Die Erfindung betrifft eine Stromableiterfolie für Batterien, Akkumu1atoren oder Kondensatoren mit einem Trägermaterial und mindestens einer elektrisch leitfähigen Schicht aus einem Metall . Daneben betrifft die Erfindung ein Herstellverfahren für eine entsprechende Stromableiterfolie sowie deren

vorteilhafte Verwendung .

Die Bereitstellung von effizienten, kostengünstigen und langlebigen Mitteln zur Speicherung elektrischer Energie ist eine der Schlüsseltechnologien, welche für die Umrüstung von Kraftfahrzeuge auf elektrische Antriebe sowie die

Erschließung von regenerativen Energiequellen von Bedeutung ist. Als Mittel zur Speicherung elektrischer Energie werden heute Batterien, Akkumulatoren oder Kondensatoren verwendet . Insbesondere Akkumulatoren , vorzugsweise Lithium- Ionen- Akkumulatoren weisen hohe Energiedichten auf und ermöglichen damit eine effiziente Speicherung elektrischer Energie . Die Stromableiterfolien der Kathode eines Lithium- lonen- Akkumulators können aus einer Aluminiumfolie bestehen, welche bei niedrigen Materialkosten eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit bereitstellt . Die Stromableiterfolie der

Kathode ist dabei zusätzlich mit einem Metalloxid

beschichtet , beispielsweise mit einem Lithium- Kobalt -Oxid, Lithium-Mangan-Oxid, Lithium-Eise -Phosphat oder anderen Akti e1ektrodenmateria1ien . Das Metalloxid bildet das

Aktivelektrodenmaterial , welches Lithium- Ionen beim

Entladevorgang aufnehmen und beim Ladevorgang wieder an eine Anode , deren Aktivelektrodenmaterial beispielsweise Graphit ist, abgeben kann . Im Hinblick auf die Lebensdauer des

Lithium- Ionen-Akkumulators sowie dessen Kapazitätserhaltung wurde festgestellt, dass die Größe der Kontaktfläche und die Haftung zwischen Aktivelektrodenmaterial und

Stromableiterfolie eine Rolle spielen. Für konstante Lade - und Entladeeigenschaften des Lithium- Ionen-Akkumulators ist die Haftung zwischen der Stromableiterfolie und dem

Aktivelektrodenmaterial sowie die Kontaktfläche der

Stromableiterfolie mit dem Aktivelektrodenmaterial eine entscheidende Voraussetzung. Bei einem teiiweisen Ablösen des Aktivelektrodenmaterials erniedrigt sich die Kapazität bis hin zum vollständigen Defekt des Akkumulators . Darüber hinaus ist zur Erzeugung einer maximalen Kapazität die Maximierung der Kontaktfläche zwischen Stromableiterfolie und

Aktivelektrodenmaterial gewünscht . Gleiches gilt prinzipiell auch für andere Arten von Akkumulatoren , Batterien und

Kondensatoren , welche Stromableiterfolien aufweisen und ähnlich aufgebaut sind . Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 101 08 893 AI ist ferner ein Verfahren zum elektrochemischen Abscheiden von Metallen, insbesondere von Aluminium aus ionischen

Flüssigkeiten bekannt . Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die

Aufgabe zugrunde eine Stromableiterfolie für Batterien, Akkumulatoren oder Kondensatoren zur Verfügung zu stellen, welche im Bezug auf die Kontaktfläche und die

Haf ungseigenschaften optimiert ist und zu einer Verbesserung der Lebensdauer führt . Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe für eine Stromableiterfolie dadurch gelöst , dass die mindestens eine elektrisch leitfähige

Schicht zumindest teilweise durch Elektrodeposition von

Aluminium hergestellt ist und eine Textur aufweist .

Elektrodeposition ist ein Abscheideverfahren, welches

einerseits erlaubt hochreine Metalle auf eine Oberfläche abzuscheiden und gleichzeitig eine Texturierung der

Oberfläche des abgeschiedenen Metalls bereitzustellen . Diese Strukturierung der Oberfläche führt zu einer deutlichen

Vergrößerung der Kontaktfläche und darüber hinaus zu einem verbesserten Haftungsverhalten, beispielsweise von

Aktivelektrodenmaterial eines Lithium- Ionen-Akkumulators aber auch des Elektrolyten eines Kondensators . Aufgrund der hochreinen Abscheidung von Metallen ermöglicht die

Elektrodeposition gleichzeitig eine Erniedrigung der

elektrischen Widerstände bei de Elektrodeposition von

Aluminium .

