-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Elektroden für eine Lithium-lonen-Batterie. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung der Elektroden sowie eine Lithium-Ionen-Batterie mit einer Anzahl an solchen Elektroden.
-
Eine Lithium-Ionen-Batterie, im Folgenden kurz auch als Li-lonen-Batterie oder als Batterie bezeichnet, weist typischerweise mindestens eine Batteriezelle mit jeweils einer Anzahl an Anoden und Kathoden auf. Diese sind beispielsweise alternierend übereinandergestapelt, wobei zwischen den Kathoden und den Anoden jeweils ein Separator angeordnet ist.
-
Dabei sind die zusammenfassend als Elektroden (Elektrodenblatt, Elektrodensheet) bezeichneten Anoden und Kathoden insbesondere aus Metallfolien gebildet, welche beidseitig mit Elektrodenmaterial (Aktivmaterial) beschichtet sind.
-
Beispielsweise werden die Elektroden aus einer bandförmigen Trägerfolie ausgeschnitten. So ist aus der
DE 10 2015 218 533 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenverbundes einer Batteriezelle bekannt, bei welchem die Elektrodenfolie mittels eines Lasers, mittels eines Messers oder mittels einer Stanze unter Bildung der einzelnen Elektroden beschnitten wird.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein geeignetes Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von Elektroden anzugeben. Insbesondere soll die Herstellung dabei möglichst kosten- und zeitsparend erfolgen. Des Weiteren eine Lithium-Ionen-Batterie mit solchen Elektroden angegeben werden.
-
Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine die Merkmale des Anspruchs 1. Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 5 und bezüglich der Lithium-Ionen-Batterie mit den Merkmalen des Anspruchs 7 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren sinngemäß auch für die Vorrichtung und umgekehrt.
-
Bei dem Verfahren zur Herstellung von Elektroden (Elektrodenblätter, Elektrodensheets) für eine Lithium-Ionen-Batterie wird in einem ersten Schritt eine bandförmige Trägerfolie bereitgestellt.
-
Die Trägerfolie ist dabei derart mit einem Elektrodenmaterial (Aktivmaterial) beschichtet, dass in Bandlängsrichtung der Trägerfolie, also in Haupterstreckungsrichtung der bandförmigen Trägerfolie, ein nicht beschichteter Abschnitt zwischen einem ersten beschichteten Abschnitt und einem zweiten beschichteten Abschnitt angeordnet ist. Dies wird auch als intermittierende Beschichtung bezeichnet.
-
Sofern Kathoden hergestellt werden sollen, wird geeigneterweise eine Aluminiumfolie als Trägerfolie und ein Lithium-Übergangsmetall-Oxid als Elektrodenmaterial verwendet. Sofern Anoden hergestellt werden sollen, wird geeigneterweise eine Kupferfolie als Trägerfolie und Graphit als Elektrodenmaterial verwendet. Allenfalls ist die Trägerfolie besonders bevorzugt beidseitig mit dem Elektrodenmaterial beschichtet.
-
Die Schichtdicke des Elektrodenmaterials, also eine Ausdehnung des Elektrodenmaterials in einer Richtung senkrecht zu einer mittels der Trägerfolie aufgespannten Richtung, beträgt beispielsweise zwischen 30 µm und 200 µm, insbesondere 100 µm. Die Trägerfolie weist beispielsweise eine Dicke zwischen 8 µm und 25 µm auf.
-
Zur Bereitstellung der beschichteten Trägerfolie wird diese geeigneterweise von einer Rolle (Coil) abgewickelt und beispielsweise mittels einer Walze zur weiteren Verarbeitung weiter gefördert.
-
Verfahrensgemäß wird die beschichtete Trägerfolie in einem darauf folgenden zweiten Schritt anhand eines einzigen Stanzvorgangs, insbesondere mittels lediglich eines einzigen Stempels einer Stanze, im Bereich des nicht beschichteten Abschnitts getrennt. Es erfolgt also ein Trennschnitt im Bereich des nicht beschichteten Abschnitts, wobei eine der Elektroden von der Trägerfolie abgetrennt wird.
