CN109690840A - 用于将磁场施加到物体的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种向制品(020)施加磁场的方法，该制品特别是层或涂层制品，更具体地涉及具有石墨颗粒的涂层，优选用于制造具有对齐的石墨颗粒的负极，例如用于快速充电的锂离子电池。特别是，磁场的施加应该是连续的。为此，具有永磁体(010)的磁性工具用于施加磁场，其中制品相对于磁性工具移动。特别是在干燥阶段(030)开始之前和/或干燥阶段期间进行磁场的施加。

Description

用于将磁场施加到物体的方法和装置
本发明涉及借助于磁性工具将磁场施加到制品上的方法，其中磁场的施加特别是连续地并且特别是在石墨涂层上发生，并且还特别地用于制造具有垂直对齐的石墨颗粒的负极形式的制品，例如用于具有快速充电能力和/或更高能量密度的锂离子电池。本发明还涉及通过根据本发明的方法制造并具有垂直对齐的石墨颗粒的负极。
碳基材料，特别是石墨，可用作电池电极(尤其是负极)中的活性物质。石墨具有层状结构，由可以嵌入离子的单独碳层组成，例如锂离子电池中的锂离子。石墨的层状结构反映在其呈片状薄片形式中。
通过使用片状/片形式的石墨作为电极中的活性物质，片形石墨颗粒通常平行(水平)于下面的集电箔放置。这导致穿过电极的回旋或迷宫孔通道。从正极扩散到负极并且反之亦然的锂离子必须通过这种曲折的孔路径。特别是在高充电速率的情况下，锂离子不能足够快地移动穿过孔通道，这可能导致可用存储容量的减少。通过对齐石墨颗粒，可以缩短锂离子在充电和放电期间所覆盖的路径长度，并且可以提高电化学存储器的充电和放电性能。
对于负石墨电极的工业制造，片状石墨经常修圆。然而，在机械圆化过程中，高达70％的原始材料会丢失。
利用片形式石墨并通过石墨薄片垂直于集电片对齐而大大减少曲折孔路径，从而获得更高的电池充放电速率的想法是已知的，并且在专利JP3443227B2中首次公开。已知通过磁场获得这种对齐。然而，特别是由于高磁场和低填充密度，迄今为止该技术的实际实施与成本有效的连续生产过程不相容。
公布EP2793300A1公开了一种用于制造电极的应用，其中将磁性纳米颗粒施加到电化学活性颗粒上，所述电化学活性颗粒又作为浆料(悬浮液或糊料)涂覆在基板上，然后将磁场施加到颗粒上。尽管在石墨糊料的生产中添加磁性纳米颗粒，导致石墨颗粒用纳米颗粒的增强，确实可以增加石墨颗粒的磁响应性，但是它可能使该方法复杂化。磁性纳米颗粒的添加还可导致不期望的电化学过程，该电化学过程可能对最终产品具有不希望的影响。没有公开任何特定连续施加磁场的方法。
美国专利号7326497B2描述了一种应用于可充电锂离子电池的负极及其制造。公开了一种方法，通过该方法，石墨覆盖物在通量密度大于0.5T的磁场中在两个磁体之间对齐。涂层中石墨颗粒的对齐基于石墨的抗磁各向异性。垂直于石墨(002)平面的抗磁磁化率大约是垂直于(110)平面的抗磁磁化率的40-50倍。为了获得良好的垂直取向，提出了超过1T，或更确切地说甚至2.3T的通量密度。该范围内的通量密度在技术上难以实现，因此，例如，这种高通量密度需要超导磁体。
另一项专利美国专利号7976984B2描述了一种可充电电池，其中机械圆化石墨颗粒与磁场对齐。通过圆化石墨颗粒在磁场中的取向，确实可以略微缩短锂离子的路径长度，从而改善充电和放电性能。通过使用片状石墨进一步提高了这种改善效果。尽管如此，如前所述，在圆化过程中，高达70％的原始材料会丢失。
