DE10302119A1 - Elektrode für eine elektrochemische Zelle, Elektrodenwickel und elektrochemische Zelle - Google Patents

Elektrode für eine elektrochemische Zelle, Elektrodenwickel und elektrochemische Zelle Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrode (1) für eine elektrochemische Zelle mit einem flüssigen Elektrolyten (3), enthaltend Kanäle (2), in denen eine Elektrolytflüssigkeit fließen kann. Die Elektrode (1) hat den Vorteil, daß die Imprägnierzeit der elektrochemischen Zelle reduziert werden kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Elektrode für eine elektrochemische Zelle, die einen Elektrolyten enthält. Ferner betrifft die Erfindung einen Elektrodenwickel. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine elektrochemische Zelle mit dem Wickel.
  • Elektrochemische Zellen sind beispielsweise in der Form von elektrischen Doppelschicht-Kondensatoren aus der Druckschrift DE 100 60 653 A1 bekannt. Die dort beschriebenen elektrochemischen Doppelschicht-Kondensatoren haben die Form von aus aktiviertem Kohlenstoff gebildeten Elektrodenschichten, welche mit Zuleitungsschichten, beispielsweise einer Aluminiumfolie kontaktiert sind. Zur Herstellung des elektrochemischen Doppelschicht-Kondensators muß ein Stapel von übereinanderliegenden Elektroden mit stetig wechselnder Polarität in ein Gehäuse eingebaut und dort mit einem flüssigen Elektrolyten imprägniert werden. Zur Bildung des Wickels wird entweder eine hohe Anzahl von einzelnen Elektroden übereinandergestapelt oder es werden zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität entlang einer Längsrichtung aufgewickelt. In beiden Fällen sind die Elektroden unterschiedlicher Polarität durch einen Separator elektrisch voneinander getrennt.
  • Die bekannten Elektroden haben den Nachteil, daß der Prozeß des Imprägnierens eine sehr lange Zeit in Anspruch nimmt, da es sehr lange dauert, bis die Elektrolytflüssigkeit in den zwischen den Elektroden angeordneten Separator eingedrungen ist und die dort gespeicherte Luft verdrängt hat. Beispielsweise wird bei einem Wickel für einen Kondensator mit einer Kapazität von 5000 F, der aus jeweils ca. 6,5 m Anodenfolie und 6,5 m Kathodenfolie sowie einer entsprechenden Menge an dazwischenliegendem Separator besteht, eine Zeit von ca. 72 Stunden benötigt bis der Wickel vollkommen von der Elektro lytflüssigkeit durchtränkt und das gesamte Gas aus den Poren des aktivierten Kohlenstoffes der Elektroden und des Separators durch die Imprägnieröffnung aus dem Kondensator ausgetreten ist.
  • Darüber hinaus besteht das Problem, daß bei unvollständigem Austausch Gas gegen Elektrolyt unter Umständen auch nach dem Verschließen des Kondensators das Ausgasen noch weiter fortgesetzt wird, was im Extremfall zum Bersten des Kondensators führt.
  • Zur Verkürzung der Imprägnierzeit ist es darüber hinaus aus der Druckschrift JP 11339770-A bekannt, einen Elektrolyten unter Unterdruck in einen Wickel zu imprägnieren. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß das Problem der Imprägnierzeit nur unzureichend gelöst wird und daß darüber hinaus ein erhöhter apparativer Aufwand für die Imprägnierung des Wickels erforderlich ist.
    •
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektrode für eine elektrochemische Zelle anzugeben, die ein schnelles Imprägnieren erlaubt.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Elektrode nach Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Elektrode, ein Wickel aus der Elektrode sowie eine elektrochemische Zelle sind den weiteren Patentansprüchen zu entnehmen.
  • Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, daß durch Vorsehen von Kanälen in der Elektrode der Austausch Elektrolyt gegen Gas schneller vonstatten gehen kann, da solche Kanäle dazu geeignet sind, kleine Gasmengen bzw. Gasbläschen auch aus dem Inneren des Wickels schnell nach außen zu transportieren bzw. den Elektrolyten durch diese Kanäle auch im Inneren des Kondensators in ausreichender Menge bereitzustellen, so daß das Imprägnieren schneller vonstatten gehen kann, als wenn ledig lich von den beiden Stirnseiten des Wickels her der Elektrolyt in ausreichender Menge angeboten werden kann.
  • Es wird dementsprechend eine Elektrode für eine elektrochemische Zelle mit einem Elektrolyten angegeben, die Kanäle enthält, in denen eine Elektrolytflüssigkeit fließen kann.
