DE102017216149A1 - Method and device for producing an electrode stack for a battery cell - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schneiden eines mehrlagigen Bahnstrangs (100), der mit kontinuierlicher Geschwindigkeit auf einem linearen Fördersystem (76) transportiert wird, das Werkstückträger (102) aufweist, die sich in Vorschubrichtung (156) bewegen. Der Schnitt im mehrlagigen Bahnstrang (100) erfolgt an einer Stoßkante (103) zwischen zwei benachbarten Werkstückträger (102) entweder mittels eines Lasers (96) oder durch ein angetriebenes Doppelkurbelmesser (110) mit einem in Transportrichtung (156) gesehen, von einer Federung (124) beaufschlagten Messer (120, 160, 162, 166) oder durch mindestens ein Rotationsmesser (140, 149, 150) senkrecht zur Transportrichtung (156) des mehrlagigen Bahnstrangs. Der Schnitt erfolgt, während der mehrlagige Bahnstrang (100) transportiert wird.

The invention relates to a device for cutting a multilayer web strand (100) which is transported at a continuous speed on a linear conveyor system (76) having workpiece carriers (102) which move in the feed direction (156). The cut in the multi-ply web strand (100) takes place at an abutment edge (103) between two adjacent workpiece carriers (102) either by means of a laser (96) or by a driven double crank knife (110) with a seen in the transport direction (156) of a suspension ( 124) acted upon by knives (120, 160, 162, 166) or by at least one rotary knife (140, 149, 150) perpendicular to the transport direction (156) of the multilayer web strand. The cut is made while the multi-ply web (100) is being transported.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels für eine Batteriezelle durch Stapeln von einzelnen Lagen. Die Erfindung betrifft ferner eine Batteriezelle sowie eine Vorrichtung zur Herstellung des Elektrodenstapels.The invention relates to a method for producing an electrode stack for a battery cell by stacking individual layers. The invention further relates to a battery cell and to an apparatus for producing the electrode stack.

Stand der TechnikState of the art

Elektrische Energie ist mittels Batterien speicherbar. Batterien wandeln chemische Reaktionsenergie in elektrische Energie um. Hierbei werden Primärbatterien und Sekundärbatterien unterschieden. Primärbatterien sind nur einmal funktionsfähig, während Sekundärbatterien, die als Akkumulatoren bezeichnet werden, wieder aufladbar sind. In einem Akkumulator finden insbesondere sogenannte Lithium-Ionen-Batteriezellen Verwendung. Diese zeichnen sich unter anderem durch hohe Energiedichten, thermische Stabilität und eine äußerst geringe Selbstentladung aus.Electrical energy can be stored by means of batteries. Batteries convert chemical reaction energy into electrical energy. Here, a distinction is made between primary batteries and secondary batteries. Primary batteries are only functional once, while secondary batteries, called accumulators, are rechargeable. In particular, so-called lithium-ion battery cells are used in an accumulator. These are characterized among other things by high energy densities, thermal stability and extremely low self-discharge.

Lithium-Ionen-Batteriezellen weisen eine positive Elektrode, die auch als Kathode bezeichnet wird und eine negative Elektrode, die auch als Anode bezeichnet wird, auf. Die Kathode sowie die Anode umfassen je einen Stromableiter, auf den ein Aktivmaterial aufgebracht ist. Die Elektroden der Batteriezelle sind folienartig ausgebildet und unter Zwischenlage eines Separators, welcher die Anode von der Kathode trennt, beispielsweise zu einem Elektrodenstapel gestapelt. Die Elektroden können auch zu einem Elektrodenwickel gebunden sein oder auf eine andere Art eine Elektrodeneinheit bilden.Lithium-ion battery cells have a positive electrode, also referred to as a cathode, and a negative electrode, also referred to as an anode. The cathode and the anode each comprise a current conductor, on which an active material is applied. The electrodes of the battery cell are formed like a foil and stacked, for example, to form an electrode stack with the interposition of a separator which separates the anode from the cathode. The electrodes may also be bonded to an electrode coil or in some other way form an electrode unit.

Die beiden Elektroden der Elektrodeneinheit sind elektrisch mit Polen der Batteriezelle verbunden, welche auch als Terminals bezeichnet werden. Die Elektroden und der Separator sind von einem in der Regel flüssigen Elektrolyt umgeben. Die Batteriezelle weist ferner ein Zellengehäuse auf, welches beispielsweise aus Aluminium gefertigt ist. Das Zellengehäuse ist in der Regel prismatisch, insbesondere quaderförmig ausgestaltet und druckfest ausgebildet. Aber auch andere Gehäuseformen, beispielsweise kreiszylindrische Bauformen oder auch flexible Pouch-Zellen sind bekannt.The two electrodes of the electrode unit are electrically connected to poles of the battery cell, which are also referred to as terminals. The electrodes and separator are surrounded by a generally liquid electrolyte. The battery cell further comprises a cell housing, which is made of aluminum, for example. As a rule, the cell housing is prismatic, in particular cuboid and pressure-resistant. But other forms of housing, such as circular cylindrical designs or flexible pouch cells are known.

Wesentliche Bestrebung bei der Entwicklung von neuen Batteriezellen ist, das elektrisch chemische Nutzvolumen in der Batteriezelle zu erhöhen. Als geeignetste Bauform einer Elektrodeneinheit zur Maximierung des Nutzvolumens hat sich der Elektrodenstapel erwiesen, da dieser sowohl idealprismatisch als auch in einer beliebigen anderen Geometrie hergestellt werden kann.An essential goal in the development of new battery cells is to increase the electrical chemical useful volume in the battery cell. The electrode stack has proved to be the most suitable design of an electrode unit for maximizing the useful volume, since it can be produced both in an ideal prismatic manner and in any other geometry.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Trennen eines mehrlagigen Bahnstranges vorgeschlagen, der mit einer vordefinierten, insbesondere kontinuierlichen Geschwindigkeit auf einem linearen Fördersystem transportiert wird, das Werkstückträger aufweist, die sich in Vorschubrichtung bewegen, wobei der Schnitt im mehrlagigen Bahnstrang an einer definierten Kante zwischen zwei Werkstückträgern entweder mit einem Laser oder durch ein angetriebenes Doppelkurbelmesser erzeugt wird, dessen Messer in Vorschubrichtung von einer Federung beaufschlagt wird, oder der Schnitt durch mindestens ein angetriebenes Rotationsmesser senkrecht zur Vorschubrichtung erfolgt, während der zu schneidende mehrlagige Bahnstrang transportiert wird.According to the invention, a device for separating a multilayer web strand is proposed, which is transported at a predefined, in particular continuous, speed on a linear conveyor system which has workpiece carriers which move in the feed direction, wherein the cut in the multilayer web strand at a defined edge between two workpiece carriers either is produced by a laser or by a driven double crank blade whose knife is acted upon in the feed direction by a suspension, or the cut is made by at least one driven rotary knife perpendicular to the feed direction, while the multi-layered web strand to be cut is transported.

Der Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung liegt darin, dass unter Beibehaltung einer hohen Schnittqualität und Schnittgeschwindigkeit auf einem Transportsystem ein Schnitt zwischen zwei eigenständig verfahrenden linearen Achsen durchgeführt werden kann. Die Werkstückträger des linearen Fördersystems (lineares Fördersystem) bewegen sich mit exakt gleicher Geschwindigkeit, der der ankommenden Bahngeschwindigkeit entspricht, mit der der mehrlagige Bahnstrang, umfassend eine Separatorbahn, voneinander beabstandete Abschnitte der ersten Elektrode und eine zweite Separatorbahn, gefördert werden.The advantage of the solution proposed according to the invention is that, while maintaining a high quality of cut and cutting speed on a transport system, a cut can be made between two independently traveling linear axes. The workpiece carriers of the linear conveyor system (linear conveyor system) move at exactly the same speed, which corresponds to the incoming web speed with which the multi-ply web strand comprising a separator web, spaced-apart portions of the first electrode and a second separator web are conveyed.

