ES3062925T3 - Method of forming dry film, rolling device, dry film and substrate coated with the dry film - Google Patents

Method of forming dry film, rolling device, dry film and substrate coated with the dry film

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ES3062925T3
ES3062925T3 ES22192127T ES22192127T ES3062925T3 ES 3062925 T3 ES3062925 T3 ES 3062925T3 ES 22192127 T ES22192127 T ES 22192127T ES 22192127 T ES22192127 T ES 22192127T ES 3062925 T3 ES3062925 T3 ES 3062925T3
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ES
Spain
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roller
dry film
calendering
substrate
rollers
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Holger Althues
Sebastian Tschöcke
Benjamin Schumm
Stefan Kaskel
Christian Schult
Daniel Fritsche
Kay Schönherr
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Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Technische Universitaet Dresden
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Abstract

La presente invención se refiere a un método para producir una película seca (3) en el que una mezcla de polvo seco se procesa en la película seca (3) mediante un dispositivo de rodillos que tiene un primer rodillo (2a) y un segundo rodillo (2b). El primer rodillo (2a) tiene una velocidad de rotación mayor que el segundo rodillo (2b) y la película seca (3) se almacena en el primer rodillo (2a). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Procedimiento para producir una película seca, dispositivo de laminación, así como película seca y sustrato recubierto con la película seca
[0003] La presente invención se refiere a un procedimiento para producir un sustrato, un dispositivo de laminación, una película seca y un sustrato recubierto con la película seca.
[0004] En la producción de electrodos de batería, deben aplicarse capas de 50 µm a 100 µm de grosor a conductores de corriente metálicos a altas velocidades de banda. Esto se realiza habitualmente mediante procedimientos químicos húmedos de rollo a rollo a partir de suspensiones de materiales activos en disolventes acuosos u orgánicos. Esto requiere un elevado aporte de energía tanto para dispersar el material activo como para secar la capa. Se pretende cada vez más realizar recubrimientos sin disolventes, es decir, en seco. Para ello, las mezclas de polvo seco de material activo, aditivos conductores y aglutinantes adecuados deben convertirse en capas mecánicamente resistentes.
[0005] Por el estado de la técnica se conocen procedimientos en los que, como se divulga en el documento US 7352558 B2, tiene lugar un prensado para formar una película independiente. Para ello habitualmente se lleva a cabo un proceso de tres etapas en el que se realiza una fibrilación de una mezcla de polvo seco por medio de un molino de chorro de aire, un transporte de polvo a un intersticio entre calandras en el que se realiza el prensado para formar la película independiente, y una aplicación posterior de la película independiente en un descargador de corriente. Aunque este procedimiento permite un procesamiento continuo, su naturaleza multifase y, sobre todo, la etapa intermedia a través de una película independiente difícil de manipular son problemáticas.
[0006] En otro procedimiento que se divulga en el documento DE 102010044552 B4, la aplicación de la mezcla de polvo seco sobre el sustrato de destino se realiza mediante carga electrostática y tratamiento térmico aguas abajo para la estabilización mecánica utilizando un aglutinante termoplástico. En este sentido es desventajoso que a la aplicación de polvo deba ir seguida una compresión posterior o estabilización mecánica mediante calandrado a la aplicación del polvo, y lo tanto sea necesaria una etapa de proceso adicional. Además, para este procedimiento se deben utilizar sustratos de destino planos.
[0007] Por el documento DE 10 2014 208 145 B3 se conoce una celda de batería con un electrodo recubierto y su producción.
[0008] El documento US 2017/040591 A1 divulga un procedimiento para producir una película seca, en el que una mezcla de polvo seco se procesa parar formar una película seca mediante un dispositivo de laminación con un primer rodillo y un segundo rodillo, en donde el primer rodillo presenta una velocidad circunferencial de giro más alta que el segundo rodillo y la película seca se apoya en el primer rodillo.
[0009] El documento US 2015/0224529 A1 se refiere a un dispositivo para producir un producto de película.
