DE102022203933A1 - Impregnation process, impregnation device, solid cell and motor vehicle - Google Patents

Impregnation process, impregnation device, solid cell and motor vehicle Download PDF

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Paul Meister
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Xin Qi
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Imprägnierverfahren (200) zur gleichzeitigen, beidseitigen Imprägnierung einer Elektrode (10) für eine Feststoffzelle (180) für ein Kraftfahrzeug (190) durch eine Imprägniervorrichtung (100), das Imprägnierverfahren (200) aufweisend die folgenden Schritte:
- Bereitstellen (202) einer Elektrode (10), wobei die Elektrode (10) eine erste Hauptseite (12) und eine zweite Hauptseite (14) aufweist, wobei die erste Hauptseite (12) und die zweite Hauptseite (14) gegenüberliegend angeordnet sind,
- Bereitstellen (204) einer ersten Elektrolytmasse (30) und einer zweiten Elektrolytmasse (32) durch die Imprägniervorrichtung (100),
- Auftragen (206) der ersten Elektrolytmasse (30) auf die erste Hauptseite (12) und auf die zweite Hauptseite (14) durch die Imprägniervorrichtung (100),
- Druckbeaufschlagen (208) der beiden Elektrolytmassen (30, 32) zur beidseitigen Imprägnierung der Elektrode (10) mit den aufgetragenen Elektrolytmassen (30, 32) durch eine Druckvorrichtung (140) der Imprägniervorrichtung (100).
Ferner betrifft die Erfindung eine Imprägniervorrichtung (100), eine Feststoffzelle (180) und ein Kraftfahrzeug (190).

Figure DE102022203933A1_0000
The present invention relates to an impregnation process (200) for the simultaneous, double-sided impregnation of an electrode (10) for a solid cell (180) for a motor vehicle (190) by an impregnation device (100), the impregnation process (200) having the following steps:
- Providing (202) an electrode (10), the electrode (10) having a first main side (12) and a second main side (14), the first main side (12) and the second main side (14) being arranged opposite one another,
- Providing (204) a first electrolyte mass (30) and a second electrolyte mass (32) by the impregnation device (100),
- applying (206) the first electrolyte mass (30) to the first main side (12) and to the second main side (14) by the impregnation device (100),
- Pressurizing (208) the two electrolyte masses (30, 32) to impregnate the electrode (10) on both sides with the applied electrolyte masses (30, 32) by a pressure device (140) of the impregnation device (100).
The invention further relates to an impregnation device (100), a solid cell (180) and a motor vehicle (190).
Figure DE102022203933A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Imprägnierverfahren zur gleichzeitigen, beidseitigen Imprägnierung einer Elektrode für eine Feststoffzelle für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung eine Imprägniervorrichtung mit einer Druckvorrichtung zur Ausführung des Imprägnierverfahrens. Auch betrifft die Erfindung eine Feststoffzelle mit wenigstens einer Elektrode, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren imprägniert worden ist und ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Feststoffzelle.The present invention relates to an impregnation process for the simultaneous impregnation on both sides of an electrode for a solid-state cell for a motor vehicle. The invention further relates to an impregnation device with a printing device for carrying out the impregnation process. The invention also relates to a solid cell with at least one electrode that has been impregnated using the method according to the invention and a motor vehicle with at least one solid cell.

Ein Festkörperakkumulator, auch Feststoffzelle, Feststoffbatterie oder Festkörperbatterie genannt, ist eine spezielle Bauform von Akkumulatoren, bei der beide Elektroden und auch der Elektrolyt aus festem Material bestehen. Für die Feststoffzellen ist eine gute Anbindung des Aktivmaterials an den Elektrolyten notwendig, um den Ionentransport gut zu ermöglichen. Für eine gute Anbindung ist eine Imprägnation der Elektroden durch den Elektrolyten notwendig. Dazu muss dieser idealerweise für das Imprägnierungsverfahren in einer flüssigen Phase vorliegen. Bei einer beidseitigen Beschichtung der Elektrode wird in dem bekannten Stand der Technik zu Verfahren und Vorrichtungen zur Imprägnierung von Elektroden für eine Feststoffzelle standardmäßig die Folie in horizontaler Richtung geführt, dabei würde das Problem entstehen, dass der Elektrolyt aufgrund der Schwerkraft vom Stromsammler nahen Bereich Richtung Boden fließt und die Imprägnierung unzureichend und/oder ungleichmäßig wird. Um dies zu vermeiden werden die beiden Seiten der Elektrode nacheinander imprägniert, was zu erhöhtem Prozess- und Zeitaufwand führt.A solid-state accumulator, also called a solid-state cell, solid-state battery or solid-state battery, is a special type of accumulator in which both electrodes and the electrolyte are made of solid material. For the solid-state cells, a good connection of the active material to the electrolyte is necessary in order to enable ion transport. For a good connection, the electrodes must be impregnated with the electrolyte. Ideally, this must be in a liquid phase for the impregnation process. If the electrode is coated on both sides, in the known prior art for methods and devices for impregnating electrodes for a solid cell, the film is guided in a horizontal direction as standard, which would cause the problem that the electrolyte would move from the area near the current collector towards the ground due to gravity flows and the impregnation becomes insufficient and/or uneven. To avoid this, the two sides of the electrode are impregnated one after the other, which leads to increased process and time expenditure.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Nachteile im Stand der Technik zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Imprägnierverfahren bereitzustellen, mit dem eine gleichzeitige, beidseitige Imprägnierung einer Elektrode für eine Feststoffzelle für ein Kraftfahrzeug besonders einfach ermöglicht wird. Insbesondere ist es ferner die Aufgabe der Erfindung eine Imprägniervorrichtung mit einer Druckvorrichtung zur Ausführung des Imprägnierverfahrens, eine Feststoffzelle mit wenigstens einer Elektrode, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren imprägniert worden ist und ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Feststoffzelle bereitzustellen. It is therefore the object of the present invention to eliminate or at least partially eliminate the disadvantages in the prior art described above. In particular, it is the object of the invention to provide an impregnation method with which simultaneous, double-sided impregnation of an electrode for a solid-state cell for a motor vehicle is made possible in a particularly simple manner. In particular, it is further the object of the invention to provide an impregnation device with a printing device for carrying out the impregnation process, a solid cell with at least one electrode which has been impregnated according to the method according to the invention and a motor vehicle with at least one solid cell.

Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch ein Imprägnierverfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Ferner wird die Aufgabe gelöst durch eine Imprägniervorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 10, durch eine Feststoffzelle mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 12 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 13. Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Imprägnierverfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Imprägniervorrichtung, der erfindungsgemäßen Feststoffzelle, dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.The above task is solved by the patent claims. In particular, the task is solved by an impregnation process with the features of independent claim 1. Furthermore, the task is solved by an impregnation device with the features of independent claim 10, by a solid cell with the features of independent claim 12 and by a motor vehicle with the features of independent claim 13. Further advantages and details of the invention result from the subclaims, the description and the drawings. Features that are described in connection with the impregnation method according to the invention naturally also apply in connection with the impregnation device according to the invention, the solid cell according to the invention, the motor vehicle according to the invention and vice versa, so that reference is or can always be made to each other with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention .

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Imprägnierverfahren zur gleichzeitigen, beidseitigen Imprägnierung einer Elektrode für eine Feststoffzelle für ein Kraftfahrzeug durch eine Imprägniervorrichtung, das Imprägnierverfahren aufweisend die folgenden Schritte:

  • - Bereitstellen einer Elektrode, wobei die Elektrode eine erste Hauptseite und eine zweite Hauptseite aufweist, wobei die erste Hauptseite und die zweite Hauptseite gegenüberliegend angeordnet sind,
  • - Bereitstellen einer ersten Elektrolytmasse und einer zweiten Elektrolytmasse durch die Imprägniervorrichtung,
  • - Auftragen der ersten Elektrolytmasse auf die erste Hauptseite und der zweiten Elektrolytmasse auf die zweite Hauptseite durch die Imprägniervorrichtung,
  • - Druckbeaufschlagen der beiden Elektrolytmassen zur beidseitigen Imprägnierung der Elektrode mit den aufgetragenen Elektrolytmassen durch eine Druckvorrichtung der Imprägniervorrichtung.
According to a first aspect of the invention, the object is achieved by an impregnation process for the simultaneous, double-sided impregnation of an electrode for a solid cell for a motor vehicle by an impregnation device, the impregnation process having the following steps:
  • - Providing an electrode, the electrode having a first main side and a second main side, the first main side and the second main side being arranged opposite one another,
  • - providing a first electrolyte mass and a second electrolyte mass by the impregnation device,
  • - applying the first electrolyte mass to the first main side and the second electrolyte mass to the second main side by the impregnation device,
  • - Pressurizing the two electrolyte masses for impregnation of the electrode on both sides with the applied electrolyte masses using a pressure device of the impregnation device.

Die zuvor und die im Nachfolgenden beschrieben Verfahrensschritte können, wenn nicht explizit anderweitig angegeben, einzeln, zusammen, einfach, mehrfach, zeitlich parallel und/oder nacheinander in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden. Eine Benennung als beispielsweise „erster Verfahrensschritt“ und „zweiter Verfahrensschritt“ bedingt keine zeitliche Reihenfolge und/oder Priorisierung. Eine bevorzugte Reihenfolge der Verfahrensschritte sieht vor, dass die Verfahrensschritte in der aufgeführten Reihenfolge ausgeführt werden.Unless explicitly stated otherwise, the method steps described above and those described below can be carried out individually, together, simply, multiple times, in parallel and/or one after the other in any order. A designation as, for example, “first procedural step” and “second procedural step” does not require any chronological order and/or prioritization. A preferred order of the method steps provides that the method steps are carried out in the order listed.

Das Druckbeaufschlagen der beiden Elektrolytmassen zur beidseitigen Imprägnierung der Elektrode mit den aufgetragenen Elektrolytmassen durch eine Druckvorrichtung der Imprägniervorrichtung erfolgt zeitlich nach dem Auftragen der ersten Elektrolytmasse auf die erste Hauptseite und der zweiten Elektrolytmasse auf die zweite Hauptseite durch die Imprägniervorrichtung. Der Verfahrensschritt des Druckbeaufschlagens der beiden Elektrolytmassen zur beidseitigen Imprägnierung der Elektrode mit den aufgetragenen Elektrolytmassen durch eine Druckvorrichtung der Imprägniervorrichtung erfolgt gleichzeitig für die erste Hauptseite und die zweite Hauptseite der Elektrode. Der Verfahrensschritt des Auftragens der ersten Elektrolytmasse auf die erste Hauptseite und der zweiten Elektrolytmasse auf die zweite Hauptseite durch die Imprägniervorrichtung erfolgt bevorzugt gleichzeitig für die erste Hauptseite und die zweite Hauptseite der Elektrode. Eine gleichzeitiges Druckbeaufschlagen und/oder Auftragen ist im Rahmen der Erfindung als zumindest abschnittsweise zeitlich paralleles, bevorzugt vollständig oder im Wesentlichen vollständig zeitlich paralleles Ausführen der Verfahrensschritte für beide Hauptseiten der Elektrode.The pressurization of the two electrolyte masses for impregnation of the electrode on both sides with the applied electrolyte masses by a pressure device of the impregnation device takes place after the first electrolyte mass has been applied to the first main side and the second electrolyte mass to the second main side by the impregnation device. The process step of pressurizing the two electrolyte masses for impregnation of the electrode on both sides with the applied electrolyte masses by a printing device of the impregnation device takes place simultaneously for the first main side and the second main side of the electrode. The process step of applying the first electrolyte mass to the first main side and the second electrolyte mass to the second main side by the impregnation device preferably takes place simultaneously for the first main side and the second main side of the electrode. In the context of the invention, simultaneous pressurization and/or application is at least partially time-parallel, preferably completely or essentially completely time-parallel, execution of the method steps for both main sides of the electrode.

Die Formulierung „X oder im Wesentlichen X“ soll im Rahmen der Erfindung als mögliche, geringe Abweichung, beispielsweise aufgrund von Fertigungstoleranzen, Material- und/oder Prozesseigenschaften verstanden werden, ohne die zugrundeliegende, beabsichtigte Funktion des Merkmals zu verändern.Within the scope of the invention, the phrase “X or essentially

Die Elektrode ist bevorzugt plattenförmig ausgestaltet, sodass die Elektrode in zwei Raumrichtungen eine deutlich größere Erstreckung hat als in der dritten Raumrichtung. Die zwei Hauptseiten der Elektrode sind folglich als die zwei größten Hauptflächen der Elektrode zu verstehen. Die zwei Hauptseiten sind bevorzugt parallel zueinander angeordnet. Die Elektrode ist bevorzugt porös ausgestaltet und/oder besteht aus einem oder mehreren porösen Materialien, sodass die Elektrolytmassen durch Druckbeaufschlagung zumindest abschnittsweise auf und/oder in die Elektrode imprägnierbar sind. Die zwei Hauptseiten der Elektrode umfassen bevorzugt eine Folie und/oder sind bevorzugt auf einer Folie aufgebracht, insbesondere wobei die Folie aus einem leitfähigen Material besteht. Die Folie ist im Rahmen der Erfindung bevorzugt als Bestandteil der Elektrode und/oder an der Elektrode angeordnet zu verstehen. Alternativ oder zusätzlich ist die Folie als Bestandteil der Elektrolytmassen zu verstehen und wird gemäß dem erfindungsgemäßen Imprägnierverfahren mit dem Auftragen der Elektrolytmassen an der Elektrode angeordnet und/oder befestigt. Eine derart ausgestaltete Folie ist im Rahmen der Erfindung bevorzugt als Stromsammlerfolie zu verstehen. Die erste und zweite Elektrolytmasse sind bevorzugt für den Verfahrensschritt des Auftragens gelförmig. Die erste und zweite Elektrolytmasse sind im Rahmen der Erfindung derart zu verstehen, dass auf beide Hauptseiten der Elektrode Elektrolytmasse aufgetragen wird. Die erste und zweite Elektrolytmasse sind bevorzugt stofflich und/oder in ihrer Zusammensetzung und/oder ihrem Zustand identisch oder im Wesentlichen identisch.The electrode is preferably designed in the shape of a plate, so that the electrode has a significantly greater extent in two spatial directions than in the third spatial direction. The two main sides of the electrode are therefore to be understood as the two largest main surfaces of the electrode. The two main sides are preferably arranged parallel to one another. The electrode is preferably designed to be porous and/or consists of one or more porous materials, so that the electrolyte masses can be impregnated at least in sections onto and/or into the electrode by applying pressure. The two main sides of the electrode preferably comprise a film and/or are preferably applied to a film, in particular where the film consists of a conductive material. In the context of the invention, the film is preferably to be understood as a component of the electrode and/or arranged on the electrode. Alternatively or additionally, the film is to be understood as a component of the electrolyte masses and is arranged and/or attached to the electrode according to the impregnation method according to the invention when the electrolyte masses are applied. In the context of the invention, a film designed in this way is preferably to be understood as a current collector film. The first and second electrolyte masses are preferably gel-like for the application process step. The first and second electrolyte masses are to be understood in the context of the invention in such a way that electrolyte mass is applied to both main sides of the electrode. The first and second electrolyte masses are preferably identical or essentially identical in terms of material and/or composition and/or state.

