WO2015090913A1 - Wärmeleitender polymerseparator - Google Patents

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WO2015090913A1
WO2015090913A1 PCT/EP2014/076065 EP2014076065W WO2015090913A1 WO 2015090913 A1 WO2015090913 A1 WO 2015090913A1 EP 2014076065 W EP2014076065 W EP 2014076065W WO 2015090913 A1 WO2015090913 A1 WO 2015090913A1
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layer
separator
cell
thermally conductive
lithium cell
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PCT/EP2014/076065
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French (fr)
Inventor
Dirk Schmiederer
Maximilian Oscar BADER
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a lithium cell winding for a lithium cell, a lithium cell and a separator, an electrical insulation layer and a
  • Lithium-ion batteries usually have a metal housing in which one or more cell wraps, so-called jelly rolls, are installed to form a battery cell.
  • a cell coil is formed by a plurality of superimposed rolled layers.
  • the layer structure comprises a layer of anode material, a layer of separator material and a layer of cathode material.
  • Temperature of the cell can be influenced by low ambient temperatures.
  • non-conductive, ceramic composition which can be used as a separator in a lithium-ion battery.
  • the document DE 199 14 272 AI describes a separator with shutdown function.
  • the subject of the present invention is a lithium cell coil for a lithium cell, for example a so-called jelly roll, which comprises an anode, a cathode and a separator arranged between the anode and the cathode.
  • the lithium cell coil may be a lithium ion cell coil for a lithium-ion cell, for example, a lithium-ion secondary battery.
  • the separator may comprise one or more layers.
  • the layer or the layers for example, all
  • the separator in particular be thermally conductive.
  • the separator may comprise at least one porous polymer layer containing at least one thermally conductive, electrically insulating, inorganic additive.
  • An additive may, in particular, be understood as meaning a substance which can be added to a polymer, for example in the form of a powder.
  • the additive the polymer in particular in an amount of
  • a substance which has a higher specific thermal conductivity than the matrix material of the polymer layer, in particular as the polymer (s) of the polymer layer, having.
  • a substance having a specific electrical resistance of more than 10 6 Dm, in particular more than 10 8 Dm, can be understood as electrically insulating.
  • the properties of the polymer layer can be modified and, advantageously, the polymer layer can be provided with increased thermal conductivity while maintaining electrical insulation capability. This in turn allows
  • the thermal conductivity perpendicular to the layers for example the anode, the separator and the cathode, or the layering of the cell coil.
  • a cell coil according to the invention can advantageously be tempered via the side walls of the cell housing.
  • the area provided for the cell housing side walls is generally many times greater than the area of the cell housing bottom, which makes it possible to achieve improved temperature control via the cell housing side walls. Additionally is at the
  • Cellular coil according to the invention also allows a conventional temperature control over the cell case bottom.
  • it is advantageously possible to reduce the total thermal resistance of the cell coil or of the cell, thereby improving the temperature control.
  • the separator can advantageously be provided in a particularly simple manner with increased thermal conductivity and, for example, simply and cost-effectively, for example using known
  • Manufacturing methods are produced.
  • the remainder, properties of the polymer layer resulting from the requirement spectrum of the separator can be retained and, for example, the performance of the cell wraps can be ensured.
  • the layer or layers, in particular all layers, of the separator may be electrically insulating - and in particular heat-conducting and electrically insulating.
  • the separator may also comprise one or more additional layers.
  • This further layer (s) may also be porous in particular.
  • the porous layers of the first and second porous polymer may also be porous in particular.
  • Separators may in particular have a porosity, which is a
  • lithium ions Permeability ensured for lithium ions. Insofar as the further lithium ions are conductive, they can also be dense or non-porous.
  • the cell winding additionally has an electrical insulation layer.
  • the insulation layer can be electrically insulating.
  • the insulation layer can be used, for example, for electrical insulation of layers of the cell coil, for example
  • the insulating layer may be an anode or an Anddenstromkollektor of a cathode or a
  • Insulate cathode current collector electrically.
  • Insulation layer include a dense or non-porous layer or be.
  • the insulation layer is also heat-conducting. This advantageously also allows heat through the
  • the insulation layer may comprise one or more layers, wherein the layer or the layers, for example all layers, of the insulation layer are heat-conducting. In principle, it may be sufficient if at least one layer is electrically insulating. However, it is also possible for the layer or the layers, in particular all layers, of the insulating layer to be electrically insulating - and in particular heat-conducting and electrically insulating.
  • the insulating layer may comprise at least one polymer layer which contains at least one thermally conductive, electrically insulating, inorganic additive.
  • a thermally conductive, electrically insulating, inorganic additive can advantageously also the insulating layer, in particular while maintaining an electrical insulation capability, in a particularly simple manner with an increased
  • the at least one additive in particular the at least one polymer layer of the separator and / or the insulation layer, may be a particulate additive.
  • the at least one polymer layer of the separator and the at least one polymer layer of the insulating layer may contain both identical or different additives and the same or different
  • the at least one additive in particular the at least one polymer layer of the separator and / or the insulation layer, comprises or is formed from spherical and / or platelet-shaped particles. Spherical and / or platelet-shaped particles can be blended well with polymers. In addition, so can
  • the at least one additive in particular the at least one polymer layer of the separator and / or the insulating layer, may comprise or be formed from spherical particles. So can advantageously a particularly good
  • the at least one additive in particular the at least one
  • Polymer layer of the separator and / or the insulating layer can be any suitable material.
  • nitrides be selected from the group of nitrides, oxides and
  • Carbonates in particular nitrides and / or oxides, for example of boron, aluminum, silicon, magnesium, calcium and titanium, in particular boron and / or magnesium and / or aluminum and / or silicon, and mixtures thereof.
  • nitrides and / or oxides for example of boron, aluminum, silicon, magnesium, calcium and titanium, in particular boron and / or magnesium and / or aluminum and / or silicon, and mixtures thereof.
  • the at least one additive in particular the at least one polymer layer of the separator and / or the insulating layer, can be selected from the group consisting of boron nitride (BN), magnesium oxide (MgO), aluminosilicate (s), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) , Aluminum nitride (AIN), silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon oxides, for example cristobalite, wollastonite and / or talc, titanium oxide (TiO 2 ), chalk and mixtures thereof.
  • boron nitride BN
  • magnesium oxide MgO
  • aluminosilicate s
  • Al 2 O 3 aluminum oxide
  • AIN Aluminum nitride
  • Si 3 N 4 silicon oxides
  • silicon oxides for example cristobalite, wollastonite and / or talc
  • titanium oxide (TiO 2 ) chalk and mixtures thereof.
  • Boron nitride, magnesium oxide, aluminosilicates, aluminum oxide, aluminum nitride, silicon nitride, silicon oxides, for example cristobalite, wollastonite and / or talc, titanium oxide and chalk advantageously have a - compared to the matrix material of the at least one polymer layer - increased specific thermal conductivity with simultaneous electrical insulation.
  • Alumina and aluminosilicates advantageously have comparatively high specific thermal conductivities.
  • Magnesium oxide, aluminum oxide, titanium oxide and / or silicon oxide, for example cristobalite, wollastonite and / or talc, and aluminosilicates can advantageously be used as particularly cost-effective materials.
  • the at least one additive in particular the at least one polymer layer of the separator and / or the insulating layer, is selected from the group consisting of boron nitride,
  • the at least one additive in particular the at least one polymer layer of the separator and / or the insulating layer, boron nitride and / or magnesium oxide and / or aluminosilicate and / or aluminum oxide and / or aluminum nitride.
  • Alumina and / or aluminum nitride and / or cristobalite can be used as individual additives or in any mixture or combination.
  • Boron nitride is due to its comparatively high thermal
  • the at least one additive comprises or is boron nitride, for example hexagonal boron nitride.
  • Boron nitride advantageously has a comparatively very high specific thermal conductivity.
  • the at least one additive in particular the at least one polymer layer of the separator and / or the insulating layer, but alumina include or be.
  • Alumina is advantageously inexpensive and has an acceptable, specific thermal conductivity.
  • the at least one additive in particular the at least one polymer layer of the separator and / or the insulating layer, aluminosilicate and / or magnesium oxide include or be.
  • Aluminosilicate and magnesium oxide are advantageously inexpensive and have an acceptable or good, specific thermal conductivity.
  • the at least one polymer layer, in particular of the separator and / or the insulation layer, based on the total weight of the at least one polymer layer, in particular of the separator or the insulation layer contains> 1% by weight, for example> 10% by weight. %, for example> 30% by weight, of the at least one additive.
  • one or more polymers for example polyolefins, can be used. such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinyl chloride (PVC) or a mixture or
  • the at least one polymer layer in particular of the separator and / or the insulation layer, comprises at least one polymer from the group of, in particular unhalogenated and / or halogenated, polyolefins and mixtures thereof.
  • polyolefins have proven to be particularly suitable.