[0010] El documento JP 2010171366 A divulga un procedimiento para producir una capa de composición de electrodo sobre un soporte, en el que una capa de composición de electrodo que contiene un material de electrodo activo y un aglutinante se forma sobre la superficie de un soporte mediante un procedimiento de secado, y divulga un procedimiento para producir un electrodo para un elemento electroquímico en el que el soporte se retira de la capa de composición de electrodo.
[0011] El documento US 2006/109608 A1 divulga un procedimiento para producir un producto de almacenamiento de energía que comprende la mezcla en seco de partículas de carbono secas y un aglutinante seco, y la fibrilación en seco del aglutinante seco para crear una estructura dentro de la cual las partículas de carbono secas se soportan como material seco.
[0012] La presente invención se basa, por tanto, en el objetivo de proponer un procedimiento que evite las desventajas mencionadas, es decir, con el que se puedan aplicar películas secas a un sustrato de forma eficaz y mecánicamente estable.
[0013] De acuerdo con la invención, este objetivo se resuelve mediante un procedimiento según la reivindicación 1, un dispositivo de laminación según la reivindicación 9, una película seca según la reivindicación 13 y un elemento electroquímico según la reivindicación 15. Los diseños y perfeccionamientos ventajosos se describen en las reivindicaciones dependientes y/o en los aspectos dependientes.
[0014] En un procedimiento para producir una película seca, una mezcla de polvo seco se procesa formando la película seca mediante un dispositivo de laminación que presenta un primer rodillo y un segundo rodillo. El primer rodillo presenta en este sentido una velocidad circunferencial de giro superior a la del segundo rodillo y la película seca resultante se almacena en el primer rodillo. En el procedimiento, se configura una película seca que presenta fibrillas configuradas anisotrópicamente. El procedimiento se caracteriza por que se mantiene una relación de la velocidad circunferencial de giro del primer rodillo con respecto a la velocidad circunferencial de giro del segundo rodillo de 10:5 a 10:1.
[0015] Gracias al dispositivo de laminación que funciona con diferentes velocidades circunferenciales de giro de los dos rodillos se consigue una estabilización mecánica y la formación de película en el primer rodillo, que gira más rápido que el segundo rodillo. De este modo se evita la configuración de una película suelta y puede realizarse un tratamiento posterior inmediato de la película seca transportada o almacenada en el primer rodillo.
[0016] Típicamente, la película seca se aplica sobre un sustrato después del procesamiento por los dos rodillos, preferentemente se lamina sobre el sustrato, aunque esto puede realizarse alternativa o adicionalmente cuando se genera la película seca. Si el sustrato presenta una rugosidad suficiente, por ejemplo como malla metálica o estera de fibra de carbono, la película seca también puede prensarse junto con el sustrato debido al entrelazamiento. Sin embargo, también puede estar previsto desprender la película seca del primer rodillo, por ejemplo utilizando una rasqueta. La película seca producida presenta típicamente una estructura fibrilar con una rugosidad Ra de 10 µm o menos debido a las diferentes velocidades de rodillo (que influyen en la distancia de las estructuras que se configuran en la película seca) y a una fuerza de prensado (que influye en la altura de estructura de estas estructuras).
[0017] De acuerdo con la invención, se mantiene una relación de la velocidad circunferencial de giro del primer rodillo con respecto a la velocidad circunferencial de giro del segundo rodillo de 10:5 a 10:1. Preferentemente se mantiene una relación de 10:5 a 10:3, de manera especialmente preferente 2:1. Por ello se ejerce una fuerza de cizallamiento sobre el polvo en el intersticio entre los dos rodillos, lo que provoca la formación de fibrillas a lo largo de la dirección de desplazamiento. Por consiguiente la película seca puede configurarse con una estructura ondulada en la que puede reconocerse una periodicidad de la estructura debido a las diferentes velocidades de rodillos.
[0018] Una circunferencia del primer rodillo suele corresponder a una circunferencia del segundo rodillo, lo que da lugar a una estructura sencilla con dos rodillos del mismo diámetro. Sin embargo, también puede estar previsto-por ejemplo, para lograr velocidades de giro definidas teniendo en cuenta la circunferencia respectiva- diseñar el primer rodillo y el segundo rodillo con diferentes diámetros y, por tanto, diferentes circunferencias de rodillo.
