GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine Batterieelektrodenfolie umfassend eine Aluminiumlegierung, wobei die Aluminiumlegierung die folgende Zusammensetzung in Gew.-% aufweist: Si: 0,01 - 0,15 Gew.-%, Fe: 0,02 - 0,4 Gew.-%, Cu: < 0,08 Gew.-%, Mn: < 0,03 Gew.-%, Mg: < 0,03 Gew.-%, Cr: < 0,01 Gew.-%, Ti: 0,005 - 0,03 Gew.-%, wobei die Aluminiumlegierung Verunreinigungen jeweils bis maximal 0,05 %, insgesamt bis maximal 0,15 % aufweisen kann, wobei die verbleibenden Gew. % Aluminium sind, wobei der Anteil an Aluminium jedoch mindestens 99,35 Gew.-% sein muss; wobei die Batterieelektrodenfolie

intermetallische Phasen einer Durchmesserlänge von 0,1 bis 1,0 gm mit einer Dichte < 9500 Partikeln/mm ² aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Batterieelektrodenfolie, ihre Verwendung zur Herstellung von Akkumulatoren, sowie Akkumulatoren, enthaltend die Batterieelektrodenfolie.

TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND

Lithium-Ionen- Akkumulatoren bestehen im Kern aus abwechselnd übereinander

angeordneten Anoden- und Kathodenschichten, die durch Separatorschichten voneinander getrennt sind. Für die Kathodenschichten wird typischerweise mit Li-haltiger Elektrodenpaste beschichtete Aluminiumfolie verwendet. Bei der Anodenschicht kann es sich zum Beispiel um mit Graphit beschichtete Kupferfolie und bei der Separatorschicht um eine für Li-Ionen durchlässige Polymerschicht handeln. Die Aluminiumfolie dient bei der Kathodenschicht einerseits als Träger bzw. Substrat für die Elektrodenpaste und andererseits zur Ableitung des Stroms, d.h. als sogenannter

Stromableiter.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Batterieelektrodenfolie sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Batterieelektrodenfolie mit guter bzw. hoher Leitfähigkeit in möglichst geringer Dicke mit zwei annähernd gleichen Oberflächen zur Verfügung zu stellen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Batterieelektrodenfolie umfassend eine

Aluminiumlegierung bereitgestellt,

wobei die Aluminiumlegierung die folgende Zusammensetzung in Gew.-% aufweist:

Si: 0,01 - 0,15 Gew.-%,

Fe: 0,02 - 0,4 Gew.-%,

Cu: < 0,08 Gew.-%

Mn: < 0,03 Gew.-%,

Mg: < 0,03 Gew.-%,

Cr: < 0,01 Gew.-%

Ti: 0,005 - 0,03 Gew.-%

wobei die Aluminiumlegierung Verunreinigungen jeweils bis maximal 0,05 %, insgesamt bis maximal 0,15 % aufweisen kann,

wobei die verbleibenden Gew. % Aluminium sind,

wobei der Anteil an Aluminium jedoch mindestens 99,35 Gew.-% sein muss;

wobei die Batterieelektrodenfolie intermetallische Phasen einer Durchmesserlänge von 0,1 bis

1,0 mhi mit einer Dichte < 9500 Partikeln/mm ² aufweist.

Die Erfinder erkannten, dass durch die an die spezifische Legierungszusammensetzung angepasste Verarbeitung der oben genannten Aluminiumlegierung eine Aluminiumfolie bereitgestellt werden kann, die durch eine geringe Dichte der Phase einer Durchmesserlänge von 0,1 bis 1,0 mhi gekennzeichnet ist und eine gute bzw. hohe elektrische Leifähigkeit aufweist.

Bevorzugten Ausführungsformen beziehen sich auf Batterieelektrodenfolie deren

intermetallische Phasen einer Durchmesserlänge von 0,1 bis 1,0 pm mit einer Dichte < 7000 Partikeln/mm ² aufweisen.

Die erfindungsgemäßen Batterieelektrodenfolien zeichnen sich daher insbesondere durch eine gute bzw. hohe elektrische Leitfähigkeit und bei gleichzeitiger guter bzw. hoher mechanischer Belastbarkeit aus. Die Batterieelektrodenfolie kann eine elektrische Mindestleitfähigkeit von

> 56 % IACS, insbesondere von ungefähr 56 % bis 63 % IACS aufweisen. Ferner kann die Batterieelektrodenfolie kann eine Zugfestigkeit (in Walzrichtung und quer zur Walzrichtung) Rm > 165 MPa aufweisen.

Typischerweise zeigt die Batterieelektrodenfolie eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 0,07 bis 0,22 pm auf beiden Seiten. Bevorzugt beträgt der Unterschied der Oberflächenrauhigkeit Ra auf beiden Seiten der Batterieelektrodenfolie maximal 0,03 pm.

Insbesondere weist die Batterieelektrodenfolie eine Kohlenstoffbelegung von < 5 mg/m ² auf. In einigen Ausführungsformen liegt die Oberflächenspannung der Batterieelektrodenfolie bei

> 30 dyn/cm, wie z.B. > 32 dyn/cm.

Üblicherweise weist die Batterieelektrodenfolie eine Dicke von 8 bis 20 pm, vorzugsweise von 12 pm auf.

