DE10344637B4

DE10344637B4 - Ableiter für Elektroden, Verfahren zur Herstellung von Elektrodenableitern und Verwendung eines Ableiters

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Publication number: DE10344637B4
Application number: DE10344637A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr. 67227 Naarmann; Franz Josef Dr. 65817 Kruger
Original assignee: Dilo Trading AG
Current assignee: Dilo Trading AG
Priority date: 2003-09-25
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2011-08-11
Anticipated expiration: 2023-09-26
Also published as: DE10344637A1

Abstract

Ableiter für Elektroden, wobei auf den metallischen Ableiter eine elektrisch leitfähige Primerschicht mit einem kohlenstofffreien Primer aus wenigstens einem Metall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus In, Sn, Zr, Ti, Bi, Ce, Pb, Mg, Ag, oder Mischungen oder Legierungen davon, und wenigstens einem Metalloxid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SnO2, MgO, Al2O3, TiO2, CaO, CuO, Cu2O, InO, oder Mischungen davon, aufgebracht ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf modifizierte Ableiter für. elektrische Energiespeicher, insbesondere Lithium-Polymer-Batterien, Kondensatoren, Dioden oder Sensoren, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung.
Elektroden für Lithium-Polymer-Batterien sind im Stand der Technik bekannt und werden u. a. in ”Lithium Ion Batteries” Hrsg. M. Wakihara, O. Yamamoto, Verlag VCH, Weinheim 1998 und im ”Handbook of Battery Materials.” Hrsg. I. O. Besenhard, Verlag VCH, Weinheim 1999 beschrieben.
Diese bekannten Elektroden sind so aufgebaut, dass Ableitermaterialien, z. B. Al-Folien für die Kathode bzw. Cu-Folien für die Anode, mit den jeweiligen Elektrodenmassen beschichtet, mit einem Separator als Zwischenlage versehen und dann als Verbundsystem zu den gewünscht dimensionierten und eingehausten Batterien verarbeitet werden können.
Um eine ausreichende Haftung der Elektrodenmassen auf den jeweiligen Ableitern und genügend elektrischen Kontakt zu erreichen, werden die Ableiter vorzugsweise mit sog. Primern als Haftvermittler versehen, welche die gewünschte Haftung ohne wesentliche Erhöhung des elektrischen Widerstandes gewährleisten. Als Primer dienen bisher elektrisch leitfähige Systeme auf Basis von Kohlenstoff in Form von Ruß, Graphit o. ä., die mit organischen oder anorganischen Bindern vermischt und dann als Überzüge in Stärken von bis zu 10 μm auf die Kollektor-(Ableiter-)Folien aufgebracht werden.
Im Stand der Technik werden Pulver- und/oder Sprühbeschichtung z. B. in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry Vol. 131, 8-1 bis 8-73 (1990) Verlag Chemie, Weinheim beschrieben. Darüber hinaus ist das sog. Magnetron Sputtering als ein Beschichtungsverfahren bekannt (Alfa Aesar p. 1402–1415, Katalog 2002-03, Johnson Matthey).
DE 101 14 232 A1 beschreibt die Herstellung antikorrosiver, elektrisch leitfähiger Metallüberzüge, die als dünne Überzüge in einer Dicke von 10–100 μm z. B. auf Elektrodenableiter aufgetragen werden können.
In DE 101 34 057 A1 wird die Verwendung von Polymerbindemitteln als Haftbinder für die Herstellung von Anoden- und Kathodenmaterialien sowie einer Elektrolytzwischenschicht von Li-Polymer-Batterien beschrieben.
DE 101 22 811 A1 beschreibt die Herstellung von Li-Polymer-Wickelzellen, wobei Cu-Kerne bzw. Al-Kerne von Drahtelektroden, die von Elektrodenmassen umgebenen sind, mit einer Korrosionschicht überzogen werden.
In DE 198 07 192 A1 werden Stromabnehmer für Lithium-Polymer Batterien beschrieben, bei denen auf einem Aluminiumgitter eine Zinkschicht (Zn) aufgebracht wird, die nachfolgend mit Luftsauerstoff teilweise zu Zinkoxid (ZnO) oxidiert wird. Die Dicke dieser Schicht beträgt ein paar Mikron.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, verbesserte Ableiter für elektrische Energiespeicher, Kondensatoren, Dioden oder Sensoren, Verfahren zu ihrer Herstellung, sowie verbesserte Materialien und Verfahren zur Beschichtung von Batteriekollektoren zur Verfügung zu stellen.
Insbesondere besteht die Absicht der Erfindung darin, festhaftende, elektrisch leitfähige Schichten zur Verfügung zu stellen, welche sowohl auf Al- als auch auf Cu-Ableiter o. ä. aufgebracht werden können, wobei diese Schichten mechanisch stabil und bruchfest sind und darüber hinaus auch bei der Verwendung in Batteriesystemen selbst nach 500 Zyklen des Be- und Entladens keine Unterwanderung durch Elektrolyt oder ein Ablösen vom Substrat zeigen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Ableiter gemäß Anspruch 1 oder 6, Verfahren zu seiner Herstellung gemäß Anspruch 10 oder 11, sowie dessen Verwendung gemäß Anspruch 15.
Bevorzugt ist das Verwenden von Ableitern, die mit Primern, wie in Anspruch 1 definiert, versehen sind, für den Aufbau von Batterien, insbesondere Lithium-Polymer-Batterien, bei denen geprimerte Anoden- bzw. Kathodenableiter mit aktiven Elektrodenmassen beschichtet und mit einem Separator als Isolationsschicht zwischen Anode und Kathode zu einem Trilaminat als elektrochemisch reversibles Batteriesystem zusammengefügt sind. Darüber hinaus können die erfindungsgemäßen Ableiter ebenfalls für Ableiter für elektrische Energiespeicher, Kondensatoren, Dioden oder Sensoren verwendet werden.
Die Primer umfassen solche, die wie in Anspruch 1 definiert sind.
Die Primer können in Form von Pulvern bzw. Beschichtungen bevorzugt mit einer von Schichtdicke von weniger als 5 μm, weiter bevorzugt von 0,2 bis 3 μm, aufgetragen werden.
Die Tabelle 1 stellt einen Vergleich der elektrischen Widerstandswerte von Primern mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zu einem herkömmlichen ruß- bzw. graphithaltigen Primer dar. Die Tabelle 1 zeigt, dass die elektrische Leitfähigkeit der erfindungsgemäßen Materialien, die in Form von Pulvern bzw. extrem dünnen Beschichtungen von weniger als 5 μm, vorzugsweise 0,2 bis 3 μm, zur Anwendung gelangen, um Größenordnungen besser als die des herkömmlichen Materials (C) ist. Tabelle: 1