-
Beim Stanzvorgang wird sowohl ein auch als Tab oder elektrische Kontaktierung bezeichneter (Zell-)Ableiter einer ersten Elektrode mittels des nicht beschichteten Bereichs gebildet. Die erste Elektrode ist dabei dem ersten beschichteten Abschnitt zugeordnet. Weiterhin wird eine Stirnseite einer zweiten Elektrode gebildet, welche dem zweiten beschichteten Abschnitt zugeordneten ist. Die Stirnseite verläuft zweckmäßigerweise quer zur Bandlängsrichtung der Trägerfolie und entsprechend quer zu einer Längsrichtung der zweiten Elektrode. Dabei liegt die Stirnseite der den Ableiter aufweisenden Seite der zweiten Elektrode gegenüber.
-
Zusammenfassend wird mittels lediglich eines einzigen Stanzvorgangs sowohl der Ableiter der ersten Elektrode als auch die dem Ableiter gegenüberliegende Stirnseite der zweiten Elektrode gebildet. Also sind mittels des Stanzvorgangs die jeweiligen Stirnseiten beider Elektroden gleichzeitig gebildet. Aufgrund dessen ist vorteilhafterweise eine für die Herstellung der Elektroden notwendige Zeitdauer vergleichsweise klein. Mit anderen Worten ist eine Prozessrate der Herstellung der Elektroden erhöht.
-
Gemäß einer geeigneten Ausgestaltung wird eine solche Trägerfolie herangezogen, deren Ausdehnung in Bandquerrichtung der Breite der herzustellenden Elektroden entspricht. Besonders bevorzugt ist die Trägerfolie in Bandquerrichtung in den beschichteten Bereichen durchgehend mit dem Elektrodenmaterial versehen.
-
Auf diese Weise ist zur Herstellung der Elektroden lediglich der einzige Stanzvorgang notwendig, bei welchem die Trägerfolie im Bereich des nicht beschichteten Abschnitts getrennt wird. Es erfolgt also kein Schnitt entlang des vollständigen Umfangs der Elektrode, sondern lediglich an der Stirnseite und an der den Ableiter aufweisenden Seite. Zusammenfassend erfolgt kein sogenannter Vollschnitt entlang des gesamten Umfangs der Elektrode sondern lediglich ein Trennschnitt. Somit ist eine Schnittfläche vergleichsweise klein. Dies resultiert vorteilhaft in einer vergleichsweise kurzen für den Stanzvorgang notwendigen Zeitdauer. Weiterhin resultiert eine vergleichsweise kleine Schnittfläche in einer reduzierten Bildung von Partikeln, insbesondere des Elektrodenmaterials, im Zuge des Stanzvorgangs. Infolgedessen ist vorteilhaft eine Absaugung nicht oder lediglich im geringem Maß notwendig.
-
Zudem ist aufgrund der Verwendung einer solchen Trägerfolie, deren Ausdehnung in Bandquerrichtung gleich der Breite der herzustellenden Elektroden ist, kein abzutrennender Rand in Bandquerrichtung neben dem für die Elektrode bildenden Bereich angeordnet, so dass kein Aufwickler (Aufwickelvorrichtung) für diesen Rand (Restcoilware) notwendig ist. Folglich ist eine kostensparende Herstellung der Elektroden realisierbar.
-
Herstellungsbedingt kann die Beschichtung der Trägerfolie mit dem Elektrodenmaterial in Randbereichen der beschichteten Abschnitte bezüglich der Bandlängsrichtung eine Schichtdicke aufweisen, welche unterschiedlich, insbesondere kleiner, als eine Schichtdicke im Zentrum des jeweiligen beschichteten Abschnitts ist. Beispielsweise beträgt eine Schichtdicke endseitig in Bandlängsrichtung lediglich 80 µm, wobei die Schichtdicke im Zentrum dieses beschichteten Abschnitts 100 µm beträgt. Eine solche ungleichmäßige Schichtdicke des Elektrodenmaterials kann nachteilig in einer verringerten Kapazität der Lithium-Ionen-Batterie resultieren.