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung erfolgt der Schnitt zwischen eigenständig verfahrenden linearen Achsen, nämlich einem Scanner-System (X-/Y-Achse) des Lasers und der X-Achse des Doppelkurbelmessers einerseits und der X-Achse der Vorschubrichtung der Werkstückträger des linearen Fördersystems. Die beiden X-Achsen, d.h. des Doppelkurbelmessers und des linearen Fördersystems werden dabei synchronisiert. Hinzu kommt, dass das mechanische Messer eine spezielle Mimik aufweist, welche einen Toleranzausgleich herstellt, um den notwendigen Schneidspalt zwischen der unteren Messerkante (lineares Fördersystem) und dem oberen Messer herstellt.In a further embodiment of the device proposed by the invention, the intersection between autonomously traversing linear axes, namely a scanner system (X / Y axis) of the laser and the X axis of the double crank blade on the one hand and the X-axis of the feed direction of the workpiece carrier of the linear conveyor system. The two X-axes, i. of the double crank blade and the linear conveyor system are synchronized. In addition, the mechanical knife has a special facial expressions, which produces a tolerance compensation to produce the necessary cutting gap between the lower edge of the knife (linear conveyor system) and the upper knife.

Bei dem vorstehend erwähnten mindestens einen angetriebenen Rotationsmesser wird die Synchronisierung zwischen der X-Achse des linearen Fördersystems und der Rotationsachse (Drehbewegung des Messers) hergestellt. Beim Lasersystem wird der Laserstrahl für den Schnitt in der Verfahrbewegung schräg angesetzt (on the fly), was von einem 2D-Laser-Scan-System übernommen wird (X-/Y-Auslenkung).In the above-mentioned at least one rotary driven meter, synchronization between the X-axis of the linear conveyor system and the rotational axis (rotation of the blade) is established. In the case of the laser system, the laser beam is set at an angle for the cut in the movement, which is taken over by a 2D laser scan system (XY deflection).

Wird der Schnitt des mehrlagigen Bahnstrangs mittels eines Lasers durchgeführt, so sind hierzu insbesondere ein CO₂-Laser als auch ein sehr kurz gepulster Laser einsetzbar.If the cut of the multilayer web strand is performed by means of a laser, then For this purpose, in particular a CO ₂ laser and a very short pulsed laser used.

Bei der Alternative Doppelkurbelmesser ist das Messer an einer Koppelmechanik zweier Kurbelscheiben derart aufgenommen, dass es senkrecht zum zu schneidenden mehrlagigen Bahnstrang orientiert ist. Das Messer ist insbesondere federnd in X-Richtung, d.h. Vorschubrichtung der Werkstückträger gelagert, damit das Messer zur Schneidkante hin immer eine definierte Pressung aufweist und die benachbarten Werkstückträger des linearen Fördersystems oder die Schneidkante des Messers nicht beschädigt werden sowie die Toleranzen in X-Richtung ausgeglichen werden. Beim Schnitt müssen die Lagen des zu schneidenden mehrlagigen Bahnstrangs nach unten ausweichen können, damit die Standzeit des eingesetzten Messers verlängert werden kann. Bei dem Doppelkurbelmesser kann insbesondere ein gerades Messer eingesetzt werden oder auch ein ein Scherenschnitt erzeugendes schräges Messer mit einer schrägverlaufenden Schneidkante. Alternativ besteht die Möglichkeit, ein gezacktes Messer einzusetzen oder mindestens ein angetriebenes Rotationsmesser zur Durchführung des Schnittes des mehrlagigen Bahnstranges einzusetzen, wobei in diesem Falle die Schnittbewegung senkrecht zur Vorschubrichtung des mehrlagigen Bahnstranges von einer Kante zur gegenüberliegenden Kante erfolgt.In the alternative Doppelkurbelmesser the knife is added to a coupling mechanism of two crank disks so that it is oriented perpendicular to the multi-layered web strand to be cut. The knife is particularly resilient in the X direction, i. Stored feed direction of the workpiece carrier, so that the knife always has a defined pressure to the cutting edge and the adjacent workpiece carrier of the linear conveyor system or the cutting edge of the knife are not damaged and the tolerances are compensated in the X direction. When cutting, the layers of the multi-layered web strand to be cut must be able to move downwards so that the service life of the knife used can be extended. In the double crank blade, in particular, a straight knife can be used, or even an oblique knife producing a paper cut with an inclined cutting edge. Alternatively, it is possible to use a serrated knife or to use at least one driven rotary knife for performing the cut of the multilayer web strand, in which case the cutting movement is perpendicular to the feed direction of the multilayer web strand from one edge to the opposite edge.

Wird der Schnitt des mehrlagigen Bahnstrangs mittels des Doppelkurbelmessers durchgeführt, so bestimmt ein Radius bei kreisförmigem Bewegungsband der Schneidkante des Messers eine Abzugslänge. Über den Radius der Kugelscheiben des Doppelkurbelmessers wird die Abzugslänge bzw. die Schnittlänge bestimmt. Das Messer des Doppelkurbelmessers ist in der Regel schräg angebracht, wodurch bei der Schneidbewegung der Schneidpunkt, d.h. die Punktberührung der Schneidkanten oben und unten von einer Seite des linearen Fördersystems zur anderen gezogen wird, ähnlich des Prinzips eines Scherenschnittes.If the cut of the multi-ply web strand is carried out by means of the double crank blade, then a radius in the case of a circular movement band of the cutting edge of the knife determines a take-off length. The withdrawal length or cutting length is determined via the radius of the double-blade knives. The knife of the double crankknife is usually mounted obliquely, whereby during the cutting movement the cutting point, i. the point contact of the cutting edges is pulled up and down from one side of the linear conveyor system to the other, similar to the principle of a paper cut.

In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung liegt bei Ausführung des Schnittes, d.h. beim Abtrennen eines beispielsweise drei Lagen umfassenden Stapels vom mehrlagigen Bahnstrang, die Geschwindigkeit v_x1 der Schneidkante des Messers in X-Richtung gleich der Geschwindigkeit v_x2 des mehrlagigen Bahnstranges. Weiterhin übersteigt bei Ausführung des Schnittes die Tangentialgeschwindigkeit v_T1 der Schneidkante des Messers die Tangentialgeschwindigkeit v_T2 des mehrlagigen Bahnstrangs.In an advantageous embodiment of the solution proposed by the invention is in execution of the cut, ie when separating a stack comprising, for example, three layers of multilayer web, the speed v _x1 the cutting edge of the knife in the X direction equal to the speed v _x2 of the multilayer web. Furthermore, when performing the cut, the tangential velocity exceeds v _T1 the cutting edge of the knife the tangential velocity v _T2 of the multilayer railway track.

In einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung zum Schneiden eines mehrlagigen Bahnstranges kann die Doppelmesserkurbel auch als Ultraschall-Schneidevorrichtung ausgeführt sein und mittels einer Sonotrode den Schneidprozess unterstützen oder gar ausführen. In einer weiteren Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung zum Beschneiden eines mehrlagigen Bahnstranges kann mindestens ein Rotationsmesser eingesetzt werden, welches in Vorschubrichtung des mehrlagigen zu schneidenden Bahnstrangs gesehen mit einer Federung beaufschlagt ist. Das mindestens eine Rotationsmesser ist angetrieben und verfährt senkrecht zur Vorschubrichtung des mehrlagigen Bahnstranges von einer Kante zu dessen gegenüberliegenden Kante und trennt zwei- oder dreilagige Stapel vom mehrlagigen Bahnstrang ab. Alternativ dazu können auch ein erstes und ein zweites Rotationsmesser eingesetzt werden, die parallel zueinander Bewegungsabläufe durchfahren, derart, dass gleichzeitig zwei 2-Lagen- oder 3-Lagen-Stapel vom mehrlagigen Bahnstrang abgetrennt werden können.In a variant of the device proposed according to the invention for cutting a multilayer web strand, the double knife crank can also be designed as an ultrasonic cutting device and support or even execute the cutting process by means of a sonotrode. In a further embodiment of the device proposed according to the invention for trimming a multilayer web strand, at least one rotary knife can be used, which is acted upon with a suspension in the feed direction of the multilayer web strand to be cut. The at least one rotary blade is driven and moves perpendicular to the feed direction of the multilayer web strand from one edge to its opposite edge and separates two- or three-layer stack from the multilayer web strand. Alternatively, it is also possible to use a first and a second rotary knife, which pass through sequences of movements in parallel to each other, such that two 2-layer or 3-layer stacks can be separated from the multi-layered web strand at the same time.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung kann insbesondere zur Herstellung von Batteriezellen eingesetzt werden, die Verwendung in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV) in einem Plug-in-Hybridfahrzeug (PHEV) oder in einem Consumer-Elektronik-Produkt findet. Unter Consumer-Elektronik-Produkten sind im vorliegenden Zusammenhang insbesondere Mobiltelefone, Tablets, PC's oder Notebooks zu verstehen.The inventively proposed device can be used in particular for the production of battery cells, which finds use in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV) in a plug-in hybrid vehicle (PHEV) or in a consumer electronics product. In the present context, consumer electronics products are in particular mobile phones, tablets, PCs or notebooks.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung zum Schneiden eines mehrlagigen Bahnstrangs kann ein Schnitt zwischen zwei eigenständig verfahrenden linearen Achsen durchgeführt werden.By means of the device proposed according to the invention for cutting a multi-ply web strand, a cut can be made between two independently traveling linear axes.