Material Elektrischer Widerstand (μΩcm) Faktor

C 1375 1

In 8,37 164

Sn 11,0 125

Zr 41,4 33

Ti 47,8 29

Bi 106,8 13

Ce 85,4 16

Pb 20,6 67

Mg 4,46 308

Se 12,0 115

Ag 1,63 843
Statt bzw. zusätzlich zu den reinen Metallen können erfindungsgemäß Metalllegierungen verwendet werden. Insbesondere bevorzugte Metalllegierungen sind z. B. Bi/In/Pb/Sn mit Anteilen von z. B. Bi 30–60%/In 10–20%/Pb 10–25%/Sn 5–20%, (% Angaben sind Gew.-% der jeweiligen Mischung).
Das Auftragen der Metalle, Metalloxide, Legierungen bzw. deren Gemische erfolgt beispielsweise

a) durch Sputtern
b) durch Sprühen oder Beschichten der dispergierten oder gelösten Materialien
c) durch Pulverbeschichtung
d) durch Auftragen mikroverkapselter Materialien.

Jedoch kann auch jedes andere geeignete Verfahren für das Auftragen verwendet werden.
Die Mikroverkapselung kann entsprechend dem in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry Vol. A16, p. 575–587 (1990) Verlag VCH, Weinheim beschriebenen Verfahren erfolgen.
Die für die Mikroverkapselung verwendeten Polymere sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Polyolefinen auf Basis von Ethylen, Propylen, Butylen sowie Isobutylen und deren Copolymeren mit Styrol, ferner Polymeren und Copolymeren von Butadien und/oder Isopren, Blockpolymeren von Styrol mit Butadien (bzw. Isopren), die anionisch polymerisiert werden können, außerdem Polyethern z. B. Polyisobutylvinylethern u. a. außerdem Fluorpolymere, wie etwa in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry Vol. A 11, p. 394–427 (1988) Verlag VCH, Weinheim beschrieben.
Werden die Primer als Dispersionen eingesetzt, so können sie bevorzugt als wässrige Dispersionen auf der Basis von Bindemitteln wie Ethylen/Vinylacetat; Styrol/Butadien oder Fluorelastomeren z. B. Terpolymeren wie VDF/HFP/TFE oder Perfluoralkoxycopolymeren, z. B. Dyneon^® THV 220 D, verwendet werden. Die als Binder verwendeten Dispersionen sind bevorzugt 30–50%ige Dispersionen, die für die Herstellung der erfindungsgemäßen Dispersionen auf ca. 10–20% verdünnt und dann zur Dispergierung der Metalle, Metalloxide bzw. der Legierungen verwendet werden können. Der Anteil der Metalle bzw. der Metallderivate in der Dispersion beträgt 5–30 Gew.-% bevorzugt 15–28 Gew.-%.
Die Polymerbinder können insbesondere ausgewählt werden aus Fluorelastomeren, Terpolymeren, Polyolefinen auf Basis von C₂, C₃, C₄-Polymeren, Styrol, Homo- und/oder Copolymerisaten von Styrol mit Butadien und/oder Isopren, und/oder Homo- und/oder Copolymerisate von Polyolefinen, wobei Copolymerisate von Polyolefinen bevorzugt sind, mit (Meth)Acrylsäureestern mit C₃- bis C₁₂-Alkoholresten, wobei in den Dispersionen der Anteil der dispergierten Metalle, Metalloxide bzw. Metalllegierungen (Komponenten (I)) 25–50 Gew.-%, bevorzugt 28–36 Gew.-%, bezogen auf den Polymerbinder beträgt. Die Ableiter sind mit Elektrodenmaterial beschichtet und mit einem Separator als Zwischensicht als Mehrfachlaminat zu einer Batterie gefügt.
Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von Lösungen von Polymeren in organischen Lösungsmitteln z. B. Styroflex^®-Blockcopolymerisat Styrol/Butadien in Toluol oder Lutonal^®-Polyisobutylvinylether in n-Hexan. Wie bei den wässrigen Dispersionen beträgt auch hier der Anteil der dispergierten Metalle, Metalloxide, Metalle bzw. Metalllegierungen (Komponenten (I)), die einzeln oder als Gemisch eingesetzt werden können, 5–30 Gew.-%, bevorzugt 15–28 Gew.-%.
Als Separatoren können z. B. eingesetzt werden: Typ I perforierte Folien auf Basis von Polyolefinen: z. B. Celgard^®, Hipore^®, Exepol^® o. ä., sowie Typ II Gelelektrolyt-Separatoren: z. B. auf Basis von PVDF/HFP (Handbook of Battery Materials Hrsg. I. 0. Besenhard (1998), S. 557, Verlag VCH, Weinheim).