Die Batterieelektrodenfolie, insbesondere bei einer Dicke von 12 pm, kann die folgende mechanische Eigenschaften zeigen:

Rm (in Walzrichtung): > 165 MPa,

Rm (quer zur Walzrichtung): > 165 MPa, Rp0.2 (in Walzrichtung): > 110 MPa,

Al 00 (in Walzrichtung): > 1,0%.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer

Batterieelektrodenfolie (12, 22),

bei dem ein Aluminiumwarmband (8) mit einer Warmbanddicke von mindestens 2,5 mm aus einer Aluminiumlegierung wie in den Ansprüchen 1, 10 und 11 beschrieben, bereitgestellt wird und

bei dem das Aluminiumwarmband (8) in mehreren Kaltwalzstichen (Kl, Kx, Kx+l, Ky, Ky+l, Kn) auf eine Enddicke von 8 bis 20 pm kaltgewalzt wird,

wobei das Kaltwalzen ab einer Ausgangsdicke von mindestens lmm ohne Zwischenglühen erfolgt.

Typischerweise wird das Kaltwalzen von Warmbanddicke auf Enddicke ohne

Zwischenglühen durchgeführt.

Die Erfinder erkannten, dass die Verarbeitung der oben beschriebenen Aluminiumlegierung durch ein Verfahren das kein kontinuierliches Stranggussverfahren (continous Casting) ist, insbesondere durch das oben beschriebene Verfahren, Aluminiumfolien, insbesondere Batterieelektrodenfolien, mit einer guten bzw. hohen mechanischen Belastbarkeit und einer guten bzw. hohen Leitfähigkeit hergestellt werden können.

Insbesondere wird im Verfahren auf eine Enddicke von 8 bis höchstens 20 pm, vorzugsweise von 12 pm kaltgewalzt.

In einigen Ausführungsformen beträgt der Abwalzgrad pro Kaltwalzstich ab einer

Ausgangsdicke von zumindest 0,55 mm, vorzugsweise von zumindest 1,5 mm, höchstens

60%

In besonderen Ausführungsformen des Verfahrens wird das Aluminiumband ab einer Dicke von zumindest 0,1 mm, vorzugsweise von zumindest 0,2 mm, zwischen zwei Kaltwalzstichen abgekühlt, insbesondere auf eine Temperatur von höchstens 50 °C.

Das Aluminiumband kann bis auf Enddicke einlagig kaltgewalzt werden.

Folglich bezieht sich ein weiterer Aspekt der Erfindung auf eine Batterieelektrodenfolie, die nach dem hier beschriebenen Verfahren gefertigt ist.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer

Batterieelektrodenfolie als Stromableiterfolie, insbesondere zur Herstellung eines

Akkumulators, insbesondere eines Lithium-Ionen- Akkumulators.

Ein anderer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf einen Akkumulator, insbesondere Lithium- Ionen- Akkumulator, mit einem Stromableiter aus einer Batterieelektrodenfolie der Erfindung.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Abbildung 1 Erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens

Abbildung 2 Zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens

Abbildung 3 Ausschnitt eines Verfahrens zur Herstellung von Lithium-Ionen- Akkumulatoren

Abbildung 4a-b Schematische Darstellung des Schichtenaufbaus eines Lithium-Ionen-

Akkumulators in Flachbauweise BE SC HREIBUN G BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Es sei daraufhingewiesen, dass "umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und "eine" oder "ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei daraufhingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die im Verweis auf eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können.

Es wurde festgestellt, dass sich aus der Aluminiumlegierung durch die beschriebene

Verarbeitung Aluminiumfolie herstellen lassen, die durch eine geringe Dichte an Phasen mit einer Durchmesserlänge von 01, bis 1,0 mhi gekennzeichnet sind und eine hohe Leitfähigkeit aufweisen. Dadurch eignen sich diese Aluminiumfolien besonders als

Batterieelektrodenfolien zur Herstellung von Akkumulatoren, insbesondere Lithium-Ionen- Akkumulatoren.

Die Aluminiumlegierung weist einen Siliziumgehalt von 0,01 bis 0,15 Gew.-% und einen Eisenanteil von 0,02 bis 0,4 Gew.-% auf. Diese Bereiche haben sich als geeignet für die gewünschten Eigenschaften einer aus der Aluminiumlegierung hergestellten Aluminiumfolie herausgestellt.

Die Aluminiumlegierung weist weiterhin einen Kupfergehalt von < 0,08 Gew.-%, einen Mangangehalt von < 0,03 Gew.-%, einen Magensiumgehalt von < 0,03 Gew.-%, einen Chromgehalt von < 0,01 Gew.-% und einen Titangehalt von 0,005 bis 0,03 Gew.-% auf. Es wurde festgestellt, dass durch die genaue gemeinsame Einstellung der Elemente Cu, Ti, Mn, Mg und Cr in den jeweils angegebenen Bereichen eine niedrig legierte Aluminiumlegierung erreicht wird, die sich gleichwohl gut durch Kaltumformung, insbesondere durch

Folienwalzen, verfestigen lässt.

Darüber hinaus bleiben Cu und Mn, aber auch Si aufgrund deren Löslichkeitsgrenzen größtenteils in der Lösung, d.h. in der Aluminium-Matrix, und üben eine rücktreibende Kraft auf statische und dynamische Erholung aus. Das ermöglicht mit den angegebenen Gehalten für Cu, Mn und Si eine kontinuierliche Festigkeitssteigerung durch Kaltverfestigung.

