ES3042425T3 - Method for coating a support material with an active material for producing an electrode foil of a battery cell - Google Patents

Method for coating a support material with an active material for producing an electrode foil of a battery cell

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ES3042425T3 ES22162875T ES22162875T ES3042425T3 ES 3042425 T3 ES3042425 T3 ES 3042425T3 ES 22162875 T ES22162875 T ES 22162875T ES 22162875 T ES22162875 T ES 22162875T ES 3042425 T3 ES3042425 T3 ES 3042425T3
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Abstract

Método para recubrir un material portador (1) con un material activo (2) para producir una lámina de electrodo (3) de una celda de batería (4) con una boquilla Laval (5), en la que la boquilla Laval (5) está dispuesta sucesivamente a lo largo de una dirección de flujo (6) y tiene al menos una primera sección convergente (7), una segunda sección (8) con una sección transversal de flujo mínima (9) y una tercera sección divergente (10). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0003] Procedimiento para recubrimiento de un material soporte con un material activo para la fabricación de una lámina de electrodo de una celda de batería
[0005] La invención se refiere a un procedimiento para el recubrimiento de un material soporte con un material activo para la fabricación de una lámina de electrodo de una celda de batería. El material soporte comprende, en particular, un material soporte en forma de banda.
[0007] Para la propulsión de vehículos automotores se emplean cada vez más baterías, en particular baterías de iones de litio. Las baterías suelen estar compuestas por celdas, en las que cada celda presenta un apilamiento de hojas de ánodo, cátodo y separador. Al menos una parte de las hojas de ánodo y cátodo actúan como colectores de corriente, para conducir la corriente suministrada por la celda hacia un consumidor dispuesto fuera de la celda.
[0009] En la fabricación de una celda de batería de iones de litio se emplea un denominado material soporte, en particular un material soporte en forma de banda, por ejemplo, una lámina soporte, recubierta por ambos lados con una pasta (“slurry”) mediante una herramienta de aplicación. La pasta está compuesta por varios componentes, entre otros, un material activo, negro de carbono conductor, aglutinante, disolventes y, en su caso, otros aditivos. Tras la realización del recubrimiento por cada lado, el material soporte recubierto se somete a un proceso de secado respectivo para evaporar el disolvente contenido y unir firmemente los componentes restantes a la lámina soporte. La lámina soporte forma un colector de corriente de la celda de batería.
[0011] El recubrimiento así generado es poroso. La porosidad se reduce mediante calandrado, ya que en este proceso el recubrimiento se densifica. La densificación es necesaria para aumentar una capacidad específica (referida al volumen) y una conductividad eléctrica.
[0013] El procedimiento conocido de recubrimiento de ánodo y cátodo con pasta, seguido de un secado, un posterior calandrado y corte presenta los siguientes problemas:
[0015] • surgen costes adicionales y necesidad de energía para el disolvente de secado (por ejemplo, NMP - N-metil-2-pirrolidona - para el cátodo y agua para el ánodo);
[0016] • mediante el calandrado debe conseguirse una densificación, y este proceso provoca formación de pliegues y requiere tecnología de maquinaria compleja;
[0017] • resulta difícil realizar recubrimientos formados por distintas capas con diferente densidad entre sí; para ello puede ser necesario realizar varias veces el ciclo Recubrimiento-Calandrado-Recubrimiento-Calandrado, lo que prolonga el tiempo de fabricación y aumenta los costes de explotación;
[0018] • existe una baja adherencia del recubrimiento, lo que puede provocar delaminaciones.
[0020] El recubrimiento en seco (exento de disolventes) es propuesto por algunos proveedores como alternativa al recubrimiento húmedo (con pasta). No obstante, el recubrimiento en seco presenta las siguientes desventajas:
[0021] • tras el recubrimiento en seco es necesario un proceso de calandrado térmico para fundir el aglutinante y distribuirlo uniformemente; esto eleva los costes;
[0022] • igualmente, resulta difícil fabricar diversas capas con diferente densidad;
[0023] • la adherencia del material activo al material soporte (antes del calandrado) es baja.
[0025] Por tanto, los procedimientos conocidos presentan las siguientes desventajas:
[0026] • el material soporte recubierto debe pasar por distintos procesos, como por ejemplo recubrimiento y calandrado;
[0027] • tras cada paso del procedimiento, el material soporte debe enrollarse de nuevo, lo que genera tensiones de flexión en el electrodo y contaminación por partículas;
[0028] • los diferentes procesos incrementan la necesidad de espacio, los costes y los productos de descarte;
[0029] • el recubrimiento por capas y la densificación por capas mediante calandrado resultan difíciles;
[0030] • el secado y el reciclaje de disolventes son procesos que implican un alto consumo energético y elevados costes;
[0031] • el disolvente NMP es una sustancia peligrosa y debe manejarse con precaución;
[0032] • la viscosidad de la pasta juega un papel decisivo en la calidad del recubrimiento; la reología depende del carbono conductor, el aglutinante y el disolvente;
[0033] • pueden surgir problemas con la inclusión de aire/gas en el recubrimiento húmedo, si la desgasificación no se realiza correctamente;
[0034] • la adherencia del recubrimiento sobre el material soporte depende de las zonas de secado; un secado demasiado rápido puede provocar grietas y/o reducir la adherencia.
[0035] • el calandrado presenta problemas como la formación de pliegues debido a la diferente elongación de las zonas recubiertas y no recubiertas.
[0036] • una compresión elevada durante el calandrado puede provocar plateado de litio en el ánodo.
[0037] • una compresión insuficiente puede acarrear pérdida de conductividad en el cátodo.
[0038] Existen soluciones conocidas para resolver los problemas del recubrimiento húmedo. La sustitución del recubrimiento húmedo por recubrimiento en seco (exento de disolventes) se lleva a cabo principalmente de dos formas:
[0039] • las mezclas secas se proyectan mediante descarga electrostática aplicando el principio aerosol, generando capas porosas de recubrimiento; el recubrimiento se calandra a alta temperatura (aproximadamente 150°C), de forma que el aglutinante se ablanda y distribuye homogéneamente;
[0040] • la mezcla seca se aplica al sustrato mediante rodillo, vibrador o tamiz y después se calandra bajo temperatura;
[0041] esto elimina la necesidad de un pulverizador, es decir recubrimiento y calandrado quedan integrados en un paso de trabajo o bien el calandrado puede realizarse con rodillos adicionales tras la aplicación.
[0043] Las soluciones mencionadas antes presentan los siguientes problemas:
[0044] • un mezclado fuerte durante la mezcla seca puede producir aglomeración del negro de carbono conductor y dificultar la viscosidad;
[0045] • la única adherencia del recubrimiento mediante descarga electrostática aerosol es baja; esto conduce a delaminaciones en el recubrimiento posterior durante el bobinado; para la densificación es necesario un proceso de calandrado;
[0046] • la formación de pliegues en el material soporte en procesos donde el recubrimiento y el calandrado se realizan mediante rodillo; en este caso los rodillos calandradores se deben calentar, lo que implica un elevado consumo energético.