Bei Verwendung von Separatoren des Typs I können diese Separatoren unmittelbar vor dem Colaminieren mit den Elektroden, Anode und Kathode, mit Elektrolyt benetzt werden, während die Separatoren des Typs II schon Elektrolyt enthalten können und die verwendeten Polymer-Bindemittel im Elektrolyt gequollen vorliegen, d. h. der für das System erforderliche Elektrolyt wird mit dem Separator eingebracht; in diesem Fall entfällt das Benetzen, so dass Separatur und Elektroden direkt laminiert werden können.
Als Leitsalze können z. B. Li-Salze: wie LiPF₆, LiSbF₆, LiAsF₆, Li-triflat, Li-Organoborate verwendet werden (siehe z. B. Handbook of Battery Materials Hrsg. I. O. Besenhard, Verlag VCH, Weinheim 1999, Kap. 7, S. 462, 463).
Als aprotische Lösungsmittel (siehe z. B. Handbook of Battery Materials Hrsg. I. O. Besenhard, Verlag VCH, Weinheim 1999, Kap. 7, S. 462, 463) können z. B. Alkylcarbonate wie Propylen-, Ethylen-, Diethyl-, Dimethylcarbonat, außerdem Perfluoralkylether sowie alkyliertes Ethylen- oder Propylenglykol, sowie Gemische davon verwendet werden.
Die Elektrolyte werden bevorzugt als 0,5 bis 1,5 M Lösungen verwendet. Das Mengenverhältnis Elektrolyt:Elektrodenmasse beträgt bevorzugt 1:1 bis 0,5:3. Nach dem Einbringen des Separators und des Elektrolyts zwischen die Elektroden wird das entsprechende Verbundsystem bevorzugt laminiert, z. B. bei Temperaturen bis ca. 60°C, und dann gewickelt, geschnitten, eingehaust und als Batteriezelle gepolt.
Bei den erfindungsgemäßen Ableitern für Elektroden, werden die Ableiter mit kohlenstofffreien Primern beschichtet. Die Ableiter können aus Aluminium für die Kathode und aus Kupfer für die Anode bestehen und können die Form von Folien, Netzen, Geweben oder perforierten Bändern haben. Die auf den Ableitern aufgebrachte Primerschicht kann insbesondere Stärken von 0,1–10 μm, bevorzugt von 0,1–3 μm, aufweisen. Die Beschichtung enthält Polymerbinder, die vor der Beschichtung entweder als Pulver, in Lösung oder als Dispersion vorliegen. Der Primer weist wenigstens ein Metall auf, wobei das Metall bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus In, Sn, Zr, Ti, Bi, Ce, Pb, Mg, Se, Ag, oder Mischungen bzw. Legierungen davon, ausgewählt sein kann. Der Primer enthält zusätzlich zu wenigstens einem Metall wenigstens ein Oxid, wobei die Oxide aus der Gruppe bestehend aus SnO₂, MgO, Al₂O₃, Bi₂O₃, TiO₂, CaO, CuO, Cu₂O, InO, oder Mischungen davon, ausgewählt sein können. Die Menge der/des Oxide/s ist vorzugsweise 0,1 bis 40 Gew.-%, insbesondere bevorzugt 10 bis 30 Gew.-%.
In dem Verfahren zur Herstellung eines Ableiters wird ein Primer durch Magnetron-Sputtering oder Aufsprühen aufgetragen. Das Aufsprühen erfolgt unter Zusatz von Polymerbindern, die entweder als Pulver, in Lösung oder als Dispersion vorliegen Der Primer kann hierbei wie beim vorher beschrieben Ableiter definiert werden.
Die Polymerbinder können hierbei wie beim vorher beschrieben Ableiter definiert werden.
In den Dispersionen kann der Anteil der dispergierten Metalle und Oxide 25–50 Gew.-%, bevorzugt 28–36 Gew.-%, bezogen auf den Polymerbinder betragen.
Die Ableiter werden mit Elektrodenmaterial beschichtet und dann mit einem Separator als Zwischenschicht als Mehrfachlaminat zu einer Batterie gefügt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die vorher beschriebenen Ableiter für elektrische Energiespeicher, Kondensatoren, Dioden oder Sensoren verwendet, wobei der elektrische Energiespeicher bevorzugt wiederaufladbar ist.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Ableiter sind u. a.:

1) höhere elektrische Leitfähigkeit der Primerschicht;
2) kostengünstigere Herstellung, z. T. bedingt durch die geringere Menge an erforderlichem Füllstoff;
3) bessere Haftung der Primerschicht;
4) bessere Versiegelung der Ableiteroberfläche;
5) beständige, unempfindliche und pH-neutrale Beschichtung, vor allem im Gegensatz zu Alkali(Li)-silikat-Beschichtungen und NH₄ ⁺-haltigen Binderzusammensetzungen; und
6) der Puffer kann z. B. HF irreversibel abfangen, um so Störkomponenten aus dem Gleichgewicht zu eliminieren.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ableiters liegt in der Verwendung wenigstens eines der Metalloxide MgO, Al₂O₃, InO, CaO, CuO, Cu₂O, SfO₂, Bi₂O₃ oder TiO₂, in Mengen bis zu 30 Gew.-% bezogen auf die Metalle bzw. Metalllegierungen, wobei in diesen Mengen die Bestandteile Säuren bzw. Feuchtigkeit (H₂O) abfangen können.
In den nachfolgenden Beispielen werden die verschiedenen Beschichtungsarten und die unterschiedlichen Materialien beispielhaft dargestellt und erläutert, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Die angegebenen Teile sind Gewichtsteile.
Beispiele 1–6:
Aufbringen einer Schicht durch Magnetron-Sputtering

