CN117813700A - 用于制造电极的方法、电极以及能量存储单体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造用于电的能量存储单体的电极的方法，所述方法包括步骤：‑提供载体材料(10)；‑给载体材料(10)用覆盖材料覆盖，以产生覆盖层(12)；‑对覆盖层进行喷射，尤其是用于调整该覆盖层的孔隙度。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造用于电的能量存储单体的电极的方法、一种电极以及一种能量存储单体。
背景技术
在电的能量存储单体中，例如在锂离子单体中，采用液态的电解质，以便保证在各电池电极之间输送离子。电解质分布决定性地影响单体的离子引导能力以及放电容量，并且因此对于单体的性能和品质是决定性的因素。因此力求电极的覆盖层的孔隙容积用电解质完全地且均匀地浸透。为此，单体在填充电解质之后需要存放较长时间，以便实现电解质在电极结构之内的由毛细力驱动的分布。为了尽可能提高按体积的能量密度并且改进在电极的覆盖层之内的颗粒的接触导通，电极、即用覆盖材料覆盖的电流引出器膜被压延。在此，覆盖表面被压实并且在覆盖层之内的空隙被减小。但是除了由压延带来的上述积极效果之外，这种过程也导致，电解质引入到电极覆盖层中变得困难。电解质填充相应地持续更长时间，这使得制造过程延缓和变贵。
发明内容
因此，本发明的任务是，提供一种用于制造电极的方法、一种电极以及一种能量存储单体，它们消除上述的缺点，尤其是提供一种电极，该电极满足极高的工作能力要求，同时制造成本低。
所述任务通过按权利要求1的方法、按权利要求10的电极以及按权利要求11的能量存储单体解决。
其他优点和特征由从属权利要求以及说明书和附图得到。
按本发明，用于制造用于电的能量存储单体的电极的方法包括以下步骤：
-提供载体材料；
-给载体材料用覆盖材料覆盖，以产生覆盖层；
-对覆盖层进行喷射或发射，尤其是用于将该覆盖层活化或者粗糙化。
载体材料尤其是载体膜、优选金属的载体膜，该载体膜也称为引出器膜。典型地，采用铜作为用于阳极的载体材料或载体膜的材料，采用铝膜作为用于阴极的载体材料或载体膜的材料。根据单体设计的不同情况，典型的膜厚度在4μm与25μm之间波动。优选载体材料/载体膜在大约900mm以下的宽度上在辊到辊工艺中进行覆盖。覆盖可以单面或双面地、依次或同时地进行。有利的是，通过喷射或发射可以实现覆盖层的活化或粗糙化。例如适宜的是，覆盖层的孔隙度，至少在靠近表面处，借助于喷射/发射被改变或调整，适宜地尤其是提高。
喷射技术是表面技术的子域，其中，喷射介质以高速朝工件引导。作为能量载体，压缩空气、压力液体、静电场或者电磁场以及叶轮可供使用。喷射结果除了方法控制本身之外主要取决于所选择的喷射介质的类型。根据方法控制的类型和所采用的的喷射介质的类型的不同情况，可以实现各种不同的技术效果。在当前，喷射优选用于将覆盖层活化、尤其是粗糙化和/或产生孔隙。除此之外，可以归入到概念“活化”之下的可能的其他效果是：加固、粗糙化、结构化或者一般性而言实现磨损效果。
在当前，按照一种优选实施方式，采用压缩空气喷射。在此采用优选固态的喷射介质，该喷射介质通过压缩空气在流过喷嘴时被加速。由于喷射介质撞击到工件(在当前为覆盖层)的要被加工的表面上，该表面可以被剥蚀、加固和/或变形或者结构化，上述举例不可理解为封闭性的。
按照一种特别优选的实施方式，所述方法包括步骤：
-借助于干冰喷射来进行喷射。
干冰喷射是优选的压缩空气方法，因为剥蚀作用非常小并且因此优化地适用于上述目的。此外，完全不留下残留物，所述残留物也许影响覆盖层的化学。在干冰喷射中采用二氧化碳作为喷射介质。
在当前优选，用双料环形喷嘴进行工作，因为该方法方案是更少剥蚀的。替选地，也可以采用具有聚集腔室的喷射喷嘴。
在当前适宜的是，在干冰喷射中干冰颗粒借助于压缩空气射束朝覆盖层加速，干冰颗粒在那里尤其是剥蚀地起作用。按照该方式在那里产生小的通道和/或孔隙，电解质能够穿过它们和进行分布。覆盖层的孔隙容积的浸透被加速并且在填充电解质之后单体的停止时间可以被缩短。这实现用于能量存储单体或电极的制造成本的显著下降。
优选地，所述方法包括以下步骤：
-在压延所述覆盖层之后进行喷射。
在压延时或者说在压延的情况下，被覆盖的载体材料通过一个或多个旋转的辊对压实。在此，产生定义的线性压力，通过该线性压力减小覆盖层的孔隙度并且改进在覆盖层之内的颗粒的接触导通。现在有利的是，这两个过程可以通过覆盖层的事后喷射而彼此解耦。尤其是例如孔隙度可以在压延之后通过喷射而再次提高。
按照一种实施方式，所述方法包括步骤：
-在喷射时移动载体材料。
适宜的是，喷射直接地或者说非间接地集成到辊到辊工艺中。适宜的是，喷射或者说发射直接在压延之后进行并且集成到辊到辊工艺中。在此适宜的是，用于喷射的装置或者说喷射装置是位置固定地安装的，而载体材料或者说载体膜被移动。这可以与喷射协调地连续地或者间歇地进行。
按照一种实施方式，用于喷射的装置包括多个喷嘴，它们例如在与幅面方向成横向的方向上在一排中安装。各喷嘴可以固定地或者活动地构成，使得在需要时也可以有利地调整相对于覆盖层表面的喷射角。
按照一种实施方式，所述方法包括步骤：
-局部地或者部分地进行喷射。
按照一种实施方式可以有利的是，并非对整个覆盖层全面地进行喷射。这种局部的或者部分的喷射实现覆盖层/电极的仅局部的或者部分的活化或者特性的局部调整。沿着电极幅面的幅面方向例如可以产生条带，在所述条带中提高孔隙度。
