專利名稱：包括具有導電涂層的集電器的電化學導電制品及其制備方法
技術領域：
本發明涉及可用于例如電化學電容器或電化學電池的儲能裝置的電化學導電制
品O
背景技術：
由于擔心可用的化石燃料日益減少，對于使用自然能源例如風能和太陽能以滿足未來能源需求的關注日益增加。這些能源中的一些不能連續產生能量。例如，風不能一直吹并且太陽也不能一直照耀。因此，對儲能裝置和系統的需求日益增加，以允許在不產生能量的間歇期使用從這些自然能源收集的能量。例如鋰離子電化學電池的電化學電池和被稱為“超級電容器”的電化學電容器作為潛在的儲能裝置在前沿領域中備受關注。然而，需要顯著提高這些儲能裝置的性能以滿足從便攜式電子器件到混合動力電動汽車和大型工業設備的未來電子系統的更高需求。鋰離子電化學電池盡管昂貴但可以提供高能量密度。然而，鋰離子電池輸出功率相對較慢且再充電緩慢。最近，開發可在數秒內完全充電或放電但能量密度比鋰離子電池低的電化學電容器一直受到關注。·電化學電容器可能在儲能領域的某些應用中在補充或替換鋰離子電化學電池上扮演著重要角色，所述應用諸如不間斷供電、用于防止電力中斷的備用電源和負荷調平。鋰離子電化學電池和電化學電容器均包括具有集電器的電極。鋰離子電化學電池的電極通常包括金屬箔，例如鋁或銅箔。電化學活性的復合材料然后被設置在箔上以形成電極。然后高表面積或孔隙度的復合材料允許鋰離子遷移到大部分活性材料中，從而為儲能提供大容量。電化學電容器通過利用高表面積集電器(例如蝕刻鋁)獲得其高容量。通常，可用于電化學電容器的常規電極可通過將集電器氣相沉積或粘合到活性炭上而制得。為了將用于電化學電容器的電極制造得更小和更輕，美國專利N0.7，046，503 (Hinoki等人)公開了通過涂覆操作在集電器上形成含有導電粒子和粘結劑的底漆層，并且隨后通過涂覆操作在底漆層上形成含有碳材料和粘結劑的電極層。用于包括導電金屬條的鋰聚合物或鋰離子電化學電池的集電器(所述導電金屬條又具有加強與集電器的電接觸的導電涂層)已在例如美國專利申請公布N0.2010/0055569 (Divigalpitiya等人)中進行了公開。本發明所公開的集電器包括基本上均勻的納米級碳涂層，該涂層具有小于約200納米的最大厚度。
發明內容
需要用于(例如)鋰離子電化學電池或電化學電容器中的具有高導電性和高表面積的導電制品，例如導電電極。還需要簡單經濟地制備此類導電制品的方法。最后，還需要能夠用于儲能系統中以提供高能量容量和高功率輸出率的導電制品。在一個方面，提供了包括集電器和與集電器接觸的碳涂層的導電制品，其中碳涂層不含粘結劑，并且其中集電器包含多孔金屬。多孔金屬可包括鋁，并且鋁可被蝕刻。碳涂層可包括石墨，并且電化學導電制品可包括可為電化學雙電層電容器的電化學電容器。在另一方面，提供了包括集電器和基本上由碳組成的與集電器接觸的涂層的導電制品，其中集電器包括多孔鋁。碳可為石墨，并且電化學導電制品可包括可為電化學雙電層電容器的電化學電容器。在又一個方面，提供了制備電極的方法，包括:提供具有第一表面和第二表面的多孔金屬箔、向多孔金屬箔的第一表面施加碳粉，以及用振蕩墊拋光多孔金屬箔的第一表面。多孔金屬可包括蝕刻的鋁，并且碳粉可包括石墨。碳粉可通過如下方式施加:將粉末撒在多孔金屬的第一表面上，拋光第一表面，拋光方式在一個實施例中為用手來回移動振蕩墊，或在另一個實施例中為使用電動工具。提供的方法還包括將碳粉施加到多孔金屬薄膜的第二表面，并且用振蕩墊拋光多孔金屬箔的第二表面。在本發明中:“活性”或“電化學活性”是指鋰可以通過電化學方式可逆地插入其中和從中移除的材料。提供的導電制品及其制備方法·可提供可用于鋰離子電化學電池或電化學電容器的具有高導電性和高表面積的導電電極。提供的方法簡單易行、僅需要低成本的設備(例如打磨墊和石墨粉)，且經濟合算。提供的導電制品能夠用于儲能系統中以提供高能量容量和高功率輸出率。以上內容并非意圖描述本發明每種實施方式的每一個公開實施例。