Die Werkstückträger des linearen Fördersystems bewegen sich mit exakt gleicher Geschwindigkeit, so dass der Schnitt im Bereich der Stoßfuge zweier benachbarter Werkstückträger, die mit konstanter Geschwindigkeit in Vorschubrichtung gefördert werden, durchgeführt werden kann, während sich der mehrlagige Bahnstrang bewegt. Bei dem mehrlagigen Bahnstrang handelt es sich um den bereits gestellten Teil des Elektrodenstapels, der einen ersten bahnförmigen Separator, aus platzierten, in Lücken angeordnete Abschnitte der ersten Elektrode sowie einen zweiten bahnförmigen Separator umfasst. Diese drei Elemente bilden den mehrlagigen Bahnstrang, der durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Schneideinrichtung in ihren Ausführungsvarianten in einzelne 3-lagige-Stapel getrennt wird. Die in der ersten Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schneidvorrichtung kommt in vorteilhafter Weise ein CO₂-Laser bzw. ein kurz gepulster Laser zum Einsatz. Durch den Einsatz eines Lasers ist ein besonders scharfkantig ausgeführter Schnitt erreichbar. Beim Schnitt durch das Lasersystem wird der Laserstrahl für den Schnitt in der Verfahrbewegung schräg angesetzt (on the fly) und unterliegt einer Strahlnachführung. Diese erfolgt über einen 2D-Laser-Scan-System (X-/Y-Auslenkung). Bei der zweiten Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schneideinrichtung kommt ein Doppelkurbelmesser zum Einsatz. Bei dem Messer kann es sich um ein gerades Messer handeln, ein gezacktes Messer handeln oder auch ein schräges Messer, was einen guillotineartigen Scherenschnitt durchführt. In vorteilhafter Weise ist das Messer gemäß der vorstehend aufgezählten Ausführungsmöglichkeiten in X-Richtung federnd gelagert. Die X-Richtung entspricht der Vorschubrichtung des mehrlagigen Bahnstrangs. Durch die federnde Lagerung des Messers in seinen aufgezählten Ausführungsvarianten steht das Messer in Bezug zur Schneidkante nur unter einer definierten Pressung, so dass die Werkstückträger oder das Messer bei Durchführung des Schnittes nicht beschädigt werden und der notwendige Schneidspalt trotz aller Toleranzen im System eingehalten wird. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass die Einzellagen des mehrlagigen Bahnstrangs auf einer Seite nach unten ausweichen können, damit eine ausreichende Standzeit der eingesetzten Messer erzielt werden kann und das Produktmaterial nicht beschädigt wird. Insbesondere bei Einsatz eines schrägen Messers kann ein gezielter Scherenschnitt durchgeführt werden, der in vorteilhafter Weise das Verrücken des dann vom mehrlagigen Bahnstrang abgetrennten 3-Lagen-Stapels auf der Separatorbahn, Elektrodenabschnitt und darüber liegender Separatorbahn vermeidet. Dadurch lässt sich eine extrem lagegenaue Ordnung der 3-Lagen-Stapel erreichen, die in einem hier nicht weiter beschriebenen weiteren Fertigungs- bzw. Herstellungsschritt noch mit einer vierten Lage, bei der es sich um eine von einem bahnförmigen Material abgetrennte zweiten Elektrodenabschnitt handelt, überdeckt wird.The workpiece carriers of the linear conveyor system move at exactly the same speed, so that the cut in the region of the butt joint of two adjacent workpiece carriers, which are conveyed at constant speed in the feed direction, can be carried out while the multilayer web strand is moving. The multi-layered web strand is the already provided part of the electrode stack, which comprises a first web-shaped separator, of placed, arranged in gaps sections of the first electrode and a second web-shaped separator. These three elements form the multilayer web strand, which is separated by the inventively proposed cutting device in their variants in individual 3-ply pile. In the first embodiment variant of the cutting device proposed according to the invention, a CO ₂ laser or a short pulsed laser is advantageously used. By using a laser, a particularly sharp-edged cut can be achieved. When cutting Due to the laser system, the laser beam is set at an angle during the traversing motion (on the fly) and is subject to beam tracking. This is done via a 2D laser scan system (X / Y deflection). In the second embodiment of the inventively proposed cutting device is a double crank blade is used. The knife may be a straight knife, a serrated knife, or a slanted knife, which performs a guillotine-like silhouette. Advantageously, the knife is resiliently mounted in accordance with the above-enumerated execution possibilities in the X direction. The X direction corresponds to the feed direction of the multilayer track. Due to the resilient mounting of the knife in its enumerated embodiments, the knife is in relation to the cutting edge only under a defined pressure, so that the workpiece carrier or knife are not damaged when performing the cut and the necessary cutting gap is maintained despite all tolerances in the system. In this context, it should be mentioned that the individual layers of the multilayer web strand can dodge down on one side so that a sufficient service life of the inserted blades can be achieved and the product material is not damaged. In particular, when using an oblique knife, a targeted paper cutting can be performed, which advantageously avoids the dislocation of the then separated from the multilayer web strand 3-layer stack on the separator, electrode section and overlying separator. As a result, it is possible to achieve an extremely positionally accurate arrangement of the 3-layer stacks which, in a further production or production step which is not described here, still covers a fourth layer, which is a second electrode section separated from a sheet-like material becomes.

In vorteilhafter Weise führt die Schneidkante des Messers eine kreisförmige Bewegung aus, wobei der Radius dieser Bewegungsbahn eine Abzugslänge bestimmt.Advantageously, the cutting edge of the knife performs a circular movement, wherein the radius of this movement path determines a take-off length.

In einer Ausführungsvariante des Doppelkurbelmessers kann dieses bei gefedert angebrachtem Messer analog zur vorstehend beschriebenen Ausführungsvariante als Ultraschall-Schneidevorrichtung ausgestaltet werden. Das am Messerhalter ausgeführte Messer wird mittels einer Sonotrode in vertikale Richtung bewegt entsprechend der Ultraschallfrequenz mit der die Sonotrode beaufschlagt ist.In one embodiment variant of the double crank blade, this spring attached to a knife can be configured as an ultrasonic cutting device analogously to the embodiment described above. The knife running on the knife holder is moved by means of a sonotrode in the vertical direction according to the ultrasonic frequency with which the sonotrode is acted upon.

In einer weiteren Ausführungsvariante besteht die Möglichkeit, den Schnitt mit mindestens einem federnd gelagerten Rotationsmesser durchzuführen. Bei der Schnittoperation handelt es sich im Wesentlichen um ein Querschneiden. Wird ein Rotationsmesser eingesetzt, welches senkrecht zur Vorschubrichtung des mehrlagigen Bahnstrangs den Querschnitt ausführt, kann das angetriebene Rotationsmesser sowohl auf der Hinbewegung zur gegenüberliegenden Kante des mehrlagigen Bahnstrangs als auch auf der Rückwärtsbewegung in die Ausgangsposition einen Schnitt durchführen. Das Rotationsmesser bewegt sich entsprechend der Geschwindigkeit des mehrlagigen Bahnstrangs in Vorschubrichtung mit und ist ebenfalls gefedert gelagert um einen rechtwinkligen Schnitt durchführen zu können. Über den Durchmesser des Rotationsmessers kann der Schnittwinkel definiert werden. In vorteilhafter Ausführungsmöglichkeit kann auch eine gedoppelte Ausführung rotierender Messer eingesetzt werden, die parallel zueinander bewegt werden, so dass bei zwei 3-Lagen-Stapel vom mehrlagigen Bahnstrang, die dann auf separaten Werkstückträgern des linearen Fördersystems anzuordnen sind, abgetrennt werden können, wodurch eine signifikante Erhöhung der Taktfrequenz erreicht werden kann.In a further embodiment, it is possible to perform the cut with at least one spring-mounted rotary blade. The cutting operation is essentially a transverse cutting. If a rotary knife is used which executes the cross-section perpendicular to the feed direction of the multi-ply web strand, the driven rotary knife can make a cut both on the forward movement to the opposite edge of the multi-ply web strand and on the backward movement into the starting position. The rotary blade moves in accordance with the speed of the multilayer web strand in the feed direction and is also sprung mounted to perform a rectangular section can. The cutting angle can be defined via the diameter of the rotary blade. In an advantageous embodiment, a doubled version of rotating blades can be used, which are moved parallel to each other, so that in two 3-layer stack of multilayer web strand, which are then to be arranged on separate workpiece carriers of the linear conveyor system, can be separated, creating a significant Increasing the clock frequency can be achieved.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung lässt sich ein Schneidprozess bei kontinuierlichem Vorschub des zu arbeitenden Materials (on the fly) erreichen, wobei hier insbesondere keine Taktung erforderlich ist. Durch die beiden voneinander entkoppelten Antriebssysteme wird ein flexibles System in Bezug auf erreichbare Schneidgeschwindigkeit, die Justage und den Schneidprozess an sich erreicht.The proposed solution according to the invention allows a cutting process to be achieved with continuous feed of the material to be processed (on the fly), in which case in particular no timing is required. The two decoupled drive systems provide a flexible system in terms of achievable cutting speed, the adjustment and the cutting process itself.