-
Um dies zu vermeiden wird gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens im Zuge des Stanzvorgangs ein an den unbeschichteten Abschnitt angrenzender Teilbereich des ersten beschichteten Abschnitts und/oder des zweiten beschichteten Abschnitts abgetrennt. Also weist der erste beschichtete Abschnitt und/oder der zweite beschichtete Abschnitt in Bandlängsrichtung vor dem Stanzvorgang eine größere Ausdehnung in Bandlängsrichtung auf, als der entsprechende beschichtete Abschnitt der herzustellenden Elektrode.
-
Des Weiteren ist auf diese Weise ein Ausgleich von Toleranzen und/oder von Ungenauigkeiten bei der Positionierung des unbeschichteten Abschnitts beim Stanzvorgang ermöglicht. Zusammenfassend ist eine Prozesssicherheit erhöht.
-
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt der Stanzvorgang derart, dass die im Zuge dessen gebildeten Ecken der ersten Elektrode und/oder die Ecken der zweiten Elektrode abgerundet sind. Mit anderen Worten weisen die Ecken der mittels des Stanzvorgangs gebildeten Elektroden eine Abrundung auf.
-
Vorteilhafterweise ist aufgrund der Abrundung ein Lösen, insbesondere ein Abplatzen, der Beschichtung im Bereich der Ecken vermieden. Des Weiteren ist eine derart abgerundete Ecke mittels einer Stanze vergleichsweise einfach herzustellen.
-
Beispielsweise beträgt ein Radius einer derartigen Abrundung zwischen 0,5 mm und 2 mm, insbesondere 1 mm. Folglich ist das Lösen der Beschichtung, also des Elektrodenmaterials, vermieden oder eine Gefahr dessen zumindest verringert, wobei der aufgrund der Abrundung lediglich eine vergleichsweise kleine, mit der Beschichtung versehene Fläche der Trägerfolie abgetrennt wird.
-
Eine Vorrichtung zur Herstellung von Elektroden für eine Lithium-Ionen-Batterie, welche insbesondere zur Durchführung des Verfahrens in einer der oben dargestellten Varianten vorgesehen und eingerichtet ist, weist eine Fördereinrichtung zum Fördern einer Trägerfolie zu einer Stanze hin auf. Dabei ist die Trägerfolie derart mit einem Elektrodenmaterial beschichtet ist, dass in Bandlängsrichtung der Trägerfolie ein nicht beschichteter Abschnitt zwischen einem ersten beschichteten Abschnitt und einem zweiten beschichteten Abschnitt angeordnet ist.
-
Beispielsweise ist die Trägerfolie auf einer Rolle aufgewickelt und wird zum Fördern zur Stanze hin von der Rolle abgewickelt. Die Fördereinrichtung ist dabei beispielsweise eine Walze der Abwickelvorrichtung, wobei die Trägerfolie aufgrund eines Walzenvorschubs zur Stanze hin gefördert wird.
-
Alternativ ist die Fördereinrichtung ein Förderband, vorzugsweise ein Vakuumband, mittels welchem die abgewickelte Trägerfolie zur Stanze gefördert wird. Dabei fördert das Förderband die Folie kontinuierlich, also mit gleichbleibender Fördergeschwindigkeit, zur Stanze hin. Beispielsweise ist bei dieser Ausgestaltung die Stanze entlang der Förderrichtung verstellbar. Alternativ hierzu ist die Stanze als eine Rotationsstanze ausgebildet. Aufgrund der kontinuierlichen Förderung der Trägerfolie ist vorteilhaft eine für die Herstellung der Elektroden notwendige Zeitdauer vergleichsweise klein, also eine zeitsparende Herstellung realisiert.