如美国专利号7976984B和美国专利号7976984B2中所述的，当石墨在均匀磁场中对齐时，然后颗粒以这样的方式对齐，使得石墨层平行于磁场放置。对于不对称的，例如片形式的石墨颗粒，这意味着垂直于它们的最长轴。对于接近球形的颗粒，对填充特性的影响很小，但是，对于非球形颗粒，这导致不利的填充特性，其中单独的石墨颗粒沿其第二最长轴以随机顺序放置。这导致低的颗粒填充密度。
因此，本发明主要目的是开发一种施加磁场的方法，特别是用于将磁场连续施加到制品上，所述制品特别是层或涂有层的制品，更具体地施加到石墨涂层，用于制造负极形式的制品。
连续是本文中在“连续生产过程”(例如“辊对辊加工”)中的意义上定义的，而不是“常数”或“不间断”。
该制品可以仅仅是单层，可以例如包括石墨颗粒、粘合剂和通过干燥挥发的组份。同时，石墨颗粒可以是天然的或合成的，并且可以包括所有颗粒形状。
该目的通过权利要求1的特征实现。
在根据本发明的方法中，特别是在制品的制造和/或加工过程中，特别地，将磁场施加到层或涂层制品上。为此，该制品暴露于变化的磁场中。
包括至少一个永磁体的布置的磁性工具用于施加磁场。
本发明还涉及本发明的工具和制造的电极。
优选实施例在各个从属权利要求中公开。
对于在具有高能量密度的电池中的应用，前述活性物质石墨的填充密度是至关重要的。本发明解决了这个问题，因为它不仅沿着一个方向而且沿着两个方向对齐石墨颗粒。
根据本发明的方法的目的是能够特定地连续施加磁场，例如在具有垂直对齐的石墨颗粒的负极的制造和/或加工方法期间，例如用于快速充电锂离子电池。
在本发明方法的开始，组份(例如涂层中的石墨颗粒)是可移动的，并且由根据本发明的磁性工具的变化磁场的作用，根据两个优选方向对齐。这两个优选方向都由磁性工具的构造，以及制品和工具的相对运动方向而限定。在借助于磁性工具对组份进行这种对齐期间或之后，必须固定组份以完成方法，以便锁定对齐。
对齐的组份的固定可以例如通过干燥进行。干燥的特征在于包含在涂层中的挥发性组份离开涂层。在水基石墨糊料的情况下，该挥发性组份是水。干燥导致垂直对齐的组份的固定。干燥可以是被动的，例如由于环境温度，意味着没有辅助；以及主动的，意味着通过系统干燥，例如使用鼓风机。或者，层/涂层组份的固定也可以通过湿层/涂层的系统固化/胶凝来进行。固化/胶凝湿层/涂层的方法，例如通过使用热响应组份作为层/涂层一部分，作为本发明的一部分公开。
下面使用石墨涂层的实例来说明本发明所解决的问题，用于制造锂离子电池。
去除挥发性组份的干燥过程可导致对齐的石墨颗粒失去其取向。特别是通过鼓风机在烘箱中进行的空气干燥可以对对齐的颗粒的取向产生显著影响。更具体地，通过磁性工具实现的石墨颗粒的对齐可能在干燥期间损失。石墨颗粒的对齐的这种损失随之可能限制电极在充电和放电期间的电化学性能。
衍生方案A：
根据本发明，公开了一种在干燥过程中保持石墨颗粒的对齐的方案。在干燥过程中也使用本文所述的磁性工具，以确保在干燥过程中石墨颗粒的对齐。因此，对齐的石墨颗粒在干燥过程中也保持对齐。
衍生方案B：
在本发明的上下文中，该问题也可以通过使用固化/胶凝组份来解决，例如包含在待涂覆的糊料中的热响应组份。该组份，例如甲基纤维素，在加热的作用下使涂覆的涂层/层固化，而不同时除去挥发性组份。LCST，低临界溶解温度，在这里发挥着重要作用。当聚合物如甲基纤维素、羟丙基纤维素含有取代的和未取代的葡糖酐环，或甚至例如聚(N-异丙基丙烯酰胺)的聚合物是混合物的组份时，经常观察到LCST。在这种情况下，可以观察到聚合物链从开链簇构象向紧密球状构象的转变。在LCST之上存在溶解度间隙，其可导致涂层/层的固化。达到LCST以上所需的加热可以例如通过加热鼓风机、加热辊或IR加热器进行。当温度升高到LCST以上时，甚至小的热响应组份的质量分数，例如在待涂覆的层中的0.25％重量(相当于所得干燥涂层中0.5％重量，固体含量为待涂覆的层的50％重量)是足够导致糊料凝固。