[0048] A partir del documento US 2013/273407 A1 se conoce el empleo de material activo para una lámina de electrodo con un recubrimiento resistente al calor. Este recubrimiento se aplica en forma de recubrimiento en seco mediante una boquilla Laval.
[0050] A partir del documento US 8.936.830 B2 describe un procedimiento y un dispositivo para el recubrimiento uniforme y continuo de un material soporte. El material de recubrimiento se aplica sobre el material soporte mediante una boquilla Laval.
[0052] A partir del documento US 2003/0219542 A1 y del documento US 2002/0168466 A1 exponen respectivamente un procedimiento para la aplicación de un recubrimiento utilizando una boquilla de velocidad supersónica.
[0054] A partir del documento US 8.142.569 B2 da a conocer un dispositivo para la fabricación de una celda de batería. En este caso, una lámina metálica es recubierta con un material activo. El recubrimiento se lleva a cabo mediante una boquilla Laval.
[0056] A partir del documento US 2020/ 0176752 A1 se conoce un procedimiento para la fabricación de una batería de estado sólido.
[0058] El objeto de la presente invención es solucionar al menos parcialmente los problemas anteriormente expuestos en relación con el estado de la técnica. En particular, se pretende proponer un procedimiento mediante el cual pueda disponerse un material activo sobre un material soporte. En este caso, debe alcanzarse una alta efectividad del proceso de fabricación, con bajos costes y alta calidad del producto.
[0060] Para lograr este objeto contribuye un procedimiento con las características de acuerdo con la reivindicación 1. Perfeccionamientos ventajosos son objeto de reivindicaciones dependientes.
[0062] Se propone un procedimiento para el recubrimiento de un material soporte con un material activo para la fabricación de una lámina de electrodo de una celda de batería. El recubrimiento se realiza mediante una boquilla Laval, en la que la boquilla Laval dispone, a lo largo de una dirección de flujo, sucesivamente al menos de una primera sección convergente, una segunda sección con la menor sección transversal de flujo (de la boquilla Laval o de las tres secciones), y una tercera sección divergente. El procedimiento comprende al menos los siguientes pasos:
[0063] a) Introducción de un primer flujo gaseoso a través de la primera sección en la boquilla Laval;
[0064] b) Introducción de un primer flujo de partículas, que comprende un material aglutinante para el material activo, a través de la tercera sección en la boquilla Laval;
[0065] c) Mezcla del primer flujo gaseoso y del primer flujo de partículas y aceleración del flujo de partículas mediante el flujo gaseoso que circula en la tercera sección con velocidad supersónica;
[0066] d) Impacto del material soporte con el primer flujo de partículas para formar una capa de un recubrimiento y el material activo como segundo flujo de partículas se introduce a través de la primera sección y el material aglutinante como primer flujo de partículas se introduce a través de la tercera sección en la boquilla Laval.
[0068] La división (no exhaustiva) anterior de los pasos del procedimiento a) a d) es principalmente solo para diferenciación y no fuerza un orden y/o dependencia. También la frecuencia de los pasos puede variar. Asimismo, es posible que los pasos del procedimiento, al menos parcialmente, se solapen temporalmente. Especialmente se prefiere que los pasos a) a d) tengan lugar al menos parcialmente en paralelo en el tiempo. Los pasos b) a d) ocurren en particular después o simultáneamente con el paso a).
[0069] En el marco del procedimiento únicamente se utiliza una boquilla Laval, es decir, los flujos de gas y/o flujos de partículas solo atraviesan una boquilla Laval (al menos en parte). Para diferentes capas del recubrimiento, pueden emplearse boquillas Laval de diferente configuración, de modo que el recubrimiento total se produce mediante varias boquillas Laval diferentes.
[0071] Una boquilla Laval es bien conocida. Estas comprenden regularmente una primera sección convergente, una segunda sección con la menor sección transversal de flujo y una tercera sección divergente. La boquilla Laval presenta aguas arriba de la primera sección una entrada y aguas abajo de la tercera sección una salida. La boquilla Laval se extiende entre la entrada y la salida a lo largo de la dirección de flujo, ocupando la longitud total. Las diferentes secciones se extienden cada una sobre una longitud.
[0073] El principio de la boquilla Laval se basa en las diferentes propiedades de los gases que fluyen a velocidades subsónicas o supersónicas. La velocidad de un flujo gaseoso subsónico aumenta a medida que la sección transversal por la que circula se va estrechando, ya que el caudal másico es constante. El flujo gaseoso a través de una boquilla Laval es en particular isentrópico (la entropía del gas casi no varía). En caso de un flujo subsónico el sonido se propaga por el gas. En el segundo segmento, donde la superficie de sección transversal o sección transversal de flujo es mínima, la velocidad del gas se hace sónico localmente (número de Mach = 1), situación que se denomina flujo de estrangulamiento o “choked flow”. Si la sección transversal que se puede atravesar de la boquilla Laval se vuelve a ampliar en el tercer segmento, el gas se expande y el flujo gaseoso alcanza velocidades supersónicas. Solo se alcanza flujo de estrangulamiento en una boquilla Laval cuando la presión y el caudal másico a través de la boquilla son suficientes para alcanzar velocidades sónicas. En caso contrario, no se consigue flujo supersónico y la boquilla se comporta como un tubo Venturi. En la boquilla Laval, la presión de entrada a la boquilla debe estar siempre considerablemente por encima de la presión ambiente. Además de ello, la presión del gas a la salida de la tercera sección de una boquilla Laval no debe ser demasiado baja. En la práctica, la presión ambiente no puede ser más de aproximadamente el doble de la presión del flujo gaseoso supersónico en la salida, de modo que el flujo supersónico pueda abandonar la boquilla.
[0075] En particular, se propone un recubrimiento exento de disolventes de un material soporte. El recubrimiento exento de disolventes con partículas secas es una alternativa ideal al procedimiento húmedo con pasta, ya que se eliminan tanto los costes del disolvente como los de su eliminación y recuperación. Con el procedimiento propuesto puede emplearse polvo seco para el recubrimiento. Es decir, no se usa disolvente alguno. El recubrimiento se proyecta sobre el material soporte y no se aplica mediante descarga electrostática (ni mediante técnicas Venturi/aerosol).
[0077] Con la boquilla Laval puede ajustarse una velocidad supersónica del medio gaseoso a la salida de la boquilla. Esto significa que las partículas se aceleran a una velocidad muy elevada y, así, impactan sobre el material soporte. Gracias a la alta energía cinética, la mezcla seca se adhiere con suficiente intensidad al material soporte. Además, el recubrimiento presenta, inmediatamente tras la aplicación, ya una alta densidad, de modo que, en particular, no es necesario un calandrado para una (mayor) densificación del material activo.