[0019] El dispositivo de laminación puede estar configurado como un dispositivo de laminación de calandrado. Mediante rodillos calefactables puede lograrse una solidificación adicional de la película seca. La configuración de la estructura fibrilar puede respaldarse en rodillos calefactables o en al menos un rodillo calefactable. En el caso de un aglutinante de politetrafluoroetileno (PTFE), la temperatura del al menos un rodillo calefactable debe estar comprendida entre 80 °C y 120 °C.
[0020] De manera preferida, el segundo rodillo, que tiene una velocidad circunferencial de giro más baja que del primer rodillo, está provisto de una modificación, preferentemente un recubrimiento en su superficie, que es repelente y/o reductor de la adherencia con respecto a la película seca que se configura, de manera que la película seca pueda eliminarse más fácilmente. El recubrimiento puede presentar politetrafluoroetileno (PTFE), silicona y/o carbono similar al diamante o estar compuesto por estos. Alternativa o adicionalmente, el primer rodillo puede presentar una modificación correspondiente que actúa como promotor de adherencia para la película seca que se configura. La modificación también puede realizarse mediante una superficie rugosa, por ejemplo, al presentar el primer rodillo una superficie con una rugosidad mayor que la del segundo rodillo. En particular, la superficie del segundo rodillo puede pulirse hasta que esté lisa.
[0021] La película seca se aplica típicamente a un sustrato, preferiblemente se lamina, y se mueve para su aplicación o laminación a una velocidad correspondiente a la velocidad circunferencial de giro del primer rodillo. Esto permite una transferencia suave de la película seca del primer rodillo al sustrato debido a las velocidades adaptadas. Preferentemente, el sustrato se mueve sobre el primer rodillo mientras se configura la película seca sobre el sustrato. Esto favorece una configuración directa de la capa seca que se realiza al mismo tiempo que se mueve el sustrato. Si el sustrato se guía directamente sobre el primer rodillo junto con una lámina de imprimación, se puede aplicar sobre el sustrato una capa promotora de la adherencia.
[0022] Puede estar previsto que la película seca se configure por el primer rodillo y el segundo rodillo con una fuerza lineal de 100 N/cm a 10 kN/cm, preferentemente 400 N/cm, que actúa entre el primer rodillo y el segundo rodillo en el intersticio entre rodillos, con el fin de lograr una solidificación mecánica suficiente de la película seca.
[0023] Típicamente, el sustrato está configurado de un material metálico o presenta este material metálico para poder servir como electrodo para una unidad de almacenamiento de energía.
[0024] Antes de laminar la película seca, el sustrato puede estar provisto de una imprimación y/o un aglutinante en una superficie respectiva prevista para la aplicación o laminación. Por ello se logra una mejor conexión. Para ello se emplea preferentemente una imprimación termoplástica y/o un aglutinante termoplástico. Alternativa o adicionalmente, también puede emplearse una imprimación reactiva o un adhesivo. La capa de imprimación puede contener hollín conductor y/o un componente termoplástico, preferentemente polivinilpirrolidona (PVP). Preferiblemente, el sustrato se configura a partir de un metal expandido, una tela metálica, un no tejido, un sustrato con una superficie estructurada que permita un dentado mecánico, o una lámina metálica, preferiblemente una lámina de cobre o una lámina de aluminio. De forma especialmente preferente, se utiliza una lámina de cobre o una lámina de aluminio a la que se aplica una imprimación de carbono.
[0025] La película seca se configura típicamente con un espesor inferior a 500 µm, preferentemente inferior a 300 µm, de manera especialmente preferente inferior a 150 µm, para obtener una película seca lo más fina posible y al mismo tiempo mecánicamente estable.