  • the at least one polymer layer can be formed from the at least one polymer.
  • the at least one polymer layer may additionally contain additives such as the at least one thermally conductive, electrically insulating, inorganic additive in addition to the at least one polymer.
  • the at least one polymer layer in particular of the separator and / or the insulating layer, comprise or be formed from at least one polymer which is selected from the group of polyolefins, in particular polyethylene (PE) and / or polypropylene (PP), the halogenated polyolefins , in particular polytetrafluoroethylene (PTFE) and / or polyvinyl chloride (PVC), and mixtures thereof.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • halogenated polyolefins in particular polytetrafluoroethylene (PTFE) and / or polyvinyl chloride (PVC), and mixtures thereof.
  • the at least one polymer layer in particular of the separator and / or the insulation layer, comprise or be formed from at least one polymer which is selected from the group of unhalogenated polyolefins, for example polyethylene (PE) and / or polypropylene (PP), in particular polyethylene (PE), and mixtures thereof.
  • unhalogenated polyolefins for example polyethylene (PE) and / or polypropylene (PP), in particular polyethylene (PE), and mixtures thereof.
  • Unhalogenated polyolefins, in particular polyethylene can advantageously be comparatively inexpensive and environmentally compatible and have a slightly better thermal conductivity than halogenated polyolefins.
  • the separator and / or the insulation layer can each be a multi-layer composite independently of each other.
  • the separator and / or insulation layer is a multilayer composite.
  • the multi-layer composite can In particular, both one layer and also several or even all layers may be at least one thermally conductive, electrically insulating, inorganic additive-containing polymer layers. It can be different
  • Polymer layers both same and different thermally conductive, electrically insulating, inorganic additives and / or both have the same as well as different polymers.
  • the separator and / or the insulation layer additionally comprises at least one further, porous polymer layer, which comprises at least one other polymer and / or at least one other, heat-conducting, electrically insulating, inorganic additive.
  • the separator and / or the insulation layer may additionally also have one or more further layers which are formed from another material, for example a ceramic material.
  • the separator and / or the insulating layer additionally has at least one heat-conducting, lithium-ion-conducting and / or porous ceramic layer.
  • the ceramic layer may be electrically insulating. Insofar as the ceramic layer is conductive to lithium ions, the layer may also be tight
  • the cell coil may comprise an anode current collector and / or a cathode current collector.
  • the anode current collector and / or the cathode current collector may be formed, for example, in the form of a metal foil.
  • the anode may be applied in the form of an anode layer to the anode current collector.
  • the cathode can be applied to the cathode current collector, for example in the form of a cathode layer.
  • the anode current collector may be formed of copper, for example.
  • the cathode current collector may be formed of aluminum, for example.
  • the anode may comprise, for example, a lithium intercalation material, for example graphite, and / or metallic lithium.
  • the anode may be in the form of an anode layer containing lithium intercalating material and / or in the form of a lithium-containing metal foil, for example lithium foil.
  • the cathode may be, for example, one, in particular other, lithium intercalation material, for example lithium manganese and / or cobalt and / or
  • the cathode may be formed in the form of a cathode layer containing lithium intercalation material.
  • the electrical insulation layer may, for example, be in the form of a coating on the anode current collector and / or the cathode current collector, in particular on the side of the anode facing away from the anode
  • the electrical insulation layer may also be in the form of a film, for example a membrane.
  • the insulating film between the anode current collector (or the anode) of a turn of the cell coil and the cathode current collector may also be in the form of a film, for example a membrane.
  • the separator may, for example, be in the form of a film, for example a membrane, or a coating.
  • the cell coil can be produced by a method according to the invention.
  • the separator or the insulating layer can be designed for a lithium cell coil according to the invention or a lithium cell according to the invention and / or by a
  • the separator may in particular comprise one or more layers, wherein the layer or the layers, for example all layers, of the
  • Separators can be thermally conductive.
  • the separator may have at least one porous polymer layer containing at least one thermally conductive, electrically insulating, inorganic additive.
  • the electrical insulation layer may also be one or more
  • Layers comprise, wherein the layer or the layers, for example all layers, of the insulation layer can be heat-conducting.
  • the insulating layer may have at least one polymer layer which contains at least one thermally conductive, electrically insulating, inorganic additive.
  • the separator may be sufficient if at least one layer of the separator is electrically insulating.
  • the layer or layers, for example all layers, of the separator may be electrically insulating - and in particular heat-conducting and electrically insulating.
  • the separator may also comprise one or more additional layers.
  • This further layer (s) may also be porous in particular. Insofar the further layer (s)
  • Lithium ions are conductive, but they can also be dense or non-porous.
  • the insulation layer can be electrically insulating.
  • Insulation layer for example, for electrical insulation of layers the cell coil, for example, different turns of the cell coil, be designed from each other.
  • the insulating layer can electrically insulate an anode or an anode current collector from a cathode or a cathode current collector.
  • the insulating layer may comprise or be a dense or non-porous layer.
  • the insulating layer may be thermally conductive. So can
  • Temperature control such as heating or cooling, the cell can be realized.
  • the insulating layer may comprise one or more layers, wherein the layer or the layers, for example all layers, of the insulating layer may be thermally conductive. In principle, it may be sufficient if at least one layer is electrically insulating. However, it is also possible that the layer or the layers, for example all layers, of the insulation layer are electrically insulating - and in particular heat-conducting and electrically insulating.
  • the insulating layer may comprise at least one polymer layer which contains at least one thermally conductive, electrically insulating, inorganic additive.
  • the at least one additive in particular the at least one polymer layer of the separator and / or the insulation layer, may be a particulate additive.
  • the at least one polymer layer of the separator and the at least one polymer layer of the insulating layer may contain both identical or different additives and the same or different
  • this comprises at least one additive, in particular the at least one polymer layer of the separator and / or the Insulation layer, spherical and / or platelet-shaped particles, for example, spherical particles, or is formed therefrom.
  • the at least one additive in particular the at least one
  • Polymer layer of the separator and / or the insulating layer can for
  • Example be selected from the group of nitrides, oxides and carbonates, in particular nitrides and / or oxides, for example of boron, aluminum, silicon, magnesium, calcium and titanium, in particular boron and / or magnesium and / or aluminum and / or silicon, and Mixtures thereof.
  • the at least one additive in particular the at least one
  • Polymer layer of the separator and / or the insulating layer be selected from the group consisting of boron nitride, magnesium oxide, aluminosilicate / s, alumina, aluminum nitride, silicon nitride, silica / s, for example cristobalite, wollastonite and / or talc, titanium oxide, chalk and mixtures thereof ,
  • the at least one additive in particular the at least one polymer layer of the separator and / or the insulation layer, is selected from the group consisting of boron nitride,
  • the at least one additive in particular the at least one polymer layer of the separator and / or the insulating layer, boron nitride and / or magnesium oxide and / or aluminosilicate and / or
  • Alumina and / or aluminum nitride, in particular boron nitride, include or be.
  • Polymer layer in particular of the separator and / or the insulating layer, based on the total weight of the at least one polymer layer, in particular of the separator or the insulating layer,> 1% by weight, for example of> 10 wt .-%, for example of> 30 wt. -%, on which at least one additive.
  • Polymer layer in particular of the separator and / or the insulating layer, at least one polymer from the group of, in particular unhalogenated or halogenated, polyolefins, for example polyethylene and / or polypropylene and / or polytetrafluoroethylene and / or polyvinyl chloride, in particular
  • Polyethylene and mixtures thereof, or is formed therefrom.
  • Insulation layer a multi-layer composite.
  • the separator and / or the insulation layer may additionally comprise at least one further, porous polymer layer which comprises at least one other polymer and / or at least one other, heat-conducting, electrically insulating, inorganic additive.
  • the separator and / or the insulating layer may additionally also have one or more further layers which are made of a different material, for example a
  • the separator and / or the insulating layer may additionally comprise at least one heat-conducting, lithium-ion-conducting and / or porous ceramic layer.
  • the ceramic layer may be electrically insulating. Insofar as the ceramic layer is conductive to lithium ions, the layer may also be dense or non-porous.
  • the separator and / or the insulation layer may be formed, for example, in the form of a film, for example a membrane, or a coating.
  • Another object of the present invention is a lithium cell, for example a lithium-ion cell, which (at least) one
  • Cell winding according to the invention and / or a separator according to the invention and / or an inventive electrical insulation layer comprises and / or produced by a method according to the invention.
  • the cell may have a heat-conducting, for example metallic, cell housing.
  • the cell housing may in particular have at least one side wall and, for example, a bottom.
  • a cylindrical cell housing may have a sidewall.
  • a prismatic cell housing may have four sidewalls.
  • the (at least one) cell coil can in particular be introduced or introduced into the cell housing.
  • the (at least one) cell winding can in particular be in thermal contact with the cell housing.
  • a lateral outer surface of the (at least one) cell coil may be in thermal contact with at least one side wall inner surface, optionally with all side wall inner surfaces, of the cell housing.