Eine Al-Folie (Alcan Folie), die 100 mm breit und 20 μm stark ist, deren Oberfläche mit einem alkalischen Tensid (oxethylierter Fettalkohol mit mehr als 12 C-Atomen) gereinigt wurde, wurde entsprechend dem durch Alfa Aesar p. 1402–1415, Katalog 2002-03, Johnson Matthey beschriebenen Verfahren durch Magnetron-Sputtering mit den in Tabelle 2 beschriebenen Beschichtungen versehen. Tabelle 2

Beispiel Nr.	Material und Verhältnis der Bestandteile	Schichtstärke in μm
1	In/SnO₂, 2:1	3
2	In/SnO₂, 3:1	3–4
3	In/SnO₂, 4:1	3–4
4	In/Sn/SnO₂, 1:1:1	3
5	In/Pb/SnO₂, 10:1:4	3
6	In/SnO₂/TiO₂, 3:1:1	2–3

Beispiele 7–10
Aufbringen einer Primerschicht durch Aufsprühen einer Polymerdispersion mit einem Füllstoff

Die Polymerdispersion besteht aus einer 10%igen iso-Oktanlösung von Polyisobuten (Molmasse 250000–300000 g/Mol), wobei die Molmasse durch Sedimentation, wie in H. G. Elias Makromoleküle, S. 75 (1989) Verlag Huthig u. Wepf – Basel, beschrieben, bestimmt wurde. In der Polymerdispersion sind die folgenden Komponenten dispergiert und die Schichtdicke nach dem Trocknen der aufgetragenen Dispersion bei 150°C, 1,33 Pa (10^–2 Torr) wurde bestimmt (Tabelle 3). Die angegebenen Teile sind Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polymers. Tabelle 3

Beispiel Nr.	Material und Verhältnis der Bestandteile	∅ der dispergierten Bestandteile in μm	Schichtdicke in μm
7	Ag/MgO 2:1 30 Teile	< 2 μm	3–4
8	Sn/SnO₂ 1:1 30 Teile	< 2 μm	3–4
9	In/SnO₂ 1:1 30 Teile	< 2 μm	3
10	Sn/TiO₂ 1:1 30 Teile	< 2 μm	4–5

Beispiele 12–13
Aufsprühen einer wässrigen Dispersion gefüllt mit erfindungsgemäßen Füllstoffen

Die wässrige Polymerdispersion ist Dyneon THV 220^®, ein dispergiertes Terfluorpolymer, die Dispersion wurde mit destilliertem Wasser von 30% auf 15% verdünnt und dann wurden die Zusätze dispergiert. In der Polymerdispersion sind die folgenden Bestandteile dispergiert und die Schichtdicke nach dem Trocknen der aufgetragenen Dispersion wurde bestimmt (Tabelle 4). Das Trocknen der aufgesprühten Schicht erfolgt durch Bestrahlung mit Infrarotlicht, wobei Temperaturen von 140–170°C auf der Folienoberfläche erreicht wurden. Die angegebenen Teile sind Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polymers. Tabelle 4

Beispiel Nr.	Material und Verhältnis der Bestandteile	∅ der dispergierten Bestandteile in μm	Schichtdicke μm
12	1:1 Sn/SnO₂ 30 Teile	< 5 μm	ca. 5
13	1:1 In/Mg02 30 Teile	< 5 μm	ca. 5–6

Beispiel 14
Beschichtung der Ableiterfolien
Die Beschichtung der Al-Folien (entsprechend Beispiel 1–10 und 12, 13) ist einseitig, als Kathodenmasse (KM) dient eine Mischung aus:

LiCo-Oxid FMC^® 35,2 T

Kynar 761 Atochem^® 3,24 T

Leitruß Super P^® 1,64 T MMM-Carbon
Die KM kann z. B. durch Extrusion in einem Collin-Extruder bei 125–130°C als 35–40 μm dicke Schicht auf dem geprimerten Al-Ableiter (Al-Alkan 20 μm Folie) aufgetragen werden.
Analog wurden die Vergleichsfolien A und B beschichtet. Als Anode wurde eine 20 μm starke Cu-Folie (Schlenk Se Cu) verwendet, deren Oberfläche mit einem alkalischen Tensid gewaschen, dann mit Wasser pH-neutral gespült und dann getrocknet wurde (150–175°C, 1,33 Pa (10^–2 Torr)).
Beispiel 15:
Herstellen von Batteriezellen
Die Cu-Ableiterfolie (Schlenk Se Cu 20 μm) wurde mit einer Anodenmasse (AM) beaufschlagt:

Graphit MCMB 25/28 Osaka Gas^® 35,6 T

Kynar 761 Atochem^® 3,17 T

Leitruß Super P MMM Carbon^® 1,18 T

und zwar durch Extrusion in einem Collin-Extruder bei 115–120°C als 40–45 μm dicke Schicht.
Zum Herstellen von funktionsfähigen Batteriesystemen werden die nach den Beispielen 1–10 und 12, 13 gefertigten Kathoden mit einer Anode und mit einem Separator als Zwischenschicht versehen und zu Trilaminaten verarbeitet, d. h. der erforderliche Elektrolyt = Leitsalz + aprotisches Lösungsmittel – werden beim Verarbeitungsprozess mit eingebracht.

Die Trilaminate entspr. Bsp. 1–3 werden zu flachen Zellen bzw. Wickelzellen verarbeitet. Die verwendeten Trilaminate sind in der Tabelle 5 dargestellt. Tabelle 5

	Kathode		Anode	Separator Celgard 23000
Beispiel Nr.	1	+	15	1 M Lösung von LiPF₆ in EC/DMC 1:1
				1 ml/5 cm²
Beispiel Nr.	2	+	15	1 M Lösung von LiPF₆ in EC/DMC 1:1
				1 ml/5 cm²
Beispiel Nr.	7	+	15	1 M Lösung von LiPF₆ in EC/DMC 1:1
				1 ml/5 cm²
Beispiel Nr.	8	+	15	1 M Lösung von LiPF₆ in EC/DMC 1:1
				1 ml/5 cm²
Beispiel Nr.	12	+	15	1 M Lösung von LiPF₆ in EC/DMC 1:1
				1 ml/5 cm²

Die Systeme werden zu Flachzellen 100 × 100 mm mit 5 Lagen Trilaminat verarbeitet. Nach dem Formieren in einem 3-Stufenprozeß, werden sie mit 0,15 mA/cm² galvanostatisch bei 1,5 V, 2,8 V, 4,0 V und dann potentiostatisch unter Verwendung der Ladeprogramme und Geräte der Firma Digatron Aachen bei 4.1 Volt geladen. Die Entladung erfolgt ebenfalls mit einem Strom von 0,15 mA/cm³ bis zu einer Entladespannung von 2,8 V. Die Entladekapazität beträgt 29–30 Ah, nach 200 Zyklen wurde ein Fading von ca. 2% festgestellt. (Bei Raumtemperatur)
Vergleichsbeispiel:
Die geprimerten Al-Folien wurden mit folgenden Primer-Systemen geprimert:
Primer System 1: (auf der Basis von Li-Silikat)
In einer wässrigen Lösung aus 61 Teilen Wasser und 1 Teil Luviskol^® (Polyvinylpyrrolidon) wurden 35 Teile 20%iges wässriges Li-Polysilikat (Aldrich 42071.9) und 3 Teile Ruß Ensaco^® dispergiert und diese Dispersion bei Raumtemperatur aufgerakelt und bei 200°C für 2 Stunden getrocknet. Die Dicke der Nassschicht beträgt ca. 20 μm. Die Dicke der Trockenschicht beträgt ca. 3 μm.
Primer System 2 (auf der Basis von Fluorcopolymer)
7 Teile Kynar 761^® und 3 Teile Ruß Ensaco^® werden in 90 Teilen N-Methylpyrrolidon dispergiert. Die Dispersion wurde bei Raumtemperatur aufgerakelt und bei 150–210°C (30 Minuten bei 150°C und 60 Minuten bei 210°C) getrocknet. Die Dicke der Nassschicht beträgt 10–12 μm. Die Dicke der Trockenschicht beträgt ca. 3 μm.
Wurde entsprechend Beispiel 15 mit dem Primer System 1 bzw. mit dem Primer System 2 als Beschichtung für den Kathodenableiter (Al-Folie) gearbeitet, so wurde unter vergleichbaren Bedingungen wie im Beispiel 15 ein Fading von 5–6% gefunden und zwar schon nach 80 Zyklen im Gegensatz zu den erfindungsgemäßen Ableitern, die nur ein Fading von ca. 2% aufwiesen und das erst nach 200 Zyklen.