Erfindungswesentlich ist folglich die gleichzeitige, beidseitige Imprägnierung der Elektrode. Für das Imprägnieren werden die Elektrolytmassen auf beiden Seiten durch die Druckvorrichtung mit Druck beaufschlagt. Die Druckvorrichtung ist pneumatisch, hydraulisch und/oder mechanisch ausgestaltet.What is therefore essential to the invention is the simultaneous impregnation of the electrode on both sides. For impregnation, the electrolyte masses are pressurized on both sides by the pressure device. The printing device is designed to be pneumatic, hydraulic and/or mechanical.

Für das Auftragen und Druckbeaufschlagen ist es vorteilhaft, wenn die Elektrode und die Imprägniervorrichtung und/oder die Druckvorrichtung sich relativ zueinander bewegen. Dabei kann die Elektrode durch eine Bewegungsvorrichtung der Imprägniervorrichtung bewegt werden und/oder die Imprägniervorrichtung und/oder die Druckvorrichtung kann durch eine Bewegungsvorrichtung der Imprägniervorrichtung relativ zur Elektrode bewegt werden. Das Druckbeaufschlagen der beiden Elektrolytmassen zur beidseitigen Imprägnierung der Elektrode erfolgt durch die Druckvorrichtung bevorzugt beidseitig und/oder orthogonal zu den zwei Hauptseiten, in Richtung der jeweils gegenüberliegenden Hauptseite. Die Elektrode und/oder die beiden Elektrolytmassen werden anschaulich beschrieben von außen mit Druck beaufschlagt.For application and pressurization, it is advantageous if the electrode and the impregnation device and/or the printing device move relative to one another. The electrode can be moved by a movement device of the impregnation device and/or the impregnation device and/or the printing device can be moved relative to the electrode by a movement device of the impregnation device. The pressurization of the two electrolyte masses for impregnation of the electrode on both sides is carried out by the printing device preferably on both sides and/or orthogonally to the two main sides, in the direction of the opposite main side. The electrode and/or the two electrolyte masses are clearly described and pressurized from the outside.

Ein derart ausgestaltetes Imprägnierverfahren ist besonders vorteilhaft, da eine gleichzeitige, beidseitige Imprägnierung einer Elektrode für eine Feststoffzelle für ein Kraftfahrzeug besonders einfach und mit geringem Zeitaufwand ermöglicht wird.An impregnation process designed in this way is particularly advantageous because simultaneous impregnation on both sides of an electrode for a solid-state cell for a motor vehicle is made possible particularly easily and with little expenditure of time.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Imprägnierverfahren vorgesehen sein, dass das Auftragen der beiden Elektrolytmassen auf die zwei gegenüberliegenden Hauptseiten durch die Imprägniervorrichtung und/oder das Druckbeaufschlagen der beiden Elektrolytmassen durch die Druckvorrichtung der Imprägniervorrichtung durch eine Rollenvorrichtung erfolgt. Eine Rollenvorrichtung ist im Rahmen der Erfindung als eine Vorrichtung mit wenigstens zwei Rollen zu verstehen. Eine Rollenvorrichtung ist vorteilhaft für das Auftragen der beiden Elektrolytmassen auf die zwei gegenüberliegenden Hauptseiten und/oder das Druckbeaufschlagen der beiden Elektrolytmassen durch die Druckvorrichtung ausgestaltet. Bevorzugt ermöglicht die Rollenvorrichtung beide Verfahrensschritte das Auftragen und das Druckbeaufschlagen gemeinsam und/oder zeitlich nacheinander. Die Druckvorrichtung ist funktional bevorzugt durch die Rollenvorrichtung ausgestaltet. Für das Auftragen und/oder Druckbeaufschlagen wird die Elektrode in Relation zur Rollenvorrichtung bewegt und/oder die Rollenvorrichtung wird in Relation zur Elektrode bewegt. Ein derart ausgestaltetes Verfahren ermöglicht die gleichzeitige Aufbringung der beiden Elektrolytmassen durch beispielsweise ein sogenanntes roll-to-roll Verfahren. Für das Verfahren werden eine oder vorzugsweise mehrere Rollen verwendet, um die beiden Elektrolytmassen in die Poren der Elektrode zu pressen.According to a preferred further development of the invention, it can be provided in an impregnation process that the two electrolyte masses are applied to the two opposite main sides by the impregnation device and/or the two electrolyte masses are pressurized by the pressure device of the impregnation device using a roller device. In the context of the invention, a roller device is to be understood as a device with at least two rollers. A roller device is advantageously designed for applying the two electrolyte masses to the two opposite main sides and/or applying pressure to the two electrolyte masses by the printing device. The roller device preferably enables both method steps of applying and applying pressure together and/or one after the other. The printing device is functionally preferably designed by the roller device. For application and/or pressurization, the electrode is moved in relation to the roller device and/or the roller device is moved in relation tion moves to the electrode. A method designed in this way enables the two electrolyte masses to be applied simultaneously, for example by a so-called roll-to-roll method. For the process, one or preferably several rollers are used to press the two electrolyte masses into the pores of the electrode.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Imprägnierverfahren vorgesehen sein, dass die Rollenvorrichtung für jede der zwei gegenüberliegenden Hauptseiten wenigstens eine Rolle aufweist, insbesondere wobei die wenigstens zwei Rollen paarweise gegenüberliegend angeordnet sind. Eine Ausgestaltung der Rollenvorrichtung mit wenigstens zwei, insbesondere gegenüberliegenden, Rollen ermöglicht besonders vorteilhaft die gleichzeitige, beidseitige Imprägnierung der Elektrode. Durch die wenigstens zwei, insbesondere gegenüberliegenden, Rollen wird vorteilhaft beidseitig die erste und zweite Elektrolytmasse auf die beiden Hauptseiten aufgetragen und anschließend die aufgetragenen Elektrolytmassen auf beiden Seiten der Elektrode durch die Rollen druckbeaufschlagt. Das Druckbeaufschlagen durch die beiden Rollen erfolgt bevorzugt gegeneinander.According to a preferred further development of the invention, in an impregnation process it can be provided that the roller device has at least one roller for each of the two opposite main sides, in particular wherein the at least two rollers are arranged in pairs opposite one another. An embodiment of the roller device with at least two, in particular opposite, rollers particularly advantageously enables simultaneous impregnation of the electrode on both sides. By means of the at least two, in particular opposite, rollers, the first and second electrolyte masses are advantageously applied to the two main sides on both sides and then the applied electrolyte masses are pressurized on both sides of the electrode by the rollers. The pressure is applied by the two rollers preferably against each other.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Imprägnierverfahren vorgesehen sein, dass die Rollenvorrichtung für jede der zwei gegenüberliegenden Hauptseiten wenigstens zwei Rollen aufweist, insbesondere wobei die wenigstens zwei Rollen auf jeder der zwei gegenüberliegenden Hauptseiten zumindest zwei unterschiedliche Größen aufweisen. Eine Verwendung von mehr als einer Rolle pro Hauptseite der Elektrode ermöglicht vorteilhaft eine Führung der Elektrode und der Imprägniervorrichtung aneinander und ferner ein gleichmäßiges Auftragen und Imprägnieren der Elektrolytmassen auf den beiden Hauptseiten der Elektrode. Eine Ausgestaltung der Rollen mit unterschiedlichen Größen ist ferner vorteilhaft zur Anpassung des Imprägnierverfahrens. So ermöglichen kleinere Rollen eine Erhöhung der Frequenz der Rollvorgänge zum Auftragen und/oder Druckbeaufschlagen. Andererseits ermöglichen größere Rollen das Erhöhen der Kontaktfläche der Rollen zu der Elektrode und/oder den Elektrolytmassen. In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden verschiedene Größen an Rollen bevorzugt kombiniert. Beispielsweise wird eine Kombination aus einer großen Rolle am Anfang und Ende der Imprägniervorrichtung kombiniert mit mehreren kleineren Rollen dazwischen. Die kleinen Rollen erfüllen vorteilhaft den Zweck aus den Poren der Elektrode wieder austretende Elektrolytmasse wieder hineinzupressen.According to a preferred further development of the invention, it can be provided in an impregnation process that the roller device has at least two rollers for each of the two opposite main sides, in particular wherein the at least two rollers on each of the two opposite main sides have at least two different sizes. Using more than one roller per main side of the electrode advantageously enables the electrode and the impregnation device to be guided together and also enables the electrolyte masses to be applied and impregnated uniformly on the two main sides of the electrode. Designing the rolls with different sizes is also advantageous for adapting the impregnation process. Smaller rollers allow an increase in the frequency of rolling processes for application and/or pressurization. On the other hand, larger rollers make it possible to increase the contact area of the rollers with the electrode and/or the electrolyte masses. In the method according to the invention, different sizes of rolls are preferably combined. For example, a combination of a large roller at the beginning and end of the impregnation device is combined with several smaller rollers in between. The small rollers advantageously serve the purpose of pressing the electrolyte mass emerging from the pores of the electrode back in.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Imprägnierverfahren vorgesehen sein, dass das Imprägnierverfahren ferner umfasst:

  • - Temperieren der Imprägniervorrichtung, der Rollenvorrichtung und/oder der wenigstens zwei Rollen durch eine Heizvorrichtung der Imprägniervorrichtung.
According to a preferred further development of the invention, an impregnation process can provide that the impregnation process further comprises:
  • - Temperature control of the impregnation device, the roller device and/or the at least two rollers by a heating device of the impregnation device.

Die erfindungsgemäße Rollenvorrichtung und/oder die Rollen sind bevorzugt beheizbar, um die Fließeigenschaften der beispielsweise gelförmigen Elektrolytmassen zu verbessern. Die Rollenvorrichtung und/oder die Rollen werden bevorzugt auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur der Elektrolytmassen beheizt. Ferner ist bevorzugt, wenn die mehreren Rollen pro Hauptseite nur teilweise temperierbar sind. So folgt beispielsweise nach einer ersten Rolle die nicht beheizt ist mindestens eine Rolle, bevorzugt mehrere weitere Rollen die beheizt sind. Ferner ist es vorteilhaft, wenn mehrere Rollen pro Hauptseite angeordnet sind und dabei die Temperatur der Rollen von Rolle zu Rolle einen Temperaturgradienten aufweisen. Beispielsweise nimmt die Temperatur der einzelnen Rollen der Imprägniervorrichtung zum Ende eines Auftragens und/oder Druckbeaufschlagens ab, um eine Verfestigung der Elektrolytmasse zu ermöglichen. Anschaulich beschrieben ist ein derart ausgestaltetes Imprägnierverfahren besonders vorteilhaft, da die Rollenvorrichtung der Imprägniervorrichtung beheizbar ausgestaltet sind und die Elektrolytmassen in die poröse Elektrode pressen. Dabei wird durch die Temperatur die Fließeigenschaft der Elektrolytmassen verbessert, vorzugsweise werden die Elektrolytmassen durch die Temperatur der Rollenvorrichtung verflüssigt.The roller device according to the invention and/or the rollers are preferably heatable in order to improve the flow properties of, for example, gel-like electrolyte masses. The roller device and/or the rollers are preferably heated to a temperature above the melting temperature of the electrolyte masses. Furthermore, it is preferred if the several rollers per main page can only be partially tempered. For example, after a first roll that is not heated, there follows at least one roll, preferably several more rolls that are heated. Furthermore, it is advantageous if several rollers are arranged per main page and the temperature of the rollers has a temperature gradient from roller to roller. For example, the temperature of the individual rollers of the impregnation device decreases at the end of application and/or pressurization in order to enable the electrolyte mass to solidify. Described clearly, an impregnation process designed in this way is particularly advantageous because the roller device of the impregnation device is designed to be heatable and presses the electrolyte masses into the porous electrode. The flow properties of the electrolyte masses are improved by the temperature; the electrolyte masses are preferably liquefied by the temperature of the roller device.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Imprägnierverfahren vorgesehen sein, dass das Bereitstellen der Elektrode ein Bereitstellen der Elektrode mit einer vertikalen Ausrichtung umfasst. Eine vertikale Bereitstellung und Ausrichtung der Elektrode in dem erfindungsgemäßen Imprägnierverfahren ist besonders vorteilhaft, da ein Auftragen und Imprägnieren der Elektrolytmassen auf die vertikal ausgerichtete Elektrode ermöglicht wird. Als vertikale Ausrichtung wird im Rahmen der Erfindung eine parallele oder im Wesentlichen parallele Ausrichtung der zwei Hauptseiten zur Schwerkraft verstanden. Die vertikale Ausrichtung der Elektrode ermöglicht vorteilhaft eine gute Erreichbarkeit der beiden Hauptseiten für die gleichzeitige, beidseitige Imprägnierung der Elektrode sowie ferner einen vorteilhaften oder zumindest keinen negativen Einfluss der Schwerkraft auf das Imprägnierverfahren. Durch die vertikale Ausrichtung wird vorteilhaft ermöglicht, dass eine Bewegungsrichtung der Elektrode und/oder der Imprägniervorrichtung für das Auftragen und/oder das Druckbeaufschlagen vertikal ausgerichtet ist und/oder eine vertikale Erstreckung aufweist. Beispielhaft wird die Elektrode für das Auftragen und/oder Druckbeaufschlagen vertikal nach oben, von einer Bewegungsvorrichtung in die Imprägniervorrichtung, insbesondere zwischen die Rollen der Rollenvorrichtung bewegt. Ein derart ausgestaltetes Imprägnierverfahren ist besonders vorteilhaft, da eine gleichzeitige, beidseitige Imprägnierung einer Elektrode für eine Feststoffzelle für ein Kraftfahrzeug besonders einfach und mit geringem Zeitaufwand ermöglicht wird, wobei die vertikale Ausrichtung der Elektrode vorteilhaft eine homogene Imprägnierung der Elektrode sicherstellt.According to a preferred further development of the invention, an impregnation process can provide for the provision of the electrode to include providing the electrode with a vertical orientation. Vertical provision and alignment of the electrode in the impregnation method according to the invention is particularly advantageous because it enables the electrolyte masses to be applied and impregnated to the vertically aligned electrode. In the context of the invention, vertical alignment is understood to mean a parallel or essentially parallel alignment of the two main sides to gravity. The vertical orientation of the electrode advantageously enables easy accessibility of the two main sides for the simultaneous impregnation of the electrode on both sides, as well as an advantageous or at least no negative influence of gravity on the impregnation process. The vertical orientation advantageously makes it possible for a direction of movement of the electrode and/or the impregnation device for the application and/or pressurization to be aligned vertically and/or to have a vertical extension. This is an example Electrode for applying and/or applying pressure vertically upwards, moved by a movement device into the impregnation device, in particular between the rollers of the roller device. An impregnation process designed in this way is particularly advantageous because simultaneous, double-sided impregnation of an electrode for a solid-state cell for a motor vehicle is made possible particularly easily and with little expenditure of time, with the vertical orientation of the electrode advantageously ensuring a homogeneous impregnation of the electrode.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Imprägnierverfahren vorgesehen sein, dass die Imprägniervorrichtung, insbesondere die Rollenvorrichtung, wenigstens eine folienartige Auftragsvorrichtung umfasst, wobei die Elektrolytmassen (30, 32) durch die wenigstens eine folienartige Auftragsvorrichtung (130) auf die zwei gegenüberliegenden vertikalen Hauptseiten (12) aufgetragen (206) werden und/oder die Elektrode (10) durch die wenigstens eine folienartige Auftragsvorrichtung (130) mit den aufgetragenen Elektrolytmassen (30, 32) imprägniert (208) wird. D. h., die wenigstens eine folienartige Auftragsvorrichtung ist zum Auftragen der Elektrolytmassen auf die zwei gegenüberliegenden vertikalen Hauptseiten und/oder zum Imprägnieren der Elektrode mit den aufgetragenen Elektrolytmassen ausgestaltet. Bevorzugt weist die Imprägniervorrichtung jeweils wenigstens eine folienartige Auftragsvorrichtung pro Hauptseite der Elektrode auf. Die folienartige Auftragsvorrichtung wird bevorzugt von der Rollenvorrichtung geführt. Die Auftragsvorrichtung verläuft bevorzugt auf jeder der zwei gegenüberliegenden Hauptseiten der Elektrode zwischen der Rollenvorrichtung und der Elektrolytmasse, während des Auftragens und Druckbeaufschlagens der Elektrode. Die folienartige Auftragsvorrichtung ist beispielhaft im Rahmen der Erfindung als eine Fördervorrichtung für die Elektrolytmassen, Auftragsvorrichtung für die Elektrolytmassen und/oder als Folie zwischen der Druckvorrichtung und der Elektrode zu verstehen. Die folienartige Auftragsvorrichtung ist bevorzugt um die Rollen der Rollenvorrichtung herumlaufend angeordnet. Die folienartige Auftragsvorrichtung kann als Vorrichtung der Imprägniervorrichtung, beispielsweise als geschlossene, umlaufende folienartige Auftragsvorrichtung, oder als von der Imprägniervorrichtung separat ausgestaltete folienartige Auftragsvorrichtung, beispielsweise als Trägerfolie für die Elektrolytmasse und/oder als Verbrauchsmaterial, ausgestaltet sein. Beispielsweise wird die Trägerfolie auf einer Spule mit der Elektrolytmasse gemeinsam für das erfindungsgemäße Imprägnierverfahren bereitgestellt. Gemäß einer Ausgestaltung verläuft die folienartige Auftragsvorrichtung lediglich um eine Rolle pro Hauptseite der Elektrode. Die Rollenvorrichtung weist bevorzugt Umlenkrollen für die Umlenkung einer geschlossen ausgestalteten folienartigen