[0026] Típicamente, se utiliza una mezcla de polvo seco que contiene o presenta politetrafluoroetileno, un aditivo conductor, por ejemplo nanotubos de carbono, carbono poroso, un óxido de metal de transición y/o azufre. Para un cátodo de carbono/azufre, la mezcla de polvo seco puede contener carbono poroso (por ejemplo, hollín poroso o nanotubos de carbono), azufre, politetrafluoroetileno y, dado el caso, otro aditivo conductor. Además del politetrafluoroetileno y de un aditivo conductor adicional, se puede utilizar también un material activo, preferentemente fosfato de litio y hierro (LFP), óxido de litio y manganeso (LMO) níquel-manganeso-cobalto (NMC), óxido de litio-níquel-manganeso-cobalto rico en níquel (NMC 622 o NMC 811), óxido de aluminio de litio-níquelcobalto (NCA), óxido de litio-cobalto (LCO), óxido de litio-manganeso-níquel (LMNO) y/o titanato de litio (LTO). o titanato de litio (LTO). El procedimiento descrito es especialmente ventajoso para los materiales catódicos de las baterías de iones de litio, ya que éstos rara vez se procesan en forma acuosa.
[0027] En un dispositivo de laminación para la realización del procedimiento, una mezcla de polvo seco se guía desde un transportador de polvo hacia el intersticio entre rodillos entre un primer rodillo de calandrado y un segundo rodillo de calandrado. El primer y el segundo rodillo de calandrado están configurados o accionados de manera que el primer rodillo de calandrado presenta una velocidad circunferencial de giro más alta que el segundo rodillo de calandrado y el primer y segundo rodillo de calandrado presentan en cada caso un sentido de giro opuesto. El dispositivo de laminación es adecuado para configurar una película seca que presente fibrillas configuradas anisotrópicamente. El dispositivo de laminación se caracteriza por que está configurado para mantener una relación de la velocidad circunferencial de giro del primer rodillo con respecto a la velocidad circunferencial de giro del segundo rodillo de 10:5 a 10:1.
[0028] Adicionalmente a la mezcla de polvo seco, un sustrato, en particular una lámina o una red, puede guiarse a través del intersticio entre rodillos.
[0029] Para aplicaciones de baterías, en determinadas circunstancias, por ejemplo, puede ser necesario llevar a cabo el denominado recubrimiento intermitente. Esto permite el recubrimiento en forma de tiras en perpendicular a la dirección de recubrimiento. Para ello, el recubrimiento se interrumpe a intervalos regulares y sincronizados con precisión, de modo que se crean tiras sin recubrimiento. Esta sincronización y la precisión de las formas que se pueden crear y la precisión de los bordes es posible de forma limitada. Por lo tanto la velocidad de proceso para una configuración intermitente de películas secas y un recubrimiento sobre un sustrato puede reducirse a la mitad en comparación con los recubrimientos continuos (~30 m/min en lugar de ~60 m/min).
[0030] Con el procedimiento de acuerdo con la invención, es posible lograr una estructuración de este tipo empleando una capa de imprimación promotora de la adherencia sobre la superficie de sustrato respectivo. Para ello, es necesario recubrir previamente la superficie de sustrato sobre la que se debe configurar la película seca en la geometría deseada con la capa de imprimación promotora de la adherencia. Dado que a este respecto solo se trata de una capa (seca),de aproximadamente 1 µm de grosor es más fácil estructurar la capa de imprimación en lugar de la capa de electrodo propiamente dicha (distintos procedimientos de impresión o pulverización). Cualquier geometría (rectangular, pero también redonda u otra) es posible. En un procedimiento de este tipo (por ejemplo, la Fig. 2), la capa de película seca seguiría formándose completamente en el primer rodillo de calandrado que rota más rápido. Sin embargo, solo en los putos donde la superficie de sustrato está provista de una capa de imprimación la formación de capas se realiza con la película seca. El exceso de película seca (no transferida a la superficie de sustrato) se retira del primer rodillo de calandrado, se prepara nuevamente y se puede reutilizar. Por lo tanto se puede realizar cualquier geometría con buena precisión sin reducir las velocidades de proceso.
[0031] También pueden estar dispuestos dos pares de rodillos de calandrado con primeros y segundos rodillos de calandrado uno al lado del otro con simetría especular, de manera que entre dos primeros rodillos de calandrado esté configurado un intersticio entre rodillos a través del cual se aplica película seca a dos lados de un sustrato guiado a través de este intersticio entre rodillos, y los dos primeros rodillos de calandrado presentan un sentido de giro opuesto.