  • Die Elektrode hat den Vorteil, daß durch die Kanäle der Austausch von Elektrolytflüssigkeit und Gas in einem Wickel während des Imprägnierens schneller vonstatten gehen kann.
  • In einer Ausführungsform der Elektrode können die Kanäle in Form von Rillen auf der Oberfläche der Elektrode ausgeführt sein. Dies hat den Vorteil, daß die Herstellung der Kanäle stark vereinfacht werden kann, da in einem ersten Verfahrensschritt die Elektroden gefertigt werden können und in einem zweiten Verfahrensschritt durch nachträgliches Bearbeiten der Elektroden die Rillen von außen, beispielsweise durch Prägen, in die Elektrode eingebracht werden können.
  • In einer Ausführungsform der Elektrode weist diese eine beschichtete Folie auf, wobei die Rillen durch unbeschichtete Teilbereiche der Folie gebildet sind. Eine solche Elektrode hat den Vorteil, daß die Rillen gleichzeitig mit der Fertigung der Elektrode gebildet werden können, was die Dauer für die Herstellung der Elektrode merklich reduzieren kann. Eine solche Elektrode hat desweiteren den Vorteil, daß die Tiefe der Rillen automatisch vorgegeben ist durch die Dicke der Beschichtung.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Kanäle eine Breite zwischen 0,1 und 0,5 mm aufweisen. Dadurch wird gleichzeitig gewährleistet, daß die Kanäle eine gewisses Mindestmaß in der Breite nicht unterschreiten, was den Transport der Elektrolytflüssigkeit nämlich erschweren würde. Darüber hinaus wird gleichzeitig erreicht, daß nicht zu viel Volumen der Elektrode durch die Bildung der Kanäle verloren geht, was ne gative Auswirkungen auf die Kapazität des beispielsweise als elektrochemische Zelle verwendeten elektrochemischen Doppelschichtkondensators hätte.
  • Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß unter dem Begriff "elektrochemische Zelle" sämtliche Vorrichtungen zu verstehen sind, bei denen durch eine Elektrode und durch Vorhandensein eines flüssigen Elektrolyten ein irgendwie gearteter elektrischer Effekt erzielt werden soll. Beispielsweise kommen hier in Betracht Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren, elektrochemische Doppelschicht-Kondensatoren oder auch Batterien.
  • Desweiteren ist es vorteilhaft, wenn die Tiefe der Kanäle zwischen 50 und 100 μm aufweisen. Dieses Maß hat den Vorteil, daß es der üblicherweise für die Beschichtung gewählte Dicke entspricht, wodurch eine einfache Ausbildung der Kanäle als Rillen in der Beschichtung möglich ist.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Elektrode sich entlang einer Längsrichtung erstreckt, wobei die Kanäle quer zur Längsrichtung verlaufen. Eine solche Elektrode hat den Vorteil, daß sie in Längsrichtung zu einem gerollten Wickel aufgewickelt werden kann, wobei durch die Anordnung der Kanäle quer zur Längsrichtung erreicht werden kann, daß von den Stirnseiten des Wickels her die Elektrolytflüssigkeit entlang der Kanäle in das Innere des Wickels vordringen kann.
  • Die Kanäle können in diesem Fall vorteilhafterweise im wesentlichen entlang von äquidistanten, zueinander parallelen Geraden verlaufen. Dadurch wird die Herstellung der Kanäle vereinfacht. Beispielsweise könnten äquidistant voneinander beabstandete Querrillen erzeugt werden mittels Prägung, wobei eine Walze verwendet wird, die einen parallel zur Drehachse der Walze verlaufenden, geraden Vorsprung aufweist.
  • In einer anderen Ausführungsform der Elektrode kann es vorgesehen sein, daß die Kanäle schräg zur Längsrichtung der Elektrode verlaufen. Diese Ausführungsform hat wiederum Vorteile hinsichtlich der Herstellung der Kanäle. Hier ist es im Gegensatz zur weiter oben beschriebenen Herstellung nämlich nicht mehr erforderlich, einen parallel zur Drehachse der Walze verlaufenden Vorsprung vorzusehen, welcher beim Abrollen auf der Elektrode zu diskontinuierlichen mechanischen Belastungen der die Walze tragenden Achse führt. Diese mechanische Belastung rührt daher, daß jedes Mal, wenn der Vorsprung die Elektrode gegen ein Widerlager drückt, um eine Prägung in der Elektrode hervorzurufen, eine entsprechende diskontinuierliche Kraft auf die Walze wirkt.
  • In einer anderen Ausführungsform können die Kanäle entlang von gekrümmten Linien verlaufen, die zueinander parallel versetzt sind.