Auftragsvorrichtung auf. Die Umlenkrollen sind bevorzugt separat von den Rollen der Rollenvorrichtung ausgestaltet. Die folienartige Auftragsvorrichtung wird bevorzugt nach einer, mehrerer oder nach einer letzten Rolle der Rollenvorrichtung von der Elektrode entfernt und/oder beabstandet geführt werden, sodass eine Länge einer direkten oder indirekten Kontaktierungsstrecke zwischen der folienartigen Auftragsvorrichtung und der Elektrode auf beiden Hauptseiten der Elektrode festgelegt wird und/oder einstellbar ist. Das Entfernen der folienartigen Auftragsvorrichtung nach der letzten Rolle verhindert den Austritt der Elektrolytmassen aus den Poren und ist daher bevorzugt.According to a preferred further development of the invention, it can be provided in an impregnation method that the impregnation device, in particular the roller device, comprises at least one film-like application device, the electrolyte masses (30, 32) being applied by the at least one film-like application device (130) to the two opposite vertical main sides (12) are applied (206) and/or the electrode (10) is impregnated (208) with the applied electrolyte masses (30, 32) by the at least one film-like application device (130). That is, the at least one film-like application device is designed to apply the electrolyte masses to the two opposite vertical main sides and/or to impregnate the electrode with the applied electrolyte masses. The impregnation device preferably has at least one film-like application device per main side of the electrode. The film-like application device is preferably guided by the roller device. The applicator device preferably runs on each of the two opposite main sides of the electrode between the roller device and the electrolyte mass during application and pressurization of the electrode. The film-like application device is, for example, to be understood within the scope of the invention as a conveying device for the electrolyte masses, an application device for the electrolyte masses and/or as a film between the printing device and the electrode. The film-like application device is preferably arranged to run around the rollers of the roller device. The film-like application device can be designed as a device of the impregnation device, for example as a closed, rotating film-like application device, or as a film-like application device designed separately from the impregnation device, for example as a carrier film for the electrolyte mass and/or as a consumable. For example, the carrier film is provided on a coil together with the electrolyte mass for the impregnation process according to the invention. According to one embodiment, the film-like application device only runs around one roll per main side of the electrode. The roller device preferably has deflection rollers for the deflection of a closed, film-like application device. The deflection rollers are preferably designed separately from the rollers of the roller device. The film-like application device is preferably removed from the electrode and/or spaced after one, several or after a last roll of the roller device, so that a length of a direct or indirect contacting path between the film-like application device and the electrode is determined on both main sides of the electrode and /or is adjustable. Removing the film-like application device after the last roll prevents the electrolyte masses from escaping from the pores and is therefore preferred.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Imprägnierverfahren vorgesehen sein, dass jeweils wenigstens eine der folienartigen Auftragsvorrichtung für jede der zwei gegenüberliegenden Hauptseiten umlaufend um die Rollenvorrichtung und/oder die wenigstens zwei Rollen angeordnet wird/ist.According to a preferred further development of the invention, it can be provided in an impregnation process that at least one of the film-like application device for each of the two opposite main sides is/is arranged circumferentially around the roller device and/or the at least two rollers.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Imprägnierverfahren vorgesehen sein, dass die Elektrode Lithium-Nickel-Cobalt-Mangan-Oxide, Lithium-Eisenphosphate und/oder Lithium-Mangan-Nickel-Oxide Spinel als Aktivmaterial umfasst, die Trägerfolie der Elektrode aus metallischem Aluminium besteht, dass Elektrolytmassen Li-Salz, insbesondere LiTFSI, in organischem Carbonat, insbesondere Ethylmethylcarbonat oder Propylenecarbonat, und einem Polymer, vorzugsweise einem fluorierten Polymer, insbesondere Polyvinylidenfluorid, umfassen, und/oder dass die folienartige Auftragsvorrichtung ein gegenüber den Elektrolytmassen haftungsarmes Polymer umfasst. Die folienartige Auftragsvorrichtung umfasst bevorzugt ein gegenüber den Elektrolytmassen nichtklebriges Material und/oder Oberflächenbeschichtung, beispielsweise PET und/oder Teflon. Ein derart ausgestaltetes Verfahren ermöglicht vorteilhaft eine gleichzeitige, beidseitige Imprägnierung der Elektrode für eine Feststoffzelle für ein Kraftfahrzeug besonders einfach und mit geringem Zeitaufwand.According to a preferred further development of the invention, it can be provided in an impregnation process that the electrode comprises lithium-nickel-cobalt-manganese oxides, lithium iron phosphates and / or lithium-manganese-nickel oxide spinel as active material, the carrier film of the electrode made of metallic Aluminum consists of electrolyte masses comprising Li salt, in particular LiTFSI, in organic carbonate, in particular ethyl methyl carbonate or propylene carbonate, and a polymer, preferably a fluorinated polymer, in particular polyvinylidene fluoride, and/or in that the film-like application device comprises a polymer which has low adhesion to the electrolyte masses. The film-like application device preferably comprises a material and/or surface coating that is non-sticky to the electrolyte masses, for example PET and/or Teflon. A method designed in this way advantageously enables simultaneous, double-sided impregnation of the electrode for a solid-state cell for a motor vehicle in a particularly simple manner and with little expenditure of time.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Imprägniervorrichtung, aufweisend eine Druckvorrichtung gelöst. Die Imprägniervorrichtung ist zur Ausführung des Imprägnierverfahrens gemäß dem ersten Aspekt ausgestaltet. Bei der beschriebenen Imprägniervorrichtung ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu dem Imprägnierverfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.According to a second aspect of the invention, the object is achieved by an impregnation device having a printing device. The impregnation device is designed to carry out the impregnation method according to the first aspect. The impregnation device described results in all the advantages that have already been described for the impregnation method according to the first aspect of the invention.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Imprägniervorrichtung vorgesehen sein, dass die Imprägniervorrichtung eine Rollenvorrichtung, wenigstens zwei Rollen, eine Heizvorrichtung und/oder eine Auftragsvorrichtung umfasst. According to a preferred further development of the invention, an impregnation device It can be provided that the impregnation device comprises a roller device, at least two rollers, a heating device and / or an application device.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Feststoffzelle, aufweisend wenigstens eine Elektrode gelöst, wobei die Elektrode durch ein Imprägnierverfahren gemäß dem ersten Aspekt und/oder durch eine Imprägniervorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt imprägniert worden ist. Bei der beschriebenen Feststoffzelle ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu dem Imprägnierverfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Bevorzugt weist die Feststoffzelle eine Vielzahl an Elektroden auf. Die Elektrode weist durch das erfindungsgemäße Imprägnierverfahren eine besonders homogene und/oder gleichmäßige Imprägnierung auf beiden Hauptseiten der Elektrode auf und ermöglicht somit eine vorteilhafte Feststoffzelle.According to a third aspect of the invention, the object is achieved by a solid cell having at least one electrode, the electrode being impregnated by an impregnation method according to the first aspect and/or by an impregnation device according to the second aspect. The solid cell described has all the advantages that have already been described for the impregnation method according to the first aspect of the invention. The solid cell preferably has a large number of electrodes. Due to the impregnation process according to the invention, the electrode has a particularly homogeneous and/or uniform impregnation on both main sides of the electrode and thus enables an advantageous solid-state cell.

Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug, aufweisend wenigstens eine Feststoffzelle gelöst, wobei die Feststoffzelle gemäß dem dritten Aspekt ausgestaltet ist. Bei dem beschriebenen Kraftfahrzeug ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu der Feststoffzelle gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.According to a fourth aspect of the invention, the object is achieved by a motor vehicle having at least one solid cell, the solid cell being designed according to the third aspect. The motor vehicle described has all the advantages that have already been described for the solid cell according to the third aspect of the invention.

Ein erfindungsgemäßes Imprägnierverfahren, eine Imprägniervorrichtung, eine Feststoffzelle sowie ein Kraftfahrzeug werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

  • 1 in einer Seitenansicht eine Elektrode und eine erste Ausgestaltung einer Imprägniervorrichtung mit einer Rollenvorrichtung,
  • 2 in einer Seitenansicht eine Elektrode und eine weitere Ausgestaltung einer Imprägniervorrichtung mit einer Rollenvorrichtung,
  • 3 in einer Seitenansicht eine Elektrode und eine weitere Ausgestaltung einer Imprägniervorrichtung mit einer Rollenvorrichtung,
  • 4 in einer Seitenansicht ein Kraftfahrzeug mit einer Feststoffzelle,
  • 5 in einer perspektivischen Ansicht eine Feststoffzelle mit einer Elektrode, und
  • 6 in einem Flussdiagramm ein Imprägnierungsverfahren.
An impregnation method according to the invention, an impregnation device, a solid cell and a motor vehicle are explained in more detail below with reference to drawings. They show schematically:
  • 1 in a side view an electrode and a first embodiment of an impregnation device with a roller device,
  • 2 in a side view an electrode and a further embodiment of an impregnation device with a roller device,
  • 3 in a side view an electrode and a further embodiment of an impregnation device with a roller device,
  • 4 in a side view a motor vehicle with a solid cell,
  • 5 in a perspective view a solid cell with an electrode, and
  • 6 in a flow chart an impregnation process.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 6 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.Elements with the same function and mode of operation are in the 1 until 6 each provided with the same reference numerals.

In 1 ist schematisch in einer Seitenansicht eine Elektrode 10 und eine erste Ausgestaltung einer Imprägniervorrichtung 100 mit einer Rollenvorrichtung 110 gezeigt. Die Imprägniervorrichtung 100 ist zur gleichzeitigen, beidseitigen Imprägnierung der Elektrode 10 ausgestaltet. Dafür trägt die Imprägniervorrichtung 100 eine erste Elektrolytmasse 30 auf eine erste Hauptseite 12 der Elektrode 10 und eine zweite Elektrolytmasse 32 auf die zweite Hauptseite 14 der Elektrode 10 auf. Ferner beaufschlagt die Druckvorrichtung 140 der Imprägniervorrichtung 100 die beiden Elektrolytmassen 30, 32 zur beidseitigen Imprägnierung der Elektrode 10 mit den aufgetragenen Elektrolytmassen 30, 32 mit Druck. Die Elektrode 10 weist eine Ausrichtung auf und das Auftragen der beiden Elektrolytmassen 30, 32 auf die zwei gegenüberliegenden Hauptseiten 12, 14 erfolgt durch eine Rollenvorrichtung 110 der Imprägniervorrichtung 100. Das Druckbeaufschlagen der beiden Elektrolytmassen 30, 32 durch die Druckvorrichtung 140 der Imprägniervorrichtung 100 erfolgt ebenfalls durch die Rollenvorrichtung 110. Die Rollenvorrichtung 110 weist für jede der zwei gegenüberliegenden Hauptseiten 12, 14 zwei Rollen 112 auf. Die jeweils zwei Rollen 112 sind paarweise gegenüberliegend angeordnet sind. Die Imprägniervorrichtung 100 ist zum Temperieren der Rollenvorrichtung 110 und der zwei unteren Rollen 112 durch jeweils eine Heizvorrichtung 120 der Imprägniervorrichtung 100 ausgestaltet. Die Imprägniervorrichtung 100 umfasst eine folienartige Auftragsvorrichtung 130 für jede der zwei gegenüberliegenden Hauptseiten 12, 14, wobei die folienartigen Auftragsvorrichtungen 130 zum Auftragen der die Elektrolytmassen 30, 32 auf die zwei gegenüberliegenden vertikale Hauptseiten 12 und zum Imprägnieren der Elektrode 10 mit den aufgetragenen Elektrolytmassen 30, 32 ausgestaltet ist. Die folienartigen Auftragsvorrichtungen 130 für jede der zwei gegenüberliegenden Hauptseiten 12, 14 ist umlaufend um die Rollenvorrichtung 110 und die vier Rollen 112 angeordnet. Die Elektrode 30 und/oder die Elektrolytmassen 30, 32 umfassen eine elektrisch leitfähige Folie, die zur vorteilhaften Bereitstellung von erzeugtem Strom ausgestaltet ist.In 1 is shown schematically in a side view of an electrode 10 and a first embodiment of an impregnation device 100 with a roller device 110. The impregnation device 100 is designed for simultaneous impregnation of the electrode 10 on both sides. For this purpose, the impregnation device 100 applies a first electrolyte mass 30 to a first main side 12 of the electrode 10 and a second electrolyte mass 32 to the second main side 14 of the electrode 10. Furthermore, the printing device 140 of the impregnation device 100 applies pressure to the two electrolyte masses 30, 32 in order to impregnate the electrode 10 on both sides with the applied electrolyte masses 30, 32. The electrode 10 has an orientation and the two electrolyte masses 30, 32 are applied to the two opposite main sides 12, 14 by a roller device 110 of the impregnation device 100. The two electrolyte masses 30, 32 are also pressurized by the pressure device 140 of the impregnation device 100 through the roller device 110. The roller device 110 has two rollers 112 for each of the two opposite main sides 12, 14. The two rollers 112 are arranged in pairs opposite one another. The impregnation device 100 is designed to control the temperature of the roller device 110 and the two lower rollers 112 by each heating device 120 of the impregnation device 100. The impregnation device 100 comprises a film-like application device 130 for each of the two opposite main sides 12, 14, the film-like application devices 130 for applying the electrolyte masses 30, 32 to the two opposite vertical main sides 12 and for impregnating the electrode 10 with the applied electrolyte masses 30, 32 is designed. The film-like application devices 130 for each of the two opposite main sides 12, 14 is arranged all around the roller device 110 and the four rollers 112. The electrode 30 and/or the electrolyte masses 30, 32 comprise an electrically conductive film which is designed to advantageously provide generated electricity.

