DE102017216188A1

DE102017216188A1 - Method for producing an electrode stack for a battery cell and battery cell

Info

Publication number: DE102017216188A1
Application number: DE102017216188.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Peter; Mirko Maier; Bernhard Gossen; Mathias Derra; Michael Holm; Christian Diessner; Daniel Schwarz; Daniel Sauerteig; Andreas Letsch; Thomas Herold; Martin Reusch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-09-13
Filing date: 2017-09-13
Publication date: 2019-03-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels für eine Batteriezelle, umfassend folgende Schritte: Bereitstellen eines bandförmigen Elektrodenelements (45); Bereitstellen eines bandförmigen Separatorelements (16); Aufbringen des bandförmigen Elektrodenelements (45) auf eine in einer Förderrichtung (68) mit einer Rotationsgeschwindigkeit rotierenden Fördereinheit (100), wobei die Fördereinheit (100) mehrere in der Förderrichtung (68) zueinander versetzte Fördersegmente (102) aufweist; Schneiden des Elektrodenelements (45) zwischen den einzelnen Fördersegmenten (102) zu plattenförmigen Elektrodensegmenten (55); Erzeugen eines bandförmigen Verbundelements (50) durch Ablegen der Elektrodensegmente (55) auf das Separatorelement (16); wobei die Rotationsgeschwindigkeit der Fördereinheit (100) während einer vollständigen Rotation mehrfach wechselt, und wobei die Rotationsgeschwindigkeit der Fördereinheit (100) während des Ablegens eines Elektrodensegments (55) auf das Separatorelement (16) einen Maximalwert aufweist. Die Erfindung betrifft auch eine Batteriezelle, die mindestens einen Elektrodenstapel (10) umfasst, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.The invention relates to a method for producing an electrode stack for a battery cell, comprising the following steps: providing a band-shaped electrode element (45); Providing a band-shaped separator element (16); Applying the band-shaped electrode element (45) to a conveying unit (100) rotating at a rotational speed in a conveying direction (68), the conveying unit (100) having a plurality of conveying segments (102) staggered in the conveying direction (68); Cutting the electrode element (45) between the individual conveyor segments (102) into plate-shaped electrode segments (55); Producing a band-shaped composite element (50) by depositing the electrode segments (55) onto the separator element (16); wherein the rotational speed of the conveyor unit (100) changes several times during a complete rotation, and wherein the rotational speed of the conveyor unit (100) during a deposition of an electrode segment (55) on the separator element (16) has a maximum value. The invention also relates to a battery cell which comprises at least one electrode stack (10) which is produced by the method according to the invention.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels für eine Batteriezelle durch Schneiden von bandförmigen Elementen zu plattenförmigen Segmenten und Stapeln der Segmente. Die Erfindung betrifft auch eine Batteriezelle, die einen Elektrodenstapel aufweist, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.The invention relates to a method for producing an electrode stack for a battery cell by cutting band-shaped elements into plate-shaped segments and stacking the segments. The invention also relates to a battery cell having an electrode stack, which is produced by the method according to the invention.

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 auch als Akkumulator 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, also referred to as 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 gewunden 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 can also be wound into an electrode winding 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 kreiszylindrisch, oder auch flexible Pouchzellen, 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. The cell housing is usually prismatic, in particular cuboid, designed and pressure-resistant. But other forms of housing, such as circular cylindrical, or flexible pouch cells are known.

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

Aus der DE 10 2015 202 894 A1 ist eine Batteriezelle bekannt, die einen Elektrodenstapel mit einer Anode und einer Kathode aufweist. Die Anode und die Kathode umfassen dabei mehrere plattenförmig ausgebildete Segmente, die unter Zwischenlag von plattenförmigen Separatoren zu dem Elektrodenstapel übereinander geschichtet sind.From the DE 10 2015 202 894 A1 For example, a battery cell is known which has an electrode stack with an anode and a cathode. The anode and the cathode in this case comprise a plurality of plate-shaped segments, which are stacked with the interposition of plate-shaped separators to the electrode stack one above the other.

Aus der EP 2 696 423 B1 und der JP 2012-221706 A ist eine Stapelvorrichtung bekannt, die eine Fördereinheit mit einem zylindrischen Rotor umfasst. Der Rotor weist an einer äußeren Umfangsfläche einen Ansaugbereich auf um den Separator anzusaugen. Ebenfalls ist ein Stapelverfahren offenbart, wobei eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und ein Separator zu einem Zellelement gestapelt werden.From the EP 2 696 423 B1 and the JP 2012-221706 A For example, a stacking device is known which comprises a delivery unit with a cylindrical rotor. The rotor has an intake area on an outer peripheral surface to suck the separator. Also, a stacking method is disclosed wherein a positive electrode, a negative electrode, and a separator are stacked into a cell element.

Aus der JP 5547042 B2 ist eine Beschichtungsvorrichtung zum Aufbringen von Lithiumfolien auf eine Metallfolie bekannt. Dabei wird eine bandförmige Lithiumfolie auf eine drehende Walze aufgebracht und in Stücke mit einer vordefinierten Länge geschnitten. Die so entstandenen Lithiumfolien mit vordefinierter Länger werden von der drehenden Walze auf die durchlaufende Metallfolie aufgebracht.From the JP 5547042 B2 For example, a coating apparatus for applying lithium foils to a metal foil is known. In this case, a band-shaped lithium foil is applied to a rotating roller and cut into pieces having a predefined length. The resulting lithium films with predefined length are applied by the rotating roller to the continuous metal foil.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels für eine Batteriezelle vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst dabei mindestens die nachfolgend aufgeführten Schritte.A method for producing an electrode stack for a battery cell is proposed. The method comprises at least the steps listed below.

Zunächst werden ein bandförmiges Elektrodenelement und ein bandförmiges Separatorelement bereitgestellt. Das Elektrodenelement und das Separatorelement sind vorliegend flach und bandförmig ausgebildet. Das bedeutet in diesem Zusammenhang, dass eine Ausdehnung der besagten Elemente in eine Längsrichtung viel größer, insbesondere mindestens zehnmal größer, ist als eine Ausdehnung der besagten Elemente in eine Querrichtung, welche rechtwinklig zu der Längsrichtung orientiert ist.First, a band-shaped electrode member and a band-shaped separator member are provided. In the present case, the electrode element and the separator element are flat and band-shaped. This means in this context that an expansion of said elements in a longitudinal direction is much greater, in particular at least ten times greater, than an extension of said elements in a transverse direction, which is oriented at right angles to the longitudinal direction.