Vorzugsweise ist gemäß einer ersten Ausgestaltung der

erfindungsgemäßen Stromableiterfolie die Größenordnung der Textur an die Partikelgröße des Aktivelektrodenmaterials angepasst . Unter dieser Anpassung wird erfindungsgemäß verstanden, dass die Textur Eigenschaften, also eine

Oberflächenrauheit , -welligkeit oder -struktur aufweist , die in der gleichen Größenordnung liegen wie die Partikelgröße des Aktivelektrodenmaterials . Weist das

Aktivelektrodenmaterial beispielsweise eine Partikelgroße von 0,1 im auf , werden unter einer gleichen Größenordnung

Strukturen mit einer Größe zwischen mehr als 0,01 μτη und weniger als 1 μπτ. verstande . Hierdurch wird erreicht , dass das Aktivelektrodenmaterial besonders gut an der

Stromableiterfolie haften kann .

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Stromabieiterfolie für die Kathode vorgesehen und. die elektrisch leitfähige Schicht zumindest teilv/eise durch Elektrodeposition von

Aluminium hergestellt . Aluminium lässt sich in ausreichender Menge auf einem Trägermaterial abscheiden, so dass eine elektrisch leitfähige Schicht mit einer Textur entsteht . Die erzeugte Textur vergrößert beispielsweise die Kontaktfläche zum Aktivelektrodenmaterial eines Akkumu1ators deutlich . Das abgeschiedene Aluminium weist beispielsweise eine Struktur im Nanometer-, Submikrometer- oder Mikrometer-Bereich auf , welche die Textur der Stromabieiteroberfläche bestimmt .

In Fällen wo sich aufgrund der PotentialVerhältnisse

Aluminium auch als Anode eignet , wie beispielsweise bei

Aktivanodenmaterialien wie Lithium-Titan-Oxid für

Akkumulatoren mit hoher Leistung bei gleichzeitig niedriger Energie , kann die texturierte Folie selbstverständlich auch als Anodenstromableiter eingesetzt werden .

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden

Stromableiterfolie ist das Trägermaterial eine

Aluminiumfolie , welche aus Aluminium oder einer

Aluminiumlegierung besteht . Die Übergangswiderstände zwischen der Aktivelektrodenpaste und der Stromableiterfolie kann durch das abgeschiedene Aluminium deutlich verringert werden . Die Aluminiumfolie , welche das Trägermateria1 bildet ist darüber hinaus ideal für die Elektrodeposition von Aluminium geeignet . Sie kann darüber hinaus mit geringem elektrischem Widerstand auch den Stromab luss verbessern. Darüber hinaus kann eine Aluminiumfolie kostengünstig und in den notwendigen Breiten und Dicken von 5 μπι bis 50 μιη, vorzugsweise 10 μτη bis 25 μιτι hergestellt und anschließend durch Elektrodeposition plattiert werden . Vorzugsweise beträgt die Kristallitgroße des abgeschiedenen Aluminiums 1 nm - 5000 nm, bevorzugt 25 nm - 500 nm . Die Kristallitgroße und die Menge der abgeschiedenen Kristallite bestimmt die Rauhigkeit der abgeschiedenen elektrisch leitfähigen Schich . Durch Anpassung der Rauhigkeit der Oberfläche an die j eweilige Partikelstruktur der

aufzutragenden Aktivelektrodenpaste wird eine besonders gute Haftung zwischen Stromableiterfoiie und

Aktivelektrodenmaterial erzielt . Zusätzlich vergrößert sich durch die abgeschiedenen Aluminiumkristallite die

Kontaktfläche zwischen Aktivelektrodenmaterial und

Stromableiterfolie .

Um die Verarbeitung der Stromableiterfolie zu einem

Kondensator, einer Batterie oder eines Akkumulators zu erleichtern, ist die Aluminiumfolie gemäß einer weiteren Ausführungsform walzhart . Walzhart bedeutet , dass die

Aluminiumfolie keiner Endglühung oder thermischen Entfettung nach dem Kaltwalzen unterzogen wurde . Die walzharte

Aluminiumfolie weist in Bezug auf die mechanische

Zugfestigkeit daher maximale Werte auf und ist insofern besser zur Verarbeitung geeignet.