-
Alternativ hierzu weist das Förderband eine Start/Stopp-Funktion auf. Mit anderen Worten kann der Fördervorgang der Trägerfolie angehalten werden. Geeigneterweise wird das Förderband für den Stanzvorgang im Bereich des oder eines nicht beschichteten Bereichs angehalten. Somit ist die Trägerfolie für den Stanzvorgang feststehend, also ortsfest. Dementsprechend muss die Stanze also nicht in oder entgegen der Förderrichtung des Förderbandes verstellt werden, so dass die Stanze vorteilhaft vergleichsweise einfach ausgebildet ist.
-
Weiterhin weist die Vorrichtung eine Messeinrichtung, beispielsweise einen Sensor oder eine Kamera, auf, welche der Bestimmung der Position des unbeschichteten Abschnitts auf der Trägerfolie dient. Beispielsweise wird zusätzlich die Schichtdicke des Elektrodenmaterials mittels der Messeinrichtung bestimmt.
-
Die Stanze weist zum Trennen der beschichteten Trägerfolie im Bereich des nicht beschichteten Abschnitts einen C-förmigen oder einen L-förmigen Stempel auf.
-
Sofern die Stanze nicht als Rotationsstanze ausgebildet ist, weist die Stanze vorzugsweise lediglich einen einzigen Stempel auf. Allenfalls wird beim Stanzvorgang mittels des Stempels anhand des ersten unbeschichteten Abschnitts ein Ableiter einer dem ersten beschichteten Abschnitt zugeordneten ersten Elektrode sowie eine Stirnseite eines dem zweiten beschichteten Abschnitt zugeordneten zweiten Elektrode gebildet, welche Stirnseite dessen Ableiter gegenüberliegt.
-
Der C-förmige Stempel weist einen C-Vertikalschenkel auf, an dessen Freiendseiten zwei zueinander parallele und senkrecht zum C-Vertikalschenkel orientierte C-Horizontalschenkel angeordnet sind. Entsprechend weist der L-förmige Stempel einen L-Vertikalschenkel auf, wobei an einer dessen Freienden ein zum L-Vertikalschenkel senkrecht orientierter L-Horizontalschenkel angeordnet ist.
-
Der C-Vertikalschenkel und der L-Horizontalschenkel dienen dabei der Bildung der dem Ableiter gegenüberliegenden Stirnseite der entsprechenden Elektrode.
-
Die beiden C-Horizontalschenkel und der L-Horizontalschenkel dienen dabei der Bildung des Ableiters. So ist der Ableiter bei Verwendung des C-förmigen Stempels durch unbeschichteten Abschnitt zwischen den C-Horizontalschenkeln gebildet. Folglich ist der Ableiter zentral an der dieser aufweisenden Stirnseite angeordnet. Bei Verwendung des L-förmigen Stempels ist der Ableiter durch unbeschichteten Abschnitt bezüglich der Bandquerrichtung neben dem L-Horizontalschenkel gebildet. Folglich ist der Ableiter seitlich (außen) an der entsprechenden Stirnseite angeordnet.
-
Aufgrund der Verwendung lediglich eines einzigen Stempels ist eine vergleichsweise einfacher Aufbau und Betrieb der Stanze ermöglicht. So ist insbesondere im Vergleich zu Stanzen, welche in einem ersten Stanzvorgang mittels eines ersten Stempels den Ableiter bilden und in einem weiteren, zweiten Stanzvorgang mittels eines zweiten Stempels die dem Ableiter gegenüberliegende Stirnseite der Elektrode bilden, keine koordinierte Ansteuerung der beiden Stempel notwendig.
-
Weiterhin ist die Vorrichtung zur Herstellung von Elektroden unterschiedlicher Länge, also Ausdehnung in Längsrichtung der Elektrode, geeignet. Hierzu ist lediglich eine Trägerfolie zu verwenden, deren beschichtete Abschnitte eine entsprechende Ausdehnung in Bandlängsrichtung aufweist. Der Stanzvorgang erfolgt dabei weiterhin entsprechend der mittels der Messeinrichtung erfassten Position des unbeschichteten Abschnitts auf der Trägerfolie.
