具有改善的润湿性的铝箔制造技术

由AA1xxx、AA3xxx和/或AA8xxx型合金形成的厚度为4μm至100μm的铝箔具有冷硬化状态，并且在其表面具有聚亚烷基二醇或含聚亚烷基氧化物结构的化合物的轧制油层，并且可以很容易地以用于生产电池箔的电极悬浮液涂层。易地以用于生产电池箔的电极悬浮液涂层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改善的润湿性的铝箔


[0001]本专利技术涉及一种铝箔，对其进行的进一步加工以形成电池箔，以及该铝箔用于生产电池箔的应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池等电池尤其被用作电动车的电能存储介质。这种电池的效率取决于电池放电和充电过程中的电荷和物质传输过程的速度和效率。此外，传输过程由电池中的电极结构等决定。
[0003]电极，尤其是阴极，通常包括由金属箔制成的基材，该基材在表面上还具有电极涂层或阴极质(Kathodenmasse)。基材和电极涂层之间界面处的化学物理过程已被证明对电池的效率至关重要。因此，为了改善电池的性能，基材的表面特性必须在电极涂层的最佳附着性以及尽可能安全的接触方面进行匹配。
[0004]用于电池电极的、作为电极的基材的铝箔通常通过轧制工艺生产。在轧制过程中，铝箔一般都设置有冷却润滑剂，以减少轧制间隙中的摩擦，以冷却铝和轧辊，减少轧辊磨损，并防止轧制产品在轧制过程中粘连。
[0005]如果铝箔上的电极材料涂层是在轧制润滑、冷硬化状态下进行的，表面上残留覆盖的冷却润滑剂和来自轧制过程中的进一步残留物，如颗粒、磨损物和反应产物，可能导致电极涂层在铝箔上的润湿问题和粘附问题。此外，铝箔表面的冷却润滑剂分布在轧制后可能非常不均匀，从而形成局部过度附着冷却润滑剂的区段，在这些区段中不可能有最佳的涂层和接触。
[0006]因此，对于用于电池的铝箔，在涂上电极涂层之前，应减少冷却润滑剂的量或将其去除。为此，例如可以在低温下对铝箔进行退火，以蒸发或氧化剩余的冷却润滑剂，其中铝箔被软化。然而，特别是在低温的退火过程中，存在冷却润滑剂残留在铝箔上的风险，因此进一步加工、例如涂层，是有问题的。特别是，即使在退火后，由于冷却润滑剂的不均匀覆盖，仍然可能出现局部强烈变化的润湿性。同样，通过加热铝箔，氧化层可能会在表面生长，其中尤其是在边缘区域会产生较高的氧化层厚度。由于氧化层厚度的偏差，在电极涂层压延后，在与铝箔的界面上会产生不同的过渡电阻。此外，退火需要相当大的时间耗费，其中尤其是在低温下，长的退火时间对于脱脂来说是必要的，而且成本会增加。
[0007]同样地，铝箔可以通过化学方法脱脂，以便为涂层进行表面调理。为此，冷却润滑剂在酸洗脱油中被去除，并且辊轧氧化层被溶解。在随后的冲洗过程中，在铝箔表面形成了更厚的多孔氢氧化层。这些相应的调理过的铝箔具有均匀的表面性能和高润湿性的特点，由此，这些铝箔也适用于用水基悬浮液的涂层。然而，这种化学脱脂也造成了相对较高的工艺成本。
[0008]作为用于脱脂和表面调理的替代性表面处理，可以对铝箔进行火焰脱脂。然而，火焰脱脂所需的高能量输入会导致铝箔不期望的软化和氧化层的显著增长，从而导致铝箔表面的接触性变差。近红外(NIR)和等离子体处理的结果也类似。
[0009]铝带或铝箔表面的电晕处理也适用于其脱脂和调理。电晕处理尤其也会增加表面张力。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供一种用于电池电极的铝箔，这种铝箔不需要对表面进行成本高昂的调理，并且对不同类型的电极涂层具有良好的润湿性和粘附性，同时实现了与电极涂层的有效的电接触。此外，产生的表面应该对电池单元中使用的电解质有良好的耐腐蚀性。
[0011]该目的通过一种由AA1xxx、AA3xxx和/或AA8xxx型合金制成的铝箔实现，这种铝箔具有冷硬化状态，在其表面具有聚亚烷基二醇或含聚亚烷基氧化物结构的化合物。
[0012]本专利技术进一步涉及一种生产上述电池箔的方法。
[0013]本专利技术最后涉及该铝箔作为电池箔的用途。