Typischerweise besteht die Stromableiterfolie aus einer Aluminiumlegierung vom Typ ENAW 1050 , ENAW 1200 oder ENAW 1058. Die genannten Aluminiumlegierungen sind allesamt niedrig legiert und weisen damit eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit auf . Darüber hinaus lassen sich alle drei Aluminiumlegierungen sehr gut zu Aluminiumfolien mit Dicken von 5 μιη - 50 /im bzw. 15 - 25 μχη kaltwalzen.

Bevorzugt kann auch eine Aluminiumfolie mit einer alkalisch oder sauer gebeizten Oberfläche für die Elektrodeposition verwendet werden . Diese Aluminiumfolien müssen nicht zur Entfettung geglüht werden und weisen deshalb maximal

erreichbare mechanische Zugfestigkeiten auf . Diese liegen beispielsweise oberhalb von 135 MPa.

Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe für ein Verfahren zur Herstellung einer Stromableiterfolie dadurch gelöst , dass die elektrisch leitfähige Schicht zumindest teilweise durch

Elektrodeposition von Aluminium auf dem Trägermaterial hergestellt wird .

Als Trägermaterial kommt in der Regel eine Metallfolie in Frage . Die Elektrodeposition von Aluminium führt dazu, dass strukturierte Texturen auf dem Trägermaterial erzeugt werden, welche im Bezug auf die Bereitstellung einer möglichst großen Kontaktfläche mit möglichst großer Haftung sowie aufgrund der hohen Reinheit des abgeschiedenen Metalls in Bezug auf den elektrischen Widerstand optimiert ist. Die elektrisch

leitfähige Schicht kann insofern optimale Eigenschaften in Verbindung beispielsweise mit dem Aktivelektrodenmaterial eines Lithium- Ionen-Akkumulators aufweisen .

Besteht das Trägermaterial aus einer Aluminiumfolie aus

Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, welche durch die Elektrodeposit ion von Aluminium texturiert wird, kann eine die Lebensdauer einer Batterie oder Akkumulators erhöhende Stromableiterfolie bereitgestellt werden .

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung entspricht die

Größenordnung der Textur des auf dem Trägermaterial

abgeschiedenen Aluminiums der Partikelgroße des

Aktivelektrodenmaterials , sodass die Haftung und die

Kontaktfläche zwischen Aktivelektrodenmaterial und

Stromableiterfolie optimiert werden kann .

Vorzugsweise erfolgt die Elektrodeposition aus einer

ionischen Flüssigkeit , so dass auch unedle Metalle , wie beispielsweise Aluminium abgeschieden werden können . Als Elektrolyt werden ionische Flüssigkeiten, niedrig schmelzende Salze oder Salzgemische beispielsweise bestehend aus

Fluorophosphaten oder Sulfonaten von. Imidazoliumsalzen unter Zusatz von Metallhalogeniden verwendet .

Um die einzustellende Textur zu steuern und zu regeln, kann die Elektrodeposition potentiostatisch oder galvanostatisch durchgeführt werden . Bei der poten iosta isehen

Elektrodeposition wird während der Elektrodeposition das Elektrodenpotential konstant gehalten . Dagegen wird bei der galvanostatischen Elektrodeposition die Stromstärke konstant gehalten .

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Elektrodeposition durch eine galvano- oder potentiostatische monopolare oder bipolare

Pulsabscheidung durchgeführt , wobei die Metal labscheidung zumindest durch die Pulshöhe, Pulsbreite , Pause.nlänge oder Frequenz oder einer Kombination aus den genannten Größen gesteuert wird . Aufgrund der Anzahl der genannten Parameter kann das Verfahren in Bezug auf die Formierung einer

optimalen Textur auf dem Trägermaterial eingestellt werden . Damit kann die durch Elektrodeposition erzeugte Textur auf das eingesetzte Aktivelektrodenmaterial hin optimiert werden .