In 2 ist schematisch in einer Seitenansicht eine Elektrode 10 und eine weitere Ausgestaltung einer Imprägniervorrichtung 100 mit einer Rollenvorrichtung 110 gezeigt. Die Imprägniervorrichtung 100 umfasst jeweils eine folienartige Auftragsvorrichtung 130 für jede der zwei gegenüberliegenden Hauptseiten 12, 14, wobei die folienartige Auftragsvorrichtung 130 zum Auftragen der die Elektrolytmassen 30, 32 auf die zwei gegenüberliegenden vertikale Hauptseiten 12 und zum Imprägnieren der Elektrode 10 mit den aufgetragenen Elektrolytmassen 30, 32 ausgestaltet ist. Die folienartige Auftragsvorrichtung 130 ist für jede der zwei gegenüberliegenden Hauptseiten 12, 14 umlaufend um die obere Rolle 112 der Rollenvorrichtung 110 angeordnet.In 2 an electrode 10 and a further embodiment of an impregnation device 100 with a roller device 110 are shown schematically in a side view. The impregnation device 100 each comprises a film-like application device 130 for each of the two opposite main sides 12, 14, the film-like application device 130 for applying the electrolyte masses 30, 32 to the two opposite vertical main sides 12 and for impregnating the electrode 10 with the applied electrolyte masses 30 , 32 is designed. The film-like application device 130 is for each of the two opposite main sides 12, 14 arranged circumferentially around the upper roller 112 of the roller device 110.

In 3 ist schematisch in einer Seitenansicht eine Elektrode 10 und eine weitere Ausgestaltung einer Imprägniervorrichtung 100 mit einer Rollenvorrichtung 110 gezeigt. Die Rollenvorrichtung 110 weist für jede der zwei gegenüberliegenden Hauptseiten 12, 14 insgesamt fünf Rollen 112 auf, wobei die Rollen 112 auf jeder der zwei gegenüberliegenden Hauptseiten 12, 14 zwei unterschiedliche Größen aufweisen. Die kleinen Rollen 112 erfüllen vorteilhaft den Zweck aus den Poren der Elektrode 10 wieder austretende Elektrolytmasse 30, 32 mit geringem Abstand zueinander wieder hineinzupressen.In 3 an electrode 10 and a further embodiment of an impregnation device 100 with a roller device 110 are shown schematically in a side view. The roller device 110 has a total of five rollers 112 for each of the two opposite main sides 12, 14, the rollers 112 on each of the two opposite main sides 12, 14 having two different sizes. The small rollers 112 advantageously fulfill the purpose of pressing electrolyte mass 30, 32 emerging from the pores of the electrode 10 back in at a short distance from one another.

In 4 ist schematisch in einer Seitenansicht ein Kraftfahrzeug 190 mit einer Feststoffzelle 180 gezeigt.In 4 A motor vehicle 190 with a solid cell 180 is shown schematically in a side view.

In 5 ist schematisch in einer perspektivischen Ansicht eine Feststoffzelle 180 mit einer Elektrode 10 gezeigt. Die Elektrode 10 ist gemäß dem erfindungsgemäßen Imprägnierverfahren 200 imprägniert worden. Die Elektrode 10 ist beispielhaft für eine oder mehrere Elektroden 10 dargestellt.In 5 A solid cell 180 with an electrode 10 is shown schematically in a perspective view. The electrode 10 has been impregnated according to the impregnation method 200 according to the invention. The electrode 10 is shown as an example of one or more electrodes 10.

In 6 ist schematisch in einem Flussdiagramm eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Imprägnierungsverfahrens 200 gezeigt. Für eine verbesserte Übersichtlichkeit sind in 6 nur die Bezugszeichen der Verfahrensschritte angegeben. Das Imprägnierungsverfahren 200 umfasst in einem ersten Verfahrensschritt das Bereitstellen 202 einer Elektrode 10, wobei die Elektrode 10 eine erste Hauptseite 12 und eine zweite Hauptseite 14 aufweist, wobei die erste Hauptseite 12 und die zweite Hauptseite 14 gegenüberliegend angeordnet sind. Das Imprägnierungsverfahren 200 umfasst in einem weiteren Verfahrensschritt das Bereitstellen 204 einer ersten Elektrolytmasse 30 und einer zweiten Elektrolytmasse 32 durch die Imprägniervorrichtung 100. Das Imprägnierungsverfahren 200 umfasst in einem weiteren Verfahrensschritt das Auftragen 206 der ersten Elektrolytmasse 30 auf die erste Hauptseite 12 und der zweiten Elektrolytmasse 32 auf die zweite Hauptseite 14 durch die Imprägniervorrichtung 100. Das Imprägnierungsverfahren 200 umfasst in einem weiteren Verfahrensschritt das Druckbeaufschlagen 208 der beiden Elektrolytmassen 30, 32 zur beidseitigen Imprägnierung der Elektrode 10 mit den aufgetragenen Elektrolytmassen 30, 32 durch eine Druckvorrichtung 140 der Imprägniervorrichtung 100. Das Imprägnierungsverfahren 200 umfasst in einem weiteren Verfahrensschritt das Temperieren 210 der Imprägniervorrichtung 100, der Rollenvorrichtung 110 und/oder der wenigstens zwei Rollen 112 durch eine Heizvorrichtung 120 der Imprägniervorrichtung 100.In 6 an embodiment of the impregnation process 200 according to the invention is shown schematically in a flow chart. For improved clarity are in 6 only the reference numbers of the process steps are given. In a first method step, the impregnation method 200 includes providing 202 an electrode 10, the electrode 10 having a first main side 12 and a second main side 14, the first main side 12 and the second main side 14 being arranged opposite one another. The impregnation method 200 includes, in a further method step, the provision 204 of a first electrolyte mass 30 and a second electrolyte mass 32 by the impregnation device 100. The impregnation method 200 comprises, in a further method step, the application 206 of the first electrolyte mass 30 to the first main side 12 and the second electrolyte mass 32 on the second main page 14 by the impregnation device 100. The impregnation process 200 includes, in a further process step, the pressurization 208 of the two electrolyte masses 30, 32 for impregnation of the electrode 10 on both sides with the applied electrolyte masses 30, 32 by a printing device 140 of the impregnation device 100. The impregnation process 200 includes, in a further method step, the temperature control 210 of the impregnation device 100, the roller device 110 and/or the at least two rollers 112 by a heating device 120 of the impregnation device 100.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010
Elektrodeelectrode
1212
erste Hauptseitefirst main page
1414
zweite Hauptseite second main page
3030
erste Elektrolytmassefirst electrolyte mass
3232
zweite Elektrolytmasse second electrolyte mass
100100
ImprägniervorrichtungImpregnation device
110110
RollenvorrichtungRoller device
112112
Rollerole
120120
HeizvorrichtungHeating device
130130
AuftragsvorrichtungApplicator device
140140
Druckvorrichtung Printing device
180180
FeststoffzelleSolid cell
190190
Kraftfahrzeug motor vehicle
200200
ImprägnierverfahrenImpregnation process
202202
BereitstellenProvide
204204
BereitstellenProvide
206206
AuftragenInstruct
208208
DruckbeaufschlagenPressurize
210210
TemperierenTempering

Claims (13)