由热响应组份引起的糊料的固化固定了石墨颗粒，因此通过磁性工具的磁场先前获得的对齐被长期保持。这允许在不施加磁场的情况下执行随后的干燥，因为防止了涂层内的移动(例如通过对流)；并且组份，例如石墨颗粒，不能改变它们的取向。这允许减少保持垂直对齐所需的磁体量。因此，如果以这种方式可以省去在干燥器中安装昂贵的耐高温磁体，则这是特别有利的。
为了制造耐用的可充电锂离子电池，涂层与集电器(优选集电箔，例如铜箔)的粘附起着特殊的作用。对于具有低粘附性的电极，活性物质涂层(例如集电箔的石墨)可能由于界面处的应力随时间脱离或分层。特别是在电池的充电和放电过程中发生的石墨颗粒的膨胀和收缩可导致这种情况。这可能导致电池的充电和放电容量的降低。在水基负石墨电极中的低粘附性的可能原因在于(a)在干燥过程中SBR(苯乙烯-丁二烯橡胶)粘合剂颗粒的迁移，和(b)石墨颗粒与集电箔之间的小接触面积。
在水基石墨电极的制造中，流体糊料中的石墨颗粒的对齐以及相关的缩短的路径可导致干燥时粘合剂迁移增加。由此，会增加从涂层和集电箔之间的界面去除SBR粘合剂颗粒，这随即会导致粘附性差。
另外，在充电和放电过程中石墨颗粒在集电箔上的垂直对齐以及伴随的石墨颗粒的膨胀和收缩，可导致在涂层和集电箔之间的界面处形成的应力增加。石墨颗粒的垂直对齐意味着，当对电池充电时，石墨颗粒的膨胀在相同的方向上发生。由此，侧面相邻的石墨颗粒可以相互置换。随着时间的推移，相关的应力可能导致涂层对集电箔的粘附性降低。
本发明公开了改善涂层和集电箔之间粘附性的方案。
衍生方案A：
为了减少在对齐的石墨颗粒的膨胀和收缩期间以及在电池的充电和放电期间可能产生的应力，在制造过程中可以通过适当的磁性工具的操作来调节石墨颗粒相对于集电膜的倾斜角度。由此，石墨颗粒的倾斜角优选地在45°和85°之间。以这种方式，石墨颗粒的膨胀的很大部分可以在离开集电箔的方向上发生，使得在石墨涂层和集电箔之间积聚较小的应力，从而增加对集电箔的粘附。
衍生方案B：
此外，对于由粘合剂迁移引起的粘附性降低的一系列问题，本发明公开了通过使用包含在待涂覆的糊料中的热响应组份的方案。该组份，例如甲基纤维素，使涂覆的湿糊料在施加于其上的热能的作用下固化。在干燥阶段，固化可以同时减少SBR(苯乙烯-丁二烯-橡胶)粘合剂颗粒的迁移。由此确保在石墨涂层和集电箔之间的界面处的SBR粘合剂颗粒的浓度保持足够高。以这种方式，实现了更高的粘附性。由于使用固化组份导致的粘合剂迁移减少也可以允许更高的干燥温度。通常避免更高的干燥温度，因为它们导致更强的粘合剂迁移并因此降低粘附性。然而，较高的温度能够加速层/涂层的干燥，因此以这种方式确保缩短干燥持续时间或者还有较高的幅片速度。两者都可以节省成本。
在某些情况下，涂覆的箔的机械加工，例如集电箔上的石墨涂层，可能在涂层和薄膜之间的界面处产生应力。特别是在诸如压延和卷绕涂覆的薄膜的过程中，例如用于制造可充电锂离子电池的负极，可能导致涂层中的分层和裂缝的形成(所谓的“果冻卷”电极线圈的制造)。
本发明公开了通过石墨颗粒相对于加工或处理方向(通常是平行于箔的方向)的受控对齐来解决该问题。以这种方式，例如，垂直对齐的石墨颗粒通过适当的磁性工具的操作使其自身，相对于移动的制品的加工或处理方向，以至多60°的角度(例如45°)对齐。如果制造和后续加工或处理(例如，压延或卷绕制品)在相同方向上发生，则这可能是特别有利的，因为以这种方式可以避免在加工过程中的断裂。
为了使石墨颗粒沿两个方向对齐，必须将强烈变化的磁场(例如，0.4特斯拉)，例如旋转磁场施加到石墨糊料上。因此，根据本发明，借助于磁性工具将磁场直接施加到优选的层状或块状制品上，特别是含有石墨颗粒、粘合剂和干燥时挥发的组份的石墨涂层。下面将公开对应于这种磁性工具的装置。
