[發(fā)明專利]由石墨烯和/或碳納米管制成的帶有經(jīng)涂層的接合部位的電導體

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202080084992.4
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN114787943A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設計）人: F·司徒溫;R·博爾;M·克內
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H01B1/04
• 分類號: H01B1/04;H02K3/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 韓瑞;司昆明

本發(fā)明涉及一種電導體（1），其具有能導電的材料（2）和接合部位（3、4），能導電的材料包括石墨烯和/或碳納米管，其中，在電導體（1）的能導電的材料（2）處在接合部位（3、4）處設有用于使電導體（1）與金屬的導體元件材料接合地連接的金屬涂層（6），其中，金屬涂層（6）與能導電的材料（2）處于直接接觸，其特征在于，接合部位（3、4）的金屬涂層（6）包括金屬，所述金屬在涂層（6）的邊界層中通過涂層（6）的金屬與能導電的材料（2）的碳的反應而形成了碳化物。

技術領域

本發(fā)明涉及一種電導體。電導體具有由石墨烯和/或碳納米管制成的能導電的材料，其中，端部區(qū)域為了更好地接觸而被涂層。此外，本發(fā)明還涉及一種用于制造這種電導體的制造方法。

背景技術

備選的電導體材料基于碳納米管和/或石墨烯薄片。碳納米管和石墨烯薄片的電導率超過了銅的電導率。這些備選的電導體材料的出眾之處除了它們約2 g/cm³（反之，銅具有8.95 g/cm³的密度）的很小的密度外還在于它們的柔軟性，柔軟性允許了這些導體材料對應外力作用地改變它們的橫截面。因此可以在由許多單導體構成的封裝中通過力的使用這樣來提高封裝密度，使得幾乎不再存在空腔。對銅導體而言，由于它們的徑向剛性，這是不可能的。

按照現(xiàn)有技術，通過不同的方法來制造作為導體材料的石墨烯膜或碳納米管膜。在WO 2007/015710 A2中示出了由所謂的CNT森林制造CNT帶。所述帶是能導電的并且以高斷裂伸長率和高抗拉強度而出眾。CNT帶的備選的制造方法在US8999285B2中說明。在此通過合成CNT氣凝膠進行制造。這種CNT氣凝膠在離開反應器時被加工成帶。WO 2013/034672公開了另一種基于碳納米管制造帶的方法。在此，碳納米管分散在超強酸中并且緊接著通過濕紡加工成纖維或也加工成帶。

對商業(yè)上有利可圖的制造方案而言，僅使用石墨作為原料。在CN 108892134A中，石墨粉借助所謂的Hummers法濕化學地插入并氧化成氧化石墨烯。然后將凈化的氧化石墨烯分散體加工成膜并且緊接著通過熱處理還原成石墨烯膜。在CN107221387A 中直接由水分散體制造石墨烯膜。在DE102018200236A1中表明，在制造氧化石墨烯分散體時已經(jīng)可以進行金屬摻雜。在將石墨烯膜涂敷到基材上并干燥后，在進一步的步驟中移除作為表面活性物質實現(xiàn)水分散體的分散劑。

在US 8,999,212 B2中公開了由石墨烯制造纖維。在此，石墨烯通過碳納米管的單側的軸向分離獲取。之后將石墨烯分散在超強酸中并且緊接著借助濕紡加工成纖維。對石墨烯纖維的制造而言特別優(yōu)選的是用氧化石墨烯制造，氧化石墨烯由石墨通過濕化學氧化、如Hummers法制造。因為這種制造途徑以石墨為原料，所以原料成本與上述方法相比降低了一至兩個量級。在CN105603581A、CN105544016A和CN105544017A中公開了這樣的制造方法。在制造過程結束時，需要在高達3000℃的溫度下進行熱處理以提高電導率。

可以如在WO18177767A1中那樣通過邊緣層的氟化實現(xiàn)基于石墨的導體、如膜、纖維和紗線的絕緣，邊緣層在此變?yōu)榻^緣體并且因此對膜進行電屏蔽。此外，也通過涂敷聚合物實現(xiàn)電絕緣，如在WO13051761A1中所示的那樣。

如在WO18233897 A1或WO18158003 A1中所示那樣將這些電導體使用在電動馬達中。 由WO 2015004467 A2已知用專門修正的焊料來焊接碳基導體材料。與CNT紗線相比，通過添加1-10%質量百分比的過渡金屬取得了積極的結果。

發(fā)明內容

按本發(fā)明的基于石墨烯和/或碳納米管的電導體使得能這樣修正所制造的有待接觸的接合部位，使得這些接合部位可以用標準焊料焊接到金屬處。