[0079] En el calandrado, el material soporte recubierto se hace pasar por una disposición de rodillos, que en su caso pueden estar temperados y servir así para calentar también el material soporte recubierto. Mediante los rodillos se densifica el recubrimiento. Se logra habitualmente un aumento de la densidad de una capa del recubrimiento de al menos un 20%.
[0080] En particular, solo se requiere una pequeña cantidad de aglutinante o material aglutinante, pues la alta energía cinética conecta el material activo del recubrimiento entre sí por soldadura en estado sólido.
[0082] El recubrimiento puede realizarse en varias capas o presentar varias capas aplicadas sucesivamente. En particular, la última capa aplicada se calienta y, según el principio conocido de alisado con tiras (nivelación), se iguala. Cada capa puede poseer diferente química, densidad y espesor. Así pueden ajustarse las propiedades deseadas respecto a difusión de electrolito, conductividad eléctrica, adherencia del recubrimiento sobre el material soporte y soldadura en estado sólido de las partículas entre sí.
[0084] Tras el recubrimiento, la lámina de electrodo así producida puede someterse a un proceso de estirado (“skin drawing”), ajustándose así el espesor final de la lámina de electrodo. En el estirado ("skin drawing")se comprimen ambas caras del recubrimiento o del material soporte recubierto, mientras que en el alisado con tiras (strip drawing, nivelar/alisar) se trabaja solo una de las caras del recubrimiento.
[0086] Un último paso de fabricación consiste en desengatillar los colectores, que tiene lugar antes del bobinado. Aquí se da forma final, mediante un proceso de estampación, a la zona de colector (no recubierta).
[0088] En particular, el material soporte se recorta a la medida final (ancho) deseada para la lámina de electrodo antes del paso d), es decir, antes del recubrimiento. Así se puede recubrir mediante una boquilla Laval una anchura de material soporte sin que se requiera un movimiento relativo entre el material soporte y la boquilla Laval en la dirección del ancho. No obstante, pueden emplearse varias boquillas Laval, que recubren en conjunto el material soporte, por tanto con tiras dispuestas una al lado de otra sobre el ancho.
[0089] Las principales ventajas del procedimiento propuesto son:
[0090] • tras el recubrimiento no es necesario calandrar, porque la densidad del recubrimiento requerida para el uso de la lámina de electrodo se alcanza gracias a la alta velocidad de las partículas separadas;
[0091] • el material aglutinante se introduce en el tercer segmento de la boquilla Laval, es decir, especialmente al menos parte de las partículas no se calientan, sino que solo son aceleradas por el flujo gaseoso saliente de la boquilla Laval;
[0092] • la boquilla Laval genera una velocidad supersónica para la separación de partículas;
[0093] • por cuestiones de coste, puede utilizarse aire seco o nitrógeno (en lugar de helio) para el flujo gaseoso.
[0095] En el presente caso, la boquilla Laval se realiza específicamente para que la presión del flujo gaseoso en la tercera sección, preferiblemente en la salida de la boquilla Laval, corresponda a la presión ambiente o sea algo menor (por ejemplo, hasta un 20% menos) que la presión ambiente.
[0097] Cuando el primer flujo gaseoso entra en la primera sección se mueve, en particular, a velocidad subsónica. Gracias a la primera sección convergente hasta el punto de menor sección transversal de flujo, el flujo gaseoso se acelera. En la segunda sección, donde la sección transversal de flujo es mínima, la velocidad del flujo gaseoso a lo largo de la dirección de flujo es igual a la del sonido. Aguas abajo de la menor sección transversal de flujo, es decir, en la tercera sección divergente, la sección transversal de flujo aumenta El gas del flujo gaseoso se expande, alcanzando el flujo gaseoso velocidades que aumentan hasta el rango supersónico.
[0099] El primer flujo gaseoso contiene al menos uno de nitrógeno, helio, una mezcla de nitrógeno y helio o aire. El primer flujo gaseoso puede tener la alta pureza de los componentes citados El primer flujo gaseoso puede por ejemplo presentar el respectivo componente, por tanto nitrógeno, helio, una mezcla de nitrógeno y helio o aire, hasta al menos 95% en volumen.
[0100] El flujo gaseoso se suministra en la entrada de la boquilla Laval, es decir, aguas arriba de la primera sección, con una presión entre 2 y 15 bar, preferiblemente de 3 a 12 bar. El primer flujo gaseoso presenta allí, especialmente, una temperatura máxima de 120 grados Celsius, preferiblemente máxima de 105 grados Celsius. De manera particularmente preferida, el primer flujo gaseoso presenta una temperatura de al menos 80 grados Celsius, preferiblemente al menos 90 grados Celsius.
[0102] En la salida de la boquilla Laval, aguas abajo de la tercera sección, el flujo gaseoso tiene en particular una presión de 1 a 2 bar. El flujo gaseoso tiene una temperatura de entre 40 y 80 grados Celsius, preferiblemente entre 50 y 70 °C.
[0104] El primer flujo gaseoso tiene en particular un caudal de 15 a 30 metros cúbicos por hora.
[0106] En la salida, el primer flujo gaseoso alcanza en particular un número de Mach de 1 a 5, preferiblemente de 1 a 3.
[0108] Una distancia entre el material soporte y la salida puede estar comprendida entre 5 y 40 milímetros, en particular entre 10 y 30 milímetros.
[0110] La velocidad de las partículas que salen de la salida con el flujo gaseoso está en particular (como valor medio) entre el 70 y el 90% de la velocidad del (por ejemplo, primer) flujo gaseoso.
[0112] El flujo de partículas que sale de la salida de la boquilla Laval se dirige hacia el material soporte de modo que se crea una interacción entre el flujo de partículas y el material soporte.
[0114] Para la separación de partículas sobre el material soporte, las partículas deben moverse a una velocidad crítica. La velocidad crítica depende de la partícula de recubrimiento. Si la velocidad de una partícula es menor que la velocidad crítica, la partícula rebota en el material soporte. Si la velocidad de partículas es mayor que la velocidad crítica, las partículas penetrarán el sustrato y lo destruirán. Las partículas cuya velocidad es igual a la velocidad crítica se aplican al sustrato.
[0115] Por lo tanto, se requiere una alta velocidad crítica para las partículas. En el presente proceso, las partículas alcanzan una velocidad supersónica cuando son aceleradas por el primer flujo gaseoso. Para ajustar la energía cinética de las partículas, se pueden cambiar los parámetros de temperatura y presión. En el presente proceso, el material activo se comprime altamente como resultado de la separación a través de la boquilla Laval, de modo que se puede lograr una alta densidad. En particular, no se requiere compactación y/o calandrado posterior.
