至少15重量％、如至少20重量％。

80.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中碳纳米管与分散剂的重量比为250:1至1:1，如100:1至2:1、如75:1至3:1、如50:1至5:1、如25:1至1:1、如25:1至2:1、如25:1至3:1、如25:1至4.1、如25:1至5:1、如25:1至7.5:1、如25:1至10:1、如25:1至15:1、如20:1至1:1、如20:1至2:1、如20:1至3:1、如20:1至4.1、如20:1至5:1、如20:1至7.5:1、如20:1至10:1、如20:1至15:1、如10:1至1:1、如10:1至2:1、如10:1至3:1、如10:1至4.1、如10:1至5:1、如10:1至7.5:1。

81.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述分散体进一步包括碳纳米管-分散剂加合物，所述碳纳米管-分散剂加合物包括所述碳纳米管的残基和所述分散剂。

82.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述碳纳米管通过官能团与三聚氰胺的反应而官能化，以形成三聚氰胺官能化的碳纳米管。

83.根据权利要求82所述的分散体，其中所述三聚氰胺官能化的碳纳米管进一步与所述分散剂反应以形成包括所述三聚氰胺官能化的碳纳米管的残基和所述分散剂的所述碳纳米管-分散剂加合物。

84.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述分散体进一步包括单独添加的交联剂。

85.根据权利要求84所述的分散体，其中所述单独添加的交联剂包括氨基塑料树脂、封闭型聚异氰酸酯、聚环氧化物或其任何组合。

86.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述分散体进一步包括除碳纳米管之外的导电剂。

87.根据权利要求86所述的分散体，其中所述除碳纳米管之外的导电剂包括碳质材料，如活性碳、如乙炔黑和炉黑等炭黑、石墨、石墨烯、碳纤维、富勒烯、碳纳米带(石墨烯纳米带)以及其任何组合。

88.根据权利要求86或87所述的分散体，其中所述除碳纳米管之外的导电剂与碳纳米管的重量比可能为1,000:1，如至少750:1、如至少400:1、如至少300:1、如至少200:1、如至少150:1、如至少125:1、如至少100:1、如至少75:1、如至少50:1、如至少25:1、如至少20:1、如至少15:1、如至少13:1、如至少10:1、如至少5:1、如不超过5:1、如不超过10:1、如不超过15:1、如不超过20:1、如不超过25:1、如不超过50:1、如不超过75:1、如不超过100:1、如不超过125:1、如不超过150:1、如不超过200:1、如不超过300:1、如不超过400:1、如不超过75:1。

89.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述分散体进一步包括含氟聚合物。

90.根据权利要求89所述的分散体，其中所述含氟聚合物在室温和压力下分散在所述有机介质中，并且在分散在其中的所述含氟聚合物的溶解温度下，所述有机介质的蒸发速率小于10克/分钟平方米。

91.根据权利要求90所述的分散体，其中分散在所述有机介质中的所述含氟聚合物的溶解温度低于77℃，如低于70℃、如低于65℃、如低于60℃、如低于55℃、如低于50℃、如30℃至77℃、如30℃至70℃、如30℃至65℃、如30℃至60℃、如30℃至55℃、如30℃至50℃。

92.根据权利要求90或91所述的分散体，其中所述分散剂还有助于分散所述含氟聚合物。

93.根据权利要求90或91所述的分散体，其中所述分散体包括用于分散所述含氟聚合物的第二分散剂。

94.根据权利要求89所述的分散体，其中所述含氟聚合物溶解在所述有机介质中。

95.根据前述权利要求1至89或94中任一项所述的分散体，其中所述分散体基本上不含、本质上不含或完全不含分散的含氟聚合物。

96.根据前述权利要求1至88中任一项所述的分散体，其中所述分散体基本上不含、本质上不含或完全不含含氟聚合物。

97.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述分散体基本上不含、本质上不含或完全不含酮，如甲乙酮、环己酮、异佛尔酮、苯乙酮。

98.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述分散体基本上不含、本质上不含或完全不含醚，如乙烯或丙二醇的c1至c4烷基醚。

99.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述分散体基本上不含、本质上不含或完全不含聚乙烯醇或改性聚乙烯醇。

100.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述分散体基本上不含、本质上不含或完全不含烷基铵盐共聚物。

101.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述分散体基本上不含、本质上不含或完全不含烯烃嵌段马来酸酐共聚物。

102.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述分散体基本上不含、本质上不含或完全不含乙烯基吡咯烷酮共聚物。

103.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述分散体基本上不含、本质上不含或完全不含聚乙烯吡咯烷酮。

104.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述分散体基本上不含、本质上不含或完全不含活性碳。

105.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述分散体基本上不含、本质上不含或完全不含n-甲基-2-吡咯烷酮。

106.一种用于产生电池电极的浆料组合物，所述浆料组合物包括根据权利要求1至105中任一项所述的分散体、电化学活性材料和粘合剂。

107.一种电极，其包括集电器和在所述集电器上形成的膜，其中所述膜由根据权利要求106所述的浆料组合物沉积。

108.根据权利要求107所述的电极，其中在沉积所述浆料组合物之前，用预处理组合物对所述集电器进行预处理。

109.根据权利要求107或108所述的电极，其中所述电极是正电极。

110.根据权利要求107或108所述的电极，其中所述电极是负电极。

111.一种电储存装置，其包括根据权利要求107至110所述的电极、反电极和电解质。

112.根据权利要求111所述的电储存装置，其中所述电储存装置包括电池单元、电池、电池组、二次电池、电容器或超级电容器。

技术总结
本发明提供了一种碳纳米管的分散体，其包括有机介质、分散在所述有机介质中的碳纳米管和分散剂。本发明进一步提供了包含此类分散体的浆料组合物、由所述浆料组合物产生的电极以及包括所述电极的电储存装置。

技术研发人员：S·D·赫尔灵,P·L·沃特鲁巴-德扎尔,周志莲,K·T·西尔维斯特,S·W·希斯克
受保护的技术使用者：PPG工业俄亥俄公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12