-
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine Absauganlage für im Zuge des Stanzvorgangs entstehende Partikel, insbesondere des Elektrodenmaterials, auf. Deshalb ist die Absauganlage im Bereich der Stanze angeordnet.
-
Dabei werden die Partikel beispielsweise in und/oder entgegen der Förderrichtung des Förderbandes abgesaugt. Alternativ oder zusätzlich werden die Partikel in einer Richtung quer zur Förderrichtung des Förderbandes abgesaugt.
-
Beispielsweise werden die Elektroden aufgrund des Walzenvorschubs bzw. aufgrund der Rotation der als Rotationsstanze ausgebildeten Stanze oder aufgrund des Verstellens der Stanze entlang der Förderrichtung der Trägerfolie auf eine Ablage gefördert. Alternativ hierzu weist die Vorrichtung beispielsweise eine zusätzliche zweite Fördereinrichtung zum Fördern der Elektroden von Stanze zur Ablage auf. Die zweite Fördereinrichtung ist dabei geeigneterweise als ein Vakuumband ausgebildet.
-
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist eine Lithium-Ionen-Batterie, beispielsweise eine als Traktionsbatterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs ausgebildete Lithium-Ionen-Batterie, eine Anzahl an Elektroden auf, welche gemäß dem Verfahren und/oder mittels einer Vorrichtung nach einer der oben dargestellten Varianten hergestellt sind. Die (Lithium-lonen-)Batterie umfasst dabei mindestens eine Batteriezelle, in welcher die Elektroden aufgenommen sind. Insbesondere ist die mindestens eine Batteriezelle der Lithium-Ionen-Batterie als eine sogenannte Pouch-Zelle ausgebildet.
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 in einem Flussdiagramm einen Verfahrensablauf zur Herstellung von Elektroden für die Lithium-Ionen-Batterie, wobei eine intermittierend mit Elektrodenmaterial beschichtete bandförmige Trägerfolie im Bereich eines unbeschichteten Abschnitts anhand eines einzigen Stanzvorgangs getrennt wird,
- 2a,b schematisch in einer Draufsicht die bandförmige Trägerfolie, bei welcher in Bandlängsrichtung der nicht beschichtete Abschnitt zwischen einem ersten beschichteten Abschnitt und einem zweiten beschichteten Abschnitt angeordnet ist, sowie den Umfang zweier Varianten eines zum Trennen der Trägerfolie verwendeten Stempels einer Stanze,
- 3a,b zwei Elektroden, welche anhand eines Stanzvorgangs mittels der in der 2a bzw. 2b dargestellten Varianten der Stempel hergestellt sind,
- 4 eine Vorrichtung zum Herstellen der Elektroden, wobei die Vorrichtung einen Abwickler für die Trägerfolie von einer Rolle sowie ein Vakuumband zur Förderung der abgewickelten Trägerfolie zur Stanze aufweist, und wobei die Stanze einen einzigen Stempel zum Trennen der Trägerfolie im Bereich des unbeschichteten Abschnitts aufweist, und
- 5 schematisch eine Lithium-Ionen-Batterie mit Anoden und mit Kathoden.
-
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
In der 1 ist anhand eines Flussdiagramms ein Verfahren zur Herstellung von Elektroden 2, 4 für eine Lithium-Ionen-Batterie 6 dargestellt.