Weiterhin führt die beschriebene Zusammensetzung zu einer besseren Thermostabilität der Aluminiumfolie, da die Entfestigung der Aluminiumfolie bei Wärmebehandlung durch die gelösten Elemente gehemmt wird.

Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumfolie, insbesondere einer Batterieelektrodenfolie, bei dem ein Aluminiumwarmband mit einer Warmbanddicke von mindestens 3 mm aus der zuvor beschriebenen Aluminiumlegierung bereitgestellt wird und bei dem das Aluminiumwarmband in mehreren Kaltwalzstichen auf eine Enddicke von minimal 8 und höchstens 20 gm kaltgewalzt wird, wobei das Kaltwalzen ab einer Ausgangsdicke ohne Zwischenglühen erfolgt. Weiterhin wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine mit diesem Verfahren hergestellte Aluminiumfolie gelöst.

Durch das Folienwalzen ohne Zwischenglühen der erfindungsgemäßen Legierung wird eine höhere Festigkeit in Kombination mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit erreicht. Die Phasenanalyse zeigt, dass diese Ausführung eine geringe Dichte von Phasen einer

Durchmesserlänge von 0,1 bis 1,0 gm aufweisen.

Daher ist ein Hauptaspekt der Erfindung ist die Bereitstellung einer Batterieelektrodenfolie umfassend eine Aluminiumlegierung,

wobei die Aluminiumlegierung die folgende Zusammensetzung in Gew.-% aufweist:

Si: 0,01 - 0,15 Gew.-%,

Fe: 0,02 - 0,4 Gew.-%,

Cu: < 0,08 Gew.-%

Mn: < 0,03 Gew.-%,

Mg: < 0,03 Gew.-%,

Cr: < 0,01 Gew.-%

Ti: 0,005 - 0,03 Gew.-% wobei die Aluminiumlegierung Verunreinigungen jeweils bis maximal 0,05 %, insgesamt bis maximal 0,15 % aufweisen kann,

wobei die verbleibenden Gew. % Aluminium sind,

wobei der Anteil an Aluminium jedoch mindestens 99,35 Gew.-% sein muss;

wobei die Batterieelektrodenfolie intermetallische Phasen einer Durchmesserlänge von 0,1 bis

1,0 gm mit einer Dichte < 9500 Partikeln/mm ² aufweist.

Die hier angegebenen Durchmesserlängen, beziehen sich auf die maximalen

Durchmesserlängen der Partikel. Die Partikel werden in den Rasterelektronen

mikroskopaufnahmen als zweidimensionale Partikel dargestellt. Der längste zu detektierende Durchmesser dieser zweidimensionalen Darstellung gibt die maximale Durchmesserlänge wieder.

Der Fachmann ist mit Verfahren zur Bestimmung der Durchmesserlänge der intermetallische Phasen vertraut. Beispielsweise können die Durchmesserlänge mit Hilfe eines

Feldemissionsrasterelektronenmikroskop (Zeiss Merlin) mit B2D4-Detektor (pneumatisch betriebener Detektor für Feldemissions-Rastereletronenmikroskop) bei einer Vergrößerung von 1000:1 und einer Beschleunigungsspannung von lOkV gemessen werden.

Eine weitere Ausführungsform bezieht sich auf eine Batterieelektrodenfolie umfassend eine Aluminiumlegierung,

wobei die Aluminiumlegierung die folgende Zusammensetzung in Gew.-% aufweist:

Si: < 0,10 Gew.-%,

Fe: < 0,l2 Gew.-%,

Cu: < 0,03 Gew.-%

Mn: < 0,02 Gew.-%,

Mg: < 0,02 Gew.-%,

Zn: < 0,03 Gew.-%

Ti: 0,017 - 0,020 Gew.-%

wobei die Aluminiumlegierung Verunreinigungen jeweils bis maximal 0,01 %, insgesamt bis maximal 0,15 % aufweisen kann,

wobei die verbleibenden Gew. % Aluminium sind,

wobei der Anteil an Aluminium jedoch mindestens 99,80 Gew.-% sein muss;

wobei die Batterieelektrodenfolie intermetallische Phasen einer Durchmesserlänge von 0,1 bis 1,0 gm mit einer Dichte < 7000 Partikeln/mm ² aufweist; Insbesondere kann eine derartige Batterieelektrodenfolie mit einer Banddicke von < 20 gm intermetallische Phasen einer Durchmesserlänge von 0,1 bis 1,0 gm mit einer Dichte < 7000 Partikeln/mm ² aufweisen; Insbesondere kann eine derartige Batterieelektrodenfolie mit einer Banddicke von < 12 gm intermetallische Phasen einer Durchmesserlänge von 0,1 bis 1,0 gm mit einer Dichte < 4000 Partikeln/mm ² aufweisen; Insbesondere kann eine derartige Batterieelektrodenfolie mit einer Banddicke von < 20 gm intermetallische Phasen einer Durchmesserlänge von 0,1 bis 1,0 gm mit einer Dichte < 4000 Partikeln/mm ² aufweisen (gemessen bei einer Vergrößerung lOOOx und einer Beschleunigungsspannung von 10 kV); Insbesondere kann eine derartige

Batterieelektrodenfolie mit einer Banddicke von < 12 gm intermetallische Phasen einer Durchmesserlänge von 0,1 bis 1,0 gm mit einer Dichte < 2000 Partikeln/mm ² aufweisen (gemessen bei einer Vergrößerung lOOOx und einer Beschleunigungsspannung von 10 kV).