Imprägnierverfahren (200) zur gleichzeitigen, beidseitigen Imprägnierung einer Elektrode (10) für eine Feststoffzelle (180) für ein Kraftfahrzeug (190) durch eine Imprägniervorrichtung (100), das Imprägnierverfahren (200) aufweisend die folgenden Schritte: - Bereitstellen (202) einer Elektrode (10), wobei die Elektrode (10) eine erste Hauptseite (12) und eine zweite Hauptseite (14) aufweist, wobei die erste Hauptseite (12) und die zweite Hauptseite (14) gegenüberliegend angeordnet sind, - Bereitstellen (204) einer ersten Elektrolytmasse (30) und einer zweiten Elektrolytmasse (32) durch die Imprägniervorrichtung (100), - Auftragen (206) der ersten Elektrolytmasse (30) auf die erste Hauptseite (12) und der zweiten Elektrolytmasse (32) auf die zweite Hauptseite (14) durch die Imprägniervorrichtung (100), - Druckbeaufschlagen (208) der beiden Elektrolytmassen (30, 32) zur beidseitigen Imprägnierung der Elektrode (10) mit den aufgetragenen Elektrolytmassen (30, 32) durch eine Druckvorrichtung (140) der Imprägniervorrichtung (100).Impregnation process (200) for the simultaneous, double-sided impregnation of an electrode (10) for a solid cell (180) for a motor vehicle (190) by an impregnation device (100), the impregnation process (200) comprising the following steps: - Providing (202) an electrode (10), the electrode (10) having a first main side (12) and a second main side (14), the first main side (12) and the second main side (14) being arranged opposite one another, - Providing (204) a first electrolyte mass (30) and a second electrolyte mass (32) by the impregnation device (100), - applying (206) the first electrolyte mass (30) to the first main side (12) and the second electrolyte mass (32) to the second main side (14) by the impregnation device (100), - Pressurizing (208) the two electrolyte masses (30, 32) to impregnate the electrode (10) on both sides with the applied electrolyte masses (30, 32) by a pressure device (140) of the impregnation device (100). Imprägnierverfahren (200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragen (206) der beiden Elektrolytmassen (30, 32) auf die zwei gegenüberliegenden Hauptseiten (12, 14) durch die Imprägniervorrichtung (100) und/oder das Druckbeaufschlagen (208) der beiden Elektrolytmassen (30, 32) durch die Druckvorrichtung (140) der Imprägniervorrichtung (100) durch eine Rollenvorrichtung (110) erfolgt.Impregnation process (200). Claim 1 , characterized in that the application (206) of the two electrolyte masses (30, 32) to the two opposite main sides (12, 14) by the impregnation device (100) and / or the pressurization (208) of the two electrolyte masses (30, 32) by the pressure device (140) of the impregnation device (100) by a roller device (110). Imprägnierverfahren (200) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollenvorrichtung (110) für jede der zwei gegenüberliegenden Hauptseiten (12, 14) wenigstens eine Rolle (112) aufweist, insbesondere wobei die wenigstens zwei Rollen (112) paarweise gegenüberliegend angeordnet sind.Impregnation process (200). Claim 2 , characterized in that the roller device (110) has at least one roller (112) for each of the two opposite main sides (12, 14), in particular wherein the at least two rollers (112) are arranged in pairs opposite each other. Imprägnierverfahren (200) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollenvorrichtung (110) für jede der zwei gegenüberliegenden Hauptseiten (12, 14) wenigstens zwei Rollen (112) aufweist, insbesondere wobei die wenigstens zwei Rollen (112) auf jeder der zwei gegenüberliegenden Hauptseiten (12, 14) zumindest zwei unterschiedliche Größen aufweisen.Impregnation process (200). Claim 2 or 3 , characterized in that the roller device (110) has at least two rollers (112) for each of the two opposite main sides (12, 14), in particular wherein the at least two rollers (112) on each of the two opposite main sides (12, 14) at least have two different sizes. Imprägnierverfahren (200) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Imprägnierverfahren (200) ferner umfasst: - Temperieren (210) der Imprägniervorrichtung (100), der Rollenvorrichtung (110) und/oder der wenigstens zwei Rollen (112) durch eine Heizvorrichtung (120) der Imprägniervorrichtung (100).Impregnation method (200) according to one of the preceding claims, characterized in that the impregnation method (200) further comprises: - tempering (210) of the impregnation device (100), the roller device (110) and / or the at least two rollers (112) by one Heating device (120) of the impregnation device (100). Imprägnierverfahren (200) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen (202) der Elektrode (10) ein Bereitstellen der Elektrode (10) mit einer vertikalen Ausrichtung umfasst.Impregnation method (200) according to one of the preceding claims, characterized in that providing (202) the electrode (10) comprises providing the electrode (10) with a vertical orientation. Imprägnierverfahren (200) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägniervorrichtung (100), insbesondere die Rollenvorrichtung (110), wenigstens eine folienartige Auftragsvorrichtung (130) umfasst, wobei die Elektrolytmassen (30, 32) durch die wenigstens eine folienartige Auftragsvorrichtung (130) auf die zwei gegenüberliegenden vertikalen Hauptseiten (12) aufgetragen (206) werden und/oder die Elektrode (10) durch die wenigstens eine folienartige Auftragsvorrichtung (130) mit den aufgetragenen Elektrolytmassen (30, 32) imprägniert (208) wird.Impregnation method (200) according to one of the preceding claims, characterized in that the impregnation device (100), in particular the roller device (110), comprises at least one film-like application device (130), the electrolyte masses (30, 32) being passed through the at least one film-like application device (130) are applied (206) to the two opposite vertical main sides (12) and/or the electrode (10) is impregnated (208) with the applied electrolyte masses (30, 32) by the at least one film-like application device (130). Imprägnierverfahren (200) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils wenigstens eine der folienartigen Auftragsvorrichtung (130) für jede der zwei gegenüberliegenden Hauptseiten (12, 14) umlaufend um die Rollenvorrichtung (110) und/oder die wenigstens zwei Rollen (112) angeordnet wird.Impregnation process (200). Claim 7 , characterized in that at least one of the film-like application device (130) for each of the two opposite main sides (12, 14) is arranged circumferentially around the roller device (110) and / or the at least two rollers (112). Imprägnierverfahren (200) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (10) Lithium-Nickel-Cobalt-Mangan-Oxide, Lithium-Eisenphosphate und/oder Lithium-Mangan-Nickel-Oxide umfasst, dass die Elektrolytmassen (30, 32) Li-Salz in organischem Carbonat und einem Polymer, vorzugsweise einem fluorierten Polymer umfassen, und/oder dass die folienartige Auftragsvorrichtung (130) ein gegenüber den Elektrolytmassen (30, 32) haftungsarmes Polymer umfasst.Impregnation method (200) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode (10) comprises lithium-nickel-cobalt-manganese oxides, lithium iron phosphates and/or lithium-manganese-nickel oxides, that the electrolyte masses (30, 32) Li salt in organic carbonate and a polymer, preferably a fluorinated polymer, and / or that the film-like application device (130) comprises a polymer that has low adhesion to the electrolyte masses (30, 32). Imprägniervorrichtung (100), aufweisend eine Druckvorrichtung (140), dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägniervorrichtung (100) zur Ausführung des Imprägnierverfahrens (200) nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgestaltet ist.Impregnation device (100), comprising a printing device (140), characterized in that the impregnation device (100) is designed to carry out the impregnation method (200) according to one of the preceding claims. Imprägniervorrichtung (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägniervorrichtung (100) eine Rollenvorrichtung (110), wenigstens zwei Rollen (112), eine Heizvorrichtung (120) und/oder eine Auftragsvorrichtung (130) umfasst.Impregnation device (100). Claim 10 , characterized in that the impregnation device (100) comprises a roller device (110), at least two rollers (112), a heating device (120) and / or an application device (130). Feststoffzelle (180), aufweisend wenigstens eine Elektrode (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (10) durch ein Imprägnierverfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 imprägniert worden ist.Solid cell (180), having at least one electrode (10), characterized in that the electrode (10) is produced by an impregnation process (200) according to one of Claims 1 until 9 has been impregnated. Kraftfahrzeug (190), aufweisend wenigstens eine Feststoffzelle (180), dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoffzelle (180) nach Anspruch 12 ausgestaltet ist.Motor vehicle (190), having at least one solid cell (180), characterized in that the solid cell (180) according to Claim 12 is designed.
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US20060085972A1 (en) 2004-10-21 2006-04-27 Anthony Sudano Thin film electrochemical cell for lithium polymer batteries and manufacturing method therefor

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