-
Dabei wird in einem ersten Schritt I eine bandförmige Trägerfolie 8 bereitgestellt. Wie insbesondere in den 2a und 2b erkennbar ist, ist diese intermittierend mit einem Elektrodenmaterial 10 beschichtet. So ist in Bandlängsrichtung L der Trägerfolie 8, also in deren Haupterstreckungsrichtung, zwischen zwei beschichteten Abschnitten, nämlich zwischen einem ersten beschichteten Abschnitt 12 und einem zweiten beschichteten Abschnitt 14, ein nicht beschichteter Abschnitt 16 angeordnet. Die Trägerfolie 8 ist dabei beidseitig mit dem Elektrodenmaterial 10 beschichtet (vgl. auch 3). Zum Zwecke einer besseren Erkennbarkeit sind die beschichteten Abschnitte 12 und 14 schraffiert dargestellt.
-
In einem zweiten Schritt II des Verfahrens wird anhand eines einzigen Stanzvorgangs die Trägerfolie 8 im Bereich des nicht beschichteten Abschnitts 16 getrennt.
-
Anhand des lediglich einen Stanzvorgangs wird zum einen eine erste Stirnseite 18 sowie mittels des nicht beschichteten Bereichs 12 ein an der ersten Stirnseite angeordneter (Zell-)Ableiter 20 einer ersten Elektrode 2 gebildet. Die erste Elektrode 2 ist dabei dem ersten beschichteten Abschnitt 12 zugeordnet. Zum anderen wird beim lediglich einen Stanzvorgang eine der ersten Stirnseite gegenüberliegende zweite Stirnseite 22 einer zweiten Elektrode 4 gebildet, welche zweite Elektrode 4 dem zweiten beschichteten Abschnitt 14 zugeordnet ist. Die zweite Stirnseite 22 verläuft quer zur Bandlängsrichtung L der Trägerfolie 8, also in Bandlängsrichtung Q.
-
Zudem wird die zweite Elektroden 4 von der Trägerfolie 8 abgetrennt.
-
Wie des Weiteren in den 2a und 2b dargestellt ist, entspricht die Breite der anhand der Trägerfolie 8 herzustellenden Elektroden 2 und 4 der Ausdehnung der Trägerfolie 8 in Bandquerrichtung Q. Zur Herstellung der Elektroden 2 und 4 wird die Trägerfolie 8 also lediglich im Bereich des nicht beschichteten Bereichs 16 getrennt. Weitere Schnitte oder Stanzvorgänge an der an die erste Stirnseite 18 bzw. an die zweite Stirnseite 22 angrenzenden Längsseite 24 sind somit nicht notwendig. Es erfolgt also kein Zuschnitt der Elektroden 2 und 4 entlang deren gesamten Umfang.
-
Für den Stanzvorgang wird eine Stanze 26 herangezogen, welche insbesondere in der 4 dargestellt ist. In den 2a und 2b ist jeweils der Umfang eines das Trennen der Trägerfolie 8 bewirkenden Stempels 28 der Stanze 26 strichpunktiert dargestellt. Der Stempel 28 gemäß der 2a ist C-förmig ausgebildet. Der Stempel 28 gemäß der 2b ist dagegen L-förmig ausgebildet.
-
Der C-förmige Stempel 28 gemäß der 2a weist einen Vertikalschenkel 30 auf, an dessen Freiendseiten zwei zueinander parallele und senkrecht zum Vertikalschenkel 30 orientierte Horizontalschenkel 32 angeordnet sind.
-
Der L-förmige Stempel 28 gemäß der 2b weist einen Vertikalschenkel 34 auf, wobei an einer dessen Freienden ein zum Vertikalschenkel 34 senkrecht orientierter Horizontalschenkel 36 angeordnet ist. Zur Vermeidung einer Verwechslung werden im Folgenden der Vertikalschenkel 30 des C-förmigen Stempels 28 als C-Vertikalschenkel, die Horizontalschenkel des C-förmigen Stempels 28 als C-Horizontalschenkel, der Vertikalschenkel 34 des L-förmigen Stempels 28 als L-Vertikalschenkel und der Horizontalschenkel des L-förmigen Stempels 28 als L-Horizontalschenkel bezeichnet.
