[发明专利]陶瓷或含陶瓷的切削或冲压工具作为用于含陶瓷的复合材料的刃口或冲头的用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于切削(Schneiden)和/或冲压(Stanzen)研磨材料的方法，所述研磨材料即其中磨料颗粒存在于载体之内或载体表面之上的材料。本发明特别涉及一种用于切削和/或冲压陶瓷隔板或者含陶瓷或氧化物组分的隔板的方法，该隔板例如在锂离子电池组(Lithium-Ionen-Battery)中使用。

背景技术

在锂离子-电池组应用中特别使用如由涂有陶瓷成分的或含陶瓷成分的载体物质组成的隔板。该所谓陶瓷隔板的陶瓷成分可由氧化铝(Al₂O₃)和二氧化硅(SiO₂)以及其它金属氧化物如BaTiO₃、ZrO₂或TiO₂组成。该载体物质例如可由聚合物如聚烯烃、聚酯、聚酰亚胺组成。该陶瓷成分可被引入到聚合物中，其中该聚合物作为基质和氧化物作为填料；该陶瓷成分也可呈浸渍、印刷或浸透施加到多孔聚合物载体上。

从WO 99/15262中早就已知陶瓷隔板或半陶瓷(混杂(hybride))隔板或可作为隔板使用的陶瓷膜。由此文献可得知隔板或适合用作隔板的膜的制备方法。但作为针对所述隔板的多孔载体优选不使用导电载体如金属织物，因为如果该载体的陶瓷涂层是不完全的，则在应用该类载体时会导致内部短路。因此所述隔板优选具有由非导电材料制成的载体。

最近研发了含陶瓷和聚合物的混杂隔板。在DE 10208277中制备了基于聚合物基底材料如聚合物非织造物的隔板，该隔板具有多孔的电绝缘的陶瓷涂层。

这种陶瓷隔板一般用通用的市售常规的切割工具如圆片刀、剪切机、杠杆剪切机等以常用的或硬质刃具钢制成的刀刃(Klinge)切割成所需形状。其中，一个缺点是在切削和/或冲压的过程中有时观察到由于磨损导致材料的巨大损耗。而且，可能是由于磨损，在此使用过程中刀刃非常迅速地变钝。特别是，结构导致不规则的切削图案。

对于陶瓷隔板在锂离子电池中应用，将例如以卷材存在的陶瓷隔板切削成此目的所需的尺寸。切削和/或冲压隔板会受常规切削工具如剪切机、刀具、冲压机等的影响。通常，将钢例如不锈钢、瑞钢(Schwedenstahl)或粉末冶金高速钢用于制造这些常规工具。然而，使用钢基工具切削和/或冲压陶瓷隔板在工具上导致金属磨损物，然后其残留粘附到隔板上。现在，被金属磨损物污染的这些陶瓷隔板在它们于锂离子电池组中使用的过程中会导致不合意的效果。例如，隔板上金属磨损物会导致电池组中的电短路。不但金属磨损物的导电性可以造成短路，而且由于磨损颗粒的尺寸，如果压制或挤压这些颗粒通过则对隔板造成破坏也可以造成短路。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于裁剪(Zuschneiden)和/或冲压磨损性材料的方法；在切削和/或冲压后得到整齐(sauber)的切削边(Schinittkant)；没有发生导致被切削材料污染的磨损物(Abrieb)、特别是没有产生于在电池中切削材料的应用中导致短路的金属磨损物(Metallischer Abrieb)和所使用的、具有长使用寿命且低变钝的切削工具。

此目的通过这样一种方法以令人吃惊的方式实现，该方法用于切削和/或冲压包含载体和磨料颗粒的材料，该磨料颗粒存在于载体之内或至少一部分载体表面之上，其特征在于将涂有陶瓷材料的切削工具，或由陶瓷材料组成的切削工具，或含陶瓷材料的其它切削工具用于切削和/或冲压该材料。

使用本发明方法中描述的切削共聚的使用与常规的切削方法相比是显著进步。在具有陶瓷填充物或涂层(如EVONIK的SEPARION)的隔板材料，以及要被切削至规定尺寸的其它片状，任选成卷(aufgewickelt)陶瓷材料的情况下，这特别明显。SEPARION是一种陶瓷-聚合物复合材料膜，其中由Al₂O₃和SiO₂组成的陶瓷颗粒嵌入到或施加到聚合物非织造物之中或之上，用作锂离子电池组的隔板。也可以用所述的切削或冲压工具优异地(hervorragend)切削或冲压其它磨料材料如砂纸。根据本发明使用的优点是提高的也即更整齐的切削图案、降低的磨损、所用刀刃的明显更长的使用期限而没有刀刃磨损或刃口(Schneide)变钝，切削机器和被切削材料都较少污染，以及避免于在电池组中使用该材料的过程中导致短路的金属磨损。