  • the invention relates to a method for producing a
  • the method may include the method steps:
  • the at least one additive in process step a) can be mixed into the at least one polymer in the form of a powder.
  • the method can, for example, the method step:
  • the separator comprises at least one porous polymer layer
  • Process step b) and / or the insulation layer has at least one dense polymer layer from process step b).
  • the anode may comprise, for example, a lithium intercalation material, for example graphite, and / or metallic lithium.
  • a lithium intercalation material for example graphite
  • metallic lithium for example, the anode may be in the form of a lithium intercalating material
  • Anode layer and / or in the form of a lithium-containing metal foil, such as lithium foil may be formed.
  • the anode in the form of an anode layer containing lithium intercalating material may be applied to the
  • Anodenstromkollektor for example, a copper foil, be applied or be.
  • the cathode may comprise, for example, one, in particular another, lithium intercalation material, for example lithium manganese and / or cobalt and / or nickel oxide.
  • the cathode may be in the form of a lithium
  • Intercalating material containing cathode layer may be formed.
  • Cathode current collector for example, an aluminum foil, to be applied or be.
  • the method can, for example, the method step:
  • the method can, for example, the method step: e) introducing the cell coil, if necessary, several cell wraps out
  • the method can, for example, the method or steps:
  • FIG. 1 shows a schematic cross section through an embodiment of a separator according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic cross section through a further embodiment of a separator according to the invention in the form of a
  • FIG. 3 shows a schematic cross-sectional detail of an embodiment of a lithium cell coil according to the invention.
  • 4 shows a larger cross-sectional detail of that shown in FIG.
  • Embodiment of a lithium cell coil according to the invention Embodiment of a lithium cell coil according to the invention.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a separator 10 according to the invention, which has a porous layer 1 1 made of a thermally conductive plastic.
  • FIG. 1 illustrates that the separator 10 has a porous polymer layer 11 which contains a thermally conductive, electrically insulating, inorganic additive 12.
  • Figure 1 indicates that the additive 12 is a particulate additive based on spherical and / or
  • platelet-shaped particles can be.
  • boron nitride and / or magnesium oxide and / or aluminosilicate and / or aluminum oxide can be used individually or in mixtures as additive 12.
  • the polymer of the polymer layer may be, for example, an unhalogenated or halogenated polyolefin, for example polyethylene, or a mixture thereof.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 2 illustrates that the separator 10 can have a further layer 13 in addition to the porous polymer layer 11 containing the heat-conducting, electrically insulating, inorganic additive 12.
  • the further layer 13 may, for example, be a further, porous polymer layer which comprises a different polymer and / or a different, heat-conducting, electrically insulating, inorganic additive.
  • FIG. 2 indicates that the further layer 13, however, also has a heat-conducting, lithium-ion conducting and / or porous one
  • FIG. 3 shows an embodiment of a cell coil 21, 20, 30, 30, 31 according to the invention, which comprises an anode 20, a cathode 30 and a separator 10 arranged between the anode 20 and the cathode 30.
  • Separator 10 is designed thermally conductive and has at least one porous polymer layer containing at least one thermally conductive, electrically insulating, inorganic additive.
  • FIG. 3 shows that the cell winding 21, 20, 30, 30, 31 continues to have a
  • the arrow W in FIG. 3 illustrates that the heat W is formed by the separator 10, heat W passes through the separator 10 and in particular perpendicular to the layers 21, 20, 30, 30, 31 of the cell coil 21, 20, 10, 30 , 31 can be transported.
  • FIG. 4 shows a larger cross-sectional detail of the embodiment of a lithium cell coil according to the invention shown in FIG.
  • FIG. 4 shows that the cell winding 40, 21, 20, 30, 30, 31 also has an electrical insulation layer 40, which comprises the
  • the insulation layer 40 may in particular be designed to be electrically insulating and thermally conductive.
  • the insulating layer 40 may comprise at least one, in particular dense, polymer layer 40, which contains at least one thermally conductive, electrically insulating, inorganic additive.
  • the additive of the insulating layer 40 may in particular also be particulate and, for example, comprise spherical and / or platelet-shaped particles.
  • boron nitride and / or magnesium oxide and / or aluminosilicate and / or aluminum oxide can also be used singly or in mixtures as an additive.
  • FIG. 4 further shows that the cell winding 40, 21, 20, 30, 30, 31 is introduced into a cell housing 50 made of a thermally conductive, for example metallic, material.
  • FIG. 4 illustrates that the lateral outer surfaces of the cell coil 40, 21, 20, 30, 30, 31 abut side wall inner surfaces of the cell housing 50 and are thus in thermal contact.
  • the arrow W in FIG. 4 illustrates that due to the separator 10 and the insulation layer 40 being thermally conductive, heat W passes through the separator 10 and the insulation layer 40 and in particular perpendicularly can be transported to the layers 40,21,20,10,30,31 of the cell coil 40,21,20,10,30,31 to the outside to the side walls of the cell housing 50.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lithium-Zellwickel für eine Lithium-Zelle, welcher eine Anode (20), eine Kathode (30) und einen zwischen der Anode (20) und der Kathode (30) angeordneten Separator (10) umfasst. Um einen Einsatz von Lithium-Zellen, beispielsweise Lithium-Ionen-Zellen, in High-Performance-Anwendungen zu ermöglichen, umfasst der Separator (10) eine oder mehrere Schichten, wobei die Schicht beziehungsweise die Schichten des Separators (10) wärmeleitend sind und wobei der Separator (10) mindestens eine poröse Polymerschicht (11) aufweist, welche (11) mindestens ein wärmeleitendes, elektrisch isolierendes, anorganisches Additiv (12) enthält. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Separator, eine elektrische Isolationsschicht und ein Herstellungsverfahren hierfür sowie eine damit ausgestattete Lithium-Zelle.

Description

Beschreibung
Titel
Wärmeleitender Polymerseparator
Die Erfindung betrifft einen Lithium-Zellwickel für eine Lithium-Zelle, eine Lithium- Zelle sowie einen Separator, eine elektrische Isolationsschicht und ein
Herstellungsverfahren hierfür.
Stand der Technik
Lithium-Ionen-Akkumulatoren weisen üblicherweise ein Metallgehäuse auf, in dem ein oder mehrere Zellwickel, so genannte Jelly Rolls, zu einer Batteriezelle verbaut werden. Ein Zellwickel wird dabei durch mehrere, aufeinanderliegend gerollte Schichten ausgebildet. Dabei umfasst der Schichtaufbau eine Schicht aus Anodenmaterial, eine Schicht aus Separatormaterial und eine Schicht aus Kathodenmaterial.
Beim Laden oder im Betrieb der Zelle kann Wärme im Zellinneren an den Anoden- und Kathodenmaterialien entstehen. Darüber hinaus kann die
Temperatur der Zelle durch niedrige Umgebungstemperaturen beeinflusst werden.
Es ist bekannt, zum Sicherstellen einer optimalen Betriebstemperatur in der Zelle, Lithium-Ionen-Akkumulatoren über die Außenwand des Bodens des Metallgehäuses zu temperieren, beispielsweise zu beheizen und/oder zu kühlen. Die Druckschrift DE 10 2011 010 243 AI beschreibt eine poröse Polymerfolie oder -membran mit einer dünnen Beschichtung aus einer elektrisch
nichtleitenden, keramischen Zusammensetzung, welche als Separator in einer Lithium- Ionen- Batterie eingesetzt werden kann.
Die Druckschrift DE 199 14 272 AI beschreibt einen Separator mit Abschalt- Funktion.
Offenbarung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Lithium-Zellwickel für eine Lithium-Zelle, beispielsweise ein so genannter Jelly Roll, welcher eine Anode, eine Kathode und einen zwischen der Anode und der Kathode angeordneten Separator umfasst. Beispielsweise kann der Lithium-Zellwickel ein Lithium-Ionen- Zellwickel für eine Lithium-Ionen-Zelle, zum Beispiel für einen Lithium-Ionen- Akkumulator, sein.
Der Separator kann dabei eine oder mehrere Schichten umfassen. Dabei kann die Schicht beziehungsweise können die Schichten, beispielsweise alle
Schichten, des Separators insbesondere wärmeleitend sein. Insbesondere kann der Separator dabei mindestens eine poröse Polymerschicht aufweisen, welche mindestens ein wärmeleitendes, elektrisch isolierendes, anorganisches Additiv enthält.
Unter einem Additiv kann insbesondere ein Stoff verstanden werden, welcher - beispielsweise in Form eines Pulvers - einem Polymer zugesetzt werden kann.
Dabei kann das Additiv dem Polymer insbesondere in einer Menge von
> 1 Gew.-%. beispielsweise von > 10 Gew.-%, zum Beispiel von > 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht, insbesondere der Polymerschicht, zugesetzt werden.