通量密度超过100mT的磁场在技术上难以用大面积(10cm2到1cm2)的电磁体生产，并且最容易用永磁体，特别是稀土磁体产生。因此，磁性工具的磁场由一个或多个永磁体产生。
根据本发明的磁性工具具有面向移动的制品的表面。制品的运动与该区域相切。磁性工具的表面可以具有各种形状，优选地是平面的、圆柱形的或弯曲的。
如图6所示，在磁性工具的表面上区分三个主要方向：“磁性变化方向(x)”沿磁性工具的表面行进，使得磁场随着该方向的移动而变化。与磁性变化方向(x)正交的沿着磁性工具的表面描绘为“恒定场方向(y)”，使得磁场不沿该方向变化。第三方向是磁性工具表面的法线(z)，该第三方向(z)与磁性变化方向(x)和恒定磁场方向(y)正交。
下面描述沿磁性工具表面的磁场的对齐和变化。如图6所示，在磁性工具表面上的点A处，磁场矢量具有沿y方向和z方向的分量，但没有沿x方向的分量。该点A处的磁场方向由方向矢量M0描述。M0和y方向之间的角度是磁场(α)的倾斜角度，并且在0度和180度之间。
作为周期性场变化的实例，这里描述旋转。在从A点沿磁变化方向(x)的运动期间，磁场矢量首先指向M0方向，然后反向x方向，然后反向M0方向，然后指向x方向，然后在B点完成旋转指回到M0方向。点A和点B之间的距离是“磁变化周期(P)”，并且是1mm至2m，优选地是5mm至20cm，特别优选地是60mm。
为了在制品(特别是石墨涂层)中产生变化磁场(例如旋转或周期性)，石墨涂层相对于磁性工具的表面移动。物体和表面之间的距离优选为0-50mm，特别优选1-5mm。就此而言，物体和表面可以接触，因此显示出0mm的间隔距离。
制品和磁性工具之间的相对运动可以用平面工具表面通过制品的移位，工具的移位或这两个位移的组合来实现。如图8所示，由圆柱形工具表面，可以由相对于制品的运动方向以相反(反向旋转)或以相同(共旋转)方向旋转来实现相对运动，例如圆柱形工具表面的旋转或摆动。
在制品的连续生产过程中，尤其是具有石墨涂层的箔，该制品通常是均匀运动的。为了控制石墨颗粒相对于移动方向的对准，磁性工具的磁变化方向(x)相对于移动方向设定。例如，当磁性工具的磁变化方向(x)平行于制品的运动方向时，石墨颗粒沿移动方向对齐。在另一个实例中，磁性工具的磁变化方向(x)可以设定为与制品的运动方向成45度角，使得石墨颗粒以与运动方向成45度的角度对齐。颗粒相对于制品表面的倾斜角由磁性工具的磁场的倾斜角(α)给出，并且可以通过该倾斜角来控制。
也可以近似地获得对应于前述说明的磁性工具的实现。以下公开了与前面的描述近似对应的磁性工具的可能实施方式。
对应于前面描述的单个磁性工具的简单实现是Halbach阵列(图7)。这里，Halbach阵列是永磁体的排列。磁性工具的x方向上的磁体的磁化方向逐步改变。例如如图7所示，在周期为4个磁体的Halbach阵列中，磁场取向在每个磁体改变大约90°。每个周期具有更多步骤的Halbach阵列是可能的。Halbach阵列中的磁场的倾斜角度通常为90度。
为了实现磁性工具中磁场的0到180度之间，优选地在10到170度之间的其他倾斜角度，可以构建类Halbach阵列。为此目的，可以使用具有不与机械表面之一正交的磁化的永磁体。倾斜角度对应于图6中的角度α。
对于连续制造过程，选择平行于制品运动方向的磁性工具的外边缘可能是有帮助的，其中磁性变化方向(x)不平行于这些方向。在图9中可以看到这种磁性工具的可能实现，并且通过类Halbach的构造实现，其中永磁体以角度077转动。
另一种实施方式可以是永磁体，在其磁化过程中，沿着x方向(图7，向下)刻印出类似于Halbach构造的旋转磁场。在这种磁体的磁化中，可以实现相对于工具表面在0和180度之间，优选地在10和170度之间的磁场倾斜角。