Eine weitere Ausführungsform bezieht sich auf eine Batterieelektrodenfolie umfassend eine Aluminiumlegierung,

wobei die Aluminiumlegierung die folgende Zusammensetzung in Gew.-% aufweist:

Si: 0,1 - 0,15 Gew.-%,

Fe: 0,3 - 0,4 Gew.-%,

Cu: < 0,05 Gew.-%

Mn: < 0,0l Gew.-%,

Mg: < 0,0029 Gew.-%,

Cr: < 0,01

Zn: < 0,05 Gew.-%

Ti: < 0,03 Gew.-%

wobei die Aluminiumlegierung Verunreinigungen jeweils bis maximal 0,015 %, insgesamt bis maximal 0,05 % aufweisen kann, wobei die verbleibenden Gew. % Aluminium sind,

wobei der Anteil an Aluminium jedoch mindestens 99,35 Gew.-% sein muss;

wobei die Batterieelektrodenfolie intermetallische Phasen einer Durchmesserlänge von 0,1 bis 1,0 gm mit einer Dichte < 7000 Partikeln/mm ² aufweist; Insbesondere kann eine derartige Batterieelektrodenfolie mit einer Banddicke von < 9 gm intermetallische Phasen einer Durchmesserlänge von 0,1 bis 1,0 gm mit einer Dichte < 1000 Partikeln/mm ² aufweisen; Insbesondere kann eine derartige Batterieelektrodenfolie mit einer Banddicke von < 9 gm intermetallische Phasen einer Durchmesserlänge von 0,1 bis 1,0 gm mit einer Dichte < 1000 Partikeln/mm ² aufweisen; Insbesondere kann eine derartige Batterieelektrodenfolie mit einer Banddicke von < 9 gm intermetallische Phasen einer Durchmesserlänge von 0,1 bis 1,0 gm mit einer Dichte < 600 Partikeln/mm ² aufweisen (gemessen bei einer Vergrößerung lOOOx und einer Beschleunigungsspannung von 10 kV).

Typischer Weise weist die Batterieelektrodenfolie intermetallische Phase einer

Durchmesserlänge von 0,1 bis 1,0 gm mit einer Dichte von mindestens 100 Partikeln/mm ² , mindestens 1000 Partikeln/mm ² auf.

In besonderen Ausführungsformen weist die Batterieelektrodenfolie intermetallische Phase einer Durchmesserlänge von > 1,0 gm mit einer Dichte von mindestens 2000 Partikeln/mm ² auf. Insbesondere kann eine Batterieelektrodenfolie mit einer Banddicke von < 12 gm, intermetallische Phasen einer Durchmesserlänge von > 1,0 gm mit einer Dichte von mindestens 3000 Partikeln/mm ² , bevorzugt mindestens 4000 Partikel/mm ² aufweisen.

Insbesondere können, Batterieelektrodenfolie mit einer Banddicke von < 15 gm, die intermetallische Phasen eine Durchmesserlänge von > 1,0 gm einer Dichte von mindestens 3000 Partikeln/mm ² , bevorzugt mindestens 4000 Partikel/mm ² , aufweisen.

Die angegebenen Partikeldichten wurden bei einer Vergrößerung von 1000:1 und einer Beschleunigungsspannung von lOkV gemessen. Es wurde festgestellt, dass sich ein Aluminiumband aus der zuvor beschriebenen Legierung durch Kaltwalzen von einer Dicke von mindestens 3 mm auf mindestens 8 und höchstens 20 gm so verfestigen lässt, gute Festigkeitswerte erreicht werden können. Die mit dem Verfahren hergestellte Aluminiumfolie weist demnach eine erhöhte Festigkeit bei guter bzw. hoher Leitfähigkeit auf

Dadurch eignet sich die Aluminiumfolie besonders gut zur Herstellung von Akkumulatoren, insbesondere Lithium-Ionen- Akkumulatoren. Entsprechend wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch die Verwendung der zuvor genannten

Aluminiumlegierung zur Herstellung von Akkumulatoren, insbesondere Lithium-Ionen- Akkumulatoren sowie durch die Verwendung der zuvor beschriebenen Aluminiumfolie als Stromableiterfolie, insbesondere zur Herstellung eines Akkumulators, insbesondere eines Lithium-Ionen- Akkumulators. Darüber hinaus wird die zuvor genannte Aufgabe gelöst durch einen Akkumulator, insbesondere einen Lithium-Ionen- Akkumulator, mit einem

Stromableiter aus der zuvor beschriebenen Aluminiumfolie.

Bei dem Verfahren wird ein Aluminiumwarmband mit einer Warmbanddicke von mindestens 3 mm aus der zuvor genannten Legierung bereitgestellt. Unter der Warmbanddicke wird die Dicke des Aluminiumbands verstanden, die am Ende des Warmwalzens erreicht ist. Das Aluminiumwarmband kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass ein Barren aus einer Schmelze mit der zuvor genannten Legierungszusammensetzung gegossen und nach einer optionalen Homogenisierungsbehandlung auf eine Dicke von 3 mm oder mehr warmgewalzt wird. Die Warmbandtemperatur, d.h. die Temperatur des Warmbands unmittelbar nach dem letzten Warmbandstich, liegt typischerweise im Bereich zwischen 300 °C und 350° C, beispielsweise bei 330° C.