Claims

Ableiter für Elektroden, wobei auf den metallischen Ableiter eine elektrisch leitfähige Primerschicht mit einem kohlenstofffreien Primer aus wenigstens einem Metall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus In, Sn, Zr, Ti, Bi, Ce, Pb, Mg, Ag, oder Mischungen oder Legierungen davon, und wenigstens einem Metalloxid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SnO₂, MgO, Al₂O₃, TiO₂, CaO, CuO, Cu₂O, InO, oder Mischungen davon, aufgebracht ist.
Ableiter nach Anspruch 1, wobei der Ableiter aus Aluminium für die Kathode und aus Kupfer für die Anode besteht.
Ableiter nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Ableiter die Form von Folien, Netzen, Geweben oder perforierten Bändern hat.
Ableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die auf den Ableiter aufgebrachte Primerschicht Stärken von 0,1–10 μm hat.
Ableiter nach Anspruch 4, wobei die auf den Ableiter aufgebrachte Primerschicht Stärken von 0,2–3 μm hat.
Ableiter nach Anspruch 1, wobei die Primerschicht einen Polymerbinder enthält.
Ableiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine Metalloxid, bezogen auf das wenigstens eine Metall, Mischungen oder Legierungen davon, in einer Menge von 0,1 bis 30 Gew.-% enthalten ist.
Ableiter nach Anspruch 6, wobei der Polymerbinder ausgewählt ist aus Fluorelastomeren, Terpolymeren, Polyolefinen auf Basis von C₂-, C₃-, C₄-Polymeren, Homo- und/oder Copolymerisaten von Styrol mit Butadien und/oder Isopren, und/oder Homo- und/oder Copolymerisaten von Polyolefin mit (Meth)Acrylsäureestern mit C₃- bis C₁₂-Alkoholresten.
Ableiter nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Anteil des wenigstens einen Metalls, der Metallmischung und des wenigstens einen Metalloxids, bezogen auf den Polymerbinder, 25–50 Gew.-% beträgt.
Verfahren zur Herstellung von Elektrodenableitern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein wie in den Ansprüchen 1 bis 5 definierter Primer durch Magnetronsputtern auf einen metallischen Ableiter aufgetragen wird.
Verfahren zur Herstellung von Elektrodenableitern nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei ein einen Polymerbinder enthaltender Primer durch Aufsprühen auf einen metallischen Ableiter aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Polymerbinder gelöst oder dispergiert wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Polymerbinder ausgewählt wird aus Fluorelastomeren, Terpolymeren, Polyolefinen auf der Basis von C₂-, C₃-, C₄-Polymeren, Homo- und/oder Copolymerisaten von Styrol mit Butadien und/oder Isopren, und/oder Copolymerisaten von Polyolefin mit (Meth)Acrylsäureestern mit C₃- bis C₁₂-Alkoholresten.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Anteil des Metalls und des Metalloxids in der Lösung oder Dispersion, bezogen auf den Polymerbinder, 25–50 Gew.-% beträgt.
Verwendung eines Ableiters nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Ableiter mit Elektrodenmaterial beschichtet und dann mit einem Separator als Zwischenschicht als Mehrfachlaminat zu einer Batterie gefügt wird.
Verwendung des Ableiters nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für elektrische Energiespeicher, Kondensatoren, Dioden oder Sensoren.
Verwendung nach Anspruch 16, wobei der elektrische Energiespeicher eine wiederaufladbare Lithium-Polymer-Batterie ist.