Figurenlistelist of figures

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.With reference to the drawing, the invention will be described below in more detail.

Es zeigt:

• 1 eine schematische Darstellung einer Batteriezelle,
• 2 die wesentlichen Komponenten einer Anlage zur Herstellung von Batteriestapeln,
• 3 und 4 zeigen die erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schneideinrichtung mit einem Laser,
• 5 die Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schneidvorrichtung mit einem Doppelkurbelmesser,
• 6 eine Detail eines schrägen Messers,
• 7 und 7.1 verschiedene Stellungen des an einer Koppelmechanik des Doppelkurbelmessers aufgenommenen Messers und Details der im Schnittspalt herrschenden Geschwindigkeiten,
• 8 die Ausführungsvariante der Schneideinrichtung, die mit einer Sonotrode angetrieben ist,
• 9 und 10 Details der Ausführungsvariante der Schneideinrichtung bei der ein angetriebenes Rotationsmesser bzw. eine doppelte Anordnung von Rotationsmessern zum Einsatz kommt,
• 11.1 bis 11.3 zeigen verschiedene Ausführungsvarianten von Messergeometrien und
• 12 den Aufbau von Elektrodenstapeln.

It shows:

• 1 a schematic representation of a battery cell,
• 2 the essential components of a plant for the production of battery stacks,
• 3 and 4 show the first embodiment of the invention proposed cutting device with a laser,
• 5 the embodiment of the invention proposed cutting device with a double crank blade,
• 6 a detail of a slanted knife,
• 7 and 7 .1 different positions of the blade received on a coupling mechanism of the double crank blade and details of the speeds prevailing in the kerf,
• 8th the embodiment variant of the cutting device, which is driven by a sonotrode,
• 9 and 10 Details of the embodiment of the cutting device in which a driven rotary blade or a double arrangement of rotary blades is used,
• 11 .1 to 11.3 show different design variants of knife geometries and
• 12 the structure of electrode stacks.

Ausführungsvariantenvariants

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals, wherein a repeated description of these elements is dispensed with in individual cases. The figures illustrate the subject matter of the invention only schematically.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Batteriezelle 2. Die Batteriezelle 2 umfasst ein Gehäuse 3, welches prismatisch, vorliegend quaderförmig, ausgebildet ist. Das Gehäuse 3 ist vorliegend elektrisch leitend ausgeführt und beispielsweise aus Aluminium gefertigt. Das Gehäuse 3 kann auch in Form einer flexiblen Pouch-Folie ausgebildet sein. 1 shows a schematic representation of a battery cell 2 , The battery cell 2 includes a housing 3 , which is prismatic, in the present cuboid, is formed. The housing 3 In the present case, it is designed to be electrically conductive and, for example, made of aluminum. The housing 3 can also be designed in the form of a flexible pouch film.

Die Batteriezelle 2 umfasst ein negatives Terminal 11 und ein positives Terminal 12. Über die Terminals 11, 12 kann eine von der Batteriezelle 2 zur Verfügung gestellte Spannung abgegriffen werden. Ferner kann die Batteriezelle 2 über die Terminals 11, 12 auch geladen werden.The battery cell 2 includes a negative terminal 11 and a positive terminal 12 , About the terminals 11 . 12 can one from the battery cell 2 provided voltage can be tapped. Furthermore, the battery cell 2 over the terminals 11 . 12 also be loaded.

Innerhalb des Gehäuses 3 der Batteriezelle 2 ist eine Elektrodeneinheit angeordnet, welche vorliegend als Elektrodenstapel 10 ausgeführt ist. Der Elektrodenstapel 10 weist zwei Elektroden, nämlich eine Anode 21 und eine Kathode 22, auf. Die Anode 21 und die Kathode 22 sind jeweils folienartig ausgeführt und durch einen ersten Separator 18 voneinander separiert. Der erste Separator 18 ist ionisch leitfähig, also für Lithiumionen durchlässig.Inside the case 3 the battery cell 2 an electrode unit is arranged, which in the present case as an electrode stack 10 is executed. The electrode stack 10 has two electrodes, namely an anode 21 and a cathode 22 , on. The anode 21 and the cathode 22 are each carried out like a film and by a first separator 18 separated from each other. The first separator 18 is ionic conductive, so permeable to lithium ions.

Die Anode 21 umfasst ein anodisches Aktivmaterial 41 und einen anodischen Stromableiter 31. Der anodische Stromableiter 31 ist elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Kupfer. Der anodische Stromableiter 31 ist elektrisch mit dem negativen Terminal 11 der Batteriezelle 2 verbunden.The anode 21 includes an anodic active material 41 and an anodic current collector 31 , The anodic current conductor 31 is made electrically conductive and made of a metal, such as copper. The anodic current conductor 31 is electric with the negative terminal 11 the battery cell 2 connected.

Die Kathode 22 umfasst ein kathodisches Aktivmaterial 42 und einen kathodischen Stromableiter 32. Der kathodische Stromableiter 32 ist elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Aluminium. Der kathodische Stromableiter 32 ist elektrisch mit dem positiven Terminal 12 der Batteriezelle 2 verbunden.The cathode 22 comprises a cathodic active material 42 and a cathodic current collector 32 , The cathodic current conductor 32 is made electrically conductive and made of a metal, such as aluminum. The cathodic current conductor 32 is electric with the positive terminal 12 the battery cell 2 connected.

2 zeigt in schematischer Darstellung die Komponenten einer Anlage zur Herstellung von Batteriestapeln. 2 shows a schematic representation of the components of a plant for the production of battery stacks.

2 zeigt eine Anlage 58 zur Herstellung von Batteriestapeln. An einer Zuführung 60 für einen ersten Separator 18, erfolgt dessen Zuführung auf eine Transportvorrichtung 62. Bei der Transportvorrichtung 62 kann es sich um ein umlaufendes Band oder auch um ein lineares Fördersystem oder dergleichen handeln. Auf der Transportvorrichtung 62 wird der erste bahnförmige Separator 18 in Transportrichtung 64 transportiert. 2 shows a plant 58 for the production of battery stacks. At a feeder 60 for a first separator 18 , the supply is carried out on a transport device 62 , At the transport device 62 it may be a circulating belt or even a linear conveyor system or the like. On the transport device 62 becomes the first web-shaped separator 18 in the transport direction 64 transported.