例如根据图8，圆柱形磁性工具的另一种实施方式可以是Halbach圆柱体。类似于Halbach阵列，Halbach圆柱体每个周期可以具有多个磁体，例如对应于图8(中间)的四个磁体。在Halbach圆柱体中，磁场的倾斜角为90°，并且磁化变化方向(x)与圆柱体轴正交。
另一个圆柱形磁性工具可以被构造为类Halbach圆柱体，其中磁场的倾斜角度α，磁性变化方向和组份对应于类Halbach阵列。优选地，每个圆柱形磁性工具的圆周是磁性周期长度的整数倍。
通过沿y方向并置多个磁性工具，可以获得沿y方向具有更大宽度的磁性工具。而且，磁性工具可以通过沿多个磁性工具的x方向并置多个磁性工具而沿x方向延伸。同样，通过布置两个磁性工具使得它们的表面彼此面对，可以产生具有更高磁通密度的磁性工具。这适用于以下所述的磁性工具的所有实例(因此，这种可扩展性不会以完整的细节重复)。
通过沿y方向并置磁性工具，工具之间的间隔距离可能是机械稳定所必需的。这些距离优选为0-10mm，优选为0-2mm。这些距离可导致磁场中的不均匀性，这导致加工制品中的不均匀性，这随即可导致最终产品(例如电池)中的负面影响。为了避免这些影响，这些距离可以沿y方向偏移，使得它们在磁性工具的宽度上均匀分布，从而沿y方向实现近似恒定的场。
根据本发明的方法和工具的操作范围：
辊直径：1mm-10m、1cm-1m、10cm-50cm
辊长：1cm-100m、10cm-10m、1m-5m
包角：0°-360°、15°-275°、90°-180°、优选150°
箔厚度：0.1μm-10cm、1μm-1cm、10μm-1mm
磁场强度：1μT-10T、10mT-1T、100mT-500mT
磁场倾斜角：0-180°、45-135°、70-110°
磁性工具长度(x)：1cm-100m、10cm-10m
磁性工具宽度(y)：1cm-10m、30cm-3m
旋转速度：1/μs-1/h、1/ms-1/min、10/s-0.1/s
箔速度：1mm/min-1000m/min、1cm/min-100m/min、5m/min-50m/min
下面将参考附图在两个实施例中进一步描述本发明。附图显示了：
图1：使用磁性工具的本发明方法的总体描述；
图2：使用根据本发明的平面磁性工具的方法；
图3：使用具有弯曲表面的磁性工具的方法；
图4：使用形成为可旋转辊的磁性工具的方法；
图5：使用形成为可旋转辊的磁性工具并包裹制品的方法；
图6：具有磁性表面和磁取向方向的磁性工具；
图7：具有平面表面的磁性工具的结构实例；
图8：具有圆柱形表面的磁性工具的结构的实例；
图9：根据本发明的磁体装置的实施例；
图10：在不使用变化的磁场的情况下制造的石墨涂层的横截面的扫描电子显微镜照片；
图11：在不施加变化的磁场的情况下制造的石墨涂层的横截面的层平面取向的直方图；
图12：基于变化的磁场制造的石墨涂层的横截面的扫描电子显微镜照片；
图13：通过施加变化的磁场制造的石墨涂层的横截面的层平面取向的直方图。
实例1(用Halbach阵列涂覆并且没有热响应组份)：
将97g片状石墨与25g羧甲基纤维素(CMC)溶液(2重量％)和41g去离子水捏合1小时，然后通过与另外25g CMC溶液(2重量％)和30g去离子水搅拌进行稀释。然后将5g SBR胶乳(40重量％)引入该混合物中并搅拌2分钟。
然后将如此获得的石墨糊料用刮墨刀作为流体薄膜施加到集电箔025(铜箔15μm)上，该集电箔预先夹在两个未示出的橡胶辊之间。随后，借助于电动机使这两个橡胶辊旋转，从而使得集电箔025与其上的涂层移动，在本实例中以3m/min的速度在移动方向045上移动(参见例如图1)。