按照一种优选实施方式，喷射被控制，使得覆盖层被均匀地喷射，覆盖层在所有区域中因此尽可能相同地活化。
按照一种实施方式，所述方法包括步骤：
-间歇地进行喷射。
在间歇喷射的情况下，覆盖层的一个区域用例如仅仅一个、也许也多个喷射冲击进行喷射。如果覆盖层应该仅仅尽可能在表面附近进行加工，那么间歇喷射可以是有利的。
替选地实现连续喷射。喷射装置在此时连续地运行。
按照一种实施方式，所述方法包括步骤：
-将载体材料退卷；
-给载体材料覆盖；
-优选干燥覆盖层；
-压延覆盖层；
-对覆盖层进行喷射；
-卷绕载体材料。
上述方法链可以也还包含方法步骤：“分切”，其中涉及分离过程，在分离过程中将一个宽的电极幅面(母卷)分成多个较小的电极幅面(子卷)。在当前适宜的是，喷射被集成到辊到辊工艺中，参见上述的退卷或卷绕。为此适宜的是，多个喷射器件、尤其是干冰喷射喷嘴组合成一个阵列(参见前述的排)并且安装在在这些喷射器件下方运动经过的电极幅面上方。因此可以实现在整个覆盖层宽度上的完全的喷射。
适宜的是，所述方法包括步骤：
-提供多个喷射喷嘴，尤其是它们与载体材料的幅面方向成横向。
电极表面或者说覆盖层通过压延而压实特别是对于阴极导致，电解质引入到覆盖层中变得困难。相应地，电极在当前优选是阴极。
另外，本发明针对一种电极、尤其是阴极、尤其是按照本发明的方法所制造的，其中，电极覆盖层的孔隙度借助于喷射、尤其是干冰喷射被调整。与方法相关地提及的优点类似地和相应地适用于电极。
另外，本发明针对一种能量存储单体，其包括按本发明的电极。按照一种优选实施方式，所述能量存储单体是例如在用于部分电运行或纯电运行的机动车的能量储存器中应用的能量存储单体。所讨论的类型的能量存储单体是用液态电解质填充的能量存储单体。
其他优点和特征由方法实施方式的后续说明参照附图得出。
附图说明
附图如下：
图1显示用于描述方法的实施方式的简图；
图2在另一个视角中显示由图1已知的简图。
具体实施方式
图1以侧视图显示电极，其包括载体材料或者说载体膜10以及覆盖层12，该覆盖层由于其小厚度而在侧视图中不能被看出为这样的覆盖层。描述辊到辊工艺。在此，电极材料从一个辊41退卷，以便然后又被卷绕到一个辊42上。在它们之间进行多个方法步骤。尤其是在一个在此未显示的覆盖过程之后进行压延，参见压延辊50。在此调节、尤其是减小覆盖层12的孔隙度，以及提高在覆盖层12之内的颗粒的接触导通。附图标记B表示载体材料10或者电极幅面的幅面方向。适宜的是，直接在压延之后进行对覆盖层12的喷射或者说发射，喷射在当前仅仅从一面描述。为此，喷射装置20相对于电极幅面设置。喷射装置20尤其是用于干冰喷射的装置。附图标记22表示射束或者喷射方向，其对准覆盖层12以便活化。
图2显示由图1已知的简图的俯视图。尤其是在此可见，喷射装置20在当前具有多个喷嘴，使得在当前总共四个射束22(用虚线圆表示)能被产生。因此，覆盖层12能被全面地或者说完全地喷射，而覆盖层同时沿着幅面方向B运动。各射束22按照一种优选实施方式基本上与覆盖层12垂直地定向。但是在此替选可能的是，为了影响喷射作用，以不同角度工作。
附图标记列表
10 载体材料
12 覆盖层
20 喷射装置
22 射束
41 辊
42 辊
50 压延辊
B 幅面方向
Claims (11)
1.一种用于制造用于电的能量存储单体的电极的方法，所述方法包括步骤：
-提供载体材料(10)；
-给载体材料(10)用覆盖材料覆盖，以产生覆盖层(12)；
-对覆盖层进行喷射，尤其是用于将该覆盖层活化或者粗糙化。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括步骤：
-借助于干冰喷射来进行喷射。
3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法包括步骤：
-在压延所述覆盖层(12)之后进行喷射。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括步骤：
-在喷射时移动所述载体材料(10)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括步骤：
-局部地或者部分地进行喷射，用于局部地。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括步骤：
-间歇地进行喷射。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括步骤：
-将载体材料(10)退卷；
-给载体材料(10)覆盖；
-压延覆盖层(12)；
-对覆盖层进行喷射(12)；
-卷绕载体材料(10)。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括步骤：
-与载体材料(10)的幅面方向(B)成横向地提供多个喷射喷嘴。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述电极是阴极。
10.一种电极，尤其是按照上述权利要求中任一项所述地制造，其中，电极覆盖层的孔隙度借助于喷射、尤其是干冰喷射被调整。
11.一种能量存储单体，其包括根据权利要求10所述的电极。
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