-
Der C-Vertikalschenkel 30 bzw. der L-Horizontalschenkel 34 dienen der Bildung der dem Ableiter 20 gegenüberliegenden zweiten Stirnseite 22 der jeweiligen Elektrode 4. Die beiden C-Horizontalschenkel 32 und der L-Horizontalschenkel 36 dienen dabei der Bildung des Ableiters 20.
-
Dabei wird beim C-förmigen Stempels der Ableiter 20 durch denjenigen Bereich des unbeschichteten Abschnitts 16 gebildet, welcher im Zuge des Stanzvorgangs in Bandquerrichtung Q zwischen den C-Horizontalschenkeln angeordnet ist. Folglich ist der Ableiter 20 zentral an der ersten Stirnseite 18 angeordnet. Eine dementsprechend ausgebildete Elektrode ist in der 3a dargestellt.
-
Bei Verwendung des L-förmigen Stempels 28 ist der Ableiter 20 durch denjenigen Bereich des unbeschichteten Abschnitts 16 gebildet, welcher bezüglich der Bandquerrichtung Q neben dem L-Horizontalschenkel 36 angeordnet ist. Infolgedessen ist der Ableiter 20 seitlich an der ersten Stirnseite 18 angeordnet. In der 3b ist eine entsprechende Elektrode dargestellt.
-
Wie in den 2a und 2b erkennbar ist, ist der L-förmige bzw. der C-förmige Stempel 28 derart ausgebildet, dass die mittels des Stanzvorgangs gebildeten Ecken der Elektroden 2, 4 abgerundet sind. Hierzu weisen die die Horizontalschenkel 36 bzw. 32 an deren Enden einen serifenartigen Fortsatz 38 bzw. eine entsprechende Rundung 40 auf.
-
Beim Stanzvorgang, also im Zuge des zweiten Schrittes II, wird ein an den unbeschichteten Abschnitt 16 angrenzender Teilbereich des ersten beschichteten Abschnitts 12 und des zweiten beschichteten Abschnitts 14 abgetrennt. Hierzu erstreckt sich der Stempel 28, wie in den 2a und 2b dargestellt ist, in Bandlängsrichtung L sowohl über die entsprechenden Teilbereiche des ersten beschichteten Abschnitts 12, des zweiten beschichteten Abschnitts 14 sowie des dazwischen angeordneten unbeschichteten Abschnitts 16.
-
Endseitig bezüglich der Bandlängsrichtung L können die beschichteten Abschnitte 12 und 14 herstellungsbedingt eine ungleichmäßige Schichtdicke aufweisen. Anhand des Abtrennens dieser Teilbereiche ist ein solcher Bereich mit ungleichmäßiger Schichtdicke von den Elektrode 2 und 4 abgetrennt.
-
In der 4. Ist eine Vorrichtung 42 zum Herstellen der Elektroden 2, 4 dargestellt. Diese ist insbesondere zur Durchführung des oben dargestellten Verfahrens geeignet und eingerichtet. Entsprechend gelten für die Vorrichtung 42 die Ausführungen zum Verfahren, insbesondere die Ausführungen zum Stempel 28 der Stanze 26, in analoger Weise.
-
Die beschichtete Trägerfolie 8 ist auf einer auch als Coil bezeichneten Rolle 44 aufgewickelt. Die Vorrichtung 42 weist einen Abwickler (eine Abwickelvorrichtung) mit Walzen 46 auf, mittels welchen die Trägerfolie 8 an eine als Vakuumband ausgebildete erste Fördereinrichtung 48 geführt ist. Die erste Fördereinrichtung 48 fördert die abgewickelte Trägerfolie 8 zur Stanze 26 hin.
-
Weiterhin weist die Vorrichtung 42 eine Messeinrichtung 50 auf, welche hier beispielsweise als eine Kamera ausgebildet ist. Diese erfasst bzw. bestimmt eine Position des unbeschichteten Abschnitts 16 im Zuge des Fördervorgangs der Trägerfolie 8.