[0032] En otra forma de realización, puede estar presente un primer rodillo de calandrado adicional que gire alrededor de un eje de rotación sobre el que se puede enrollar una película seca formada entre el primer rodillo de calandrado y el segundo rodillo de calandrado después de la salida del intersticio entre rodillos. Los dos primeros rodillos de calandrado deben presentar la misma velocidad circunferencial de giro. En esta forma de realización, un sustrato, preferentemente una lámina con la película seca, se puede guiar a través del intersticio entre rodillos entre el primer rodillo de calandrado y el segundo rodillo de calandrado y enrollarse sobre el primer rodillo de calandrado adicional. De acuerdo con la invención, se configura una película seca que presenta fibrillas configuradas anisotrópicamente. Debido al cizallamiento en el intersticio entre rodillos, estas fibrillas se configuran preferentemente de forma anisotrópica en la dirección de desplazamiento del primer rodillo y del segundo. La longitud de las fibrillas se encuentra en el intervalo entre 0,1 µm y 1000 µm. Alternativa o adicionalmente, la película seca con las fibrillas puede presentar una rugosidad Ra inferior a 10 µm. La película seca está dispuesta típicamente sobre un sustrato. Preferentemente, un dispositivo de almacenamiento electroquímico o un convertidor electroquímico presenta una película seca con las propiedades descritas o un sustrato provisto de la película seca con las propiedades descritas. La película seca de acuerdo con la invención se produce según el procedimiento descrito, es decir, el procedimiento descrito está configurado para producir la película seca.
[0033] También puede utilizarse para la producción una mezcla de polvo no fluida. A este respecto esta no fluidez se puede determinar bajo las condiciones de prueba de acuerdo con la norma alemana EN ISO 6186: 1998 (versión de agosto de 1998).
[0034] En los dibujos se muestran ejemplos de realización de la invención, que se explican a continuación con referencia a las figuras 1 a 3.
[0035] Muestran:
[0036] Fig. 1 una vista lateral esquemática de un dispositivo de laminación;
[0037] Fig. 2 una vista correspondiente a la figura 1 de un dispositivo de laminación doble y
[0038] Fig. 3 una vista correspondiente a la figura 1 del dispositivo de laminación con alimentación de sustrato.
[0039] En la figura 1 está representado en una vista lateral esquemática un dispositivo de laminación en el que desde un transportador de polvo 1 una mezcla de polvo seco apoyada en el transportador de polvo 1 llega a dos rodillos de calandrado 2a y 2b cromados idénticos en sus dimensiones y se lleva a un estado estable por estos rodillos mediante fuerzas de prensado y cizallamiento que actúan. El primer rodillo de calandrado 2a se hace funcionar en este sentido a una velocidad de giro más alta que el segundo rodillo de calandrado 2b, de modo que una película seca 3 que se configura permanece sobre el primer rodillo de calandrado 2a tras el proceso de prensado y cizallado combinado.
[0040] El polvo seco utilizado en el ejemplo de realización mostrado se presenta premezclado y presenta un 90 de porcentaje en peso de ketjenblack/azufre (1:2 m/m), un 3 de porcentaje en peso de politetrafluoroetileno (PTFE) y un 7 de porcentaje en peso de nanotubos de carbono de paredes múltiples (MWCNT). Para un electrodo de iones de litio se utiliza típicamente un 95 por ciento en peso de óxido de litio y manganeso, un 3 por ciento en peso de un aditivo conductor (en este caso, nanotubos de carbono de paredes múltiples, MWCNT) y un 2 por ciento en peso de PTFE. En un intersticio entre calandras situado entre el primer rodillo 2a y el segundo rodillo 2b se realiza una fibrilación de la mezcla de polvo seco, por lo que se genera la película seca cerrada 3.