和隨后的具體實施方式
更具體地對示例性實施例進行了舉例說明。
圖1為商用超級電容器的示意圖。圖2為可用于所提供方法的幅材涂覆線的平面圖。圖3為圖2中所示幅材涂覆線的側視圖。圖4a為蝕刻的鋁集電器的俯視圖，而圖4b為其掠射角視圖。圖5a為由提供的方法制備的所提供電化學導電制品的俯視圖，而圖5b為其掠射角視圖。
具體實施例方式在以下說明中，參考形成本說明的一部分的附圖，并且其中以圖示方式示出了若干具體實施例。應當理解，在不脫離本發明的范圍或精神的前提下，可以設想出其他實施例并進行實施。因此，以下的具體實施方式
不具有限制性意義。除非另外指明，否則在所有情況下，本說明書和權利要求書中用來表述特征尺寸、數量和物理性能的所有數字均應理解為由術語“約”來修飾。因此，除非有相反的指示，否則上述說明書和所附權利要求書中提出的數值參數均為近似值，并且根據本領域的技術人員利用本文所公開的教導內容獲得的所需特性，這些近似值可有所不同。通過端值表示的數值范圍包括該范圍內的所有數字(如，I到5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)以及該范圍內的任何范圍。
鋰離子電化學電池越來越多地用于為例如電動工具、手機、個人顯示設備、攝錄機、玩具和混合動力電動汽車的電子設備提供電力。雖然鋰電化學電池可以具有用于儲能的高容量，但由于需要鋰離子擴散進入電化學活性材料并從中擴散出來，所以它們的放電和再充電往往較慢。典型的電化學活性材料可包括用于陰極的混合金屬氧化物以及用于陽極的石墨碳或硅或錫的合金。電化學電容器(也稱為超級電容器)還能夠存儲能量。電化學電容器的能量密度比鋰離子電化學電池低，但是其能夠非常快速地充電和放電。這些設備已顯示出可用于需要不間斷電源的情況或可用于負荷調平。電化學電容器可通過離子吸收起作用。這些電化學電容器被稱為電化學雙電層電容器(EDLC)。還有另一類以快速的表面氧化還原反應著稱的電化學電容器。這些電化學電容器被稱為擬電容器。電化學電容器以及其中所用材料的綜述可在(例如)P.Simon and Y.Gogotsi,Nature Materials, 7,845-854 (2008) (P.Simon和Y.Gogotsi,《自然材料》·第7卷第845-854頁，2008年)的綜述中找到。電化學雙電層電容器或EDLC利用電解質離子可逆吸收到活性材料上來以靜電方式儲存電荷，所述活性材料是電化學穩定的并具有高的可觸及比表面積。在EDLC中，電荷分離在形成雙電層電容器的電極-電解質界面處發生極化時出現。電容器遵循Helmholtz公式:C = ε r ε oA/d公式(I)其中ε ^為電解質的介電常數，ε。為真空的介電常數，d為雙電層的有效厚度(電荷分離距離)，并且A為電極表面積。電容C的量與電極表面積成正比，并與電荷分離距離成反比。在EDLC中，由于離子靠近電極表面聚積而形成電解質中的擴散層。因此，分離的電荷之間的距離d可近似于擴散層的尺寸，這是因為擴散層可位于非常靠近電極表面的位置處。因而，在EDLC中，距離d可能非常小，即僅為納米級。在電解質中存儲能量的電場由電荷分離產生。EDLC可以存儲的能量的量與電容直接相關。電極的表面積A越高，可存儲在EDLC中的能量就越多。通過在EDLC中加入雙電層以達到高電容的關鍵是通過使用高比表面積的導電電極材料。鑒于此，典型的電化學電容器使用碳，或更具體地講石墨碳。石墨碳具有高的導電性、電化學穩定性和開孔率。通常，活性碳和碳化物合成碳、碳纖維織物、纖維、納米管和其他形式的碳由于具有高比表面積且成本低而用于EDLC。