[0117] En las separaciones de tubos Venturi conocidas, no se alcanzan altas velocidades. Una temperatura del flujo gaseoso no tiene efecto alguno. La velocidad solo cambia con la presión. Las densidades del material soporte obtenidas son demasiado bajas, por lo que todavía es necesario el calandrado.
[0119] En particular, el sustrato se limpia completamente antes de aplicar el recubrimiento para eliminar aceite, grasa, suciedad, pintura y otros materiales extraños. En particular, se hace rugosa la superficie del material soporte para mejorar la interacción entre el recubrimiento y el material soporte y para reducir/eliminar la capa de óxido inherente a la superficie.
[0120] Existen varios procedimientos para limpiar la superficie, como por ejemplo la limpieza con chorro de plasma, la limpieza ultrasónica o el granallado.
[0121] El material soporte utilizado consiste en particular en cobre de 10 a 12 gm de espesor para el ánodo y aluminio de 12 a 15 gm de espesor para el cátodo.
[0122] Después de la limpieza, el material soporte se corta primero en un ancho más pequeño, en particular mediante corte mecánico, láser, chorro de agua o corte ultrasónico. El corte se realiza especialmente antes del recubrimiento para que la deposición pueda tener lugar en el ancho final requerido del material soporte. Si el corte o ranurado del material soporte o del material soporte recubierto se realiza después del recubrimiento, las capas con polvo menos denso pueden adherirse al filo y también al borde de corte.
[0123] En particular, la boquilla Laval se puede utilizar para producir diferentes capas de recubrimiento con diferentes densidades. En particular, el material del recubrimiento a aplicar es pulverulento y exento de disolventes.
[0124] En particular, el material del primer flujo de partículas es pulverulento y exento de disolventes.
[0125] En particular, comprende al menos uno de negro de carbón conductor, NMC (litio-níquel-cobalto-manganeso como material activo de almacenamiento de litio), grafito (como material activo de almacenamiento de litio), CNT (nanotubos de carbono), SBR (caucho de estireno-butadieno como aglutinante), CMC (polímero de carboximetilcelulosa), PVDF (fluoruro de polivinilideno) y grafito poroso. Los componentes del material que no son material aglutinante se clasifican en adelante como material activo.
[0126] El material del recubrimiento a aplicar comprende, por ejemplo, para un cátodo, 2% de negro de carbono conductor, 0,5% de CNT, 2% de grafito poroso, PVDF y NMC.
[0127] El material del recubrimiento a aplicar comprende, por ejemplo, para un ánodo, 2% de negro de carbono conductor, 0,5% de CNT, 2% de grafito poroso, 3 a 4% de SBR, 1 a 2% de CMC y el resto grafito (no poroso).
[0128] El tamaño de partícula, en particular la mediana de las partículas de la al menos una flujo de partículas, está en particular entre 5 y 100 gm de diámetro.
[0129] Al alimentar el primer flujo de partículas a la tercera sección, por ejemplo, se puede establecer una temperatura más alta para el primer flujo gaseoso, de modo que se pueda ajustar la velocidad del flujo gaseoso. De esta manera se puede evitar al menos una fusión parcial de las partículas del primer flujo de partículas, por ejemplo del material aglutinante, o una aglomeración no deseada de partículas del primer flujo de partículas, por ejemplo de negro carbón conductor.
[0130] La aglomeración de las partículas es, por ejemplo, perjudicial para la fluidez del flujo de partículas y puede, por ejemplo, influir en la densidad alcanzable del recubrimiento.
[0131] Además, se puede evitar la obstrucción de la boquilla Laval en la segunda sección, ya que al menos una parte del material del recubrimiento a aplicar se suministra aguas abajo de la segunda sección.
[0132] Además, existen condiciones de flujo laminar en la tercera sección, en comparación con las condiciones de flujo más turbulento en la segunda sección. Esto genera menos fricción en el material destinado al recubrimiento y permite acelerar el material a velocidades más altas.
[0133] En particular, el primer flujo de partículas se mezcla con un segundo flujo gaseoso antes de introducirse en la tercera sección. En particular, el segundo flujo gaseoso se deriva del primer flujo gaseoso. Sin embargo, también se puede generar un flujo gaseoso separado. El segundo flujo gaseoso permite que el primer flujo de partículas se introduzca mejor en la tercera sección y se distribuya allí.
[0134] Las realizaciones relativas a el primer flujo gaseoso son particularmente transferibles al segundo (o tercer) flujo gaseoso y viceversa.
[0135] En particular, el primer flujo de partículas se introduce en la tercera sección a través de una pluralidad de aberturas de entrada. En particular se prevén al menos dos, preferiblemente al menos tres, de manera especialmente preferible al menos cuatro aberturas de entrada.
[0136] En particular, al menos dos aberturas de entrada están dispuestas a diferentes distancias de la menor sección transversal de flujo. En particular, la diferencia de distancias es de al menos 3 a 15 milímetros, preferiblemente de 3 a 8 milímetros. En particular, al menos dos aberturas de entrada están dispuestas desplazadas una de otra a lo largo de una dirección circunferencial que discurre transversalmente a la dirección de flujo. En particular, las aberturas de entrada están distribuidas uniformemente a lo largo de la dirección circunferencial.
[0137] La generación de turbulencias se puede evitar mediante la pluralidad de aberturas de entrada y su disposición especial si es necesario.
[0139] De acuerdo con la invención, el material activo (en particular sin material aglutinante) se introduce en la boquilla Laval como un segundo flujo de partículas a través de la primera sección y el material aglutinante (con o sin material activo) como el primer flujo de partículas a través de la tercera sección. Cada flujo de partículas se puede mezclar con un segundo (o tercer) flujo gaseoso, en particular antes de introducirlo en la sección respectiva.
[0141] Al suministrar el material aglutinante a través de la tercera sección, se puede evitar la fusión de las partículas aglutinantes.
[0142] Al suministrar el material activo a través de la primera sección, el material activo se puede calentar a través de la temperatura del primer flujo gaseoso establecida allí y, de este modo, las partículas del segundo flujo de partículas se pueden ablandar. Sin embargo, no se supera la temperatura de fusión del material activo.
[0144] En particular, se introduce un tercer flujo gaseoso en la boquilla Laval a través de la tercera sección. En particular, el tercer flujo gaseoso se introduce en la tercera sección a través de una abertura de entrada separada. En particular, el tercer flujo gaseoso se alimenta a la tercera sección solo (es decir, sin un flujo de partículas alimentado a través de la misma abertura de entrada).