[0041] Las velocidades de giro del primer rodillo 2a y del segundo rodillo 2b se encuentran en un intervalo entre 10:9 y 10:4, en el ejemplo de realización mostrado en 2:1, es decir, o bien 10 mm/s:5 mm/s o bien 20 mm/s:10 mm/s. En otros ejemplos de realización, también pueden utilizarse 80 mm/s:40 mm/s como velocidades de giro, en función de la ventana de parámetros y del estado de polvo. Las velocidades de giro más altas dan lugar en este sentido a películas secas más finas con una estructura ondulada menos pronunciada o fibrillas menos pronunciadas, es decir, una rugosidad superficial Ra menor. En el ejemplo de realización mostrado, las fibrillas presentan una longitud media de 10 µm y están configuradas anisotrópicas en la dirección de desplazamiento de los rodillos 2a y 2b. Mediante las velocidades de giro se ejerce una fuerza de cizallamiento sobre el polvo en el intersticio entre rodillos, que presenta una anchura de 50 µm en el ejemplo de realización mostrado, pero que también puede tener una anchura de entre 10 µm y 300 µm, que provoca la formación de fibrillas a lo largo de la dirección de desplazamiento. Esto tiene como consecuencia una estabilización mecánica y la formación de película sobre el primer rodillo 2a, que rota a mayor velocidad, y se evita una configuración de una película independiente (no obstante, puede conseguirse mediante la retirada mecánica del rodillo 2a, por ejemplo mediante cuchilla rasqueta, en caso necesario). En su lugar, se obtiene una película seca 3 soportada en el rodillo más rápido 2a, lo que resulta especialmente ventajoso para películas secas con un espesor inferior a 200 µm debido a la limitada estabilidad mecánica.
[0042] El primer rodillo 2a y el segundo rodillo 2b pueden calentarse en cada caso a una temperatura de 100 °C en el ejemplo de realización mostrado. Además, el primer rodillo 2a puede estar provisto de una superficie promotora de la adherencia a la que se adhiere la película seca 3, mientras que el segundo rodillo 2b presenta una superficie que reduce la adherencia de la película seca 3. Una fuerza lineal activa entre el primer rodillo 2a y el segundo rodillo 2b es de 400 N en el ejemplo de realización representado.
[0043] Mediante laminación subsiguiente sobre un descargador de corriente provisto de imprimación o aglutinante termoplástico, la película seca 3 se puede retira del primer rodillo 2a y por lo tanto se puede generar, por ejemplo, un electrodo fabricado sin disolventes.
[0044] En la figura 2 se reproduce en una vista correspondiente a la figura 1 un ejemplo de realización en el que se presenta una estructura simétrica compuesta por dos de los dispositivos de laminación mostrados en la figura 1. Las características recurrentes están provistas con símbolos de referencia idénticos en esta figura y en la siguiente. En el ejemplo de realización representado, el sustrato 4 se guía entre dos dispositivos de laminación que están dispuestos en simetría especular entre sí. Los dos primeros rodillos 2a, sobre los que en cada caso se guía una de las películas secas 3, están orientados uno hacia el otro, de modo que el sustrato 4 puede estar provisto de la película seca 3 en ambos lados, ya que ambas superficies están orientadas en cada caso hacia uno de los rodillos 2a. Para ello, el sustrato 4 se mueve a una velocidad que corresponde exactamente a la velocidad circunferencial de giro de los dos primeros rodillos 2a. En el ejemplo de realización mostrado, los dos dispositivos de laminación están construidos de forma idéntica a excepción de la disposición simétrica especular, es decir, presentan las mismas dimensiones en particular y se hacen funcionar a las mismas velocidades de giro o velocidades circunferenciales de giro. En otros ejemplos de realización, las películas secas 3 diferentes en su composición también se pueden aplicar al sustrato 4, pero en el ejemplo de realización reproducido en la Figura 2, las películas secas 3 son idénticas.
[0045] El procedimiento descrito permite además la producción de un electrodo con conductores de corriente alternativos como sustrato 4, por ejemplo, sustratos perforados con un peso por unidad de superficie bajo, como láminas metálicas perforadas o tejidos conductores. En el ejemplo de realización mostrado en la figura 2, el sustrato 4 es una lámina de aluminio con una imprimación de carbono como recubrimiento en ambas caras.