Als wärmeleitend kann insbesondere ein Stoff verstanden werden, welcher eine höhere spezifische Wärmeleitfähigkeit als das Matrixmaterial der Polymerschicht, insbesondere als das beziehungsweise die Polymere der Polymerschicht, aufweist. Beispielsweise kann ein Stoff mit einer spezifischen Wärmeleitfähigkeit von mehr als 1 Wm^K'1, insbesondere von mehr als 10 Wm^K'1, beispielsweise von mehr als 20 Wm^K'1, zum Beispiel von mehr als 50 Wm^K'1, als
wärmeleitend verstanden werden.
Als elektrisch isolierend kann beispielsweise ein Stoff mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von mehr als 106 D-m, insbesondere von mehr als 108 D-m, verstanden werden.
Dadurch, dass der Polymerschicht des Separators das wärmeleitende, elektrisch isolierende, anorganische Additiv zugegeben wird, können die Eigenschaften der Polymerschicht modifiziert und vorteilhafterweise die Polymerschicht mit einer erhöhten thermischen Leitfähigkeit - unter Aufrechterhaltung einer elektrischen Isolationsfähigkeit - ausgestattet werden. Dies ermöglicht wiederum
vorteilhafterweise Wärme durch den Separator hindurch zu transportieren.
Insbesondere kann so vorteilhafterweise die thermische Leitfähigkeit senkrecht zu den Schichten, beispielsweise der Anode, des Separators und der Kathode, beziehungsweise der Schichtung des Zellwickels erhöht werden. Dies ermöglicht wiederum vorteilhafterweise Wärme, welche beispielsweise im Betrieb des Zellwickels beziehungsweise der Zelle, im Inneren, beispielsweise an dem Anoden und/oder Kathodenmaterial entsteht, lateral nach Außen insbesondere zu den Seitenwänden eines den Zellwickel aufnehmenden Zellgehäuses abzuführen beziehungsweise Wärme von dort zu zuführen und so den Zellwickel beziehungsweise die Zelle über die Seitenwänden des Zellgehäuses zu temperieren.
Bei herkömmlichen Zellwickeln und Zellen, ist dies in der Regel nicht möglich, da die üblichen Separatormaterialien meist wärmeisolierend sind, und dies in Kombination mit dem Schichtaufbau des Zellwickels, welcher aufgrund des Aufrollens der Schichtung eine Vielzahl von wärmeisolierenden
Separatorschichten zwischen wärmeleitenden Anoden- und Kathodenschichten aufweist, einen Wärmefluss senkrecht zu den Zellwickelschichten zu den Zellgehäuseseitenwänden hindert, wobei die wärmeleitenden Anoden- und Kathodenschichten einen Wärmefluss längs der Anoden- und Kathodenschichten zu dem Zellgehäuseboden fördern, weswegen die Temperierung hierbei lediglich über den Zellgehäuseboden erfolgt.
Ein erfindungsgemäßer Zellwickel kann jedoch vorteilhafterweise über die Seitenwände des Zellgehäuses temperiert werden. Die durch die
Zellgehäuseseitenwände zur Verfügung gestellte Fläche ist - abhängig vom jeweiligen Design - in der Regel um ein vielfaches größer als die Fläche des Zellgehäusebodens, was es ermöglicht über die Zellgehäuseseitenwände eine verbesserte Temperierung zu erzielen. Zusätzlich ist bei dem
erfindungsgemäßen Zellwickel auch eine herkömmliche Temperierung über den Zellgehäuseboden möglich. Insbesondere kann dabei vorteilhafterweise der thermische Gesamtwiderstand des Zellwickels beziehungsweise der Zelle verringert und dadurch die Temperierung verbessert werden.
Insgesamt wird vorteilhafterweise - infolge der erhöhten Wärmeleitfähigkeit - ermöglicht, Wärme schneller in das Zellinnere zu den thermisch kritischen und relevanten Komponenten zu transportieren beziehungsweise von diesen abzuleiten und auf diese Weise eine effektive Temperierung des Zellwickels beziehungsweise der Zelle, beispielsweise Lithium-Ionen-Zelle, über
Seitenwände (und gegebenenfalls zusätzlich über den Boden) zu realisieren. Dies ermöglicht wiederum vorteilhafterweise einen Einsatz von Lithium-Zellen, beispielsweise Lithium-Ionen-Zellen, zum Beispiel Lithium-Ionen-Akkumulatoren, in High-Performance-Anwendungen, beispielsweise bei denen eine besonders effektive und leistungsfähige Temperierung gefordert ist.
Durch die Zugabe eines wärmeleitenden, elektrisch isolierenden, anorganischen Additivs kann der Separator vorteilhafterweise auf besonders einfache Weise mit einer erhöhten Wärmeleitfähigkeit versehen und beispielsweise einfach und kostengünstig, zum Beispiel unter Verwendung bekannter
Herstellungsmethoden, hergestellt werden. Vorteilhafterweise können durch die Verwendung eines Additivs die Übrigen, sich aus dem Anforderungsspektrum an den Separator ergebenden Eigenschaften der Polymerschicht beibehalten und beispielsweise die Leistungsfähigkeit der Zellwickels sichergestellt werden. Grundsätzlich kann es ausreichend sein, wenn mindestens eine Schicht des Separators elektrisch isolierend ist. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schicht beziehungsweise die Schichten, insbesondere alle Schichten, des Separators elektrisch isolierend - und insbesondere wärmeleitend und elektrisch isolierend - sind.
Neben der mindestens einen porösen Polymerschicht kann der Separator noch eine oder mehrere, weitere Schicht/en umfassen. Diese weitere/n Schicht/en können insbesondere ebenfalls porös sein. Die porösen Schichten des
Separators können insbesondere eine Porosität aufweisen, welche eine
Durchlässigkeit für Lithiumionen gewährleistet. Insofern die weitere/n Schich1 en Lithiumionen leitend sind, können sie jedoch auch dicht beziehungsweise unporös ausgebildet sein.
Im Rahmen einer Ausführungsform weist der Zellwickel zusätzlich eine elektrische Isolationsschicht auf. Insbesondere kann die Isolationsschicht elektrisch isolierend sein. Die Isolationsschicht kann beispielsweise zur elektrischen Isolierung von Schichten des Zellwickels, beispielsweise
unterschiedlicher Windungen des Zellwickels, voneinander ausgelegt sein.
Beispielsweise kann die Isolationsschicht eine Anode beziehungsweise einen Andenstromkollektor von einer Kathoden beziehungsweise einem
Kathodenstromkollektor elektrisch isolieren. Insbesondere kann die
Isolationsschicht eine dichte beziehungsweise unporöse Schicht umfassen beziehungsweise sein.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung ist die Isolationsschicht zudem wärmeleitend. Dies ermöglicht vorteilhafterweise auch Wärme durch die
Isolationsschicht hindurch zu transportieren und so die thermische Leitfähigkeit senkrecht zu den Schichten, beispielsweise der Anode, des Separators und der Kathode, beziehungsweise der Schichtung des Zellwickels zu erhöhen und somit eine Temperierung des Zellwickels beziehungsweise der Zelle über die
Seitenwänden des Zellgehäuses und beispielsweise die High-Performance- Fähigkeit weiter zu verbessern. Beispielsweise kann die Isolationsschicht eine oder mehrere Schichten umfassen, wobei die Schicht beziehungsweise die Schichten, beispielsweise alle Schichten, der Isolationsschicht wärmeleitend sind. Grundsätzlich kann es ausreichend sein, wenn dabei mindestens eine Schicht elektrisch isolierend ist. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schicht beziehungsweise die Schichten, insbesondere alle Schichten, der Isolationsschicht elektrisch isolierend - und insbesondere wärmeleitend und elektrisch isolierend - sind.
Insbesondere kann die Isolationsschicht mindestens eine Polymerschicht aufweisen, welche mindestens ein wärmeleitendes, elektrisch isolierendes, anorganisches Additiv enthält. Durch die Zugabe eines wärmeleitenden, elektrisch isolierenden, anorganischen Additivs kann vorteilhafterweise auch die Isolationsschicht, insbesondere unter Aufrechterhaltung einer elektrischen Isolationsfähigkeit, auf besonders einfache Weise mit einer erhöhten
Wärmeleitfähigkeit versehen und beispielsweise einfach und kostengünstig, zum Beispiel unter Verwendung bekannter Herstellungsmethoden, hergestellt werden.