Bei dem Elektrodenelement kann es sich beispielsweise um ein Anodenelement handeln, welches einen anodischen Stromableiter umfasst, auf den ein anodisches Aktivmaterial aufgebracht ist. Ebenso kann es sich bei dem Elektrodenelement um ein Kathodenelement handeln, welches einen kathodischen Stromableiter umfasst, auf den ein kathodisches Aktivmaterial aufgebracht ist.The electrode element can be, for example, an anode element which comprises an anodic current conductor to which an anodic active material is applied. Likewise, the electrode element may be a cathode element which comprises a cathodic current collector on which a cathodic active material is applied.

Das bandförmige Elektrodenelement wird auf eine in einer Förderrichtung mit einer Rotationsgeschwindigkeit rotierenden Fördereinheit aufgebracht. Die Fördereinheit weist mehrere in der Förderrichtung zueinander versetzte Fördersegmente auf. Das bandförmige Elektrodenelement wird dabei auf die Fördersegmente der Fördereinheit aufgebracht.The band-shaped electrode element is applied to a conveying unit rotating in a conveying direction at a rotational speed. The conveyor unit has a plurality of conveyor segments offset from one another in the conveying direction. The Ribbon-shaped electrode element is applied to the conveyor segments of the conveyor unit.

Anschließend wird das Elektrodenelement zwischen den einzelnen Fördersegmenten zu plattenförmigen Elektrodensegmenten geschnitten. Die Elektrodensegmente sind dabei entsprechend einem Durchmesser der Fördereinheit gebogen und zumindest annähernd plattenförmig ausgebildet. Das bedeutet in diesem Zusammenhang, dass eine Ausdehnung der Elektrodensegmente in Längsrichtung annähernd gleich groß, insbesondere mindestens halb so groß und höchstens doppelt so groß, ist wie eine Ausdehnung der besagten Segmente in Querrichtung.Subsequently, the electrode element between the individual conveyor segments is cut into plate-shaped electrode segments. The electrode segments are bent in accordance with a diameter of the conveyor unit and formed at least approximately plate-shaped. In this context, this means that an extension of the electrode segments in the longitudinal direction is approximately the same size, in particular at least half as large and at most twice as large, as an extension of the said segments in the transverse direction.

Danach wird durch Ablegen der plattenförmigen Elektrodensegmente auf das bandförmige Separatorelement ein bandförmiges Verbundelement erzeugt.Thereafter, a band-shaped composite element is produced by depositing the plate-shaped electrode segments on the band-shaped separator.

Die Rotationsgeschwindigkeit der Fördereinheit wechselt während einer vollständigen Rotation mehrfach. Dabei weist die Rotationsgeschwindigkeit der Fördereinheit während des Ablegens eines Elektrodensegments auf das Separatorelement einen Maximalwert auf.The rotational speed of the conveyor unit changes several times during a complete rotation. In this case, the rotational speed of the conveyor unit has a maximum value during the deposition of an electrode segment onto the separator element.

Nach dem Schneiden des Elektrodenelements liegen die Elektrodensegmente verhältnismäßig nahe in der Förderrichtung nebeneinander auf den Fördersegmenten. Nach dem Ablegen eines Elektrodensegments rotiert die Fördereinheit kurzzeitig mit einer verringerten Rotationsgeschwindigkeit. Dadurch entsteht in der Förderrichtung eine Lücke zwischen dem gerade abgelegten Elektrodensegment und dem folgenden Elektrodensegment. Somit sind die Elektrodensegmente in dem Verbundelement durch eine entsprechende Lücke getrennt.After cutting the electrode element, the electrode segments lie relatively close to each other on the conveyor segments in the conveying direction. After depositing an electrode segment, the delivery unit rotates for a short time at a reduced rotational speed. This creates a gap in the conveying direction between the just laid electrode segment and the following electrode segment. Thus, the electrode segments in the composite element are separated by a corresponding gap.

Vorzugsweise wird die Fördereinheit nach dem Ablegen eines Elektrodensegments auf das Separatorelement abgebremst. Vor dem Ablegen eines Elektrodensegments auf das Separatorelement wird die Fördereinheit wieder beschleunigt. Vorzugsweise wird die Fördereinheit dabei auf den Maximalwert der Rotationsgeschwindigkeit beschleunigt.Preferably, the delivery unit is braked after depositing an electrode segment on the separator. Before depositing an electrode segment onto the separator element, the delivery unit is accelerated again. Preferably, the conveyor unit is thereby accelerated to the maximum value of the rotational speed.

Bevorzugt wird die Rotationsgeschwindigkeit der Fördereinheit während des Ablegens eines Elektrodensegments zumindest annähernd konstant gehalten. Besonders bevorzugt wird die Rotationsgeschwindigkeit der Fördereinheit dabei auf dem Maximalwert der Rotationsgeschwindigkeit gehalten.Preferably, the rotational speed of the conveyor unit is kept at least approximately constant during the deposition of an electrode segment. Particularly preferably, the rotational speed of the conveyor unit is maintained at the maximum value of the rotational speed.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird in den Fördersegmenten, welche sich in einem Ablagebereich befinden, ein Überdruck erzeugt um die Elektrodensegmente von der Fördereinheit zu lösen und auf das Separatorelement abzulegen. Dieses Ablösen kann sequentiell mittels mehrerer vorhandener Überdruckkammern in den Fördersegmenten erfolgen. Als Ablagebereich wird dabei ein Bereich bezeichnet, in welchem das Separatorelement tangential an der Fördereinheit vorbei geführt wird, und wo die Elektrodensegmente auf das Separatorelement abgelegt werden.According to an advantageous development of the invention, an overpressure is generated in the conveyor segments, which are located in a storage area, in order to release the electrode segments from the conveyor unit and deposit them on the separator element. This detachment can take place sequentially by means of a plurality of existing overpressure chambers in the conveyor segments. In this case, a storage area is an area in which the separator element is guided tangentially past the conveyor unit, and where the electrode segments are deposited on the separator element.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird in den Fördersegmenten, welche sich in Förderrichtung zwischen einem Schneidbereich und dem Ablagebereich befinden, ein Vakuum erzeugt um die Elektrodensegmente auf der Fördereinheit zu halten. Als Schneidbereich wird dabei ein Bereich bezeichnet, in welchem die Elektrodenelemente zu Elektrodensegmenten geschnitten werden.According to an advantageous development of the invention, a vacuum is generated in the conveying segments, which are located in the conveying direction between a cutting region and the deposition region, in order to hold the electrode segments on the conveying unit. In this case, a region in which the electrode elements are cut into electrode segments is referred to as a cutting region.

