本发明涉及导电装置及其制造方法。
背景技术：
电化学电源，如锂离子电池和超级电容器的设计提供一对电极。这些电极由活性电极层和由金属箔制成的相邻集流体构成。
应当在制造这样的电极时考虑的挑战之一是电极的内电阻，所述内电阻导致能量损失，从而降低电源的性能。除其他因素之外，电极的内电阻受到活性电极层和集流体之间的接触电阻影响。
采用各种技术解决方案来降低该电阻；特别地，在集流体的表面上形成与活性电极层接触的特殊导电层。
例如，锂离子电池正极已知由非晶硅制成，其中铝箔形式的集流体涂覆有用作导电层的非多孔钛[rf专利号135187，ipch01m4/12h01m4/20]。
已知具有铝集流体的电极，在所述铝集流体上形成几微米厚的氧化膜，通过将固体碳颗粒经膜表面引入集流体来通过所述膜将活性炭的活性电极层附着到所述集流体上，从而降低活性电极层和集流体之间的接触电阻[us专利号6191935，ipch01g9/00]。将以下物质用作颗粒：乙炔黑、粉末状石墨或结晶碳。
showadenkok.k制造了具有炭黑层和有机粘结材料的金属箔。其主要缺点是成本高，因为它费用是不具有导电层的箔的2-3倍，以及巨厚的导电层。
已知在其表面上具有垂直排列的碳纳米管林的铝箔[journalofpowersources227(2013)第218–228页]。该箔具有约0.42–0.15mω/g的低接触电阻，这使得其对于例如在大功率超级电容器中用作集流体是非常具有吸引力的。
其主要缺点是成本高，这是由于在箔表面上生长垂直排列的碳纳米管的复杂且成本要求高的技术。
技术实现要素：
本发明解决了制造较低成本的具有导电层的金属箔的问题和更简单的制造技术。
所设定的问题通过提供具有提供有导电层的表面的金属箔来解决，所述导电层包含碳纳米管，其中将所述导电层施加在箔表面上，使得所述碳纳米管随机且以100ng/cm2–10µg/cm2的量布置。
碳纳米管可以为单壁和/或双壁。
箔可以由铝，或铜，或镍，或其合金，以及例如由其它合适的金属和合金制成。
可以在金属箔的表面上通过向其施加包含碳纳米管和溶剂的悬浮液来形成导电层。
所述悬浮液可以包含来自以下系列的溶剂：水、乙醇、异丙醇、甲苯、有机溶剂、n-甲基吡咯烷酮。
此外，所述悬浮液可以进一步包含分散剂-表面活性剂，例如来自以下系列：聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、聚丙烯酸(paa)、聚苯乙烯磺酸盐(pss)、羧甲基纤维素(cmc)和cmc的钠盐、木质素磺酸盐、聚合物的铵盐、十二烷基硫酸钠、和十二烷基苯磺酸钠。
所设定的问题还通过提供制造具有包含碳纳米管的导电层的金属箔的方法来解决，所述方法包括将碳纳米管与溶剂混合以形成悬浮液，将所得悬浮液施加在金属箔表面上使得其上的碳纳米管的量为100ng/cm2–10µg/cm2，然后干燥。
在制造具有导电层的箔中优选使用单壁和/或双壁碳纳米管。
箔可以由铝，或铜，或镍，或其合金，以及例如由其它合适的金属和合金制成。
优选地，可以将来自以下系列的物质用作溶剂：水、乙醇、异丙醇、甲苯、有机溶剂、n-甲基吡咯烷酮。
悬浮液还可以包含分散剂，即形成和稳定所述悬浮液的物质，所述分散剂可以选自以下系列：聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、聚丙烯酸(paa)、聚苯乙烯磺酸盐(pss)、羧甲基纤维素(cmc)和cmc的钠盐、木质素磺酸盐、聚合物的铵盐、十二烷基硫酸钠、和十二烷基苯磺酸钠。
所提到的具有导电层的金属箔在图1中示为电极的集流体，其中：1为金属箔，2为包含碳纳米管的导电层，3为活性电极层。
具有导电层的金属箔制造如下。
将制备的单壁和/或双壁碳纳米管与溶剂，如水混合。添加分散剂，如聚乙烯吡咯烷酮，并使用超声发生器将混合物超声分散，从而产生包含碳纳米管的悬浮液。然后将该悬浮液施加在箔1表面上，基于将碳纳米管随机且以100ng/cm2–10µg/cm2的量布置在所述表面上的条件。可以通过气溶胶喷涂、气刷、超声喷雾或通过适用于该目的的任何其他已知的方法来施加所述悬浮液。
在将金属箔表面干燥之后，在其上保留包含足以确保其良好导电性的量的碳纳米管的薄层2。当将这样的箔用作电极的集流体时，所述箔附着的导电层降低集流体和活性电极物质3的接触电阻。
制造这样的箔需要比具有由碳纳米管林制成的导电层的箔更少的费用，并且更简单。因此，所述箔的成本比原型的成本更低。
附图说明
图1示出了作为电极的集流体的具有导电层的金属箔，其中：1为金属箔，2为包含碳纳米管的导电层，3为活性电极层。
工业实用性
优选地，可以将所提到的具有导电层的金属箔在电化学电源中用作集流体，但是其用途不受
本技术：
的限制。其显然也可以找到其他应用。
本发明的实施方案
实施例1
将单壁和双壁碳纳米管与聚乙烯吡咯烷酮以50/50wt%的比率混合。将水添加到该混合物中，基于纳米管在所得混合物中的含量为0.2wt%的水平。使用超声发生器将所得混合物分散。采用气刷将所得悬浮液施加在铝箔的表面上，基于每1m2的箔面积消耗50至60ml的所述悬浮液。将在箔表面上的所得层空气干燥。碳纳米管在施加的导电层中的含量为10µg/cm2。
当将具有所得导电层的铝箔用作电极的集流体时，电极电阻为40ω。
当使用不具有导电层的相同铝箔时，电极电阻为300ω。
实施例2
将单壁和双壁碳纳米管与聚乙烯吡咯烷酮以50/50wt%的比率混合。将n-甲基吡咯烷酮添加到该混合物中，基于纳米管在所得混合物中的含量为0.1wt%的水平。使用超声发生器将所得混合物分散。采用气刷将所得悬浮液施加在铝箔的表面上，基于每1m2的箔面积消耗50至60ml的所述悬浮液。
将在箔表面上的所得层干燥。碳纳米管在施加的导电层中的含量为5µg/cm2。
当将具有所得导电层的铝箔用作电极的集流体时，电极电阻为42ω。
当使用不具有导电层的相同铝箔时，电极电阻为300ω。