Beispielsweise kann das mindestens eine Additiv, insbesondere der mindestens einen Polymerschicht des Separators und/oder der Isolationsschicht, ein partikelförmiges Additiv sein. Dabei kann die mindestens eine Polymerschicht des Separators und die mindestens eine Polymerschicht der Isolationsschicht sowohl gleiche oder unterschiedliche Additive als auch gleiche oder
unterschiedliche Polymere umfassen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das mindestens eine Additiv, insbesondere der mindestens einen Polymerschicht des Separators und/oder der Isolationsschicht, sphärische und/oder plättchenförmige Partikel beziehungsweise ist daraus ausgebildet. Sphärische und/oder plättchenförmige Partikel können Polymeren gut zugemischt werden. Zudem kann so
vorteilhafterweise eine homogene Partikelverteilung und damit auch eine homogene Wärmeverteilung erzielt werden. Insbesondere kann das mindestens eine Additiv, insbesondere der mindestens einen Polymerschicht des Separators und/oder der Isolationsschicht, sphärische Partikel umfassen beziehungsweise daraus ausgebildet sein. So kann vorteilhafterweise eine besonders gute
Durchmischung und homogene Wärmeverteilung erzielt werden. Das mindestens eine Additiv, insbesondere der mindestens einen
Polymerschicht des Separators und/oder der Isolationsschicht, kann
beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Nitride, Oxide und
Carbonate, insbesondere Nitride und/oder Oxide, beispielsweise von Bor, Aluminium, Silicium, Magnesium, Calcium und Titan, insbesondere Bor und/oder Magnesium und/oder Aluminium und/oder Silicium, und Mischungen davon. Diese Stoffklassen können vorteilhafterweise geeignete spezifische
Wärmeleitfähigkeiten und spezifische elektrische Widerstände aufweisen.
Zum Beispiel kann das mindestens eine Additiv, insbesondere der mindestens einen Polymerschicht des Separators und/oder der Isolationsschicht, ausgewählt sein, aus der Gruppe bestehend aus Bornitrid (BN), Magnesiumoxid (MgO), Alumosilikat/en, Aluminiumoxid (Al203), Aluminiumnitrid (AIN), Siliciumnitrid (Si3N4), Siliciumoxid/en, beispielsweise Cristobalit, Wollastonit und/oder Talkum, Titanoxid (Ti02), Kreide und Mischungen davon. Bornitrid, Magnesiumoxid, Alumosilikate, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid, Siliciumoxide, beispielsweise Cristobalit, Wollastonit und/oder Talkum, Titanoxid und Kreide weisen vorteilhafterweise eine - im Vergleich zum Matrixmaterial der mindestens einen Polymerschicht - erhöhte spezifische Wärmeleitfähigkeit bei gleichzeitiger elektrischer Isolierung auf. Bornitrid, Aluminiumnitrid, Magnesiumoxid,
Aluminiumoxid und Alumosilikate weisen vorteilhafterweise vergleichsweise hohe spezifische Wärmeleitfähigkeiten auf. Magnesiumoxid, Aluminiumoxid, Titanoxid und/oder Siliciumoxid, beispielsweise Cristobalit, Wollastonit und/oder Talkum, und Alumosilikate, können dabei vorteilhafterweise als besonders kostengünstige Materialien eingesetzt werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist das mindestens eine Additiv, insbesondere der mindestens einen Polymerschicht des Separators und/oder der Isolationsschicht, ausgewählt, aus der Gruppe bestehend aus Bornitrid,
Magnesiumoxid, Alumosilikat, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid und Mischungen davon.
Insbesondere kann das mindestens eine Additiv, insbesondere der mindestens einen Polymerschicht des Separators und/oder der Isolationsschicht, Bornitrid und/oder Magnesiumoxid und/oder Alumosilikat und/oder Aluminiumoxid und/oder Aluminiumnitrid umfassen oder sein. Dabei können beispielsweise Bornitrid und/oder Magnesiumoxid und/oder Alumosilikat und/oder
Aluminiumoxid und/oder Aluminiumnitrid und/oder Cristobalit als einzelne Additive oder in einer beliebigen Mischung beziehungsweise Kombination verwendet werden.
Bornitrid ist aufgrund seiner vergleichsweise sehr hohen thermischen
Leitfähigkeit bevorzugt.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung umfasst oder ist daher das mindestens eine Additiv, insbesondere der mindestens einen Polymerschicht des Separators und/oder der Isolationsschicht, Bornitrid, beispielsweise hexagonales Bornitrid. Bornitrid weist vorteilhafterweise eine vergleichsweise sehr hohe spezifische Wärmeleitfähigkeit auf.
Alternativ oder zusätzlich kann das mindestens eine Additiv, insbesondere der mindestens einen Polymerschicht des Separators und/oder der Isolationsschicht, jedoch Aluminiumoxid umfassen oder sein. Aluminiumoxid ist vorteilhafterweise kostengünstig und weist eine akzeptable, spezifische Wärmeleitfähigkeit auf.
Alternativ oder zusätzlich kann das mindestens eine Additiv, insbesondere der mindestens einen Polymerschicht des Separators und/oder der Isolationsschicht, Alumosilikat und/oder Magnesiumoxid umfassen oder sein. Alumosilikat und Magnesiumoxid sind vorteilhafterweise kostengünstig und weisen eine akzeptable beziehungsweise gute, spezifische Wärmeleitfähigkeit auf.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform enthält die die mindestens eine Polymerschicht, insbesondere des Separators und/oder der Isolationsschicht, bezogen auf das Gesamtgewicht der mindestens einen Polymerschicht, insbesondere des Separators beziehungsweise der Isolationsschicht, > 1 Gew.- %, beispielsweise von > 10 Gew.-%, zum Beispiel von > 30 Gew.-%, an dem mindestens einen Additiv. Für die mindestens eine Polymerschicht, insbesondere des Separators und/oder der Isolationsschicht, können ein oder mehrere Polymere, beispielsweise Polyolefine. wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylchlorid (PVC) oder eine Mischung beziehungsweise
Kombination davon, eingesetzt werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst die mindestens eine Polymerschicht, insbesondere des Separators und/oder der Isolationsschicht, mindestens eine Polymer der Gruppe der, insbesondere unhalogenierten und/oder halogenierten, Polyolefine und Mischungen davon. Polyolefine haben sich beispielsweise als besonders geeignet erwiesen. Gegebenenfalls kann die mindestens eine Polymerschicht aus dem mindestens einen Polymer ausgebildet sein. Dabei kann unter ausgebildet insbesondere verstanden, dass die mindestens einen Polymerschicht zusätzlich zu dem mindestens einen Polymer noch Additive, wie das mindestens eine wärmeleitende, elektrisch isolierende, anorganische Additive, enthalten kann. Beispielsweise kann die mindestens eine Polymerschicht, insbesondere des Separators und/oder der Isolationsschicht, mindestens ein Polymer umfassen oder daraus ausgebildet sein, welches ausgewählt ist aus der Gruppe der Polyolefine, insbesondere Polyethylen (PE) und/oder Polypropylen (PP), der halogenierten Polyolefine, insbesondere Polytetrafluorethylen (PTFE) und/oder Polyvinylchlorid (PVC), und Mischungen davon. Insbesondere kann die mindestens eine Polymerschicht, insbesondere des Separators und/oder der Isolationsschicht, mindestens ein Polymer umfassen oder daraus ausgebildet sein, welches ausgewählt ist aus der Gruppe der unhalogenierten Polyolefine, beispielsweise Polyethylen (PE) und/oder Polypropylen (PP), insbesondere Polyethylen (PE), und Mischungen davon. Unhalogenierte Polyolefine, insbesondere Polyethylen, können vorteilhafterweise vergleichsweise kostengünstig und umweltverträglich sein und eine leicht bessere Wärmeleitfähigkeit als halogenierte Polyolefine aufweisen.
Der Separator und/oder die Isolationsschicht können - jeweils unabhängig voneinander ein Mehrschichtverbund sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist daher der Separator und/oder Isolationsschicht ein Mehrschichtverbund. In dem Mehrschichtverbund kann insbesondere sowohl eine Schicht als auch mehrere oder sogar alle Schichten mindestens ein wärmeleitendes, elektrisch isolierendes, anorganisches Additiv enthaltende Polymerschichten sein. Dabei können unterschiedliche
Polymerschichten sowohl gleiche als auch unterschiedliche wärmeleitende, elektrisch isolierende, anorganische Additive und/oder sowohl gleiche als auch unterschiedliche Polymere aufweisen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform weist daher der Separator und/oder die Isolationsschicht zusätzlich mindestens eine weitere, poröse Polymerschicht auf, welche mindestens ein anderes Polymer und/oder mindestens ein anderes, wärmeleitendes, elektrisch isolierendes, anorganisches Additiv umfasst.
Gegebenenfalls kann der Separator und/oder die Isolationsschicht zusätzlich auch eine oder mehrere weitere Schichten aufweisen, welche aus einem anderen Material, beispielsweise einem keramischen Material, ausgebildet sind.
Im Rahmen einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform weist daher der Separator und/oder die Isolationsschicht zusätzlich mindestens eine wärmeleitende, Lithiumionen leitende und/oder poröse Keramikschicht auf.
Beispielsweise kann die Keramikschicht elektrisch isolierend sein. Insofern die Keramikschicht Lithiumionen leitend ist, kann die Schicht auch dicht
beziehungsweise unporös ausgebildet sein.