In dem Ablagebereich verläuft die Längsrichtung parallel zu der Förderrichtung. In dem Schneidbereich verläuft die Längsrichtung ebenfalls parallel zu der Förderrichtung. Bevorzugt werden die Elektrodenelemente in der Querrichtung, welche rechtwinklig zu der Förderrichtung verläuft, geschnitten. Zusätzlich können Konturschnitte durchgeführt werden um Kontaktfahnen an den Elektrodenelementen zu erzeugen.In the storage area, the longitudinal direction runs parallel to the conveying direction. In the cutting region, the longitudinal direction is also parallel to the conveying direction. The electrode elements are preferably cut in the transverse direction, which runs at right angles to the conveying direction. In addition, contour cuts can be performed to produce tabs on the electrode elements.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Elektrodenelemente in dem Schneidbereich geschnitten während die Rotationsgeschwindigkeit der Fördereinheit zumindest annähernd konstant gehalten wird. Die Elektrodenelemente werden also bevorzugt geschnitten, während ein Elektrodensegment abgelegt wird, also während die Rotationsgeschwindigkeit der Fördereinheit den Maximalwert aufweist.According to a preferred embodiment of the invention, the electrode elements are cut in the cutting area while the rotational speed of the conveyor unit is kept at least approximately constant. The electrode elements are thus preferably cut, while an electrode segment is deposited, that is, while the rotational speed of the conveyor unit has the maximum value.

Vorzugsweise wird ein weiteres bandförmiges Separatorelement auf das Verbundelement derart aufgebracht, dass die Elektrodensegmente zumindest weitgehend zwischen den beiden Separatorelementen eingeschlossen sind. Insbesondere sind die Elektrodensegmente derart zwischen den beiden Separatorelementen angeordnet, dass lediglich die Kontaktfahnen zwischen den Separatorelementen heraus ragen.Preferably, a further band-shaped separator element is applied to the composite element such that the electrode segments are at least largely enclosed between the two separator elements. In particular, the electrode segments are arranged between the two separator elements such that only the contact lugs protrude outward between the separator elements.

Bevorzugt werden das weitere bandförmige Separatorelement und das Verbundelement zwischen den Elektrodensegmenten, bevorzugt in Querrichtung, geschnitten. Dann werden durch Aufbringen weiterer plattenförmiger Elektrodensegmente plattenförmige Stapelsegmente erzeugt. Sofern das Verbundelement Anodensegmente aufweist werden nun Kathodensegmente aufgebracht. Sofern das Verbundelement Kathodensegmente aufweist werden nun Anodensegmente aufgebracht.The further band-shaped separator element and the composite element are preferably cut between the electrode segments, preferably in the transverse direction. Then plate-shaped stack segments are produced by applying further plate-shaped electrode segments. If the composite element has anode segments, cathode segments are now applied. If the composite element has cathode segments, anode segments are now applied.

Jedes Stapelsegment umfasst somit ein Anodensegment, ein Kathodensegment und zwei Separatorsegmente. Die Stapelsegmente werden dann zu dem Elektrodenstapel gestapelt.Each stack segment thus comprises one anode segment, one cathode segment and two Separatorsegmente. The stack segments are then stacked to the electrode stack.

Es wird auch eine Batteriezelle vorgeschlagen, die mindestens einen Elektrodenstapel umfasst, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.It is also proposed a battery cell comprising at least one electrode stack, which is produced by the process according to the invention.

Eine erfindungsgemäße Batteriezelle findet vorteilhaft Verwendung in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV) oder in einem Consumer-Elektronik-Produkt. Unter Consumer-Elektronik-Produkten sind insbesondere Mobiltelefone, Tablet-PCs oder Notebooks zu verstehen.A battery cell according to the invention advantageously 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. Consumer electronics products are in particular mobile phones, tablet PCs or notebooks.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet eine Verringerung der erforderlichen Prozesszeit beim Stapeln der Elektroden und des Separators zu dem Elektrodenstapel. Vorteilhaft werden in dem Verbundelement zwischen den einzelnen Elektrodensegmenten Lücken erzeugt. Dadurch ist beim späteren Schneiden des Verbundelements sicher gestellt, dass die Elektrodensegmente von den Separatorsegmenten umgeben sind und nicht zwischen den Separatorsegmenten in Längsrichtung heraus ragen. Lediglich die Kontaktfahnen der Elektrodensegmente ragen in Querrichtung zwischen den Separatorsegmenten heraus.The inventive method allows a reduction of the required process time when stacking the electrodes and the separator to the electrode stack. Advantageously, gaps are created in the composite element between the individual electrode segments. As a result, it is ensured during later cutting of the composite element that the electrode segments are surrounded by the separator segments and do not protrude in the longitudinal direction between the separator segments. Only the contact lugs of the electrode segments protrude transversely between the Separatorsegmenten.

Figurenlistelist of figures

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below.

Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Batteriezelle,
2 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Herstellung von Elektrodenstapeln für Batteriezellen,
3 eine schematische Darstellung einer Fördereinheit der Anlage aus 2,
4 eine teilgeschnittene und teiltransparente perspektivische Darstellung der Fördereinheit aus 3,
5 einen Verlauf der Rotationsgeschwindigkeit der Fördereinheit aus 3,
6 einen Verlauf der Beschleunigung der Fördereinheit aus 3,
7 eine Draufsicht auf ein bandförmiges Verbundelement und
8 eine schematische Darstellung eines aus mehreren Stapelsegmenten gebildeten Elektrodenstapels.