-
Die Stanze 26 weist den Stempel 28 sowie eine entsprechende Matrize 52 auf. Die Trägerfolie 8 ist dabei mittels der ersten Fördereinrichtung 48 zwischen den Stempel 28 und die Matrize förderbar. Die Stanze 26 ist dabei entsprechend der erfassten und/oder bestimmten Position des unbeschichteten Bereichs 16 betrieben. In der 4 ist der Stempel 28 L-förmig entsprechend den Ausführungen der 2b ausgebildet. In einer nicht weiter dargestellten Alternative ist der Stempel 28 C-förmig entsprechend den Ausführungen zu den 2a ausgebildet.
-
Die Vorrichtung 42 umfasst weiterhin eine zweite Fördereinrichtung 54. Diese fördert die von der Trägerfolie 8 mittels der Stanze 26 abgetrennten Elektroden 2 und 4 von der Stanze 26 zu einer nicht weiter dargestellten Ablage. Die zweite Fördereinrichtung 54 ist ebenfalls als ein Vakuumband ausgebildet.
-
Eine Absauganlage 56 der Vorrichtung für im Zuge des Stanzvorgangs entstehende Partikel, insbesondere des Elektrodenmaterials 10 ist im Bereich der Stanze 26 angeordnet.
-
In der 5 ist schematisch die Lithium-Ionen-Batterie 6 dargestellt. Diese weist eine Anzahl an Elektroden auf, wobei von diesen zum Zwecke einer besseren Übersichtlichkeit lediglich zwei Anoden 58 und zwei Kathoden 60 gezeigt sind. Jede der Anoden 58 weist jeweils eine als Kupferfolie ausgebildete Trägerfolie 8 auf, welche beidseitig, also an deren flächigen Seiten, mit als Graphit 10 ausgebildetem Elektrodenmaterial (Anodenmaterial) beschichtet ist. Jede der Kathoden 60 weist eine als Aluminiumfolie ausgebildete Trägerfolie 8 auf, welche beidseitig, mit als ein Lithium-Übergangsmetall-Oxid 10 ausgebildetem Elektrodenmaterial (Kathodenmaterial) beschichtet ist.
-
Zwischen den Anoden 58 und den Kathoden 60 ist dabei jeweils ein die Separator 62 angeordnet, welcher beispielsweise aus Polyethylen und/oder Polypropylen gebildet ist.
-
Die Trägerfolien 8 der Anoden 58 und der Kathoden 60 weisen jeweils an einer deren ersten Stirnseiten 18 den als Tab bezeichneten Ableiter 20 auf. Diese Ableiter der Anoden 58 sowie die Ableiter der Kathoden 60 sind jeweils elektrisch miteinander verbunden und an Polen 64 der Lithium-Ionen-Batterie 6 angeschlossen.
-
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 2, 4
- Elektrode
- 6
- Lithium-Ionen-Batterie
- 8
- Trägerfolie
- 10
- Elektrodenmaterial
- 12
- erster beschichteter Abschnitt
- 14
- zweiter beschichteter Abschnitt
- 16
- unbeschichteter Abschnitt
- 18
- erste Stirnseite
- 20
- Ableiter
- 22
- zweite Stirnseite
- 24
- Längsseite
- 26
- Stanze
- 28
- Stempel
- 30
- C-Vertikalschenkel
- 32
- C-Horizontalschenkel
- 34
- L-Vertikalschenkel
- 36
- L-Horizontalschenkel
- 38
- Fortsatz
- 40
- Rundung
- 42
- Vorrichtung
- 44
- Rolle
- 46
- Walzen
- 48
- erste Fördereinrichtung
- 50
- Messeinrichtung
- 52
- Matrize
- 54
- zweite Fördereinrichtung
- 56
- Absauganlage
- 58
- Anode
- 60
- Kathode
- 62
- Separator
- 64
- Pol
- I
- Bereitstellen der beschichteten Trägerfolie
- II
- Trennen der Trägerfolie
- L
- Bandlängsrichtung
- Q
- Bandquerrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102015218533 A1 [0004]