Das Aluminiumwarmband wird in mehreren Kaltwalzstichen auf eine Enddicke von 8 bis höchstens 20 pm kaltgewalzt. Die Anzahl der Kaltwalzstiche kann bedarfsgemäß eingestellt werden, beträgt vorzugsweise jedoch mindestens sieben. Das Kaltwalzen erfolgt ab einer Ausgangsdicke von mindestens 1 mm, vorzugsweise mindestens 2 mm, insbesondere mindestens 3 mm, ohne Zwischenglühung. Das bedeutet, dass das Aluminiumband ab einer Dicke von mindestens 1 mm, vorzugsweise mindestens 2 mm, insbesondere mindestens 3 mm, zwischen zwei Kaltwalzstichen keiner

Zwischenglühung (mehr) unterzogen wird. Vorzugsweise erfolgt bereits ab Warmbanddicke keine Zwischenglühung, d.h. das Kaltwalzen erfolgt vorzugsweise vollständig ohne

Zwischenglühungen.

Unter der Ausgangsdicke wird die Dicke des Aluminiumbands vor dem betreffenden

Kaltwalzstich verstanden. Unter einem Stich wird das einmalige Walzen eines Bands verstanden.

Eine Zwischenglühung führt zu einer zumindest teilweisen Rekristallisierung des

Aluminiumbands bzw. zu einer Reduzierung von Versetzungen und wirkt einer

Materialverfestigung entgegen. Durch den Verzicht auf die Zwischenglühung ab einer bestimmten Ausgangsdicke kann durch die starke Umformung des Bands eine gute

Verfestigung erreicht werden, so dass das Aluminiumband bzw. die Aluminiumfolie auf Enddicke gute Festigkeiten aufweist.

Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der Aluminiumlegierung, des Verfahrens, der Aluminiumfolie, dessen Verwendung und des Akkumulators beschrieben. Die einzelnen Ausführungsformen sind jeweils für die Aluminiumlegierung, das Verfahren, die Aluminiumfolie, dessen Verwendung und den Akkumulator anwendbar und können darüber hinaus auch untereinander kombiniert werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens liegt die Warmbanddicke im Bereich 3 - 5 mm. Mit einer Mindestdicke des Warmbands von 4 mm konnten beim nachfolgenden Kaltwalzen auf die angestrebte Enddicke gute Verfestigungen erreicht werden. Vorzugsweise erfolgt das Kaltwalzen ab Warmbanddicke ohne Zwischenglühen. Bei einer Warmbanddicke von mehr als 5 mm lässt sich das Warmband nur noch schlecht handhaben, insbesondere schlecht zu einem Coil aufwickeln.

Bei einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Kaltwalzen von Warmbanddicke auf Enddicke ohne Zwischenglühen. Bei dieser Ausführungsform wird also grundsätzlich auf ein Zwischenglühen zwischen den Kaltwalzstichen verzichtet, unabhängig von der

Ausgangsdicke. Auf diese Weise kann eine verbesserte Verfestigung des Aluminiumbands durch das Kaltwalzen erreicht werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform wird auf eine Enddicke von 8 bis 20 gm, vorzugsweise höchstens 15 gm, insbesondere höchstens 10 bis 12 gm kaltgewalzt. Bei einer entsprechenden Ausführungsform der Aluminiumfolie weist diese eine Dicke von 8 bis 20 gm, vorzugsweise höchstens 15 gm, insbesondere höchstens 12 gm auf. Mit der zuvor beschriebenen Legierung lassen sich Aluminiumfolien mit geringer Dicke herstellen, die gleichwohl eine gute bzw. hohe Festigkeit aufweisen, so dass sie bei der Verarbeitung zu Akkumulatoren nicht reißen. Dadurch lassen sich Material und Gewicht einsparen sowie die Energiedichte der

Akkumulatoren erhöhen.

Bei einer weiteren Ausführungsform beträgt der Abwalzgrad pro Kaltwalzstich ab einer Ausgangsdicke von zumindest 0,7 mm, vorzugsweise ab einer Ausgangsdicke von zumindest 1,5 mm höchstens 60 %. Der Abwalzgrad pro Kaltwalzstich wird demnach auf max. 60% begrenzt, bevor die Ausgangsdicke einen Wert von 0,7 mm bzw. bevorzugt von 1,5 mm unterschreitet.

Unter dem Abwalzgrad A eines Kaltwalzstichs wird die Dickenänderung durch den

Kaltwalzstich, d.h. die Differenz zwischen der Banddicke nach dem Kaltwalzstich d _nach und der Ausgangsdicke d _VOr , im Verhältnis zur Ausgangsdicke d _VOr , angegeben in Prozent, verstanden:

A (dvor dnach)/ dv Wird das Band in einem Kaltwalzstich zum Beispiel von 200 pm auf 100 pm abgewalzt, so ergibt sich für den Abwalzgrad: A = (200pm - l00pm)/200pm = 0,5 = 50%.