[0046] Esto permite la producción de películas continua para electrodos de batería para baterías primarias y secundarias, por ejemplo baterías de iones de litio, baterías de litio-azufre, baterías de sodio-azufre, baterías de estado sólido, electrodos para supercondensadores, electrodos para celdas de combustible, electrodos para celdas de electrólisis, electrodos para otros elementos electroquímicos, pero también membranas filtrantes o recubrimientos adsorbentes mediante el uso de partículas porosas, capas decorativas, capas ópticas para absorción y/o capas de materiales sensibles a la humedad o sensibles a los disolventes.
[0047] La figura 3 muestra en una vista lateral esquemática correspondiente a la figura 1 un ejemplo de realización de la invención, en la que el sustrato 4 se enrolla en forma de una lámina en un rollo de sustrato 5 y se introduce en el intersticio entre rodillos en forma de lámina de modo que la película seca 3 que se configura se lamina directamente sobre el sustrato 4 en el intersticio entre rodillos. En este ejemplo de realización, la película seca 3 ya no se apoya directamente, es decir, en contacto directo, sobre el primer rodillo 2a, sino que sólo se guía indirectamente sobre el primer rodillo 2a y se enrolla sobre otro rodillo 2a.
[0048] Por lo tanto, el procedimiento descrito permite una producción de electrodo directamente a partir de un polvo de película seca mezclado previamente sin etapas adicionales de fibrilación, de modo que no es necesario formar una película independiente. El procedimiento puede utilizarse para una fibrilación previa, en la que es posible aumentar la estabilidad mecánica de la película seca. Además, la película independiente puede realizarse al desprenderse del rodillo de soporte. La carga y la densidad pueden ajustarse mediante la velocidad circunferencial o las velocidades circunferenciales de giro del primer rodillo 2a y del segundo rodillo 2b y de la fuerza de prensado que actúa en la dirección del intersticio entre calandras o intersticio entre rodillos. La formación de película seca se realiza de manera autodosificante, el espesor de capa resultante es el resultado de la fuerza de prensado empleada de los dos rodillos 2a y 2b. La dosificación previa se lleva a cabo mediante un aporte continuo de una cantidad de polvo (adaptada a los parámetros del proceso) determinada, por ejemplo a través del transportador de polvo 1 o de un sustrato transportador. De este modo, también es posible influir en el grosor de capa.
[0049] La estabilidad mecánica de la película seca 3 se ajusta mediante las fuerzas de prensado y las velocidades de rotación (velocidades de cizallamiento) empleadas. En comparación con las películas aisladas que únicamente se prensaron en el intersticio entre rodillos a las mismas velocidades de rotación de los rodillos 2a y 2b, las películas secas 3 producidas mediante el procedimiento propuesto presentan una estabilidad mecánica considerablemente aumentada.
[0050] Las características de las distintas formas de realización divulgadas únicamente en los ejemplos de realización pueden combinarse entre sí y reivindicarse individualmente.

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para producir una película seca (3), en el que una mezcla de polvo seco se procesa mediante un dispositivo de laminación con un primer rodillo (2a) y un segundo rodillo (2b) para formar la película seca (3), en donde
el primer rodillo (2a) presenta una velocidad circunferencial de giro más alta que el segundo rodillo (2b) y la película seca (3) se apoya en el primer rodillo (2a),
en donde se configura una película seca (3) que presenta fibrillas configuradas anisotrópicamente,caracterizado por quese mantiene una relación de la velocidad circunferencial de giro del primer rodillo (2a) con respecto a la velocidad circunferencial de giro del segundo rodillo (2b) de 10:5 a 10:1.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,caracterizado por quese mantiene una relación de la velocidad circunferencial de giro del primer rodillo (2a) con respecto a la velocidad circunferencial de giro del segundo rodillo (2b) de 10:5 a 10:3, de manera especialmente preferente 2:1.
