[发明专利]金属体表面的接触电阻的降低

说明书

本发明的技术领域

本发明涉及具有独立专利权利要求1前述部分特征的、用于降低金属体表面的接触电阻的方法。本发明此外涉及具有独立专利权利要求16前述部分特征的用于实施此方法的特殊实施方式的设备，以及涉及具有独立专利权利要求18前述部分特征的金属体，该金属体可通过上述方法制造。在此，关于降低接触电阻，不仅将其降低到预定值之下，所述接触电阻通过在表面处形成的含氧化合物提高，而且还能够理解为将该接触电阻保持在预定值上，该接触电阻在没有表面处理的情况下例如通过在表面处形成含氧化合物提高。

关于金属体，其特别涉及电池的、燃料电池的、电容器的或者类似物的电极。典型地，金属体在此由铝或铝合金构成。然而本发明并非明确的限制于由铝及其合金构成的金属体的应用。金属体其实还能够例如由铜、铅、锌、镍、钛及其合金构成。

在许多金属体的表面会因为大气中的氧和/或空气湿度自发形成含氧化合物，这些化合物会提高表面上的接触电阻。关于这些化合物，特别涉及氧化物和/或氢氧化物，并且在由铝构成的金属体的情况下，具体涉及为氧化铝(A1₂O₃)。含氧化合物自发的形成在应用不同金属作为电极材料时带来很大问题，因为它们是高阻抗的，并且明显提高它们所覆盖的表面的接触电阻。

现有技术

具有独立专利权利要求1前述部分特征的方法和具有独立专利权利要求16前述部分特征的金属体由EP 1609878A1公开。其中，通过首先将含碳物质涂覆在物体表面上，以及之后将该物体在含碳氢化合物的气体环境中，在介于100℃和660℃的温度范围内，优选地在450℃和660℃的范围内加热，以便将铝构成的物体用碳涂覆。在将金属体放到乙炔或甲烷的气体环境中并且在超过400℃的温度下放置数小时之前，元素碳构成的颗粒可能涉及到(技术)碳黑(Carbon Black)，该碳黑借助结合剂作为涂层涂覆在表面上。在较高的温度下，在金属体表面上形成含碳氢化合物的层。该含碳氢化合物的层具有纤维或细丝，这些纤维或细丝从嵌入到金属体的表面中的、由碳化铝构成的微粒延伸出来。纤维或细丝同样应该由铝和碳的化合物构成。在纤维上粘附有碳的微粒。这些碳微粒的大小与被使用的技术碳黑的微粒大小相符。纤维或者细丝的长度为大约1μm。碳化铝微粒在金属体表面中具有非数字表示的进一步的特殊尺寸，根据图示，该尺寸估计大约为小于或等于1μm。这种已知的方法是非常漫长的，并且以金属体(包括可能的增长)能够长时间经受超过400℃的加工温度为前提。

对于为锂离子电池制造正集电器，例如由DE 10353309A以及美国专利5,478,676、5,591,544、6,403,263和6,787,266公开了，具有锂化的金属氧化物构成的复合结构的、并且压入质量百分比为10％的导电碳黑的铝箔，其能够添加硅，其中，尽管铝有氧化倾向，但是导电碳黑与铝箔之间的电接触通过铝箔之前的湿化学处理得以保障。铝箔的湿化学处理表现出额外的花销，并且关系到引入不希望存在的化学物的危险。

为了在金属表面上形成由类似金刚石的碳(Diamond LikeCarbon＝DLC)构成的层，已知可从碳氢化合物气体适合的组分中的化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition＝CVD)实现。CVD的一个变形是等离子体增强CVD(Plasma Enhanced CVD)。此处，用于在DLC中从气体转化碳所必需的能量通过离子从等离子中的加速获得。离子足够的能量吸收需要较长的加速段，为此所述能量吸收的前提是在等离子区域内具有相对于大气压力明显降低的压力。DLC与金刚石不同，其为电导体或半导体。

本发明的任务

本发明的任务在于，揭示具有独立专利权利要求1特征的方法、具有独立专利权利要求16前述部分特征的设备和具有独立专利权利要求18前述部分特征的金属体，它们在短时间内以较低的花费获得所希望的接触电阻的降低，或者具有持续降低的接触电阻，并且关系到实际上较小的引入杂质的风险，其中所述接触电阻通过在表面上形成的含氧化合物提高。

解决方案

依据本发明，该任务将通过具有独立专利权利要求1特征的方法、通过具有独立专利权利要求16前述部分特征的设备和通过具有独立专利权利要求18前述部分特征的金属体得以完成。新方法的优选实施方式在从属专利权利要求2至15中得到描述。从属专利权利要求17涉及新设备的优选实施方式，从属专利权利要求19和20涉及新金属体的优选实施方式。

发明描述