[发明专利]纹理化的集电箔

说明书

本发明涉及一种用于电池、蓄电池或电容器的集电箔，该集电箔包含基底材料和至少一个金属制成的导电层。本发明还涉及相应的集电箔的生产方法及其有利应用。本发明的目的在于提供一种用于电池、蓄电池或电容器的集电箔，其接触面和粘合性得以优化从而使用寿命得以改善，本发明的目的通过至少一个导电层来实现，该导电层至少部分由金属电沉积生产并具有纹理。

技术领域

本发明涉及一种用于电池、蓄电池或电容器的集电箔，该集电箔包含基底材料和至少一个金属制成的导电层。本发明还涉及相应的集电箔的生产方法及其有利应用。

背景技术

提供高效、成本划算且耐久的手段来储存电能乃是在机动车电力驱动改装和可再生能源开发上具有重要意义的关键性技术之一。时下，电池、蓄电池或电容器都作为储存电能的手段。尤其蓄电池，优选锂离子蓄电池，具有高能量密度因而可高效储存电能。锂离子蓄电池阴极的集电箔可以由材料成本低而导电性能非常好的铝箔制成。另外，阴极的集电箔由金属氧化物涂覆，例如锂-钴氧化物、锂-锰氧化物、锂-铁-磷酸盐或其他活性电极材料。金属氧化物是活性电极材料，其可以在放电过程中得到锂离子并在充电过程中再次将其释放到阳极，而阳极的活性电极材料是例如石墨。活性电极材料和集电箔间的接触面大小和粘合能够影响锂离子蓄电池的耐久性及其电容量保持。活性电极材料和集电箔间的粘合以及集电箔与活性电极材料的接触面乃是锂离子蓄电池持久的充电和放电性能的一个重要前提。活性电极材料部分分离会降低电容量直至蓄电池彻底失效。此外，为了产生最大的电容量，期望将集电箔与活性电极材料间的接触面的最大化。同样原则上适用于其他类别的具有集电箔并且构造类似的蓄电池、电池和电容器。

此外，由德语的公开文献DE10108893A1已知一种金属的电化学沉积方法，特别是由离子液体中的铝的电化学沉积方法。

发明内容

由此，本发明的目的在于提供一种用于电池、蓄电池或电容器的集电箔，其接触面和粘合性能得以优化从而改善了使用寿命。

根据本发明的第一个教导，上面指出的集电箔的目的这样实现，即，至少一个导电层至少部分由铝的电沉积生产并具有纹理。

电沉积是一种沉积方法，该方法一方面允许高纯度金属在表面沉积与此同时将沉积的金属表面纹理化。表面的结构化导致了例如锂离子蓄电池的以及电容器电解质的活性电极材料的接触面的明显增大以及粘合性能的改善。由于金属的高纯度沉积，电沉积同时可以降低铝电沉积的电阻。

优选地根据本发明的集电箔的第一个设计方案，纹理的尺寸与活性电极材料的颗粒尺寸处于同一数量级。根据本发明，适应可以理解为纹理具有这样的性能，如表面粗糙度、表面波度或表面结构，其尺寸与活性电极材料的颗粒尺寸处于同一数量级。例如，如果活性电极材料具有0.1μm的颗粒大小，相同的数量级可以理解为在大于0.01μm到小于1μm的大小范围的结构。于是，活性电极材料可以特别好的粘合到集电箔上。

根据另一个设计方案，集电箔设置为阴极，导电层至少部分由铝的电沉积生产。足够的量的铝在基底材料上沉积，从而产生出带纹理的导电层。产生出的纹理明显增大了例如与蓄电池的活性电极材料的接触面。沉积的铝例如具有决定集电箔表面的纹理的、纳米、亚微米或微米范围的结构。由于电势比，铝也可作为阳极，例如，蓄电池的活性阳极材料如锂-钛-氧化物在具有高功率的同时具有更少的能量，这样的情况下纹理化的箔当然也可以用于阳极集电箔。

根据本发明集电箔的另一个设计方案，基底材料是由铝或者铝合金制成的铝箔。可以通过沉积的铝明显降低活性电极材料和集电箔间的接触电阻。此外，构成基底材料的铝箔理想地适合于铝的电沉积。该铝箔还可以以更小的电阻改善电流流失。此外，铝箔成本划算并且以5μm到50μm，优选10μm到25μm的所需宽度和厚度生产，而后通过电沉积电镀。