Oberhalb der Transportvorrichtung 62 befindet sich ein Spulenvorrat eines ersten bandförmigen Materials für eine erste Elektrode 66. Die Zufuhr des ersten bandförmigen Materials für die erste Elektrode 66 erfolgt über mehrere hier nicht dargestellte Umlenkrollen an ein angetriebenes Vakuumrad 92. Einer Umfangsfläche 94 des angetriebenen Vakuumrad 92 ist ein Laser 96 oder eine messerartige Schneideinrichtung zugeordnet. Unterhalb des Lasers 96 oder der Schneideinrichtung erfolgt ein Schnitt 68 des ersten bandförmigen Materials für die erste Elektrode 66, wodurch ein Abschnitt 70, d.h. eine erste Elektrode erzeugt wird. Der abgetrennte Abschnitt 70 wird an der Umfangsfläche 94 des angetriebenen Vakuumrades 92 innerhalb eines Vakuumbereiches 86 fixiert, bevor der jeweilige Abschnitt 70 auf den ersten Separator auf der Transportvorrichtung 62 aufgelegt wird.Above the transport device 62 there is a coil supply of a first band-shaped material for a first electrode 66 , The supply of the first ribbon-shaped material for the first electrode 66 takes place via a plurality of pulleys, not shown here, to a driven vacuum wheel 92 , A peripheral surface 94 the driven vacuum wheel 92 is a laser 96 or assigned a knife-like cutter. Below the laser 96 or the cutting device is a cut 68 of the first band-shaped material for the first electrode 66 , creating a section 70 ie a first electrode is generated. The severed section 70 becomes on the peripheral surface 94 of the driven vacuum wheel 92 within a vacuum range 86 fixed before the respective section 70 on the first separator on the transport device 62 is hung up.

Das angetriebene Vakuumrad 92 ist mit einem Antrieb 90 versehen, der einen Encoder und eine Antriebssteuerung umfasst, derart, dass das angetriebene Vakuumrad 92 während seiner Rotation abwechselnd alternierend beschleunigt und verzögert wird, so dass bei der Ablage der Abschnitte 70 auf der Separatorbahn auf der Oberseite der Transportvorrichtung 62 definierte Lücken erzeugt werden.The driven vacuum wheel 92 is with a drive 90 provided with an encoder and a drive control, such that the driven vacuum wheel 92 alternately accelerates and decelerates alternately during its rotation, so that when filing the sections 70 on the Separatorbahn on top of the transport device 62 defined gaps are generated.

Danach erfolgt die Zuführung eines zweiten bahnförmigen Separators 72. Dieser wird auf die Transportvorrichtung 62 überführt, so dass der erste bahnförmige Separator 18 und in Abständen zueinander aufgelegter Abschnitte 70 von dem zweiten bahnförmigen Separator überdeckt sind.Thereafter, the supply of a second web-shaped separator 72 , This is on the transport device 62 transferred, so that the first web-shaped separator 18 and in spaced intervals sections 70 are covered by the second web-shaped separator.

Anschließend erfolgt innerhalb eines Übergabebereiches 74 die Überführung des ersten bahnförmigen Separators 18, der darauf angeordneten Abschnitte 70 sowie des zweiten bahnförmigen Separators 72 an ein lineares Fördersystem 76. Das lineare Fördersystem 76 umfasst beispielsweise einzelne mit Unterdruck beaufschlagbare Werkstückträger, wobei ausSubsequently, within a transfer area 74 the transfer of the first web-shaped separator 18 , the sections arranged on it 70 and the second web-shaped separator 72 to a linear conveyor system 76 , The linear conveyor system 76 For example, includes individual subject to negative pressure workpiece carrier, wherein

Aus 2 hervorgeht, dass dem linearen Fördersystem 76 an dessen Unterseite einzelne diskrete Stapelvorrichtungen 78 zugeordnet sind.Out 2 shows that the linear support system 76 on the underside of individual discrete stacking devices 78 assigned.

Nach Passage des Übergabebereiches 74 erfolgt ein Schnitt 80 oder ein mechanischer Schneidprozess, der an das lineare Fördersystem 76 übergebenen Anordnung aus erstem Separator 18, Abschnitt 70 der ersten Elektrode sowie des zweiten bahnförmigen Separators 72. Diese noch dreilagig ausgebildeten Stapel werden seitlich über Greifvorrichtungen, Niderhalter oder Vakuum auf einzelnen voneinander getrennten mit Vakuum beaufschlagbaren Werkstückträgern des linearen Fördersystems 76 fixiert. After passage of the transfer area 74 a cut takes place 80 or a mechanical cutting process attached to the linear conveyor system 76 given arrangement of first separator 18 , Section 70 the first electrode and the second web-shaped separator 72 , These three-layered stack are laterally gripping devices, Niderhalter or vacuum on each separate from each other with vacuum acted upon workpiece carriers of the linear conveyor system 76 fixed.

Aus 2 geht hervor, dass dem linearen Fördersystem 76 ein weiteres angetriebenes Vakuumrad 92 zugeordnet ist. Dieses wird mit einem zweiten bandförmigen Material für eine zweite Elektrode 82 beaufschlagt, welches bei Position 84 bevorzugt durch einen Laser 96 oder eine Schneideinrichtung geschnitten wird. Die vom zweiten bandförmigen Material für die zweite Elektrode 82 abgetrennten Abschnitte 70 der zweiten Elektrode werden innerhalb des Vakuumbereiches 86 auf dem angetriebenen Vakuumrad 92 fixiert und auf die von den einzelnen Werkstückträgern des linearen Fördersystems 76 herantransportierten Anordnungen aus erstem Separator 18, den Abschnitt 70 für die zweite Elektrode und den zweiten bahnförmigen Separator 72 aufgebracht.Out 2 shows that the linear conveyor system 76 another powered vacuum wheel 92 assigned. This is done with a second tape-shaped material for a second electrode 82 acted upon, which at position 84 preferably by a laser 96 or a cutting device is cut. The second band-shaped material for the second electrode 82 separated sections 70 the second electrode will be within the vacuum range 86 on the driven vacuum wheel 92 fixed and on the of the individual workpiece carriers of the linear conveyor system 76 transported arrangements of first separator 18 , the section 70 for the second electrode and the second web-shaped separator 72 applied.

Die erhaltenen, beispielsweise von Greifern des linearen Fördersystems 76 fixierten vierlagigen Stapel werden im Auslaufbereich des linearen Fördersystems 76 um 180° gewendet und auf einzelne Stapelvorrichtungen 78 abgelegt.The obtained, for example, grippers of the linear conveyor system 76 fixed four-ply stacks are in the outlet area of the linear conveyor system 76 turned by 180 ° and on individual stacking devices 78 stored.

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass das angetriebene Vakuumrad 92, welches oberhalb des linearen Fördersystems 76 angeordnet ist, ebenfalls einen Vakuumbereich 86 und einen Abblasbereich 88 aufweist. Bei Position 84 erfolgt der Laserschnitt des zweiten bandförmigen Materials für die zweite Elektrode 82 bevorzugt mittels des Lasers 96. Alternativ zu dem Laser 96, bei dem es sich bevorzugt um einen CO₂-Laser oder um einen kurzgepulsten Laser handelt, kann auch eine messerartige Schneidvorrichtung eingesetzt werden, um die einzelnen Abschnitte 70 an dieser Stelle vom zweiten bandförmigen Material für die zweite Elektrode 82 abzutrennen.For completeness, it should be mentioned that the driven vacuum wheel 92 , which is above the linear conveyor system 76 is arranged, also a vacuum area 86 and a blow-off area 88 having. At position 84 the laser cut of the second strip-shaped material for the second electrode takes place 82 preferably by means of the laser 96 , Alternative to the laser 96 , which is preferably a CO ₂ laser or a short-pulse laser, a knife-like cutter can be used to the individual sections 70 at this point of the second band-shaped material for the second electrode 82 separate.

Den Darstellungen gemäß den 3 und 4 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung zur Bearbeitung eines mehrlagigen Bahnstranges mit einem Laser zu entnehmen.The representations according to the 3 and 4 is a first embodiment of the invention proposed device for processing a multilayer web strand with a laser to remove.

