[发明专利]具有多功能导线的制品

说明书

包括多功能导线的制品和装置，该多功能导线具有第一电极，该第一电极包括含有碳纳米管和辅助颗粒的第一碳纳米管复合纱线；第二电极，该第二电极包括含有碳纳米管和辅助颗粒的第二碳纳米管复合纱线；围绕第一电极的第一隔膜；围绕第二电极的第二隔膜；围绕第一电极和第二电极的电解质；围绕电解质的柔性绝缘层；以及至少部分地围绕柔性绝缘层的柔性导电层。本发明还提供制造和使用本发明的制品、装置以及多功能导线的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年3月4日提交的标题为“Composite Yarn and Method ofMaking a Carbon Nanotube Composite Yarn.”的美国临时专利申请No.62/813516的优先权。本申请要求于2019年6月19日提交的标题为“Composite Yarn and Method of Makinga Carbon Nanotube Composite Yarn.”的美国专利申请No.16/446389的优先权，本申请要求于2020年2月28日提交的标题为“Multifunctional Conductive Wire and Method ofMaking.”的美国专利申请No.16/805565的优先权。前述申请的公开内容通过引用整体并入本文。

背景技术

包括金属导线(特别是实心或绞合铜线)的装置已经在许多工业部门中生产并使用了数十年。然而，近来对于器件小型化和能效优化的需求对金属导线的高体积和高重量的特征提出了新的挑战性要求，因此需要包括新型导线的新器件和制品。寻找新的合成、制造和工程方法，以在导线中增加更多功能，而不是仅仅作为电流载体，这是人们关注的焦点。通常仅用作电源导线的传统的实心和绞合铜线，会给商用飞机增加成吨的重量。传统的实心和绞合铜线的局限性对于车辆马达来说尤其重要，例如，在一些电动车辆中，马达可包括大约76公斤的铜线圈。加上额外的重量，电动汽车中的电池可以重达数百公斤。不具有传统的实心或绞合铜线圈的电动马达、发电机和变压器的重量更轻，效率更高。因此，需要具有先进的多功能导线的新制品和装置。

发明内容

本公开涉及包括多功能导线的制品和装置以及制造包括多功能导线的制品和装置的方法。本发明实现了包括多功能导线(MCW)的具有减轻的重量及提高的效率的制品。与传统导体相比，本发明所公开的多功能导线能够以更少的长度、重量以及所需空间来提供电力。本发明公开了包括多功能导线的装置，该多功能导线可以具有内置电池功能，以在提供电流载体的同时提供或存储电力。根据一些方面，多功能导线可以替代马达、发电机、变压器和电磁设备中的实心或绞合铜线。根据一些方面，本发明所公开的多功能导线可具有电池功能，该多功能导线具有被绝缘体所围绕的两个或更多个电极以及电解质，绝缘体的外部具有导电层，从而形成能够像实心铜导体一样有效地输送交流电的多功能导线，同时还提供内置电池。本发明详细地公开了本公开的这些方面及其他方面。

附图说明

图1A示出了根据本公开的方面的制备碳纳米管复合纱线的示例性示意图。

图1B示出了根据本公开的方面的两个示例性致密化步骤的示意图。

图2示出了根据本公开的方面的纯碳纳米管垫的扫描电子显微镜(SEM)图像。

图3示出了根据本公开的方面的纯碳纳米管垫的照片。

图4示出了根据本公开的方面的碳纳米管复合垫的SEM图像。

图5A示出了根据本公开的一些方面的包括电池电极的示例性多功能导线电缆。

图5B示出了根据本公开的一些方面的多功能导线的示例性横截面示意图。

图5C示出了根据本公开的一些方面的多功能导线的示例性横截面示意图。

图5D示出了根据本公开的一些方面的多功能导线的示例性横截面示意图。