[0146] En particular, el tercer flujo gaseoso sirve para la mezcla adicional del material aglutinante suministrado a la tercera sección con el segundo flujo de partículas suministrado a través de la primera sección. El tercer flujo gaseoso está destinado en particular a generar turbulencias adicionales en la tercera sección y así conseguir una mejor mezcla de los flujos de partículas. En particular, el suministro de un flujo de partículas y/o un flujo gaseoso a la boquilla Laval se puede controlar a través de una válvula ajustable.
[0148] En particular, los pasos a) a d) se llevan a cabo varias veces en sucesión para el material soporte, de modo que el material activo se aplica en una pluralidad de capas. En particular, entre los pasos individuales de los pasos a) a d), es decir, en particular después de cada capa aplicada del recubrimiento, tiene lugar un tratamiento térmico, un enfriamiento o un calentamiento, del material soporte recubierto y/o un estirado con tiras (strip drawing) de la superficie del recubrimiento.
[0149] En particular, inmediatamente después de cada recubrimiento del material soporte, se lleva a cabo un proceso de enfriamiento mediante el cual se enfría el recubrimiento.
[0151] En particular, inmediatamente antes del estirado o estirado con tiras, el material soporte recubierto se calienta, en particular a una temperatura entre 100 y 140 grados Celsius, preferiblemente entre 110 y 130 grados Celsius.
[0153] En particular, una primera capa (primera aplicada) del recubrimiento tiene un primer espesor y una segunda capa aplicada posteriormente a la primera capa tiene un segundo espesor, en donde el segundo espesor es mayor que el primer espesor. En particular, por ejemplo, el primer espesor está comprendido entre 5 y 20 gm y el segundo espesor está comprendido entre 20 y 40 gm. Las capas adicionales pueden tener espesores entre 20 y 60 gm. En particular, una tercera capa también es más gruesa que la segunda capa.
[0155] En particular, una primera capa (primera aplicada) del recubrimiento tiene una primera densidad y una segunda capa aplicada posteriormente a la primera capa tiene una segunda densidad, en donde la segunda densidad es menor que la primera densidad. Las capas adicionales pueden tener cada una densidad diferente. En particular, una tercera capa también tiene una densidad menor que la segunda capa. La densidad de cada capa se puede ajustar en particular regulando la presión de al menos un flujo gaseoso (en particular el primer flujo gaseoso).
[0157] En particular, cada capa puede tener al menos una configuración propia, posiblemente diferente, con respecto a al menos uno de los siguientes parámetros: densidad, espesor, composición.
[0159] En particular, la densidad de al menos una capa del recubrimiento después del paso d) se incrementa aún más en como máximo un 10%, preferiblemente en como máximo un 5%, particularmente preferiblemente en como máximo un 2%.
[0160] Una boquilla Laval tiene en particular una primera sección convergente aguas arriba en la dirección de flujo y una tercera sección divergente aguas abajo. Las propiedades de una boquilla Laval están determinadas por el contorno y la longitud de la tercera sección divergente y, además, por la relación entre la sección transversal de salida y la menor sección transversal de flujo (relación de expansión). La menor sección transversal de flujo se encuentra en la segunda sección o forma la segunda sección. Las boquillas Laval utilizadas aquí pueden ser cónicas en la tercera sección (ángulo de expansión constante) o acampanadas (ángulo de expansión cada vez más pequeño a lo largo de la tercera sección).
[0161] El contorno en forma de campana de la tercera sección permite, en particular, un mejor comportamiento de aplicación de las partículas a aplicar. Por lo tanto, es especialmente ventajoso que toda la tercera sección tenga forma de campana. Sin embargo, solo una parte de la tercera sección puede tener forma de campana y el resto de la tercera sección puede tener una forma diferente, por ejemplo, un cono o un cilindro. El comienzo de la tercera sección, es decir, la conexión con la segunda sección, debe tener preferiblemente forma de campana. La forma de campana debe extenderse a lo largo de la dirección de flujo sobre al menos el 30% o al menos el 50% de la longitud de la tercera sección. Después de esto, el resto de la tercera sección puede pasar una forma diferente. Se debe evitar en particular una transición brusca de la forma de campana a la de cono o cilindro. Las transiciones abruptas pueden alterar la uniformidad (flujo laminar) del flujo gaseoso o de partículas.
[0163] La longitud de la tercera sección se extiende en particular a lo largo de la dirección de flujo entre la menor sección transversal de flujo o el comienzo de la sección divergente y la salida de la boquilla Laval.
[0165] La forma divergente en forma de campana de la tercera sección crea un flujo laminar particularmente pronunciado del flujo gaseoso o flujo de partículas. Esto permite alcanzar la mayor velocidad para las partículas en el flujo de partículas porque la fricción se reduce al mínimo.
[0167] Se pueden conseguir resultados de recubrimiento ventajosos con boquillas Laval cuya relación de expansión (diámetro de la salida/diámetro de la menor sección transversal de flujo) está entre 1 y 25. Es especialmente ventajoso que el número de Mach del flujo gaseoso y/o de las partículas en la salida esté entre 1 y 5, dependiendo del tamaño de partícula. Las partículas más pequeñas requieren una mayor velocidad de número de Mach para un recubrimiento de alta densidad.
[0168] En particular, la tercera sección de la boquilla Laval puede tener una de las siguientes formas:
[0169] • forma cónica (afilada);
[0170] • forma cónica (afilada) que pasa a una forma cilíndrica en la dirección de flujo; la transición ocurre después del 30% o 50% de la longitud de la tercera sección;
[0171] • en forma de campana;
[0172] • en forma de campana, con la forma de campana pasando a una forma cuadrada o piramidal en la dirección de flujo; la transición ocurre después del 30% o 50% de la longitud de la tercera sección.
[0174] En particular, el diámetro de la entrada de la boquilla Laval está comprendido entre 5 y 30 milímetros, en particular entre 10 y 20 milímetros. En particular, el diámetro de la salida de la boquilla Laval está comprendido entre 15 y 60 milímetros, especialmente entre 20 y 50 milímetros. En particular, el diámetro de la menor sección transversal de flujo está entre 2 y 5 milímetros. En particular, la longitud de la primera sección a lo largo de la dirección de flujo está comprendida entre 10 y 25 milímetros, en particular entre 10 y 20 milímetros. En particular, la longitud de la tercera sección a lo largo de la dirección de flujo está comprendida entre 25 y 40 milímetros, en particular entre 30 y 35 milímetros.
[0176] La forma de la boquilla Laval se puede seleccionar en particular con respecto a la densidad a lograr o a la uniformidad del espesor. Preferiblemente, la tercera sección tiene inicialmente forma de campana y luego cambia a una forma cuadrada, ya que esto permite lograr un espesor uniforme del recubrimiento.
[0178] Se propone además una celda de batería que comprende al menos una carcasa y en la que está dispuesta en la misma al menos una lámina de electrodo que está recubierta con al menos un material activo mediante el procedimiento descrito.