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quese utiliza una mezcla de polvo no fluida para producir una película seca.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queel primer rodillo (2a) está provisto de una modificación promotora de la adherencia y/o el segundo rodillo (2b) está provisto de una modificación que reduce la adherencia.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quela película seca (3) se aplica sobre un sustrato (4), en donde preferentemente el sustrato (4)
i) se mueve para la aplicación a una velocidad que corresponde a la velocidad circunferencial de giro del primer rodillo (2a); y/o
ii) se mueve sobre el primer rodillo (2a) mientras que la película seca (3) se configura sobre el sustrato (4); y/o iii) se utiliza de un material metálico; y/o
iv) antes de laminar la película seca (3) se provee de una imprimación, preferentemente termoplástica, y/o un aglutinante, preferentemente termoplástico sobre una superficie respectiva; y/o
v) de un metal expandido, una tela metálica, un no tejido, una lámina de cobre o una lámina de aluminio con una imprimación de carbono aplicada.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quela película seca (3) i) se configura por el primer rodillo (2a) y el segundo rodillo (2b) con una fuerza lineal de 100 N/cm a 10 kN/cm, preferentemente 400 N/cm, que actúa entre los rodillos en el intersticio entre rodillos; y/o
ii) con un espesor inferior a 500 µm, preferentemente inferior a 300 µm, de manera especialmente preferente inferior a 150 µm.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quese utiliza una mezcla de polvo seco que contiene politetrafluoroetileno, un aditivo conductor, carbono poroso, un óxido de metal de transición y/o azufre.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quecon una capa de imprimación promotora de la adherencia sobre las respectivas zonas superficiales de sustrato se consigue para la configuración de una estructuración de la película seca (3), preferentemente en forma de tiras ro rectangular y de manera especialmente preferente en la dirección de recubrimiento.
9. Dispositivo de laminación para la realización del procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en donde se introduce una mezcla de polvo seco en el intersticio entre rodillos entre un primer rodillo de calandrado (2a) y un segundo rodillo de calandrado (2b), y el primer y segundo rodillos de calandrado (2a y 2b) están configurados o accionados de manera que el primer rodillo de calandrado (2a) presenta una velocidad circunferencial de giro más alta que el segundo rodillo de calandrado (2b) y el primer y segundo rodillos de calandrado (2a y 2b) presentan un sentido de giro opuesto en cada caso,
en donde el dispositivo de laminación es adecuado para configurar una película seca (3) que presenta fibrillas configuradas anisotrópicamente,
caracterizado por queel dispositivo de laminación está configurado para mantener una relación de la velocidad circunferencial de giro del primer rodillo (2a) con respecto a la velocidad circunferencial de giro del segundo rodillo (2b) de 10:5 a 10:1.
10. Dispositivo de laminación según la reivindicación anterior,caracterizado por queadicionalmente a la mezcla de polvo seco un sustrato (4) se guía a través del intersticio entre rodillos.
11. Dispositivo de laminación según la reivindicación 9,caracterizado por quedos pares de rodillos de calandrado con un primer y segundo rodillo de calandrado (2a y 2b) están dispuestos uno al lado del otro en simetría especular de manera que entre dos primeros rodillos de calandrado (2a) se configura un intersticio entre rodillos, a través de la cual se provee película seca (3) en dos lados de un sustrato (4) guiado también a través de este intersticio entre rodillos, y
los dos primeros rodillos de calandrado (2a) presentan un sentido de giro opuesto.
12. Dispositivo de laminación según la reivindicación 9,caracterizado por quese presenta un primer rodillo de calandrado (2a) adicional que gira alrededor de un eje de rotación, sobre el que se puede enrollar una película seca configurada entre el primer rodillo de calandrado (2a) y el segundo rodillo de calandrado (2b) después de salir del intersticio entre rodillos, y los dos primeros rodillos de calandrado (2a) presentan la misma velocidad circunferencial de giro.
13. Película seca producida con un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8,caracterizada por quelas fibrillas presentan una longitud de 0,1 µm a 1000 µm.
14. Película seca según la reivindicación 13,caracterizada por quela lámina seca (3) se aplica sobre un sustrato (4).
15. Dispositivo de almacenamiento electroquímico o convertidor electroquímico que presenta una película seca según una de las reivindicaciones 13 o 14.
ES22192127T 2017-05-16 2018-05-14 Method of forming dry film, rolling device, dry film and substrate coated with the dry film Active ES3062925T3 (en)

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DE102017208220.8A DE102017208220A1 (de) 2017-05-16 2017-05-16 Verfahren zum Herstellen eines Trockenfilms sowie Trockenfilm und mit dem Trockenfilm beschichtetes Substrat

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