超級電容器(也稱為超級電容)或電化學電容器(EC)或雙電層電容器(EDLC)通過在兩層涂覆有高表面積碳的導電箔之間夾入隔板、離子導電膜來制備。將該夾層結構充滿電解質，所述電解質通常為有機電解質，諸如乙腈和類似四乙基四氟硼酸銨(TEA BF4)的離子導體的混合物。在高表面積的碳上形成的雙電層提供高電容。導電金屬箔用于將電容器連接在一起并將電荷轉移到外界。集電器、活性材料(高表面積碳)和電解質通過離子和電子電連接，并且每個界面處的阻抗均必須減小到最低限度以有效地轉移電荷(功率)。在阻抗方面最弱的界面之一位于集電器箔和活性材料之間。提供包括集電器和與集電器接觸的碳涂層的導電制品。碳涂層不含粘結劑并且集電器包括多孔金屬。如在上述公式⑴中所表示，導電制品(例如電化學電容器)的電容與集電器(稱為電容板)的表面積成正比。集電器(例如金屬箔)的表面積可通過蝕刻顯著增大。通常金屬箔可以為銅、鎳、不銹鋼或鋁。鋁通常用于電化學電容器中。鋁在用作集電器之前已進行了蝕刻，以便移除可能由其表面上的原始氧化物層引起的絕緣高界面阻抗。例如，美國專利N0.5，591，544 (Fanteux等人)教導了蝕刻鋁集電器的方法:采用例如鹽酸和氯化銅的蝕刻劑移除原始氧化物層，然后用底漆在集電器的經蝕刻表面上涂底漆(底漆可包含碳和過渡金屬氧化物)以使表面鈍化并在集電器表面上提供親水性表面。可用于電化學電容器的蝕刻鋁箔可從(例如)美國馬薩諸塞州波士頓的日立化成美國有限公司(Hitachi Chemical C0.,America, Ltd.(Boston,ΜΑ.))商購獲得或從日本東京的日本蓄電器工業公司 JCC 集團(JCC group of Japan Capacitor Industrial C0., Ltd.(Tokyo,Japan))以商品名30CB商購獲得。蝕刻鋁具有納米多孔結構，該結構的孔的平均尺寸小于約100納米、小于約50納米，或甚至小于約10納米。提供的導電制品還具有與集電器接觸的碳涂層。該碳涂層不含粘結劑。該碳涂層可以包含碳和附加組分。碳可以是任何形式或者類型的碳。可用于所提供的電極的示例性的碳包括導電性碳，例如石墨、炭黑、燈黑或者其他本領域的技術人員已知的導電性碳材料。通常，使用可剝落碳粒(即，·在施加剪切力后破裂為薄片、鱗片、薄板或層的那些)。可用的可剝落碳粒的一個例子是HSAG300,其可得自瑞士博迪奧的特密高石墨和碳公司(TimcalGraphite and Carbon (Bodio, Switzerland))。其他可用的材料包括(但不限于)SUPER P和ENSACO (特密高公司(Timcal))。碳涂層可以作為干燥組合物(基本上沒有溶劑存在)施用。將碳涂層作為干燥組合物施用的示例性方法可存在于(例如)美國專利N0.6，511，701 (Divigalpitiya等人)中。該方法(其隨后被更詳細地描述)可以在蝕刻的金屬基板上提供非常薄的納米級碳涂層。出人意料地，當將碳涂層作為干燥組合物施加到具有納米級孔隙性的蝕刻的金屬基板(例如蝕刻鋁)上時，基板的納米級孔隙性在施加碳涂層之后基本上保持原狀。在另一方面，導電制品可以包括具有上述特征的集電器和與集電器接觸的涂層，其中該涂層基本上由碳組成。該涂層中可不存在其他活性材料或粘結劑。該涂層可包括石墨，并且該制品可包括在電化學電容器例如電化學雙電層電容器中。圖1為市售的電化學電容器的示意圖。電化學電容器100包括鋁箔基板102，該鋁箔基板具有涂覆在基板兩側上的碳涂層104a和104b。將可為對于電解質多孔的任何絕緣材料的隔板106設置在碳涂覆的基底的一側頂部。通常，可使用聚(偏二氟乙烯)。然后可將層狀結構卷起而形成隨后可放置在包括電解質的筒或罐中的線軸108。