[0179] La celda de batería comprende en particular una carcasa que encierra un volumen y en el volumen están dispuestos al menos una primera lámina de electrodo de un primer tipo de electrodo, una segunda lámina de electrodo de un segundo tipo de electrodo y un material separador dispuesto entre ellas así como un electrolito líquido.
[0181] La celda de batería es en particular una celda de bolsa (con una carcasa deformable que consiste en una película de bolsa) o una celda prismática (con una carcasa dimensionalmente estable). Una película de bolsa es una pieza de carcasa deformable muy conocida que se utiliza como carcasa para las denominadas celdas de bolsa. Es un material compuesto, por ejemplo, que comprende plástico y aluminio.
[0183] La celda de batería es en particular una celda de batería de iones de litio.
[0185] Las láminas individuales de la pluralidad de láminas de electrodos están dispuestas una sobre otra y en particular forman una pila. Cada lámina de electrodo está asignada a un tipo diferente de electrodo, es decir, está diseñada como ánodo o como cátodo. Los ánodos y cátodos están dispuestos alternativamente y separados entre sí por el material separador.
[0186] Una celda de batería es un dispositivo de almacenamiento de electricidad que se utiliza, por ejemplo, en un vehículo de motor para almacenar energía eléctrica. En particular, por ejemplo, un vehículo de motor tiene una máquina eléctrica para la propulsión del vehículo de motor (un mecanismo de tracción), en donde la máquina eléctrica puede ser accionada por la energía eléctrica almacenada en la celda de batería.
[0188] Se propone además un vehículo de motor que comprende al menos un mecanismo de tracción y una batería con al menos una de las celdas de batería descritas, en donde el mecanismo de tracción puede ser suministrado con energía por la al menos una celda de batería.
[0190] El procedimiento puede llevarse a cabo en particular mediante un dispositivo de control que esté equipado, configurado o programado para llevar a cabo el procedimiento descrito. Con la unidad de control puede tener lugar al menos • una alimentación del material soporte con respecto a la al menos una boquilla Laval;
[0191] • un ajuste de al menos un flujo gaseoso;
[0192] • un ajuste de al menos un flujo de partículas;
[0193] • un ajuste de los parámetros mencionados anteriormente, por ejemplo, presión, temperatura y caudal.
[0194] En particular, se propone un dispositivo de recubrimiento que está diseñado particularmente para que el procedimiento descrito anteriormente se pueda llevar a cabo con el mismo.
[0195] El dispositivo de recubrimiento comprende en particular el dispositivo de control descrito anteriormente.
[0196] Además, el procedimiento también puede llevarse a cabo mediante una computadora o con un procesador de una unidad de control.
[0197] En consecuencia, también se propone un sistema de procesamiento de datos, que comprende un procesador que está adaptado/configurado para llevar a cabo el procedimiento o parte de los pasos del procedimiento propuesto.
[0198] Se puede proporcionar un medio de almacenamiento legible por computadora que comprende instrucciones que, cuando son ejecutadas por una computadora/procesador, hacen que la computadora/procesador lleve a cabo el procedimiento o al menos algunos de los pasos del procedimiento propuesto.
[0199] Las realizaciones relativas al procedimiento son particularmente transferibles a la celda de batería, al vehículo de motor, al dispositivo de recubrimiento, a la unidad de control y al procedimiento implementado por computadora (es decir, la computadora o el procesador, el sistema de procesamiento de datos, el medio de almacenamiento legible por computadora) y viceversa.
[0200] El uso de artículos indefinidos ("un" y "una"), en particular en las reivindicaciones y la descripción que los reproduce, debe entenderse como tal y no como un numeral. Por consiguiente, los términos o componentes introducidos de esta manera deben entenderse como existentes al menos una vez y, en particular, como capaces de existir varias veces.
[0201] Como precaución, debe tenerse en cuenta que los términos numéricos utilizados aquí ("primero", "segundo", ...) sirven principalmente (solamente) para distinguir entre varios objetos, cantidades o procesos similares, y en particular no especifican necesariamente una dependencia y/u orden de estos objetos, cantidades o procesos entre sí. Si se requiere una dependencia y/o secuencia, esto se indica aquí explícitamente o será obvio para una persona experta en la materia cuando estudie la configuración específicamente descrita. En la medida en que un componente pueda aparecer varias veces ("al menos un"), la descripción de uno de estos componentes puede aplicarse igualmente a todos o parte de la mayoría de estos componentes, pero esto no es obligatorio.
[0202] La invención y el entorno técnico se explican con más detalle a continuación con referencia a las figuras adjuntas.
[0203] Muestran:
[0204] la Fig. 1: un dispositivo de recubrimiento para realizar un procedimiento no de acuerdo con la invención de acuerdo con una primera variante de realización;
[0205] la Fig. 2: una parte de un dispositivo de recubrimiento para llevar a cabo un procedimiento no de acuerdo con la invención de acuerdo con una segunda variante de realización;
[0206] la Fig. 3: un dispositivo de recubrimiento para llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con la invención de acuerdo con una tercera variante realización;
[0207] la Fig.4: un dispositivo de recubrimiento para llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con una cuarta variante de realización;
[0208] la Fig. 5: una primera variante de realización de una boquilla Laval en vista en perspectiva;
[0209] la Fig. 6: una segunda variante de realización de una boquilla Laval en vista en perspectiva;
[0210] la Fig. 7: una tercera variante de realización de una boquilla Laval en vista en perspectiva;
[0211] la Fig. 8: una cuarta variante de realización de una boquilla Laval en vista en perspectiva; y
[0212] la Fig. 9: una celda de batería.
[0213] La Fig. 1 muestra un dispositivo de recubrimiento 31 para llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con una primera variante de realización. El dispositivo de recubrimiento 31 comprende una boquilla Laval 5, que tiene una primera sección convergente 7, una segunda sección 8 con una menor sección transversal de flujo 9 y una tercera sección divergente 10 dispuestas una tras otra a lo largo de una dirección de flujo 6. La boquilla Laval 5 tiene una entrada 32 aguas arriba de la primera sección 7 y una salida 33 aguas abajo de la tercera sección 10. La boquilla Laval 5 se extiende entre la entrada 32 y la salida 33 a lo largo de la dirección de flujo 6 sobre una longitud total. Las secciones 7, 8 y 10 individuales tienen una longitud de 25 mm cada una.
[0214] De acuerdo con el paso a) del procedimiento, un primer flujo gaseoso 11 se introduce a través de la entrada 32 en la primera sección 7 de la boquilla Laval 5. El primer flujo gaseoso 11 está controlado por una válvula 30. El primer flujo gaseoso 11 ha sido comprimido a una presión predeterminada por un compresor 27 y calentado a una temperatura predeterminada por un dispositivo de calentamiento 28.