Show it:

1 a schematic representation of a battery cell,
2 a schematic representation of a plant for the production of electrode stacks for battery cells,
3 a schematic representation of a conveyor unit of the plant 2 .
4 a partially cut and partially transparent perspective view of the conveyor unit 3 .
5 a course of the rotational speed of the conveyor unit 3 .
6 a course of the acceleration of the conveyor unit 3 .
7 a plan view of a band-shaped composite element and
8th a schematic representation of an electrode stack formed from a plurality of stack segments.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

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 Separator 18 voneinander separiert. Der 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 foil and by a separator 18 separated from each other. The 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 eine schematische Darstellung einer Anlage 60 zur Herstellung von Elektrodenstapeln 10 für Batteriezellen 2. Von einer ersten Separatorrolle 71 wird ein bandförmiges Separatorelement 16 einer Transportvorrichtung 110 zugeführt. Bei der Transportvorrichtung 110 kann es sich um ein umlaufendes Band oder auch um ein lineares Mover-System oder dergleichen handeln. Auf der Transportvorrichtung 110 wird das Separatorelement 16 in eine Transportrichtung 64 transportiert. 2 shows a schematic representation of a plant 60 for the production of electrode stacks 10 for battery cells 2 , From a first Separatorrolle 71 becomes a band-shaped separator element 16 a transport device 110 fed. At the transport device 110 it may be a circulating belt or a linear mover system or the like. On the transport device 110 becomes the separator element 16 in a transport direction 64 transported.

Von einer Kathodenrolle 62 erfolgt die Zufuhr eines bandförmigen Kathodenelements 46. Die Zufuhr des bandförmigen Kathodenelements 46 erfolgt über mehrere hier nicht dargestellte Umlenkrollen an eine in einer Förderrichtung 68 umlaufende Fördereinheit 100. Die Fördereinheit 100 ist mit einem Antrieb 90 versehen, welcher einen Encoder und eine Antriebssteuerung umfasst.From a cathode roll 62 the supply of a ribbon-shaped cathode element takes place 46 , The supply of the ribbon-shaped cathode element 46 takes place via a plurality of pulleys, not shown here, to one in a conveying direction 68 circulating conveyor unit 100 , The conveyor unit 100 is with a drive 90 provided, which comprises an encoder and a drive control.

Der Fördereinheit 100 ist ein Laser 96 oder eine sonstige, insbesondere messerartige Schneideinrichtung zugeordnet. Durch den Laser 96 oder die Schneideinrichtung erfolgt ein Schnitt durch das bandförmige Kathodenelement 46, wodurch plattenförmige Kathodensegmente 56 erzeugt werden.The conveyor unit 100 is a laser 96 or associated with another, in particular knife-like cutting device. By the laser 96 or the cutting device is cut through the band-shaped cathode element 46 , whereby plate-shaped cathode segments 56 be generated.

Die Kathodensegmente 56 werden an der Fördereinheit 100 mittels eines Vakuums fixiert, bevor die Kathodensegmente 56 auf das Separatorelement 16 auf der Transportvorrichtung 110 abgelegt werden. So entsteht ein bandartiges Verbundelement 50, wobei die Kathodensegmente 56 regelmäßig beabstandet voneinander angeordnet sind.The cathode segments 56 be at the conveyor unit 100 fixed by means of a vacuum, before the cathode segments 56 on the separator 16 on the transport device 110 be filed. This creates a band-like composite element 50 , wherein the cathode segments 56 are regularly spaced from each other.

Danach erfolgt die Zuführung eines weiteren bandförmigen Separatorelements 16 von einer zweiten Separatorrolle 72. Dieses wird auf das Verbundelement 50 auf der Transportvorrichtung 110 überführt, so dass das erste bandförmige Separatorelement 16 und die regelmäßig beabstandeten Kathodensegmente 56 von dem weiteren Separatorelement 16 überdeckt sind. Dabei sind die Kathodensegmente 56 weitgehend zwischen den beiden Separatorelementen 16 eingeschlossen.Thereafter, the supply of a further strip-shaped separator takes place 16 from a second separator roll 72 , This will be on the composite element 50 on the transport device 110 transferred, so that the first belt-shaped separator element 16 and the regularly spaced cathode segments 56 from the further separator element 16 are covered. Here are the cathode segments 56 largely between the two separator elements 16 locked in.

Anschließend erfolgt innerhalb eines Übergabebereiches 74 die Überführung des Verbundelements 50 sowie des weiteren Separatorelements 16 an ein lineares Mover-System 76. Das lineare Mover-System 76 umfasst beispielsweise einzelne mit Unterdruck beaufschlagbare Schlitten, wobei aus 2 hervorgeht, dass dem linearen Mover-System 76 an dessen Unterseite angeordnete einzelne diskrete Stapelvorrichtungen 78 zugeordnet sind.Subsequently, within a transfer area 74 the transfer of the composite element 50 and the further separator element 16 to a linear movers system 76 , The linear movers system 76 For example, includes individual acted upon with negative pressure slide, wherein 2 shows that the linear mover system 76 arranged on the underside of individual discrete stacking devices 78 assigned.

Nach Passage des Übergabebereiches 74 erfolgt bevorzugt mittels eines Lasers 96 ein Laserschnitt 80 der an das lineare Mover-System 76 übergebenen Anordnung aus Verbundelement 50 und zweiten Separatorelement 17. Es entstehen dreilagig ausgebildeten Stapel, welche zwei Separatorsegmente 53 sowie ein dazwischen liegendes Kathodensegment 56 umfassen. Diese dreilagig ausgebildeten Stapel werden seitlich über Greifvorrichtungen oder Vakuum auf einzelnen voneinander getrennten mit Vakuum beaufschlagbaren Schlitten des linearen Mover-Systems 76 fixiert.After passage of the transfer area 74 is preferably carried out by means of a laser 96 a laser cut 80 the to the linear mover system 76 given arrangement of composite element 50 and second separator element 17 , The result is three-ply stack, which two Separatorsegmente 53 and an intermediate cathode segment 56 include. These three-layered stacks are laterally gripped or vacuum on each separate vacuum-loadable carriage of the linear mover system 76 fixed.

Aus 2 geht hervor, dass dem linearen Mover-System 76 ein angetriebenes Rad 92 zugeordnet ist. Dieses wird mit einem bandförmigen Anodenelement 45 von einer Anodenrolle 61 beaufschlagt, welches auf dem Rad 92 bevorzugt durch einen Laser 96 zu Anodensegmenten 55 geschnitten wird. Die von dem bandförmigen Anodenelement 45 abgetrennten Anodensegmente 55 werden innerhalb eines Vakuumbereiches 86 auf dem angetriebenen Rad 92 fixiert und auf die von den einzelnen Schlitten des linearen Mover-Systems 76 herantransportierten dreilagig ausgebildeten Stapel aus zwei Separatorsegmenten 53 sowie dazwischen liegendem Kathodensegment 56 aufgebracht.Out 2 it turns out that the linear mover system 76 a powered wheel 92 assigned. This is done with a band-shaped anode element 45 from an anode roll 61 which is on the wheel 92 preferably by a laser 96 to anode segments 55 is cut. The of the band-shaped anode element 45 separated anode segments 55 be within a vacuum range 86 on the driven wheel 92 fixed and to those of the individual carriages of the linear mover system 76 transported three-layered stack of two Separatorsegmenten 53 as well as intervening cathode segment 56 applied.

