Lámina colectora de corriente tratada químicamente de aluminio o de una aleación de aluminio.

Lámina colectora de corriente (1) de una batería, de un acumulador o de un acumulador de iones de litio de aluminio o de una aleación de aluminio, caracterizada por que la lámina colectora de corriente

(1) presenta una superficie mordentada por vía ácida o alcalina, la profundidad de rugosidad de la superficie de la lámina colectora de corriente (1) RA es de 0,01 μm a 1 μm y la lámina colectora de corriente (1) presenta propiedades de superficie uniformes.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2012/060186.

Solicitante: Hydro Aluminium Rolled Products GmbH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Aluminiumstrasse 1 41515 Grevenbroich ALEMANIA.

Inventor/es: HAMPEL, ULRICH, DENKMANN,VOLKER, SIEMEN,ANDREAS, SCHENKEL,WILHELM, EBERHARD,SANDRA, ECKHARD,KATHRIN, BÖGERSHAUSEN,DIETER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA... > H01M2/00 (Detalles de construcción o procesos de fabricación de partes no activas)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA... > Electrodos > H01M4/66 (Empleo de materiales específicos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > LIMPIEZA O DESENGRASADO DE MATERIALES METALICOS POR... > C23G1/00 (Limpieza o decapado de materiales metálicos con soluciones o sales fundidas (con solventes orgánicos C23G 5/02))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > LIMPIEZA O DESENGRASADO DE MATERIALES METALICOS POR... > Aparatos para limpieza o decapado de materiales metálicos... > C23G3/02 (para limpieza de alambres, cintas, filamentos metálicos en continuo)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > Tratamiento químico de la superficie de materiales... > C23C22/78 (Pretratamiento del material a revestir)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA... > Celdas secundarias; Su fabricación > H01M10/0525 (Baterías de tipo "rocking-chair", es decir, baterías de inserción o intercalación de litio en ambos electrodos; Baterías de ión litio)

PDF original: ES-2544619_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Lámina colectora de corriente tratada químicamente de aluminio o de una aleación de aluminio

La invención se refiere a una lámina colectora de corriente de aluminio o de una aleación de aluminio, al uso de la lámina colectora de corriente para baterías o acumuladores, llamados particularmente acumuladores de iones de litio, así como a un procedimiento para la producción de la lámina colectora de corriente.

Las láminas colectoras de corriente consisten a menudo en una lámina de aluminio y presentan adicionalmente un revestimiento, que consiste habitualmente en un óxido metálico, por ejemplo, un óxido de litio-cobalto (III). Con una lámina de aluminio se entiende en lo sucesivo una lámina consistente en aluminio o en una aleación de aluminio. Las láminas de aluminio se bañan habitualmente durante su producción con un aceite de laminación durante el proceso de laminación, para minimizar por ejemplo, efectos de fricción, el desgaste de los rodillos o un pegado del producto laminado durante la laminación. El aceite de laminación ha de retirarse de nuevo habitualmente no obstante, antes del uso posterior de la lámina de aluminio. Particularmente en el caso del uso de láminas de aluminio para acumuladores de iones de litio, por ejemplo, como lámina colectora de corriente, la calidad de la lámina de aluminio influye en la calidad de los acumuladores de iones de litio producidos. Del estado de la técnica se conoce la limpieza de láminas de aluminio revestidas de aceite de laminación, particularmente su desengrasado, en cuanto que la lámina de aluminio, en forma de bobinas de lámina, los llamados coils, se someten a un tratamiento térmico. En este caso no obstante, se desconsolida o se recñstaliza la lámina laminada en duro, en dependencia de la temperatura y del tiempo de tratamiento. La lámina de aluminio pierde claramente rigidez y es más difícil de procesar. Además de ello, la capa de óxido se engrosa debido al tratamiento térmico debido a la influencia de la temperatura y del oxígeno, lo cual conduce a una resistencia eléctrica alta de la lámina colectora de corriente. Si no se retira completamente el aceite de laminación, pueden producirse además de ello, problemas de adherencia de la capa de óxido metálico.