Es wurde festgestellt, dass der durch die Kaltwalzumformung hervorgerufene Wärmeeintrag das Aluminiumband so stark erwärmen kann, dass eine nennenswerte Entfestigung eintritt. Durch die Begrenzung des Abwalzgrads auf höchstens 60 % ab einer Ausgangsdicke von zumindest 0,7 mm, vorzugsweise zumindest 1,5 mm, wird dies verhindert, so dass sich bessere Festigkeiten des Bands bei Enddicke erreichen lassen.

Bei einer weiteren Ausführungsform wird das Aluminiumband ab einer Dicke von zumindest 0,1 mm, vorzugsweise zumindest ab einer Dicke von zumindest 0,2 mm, zwischen zwei Kaltwalzstichen abgekühlt, insbesondere auf eine Temperatur von höchstens 50 °C. Auf diese Weise kann die durch die Kaltwalzumformung in das Band eingebrachte Wärmeenergie zwischen den einzelnen Kaltwalzstichen abgegeben werden, so dass die Temperatur des Aluminiumbands nicht über mehrere Kaltwalzstiche übermäßig ansteigt, was zu einer Entfestigung des Bands führen würde. Dadurch sind höhere Festigkeiten bei Enddicke erreichbar. Da der Wärmeanstieg pro Kaltwalzstich besonders bei dünneren Banddicken kritisch ist, wird bei der Ausführungsform des Verfahrens mit dem Abkühlschritt zwischen zwei Kaltwalzstichen begonnen, bevor die Ausgangsdicke einen Wert von 0,7 mm, vorzugsweise 1 ,5 mm unterschreitet.

Zur Abkühlung des Aluminiumbands kann dieses zwischen zwei Kaltwalzstichen

beispielsweise für mindestens 24 Stunden gelagert werden, vorzugsweise bei

Raumtemperatur. Dadurch lässt sich ein Abkühlen des Bands von typischerweise 80 °C bis 100 °C unmittelbar nach einem Kaltwalzstich auf höchstens 50 °C erreichen.

Bei einer weiteren Ausführungsform wird das Aluminiumband bis auf Enddicke einlagig kaltgewalzt. Das Aluminiumband wird demnach auch bei dünnen Ausgangsdicken nicht gedoppelt, wie es sonst bei der Herstellung von Aluminiumfolie üblich ist. Durch das einlagige Walzen bis auf Enddicke weist die Aluminiumfolie beidseitig eine ähnliche

Beschaffenheit auf, insbesondere vergleichbare Rauheiten, was sich positiv auf die gleichmäßige Beschichtbarkeit der Aluminiumfolie auswirkt.

Darüber hinaus kann durch das einlagige Walzen auf Enddicke gegenüber doppelt gewalzten Aluminiumfolien die erforderliche Menge an Walzöl reduziert werden, da für das

doppellagige Walzen eine erhebliche Menge Walzöl zwischen die beiden Aluminiumlagen aufgebracht werden muss, um diese nach dem Walzen voneinander trennen zu können. Durch das einlagige Walzen lassen sich damit organische Verunreinigungen auf der Bandoberfläche reduzieren, vorzugsweise auf eine Restwalzölbelegung von maximal 5 mg Kohlenstoff pro Quadratmeter, was sich als vorteilhaft bei der Verwendung der Aluminiumfolie zur

Herstellung von Lithium-Ionen- Akkumulatoren herausgestellt hat.

Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Aluminiumfolie, insbesondere bei einer Dicke von maximal 12 pm, folgende mechanische Eigenschaften auf, insbesondere im walzharten Zustand:

Rm (in Walzrichtung): > 165 MPa,

Rm (quer zur Walzrichtung): > 165 MPa,

Rp0.2 (in Walzrichtung): > 110 MPa,

A100 (in Walzrichtung): > 1,0%.

Rm ist die Zugfestigkeit, Rp0,2 die 0,2 %-Dehngrenze und Al 00 die Bruchdehnung (mit Probenlänge 100mm), jeweils gemessen im Zugversuch nach DIN 50154: 1980-12 und DIN EN 546-2:2007-03.

Der Zusatz„in Walzrichtung“ bedeutet, dass je eine Zugprobe mit der Probenlänge in Walzrichtung zu verwenden ist, und der Zusatz„quer zur Walzrichtung“ bedeutet, dass je eine Zugprobe mit der Probenlänge quer zur Walzrichtung zu verwenden ist. Es wurde festgestellt, dass durch die Verwendung der zuvor beschriebenen Legierung und des zuvor beschriebenen Verfahrens eine Folie hergestellt werden kann, die die oben genannten mechanischen Eigenschaften aufweist.

Es wurde festgestellt, dass mit der beschriebenen Legierung eine hohe Thermostabilität der Aluminiumfolie erreicht werden kann, so dass die Aluminiumfolie auch nach einer solchen Wärmebehandlung gute mechanische Eigenschaften aufweist. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei der Verwendung der Aluminiumfolie zur Herstellung von Lithium-Ionen- Akkumulatoren, da die Aluminiumfolie auch nach einem, der Beschichtung mit Lithium haltigem Elektrodenmaterial folgenden Trocknungsvorgang gute Festigkeitswerte aufweist.

Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Aluminiumfolie auf beiden Seiten einen Rauheitswert Ra im Bereich von 0,07 bis 0,22 gm auf, gemessen nach DIN EN ISO

4287:2010 (mit einem stationären Rauheitsmessgerät Hommel-Tester T8000 RC).