So erhaltene, beispielsweise von Greifern des linearen Mover-Systems 76 fixierten, vierlagige Stapelsegmente 58 werden in einem Auslaufbereich des linearen Mover-Systems 76 um 180° gewendet und auf die einzelnen Stapelvorrichtungen 78 abgelegt. Die Stapelsegmente 58 sind plattenförmig ausgebildet und umfassen zwei Separatorsegmente 53, ein Anodensegment 55 und ein Kathodensegment 56.So obtained, for example, grippers of the linear mover system 76 fixed, four-ply stack segments 58 be in a run-out area of the linear mover system 76 turned by 180 ° and on the individual stacking devices 78 stored. The stack segments 58 are plate-shaped and comprise two separator segments 53 , an anode segment 55 and a cathode segment 56 ,

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass das angetriebene Rad 92, welches oberhalb des linearen Mover-Systems 76 angeordnet ist, neben dem Vakuumbereich 86 auch einen Abblasbereich 88 aufweist. Auf dem Rad 92 erfolgt der Laserschnitt des Anodenelements 45 bevorzugt mittels des Lasers 96. Alternativ zu dem Laser 96 kann auch eine messerartige Schneidvorrichtung eingesetzt werden um die plattenförmigen Anodensegmente 55 zu erzeugen. Das angetriebene Rad 92 ist mit einem Antrieb 90 versehen.For completeness, it should be mentioned that the driven wheel 92 , which is above the linear mover system 76 is arranged next to the vacuum area 86 also a blow-off area 88 having. On the bike 92 the laser cut of the anode element takes place 45 preferably by means of the laser 96 , Alternative to the laser 96 also a knife-like cutting device can be used to the plate-shaped anode segments 55 to create. The driven wheel 92 is with a drive 90 Mistake.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer Fördereinheit 100 der Anlage 60 aus 2. Die Fördereinheit 100 weist mehrere in der Förderrichtung 68 zueinander versetzte Fördersegmente 102 auf, welche in der Förderrichtung 68 umlaufen. Somit läuft die Fördereinheit 100 in der Förderrichtung 68 um. Die Fördereinheit 100 umfasst vorliegend 24 Fördersegmente 102, welche alle gleichartig in Form eines Kreissektors ausgebildet sind. Die Breite eines Fördersegments 102 entspricht einem Vollkreis mit 360° geteilt durch die Anzahl der Fördersegmente 102, vorliegend also 15°. 3 shows a schematic representation of a conveyor unit 100 the plant 60 out 2 , The conveyor unit 100 has several in the conveying direction 68 staggered conveyor segments 102 on, which in the conveying direction 68 circulate. Thus, the conveyor unit runs 100 in the conveying direction 68 around. The conveyor unit 100 includes present 24 conveyor segments 102 , which are all similar in the form of a circular sector. The width of a conveyor segment 102 corresponds to a full circle with 360 ° divided by the number of conveyor segments 102 , in this case 15 °.

Das bandförmige Kathodenelement 46 wird von der Kathodenrolle 62 auf die Fördersegmente 102 der Fördereinheit 100 aufgebracht. In einem Schneidbereich 104 der Fördereinheit 100 wird das bandförmige Kathodenelement 46 zwischen den einzelnen Fördersegmenten 102 zu plattenförmigen Kathodensegmenten 56 geschnitten. Somit befindet sich auf jedem Fördersegment 102 genau ein Kathodensegmente 56. Die Kathodensegmente 56 werden insbesondere in der Querrichtung y geschnitten. Zusätzlich werden Konturschnitte durchgeführt um Kontaktfahnen 36 der Kathode 22 an den Kathodensegmenten 56 zu erzeugen.The band-shaped cathode element 46 is from the cathode roll 62 on the conveyor segments 102 the conveyor unit 100 applied. In a cutting area 104 the conveyor unit 100 becomes the band-shaped cathode element 46 between the individual conveyor segments 102 to plate-shaped cathode segments 56 cut. Thus it is located on each conveyor segment 102 exactly one cathode segments 56 , The cathode segments 56 are cut especially in the transverse direction y. In addition, contour cuts are made around contact lugs 36 the cathode 22 at the cathode segments 56 to create.

Das bandförmige Separatorelement 16 wird von der ersten Separatorrolle 71 auf die Transportvorrichtung 110 aufgebracht. Dabei wird das Separatorelement 16 in die Transportrichtung 64 transportiert. In einem Ablagebereich 106 der Fördereinheit 100 werden die Kathodensegmente 56 auf das Separatorelement 16 abgelegt. Dadurch entsteht das bandförmige Verbundelement 50, das weiter in die Transportrichtung 64 transportiert wird.The band-shaped separator element 16 is from the first separator roll 71 on the transport device 110 applied. In this case, the separator is 16 in the transport direction 64 transported. In a storage area 106 the conveyor unit 100 become the cathode segments 56 on the separator 16 stored. This creates the band-shaped composite element 50 continuing in the transport direction 64 is transported.

In den Fördersegmenten 102, welche sich in Förderrichtung 68 zwischen dem Schneidbereich 104 und dem Ablagebereich 106 befinden, wird ein Vakuum erzeugt um die Kathodensegmente 56 auf der Fördereinheit 100 zu halten. In den Fördersegmenten 102, welche sich in dem Ablagebereich 106 befinden, wird ein Überdruck erzeugt um die Kathodensegmente 56 von der Fördereinheit 100 zu lösen und auf das Separatorelement 16 abzulegen.In the conveyor segments 102 , which are in conveying direction 68 between the cutting area 104 and the storage area 106 A vacuum is generated around the cathode segments 56 on the conveyor unit 100 to keep. In the conveyor segments 102 , which are in the storage area 106 are located, an overpressure is generated around the cathode segments 56 from the conveyor unit 100 to solve and on the separator 16 store.