Weiterhin kann der Zellwickel einen Anodenstromkollektor und/oder einen Kathodenstromkollektor aufweisen. Der Anodenstromkollektor und/oder der Kathodenstromkollektor kann beispielsweise in Form einer Metallfolie ausgebildet sein. Dabei kann beispielsweise die Anode in Form einer Anodenschicht auf den Anodenstromkollektor aufgebracht sein. Die Kathode kann beispielsweise in Form einer Kathodenschicht auf den Kathodenstromkollektor aufgebracht sein. Der Anodenstromkollektor kann beispielsweise aus Kupfer ausgebildet sein. Der Kathodenstromkollektor kann beispielsweise aus Aluminium ausgebildet sein.
Die Anode kann beispielsweise ein Lithium-Interkalationsmaterial, zum Beispiel Graphit, und/oder metallisches Lithium umfassen. Beispielsweise kann die Anode in Form einer Lithium-Interkalationsmaterial enthaltenden Anodenschicht und/oder in Form einer lithiumhaltigen Metallfolie, beispielsweise Lithiumfolie, ausgebildet sein.
Die Kathode kann dabei beispielsweise ein, insbesondere anderes, Lithium- Interkalationsmaterial, zum Beispiel Lithium-Mangan- und/oder -Cobalt- und/oder
-Nickel-Oxid, umfassen. Beispielsweise kann die Kathode in Form einer Lithium- Interkalationsmaterial enthaltenden Kathodenschicht ausgebildet sein.
Die elektrische Isolationsschicht kann beispielsweise in Form einer Beschichtung auf dem Anodenstromkollektor und/oder dem Kathodenstromkollektor, insbesondere auf der von der Anode abgewandten Seite des
Anodenstromkollektors beziehungsweise auf der von der Kathode abgewandten Seite des Kathodenstromkollektors, ausgebildet sein. Die elektrische Isolationsschicht kann jedoch auch in Form einer Folie, beispielsweise einer Membran, ausgebildet sein. Beispielsweise kann dabei die Isolationsfolie zwischen dem Anodenstromkollektor (beziehungsweise der Anode) einer Windung des Zellwickels und dem Kathodenstromkollektor
(beziehungsweise der Kathode) einer benachbarten Windung des Zellwickels anordbar oder angeordnet sein.
Der Separator kann beispielsweise in Form einer Folie, beispielsweise Membran, oder einer Beschichtung ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Zellwickel durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt sein.
Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Zellwickels wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Separator, der erfindungsgemäßen elektrischen
Isolationsschicht, der erfindungsgemäßen Zelle und dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie auf die Figuren und die Figurenbeschreibung verwiesen. Weitere Gegenstände der vorliegenden Erfindung sind ein Separator für einen Lithium-Zellwickel beziehungsweise eine Lithium-Zelle und/oder eine elektrische Isolationsschicht für einen Lithium-Zellwickel beziehungsweise eine Lithium- Zelle. Insbesondere kann der Separator beziehungsweise die Isolationsschicht für einen erfindungsgemäßen Lithium-Zellwickel beziehungsweise eine erfindungsgemäße Lithium-Zelle ausgelegt und/oder durch ein
erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt sein.
Der Separator kann insbesondere eine oder mehrere Schichten umfassen, wobei die Schicht beziehungsweise die Schichten, beispielsweise alle Schichten, des
Separators wärmeleitend sein können. Insbesondere kann dabei der Separator mindestens eine poröse Polymerschicht aufweisen, welche mindestens ein wärmeleitendes, elektrisch isolierendes, anorganisches Additiv enthält. Die elektrische Isolationsschicht kann ebenfalls insbesondere eine oder mehrere
Schichten umfassen, wobei die Schicht beziehungsweise die Schichten, beispielsweise alle Schichten, der Isolationsschicht wärmeleitend sein können. Insbesondere kann dabei die Isolationsschicht mindestens eine Polymerschicht aufweisen, welche mindestens ein wärmeleitendes, elektrisch isolierendes, anorganisches Additiv enthält.
Grundsätzlich kann es ausreichend sein, wenn mindestens eine Schicht des Separators elektrisch isolierend ist. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schicht beziehungsweise die Schichten, beispielsweise alle Schichten, des Separators elektrisch isolierend - und insbesondere wärmeleitend und elektrisch isolierend - sind.
Neben der mindestens einen porösen Polymerschicht kann der Separator noch eine oder mehrere, weitere Schich1 en umfassen. Diese weitere/n Schicht/en können insbesondere ebenfalls poröse sein. Insofern die weitere/n Schicht/en
Lithiumionen leitend sind, können sie jedoch auch dicht beziehungsweise unporös ausgebildet sein.
Insbesondere kann die Isolationsschicht elektrisch isolierend sein. Die
Isolationsschicht kann beispielsweise zur elektrischen Isolierung von Schichten des Zellwickels, beispielsweise unterschiedlicher Windungen des Zellwickels, voneinander ausgelegt sein. Beispielsweise kann die Isolationsschicht eine Anode beziehungsweise einen Anodenstromkollektor von einer Kathoden beziehungsweise einem Kathodenstromkollektor elektrisch isolieren.
Insbesondere kann die Isolationsschicht eine dichte beziehungsweise unporöse Schicht umfassen beziehungsweise sein.
Insbesondere kann die Isolationsschicht wärmeleitend sein. So kann
vorteilhafterweise eine homogenere Temperaturverteilung erzielt,
Peaktemperaturen gesenkt und eine schnellere und energieeffizientere
Temperierung, beispielsweise Erwärmung beziehungsweise Abkühlung, der Zelle realisiert werden.
Beispielsweise kann die Isolationsschicht eine oder mehrere Schichten umfassen, wobei die Schicht beziehungsweise die Schichten, beispielsweise alle Schichten, der Isolationsschicht wärmeleitend sein können. Grundsätzlich kann es ausreichend sein, wenn dabei mindestens eine Schicht elektrisch isolierend ist. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schicht beziehungsweise die Schichten, beispielsweise alle Schichten, der Isolationsschicht elektrisch isolierend - und insbesondere wärmeleitend und elektrisch isolierend - sind.
Insbesondere kann die Isolationsschicht mindestens eine Polymerschicht aufweisen, welche mindestens ein wärmeleitendes, elektrisch isolierendes, anorganisches Additiv enthält.
Beispielsweise kann das mindestens eine Additiv, insbesondere der mindestens einen Polymerschicht des Separators und/oder der Isolationsschicht, ein partikelförmiges Additiv sein. Dabei kann die mindestens eine Polymerschicht des Separators und die mindestens eine Polymerschicht der Isolationsschicht sowohl gleiche oder unterschiedliche Additive als auch gleiche oder
unterschiedliche Polymere umfassen.
Im Rahmen einer Ausgestaltung umfasst das mindestens eine Additiv, insbesondere der mindestens einen Polymerschicht des Separators und/oder der Isolationsschicht, sphärische und/oder plättchenförmige Partikel, beispielsweise sphärische Partikel, beziehungsweise ist daraus ausgebildet.
Das mindestens eine Additiv, insbesondere der mindestens einen
Polymerschicht des Separators und/oder der Isolationsschicht, kann zum
Beispiel ausgewählt sein aus der Gruppe der Nitride, Oxide und Carbonate, insbesondere Nitride und/oder Oxide, beispielsweise von Bor, Aluminium, Silicium, Magnesium, Calcium und Titan, insbesondere Bor und/oder Magnesium und/oder Aluminium und/oder Silicium, und Mischungen davon. Beispielsweise kann das mindestens eine Additiv, insbesondere der mindestens einen
Polymerschicht des Separators und/oder der Isolationsschicht, ausgewählt sein, aus der Gruppe bestehend aus Bornitrid, Magnesiumoxid, Alumosilikat/en, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid, Siliciumoxid/en, beispielsweise Cristobalit, Wollastonit und/oder Talkum, Titanoxid, Kreide und Mischungen davon.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung ist das mindestens eine Additiv, insbesondere der mindestens einen Polymerschicht des Separators und/oder der Isolationsschicht, ausgewählt, aus der Gruppe bestehend aus Bornitrid,
Magnesiumoxid, Alumosilikat, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid und Mischungen davon. Zum Beispiel kann das mindestens eine Additiv, insbesondere der mindestens einen Polymerschicht des Separators und/oder der Isolationsschicht, Bornitrid und/oder Magnesiumoxid und/oder Alumosilikat und/oder
Aluminiumoxid und/oder Aluminiumnitrid, insbesondere Bornitrid, umfassen oder sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung umfasst die mindestens eine
Polymerschicht, insbesondere des Separators und/oder der Isolationsschicht, bezogen auf das Gesamtgewicht der mindestens einen Polymerschicht, insbesondere des Separators beziehungsweise der Isolationsschicht, > 1 Gew.- %, beispielsweise von > 10 Gew.-%, zum Beispiel von > 30 Gew.-%, an dem mindestens einen Additiv.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung umfasst die mindestens eine
Polymerschicht, insbesondere des Separators und/oder der Isolationsschicht, mindestens ein Polymer der Gruppe der, insbesondere unhalogenierten oder halogenierten, Polyolefine, beispielsweise Polyethylen und/oder Polypropylen und/oder Polytetrafluorethylen und/oder Polyvinylchlorid, insbesondere
Polyethylen, und Mischungen davon, oder ist daraus ausgebildet.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung ist der Separator und/oder die
Isolationsschicht ein Mehrschichtverbund. Beispielsweise kann dabei der Separator und/oder die Isolationsschicht zusätzlich mindestens eine weitere, poröse Polymerschicht aufweisen, welche mindestens ein anderes Polymer und/oder mindestens ein anderes, wärmeleitendes, elektrisch isolierendes, anorganisches Additiv umfasst. Gegebenenfalls kann der Separator und/oder die Isolationsschicht zusätzlich auch eine oder mehrere weitere Schichten aufweisen, welche aus einem anderen Material, beispielsweise einem
keramischen Material, ausgebildet sind. Zum Beispiel kann der Separator und/oder die Isolationsschicht zusätzlich mindestens eine wärmeleitende, Lithiumionen leitende und/oder poröse Keramikschicht aufweisen. Beispielsweise kann die Keramikschicht elektrisch isolierend sein. Insofern die Keramikschicht Lithiumionen leitend ist, kann die Schicht auch dicht beziehungsweise unporös ausgebildet sein.