[0216] De acuerdo con el paso b), un primer flujo de partículas 12, que comprende al menos el material activo 2 y un material aglutinante 13 para el material activo 2, se introduce a través de la tercera sección 10 en la boquilla Laval 5. El material activo 2 y el material aglutinante 13 se mezclan entre sí en un dispositivo de mezcla 29 y se introducen como un primer flujo de partículas 12 común a través de una abertura de entrada 17 en la tercera sección 10.
[0218] Al alimentar el primer flujo de partículas 12 a la tercera sección 10, se puede establecer una temperatura más alta para el primer flujo gaseoso 11, de modo que se puede ajustar la velocidad del flujo gaseoso 11. De esta manera se puede evitar al menos una fusión parcial de las partículas del primer flujo de partículas 12, por ejemplo el material aglutinante 13, o una aglomeración no deseada de partículas del material activo 2, por ejemplo el negro de carbón conductor.
[0220] Además, se puede evitar la obstrucción de la boquilla Laval 5 en la segunda sección 8, ya que el material del recubrimiento 15 a aplicar se suministra aguas abajo de la segunda sección 8.
[0222] Además, existen condiciones de flujo laminar en la tercera sección 10, en comparación con las condiciones de flujo más turbulento en la segunda sección 8. Esto genera menos fricción en el material destinado al recubrimiento 15 y permite acelerar el material a velocidades más altas.
[0224] El primer flujo de partículas 12 se mezcla con un segundo flujo gaseoso 16 antes de introducirse en la tercera sección 10. El segundo flujo gaseoso 16 se deriva del primer flujo gaseoso 11. El segundo flujo gaseoso 16 permite que el primer flujo de partículas 12 se introduzca mejor en la tercera sección 10 y se distribuya allí.
[0226] De acuerdo con el paso c), el primer flujo gaseoso 11 y el primer flujo de partículas 12 se mezclan en la tercera sección 10 y el primer flujo de partículas 12 es acelerado por el primer flujo gaseoso 11 que fluye a una velocidad supersónica en la tercera sección 10. De acuerdo con el paso d), el material soporte 1 se expone a el primer flujo de partículas 12 para formar una capa 14, 23 de un recubrimiento 15. Una distancia 18 entre el material soporte 1 y la salida 33 puede estar comprendida entre 5 y 40 milímetros.
[0228] La Fig. 2 muestra una parte de un dispositivo de recubrimiento 31 para llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con una segunda variante de realización. Se hace referencia a las realizaciones de la primera variante de realización.
[0230] A diferencia de la primera variante de realización, el primer flujo de partículas 11 se introduce en la tercera sección 10 a través de una pluralidad de aberturas de entrada 17. Se proporcionan cuatro aberturas de entrada 17.
[0232] Las aberturas de entrada 17 están dispuestas a diferentes distancias 18 de la menor sección transversal de flujo 9.
[0233] Además, las aberturas de entrada 17 están dispuestas desplazadas una de otra a lo largo de una dirección circunferencial 19 que discurre transversalmente a la dirección de flujo 6. Las aberturas de entrada 17 están distribuidas uniformemente a lo largo de la dirección circunferencial 19, en este caso desplazadas 90 grados entre sí.
[0235] La generación de turbulencias en la tercera sección 10 se puede evitar mediante la pluralidad de aberturas de entrada 17 y su disposición especial.
[0237] La Fig. 3 muestra un dispositivo de recubrimiento 31 para llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con la invención de acuerdo con una tercera variante de realización. Se hace referencia a las realizaciones de la primera variante de realización.
[0239] A diferencia de la primera variante de realización, el material activo 2 (sin material aglutinante 13) se introduce en la boquilla Laval 5 como un segundo flujo de partículas 20 a través de la primera sección 7 y el material aglutinante 13 como el primer flujo de partículas 12 a través de la tercera sección 10. Cada flujo de partículas 12, 20 se mezcla con un segundo flujo gaseoso 16 antes de introducirse en la sección 7, 10 respectiva. Se han previsto dispositivos de mezcla 29 separados para el material activo 2 y para el material aglutinante 13.
[0241] Al suministrar el material aglutinante 13 a través de la tercera sección 10, se puede evitar la fusión de las partículas aglutinantes.
[0243] Al suministrar el material activo 2 a través de la primera sección 7, el material activo 2 se puede calentar a través de la temperatura del primer flujo gaseoso 11 establecida allí y, de este modo, las partículas del segundo flujo de partículas 20 se pueden ablandar. Sin embargo, no se supera la temperatura de fusión del material activo 2.
[0245] El suministro de los flujos gaseosos 11, 16 y de los flujos de partículas 12, 20 está controlado en cada caso por válvulas 30.
[0246] La Fig.4 muestra un dispositivo de recubrimiento 31 para llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con una cuarta variante de realización. Se hace referencia a las realizaciones de la tercera variante de realización.
[0248] A diferencia de la tercera variante de realización, un tercer flujo gaseoso 21 se introduce en la boquilla Laval 5 a través de la tercera sección 10. El tercer flujo gaseoso 21 se introduce en la tercera sección 10 a través de una abertura de entrada 17 separada. El tercer flujo gaseoso 21 se alimenta a la tercera sección 10 solo (es decir, sin un flujo de partículas 12, 20 alimentado a través de la misma abertura de entrada 17).
[0250] El tercer flujo gaseoso 21 sirve para la mezcla adicional del material aglutinante 13 suministrado a la tercera sección 10 con el segundo flujo de partículas 20 suministrado a través de la primera sección 7. El tercer flujo gaseoso 21 está destinado en particular a generar turbulencias adicionales en la tercera sección 10 y a conseguir de esta manera una mejor mezcla de los flujos de partículas 12, 20.
[0252] El suministro de cada flujo de partículas 12, 20 y de cada flujo gaseoso 11, 16, 21 a la boquilla Laval 5 está controlado por una válvula controlable 30.
[0254] La Fig. 5 muestra una primera variante de realización de una boquilla Laval 5 en vista en perspectiva. La boquilla Laval 5 tiene una primera sección convergente 7, una segunda sección 8 con una menor sección transversal de flujo 9 y una tercera sección divergente 10 dispuestas una tras otra a lo largo de una dirección de flujo 6. La boquilla Laval 5 tiene una entrada 32 aguas arriba de la primera sección 7 y una salida 33 aguas abajo de la tercera sección 10. La boquilla Laval 5 se extiende entre la entrada 32 y la salida 33 a lo largo de la dirección de flujo 6 sobre una longitud total. Las secciones 7, 8 y 10 individuales tienen una longitud de 25 mm cada una.
[0256] Las propiedades de una boquilla Laval 5 están determinadas por el contorno y la longitud 25 de la tercera sección divergente 10 y adicionalmente por la relación de la sección transversal de salida con la menor sección transversal de flujo 9 (relación de expansión). La menor sección transversal de flujo 9 está dispuesta en la segunda sección 8 o forma la segunda sección 8.