因此，具有磁性表面013并且呈刚性平面磁性工具010形式的磁性工具包括具有以Halbach阵列布置的多个永磁体075(图7)的封装，其被引导至制品020，在本实例中是在移动的制品020下方。
在磁性工具010和制品020之间提供距离071。工具010的磁场具有强磁场072的侧面和具有弱磁场073的侧面。图7还示出了具有连续变化的磁化的永磁体074。强磁场072总是优选面向制品020。
工具010的磁场作用在移动的涂覆的集电箔025上，在该实例中，该集电箔025代表移动的制品020。移动的制品020(涂覆的集电箔025)和磁性工具010之间的相对运动在制品020中产生时变磁场，这导致石墨颗粒的垂直对齐。
然后，用热空气枪将热空气030吹到集电箔025上，该集电箔025与液体石墨涂层一起移动，并且以这种方式使石墨涂层干燥。由此，除去了挥发性组份(水)，固定了垂直对齐的石墨颗粒。
实施例2(用Halbach阵列和热响应胶凝涂覆)：
将97g片状石墨与7.5g羧甲基纤维素(CMC)溶液(2重量％)、23.3g甲基纤维素(MC)溶液(1.5重量％，热响应组份)和34.7g去离子水捏合1小时，并且随后用另外7.5g羧甲基纤维素(CMC)溶液(2重量％)、23.3g甲基纤维素(MC)溶液(1.5重量％)和10g去离子水搅拌而稀释。
然后将5g SBR胶乳(40重量％)引入该混合物中并搅拌2分钟。
然后将如此获得的石墨糊料用刮墨刀作为200μm厚的流体薄膜施加到集电箔025(铜箔15μm)上，该集电箔预先夹在两个未示出的橡胶辊之间。随后，借助于电动机使这两个橡胶辊中旋转，使得集电箔025与其上的涂层移动，在本实例中以3m/min的速度在移动方向045上移动(参见例如图1)。
此后，具有磁性表面013并且呈刚性平面磁性工具010形式的磁性工具，其包括具有布置在Halbach阵列中的多个永磁体075的封装(图7)，指向物体020，本实例中是在移动的涂覆的集电箔025下方。在磁性工具010和制品020之间提供距离071。工具010的磁场有具有强磁场072的侧面和具有弱磁场073的侧面。图7和8还示出了具有连续变化的磁化的永磁体074。强磁场072总是优选地面向物体020。
工具010的磁场作用在移动的涂覆的集电箔025上，在该实例中集电箔025也代表移动的制品020。移动的制品020(涂覆的集电箔025)和磁性工具010之间的相对运动在制品020中产生时变磁场，这导致石墨颗粒的垂直对齐。
在下文中，借助于IR辐射加热器将热量施加到移动的涂覆的集电箔025上。热量的作用导致涂层胶凝。此后，移除集电箔025下方的磁性工具010，并用热空气枪将热空气030吹到涂层上，并以此方式使石墨涂层干燥(图1)。
圆柱形磁性工具011的实例在图4、5和8中示出。该工具011又具有磁性表面013和旋转辊012。制品020围绕工具011缠绕，具有限定的包角022，例如160°。
永磁体075可以形成为区段078和/或垂直于或与旋转轴成角度077布置。
图10显示了在没有暴露于磁场的情况下，获得的具有薄片状石墨的石墨涂层的横截面的扫描电子显微镜照片。片状石墨颗粒平行于下面的集电箔025。
图11显示了在没有磁场作用的情况下，获得的石墨涂层中石墨颗粒的对齐分布的直方图。
图13显示了通过实例所描述的方法在磁场中获得的石墨涂层中石墨颗粒的对齐分布的直方图。片状石墨颗粒大部分垂直(以90°角)于下面的铜箔，即集电箔025。
实例的所得到的石墨涂层的横截面的扫描电子显微镜照片显示了图12中的片状石墨颗粒的垂直对齐。所描绘的是通过实例中描述的方法在磁场中获得的具有片状石墨的对齐的石墨涂层的横截面的扫描电子显微照片。