Ein mehrlagiger Bahnstrang 100 umfasst einen ersten bahnförmigen Separator 18, voneinander durch Lücken 148 getrennte Abschnitte 70 einer ersten Elektrode und einen zweiten bahnförmigen Separator 72. In diesem Aufbau läuft der mehrlagige Bahnstrang 100 auf das lineare Fördersystem 76 auf. Mittels des Lasers 96 werden beim Schnitt 80 vom mehrlagigen Bahnstrang 100 einzelne 3-Lagen-Stapel abgetrennt. Hinter dem Schnitt 80 wird auf die abgetrennten 3-Lage-Stapel 108 ein zweites bandförmiges Material für eine zweite Elektrode 82 nach dessen Abtrennen auf den 3-Lagen-Stapel 108 aufgebracht. Es entsteht eine Stapelanordnung wie in 12 dargestellt. Diese wird über die jeweiligen Werkstückträger 102 an Stapelvorrichtungen 78 abgegeben, die sich unterhalb des linearen Fördersystems 76 befinden. Während sich die Werkstückträger 102 des linearen Fördersystems 76 vor und hinter dem Schnitt 80 in Stoß an Stoß hintereinander befinden, werden die Werkstückträger 102 nach Applikation der zweiten Elektrode 82 auf die zuvor abgetrennten 3-Lagen-Stapel 108 auseinandergefahren, so dass die Stapelvorrichtungen 78 jeweils einzelnen Elektrodenstapeln in der Anordnung gemäß 12 beliefert werden können.A multilayer railway track 100 comprises a first web-shaped separator 18 , from each other through gaps 148 separate sections 70 a first electrode and a second web-shaped separator 72 , In this structure, the multilayer track runs 100 on the linear conveyor system 76 on. By means of the laser 96 be in the cut 80 from the multilayer railway track 100 separated individual 3-layer stack. Behind the cut 80 On the separated 3-layer stack 108, a second belt-shaped material for a second electrode 82 after its separation applied to the 3-layer stack 108. The result is a stack arrangement as in 12 shown. This is about the respective workpiece carrier 102 at stacking devices 78 discharged, located below the linear conveyor system 76 are located. While the workpiece carriers 102 of the linear conveyor system 76 before and after the cut 80 in succession in succession, the workpiece carriers become 102 after application of the second electrode 82 moved apart on the previously separated 3-layer stack 108, so that the stacking devices 78 each individual electrode stacks in the arrangement according to 12 can be supplied.

Aus 4 geht hervor, dass die Werkstückträger 102 an einer Führung 104 laufen. Entlang einer Stoßkante oder Stoßfuge 103 liegen die Werkstückträger 102 aneinander an. Oberhalb der Stoßfuge 103 wird der Schnitt 80 durch den Laser 96 oder eine Schneideinrichtung ausgeführt. Während sich in der Darstellung gemäß 4 vor dem Schnitt 80 auf dem Werkstückträger 102 das vorlaufende Ende des mehrlagigen Bahnstrangs 100 befindet, liegt nach Durchführung des Schnittes 80 durch den Laser 96 entlang der Stoßfuge 103 ein abgetrennter 3-Lagen-Stapel 108 vor, der auf dem Werkstückträger 102 durch Greifer oder Niederhalter und bei Bedarf unter Vakuum fixiert, weitertransportiert wird.Out 4 shows that the workpiece carrier 102 at a guided tour 104 to run. Along a bumper or butt joint 103 are the workpiece carriers 102 to each other. Above the butt joint 103 becomes the cut 80 through the laser 96 or a cutting device executed. While in the presentation according to 4 before the cut 80 on the workpiece carrier 102 the leading end of the multilayer railway track 100 is located after performing the cut 80 through the laser 96 along the butt joint 103 a severed 3-layer stack 108 on the workpiece carrier 102 by gripper or hold-down and if necessary fixed under vacuum, further transported.

Der Darstellung gemäß 5 ist eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schneidvorrichtung für einen mehrlagigen Bahnstrang mit einem Doppelkurbelmesser zu entnehmen.The representation according to 5 is a further embodiment of the present invention proposed cutting device for a multilayer track with a double crank blade to remove.

Ein Doppelkurbelmesser 110 umfasst eine erste Kurbelscheibe 112 und eine zweite Kurbelscheibe 114, die beide im Drehsinn 116 rotieren und mittels einer Koppelmechanik 118 verbunden sind. An der Koppelmechanik 118 ist ein Messer 120 angeordnet. Bei dem Messer 120 kann es sich um ein gerades Messer 160, um ein gezacktes Messer 162 sowie um ein schräg gelagertes Messer 166 nach Art einer Guillotine zur Durchführung eines Scherenschnittes handeln. Das Messer 120 weist eine Schneidkante 121 auf. Die Schneidkante 121 wird bei der Bewegung des Doppelkurbelmessers 110 entlang einer kreisförmigen Bewegungsbahn 122, wie in 5 und 7 bzw. 7.1 näher dargestellt, geführt. Aus der Darstellung gemäß 5 geht hervor, dass unterhalb des Doppelkurbelmessers 110 zwei Werkstückträger 102 dargestellt sind, die entlang einer Stoßkante oder Stoßfuge 103 aneinander liegen. Vor dem Messer 120 liegt das vorlaufende Ende des mehrlagigen Bahnstrangs 100, hinter dem Messer 120 bzw. hinter der Stoßkante oder Stoßfuge 103 befindet sich auf dem dort dargestellten Werkstückträger 102 ein abgetrennter 3-Lagen-Stapel 108. Wie 5 entnehmbar ist, ist das Messer 120 mittels einer Federung 124 in X-Richtung an der Koppelmechanik 118 gelagert. Die Federung 124 bewirkt, dass das Messer in Bezug zur Schneidkante 121 immer eine definierte Pressung aufweist und die beiden Werkstückträger 102 des linearen Fördersystems 76 oder das Messer 120 nicht beschädigt werden sowie die Toleranzen in X-Richtung ausgeglichen werden. Bei Durchführung des Schnittes oberhalb der Stoßkante bzw. Stoßfuge 103 gemäß der Darstellung in 5 ist sicherzustellen, dass die Lagen des mehrlagigen Bahnstrangs 100 im Moment des Schnittes auf einer Seite nach unten ausweichen können, damit die Standzeit des Messers 120 möglichst groß wird und das zu schneidende Material nicht beschädigt wird.A double crank knife 110 includes a first crank disc 112 and a second crank disc 114 , both in rotation 116 rotate and by means of a coupling mechanism 118 are connected. At the coupling mechanism 118 is a knife 120 arranged. At the knife 120 it can be a straight knife 160 to a serrated knife 162 as well as a diagonally mounted knife 166 act like a guillotine to perform a paper cut. The knife 120 has a cutting edge 121 on. The cutting edge 121 becomes with the movement of the Doppelkurbelmessers 110 along a circular trajectory 122 , as in 5 and 7 respectively. 7 .1 shown in more detail, out. From the illustration according to 5 shows that below the double crank blade 110 two workpiece carriers 102 are shown along a Bumper edge or butt joint 103 lie together. In front of the knife 120 lies the leading end of the multilayer rail track 100 behind the knife 120 or behind the edge or butt joint 103 is located on the workpiece carrier shown there 102 a severed 3-layer stack 108. Like 5 is removable, is the knife 120 by means of a suspension 124 in the X direction on the coupling mechanism 118 stored. The suspension 124 causes the knife in relation to the cutting edge 121 always has a defined pressure and the two workpiece carriers 102 of the linear conveyor system 76 or the knife 120 not be damaged and the tolerances in the X direction are compensated. When performing the cut above the abutting edge or butt joint 103 as shown in 5 Make sure the layers of the multilayer track train 100 at the moment of the cut on one side can dodge down, thus the life of the knife 120 as large as possible and the material to be cut is not damaged.

Der Darstellung in 6 ist ein schrägstehendes Messer zur Durchführung eines Scherenschnittes zu entnehmen. In der Darstellung gemäß 6 ist das Messer 120 in der Draufsicht dargestellt, so dass deutlich wird, dass dessen Schneidkante 121 einen schrägen Verlauf 126 annimmt.The representation in 6 is a tilted knife to perform a paper cut. In the illustration according to 6 is the knife 120 shown in plan view, so that it is clear that the cutting edge 121 a sloping course 126 accepts.

Den 7 und 7.1 sind Details des Doppelkurbelmessers gemäß der Darstellung in 5 zu entnehmen.The 7 and 7 .1 are details of the double crank blade as shown in FIG 5 refer to.

7 zeigt, dass das Messer 120 während des Durchlaufs durch seine kreisförmige Bewegungsbahn 122 stets senkrecht in Bezug auf die Stoßkante, Stoßfuge 103 an der Koppelmechanik 118 positioniert ist. Das Messer 120 bzw. dessen Oberkante, die der Schneidkante 122 gegenüberliegt, ist stets durch die in X-Richtung wirkende Federung 124 beaufschlagt. Die X-Richtung fällt zusammen mit der Vorschubrichtung 156 der Werkstückträger 102, die entlang der Stoßkante, Stoßfuge 103 aneinander liegen. 7 shows that the knife 120 while passing through its circular trajectory 122 always vertical with respect to the abutting edge, butt joint 103 at the coupling mechanism 118 is positioned. The knife 120 or its upper edge, that of the cutting edge 122 is always opposed by acting in the X direction suspension 124 applied. The X direction coincides with the feed direction 156 the workpiece carrier 102 running along the abutting edge, butt joint 103 lie together.