[0258] La presente boquilla Laval 5 es cónica en la tercera sección 10 (ángulo de expansión constante).
[0260] La Fig. 6 muestra una segunda variante de realización de una boquilla Laval 5 en vista en perspectiva. Se hace referencia a las realizaciones de la Fig. 5.
[0262] A diferencia de la primera variante de realización, esta boquilla Laval 5 tiene una forma cónica que se transforma en una forma cilíndrica en la dirección de flujo 6; la transición se produce después de aproximadamente el 50% de la longitud 25 de la tercera sección 10.
[0264] La Fig. 7 muestra una tercera variante de realización de una boquilla Laval 5 en vista en perspectiva. Se hace referencia a las realizaciones de la Fig. 5.
[0266] A diferencia de la primera variante de realización, esta boquilla Laval 5 tiene un contorno en forma de campana de la tercera sección 10.
[0268] La Fig. 8 muestra una cuarta variante de realización de una boquilla Laval 5 en vista en perspectiva. Se hace referencia a las realizaciones de la Fig. 7.
[0270] A diferencia de la tercera variante de realización, en esta boquilla Laval 5 solo una parte de la tercera sección 10 tiene forma de campana y el resto de la tercera sección 10 es piramidal o la parte con forma de campana cambia gradualmente a una sección transversal cuadrada en la salida 33.
[0272] La forma divergente en forma de campana de la tercera sección 10 crea un flujo laminar particularmente pronunciado del flujo gaseoso 11, 16, 21 o del flujo de partículas 12, 20. Esto permite alcanzar la mayor velocidad para las partículas en el flujo de partículas 12, 20, ya que la fricción se reduce al mínimo.
[0274] La Fig. 9 muestra una celda de batería 4, que comprende al menos una carcasa 26 y en la que está dispuesta al menos una lámina de electrodo 3, que está recubierta con al menos un material activo 2 mediante el procedimiento descrito. La lámina de electrodo 3 comprende un material soporte 1 con un recubrimiento 15 en ambas caras.
[0276] Una primera capa (primera aplicada) 14 del recubrimiento 15 tiene un primer espesor 22 y una segunda capa 23 aplicada posteriormente a la primera capa 14 y sobre esta primera capa 14 tiene un segundo espesor 24, en donde el segundo espesor 24 es mayor que el primer espesor 22. Estas realizaciones se aplican a cada uno de los recubrimientos 15 aplicados a diferentes caras del material soporte 1.
[0278] Lista de símbolos de referencia
[0280] 1 material soporte
[0281] material activo
[0282] lámina de electrodo
[0283] celda de batería
[0284] boquilla Laval
[0285] dirección de flujo
[0286] primera sección
[0287] segunda sección
[0288] sección transversal de flujo
[0289] tercera sección
[0290] primer flujo gaseoso
[0291] primer flujo de partículas
[0292] material aglutinante
[0293] primera capa
[0294] recubrimiento
[0295] segundo flujo gaseoso
[0296] abertura de entrada
[0297] distancia
[0298] dirección circunferencial
[0299] segundo flujo de partículas
[0300] tercer flujo gaseoso
[0301] primer espesor
[0302] segunda capa
[0303] segundo espesor
[0304] longitud
[0305] carcasa
[0306] compresor
[0307] dispositivo de calentamiento
[0308] dispositivo mezclador
[0309] válvula
[0310] dispositivo de recubrimiento
[0311] entrada
[0312] salida

Claims (12)

1. REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para recubrir un material soporte (1) con un material activo (2) para producir una lámina de electrodo (3) de una celda de batería (4) con una boquilla Laval (5), en donde la boquilla Laval (5) tiene, dispuestas una tras otra a lo largo de una dirección de flujo (6), al menos una primera sección convergente (7), una segunda sección (8) con una menor sección transversal de flujo (9) y una tercera sección divergente (10); en donde el procedimiento comprende al menos los siguientes pasos:
a) introducir un primer flujo gaseoso (11) a través de la primera sección (7) en la boquilla Laval (5);
b) introducir un primer flujo de partículas (12), que comprende al menos un material aglutinante (13) para el material activo (2) a través de la tercera sección (10) en la boquilla Laval (5);
c) mezclar el primer flujo gaseoso (11) y el primer flujo de partículas (12) y acelerar el primer flujo de partículas (12) mediante el primer flujo gaseoso (11) que fluye a una velocidad supersónica en la tercera sección (10);
d) aplicar el primer flujo de partículas (12) al material soporte (1) para formar una capa (14, 23) de un recubrimiento (15);
caracterizado por que el material activo (2) se introduce en la boquilla Laval (5) como un segundo flujo de partículas (20) a través de la primera sección (7) y el material aglutinante (13) se introduce en la boquilla Laval (5) como un primer flujo de partículas (12) a través de la tercera sección (10).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde el primer flujo gaseoso (11) comprende al menos uno de nitrógeno, helio, una mezcla de nitrógeno y helio, o aire.
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el material del primer flujo de partículas (12) es pulverulento y exento de disolventes y comprende al menos uno de negro de carbono conductor, NMC, grafito, CNT, SBR, CMC, PVDF y grafito poroso.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer flujo de partículas (12) se mezcla con un segundo flujo gaseoso (16) antes de introducirse en la tercera sección (10).
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer flujo de partículas (12) se introduce en la tercera sección (10) a través de una pluralidad de aberturas de entrada (17).
6. Procedimiento según la reivindicación 5, en donde al menos dos aberturas de entrada (17) están dispuestas a distancias (18) mutuamente diferentes de la menor sección transversal de flujo (9).
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores 5 y 6, en donde al menos dos aberturas de entrada (17) están dispuestas desplazadas entre sí a lo largo de una dirección circunferencial (19) que se extiende transversalmente a la dirección de flujo (6).
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en donde se introduce un tercer flujo gaseoso (21) en la boquilla Laval (5) a través de la tercera sección (10).
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en donde los pasos a) a d) se llevan a cabo varias veces seguidas para el material soporte (1), de modo que el material activo (2) se aplica en varias capas (14, 23).
10. Procedimiento según la reivindicación 9, en donde una primera capa (14) del recubrimiento (15) tiene un primer espesor (22) y una segunda capa (23) aplicada posteriormente a la primera capa (14) tiene un segundo espesor (24), en donde el segundo espesor (24) es mayor que el primer espesor (22).
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores 9 y 10, en donde una primera capa (14) del recubrimiento (15) tiene una primera densidad y una segunda capa (23) aplicada posteriormente a la primera capa (14) tiene una segunda densidad, siendo la segunda densidad menor que la primera densidad.
12. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en donde después del paso d) se incrementa la densidad de la capa (14, 23) como máximo en un 10%.
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