大多数的片状石墨颗粒与下面的铜箔(集电箔025)垂直(成90°角)。
借助于X射线衍射仪(Rigaku Smart)对涂层的分析，与没有暴露于旋转磁场的石墨涂层(图13)相比，在图11中显示了显著增加量的石墨颗粒，其(110)平面，与石墨颗粒的石墨烯片平行的平面，垂直(即90°)对齐于集电箔025。
根据本发明得到的石墨涂层，其中含有垂直对齐的片状颗粒，随后压延至孔隙率为30％。
随后借助于X射线衍射仪器(Rigaku Smart)对压缩的石墨涂层进行的随后分析表明石墨颗粒的强度进一步显著增加，其(110)平面，即平行于石墨颗粒的石墨烯层的平面，垂直对齐于集电箔025。
附图标记列表：
010 磁性工具
011 圆柱形磁性工具
012 (固定)中心，可旋转的圆柱体围绕该中心移动
013 磁性工具的磁性表面
020 磁场作用于其上的移动的制品
022 接触弧/包角
025 集电箔
030 外部效应，例如暖空气、光辐射、X辐射/X射线
045 制品的移动方向
071 磁性工具和制品之间的间隔距离
072 强磁场
073 弱磁场
074 永磁体，具有连续变化的磁化
075 永磁体
077 角
078 永磁段

Claims (28)

1.一种用于将磁场施加到制品(020)的方法，所述制品特别是层或涂层制品，特别是在制品(020)的制造和/或加工过程中，其中使用了包括至少一个永磁体(74)的布置的磁性工具(010、011)，其特征在于，制品(020)经受变化的磁场。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，磁场的施加是连续进行的。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述磁场在时间上和/或局部可变，特别是周期性变化，或旋转或振荡。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述层或涂层包含颗粒，特别是受磁性影响的组份、颗粒、碳颗粒，特别是石墨颗粒。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，作用在制品(020)上的磁场的通量密度小于2.0T，优选为0.1-0.5T，特别优选为0.4T。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，从磁性工具(010、011)的表面到制品的距离为0-50mm，优选为3mm。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述层或涂层以包含挥发性组份的糊料形式出现，并且在去除糊料的挥发性成分之前和/或其期间，施加磁场。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述制品(020)是用于电能存储的电极，特别是用于锂离子电池的电极，特别是用于锂离子电池的石墨基负极。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的将磁场施加到制品(020)的方法从而固定层或涂层的组份的方法，其特征在于，所述层或涂层含有导致层或涂层固化/胶凝的组份。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述层或涂层含有在增加所述层或涂层温度期间导致所述层或涂层固化/胶凝的组份。
11.根据权利要求9或10的方法，其特征在于，所述层或涂层表现出称为LCST的低临界溶解温度，其在25℃至80℃之间，优选在30℃至60℃之间，特别优选在35℃至50℃之间。