Vorzugsweise unterscheidet sich der Rauheitswert Ra auf einer Seite der Aluminiumfolie von dem Rauheitswert Ra auf der anderen Seite der Aluminiumfolie um maximal 0,03 gm. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Aluminiumfolie einlagig auf Enddicke gewalzt wird. Auf diese Weise lässt sich die Aluminiumfolie gleichmäßiger beidseitig beschichten.

Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Aluminiumfolie eine elektrische Leitfähigkeit > 56 % IACS (International Annealed Copper Standard), bestimmt über eine

Widerstandsmessung mittels einer Wheatstoneschen Messbrücke, auf. Auf diese Weise eignet sich die Aluminiumfolie gut für Stromab leiter. In besonderen Ausführungsformen liegt die elektrische Leitfähigkeit bei 55 % bis 63 %.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der

nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird. Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bei dem Verfahren wird zunächst im Schritt B ein Barren 2 mit folgender Zusammensetzung gegossen:

Si: 0,07 - 0,12 Gew.-%

Fe: 0,18 - 0,24 Gew.-%

Cu: 0,03 - 0,08 Gew.-%

Mn: 0,015 - 0,025 Gew.-%

Zn: < 0,01 Gew.-%

Ti: 0,015 - 0,025 Gew.-%

Al: Rest, mindestens jedoch 99,5 Gew.-%,

unvermeidliche Verunreinigungen einzeln < 0,01 Gew.-%, in Summe < 0,03 Gew.-%.

Der Barren kann anschließend einer optionalen Homogenisierungsbehandlung in einem Homogenisierungsofen 4 unterzogen werden (Schritt H). Nach der

Homogenisierungsbehandlung wird der Barren in einem reversierenden Warmwalzgerüst 6 (in Fig. 1 durch den Doppelpfeil verdeutlicht) zu einem Aluminiumwarmband 8 mit einer Warmbanddicke zwischen 3 und 5 mm warmgewalzt (Schritt W).

Nach dem Warmwalzen wird das Aluminiumwarmband 8 in einem Kaltwalzgerüst 10 in mehreren Kaltwalzstichen auf eine Enddicke von beispielsweise 15 pm kaltgewalzt. Figur 1 zeigt exemplarisch den ersten Kaltwalzstich (Schritt Ki), den letzten Kaltwalzstich (Schritt K _N , wobei„N“ für die Gesamtzahl der Kaltwalzstiche steht) sowie zwei aufeinanderfolgende Kaltwalzstiche (Schritte K _x und K _x+i ) zwischen dem ersten und dem letzten Kaltwalzstich. Nach dem Kaltwalzstich K _x weist das Aluminiumband eine Dicke von mindestens 1 mm auf. Die Ausgangsdicke für den Kaltwalzstich K _x+i beträgt also 1 mm oder mehr. Der

Kaltwalzstich K _x+i folgt auf den Kaltwalzstich K _x , ohne dass eine Zwischenglühung des Aluminiumbands erfolgt. Ebenso folgen alle weiteren Kaltwalzstiche bis zum letzten

Kaltwalzstich ohne Zwischenglühung aufeinander. Auf diese Weise wird über die einzelnen Kaltwalzstiche ab K _x eine hohe Verfestigung der hergestellten Aluminiumfolie 12 erreicht, ohne dass es durch Zwischenglühungen zwischen den Kaltwalzstichen zu einer Entfestigung der Folie kommt. Vorzugsweise wird vollständig auf ein Zwischenglühen beim Kaltwalzen verzichtet. Zusätzlich wird der Abwalzgrad der einzelnen Kaltwalzstiche ab einer

Ausgangsdicke von zumindest 1 ,5 mm auf maximal 60% begrenzt.

Figur 2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Wie beim Verfahren aus Fig. 1 erfolgt ab einer Ausgangsdicke von zumindest 1 mm kein Zwischenglühen und der Abwalzgrad ist ab einer Ausgangsdicke von zumindest 1,5 mm auf maximal 60% begrenzt. Das in Figur 2 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich dadurch von dem

Ausführungsbeispiel aus Figur 1 , dass zwischen den einzelnen Kaltwalzstichen ab einer Banddicke von 0,1 mm jeweils ein Abkühlschritt A vorgesehen ist (in Fig. 2 exemplarisch zwischen K _y und K _y+i illustriert).

Durch die beim Kaltwalzen in das Aluminiumband eingebrachte Umformenergie weist das Aluminiumband unmittelbar nach einem Kaltwalzstich typischerweise eine Temperatur im Bereich von 80 °C - 100 °C auf. Bei dem Abkühlschritt A wird das Band als Coil für einen Zeitraum von mindestens 24 h bei Raumtemperatur gelagert und kühlt dadurch langsam auf eine Temperatur von weniger als 50 °C ab. Dadurch werden eine übermäßige Erwärmung des Aluminiumbands über mehrere aufeinanderfolgende Kaltwalzstiche und eine damit verbundene Entfestigung des Aluminiumbands vermieden. Dadurch kann die Festigkeit der Aluminiumfolie 12 bei Enddicke erhöht werden.

Die mit dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellten Aluminiumfolien sind besonders für den Einsatz als Stromableiter bei der Herstellung von Fithium-Ionen- Akkumulatoren geeignet.