Die Fördereinheit 100 rotiert in der Förderrichtung 68 mit einer Rotationsgeschwindigkeit W. Die Rotationsgeschwindigkeit W der Fördereinheit 100 wechselt während einer vollständigen Rotation mehrfach. Dabei weist die Rotationsgeschwindigkeit W während des Ablegens eines Kathodensegments 56 auf das Separatorelement 16 einen Maximalwert W0 auf. Nach dem Ablegen eines Kathodensegments 56 wird die Rotationsgeschwindigkeit W kurzzeitig verringert. Dadurch entsteht in der Förderrichtung 68 eine Lücke 51 zwischen dem gerade abgelegten Kathodensegment 56 und dem folgenden Kathodensegment 56. Somit sind die Kathodensegmente 56 in dem Verbundelement 50 durch eine entsprechende Lücke 51 getrennt.The conveyor unit 100 rotates in the conveying direction 68 with a rotational speed W. The rotational speed W of the conveyor unit 100 changes several times during a complete rotation. In this case, the rotational speed W during the deposition of a cathode segment 56 on the separator 16 a maximum value W0 on. After depositing a cathode segment 56 the rotation speed W is reduced for a short time. This results in the conveying direction 68 a gap 51 between the currently filed cathode segment 56 and the following cathode segment 56 , Thus, the cathode segments 56 in the composite element 50 through a corresponding gap 51 separated.

Während einer vollständigen Rotation der Fördereinheit 100 um 360° erreicht die Fördereinheit 100 pro Fördersegment 102 einmal den Maximalwert W0 der Rotationsgeschwindigkeit W, vorliegend also 24-mal. Während einer vollständigen Rotation der Fördereinheit 100 um 360° wird die Rotationsgeschwindigkeit W der Fördereinheit 100 pro Fördersegment 102 einmal verringert, vorliegend also 24-mal.During a complete rotation of the conveyor unit 100 The conveyor unit reaches 360 ° 100 per promotional segment 102 once the maximum value W0 the rotation speed W, in this case 24 times. During a complete rotation of the conveyor unit 100 by 360 °, the rotational speed W of the conveyor unit 100 per promotional segment 102 once reduced, in this case 24 times.

4 zeigt eine teilgeschnittene und teiltransparente perspektivische Darstellung der Fördereinheit 100 aus 3. Jedes Fördersegment 102 der Fördereinheit 100 ist vorliegend in ein erstes Teilsegment 131 und ein zweites Teilsegment 132 unterteilt. Optional kann noch ein drittes Teilsegment vorgesehen sein. Das erste Teilsegment 131 ist mit einer ersten Bohrung 121 mit einer Drucksteuervorrichtung 120 verbunden. Das zweite Teilsegment 132 ist mit einer zweiten Bohrung 122 mit der Drucksteuervorrichtung 120 verbunden. 4 shows a partially cut and partially transparent perspective view of the conveyor unit 100 out 3 , Each conveyor segment 102 the conveyor unit 100 is present in a first subsegment 131 and a second subsegment 132 divided. Optionally, a third subsegment may be provided. The first subsegment 131 is with a first hole 121 with a pressure control device 120 connected. The second subsegment 132 is with a second hole 122 with the pressure control device 120 connected.

Die Drucksteuervorrichtung 120 umfasst einen ersten Vakuumkanal 125, in dem durch eine erste Vakuumdüse 123 ein Vakuum erzeugt wird, und einen zweiten Vakuumkanal 126, in dem durch eine zweite Vakuumdüse 124 ein Vakuum erzeugt wird. Zur Erzeugung des Vakuums wird jeweils ein nicht dargestellter Unterdruckschlauch an die Vakuumdüsen 123, 124 angeschlossen.The pressure control device 120 includes a first vacuum channel 125 in which through a first vacuum nozzle 123 a vacuum is generated, and a second vacuum channel 126 in which by a second vacuum nozzle 124 a vacuum is generated. To generate the vacuum in each case a vacuum hose, not shown, to the vacuum nozzles 123 . 124 connected.

Die Drucksteuervorrichtung 120 umfasst ferner einen ersten Überdruckkanal 129, in dem durch eine erste Überdruckdüse 127 ein Überdruck erzeugt wird, und einen zweiten Überdruckkanal 130, in dem durch eine zweite Überdruckdüse 128 ein Überdruck erzeugt wird. Zur Erzeugung des Überdrucks wird jeweils ein nicht dargestellter Überdruckschlauch an die Überdruckdüsen 127, 128 angeschlossen.The pressure control device 120 further comprises a first overpressure channel 129 in which through a first overpressure nozzle 127 an overpressure is generated, and a second overpressure channel 130 in which through a second pressure nozzle 128 an overpressure is generated. To generate the overpressure, an unpressurized pressure hose, which is not shown, is attached to the overpressure nozzles 127 . 128 connected.

Die Kanäle 125, 126, 129, 130 sind kreisbogenförmig ausgeführt. Die Vakuumkanäle 125, 126 erstrecken sich dabei über einen größeren Winkelbereich als die Überdruckkanäle 129, 130. Die Kanäle 125, 126, 129, 130 sind von einer hier nicht dargestellten Abdeckplatte geschlossen und abgedichtet.The channels 125 . 126 . 129 . 130 are executed circular arc. The vacuum channels 125 . 126 extend over a larger angular range than the pressure channels 129 . 130 , The channels 125 . 126 . 129 . 130 are closed and sealed by a cover plate, not shown here.

Die Drucksteuervorrichtung 120 steht still während die Fördersegmente 102 relativ zu der Drucksteuervorrichtung 120 umlaufen. In Abhängigkeit von der aktuellen Winkellage der Fördersegmente 102 relativ zu der Drucksteuervorrichtung 120 sind die ersten Bohrungen 121 mit dem ersten Vakuumkanal 125 oder mit dem ersten Überdruckkanal 129 verbunden. Ebenso sind in Abhängigkeit von der aktuellen Winkellage der Fördersegmente 102 relativ zu der Drucksteuervorrichtung 120 die zweiten Bohrungen 122 mit dem zweiten Vakuumkanal 126 oder mit dem zweiten Überdruckkanal 130 verbunden.The pressure control device 120 stands still while the conveyor segments 102 relative to the pressure control device 120 circulate. Depending on the current angular position of the conveyor segments 102 relative to the pressure control device 120 are the first holes 121 with the first vacuum channel 125 or with the first overpressure channel 129 connected. Likewise, depending on the current angular position of the conveyor segments 102 relative to the pressure control device 120 the second holes 122 with the second vacuum channel 126 or with the second overpressure channel 130 connected.