Der Separator und/oder die Isolationsschicht kann beispielsweise in Form einer Folie, beispielsweise Membran, oder einer Beschichtung ausgebildet sein.
Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Separators und der erfindungsgemäßen elektrischen Isolationsschicht wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem
erfindungsgemäßen Zellwickel, der erfindungsgemäßen Zelle und dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie auf die Figuren und die
Figurenbeschreibung verwiesen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Lithium-Zelle, beispielsweise eine Lithium-Ionen-Zelle, welche (mindestens) einen
erfindungsgemäßen Zellwickel und/oder einen erfindungsgemäßen Separator und/oder eine erfindungsgemäße elektrische Isolationsschicht umfasst und/oder durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt ist.
Die Zelle kann insbesondere ein wärmeleitendes, beispielsweise metallisches, Zellgehäuse aufweisen. Das Zellgehäuse kann insbesondere mindestens eine Seitenwand sowie beispielsweise einen Boden aufweisen. Beispielsweise kann ein zylindrisches Zellgehäuse eine Seitenwand aufweisen. Ein prismatisches Zellgehäuse kann beispielsweise vier Seitenwände aufweisen.
Der (mindestens eine) Zellwickel kann dabei insbesondere in das Zellgehäuse einbringbar oder eingebracht sein. Dabei kann der (mindestens eine) Zellwickel insbesondere in thermischem Kontakt mit dem Zellgehäuse stehen.
Insbesondere kann dabei eine laterale Außenfläche des (mindestens einen) Zellwickels in thermischem Kontakt mit mindestens einer Seitenwandinnenfläche, gegebenenfalls mit allen Seitenwandinnenflächen, des Zellgehäuses stehen.
Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Zelle wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Zellwickel, dem erfindungsgemäßen Separator, der erfindungsgemäßen Isolationsschicht und dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie auf die Figuren und die Figurenbeschreibung verwiesen.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines
erfindungsgemäßen Separators und/oder einer erfindungsgemäßen elektrischen Isolationsschicht und/oder eines erfindungsgemäßen Zellwickels und/oder einer erfindungsgemäßen Lithium-Zelle.
Dabei kann das Verfahren insbesondere die Verfahrensschritte:
a) Zugeben beziehungsweise Einmischen mindestens eines wärmeleitenden, elektrisch isolierenden, anorganischen Additivs zu mindestens einem Polymer beziehungsweise in mindestens ein Polymer; und
b) Ausbilden einer porösen oder dichten Polymerschicht aus der Mischung aus Verfahrensschritt a),
umfassen. Insbesondere kann das mindestens eine Additiv in Verfahrensschritt a) in Form eines Pulvers in das mindestens eine Polymer eingemischt werden. Weiterhin kann das Verfahren beispielsweise den Verfahrensschritt:
c) Ausbilden einer Anoden-Separator- Kathoden- Anordnung beziehungsweise einer mit einer elektrischen Isolationsschicht ausgestatteten
Anodenstromkollektor- Anoden-Separator- Kathoden- Kathodenstromkollektor- Anordnung;
umfassen, wobei der Separator mindestens eine poröse Polymerschicht aus
Verfahrensschritt b) und/oder die Isolationsschicht mindestens eine dichte Polymerschicht aus Verfahrensschritt b) aufweist.
Die Anode kann dabei beispielsweise ein Lithium-Interkalationsmaterial, zum Beispiel Graphit, und/oder metallisches Lithium umfassen. Beispielsweise kann die Anode in Form einer Lithium-Interkalationsmaterial enthaltenden
Anodenschicht und/oder in Form einer lithiumhaltigen Metallfolie, beispielsweise Lithiumfolie, ausgebildet sein. Zum Beispiel kann die Anode in Form einer Lithium-Interkalationsmaterial enthaltenden Anodenschicht auf den
Anodenstromkollektor, beispielsweise eine Kupferfolie, aufgebracht sein beziehungsweise werden.
Die Kathode kann dabei beispielsweise ein, insbesondere anderes, Lithium- Interkalationsmaterial, zum Beispiel Lithium- Mangan- und/oder -Cobalt- und/oder -Nickel-Oxid, umfassen. Beispielsweise kann die Kathode in Form einer Lithium-
Interkalationsmaterial enthaltenden Kathodenschicht ausgebildet sein. Zum Beispiel kann die Kathode in Form einer Kathodenschicht auf den
Kathodenstromkollektor, beispielsweise eine Aluminiumfolie, aufgebracht sein beziehungsweise werden.
Weiterhin kann das Verfahren beispielsweise den Verfahrensschritt:
d) Wickeln der Anordnung aus Verfahrensschritt c) zu einem Zellwickel;
umfassen.
Weiterhin kann das Verfahren beispielsweise den Verfahrensschritt: e) Einbringen des Zellwickels, gegebenenfalls mehrerer Zellwickel, aus
Verfahrensschritt d) in ein wärmeleitendes, beispielsweise metallisches, Zellgehäuse;
umfassen.
Weiterhin kann das Verfahren beispielsweise den oder die Verfahrensschritte:
- Einbringen eines Elektrolyten in das Zellgehäuse; und/oder
- elektrisches Kontaktieren der Anode und/oder des Anodenstromkollektors und/oder der Kathode und/oder des Kathodenstromkollektors; und/oder
- Verschließen des Zellgehäuses, beispielsweise durch einen Deckel;
umfassen.
Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Zellwickel, dem erfindungsgemäßen Separator, der erfindungsgemäßen Isolationsschicht und der erfindungsgemäßen Zelle sowie auf die Figuren und die Figurenbeschreibung verwiesen.
Zeichnungen
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Separators;
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Separators in Form eines
Mehrschichtverbundes;
Fig. 3 einen schematischen Querschnittsausschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lithium-Zellwickels; und Fig. 4 einen größeren Querschnittsausschnitt der in Figur 3 gezeigten
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lithium-Zellwickels.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Separators 10, welcher eine poröse Schicht 1 1 aus einem wärmeleitfähigen Kunststoff aufweist. Figur 1 veranschaulicht insbesondere, dass der Separator 10 eine poröse Polymerschicht 11 aufweist, welche ein wärmeleitendes, elektrisch isolierendes, anorganisches Additiv 12 enthält. Figur 1 deutet an, dass dabei das Additiv 12 ein partikelförmiges Additiv auf der Basis von sphärischen und/oder
plättchenförmigen Partikel sein kann. Beispielsweise kann Bornitrid und/oder Magnesiumoxid und/oder Alumosilikat und/oder Aluminiumoxid einzeln oder in Mischungen als Additiv 12 eingesetzt werden. Das Polymer der Polymerschicht kann beispielsweise ein unhalogeniertes oder halogeniertes Polyolefine, beispielsweise Polyethylen, oder eine Mischungen davon sein.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Separators 10, im Rahmen derer der Separator 10 in Form eines
Mehrschichtverbundes 1 1 ,13 ausgebildet ist. Figur 2 veranschaulich, dass der Separator 10 zusätzlich zu der, das wärmeleitende, elektrisch isolierende, anorganische Additiv 12 enthaltenden, porösen Polymerschicht 11 eine weitere Schicht 13 aufweisen kann. Dabei kann die weitere Schicht 13 beispielsweise eine weitere, poröse Polymerschicht sein, welche ein unterschiedliches Polymer und/oder ein unterschiedliches, wärmeleitendes, elektrisch isolierendes, anorganisches Additiv umfasst. Figur 2 deutet an, dass die weitere Schicht 13 jedoch auch eine wärmeleitende, Lithiumionen leitende und/oder poröse
Keramikschicht sein kann.