7.1 zeigt ein vergrößertes Detail aus 7. 7.1 zeigt, dass während der Bewegungsbahn 122 die Schneidkante 121 in den mehrlagigen Bahnstrang 100 eintaucht. Der Antrieb der beiden in 5 dargestellten Kurbelscheiben 112, 114 ist so zu regeln, dass die Drehgeschwindigkeit gezielt geregelt wird, um die Winkelabhängigkeit zu korrigieren. Aus der Darstellung gemäß 7.1 geht hervor, dass die Geschwindigkeit v_x1 der Schneidkante 122 in X-Richtung identisch mit der Geschwindigkeit v_x2 des vorlaufenden Endes des mehrlagigen Bahnstrangs 100 ist. Hingegen ist die Tangentialgeschwindigkeit v_T1 der Schneidkante 121 größer als die Tangentialgeschwindigkeit v_T2 des vorlaufenden Endes des mehrlagigen Bahnstrangs 100. In der Darstellung gemäß 7.1 ist der Radius der kreisförmigen Bewegungsbahn 122 mit Position 128 bezeichnet. Der Radius 128 entspricht der Abzugslänge. 7 .1 shows an enlarged detail 7 , 7 .1 shows that during the trajectory 122 the cutting edge 121 in the multilayer track 100 dips. The drive of the two in 5 shown crank disks 112 . 114 is to be controlled so that the rotational speed is controlled in a controlled manner to correct the angular dependence. From the illustration according to 7 .1 shows that the speed v _x1 the cutting edge 122 in the X direction identical to the speed v _x2 the leading end of the multilayer track 100 is. On the other hand, the tangential velocity v _T1 the cutting edge 121 greater than the tangential velocity v _T2 the leading end of the multilayer track 100 , In the illustration according to 7 .1 is the radius of the circular trajectory 122 with position 128 designated. The radius 128 corresponds to the take-off length.

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass das vorlaufende Ende des mehrlagigen Bahnstranges 100 ebenso auf einem Werkstückträger 102 aufgenommen ist wie der durch das Messer 120 von dieser zuvor abgetrennte 3-Lagen-Stapel 108, der ebenfalls auf einem Werkstückträger 102 aufgenommen ist. 7.1 zeigt, dass der Schnitt exakt über der Stoßkante bzw. Stoßfuge 103, an der die beiden Werkstückträger 102 aneinander liegen, erfolgt.For completeness, it should be mentioned that the leading end of the multilayer web strand 100 also on a workpiece carrier 102 recorded is like the one through the knife 120 from this previously separated 3-layer stack 108 also on a workpiece carrier 102 is included. 7 .1 shows that the cut exactly over the abutting edge or butt joint 103 on which the two workpiece carriers 102 lie against each other takes place.

Der Darstellung gemäß 8 ist eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schneidvorrichtung zu entnehmen, die als Ultraschall-Schnittvorrichtung 130 ausgeführt ist. Die Koppelmechanik 118, über die die beiden Kurbelscheiben 112, 114 miteinander gekoppelt sind, weist einen Messerhalter 134 auf, an dessen Unterseite das über die Federung 124 vorgespannte Messer 120 aufgenommen ist. Der Messerhalter 134 bzw. die Koppelmechanik 118 zwischen den beiden Kurbelscheiben 112 und 114 wird mittels einer Sonotrode 132 angetrieben.The representation according to 8th is a further embodiment of the present invention proposed cutting device can be seen as an ultrasonic cutting device 130 is executed. The coupling mechanism 118 about which the two crank disks 112 . 114 coupled to each other, has a knife holder 134 on, on the underside of that on the suspension 124 preloaded knives 120 is included. The knife holder 134 or the coupling mechanism 118 between the two crank disks 112 and 114 is by means of a sonotrode 132 driven.

Bei der Ultraschall-Schnittvorrichtung 130 gemäß der schematischen Darstellung in 8 ist das vorlaufende Ende des mehrlagigen Bahnstrangs 100 ebenfalls auf einem Werkstückträger 102 aufgenommen, während nach Ausführung des Schnittes durch das Messer 120 bzw. die Schneidkante 121 oberhalb der Stoßkante, Stoßfuge 103 der abgetrennte 3-Lagen-Stapel auf den benachbarten Werkstückträger 102 aufgenommen und entsprechend weiterbefördert wird. Die beiden Werkstückträger 102 sind mittels Rollen 106 an der Führung 104 des linearen Fördersystems 76 gelagert.In the ultrasonic cutting device 130 according to the schematic representation in 8th is the leading end of the multilayer track 100 also on a workpiece carrier 102 recorded while performing the cut through the knife 120 or the cutting edge 121 above the abutting edge, butt joint 103 the separated 3-layer stack on the adjacent workpiece carrier 102 recorded and forwarded accordingly. The two workpiece carriers 102 are by means of roles 106 at the lead 104 of the linear conveyor system 76 stored.

Den 9 und 10 ist eine weitere, vierte Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schneidvorrichtung für einen mehrlagigen Bahnstrang zu entnehmen.The 9 and 10 is a further, fourth embodiment of the present invention proposed cutting device for a multilayer track to remove.

In der Darstellung in 9 ist wiedergegeben, dass ein Rotationsmesser 140 an einer Rotationsachse 144 aufgenommen ist. Das Rotationsmesser 140 ist ebenfalls mittels einer Federung 124 in X-Richtung, d.h. Vorschubrichtung 156 der Werkstückträger 102, beaufschlagt. Das durch einen nicht näher dargestellten Antrieb angetriebene Rotationsmesser 140 verfährt senkrecht zur Vorschubrichtung 156 und trennt jeweils bei einer Durchfahrt senkrecht zur Vorschubrichtung 156 der Werkstückträger 102 vom vorlaufenden Ende des mehrlagigen Bahnstrangs 100 3-Lagen-Stapel 108 ab. Das Rotationsmesser 140 ist mit seiner Schneidkante oberhalb der Stoßkante bzw. der Stoßfuge 103 angeordnet. Das Rotationsmesser 140, welches senkrecht zur Vorschubrichtung 156 der Werkstückträger 102 verfahrbar ist, kann in beiden Richtungen schneiden, d.h. auf dem Hinweg zur gegenüberliegenden Kante wie auch auf dem Rückweg zur Ausgangsposition. Das Rotationsmesser 140 bewegt sich entsprechend der Bahngeschwindigkeit des mehrlagigen Bahnstrangs 100 in Vorschubrichtung 156 in X-Richtung mit, so dass ein rechtwinklig verlaufender Schnitt ausgeführt werden kann. Durch den Durchmesser des in 9 dargestellten einen Rotationsmessers 140, kann der Schnittwinkel definiert werden.In the illustration in 9 is reproduced that a rotary knife 140 on a rotation axis 144 is included. The rotary knife 140 is also by means of a suspension 124 in the X direction, ie feed direction 156 the workpiece carrier 102 , charged. The driven by a non-illustrated drive rotary blade 140 moves perpendicular to the feed direction 156 and separates in each case at a passage perpendicular to the feed direction 156 the workpiece carrier 102 from the leading end of the multilayer track 100 3-layer stack 108 from. The rotary knife 140 is with its cutting edge above the abutting edge or the butt joint 103 arranged. The rotary knife 140 which is perpendicular to the feed direction 156 the workpiece carrier 102 is movable, can cut in both directions, ie on the way to the opposite edge as well as on the way back to the starting position. The rotary knife 140 moves according to the path speed of the multilayer track 100 in the feed direction 156 in the X direction, so that a right-angled cut can be made. By the diameter of the in 9 shown a rotary blade 140 , the cutting angle can be defined.