為了便于操作，需要將導電引線(未示出)附接到電容器的合適零件上。在另一方面，提供制備電極的方法，包括提供多孔金屬箔例如鋁或蝕刻鋁。多孔金屬箔具有第一表面和第二表面。通常，由于金屬為箔，故第一表面和第二表面彼此相對。將碳粉施加到金屬箔的第一表面。可通過用手灑粉末、用機器施加粉末或任何其他施加方式施加碳粉，其中粉末被弓I入到多孔金屬薄膜的表面上。在一些實施例中，可將粉末隨機噴灑到多孔金屬箔的第一表面上。在所有實施例中，碳粉在不存在涂布溶劑或粘結劑的情況下作為干燥粉末施加。碳粉可以為上述石墨。在將碳粉施加到金屬箔的第一表面后，用振蕩墊對其進行拋光。振蕩墊可在其上噴灑有碳粉的金屬箔的第一表面上方移動。該墊可在金屬箔表面上來回移動或可繞垂直于金屬箔第一表面的軸線旋轉地移動。在一些實施例中，振蕩墊可采用軌道運動方式移動并且可在拋光操作期間朝多個方向移動。振蕩墊或磨光涂覆器可以軌道模式平行于基板的表面移動，其旋轉軸垂直于基板的平面。磨光運動可以是簡單的軌道運動或者隨機的軌道運動。所使用的通常的軌道運動在每分鐘1，000-10，000軌道的范圍內。可通過在包含碳粉的金屬箔表面上通過手的運動來回移動振蕩墊而手動完成拋光。或者可使用電動工具完成拋光。出于所提供方法的目的，可使用電動工具例如磨光機。磨光機可從包括美國加利福尼亞州拉米拉達牧田美國公司(Makita USA (La Mirada,CA.))和美國馬里蘭州巴爾的摩百得集團公司(Black and Decker (Baltimore, MD))在內的多個制造商處商購獲得。用于所提供方法的振蕩墊可以是用于將粒子施加到表面的任何合適材料。例如，振蕩墊可為織造或非織造織物或纖維素材料。或者，墊可以是閉孔或開孔泡沫材料。在又一個替代形式中，墊可以為刷子或一組刷毛。優選地，此類刷子的刷毛具有約0.2-lcm的長度和約30-100微米的直徑。刷毛優選地由尼龍或聚氨酯制成。典型的磨光涂覆器包括施加油漆的工具，該工具包括短纖維或馬海毛(例如在美國專利N0.3，369，268 (Burns等人)中所述的那些)、羔羊·毛墊、3M PERFECT-1T拋光墊(得自美國明尼蘇達州圣保羅市3M公司(3M (St.Paul, MN)))。提供的方法還包括上述方法并且進一步包括將碳粉施加到多孔金屬箔的第二表面，然后用振蕩墊拋光多孔金屬箔。涂覆和拋光操作可以自動化并在幅材涂覆線上進行。所提供方法的示例性的幅材涂覆線在圖2和圖3中示出，其中磨光程序為用于一卷基材(多孔金屬箔)的離合退繞站10、將待磨光的材料呈現在幅材基材上的粉末進料站12、磨光站30、以規定速度驅動幅材的幅材定速驅動站60，以及離合器驅動的收卷輥70。該系統還包括各種導輥和無載托輥(未示出)，同時還可包括用于未磨光的幅材表面的磨光后擦拭裝置和/或用于改善磨光材料在幅材上的熔化的加熱設備。例示的幅材涂覆線包括粉末分配站12、磨光站30、幅材擦拭站50。將30: I齒輪減速添加到幅材定速驅動系統60以提供對較慢幅材速度的更為精確的控制。大多數控件相互獨立，從而允許在確定過程控制參數時具有最大限度的靈活性。將即將拋光到多孔金屬幅材8上的粉末材料從進料器系統12沉積在幅材上，該進料器系統12具有極大的遞送能力范圍。進料器系統12由附接有粉末貯存器16的管14和安裝在管內的螺旋刷(未示出)組成。刷子聯接到齒輪傳動的電機驅動器(未示出)。粉末進料器通常具有控制粉末貯存器16旋轉的速率和持續時間的兩個計時器。將材料裝載到安裝在粉末進料器上的貯存器16中。該貯存器可包含安裝在管內的管。兩個管均包含用于分配粉末的孔口。至少一個孔口或一組孔口位于幅材8上方，以將粉末以所需的濃度在整個幅材寬度上進行分配。可將目篩網包括在管之間以有助于控制粉末分配，或者可單獨地通過網孔分配粉末。