Figur 3 illustriert die Herstellung von Kathodenlagen für Fithium-Ionen- Akkumulatoren, aus der die mechanischen Anforderungen an die Aluminiumfolie 12 ersichtlich werden. Bei dem Verfahren wird von einem Coil 20 eine Aluminiumfolie 22 abgewickelt, die als Träger des Elektrodenmaterials und Stromableiter dient. Die Aluminiumfolie 22 kann beispielsweise mit dem in Fig. 1 oder Fig. 2 dargestellten Verfahren hergestellt sein, z.B. kann es sich um Folie 12 handeln.

Die Aluminiumfolie 22 wird zunächst einer Beschichtungsvorrichtung 24 zugeführt, in der die Folienoberseite und die Folienunterseite mit einem Fithium-haltigen Elektrodenmaterial beschichtet werden, beispielsweise durch Schlitzdüsen-Beschichtung. Die auf die

Aluminiumfolie aufgetragene Beschichtung 26 kann eine Schichtdicke von bis zu 150 mhi aufweisen und damit ein Vielfaches der Dicke der Aluminiumfolie 22.

Die beschichtete Folie 22 wird dann einer Trocknungsvorrichtung 28 zugeführt, bei der die Folie zunächst in einem Schwebetrockner 30 getrocknet und anschließend in einer

Kühlstrecke 32, zum Beispiel mit Kühlwalzen 34, wieder abgekühlt wird. Typischerweise erfolgt eine Trocknung im Schwebetrockner für 2 Minuten bei ca. 150 °C. Nach dem

Abkühlen wird die Aluminiumfolie zu einem Coil 36 aufgewickelt.

Aufgrund der großen Auftragsmenge des Elektrodenmaterials auf die Aluminiumfolie ist eine gute bzw. hohe Festigkeit der Aluminiumfolie wünschenswert, damit diese insbesondere im Schwebetrockner 30 nicht reißt. Zudem soll die Aluminiumfolie eine ausreichende

Thermostabilität aufweisen, damit die erforderlichen Festigkeiten auch noch nach der Trocknungsbehandlung, d.h. nach 2 min. bei l50°C vorliegen.

In einem zweiten Verfahrensabschnitt wird die beschichtete Aluminiumfolie 22 wieder von dem Coil 36 abgewickelt und durch eine Kalandereinrichtung 38 geführt, in der die beschichtete Aluminiumfolie 22 zwischen Kalanderrollen 40 gepresst wird, um eine vorgegebene gleichmäßige Dicke der Beschichtung 26 zu erhalten.

Anschließend wird die beschichtete Folie in einer Spaltvorrichtung 42 in schmalere Bänder 44 längsgeteilt und zu Coils 46 aufgewickelt. Die auf diese Weise hergestellten Bänder beschichteter Aluminiumfolie werden in folgenden, nicht dargestellten Schritten auf die gewünschte Geometrie geschnitten bzw. gestanzt und weiter zu Lithium-Ionen- Akkumulatoren verarbeitet, indem sie im Wechsel mit Anodenschichten und jeweils dazwischen angeordneten Separatorschichten übereinandergestapelt werden. Dies kann zur Herstellung von Lithium-Ionen- Akkumulatoren in Flachbauweise durch sukzessives

Übereinanderstapeln der einzelnen Schichten erfolgen oder zur Herstellung von Lithium- Ionen- Akkumulatoren in Zylinderbauweise durch Aufwickeln eines Stapels aus je einer Kathoden- und Anodenschicht mit Separatorschichten.

Die Fig. 4a-b zeigen schematisch den Schichtenaufbau eines Lithium-Ionen- Akkumulators 50 in Flachbauweise in Schnittdarstellung, wobei Fig. 4b ein vergrößertes Detail aus Figur 4a zeigt. Der Akkumulator 50 weist einen Stapel aus Kathodenlagen 52, Anodenlagen 54 und jeweils dazwischen angeordneten Separatorlagen 56 auf. Die Kathodenlagen 52 sind aus dem beschichteten Aluminiumband 44 aus Fig. 3 hergestellt.

Zu diesem Zweck wurden Walzbarren mit 45mm Dicke aus den in Tabelle 1 genannten Legierungen A, B und C gegossen, wobei A und B ein erfindungsgemäßes

Ausführungsbeispiel der Legierung und C ein Vergleichsbeispiel darstellt.

Zusammensetzung Legierung A

Tabelle 1

Zusammensetzung Legierung B

Tabelle 2 Zusammensetzung Legierung C

Tabelle 3

Proben von Bändern einer Dicke von 9, 12mhi und 20 gm wurde die Phasenanzahl der Phasen mit einer maximalen Durchmesserlänge von 0,1 - 1,0 gm und einer maximalen

Durchmesserlänge von > 1 gm bestimmt.

Die Proben wurden mit einer Oxid-Poliersuspension mechanisch präpariert. Die Bestimmung der maximalen Durchmesserlängen erfolgte mit einem

Feldemissionsrasterelektronenmikroskop (Zeiss Merlin) mit B2D4-Detektor (pneumatisch betriebener Detektor für Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop) bei einer Vergrößerung von 1000:1 und einer Beschleunigungsspannung von 10 kV.

Die Ergebnisse für Partikel mit einer maximalen Durchmesserlänge von 0,1 -1.0 gm sind in Tabelle 4 dargestellt:

Tabelle 4

Die Ergebnisse für Partikel mit einer Durchmesserlänge > 1.0 mih sind in Tabelle 5 dargestellt:

Tabelle 5