Para solucionar el problema de la desconsolidación se propone en el documento publicado de la solicitud de patente estadounidense US 2009/0269609 llevar a cabo un tratamiento térmico a temperaturas de entre 80 °C y 160 °C. Ha podido comprobarse no obstante, que mediante un tratamiento térmico no puede retirarse completamente ni de manera uniforme el aceite de laminación de una bobina de lámina en dependencia de la temperatura, el tiempo, la estructura del bobinado de la bobina y la rugosidad de la superficie de la lámina de aluminio. Sobre todo en el caso de temperaturas bajas de 80 a 160 existe el riesgo de que queden restos de aceite de laminación sobre la lámina de aluminio y de esta manera sea problemático un procesamiento posterior, por ejemplo, un revestimiento con óxido metálico.

Además de ello, se conoce una limpieza por vía áclda o alcalina de tiras de aluminio, por ejemplo, en un procedimiento entre bobinas. Los grosores de las tiras de las tiras de aluminio se encuentran no obstante normalmente, en más de 100 pm, en al menos más de 200 pm. Las láminas colectoras de corriente son no obstante, más delgadas que las tiras de aluminio limpiadas hasta ahora químicamente en húmedo a razón de más del factor 2 a 8.

Del documento JP 2008 258010 A se conoce por ejemplo, una lámina colectora de corriente de aluminio, que se utiliza por ejemplo, en baterías recargables. Para la limpieza de la lámina de aluminio tras la laminación de aceite, se lleva a cabo un tratamiento de desengrasado, pudiéndose utilizar ácidos y bases. Éstos se utilizan para la disolución del aceite, sin atacar el material.

Partiendo de esto, la Invención se basa en el objetivo de poner a disposición una lámina colectora de corriente que presente muy buenas propiedades en relación con la conductividad y la resistencia a la traducción y al mismo tiempo pueda producirse de manera económica. Además de ello, la Invención se basa en el objetivo de proponer un procedimiento para la producción de la lámina colectora de corriente, así como usos ventajosos de la lámina colectora de corriente.

El objetivo se logra según una primera enseñanza mediante una lámina colectora de corriente de acuerdo con la reivindicación 1.

Se ha podido ver, que una lámina colectora de corriente, que presenta una superficie mordentada por vía áclda o alcalina, tiene resistencias eléctricas más bajas, y además de ello, propiedades de adherencia mejoradas en lo que se refiere al revestimiento con óxido metálico. No se produce particularmente ningún proceso de desconsolldaclón, dado que se suprime el tratamiento térmico. Esto significa que pueden utilizarse láminas con resistencias a la tracción mecánica más altas que la lámina colectora de corriente. Existe la posibilidad de configurar las láminas colectoras de corriente aún más delgadas. Al mordentar la lámina colectora de corriente puede utilizarse por lo tanto para mordentar, un ácido, por ejemplo, ácido sulfúrico, o también una base, por ejemplo, sosa caustica. Ambos medios de mordentado pueden provocar una retirada por mordentado suficiente.

La retirada por mordentado se ajusta preferiblemente de tal manera, que el grosor retirado es de menos de 1 pm, particularmente de menos de 0,5 pm o preferiblemente de 0,01 - 0,1 pm. La capa de óxido existente tras la

laminación de la lámina se retira de esta manera esencialmente mediante el ataque por mordentado, de manera que mediante el oxígeno del aire se forma una nueva capa de óxido de aluminio. Mediante esta retirada de la superficie pueden retirarse de manera segura los restos de aceite de laminación, de manera que puede renunciarse al desengrasado mediante un recocido. Como ya se ha explicado anteriormente, la resistencia mecánica de la lámina colectora de corriente se mantiene de esta manera sin cambios. La capa de óxido de aluminio que se forma tras la retirada de la superficie es además de ello, claramente más delgada que la capa de óxido formada debido a la laminación en caliente y a los demás procesos de laminación. La resistencia eléctrica de la lámina colectora de corriente de acuerdo con la invención, es por lo tanto menor que la de láminas colectoras de corriente convencionales.