Es besteht, vergleiche Darstellung gemäß 10, auch die Möglichkeit, anstelle eines Rotationsmessers 140, wie in 9 dargestellt, gedoppelte Rotationsmesser 146, d.h. ein erstes Rotationsmesser 149 und ein zweites Rotationsmesser 150, einzusetzen. Diese beiden auf einer Rotationsachse 144 rotierenden Rotationsmesser 140 können gleichzeitig verfahren werden, wobei die Bewegungsabläufe durch Positionen 152 und 154 dargestellt ist. Bei den gedoppelten Rotationsmessern 146 können gleichzeitig zwei 3-Lagen-Stapel 108 vom vorlaufenden Ende des mehrlagigen Bahnstranges 100 abgetrennt werden. Der Bewegungsablauf des ersten Rotationsmessers 149 ist durch Bezugszeichen 152 bezeichnet, während der Bewegungsablauf des zweiten Rotationsmessers 150 durch Bezugszeichen 154 gekennzeichnet ist. Der Schnitt der Rotationsmesser erfolgt während der Bewegung der Werkstückträger 102 in Vorschubrichtung 156.It exists, compare representation according to 10 , also the possibility of using a rotary knife 140 , as in 9 shown, doubled rotary knives 146 ie a first rotary knife 149 and a second rotary knife 150 to use. These two on a rotation axis 144 rotating rotary knife 140 can be moved simultaneously, with the movements through positions 152 and 154 is shown. For the double rotary knives 146 can simultaneously use two 3-layer stacks 108 from the leading end of the multilayer web strand 100 be separated. The movement of the first rotary knife 149 is by reference numerals 152 during the movement of the second rotary blade 150 by reference numerals 154 is marked. The cutting of the rotary blade takes place during the movement of the workpiece carriers 102 in the feed direction 156 ,

Den 11.1 bis 11.3 sind einzelne Ausführungsvarianten der Messer 120, die der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schneidvorrichtung alternativ zu einem Laser eingesetzt werden können. In 11.1 ist ein gerades Messer 160 dargestellt, 11.2 zeigt ein gezacktes Messer 162, während in 11.3 ein Rotationsmesser 164 dargestellt ist, welches in Vorschubrichtung 142 senkrecht zur Vorschubrichtung 156 des mehrlagigen Bahnstrangs 100 bewegt wird.The 11 .1 to 11.3 are individual design variants of the knives 120 which can be used alternatively to a laser to the cutting device proposed according to the invention. In 11 .1 is a straight knife 160 shown, 11 .2 shows a jagged knife 162 while in 11 .3 a rotary knife 164 is shown, which in the feed direction 142 perpendicular to the feed direction 156 of the multilayer railway track 100 is moved.

Der Darstellung gemäß 12 ist ein Elektrodenstapel 10 zu entnehmen. Es handelt sich um einen Vierlagen-Stapel dessen unterste Lage durch ein Separatorsegment 53, ein Anodensegment 55 (1. Elektrode), ein weiteres Separatorsegment 53 und das zum Schluss aufgebrachte Kathodensegment 56 (2. Elektrode) gebildet ist.The representation according to 12 is an electrode stack 10 refer to. It is a four-layer stack whose lowest layer through a Separatorsegment 53 , an anode segment 55 (1st electrode), another separator segment 53 and the finally applied cathode segment 56 (2nd electrode) is formed.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

Claims (13)

Vorrichtung zum Schneiden eines mehrlagigen Bahnstrangs (100), der mit kontinuierlicher Geschwindigkeit auf einem linearen Fördersystem (76) transportiert wird, das Werkstückträger (102) aufweist, die sich in Vorschubrichtung (156) bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnitt im mehrlagigen Bahnstrang (100) an einer Stoßkante (103) zwischen zwei Werkstückträger (102) mit einem Laser (96) erzeugt wird, oder durch ein angetriebenes Doppelkurbelmesser (110) erzeugt wird, dessen Messer (120, 160, 162, 166) in Vorschubrichtung (156) gesehen von einer Federung (124) beaufschlagt ist, oder durch mindestens ein Rotationsmesser (140, 149, 150) senkrecht zur Vorschubrichtung (156) erzeugt wird, während der mehrlagige Bahnstrang (100) in Vorschubrichtung (156) transportiert wird.Device for cutting a multilayer web strand (100) which is transported at a continuous speed on a linear conveyor system (76) which has workpiece carriers (102) which move in the feed direction (156), characterized in that the cut in the multilayer web strand (76) 100) is produced at a abutting edge (103) between two workpiece carriers (102) with a laser (96), or is produced by a driven double crank knife (110) whose knife (120, 160, 162, 166) is in the feed direction (156). seen from a suspension (124) is applied, or by at least one rotary blade (140, 149, 150) is generated perpendicular to the feed direction (156), while the multilayer web strand (100) in the feed direction (156) is transported. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnitt zwischen eigenständig verfahrenden linearen Achsen erfolgt, einem Scanner-System (X-Y-Achse) für den Laser (96) oder für das Doppelkurbelmesser (110) einerseits und der X-Achse der Transportrichtung (156) der Werkstückträger (102) des linearen Fördersystems (76) andererseits.Device according to Claim 1 , characterized in that the cut takes place between independently traveling linear axes, a scanner system (XY axis) for the laser (96) or for the double crank blade (110) on the one hand and the X axis of the transport direction (156) of the workpiece carrier ( 102) of the linear conveyor system (76) on the other. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (96) ein CO₂-Laser oder ein kurz gepulster Laser ist.Device according to Claim 1 , characterized in that the laser (96) is a CO ₂ laser or a short pulsed laser. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messer (120, 160, 162, 166) derart an einer Koppelmechanik (118) zweier Kurbelscheiben (112, 114) derart aufgenommen ist, dass es senkrecht zum mehrlagigen Bahnstrang (100) orientiert ist.Device according to Claim 1 , characterized in that the knife (120, 160, 162, 166) is so received on a coupling mechanism (118) of two crank disks (112, 114) that it is oriented perpendicular to the multilayer web strand (100). Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messer des Doppelkurbelmessers (110) ein gerades Messer (120) ist, oder ein einen Scherenschnitt erzeugendes schräges Messer (166) oder ein gezacktes Messer (162) oder mindestens ein angetriebenes Rotationsmesser (140, 149, 150) ist.Device according to Claim 1 characterized in that the blade of the double crank blade (110) is a straight knife (120), or a scissor cut producing oblique knife (166) or a serrated knife (162) or at least one driven rotary knife (140, 149, 150) , Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Radius (128) einer kreisförmigen Bewegungsbahn (126) des Messers (120, 166) eine Abzugslänge bestimmt.Device according to Claim 1 , characterized in that a radius (128) of a circular trajectory (126) of the knife (120, 166) determines a take-off length. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausführung des Schnittes die Geschwindigkeit v_x1 der Schneidkante (121) des Messers (120) in X-Richtung gleich der Geschwindigkeit v_x2, einer Transportgeschwindigkeit (156) des mehrlagigen Bahnstrangs (100), ist.Device according to Claim 1 , characterized in that when performing the cut, the speed v _{x1 of} the cutting edge (121) of the blade (120) in the X direction equal to Speed v _x2 , a transport speed (156) of the multilayer web (100). Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausführung des Schnittes die Tangentialgeschwindigkeit v_T1 der Schneidkante (121) des Messers (120) größer ist als die Tangentialgeschwindigkeit v_T2 des mehrlagigen Bahnstrangs (100).Device according to Claim 1 , characterized in that when performing the cut, the tangential velocity v _{T1 of} the cutting edge (121) of the blade (120) is greater than the tangential velocity v _{T2 of} the multilayer web strand (100). Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelkurbelmesser (110) als Ultraschall-Schneidevorrichtung (130) ausgeführt ist und mittels einer Sonotrode (132) angetrieben ist.Device according to Claim 4 , characterized in that the double crank blade (110) is designed as an ultrasonic cutting device (130) and is driven by a sonotrode (132). Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Rotationsmesser (140) in Vorschubrichtung (156) des mehrlagigen Bahnstrangs (100) gesehen mit einer Federung (124) beaufschlagt ist.Device according to Claim 1 , characterized in that the at least one rotary blade (140) seen in the feed direction (156) of the multi-layer web strand (100) seen with a suspension (124) is acted upon. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes und ein zweites Rotationsmesser (149, 150) parallel zueinander Bewegungsabläufe (152, 154) durchfahren, derart, dass gleichzeitig zwei 3-Lagen-Stapel (108) von dem mehrlagigen Bahnstrang (100) abgetrennt werden.Device according to Claim 1 , characterized in that a first and a second rotary blade (149, 150) parallel to each other trajectories (152, 154) pass through, such that at the same time two 3-layer stacks (108) are separated from the multilayer web strand (100). Batteriezelle (2) umfassend mindestens einen Elektrodenstapel (10), hergestellt mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11.Battery cell (2) comprising at least one electrode stack (10), manufactured with a device according to one of Claims 1 to 11 , Verwendung der Batteriezelle (2) nach Anspruch 12 in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV) in einem Plug-in-Hybridfahrzeug (PHEV) oder in einem Consumer-Elektronik-Produkt.Use of the battery cell (2) after Claim 12 in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV) in a plug-in hybrid vehicle (PHEV) or in a consumer electronics product.

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