[0014]根据本专利技术的铝箔可以由AA 1xxx、AA 3xxx和/或AA 8xxx类型的合金组成。由于合金添加比例较低，AA 1xxx类型的铝合金只在电极涂层和铝箔表面之间引起非常低的不希望的化学过程，因此只具有低的腐蚀效果。在这种情况下，可以使用AA 1050、AA 1100、AA 1200或AA 1085类型的合金，与纯铝相比，这些合金可以有更好的机械特性。此外，还可以通过使用AA 3xxx和AA 8xxx类型的合金来额外改善机械性能。
[0015]已经发现，在使用基本上不含脂肪酸和脂肪醇但具有聚亚烷基二醇或含聚亚烷基氧化物的化合物的冷却润滑剂的冷轧过程中生产的铝箔表面具有较高的表面能，因此可以实现作为电池电极中的基材的最佳表面。铝箔的表面基本上不含脂肪酸和脂肪醇。这些物质通常包含在冷却润滑剂中，因此直接在铝的冷轧后作为残余冷却润滑剂的组成部分存在于其表面上。基本上不含脂肪酸和脂肪醇是指在铝箔的表面上分别存在少于1mg/m2的脂肪酸和/或脂肪醇。
[0016]铝箔的表面仅通过轧制过程进行调整，尤其是在完成冷轧后没有经过热处理、火焰脱脂、化学脱脂和/或电晕处理。铝箔对电极涂层具有良好的初始附着力。
[0017]因此，该铝箔有利地具有冷硬化状态，由此，根据本专利技术的铝箔由于冷硬化组织结构而与例如通过热处理或火焰脱脂进行调理的电池电极用铝箔不同。
[0018]在铝带和铝箔的生产中，轧制乳液和轧制油被用作冷却润滑剂，这对生产的经济可行性和产品的质量有很大影响。在轧制过程中，工作辊和被轧制材料之间的摩擦值不应过高也不应过低。低的摩擦值可以改善轧制间隙的润滑情况，从而减少轧制过程中的能量耗费、摩擦热和轧辊磨损。
[0019]根据本专利技术的铝箔是通过在冷却润滑剂的存在下冷轧铝带而获得的，该冷却润滑剂含有矿物油基的或合成的基础油，以及聚亚烷基二醇和/或含聚亚烷基氧化物结构的化合物，并且基本上不含脂肪酸和脂肪醇。
[0020]因此，得到的铝箔没有由脂肪酸和脂肪醇引起的视觉上可感知的缺陷图像，并且对N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮(NMP)具有令人惊讶的高润湿性。这是该铝箔利用电极涂层的可涂覆性的指标。此外，如果希望铝箔表面具有高的表面能，根据本专利技术的铝箔不需要电晕处理。
[0021]根据本专利技术使用的冷却润滑剂是油溶性的。它不能与水混溶。根据本专利技术的冷却润滑剂不含直链烯烃，尤其是不含具有6至40个碳原子的α
‑
烯烃。
[0022]在这里使用的冷却润滑剂中基本不含脂肪酸是指，脂肪酸作为润滑添加剂基于冷却润滑剂的质量所占的比例最多为0.2重量％，优选最多为0.1重量％。
[0023]本专利技术意义上的基本不含脂肪醇是指，脂肪醇作为润滑添加剂基于冷却润滑剂的质量所占的比例最多为0.4重量％，优选最多为0.3重量％。如果根据本专利技术的润滑剂中的脂肪酸比例和/或脂肪醇比例超过上述规定的最大值，则用其轧制的铝制品的润湿性能会变差。
[0024]根据本专利技术要使用的聚亚烷基二醇包括常见的聚亚烷基二醇和具有聚亚烷基二醇结构的化合物，如聚氧乙烯脂肪醇醚(乙氧基化脂肪醇)。聚亚烷基二醇或聚亚烷基氧化物中的亚烷基可以是乙烯、丙烯或丁烯(聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇)。脂肪醇可包括8至20个碳原子。脂肪醇基例如可以是癸醇、月桂醇、肉豆蔻醇、十六烷醇、硬脂醇。这些化合物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.由AA1xxx、AA3xxx和/或AA8xxx型合金形成的厚度为4μm至100μm的铝箔，具有冷硬化状态，并且在其表面具有轧制油层，所述轧制油层具有聚亚烷基二醇和/或含聚亚烷基氧化物结构的化合物。2.根据权利要求1所述的铝箔，其特征在于，聚亚烷基二醇或含聚亚烷基氧化物结构的化合物以0.01mg/m2至5mg/m2的量包含在铝箔的表面侧。3.根据权利要求1或2所述的铝箔，其特征在于，所述铝箔的表面在冷轧后没有进行电晕处理。4.根据权利要求1至3中的一项或多项所述的铝箔，其特征在于，在用NMP对铝箔表面进行的滴液试验中，接触角小于32
°
，尤其是24
°
至15
°
。5.根据权利要求1至4中的一项或多项所述的铝箔，其特征在于，所述铝箔的表面能...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬，
申请(专利权)人：斯佩拉有限公司，
类型：发明
国别省市：