Die Überdruckkanäle 129, 130 sind derart angeordnet, dass in den Teilsegmenten 131, 132 der Fördersegmente 102, welche sich in dem Ablagebereich 106 befinden, ein Überdruck erzeugt wird. Die Vakuumkanäle 125, 126 sind derart angeordnet, dass in den Teilsegmenten 131, 132 der Fördersegmente 102, welche sich in Förderrichtung 68 zwischen dem Schneidbereich 104 und dem Ablagebereich 106 befinden, ein Vakuum erzeugt wird.The overpressure channels 129 . 130 are arranged such that in the sub-segments 131 . 132 the conveyor segments 102 , which are in the storage area 106 are located, an overpressure is generated. The vacuum channels 125 . 126 are arranged such that in the sub-segments 131 . 132 the conveyor segments 102 , which are in conveying direction 68 between the cutting area 104 and the storage area 106 are located, a vacuum is generated.

5 zeigt qualitativ einen Verlauf der Rotationsgeschwindigkeit W der Fördereinheit 100 aus 3 in Abhängigkeit von der Zeit T. Die Rotationsgeschwindigkeit W wird in den Zeitspannen während des Ablegens eines Kathodensegments 56 konstant auf dem Maximalwert W0 gehalten. In den Zeitspannen zwischen dem Ablegen von zwei benachbarten Kathodensegmenten 56 wird die Rotationsgeschwindigkeit W kurzzeitig verringert. 5 shows a qualitative course of the rotational speed W of the conveyor unit 100 out 3 depending on the time T , The rotation speed W is during the periods during depositing a cathode segment 56 constant at the maximum value W0 held. In the time periods between the deposition of two adjacent cathode segments 56 the rotation speed W is reduced for a short time.

6 zeigt einen Verlauf der Beschleunigung A der Fördereinheit aus 3. In den Zeitspannen während des Ablegens eines Kathodensegments 56 rotiert die Fördereinheit 100 mit konstanter Rotationsgeschwindigkeit W. Die Beschleunigung A ist in dieser Zeitspanne somit gleich null. Nach dem Ablegen eines Kathodensegments 56 wird die Fördereinheit 100 abgebremst. Die Beschleunigung A ist in dieser Zeitspanne somit negativ. Vor dem Ablegen eines Kathodensegments 56 wird die Fördereinheit 100 wieder beschleunigt. Die Beschleunigung A ist in dieser Zeitspanne somit positiv. 6 shows a curve of the acceleration A of the conveyor unit 3 , In the time periods during the deposition of a cathode segment 56 rotates the conveyor unit 100 with constant rotation speed W. The acceleration A is thus equal to zero in this period. After depositing a cathode segment 56 becomes the conveyor unit 100 braked. The acceleration A is thus negative in this period. Before depositing a cathode segment 56 becomes the conveyor unit 100 accelerated again. The acceleration A is thus positive in this period.

7 zeigt eine Draufsicht auf ein bandförmiges Verbundelement 50. Die plattenförmigen Kathodensegmente 56 liegen in einer Längsrichtung x, welche rechtwinklig zu der Querrichtung y verläuft, voneinander beabstandet auf dem bandförmigen Separatorelement 16. Die Kathodensegmente 56 sind dabei in Längsrichtung x durch die Lücken 51 voneinander getrennt. 7 shows a plan view of a band-shaped composite element 50 , The plate-shaped cathode segments 56 lie in a longitudinal direction x, which is perpendicular to the transverse direction y, spaced from each other on the band-shaped separator element 16 , The cathode segments 56 are in the longitudinal direction x through the gaps 51 separated from each other.

Die Kathodensegmente 56 liegen annähernd vollständig auf dem Separatorelement 16. Die Kathodensegmente 56 weisen Kontaktfahnen 36 der Kathode 22 auf, welche sich in Querrichtung y erstrecken. Die Kontaktfahnen 36 der Kathode 22 ragen in Querrichtung y über das Separatorelement 16 seitlich heraus.The cathode segments 56 are almost completely on the Separatorelement 16 , The cathode segments 56 have contact flags 36 the cathode 22 on, which extend in the transverse direction y. The contact flags 36 the cathode 22 project in the transverse direction y over the separator 16 sideways out.

8 zeigt eine schematische Darstellung eines aus mehreren Stapelsegmenten 58 gebildeten Elektrodenstapels 10. Jedes Stapelsegment 58 weist, wie bereits erwähnt, ein Anodensegment 55, eine Kathodensegment 56 und zwei Separatorsegmente 53 auf. Dabei ist eines der Separatorsegmente 53 zwischen dem Kathodensegment 56 und dem Anodensegment 55 angeordnet, wobei vorliegend das Kathodensegment 56 zwischen den beiden Separatorsegmenten 53 angeordnet ist. 8th shows a schematic representation of one of several stack segments 58 formed electrode stack 10 , Each stack segment 58 has, as already mentioned, an anode segment 55 , a cathode segment 56 and two separator segments 53 on. One of the separator segments 53 between the cathode segment 56 and the anode segment 55 arranged, wherein present the cathode segment 56 between the two separator segments 53 is arranged.

Die Anodensegmente 55 bilden zusammen die Anode 21 des Elektrodenstapels 10. Die Kathodensegmente 56 bilden zusammen die Kathode 22 des Elektrodenstapels 10. Die Separatorsegmente 53 bilden zusammen den Separator 18 des Elektrodenstapels 10. Die hier nicht dargestellten Kontaktfahnen 35 der Anode 21 sind miteinander verschweißt und elektrisch mit dem negativen Terminal 11 der Batteriezelle 2 verbunden. Die hier nicht dargestellten Kontaktfahnen 36 der Kathode 22 sind ebenfalls miteinander verschweißt und elektrisch mit dem positiven Terminal 12 der Batteriezelle 2 verbunden.The anode segments 55 together form the anode 21 of the electrode stack 10 , The cathode segments 56 together form the cathode 22 of the electrode stack 10 , The separator segments 53 together form the separator 18 of the electrode stack 10 , The contact flags, not shown here 35 the anode 21 are welded together and electrically connected to the negative terminal 11 the battery cell 2 connected. The contact flags, not shown here 36 the cathode 22 are also welded together and electrically connected to the positive terminal 12 the battery cell 2 connected.