Figur 3 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zellwickels 21,20,10,30,31, welcher eine Anode 20, eine Kathode 30 und einen zwischen der Anode 20 und der Kathode 30 angeordneten Separator 10 umfasst. Der
Separator 10 ist dabei wärmeleitend ausgestaltet und weist mindestens eine poröse Polymerschicht auf, welche mindestens ein wärmeleitendes, elektrisch isolierendes, anorganisches Additiv enthält. Figur 3 zeigt, dass der Zellwickel 21,20,10,30,31 weiterhin einen
Anodenstromkollektor 21 und einen Kathodenstromkollektor 31 aufweist, wobei die Anode 20 an dem Anodenstromkollektor 21 und die Kathode 30 an dem Kathodenstromkollektor 31 anliegt.
Der Pfeil W in Figur 3 veranschaulicht, dass dadurch, dass der Separator 10 wärmeleitend ausgebildet ist, Wärme W durch den Separator 10 hindurch und insbesondere senkrecht zu den Schichten 21,20,10,30,31 des Zellwickels 21,20,10,30,31 transportiert werden kann.
Figur 4 zeigt einen größeren Querschnittsausschnitt der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lithium-Zellwickels
40,21,20,10,30,31. Figur 4 zeigt, dass der Zellwickels 40,21,20,10,30,31 weiterhin eine elektrische Isolationsschicht 40 aufweist, welche den
Andenstromkollektor 21 einer Windung des Zellwickels 40,21,20,10,30,31 von einem Kathodenstromkollektor 31 einer benachbarten Windung des Zellwickels 40,21,20,10,30,31 elektrisch isoliert. Die Isolationsschicht 40 kann insbesondere elektrisch isolierend und wärmeleitend ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Isolationsschicht 40 mindestens eine, insbesondere dichte, Polymerschicht 40 aufweisen, welche 40 mindestens ein wärmeleitendes, elektrisch isolierendes, anorganisches Additiv enthält. Das Additiv der Isolationsschicht 40 kann insbesondere ebenfalls partikelförmig sein und zum Beispiel sphärische und/oder plättchenförmige Partikel umfassen. Beispielsweise kann auch hier Bornitrid und/oder Magnesiumoxid und/oder Alumosilikat und/oder Aluminiumoxid einzeln oder in Mischungen als Additiv eingesetzt werden.
Figur 4 zeigt weiterhin, dass der Zellwickel 40,21,20,10,30,31 in ein Zellgehäuse 50, aus einem wärmeleitenden, beispielsweise metallischen, Material, eingebracht ist. Figur 4 illustriert, dass dabei die lateralen Außenflächen des Zellwickels 40,21,20,10,30,31 an Seitenwandinnenflächen des Zellgehäuses 50 anliegen und damit in thermischem Kontakt stehen.
Der Pfeil W in Figur 4 veranschaulicht, dass dadurch, dass der Separator 10 und die Isolationsschicht 40 wärmeleitend ausgebildet sind, Wärme W durch den Separator 10 und die Isolationsschicht 40 hindurch und insbesondere senkrecht zu den Schichten 40,21,20,10,30,31 des Zellwickels 40,21,20,10,30,31 nach Außen zu den Seitenwänden des Zellgehäuses 50 transportiert werden kann.

Claims

Ansprüche
1. Lithium-Zellwickel (20-10-30) für eine Lithium-Zelle, umfassend eine Anode (20), eine Kathode (30) und einen zwischen der Anode (20) und der Kathode (30) angeordneten Separator (10),
wobei der Separator (10) eine oder mehrere Schichten umfasst, wobei die Schicht beziehungsweise die Schichten des Separators (10) wärmeleitend sind,
wobei der Separator (10) mindestens eine poröse Polymerschicht (11) aufweist, welche (11) mindestens ein wärmeleitendes, elektrisch isolierendes, anorganisches Additiv (12) enthält.
2. Lithium-Zellwickel (20-10-30) nach einem Anspruch 1, wobei der Zellwickel (20-10-30) eine elektrische Isolationsschicht (40) aufweist, wobei die Isolationsschicht (40) eine oder mehrere Schichten umfasst, wobei die Schicht beziehungsweise die Schichten der Isolationsschicht (40) wärmeleitend sind, wobei die Isolationsschicht (40) mindestens eine Polymerschicht (40) aufweist, welche (40) mindestens ein wärmeleitendes, elektrisch isolierendes, anorganisches Additiv enthält.
3. Lithium-Zellwickel (20-10-30) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das
mindestens eine Additiv (12) sphärische und/oder plättchenförmige Partikel umfasst beziehungsweise daraus ausgebildet ist.
4. Lithium-Zellwickel (20-10-30) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das mindestens eine Additiv (12) ausgewählt ist, aus der Gruppe bestehend aus Bornitrid, Magnesiumoxid, Alumosilikat, Aluminiumoxid,
Aluminiumnitrid und Mischungen davon.
5. Lithium-Zellwickel (20-10-30) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die mindestens eine Polymerschicht (11), bezogen auf das Gesamtgewicht der mindestens einen Polymerschicht (11), > 10 Gew.-% an dem mindestens einen Additiv (12) enthält.
Lithium-Zellwickel (20-10-30) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die mindestens eine Polymerschicht (11) mindestens ein Polymer umfasst, welches ausgewählt ist aus der Gruppe der unhalogenierten und/oder halogenierten Polyolefine und Mischungen davon.
Lithium-Zellwickel (20-10-30) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Separator (10) und/oder die Isolationsschicht (40) ein Mehrschichtverbund ist.
Lithium-Zellwickel (20-10-30) nach Anspruch 7, wobei der Separator (10) und/oder die Isolationsschicht (40) zusätzlich mindestens eine weitere, poröse Polymerschicht aufweist, welche mindestens ein anderes Polymer und/oder mindestens ein anderes, wärmeleitendes, elektrisch isolierendes, anorganisches Additiv (12) umfasst.
Lithium-Zellwickel (20-10-30) nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Separator (10) und/oder die Isolationsschicht (40) zusätzlich mindestens eine wärmeleitende, Lithiumionen leitende und/oder poröse Keramikschicht (13) aufweist.
Separator (10) für einen Lithium-Zellwickel (20-10-30) beziehungsweise eine Lithium-Zelle, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend eine oder mehrere Schichten,
wobei die Schicht beziehungsweise die Schichten des Separators (10) wärmeleitend sind,
wobei der Separator (10) mindestens eine poröse Polymerschicht (11) aufweist, welche (11) mindestens ein wärmeleitendes, elektrisch isolierendes, anorganisches Additiv (12) enthält.
Separator (10) nach Anspruch 10, wobei der Separator gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9 ausgebildet ist. Elektrische Isolationsschicht (40) für einen Lithium-Zellwickel (20-10-30) beziehungsweise eine Lithium-Zelle, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend eine oder mehrere Schichten,
wobei die Schicht beziehungsweise die Schichten der Isolationsschicht (40) wärmeleitend sind,
wobei die Isolationsschicht (40) mindestens eine Polymerschicht (40) aufweist, welche (40) mindestens ein wärmeleitendes, elektrisch isolierendes, anorganisches Additiv enthält.
Isolationsschicht (40) nach Anspruch 12, wobei die Isolationsschicht (40) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9 ausgebildet ist.
Lithium-Zelle, umfassend mindestens einen Zellwickel (20-10-30) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder einen Separator (10) nach Anspruch 10 oder 11 und/oder eine elektrische Isolationsschicht (40) nach Anspruch 12 oder 13, insbesondere wobei die Zelle ein wärmeleitendes
beziehungsweise metallisches Zellgehäuse (50) mit mindestens einer Seitenwand aufweist, wobei der mindestens eine Zellwickel (20-10-30) in das Zellgehäuse (50) einbringbar oder eingebracht ist, wobei eine laterale Außenfläche des mindestens einen Zellwickels (20-10-30) in thermischem Kontakt mit mindestens einer Seitenwandinnenfläche des Zellgehäuses (50) steht.
Verfahren zur Herstellung eines Lithium-Zellwickels (20-10-30) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder eines Separators (10) nach Anspruch 10 oder 11 und/oder einer elektrischen Isolationsschicht (40) nach Anspruch 12 oder 13 und/oder einer Lithium-Zelle nach Anspruch 14, umfassend die Verfahrensschritte:
a) Einmischen mindestens eines wärmeleitenden, elektrisch isolierenden, anorganischen, Additivs (12), insbesondere in Form eines Pulvers, in mindestens ein Polymer (11); und
b) Ausbilden einer porösen oder dichten Polymerschicht (11) aus der
Mischung aus Verfahrensschritt a).
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