Durch die AbScheidung vergrößert sich die Oberfläche der

Stromableiterfolie und es ergibt sich eine größere

Kontaktfläche zum Aktivelektrodenmaterial . Vorzugsweise wird durch die Abscheideparameter wie Pulshöhe , Pulsbreite ,

Pausenlänge oder Frequenz in Verbindung mit den verwendeten Elektrolytmaterialien die Kristallitgröße des abgeschiedenen Aluminiums auf 1 nm - 5000 nm, bevorzugt auf 25 nm - 500 nm eingestellt . Die Kristallitgrößen und die sich daraus

ergebende Textur können auf die Partikelgrößen der

Aktivelektrodenmasse angepasst werden, was in Bezug auf die Hafteigenschaften zwischen Aktivelektrodenmaterial und

Stromablei erfolie gewünscht ist . Ein besonders wirtschaftliches Verfahren zur Bereitstellung einer erfindungsgemäßen Stromableiterfolie kann dadurch erzielt werden, dass gemäß einer weiteren Ausgestaltung die Elektrodeposition in einem Coil - to-Coil -Verfahren

durchgeführt wird . Entsprechende Coil-to-Coil-Verfahren sind besonders effizient , da die Elektrodeposition bandweise erfolgt und das so hergestellte Coil mit einer te turierten Stromab1eiter auf einfache Weise weiteren Bandweisen

Verarbeitungsschritten , beispielsweise dem Beschichten mit Metalloxid, zugeführt werden kann. Es können so in kurzer Zeit große Mengen an Stromableiterfolie hergestellt werden . Schließlich wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch die

Verwendung einer erfindungsgemäßen Stromableiterfolie für Batterien, Akkumulatoren, Lithium- Ionen-Akkumulatoren oder Kondensatoren gelöst . Bei der Verwendung der

erfindungsgemäßen Stromableiterfolie für die genannten Mittel zur Speicherung elektrischer Energie wird erwartet , dass aufgrund der Submikrometer- extur der erfindungsgemäßen

Stromabieiterfolie die Lebensdauer von Batterien,

Akkumulatoren, Lithium- Ionen-Akkumulatoren oder Kondensatoren deutlich positiv beeinflusst wird . Darüber hi aus ermöglicht die Elektrodeposition eine Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen Stromableiterfolie und Aktiveiektrodenmateriai bzw. Elektrolyt , so dass eine vergrößerte Kapazität der Batterie , des Akkumu1ators oder des Kondensators die Folge ist .

Im Weiteren soll die Erfindung anhand von

Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden . Die Zeichnung zeigt in Fig . 1 eine schematische Darstellung eines Lithium- Ionen-

Akkumu1ators ,

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der

erfindungsgemäßen Stromableiterfolie in einer schematischen Darstel lung und

Fig . 3 in einer schematischen Darstellung eine Vorrichtung zur Durchführung eines Coil-to-Coil-Verfahrens zur

Herstellung einer Stromabieiterfolie .

Fig. 1 zeigt den typischen Aufbau eines Lithium- Ionen-

Akkumu1ators 1 welcher eine Stromableiterfolie 2 an der Kathode und eine Stromableiterfolie 3 an der Anode aufweist. Die kathodische Stromabieiterfolie 2 ist zusätzlich mit einem Metalloxid, beispielsweise einem Lithium-Kobalt -Oxid. 4 beschichtet. Ein Separator 5, welcher lediglich durchlässig für Lithium- Ionen Li ⁺ ist , trennt die Metalloxidbeschichtung der Kathode von dem aktiven Elektrodenmaterial der Anode , welches beispielsweise durch Graphit 6 gebildet wird. Die Anode 3 ist beispielsweise durch eine Stromableiterfolie aus Kupfer bereitgestellt . Für die Kapazität eines Lithium- Ionen- Akkumulators aber auch für einen Kondensator bzw . eine entsprechende Batterie ist die zur Verfügung stehende Fläche , auf v/elcher Ladung gespeichert werden kann, ein wichtiges Kriterium . Die in Fig . 1 dargestellten Stromableiterfolien der Anode und der Katode können daher eine elektrisch

leitfähige Schicht aufweisen, welche zumindest teilweise durch Elektrodeposition eines Metalls hergestellt ist und eine Textur aufweist . Die durch Elektrodeposition von

Aluminium erzeugte Textur auf der Stromableiterfolie führt zu einer Vergrößerung der Oberfläche der Stromableiterfolie und damit zu der Kontaktfläche zwischen dem

Aktivenelektrodenmaterial 4, 6 und den zugehörigen

Stromableiterfolien 2 , 3. Es hat sich gezeigt, dass die

Haftungseigenschaften des aktiven Elektrodenmaterials 4, 6 aufgrund der Textur der Stromableiterfolien 2 , 3 ebenfalls verbessert werden kann . Die Textur der Stromableiterfolien 2, 3 weist aufgrund des Herstellverfahrens durch

Elektrodeposition Dimensionen beispielsweise im Mikrometer- bzw . im Submikrometer-Bereich auf . Die Struktur der abgeschiedenen Aluminiumschicht ist

bevorzugt im Hinblick auf die Größenordung an die

Partikelgröße des Metallcxids angepasst , um eine besonders gute Haftung des Metalloxids zu gewährleisten. In diesem Fall liegt die Größe beispielsweise der Oberflächenwelligkeit , - rauheit oder -struktur in der Größenordnung, d.h. der

Unterschied beträgt maximal Faktor 10 , der Partikelgröße des Metalloxids .