或者，可采用改進的振動進料器來分配粉末。例如，使用得自美國賓夕法尼亞州荷馬城FMC公司(FMC Corporation (Homer City, PA.))的F-T0型儀器。可對該振動進料器進行改進以增加粉末施加的均勻度。可將振動器的偏置彈簧動作更改為豎直地對準以在分配管中來回搖動粉末，從而避免粉末堆積。振動器動作的垂直分量在兩個沖程方向上是相同的。旋轉的磨光動作平行于幅材表面并且通過軌道磨砂設備32完成，該設備已經過改進以接納特定構造和材料的磨光墊34。這在工藝原型中受一系列三臺氣動軌道磨砂設備32和相關的磨光墊34的影響。或者，可以使用電子軌道磨砂機(例如Black and Decker 5710型，其具有每分鐘4000個軌道操作和0.1英寸的同心行程(總體為0.2英寸))。通常，墊的同心行程大于約
0.05英寸(總體為0.1英寸)。用于該工藝原型的氣動軌道磨砂機具有類似于Black andDecker 5710型的可操作速度和同心行程，并且其為得自愛爾蘭共和國都柏林(Dublin，Ireland)的Ingersol_Rand312型軌道磨砂機,其自由速度為在621千帕(kPa)氣壓下每分鐘8000個操作。在供應的氣壓降低和施加壓力增大的情況下，實際操作速度在每分鐘O至4000個操作的范圍內。三個磨砂機由共用空氣管線(未示出)進料，該空氣管線連接至允許操作者調節磨光速度的可調式(O至689kPa psi)空氣調節器(未示出)。存在開關氣動控件以啟動這些磨砂機/磨光機。所述的所有磨砂機具有大約9cmX 15.25cm的矩形的軌道墊。在幅材磨光操作時，以磨光墊的短邊平行于幅材方向來移動幅材。因此，磨光墊的
15.25cm的長邊橫對加工方向。將三個軌道磨砂機32固定就位。在這些磨砂設備下方為光滑板40，可將該光滑板向上驅動以將幅材夾在磨·光墊和板之間，從而將磨光壓力施加到幅材。精密氣壓調節器(O至345kPa)向連接至板以驅動其向上的氣缸42提供空氣。板重量由氣壓補償，使得在大約241kPa的壓力下，板向幅材和磨光墊施加最小(接近零)的壓力。在345kPa下，施加到幅材的壓力相當于在常規磨砂機操作中將要施加的壓力，其中在常規磨砂機操作中使用磨砂機的重量加上幾磅向下的手壓壓力。該類型壓力的原因為磨光工藝不需要向幅材施加高壓以實現所需結果。過大的壓力可能會損壞幅材表面，造成包括諸如劃痕的缺陷和因摩擦生熱導致的幅材熔融或翹曲。一般來講，磨砂機/磨光墊對幅材的過大壓力導致無法生成幅材的均勻涂層。兩個精密導向軸承有助于保持板豎直移動并且使板穩定，使得磨光動作和能量不會在板移動過程中丟失。開關氣動控件允許操作者啟動板。所例示工藝中所用的軌道磨砂機32用于拋光或磨光幅材。不使用磨料。對較低的磨砂機軌道臺板進行改進以接納同樣經過改進的磨光墊34。振蕩墊34在美國專利N0.3，369，268 (Burns等人)中有所描述。它們為大約20cm長和9cm寬，并且它們為薄金屬背襯、1.27cm厚的開孔聚氨酯泡沫層與0.5cm厚的柔軟且極細的密集堆積尼龍刷毛的活性表面的層合構造。這些墊被設計為油漆涂敷器并由此推向市場。這些墊經過改進使得它們可輕易地安裝到軌道磨砂機上。該工藝設計已包括將Ingersol-Rand磨砂機的橫向沖程增加至1.27cm的維度能力。通常，將大約0.3cm寬、3.8cm長的凹槽沿幅材行進方向切入到墊34的前緣刷毛中以有利于結合入墊34。凹槽間隔開大約1.6cm，從而在墊的下表面生成類似梳子的外觀。對采用該墊制備的已磨光幅材進行光學掃描，顯示出涂層重量非常均勻且在整個幅材上無明顯的變化。另外，可通過將墊34的前緣向上彎曲對墊進行改進，以生成從刷毛到幅材表面的更為平緩的界面。將這種改進結合到“梳子”樣式的墊中。為將墊轉變為磨光墊而對其進行的這些改進僅在工藝中所用的第一個墊上需要。未對工藝中的后續墊進行改進，因為它們主要用于完成磨光過程。或者，可以在軌道墊和粉末分配器之間安裝靜止的墊。用靜止的墊，在粉末有機會散開之前，快速地將分配的粉末施加到幅材上，從而保證了過量的粉末保持在基板上。