12.根据权利要求9至11中任一项的方法，其特征在于，所述层或涂层含有热响应组份，所述热响应组份质量分数为0.0001重量％-8.0重量％，优选0.1-0.4重量％。
13.根据权利要求9至12中任一项的方法，其特征在于，通过使用加热辊和/或IR加热器和/或加热鼓风机增加层或涂层温度，使得层或涂层固化/胶凝。
14.根据权利要求9至13中任一项的方法，其特征在于，所述层或涂层含有在固化/胶凝过程期间和/或之后去除的挥发性组份。
15.根据权利要求14的方法，其特征在于，在固化/胶凝过程中从层或涂层中除去少于50％，优选少于10％的挥发性组份。
16.根据权利要求9至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述层或涂层包含颗粒，特别是受磁性影响的组份，特别是受磁性影响的颗粒，特别是受磁性影响的碳颗粒，特别优选受磁性影响的石墨颗粒。
17.根据权利要求9至16中任一项的方法，其特征在于，所述层或涂层包含含有取代和/或未取代的葡糖酐环的热响应组份。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其特征在于，所述制品(020)可相对于磁性工具(010、011)，特别是切向地/平行于所述磁性工具(010、011)的表面移动。
19.一种制品，特别是电极，特别是颗粒涂覆的电极，优选石墨颗粒涂覆的负极，其由根据权利要求1至17的任一项的方法制备。
20.磁性工具，特别是用于将磁场连续施加到制品(020)上，所述制品(020)特别是层或涂层制品，其特征在于，磁性工具(010、011)包括至少一个永磁体(074、075)，所述永磁体(074、075)在磁性工具(010、011)的表面上在一个方向上产生局部可变的，特别是旋转的磁场，并在与其正交的方向上产生近似恒定的磁场。
21.根据权利要求20所述的磁性工具，其特征在于，所述磁性工具包括多个，至少两个永磁体(074、075)。
22.根据权利要求20或21所述的磁性工具，其特征在于，所述磁性工具(010、011)中的至少一个或所有永磁体(074、075)是Halbach阵列或类Halbach阵列或者Halbach圆柱体或类Halbach圆柱体的一部分。
23.根据权利要求20至22中任一项所述的磁性工具，其特征在于，所述磁性工具(010、011)的磁旋转周期(P)为1mm至2m，优选为5mm至20cm，特别优选为60mm。
24.根据权利要求20至23中任一项所述的磁性工具，其特征在于，所述磁性工具(010、011)的表面是平面的、圆柱形的或弯曲的。
25.根据权利要求20至24中任一项所述的磁性工具，其特征在于，所述磁性工具(010、011)的磁场的倾斜角(α)为45°-135°，优选为80°-100°。
26.根据权利要求20至25中任一项所述的磁性工具，其特征在于，作用在制品(020)上的磁场的通量密度小于2.0T，优选为0.1-0.5T，特别优选为0.4T。
27.根据权利要求20至26中任一项所述的磁性工具，其特征在于，所述磁性工具包括至少两个根据权利要求20至25中任一项所述的工具(010、011)，所述工具彼此相对布置，其中在平行于组装好的所述磁性工具的表面的方向上发生并置。
28.根据权利要求20至27中任一项所述的磁性工具，其特征在于，磁性工具(011)的表面(013)是圆柱形的，使得制品(020)是可移动的，并且磁性工具(011)可通过圆柱形工具表面的旋转而移动，其中所述旋转为相对于制品(020)的运动方向的反向旋转或共旋转。
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