Fig . 2 zeigt nun in einer schematischen Schnittansieht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen

Stromabieiterfolie, welche aus einem Trägermaterial 7 und einer auf dem Trägermaterial angeordneten elektrisch

leitfähigen Schicht 8 besteht . Vorzugsweise besteht das

Trägermaterial aus einer Aluminiumfolie , beispielsweise einer walzharten Aluminiumfolie aus einer Aluminiumlegierung vom Typ ENAW 1085. Entsprechende Aluminiumlegierungsfolien können in einer Dicke von vorzugsweise 5 - 50 /xm, insbesondere 10 - 25 xm in walzhartem Zustand bereitgestellt werden, so dass diese eine relativ hohe Zugfestigkeit aufweisen . Hierdurch wird die Verarbeitung der Aluminiumfolien zur

Stromableiterfolie erleichtert . Die in Fig . 2 dargestellte Stromableiterfolie weist zudem eine durch Elektrodeposition aufgebrachte elektrisch leitfähige Schicht 8 auf, welche eine Textur im Submikrometer-Bereich aufweist . Die bei der

Elektrodeposition aufgebrachte Aluminiumschicht weist abhängig von den verwendeten Parametern bei der

Elektrodeposition eine Kristailitgröße von 1 nm - 5000 nm, vorzugsweise 25 nm - 500 nm auf . Die Kristailitgröße

beeinflusst die erzeugte Textur, wobei die Anpassung der Oberflächentextur an die Partikelgröße des

Aktivelektrodenmaterials derzeit als günstiger für die

Lebensdauer eines Lithium- Ionen-Akkumulators angesehen wird. Grundsä zlich ist auch denkbar die Trägerschicht aus einem anderen Material als die durch Elektrodeposition aufgebrachte elektrisch leitfähige Schicht herzustellen . Vorzugsweise wird j edoch ein identisches Materialsystem, also beispielsweise bei einer Aluminiumdeposition eine Aluminiumlegierung

gewählt , um Korrosionsproblemen vorzubeugen .

Fig . 3 zeigt in einer sehr schematischen Darstellung eine Vorrichtung zur Herstellung einer Stromableiterfolie in einem Coi1 -to- Coil-Verfahren. Zunächst zeigt Fig . 3 eine

AbwickeIhaspe1 9, auf welcher ein Coil 10 , welches

beispielsweise aus einer Aluminiumfolie bestehend aus der Aiuminiumlegierung vom Typ ENAW 1085 besteht , angeordnet ist . Die Folie wird abgewickelt und einer Vorrichtung zur

Durchführung der Elektrodeposition 11 zugeführ . In der

Vorrichtung 11 wird das Trägermaterial , vorliegend hier die Aluminiumfolie durch Elektrodeposition aus einer ionischen Flüssigkeit potentiostatisch oder galvanostatisch mit

Aluminium beschichtet . Als ionische Flüssigkeit kommt

beispielsweise 1 -Ethyl- 3Methyl - 1H- Imidazoliumchlorid (EMIC) gemischt mit wasserfreiem Aluminiumchlorid in Frage . Durch Anlegen einer Spannung zwischen der als Kathode fungierenden Aluminiumfolie und einer Gegenelektrode , beispielsweise aus Glaskohlenstoff kann eine Beschichtung der Aluminiumfolie mit Aluminium aus der ionischen Flüssigkeit erreicht werden .

Anschließend wird die beschichtete Aluminiumfolie wieder zu einem Coil mit einer AufwickeIhaspe1 12 aufgewickelt .

Die erfindungsgemäße Stromableiterfolie ermöglicht es, die Lebensdauer und Kapazit tserha11ung von Akkumulatoren,

Batterien und Kondensatoren erheblich zu steigern .

Gleichzeitig kann durch Elektrodeposition auch großflächig ein Trägermaterial beschichtet werden, so dass die

Stromabieiterfolie auch wirtschaftlich hergestellt werden kann .