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.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102015202894 A1 [0006]DE 102015202894 A1 [0006]
EP 2696423 B1 [0007]EP 2696423 B1 [0007]
JP 2012221706 A [0007]JP 2012221706 A [0007]
JP 5547042 B2 [0008]JP 5547042 B2 [0008]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels (10) für eine Batteriezelle (2), umfassend folgende Schritte: - Bereitstellen eines bandförmigen Elektrodenelements (45, 46); - Bereitstellen eines bandförmigen Separatorelements (16); - Aufbringen des bandförmigen Elektrodenelements (45, 46) auf eine in einer Förderrichtung (68) mit einer Rotationsgeschwindigkeit (W) rotierenden Fördereinheit (100), wobei die Fördereinheit (100) mehrere in der Förderrichtung (68) zueinander versetzte Fördersegmente (102) aufweist; - Schneiden des Elektrodenelements (45, 46) zwischen den einzelnen Fördersegmenten (102) zu plattenförmigen Elektrodensegmenten (55, 56); - Erzeugen eines bandförmigen Verbundelements (50) durch Ablegen der Elektrodensegmente (55, 56) auf das Separatorelement (16); wobei die Rotationsgeschwindigkeit (W) der Fördereinheit (100) während einer vollständigen Rotation mehrfach wechselt, und wobei die Rotationsgeschwindigkeit (W) der Fördereinheit (100) während des Ablegens eines Elektrodensegments (55, 56) auf das Separatorelement (16) einen Maximalwert (W0) aufweist.Method for producing an electrode stack (10) for a battery cell (2), comprising the following steps: - Providing a band-shaped electrode element (45, 46); - Providing a band-shaped separator element (16); - Applying the band-shaped electrode member (45, 46) on a in a conveying direction (68) with a rotational speed (W) rotating conveyor unit (100), wherein the conveyor unit (100) in the conveying direction (68) mutually offset conveyor segments (102) ; - Cutting the electrode element (45, 46) between the individual conveyor segments (102) to plate-shaped electrode segments (55, 56); - Producing a band-shaped composite element (50) by depositing the electrode segments (55, 56) on the separator element (16); wherein the rotational speed (W) of the conveyor unit (100) changes several times during a complete rotation, and wherein the rotational speed (W) of the conveyor unit (100) during the deposition of an electrode segment (55, 56) on the separator element (16) has a maximum value (W0 ) having.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Fördereinheit (100) nach dem Ablegen eines Elektrodensegments (55, 56) abgebremst und vor dem Ablegen eines Elektrodensegments (55, 56) beschleunigt wird.Method according to Claim 1 , wherein the conveyor unit (100) is decelerated after depositing an electrode segment (55, 56) and accelerated before depositing an electrode segment (55, 56).

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Rotationsgeschwindigkeit (W) der Fördereinheit (100) während des Ablegens eines Elektrodensegments (55, 56) zumindest annähernd konstant gehalten wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the rotational speed (W) of the conveyor unit (100) during the deposition of an electrode segment (55, 56) is kept at least approximately constant.

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in den Fördersegmenten (102), welche sich in einem Ablagebereich (106), in welchem die Elektrodensegmente (55, 56) auf das Separatorelement (16) abgelegt werden, befinden, ein Überdruck erzeugt wird um die Elektrodensegmente (55, 56) von der Fördereinheit (100) zu lösen.Method according to one of the preceding claims, wherein in the conveyor segments (102), which are in a storage area (106), in which the electrode segments (55, 56) are deposited on the separator element (16), an overpressure is generated around the To detach electrode segments (55, 56) from the conveyor unit (100).

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in den Fördersegmenten (102), welche sich in Förderrichtung (68) zwischen einem Schneidbereich (104), in welchem die Elektrodenelemente (45, 46) geschnitten werden, und einem Ablagebereich (106), in welchem die Elektrodensegmente (55, 56) auf das Separatorelement (16) abgelegt werden, befinden, ein Vakuum oder ein Unterdruck erzeugt wird um die Elektrodensegmente (55, 56) auf der Fördereinheit (100) zu halten.Method according to one of the preceding claims, wherein in the conveying segments (102), which in the conveying direction (68) between a cutting region (104) in which the electrode elements (45, 46) are cut, and a storage area (106), in which the electrode segments (55, 56) are deposited on the separator element (16), a vacuum or negative pressure is generated to hold the electrode segments (55, 56) on the conveyor unit (100).

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Elektrodenelemente (45, 46) in einer Querrichtung (y), welche rechtwinklig zu der Förderrichtung (68) verläuft, geschnitten werden.Method according to one of the preceding claims, wherein the electrode elements (45, 46) in a transverse direction (y) which is perpendicular to the conveying direction (68), are cut.

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Elektrodenelemente (45, 46) geschnitten werden, während die Rotationsgeschwindigkeit (W) der Fördereinheit (100) zumindest annähernd konstant gehalten wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the electrode elements (45, 46) are cut, while the rotational speed (W) of the conveyor unit (100) is kept at least approximately constant.

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein weiteres bandförmiges Separatorelement (16) auf das Verbundelement (50) derart aufgebracht wird, dass die Elektrodensegmente (55, 56) zumindest weitgehend zwischen den beiden Separatorelementen (16) eingeschlossen sind.Method according to one of the preceding claims, wherein a further band-shaped separator element (16) is applied to the composite element (50) such that the electrode segments (55, 56) are at least substantially enclosed between the two separator elements (16).

Verfahren nach Anspruch 8, wobei das weitere bandförmige Separatorelement (16) und das Verbundelement (50) zwischen den Elektrodensegmenten (55, 56) geschnitten werden, plattenförmige Stapelsegmente (58) durch Aufbringen weiterer plattenförmiger Elektrodensegmente (55, 56) erzeugt werden und die Stapelsegmente (58) zu dem Elektrodenstapel (10) gestapelt werden.Method according to Claim 8 wherein the further belt-shaped separator element (16) and the composite element (50) are cut between the electrode segments (55, 56), plate-shaped stack segments (58) are produced by applying further plate-shaped electrode segments (55, 56) and the stack segments (58) the electrode stack (10) are stacked.

Batteriezelle (2), umfassend mindestens einen Elektrodenstapel (10) hergestellt nach einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche.Battery cell (2) comprising at least one electrode stack (10) produced by a method according to any one of the preceding claims.

Verwendung einer Batteriezelle (2) nach Anspruch 10 in einer Batteriezelle (2) in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV) oder in einem Consumer-Elektronik-Produkt.Use of a battery cell (2) after Claim 10 in a battery cell (2) in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV), in a plug-in hybrid vehicle (PHEV) or in a consumer electronics product.