在定速輥60前提供油漆滾筒50，用于從已磨光的幅材8的表面擦除任何過量的粉末。定速輥60在其驅動表面上滾花。滾花時存在刮傷幅材表面的可能性。用橡膠涂覆定速輥60以緩解該問題。通過所提供方法制備的所提供的電化學導電制品允許采用快速、經濟的方法制備高表面積集電器，所述集電器具有碳涂層并且良好地充當電化學電容器中的電極。施加的碳基本上涂覆了集電器的納米多孔結構而不會顯著降低表面形貌。該涂層非常薄，在多數位置可能為大約IOOnm或更小。石墨可能具有可類似于層狀碳的結構并且可能包含碳納米管或石墨烯的片段。在任何情況下，所提供的電化學導電制品具有用于電化學電容器所需的高導電性和高表面積。通過以下實例進一步說明了本發明的目的和優點，但是這些實例中敘述的特定材料及其用量、以及其他條件和細節不應理解為對本發明進行不當限制。SM實例1:用膠帶將20微米厚的蝕刻的鋁箔片(15.3cmX26.7cm，得自日本東洋鋁業株式會社(Toyo Aluminum K.K, Japan))附接到玻璃板。將HSAG300石墨粉(得自瑞士博迪奧特密高公司(Timcal,Bodio,Switzerland))隨機撒在箔上。使用Makita片材磨光機(B04900V型，得自加拿大安大略省惠特比牧田公司(Makita Company, Whitby.0ntario, Canada)),其配有漆墊(EZ PAINTR，得自美國北卡羅來納州亨特斯維爾易事刷具公司(Shur-Line，Huntesville,NC.))并且速度設置為2，通過來回移動磨砂機而手動對箔進行拋光。8秒后從箔上移除磨砂機時可觀察到均勻的灰色涂層沉積在箔上。將樣品作為集電器進行測試，發現其發揮作用時性能合格。使用掃描電鏡(SEM)對類似的樣品成像并與未經石墨處理的樣品比較以確定所得涂層的形態。圖4a、4b示出納米多孔鋁集電器。通過將圖4b中的樣品彎曲180°而有意使其破裂，以便露出表面的側緣。觀察到納米多孔集電器的孔隙度從表面延伸至少365nm。圖5a和5b示出根據所提供的方法將粉末石墨拋光(經8秒)到納米多孔箔上之后納米多孔鋁集電器的圖像。這些SEM圖像顯示出石墨的施加和拋光看起來并沒有改變樣品的形貌特征，如在圖5a和5b中所看到的。集電器表面的納米多孔結構得以保留。并且樣品良好地充當電化學電容器中的電極。實例2:使用與實例中相同的方法涂覆蝕刻鋁，使用不同持續時間(8秒、15秒和30秒)的磨光涂層。所有樣品均作為集電器進行正向測試。以下為根據本發明各個方面的包括具有導電性涂層的集電器的電化學導電制品及其制備方法的示例性實施例。實施例1為導電制品，包括:集電器；以及與集電器接觸的碳涂層，其中碳涂層不含粘結劑，并且其中集電器包含多孔金屬。實施例2為根據實施例1的導電制品，其中多孔金屬包括鋁。實施例3為根據實施例2的導電制品，其中多孔金屬包括蝕刻鋁。實施例4為根據實施例1的導電制品，其中碳涂層包括石墨。實施例5為根據實施例1的導電制品，其中制品包括電化學電容器。實施例6為根據實施例5的導電制品,其中電化學電容器為電化學雙電層電容器。