De acuerdo con una forma de realización preferida de la lámina colectora de corriente de acuerdo con la invención, la superficie está mordentada por vía ácida o alcalina en un proceso entre bobinas. Esto tiene la ventaja, de que la lámina colectora de corriente puede producirse de manera particularmente económica y presenta adicionalmente propiedades de superficie particularmente uniformes, de manera que puede ponerse a disposición una calidad de la lámina colectora de corriente que se mantiene igual. Sorprendentemente ha podido verse de manera adicional, que los dispositivos para desengrasar mediante un mordentado por vía ácida o alcalina que se utilizan para tiras de aluminio, también son adecuados para el uso de láminas colectoras de corriente muy delgadas.

De acuerdo con otra forma de realización de la lámina colectora de corriente, ésta presenta un grosor de 5 pm - 50 pm, preferiblemente de 10 pm - 30 pm, de manera particularmente preferida de 15-25 pm. Los grosores reducidos de la lámina colectora de corriente permiten producir baterías o acumuladores, por ejemplo, acumuladores de iones de litio, particularmente compactos. Las láminas colectoras de corriente extremadamente delgadas con un grosor de 5 pm, son más difíciles de procesar, pero son las que menos material... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Lámina colectora de corriente (1) de una batería, de un acumulador o de un acumulador de iones de litio de aluminio o de una aleación de aluminio, caracterizada por que la lámina colectora de corriente (1) presenta una superficie mordentada por vía àcida o alcalina, la profundidad de rugosidad de la superficie de la lámina colectora de corriente (1) FÍA es de 0,01 pm a 1 pm y la lámina colectora de corriente (1) presenta propiedades de superficie uniformes.

2. Lámina colectora de corriente de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que la superficie de la lámina colectora de corriente (1 ) está mordentada por vía àcida o alcalina en un procedimiento entre bobinas.

3. Lámina colectora de corriente de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizadas por que la lámina colectora de corriente (1 ) presenta un grosor de 5 pm a 50 pm.

4. Lámina colectora de corriente de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizadas por que la lámina colectora de corriente presenta en el estado laminado en duro H18 una resistencia a la tracción de más de 135 MPa.

5. Lámina colectora de corriente de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizadas por que la lámina colectora de corriente presenta una anchura de 400 mm a 1450 mm.

6. Lámina colectora de corriente de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizadas por que la lámina colectora de corriente consiste en una aleación de aluminio del tipo EN AW 1050, EN AW 1200 o EN AW 1085.

7. Lámina colectora de corriente de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizadas por que la lámina colectora de corriente presenta una pasivación de superficie en uno o en los dos lados.

8. Lámina colectora de corriente de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada por que la pasivación de superficie presenta una cromatación o una capa de pasivación libre de cromo.

9. Lámina colectora de corriente de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada por que la profundidad de rugosidad de la superficie de la lámina colectora de corriente (1 ) FÍA es de 0,2 pm a 0,3 pm.

10. Procedimiento para la producción de una lámina colectora de corriente para una batería, un acumulador o un acumulador de iones de litio de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, produciéndose primeramente una lámina (3) consistente en una aleación de aluminio mediante laminación en caliente y/o en frío dando lugar a un grosor final de 5 pm a 50 pm y sometiéndose la lámina tras la laminación a un mordentado de superficie químico húmedo por vía àcida o químico húmedo por vía alcalina en un procedimiento entre bobinas, ajustándose de tal manera la retirada por mordentado, que el grosor retirado es inferior a 1 pm.

11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado por que la lámina se produce a partir de una aleación de aluminio del tipo EN AW 1050, EN AW 1200 o EN AW 1085.

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 11, caracterizado por que la retirada por mordentado se ajusta de tal manera, que el grosor retirado es inferior a 0,5 pm.

13. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado por que la superficie mordentada de la lámina se pasiviza.

14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado por que la anchura de la lámina es de 400 mm a 1450 mm.

15. Uso de una lámina colectora de corriente de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9 para la fabricación de baterías, acumuladores, acumuladores de iones de litio o baterías de iones de litio.