實施例7為導電制品，包括:集電器；以及基本上由碳組成的與集電器接觸的涂層，其中集電器包括多孔鋁。實施例8為根據實施例7的導電制品，其中碳包括石墨。實施例9為根據實施例7的導電制品，其中電化學導電制品包括電化學電容器。實施例10為根據實施例9的導電制品,其中電化學電容器為電化學雙電層電容器。實施例11是一種制備電極的方法，其包括:提供具有第一表面和第二表面的多孔金屬箔；向多孔金屬箔的第一表面施加碳粉；以及用振蕩墊拋光多孔金屬箔的第一表面。實施例12為根據實施例11制備電極的方法，其中多孔金屬箔包括鋁。實施例13為根據實施例12制備電極的方法，其中多孔金屬包括蝕刻鋁。實施例14為根據·實施例11制備電極的方法，其中碳粉包括石墨。實施例15為根據實施例14制備電極的方法，其中施加石墨粉包括將石墨粉撒在多孔金屬的第一表面上。實施例16為根據實施例11制備電極的方法，其中拋光包括用手來回移動振蕩墊。實施例17為根據實施例11制備電極的方法，其中拋光包括使用電動工具。實施例18為根據實施例11制備電極的方法，其還包括向多孔金屬箔的第二表面施加碳粉；以及用振蕩墊拋光多孔金屬箔的第二表面。不偏離本發明的范圍和精神的前提下，對本發明的各種改進和改變對于本領域技術人員將是顯而易見的。應當理解，本發明不旨在不恰當地限于本文提供的示例性實施例和實例，這些實例和實施例僅以舉例的方式提出，而且本發明的范圍旨在僅受所附權利要求書的限制。在本公開中引用的所有參考文獻都以引用的方式全文并入本申請。
權利要求
1.一種導電制品,包括: 集電器；和 與所述集電器接觸的碳涂層， 其中所述碳涂層不含粘結劑，并且 其中所述集電器包括多孔金屬。
2.根據權利要求1所述的導電制品，其中所述多孔金屬包括鋁。
3.根據權利要求2所述的導電制品，其中所述多孔金屬包括蝕刻鋁。
4.根據權利要求1所述的導電制品，其中所述碳涂層包括石墨。
5.根據權利要求1所述的導電制品，其中所述制品包括電化學電容器。
6.根據權利要求5所述的導電制品，其中所述電化學電容器為電化學雙電層電容器。
7.—種導電制品,包括 : 集電器；和 基本上由碳組成的與所述集電器接觸的涂層， 其中所述集電器包括多孔鋁。
8.根據權利要求7所述的導電制品，其中所述碳包括石墨。
9.根據權利要求7所述的導電制品，其中電化學導電制品包括電化學電容器。
10.根據權利要求9所述的導電制品，其中所述電化學電容器為電化學雙電層電容器。
11.一種制備電極的方法，包括: 提供具有第一表面和第二表面的多孔金屬箔； 向所述多孔金屬箔的所述第一表面施加碳粉；以及 用振蕩墊拋光所述多孔金屬箔的所述第一表面。
12.根據權利要求11所述的制備電極的方法，其中所述多孔金屬箔包括鋁。
13.根據權利要求12所述的制備電極的方法，其中所述多孔金屬包括蝕刻鋁。
14.根據權利要求11所述的制備電極的方法，其中所述碳粉包括石墨。
15.根據權利要求14所述的制備電極的方法，其中施加石墨粉包括將所述石墨粉撒在所述多孔金屬的所述第一表面上。
16.根據權利要求11所述的制備電極的方法，其中所述拋光包括用手來回移動所述振蕩墊。
17.根據權利要求11所述的制備電極的方法，其中所述拋光包括使用電動工具。
18.根據權利要求11所述的制備電極的方法，還包括 向所述多孔金屬箔的所述第二表面施加碳粉；以及 用振蕩墊拋光所述多孔金屬箔的所述第二表面。
全文摘要
本發明提供了一種導電制品，其包括具有導電涂層(104a，104b)的集電器(102)。集電器(102)具有例如來自蝕刻金屬的納米多孔結構和與所述集電器(102)接觸的碳涂層(104a，104b)。所述碳涂層(104a，104b)不含粘結劑。在一些實施例中，所述集電器(102)包括蝕刻鋁。所述提供的導電制品可為電化學電容器或鋰離子電化學電池。
文檔編號H01G11/86GK103222090SQ201180055303
公開日2013年7月24日 申請日期2011年11月11日 優先權日2010年11月17日
發明者蘭吉特·迪維加爾皮提亞 申請人:3M創新有限公司