  • Eine solche Ausführungsform der Elektrode hat den Vorteil, daß wiederum die Herstellung mittels einer mit einer oder mehreren Ausprägung versehenen Walze gelingt.
  • In einer anderen Ausführungsform ist es vorgesehen, daß die Kanäle einander überkreuzen. Somit wird es ermöglicht, die Kanäle entlang zweier verschiedener, beispielsweise einen Winkel von 90° miteinander einschließender Vorzugsrichtungen in die Elektrode zu integrieren.
  • Darüber hinaus ist es für bestimmte elektrochemische Zellen wie z.B. EDLC oder Li-Ionen-Batterien besonders vorteilhaft, wenn die Elektrode eine mit Kohlenstoffpulver beschichtete Metallfolie enthält. Beispielsweise kommt als Metallfolie eine Aluminiumfolie in Betracht.
  • Es wird darüber hinaus ein Elektrodenwickel angegeben, bei dem mehrere Lagen einer der soeben beschriebenen Elektroden übereinander angeordnet sind. Ein solcher Elektrodenwickel hat den Vorteil, daß er als Kondensatorwickel in einem Doppelschicht-Elektrolytkondensator verwendet werden kann.
  • Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß zur Erreichung einer hohen Volumenausnutzung bei der Herstellung des Wickels regelmäßig dafür gesorgt wird, daß dieser sehr kompakt aufgebaut ist. Diese Kompaktheit des Wickels erschwert zusätzlich das Eindringen des Elektrolyten in das Innere des Wickels. Dies bedeutet, daß gerade bei sehr kompakten Wikkeln, bei denen entweder übereinanderliegende Elektrodenschichten in Form eines Stapels vorliegen, wobei der Stapel zusammengepreßt ist oder aber auch bei einem sehr streng gewickelten Wickel vorteilhaft die Kanäle zum Einsatz kommen können.
  • Dementsprechend ist ein Wickel vorteilhaft, bei dem zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität aufgewickelt sind.
  • Es wird darüber hinaus noch eine elektrochemische Zelle angegeben, die einen flüssigen Elektrolyten enthält und die darüber hinaus einen der weiter oben beschriebenen Wickel enthält. Eine solche elektrochemische Zelle hat den Vorteil, daß das Imprägnieren des Wickels mit dem flüssigen Elektrolyten sehr schnell erfolgen kann.
    •
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert:
  • 1 zeigt beispielhaft eine Elektrode in einem schematischen Längsschnitt.
  • 2A, 2B zeigen beispielhaft weitere Elektroden in einem schematischen Längsschnitt.
  • 3 zeigt beispielhaft eine Elektrode in einer Draufsicht.
  • 3A, 3B, 3C zeigen beispielhaft eine weitere Elektrode in einer Draufsicht.
  • 4 zeigt einen Wickel in einem schematischen Querschnitt.
  • 5 zeigt eine elektrochemische Zelle in einem schematischen Querschnitt.
  • 5A zeigt eine weitere elektrochemische Zelle in einem schematischen Querschnitt.
  • Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß in den Figuren gleiche Bezugszeichen entweder gleichen Elementen oder Elementen mit der gleichen oder einer gleichwirkenden Funktion zugeordnet sind.
  • 1 zeigt eine Elektrode 1, die aus einer Folie 5 besteht, welche an der Oberseite und an der Unterseite mit jeweils einer Beschichtung 41, 42 beschichtet ist. Bei der Folie 5 handelt es sich um eine Aluminiumfolie, wobei die Dicke der Folie dF zwischen 10 und 100 μm beträgt.
  • Für die Dicke dB der Beschichtung 41, 42 wird üblicherweise ein Maß zwischen 30 und 300 μm gewählt. Bei der Beschichtung handelt es sich z. B. um ein aktiviertes Kohlenstoffpulver, welches durch Pulverbeschichten auf die Elektrode aufgebracht worden ist. Sowohl in der oberen als auch in der unteren Beschichtung 41, 42 sind jeweils Kanäle 2 vorgesehen. Die Kanäle 2 sind gebildet durch Unterbrechen der Beschichtung der Folie 5. Die Kanäle 2 weisen dabei die Form von Rillen auf. Sie können auch betrachtet werden als Vertiefungen der Beschichtungen 41, 42, d.h. es ist nicht zwingend, daß die Beschichtungen 41, 42 an den Stellen der Kanäle 2 vollständig unterbrochen sind, vielmehr würde es auch genügen, wenn die Beschichtungen 41, 42 an den Stellen der Kanäle 2 lediglich dünner sind als an den übrigen Bereichen.
  • Die Breite b der Kanäle 2 beträgt zwischen 0,1 und 1 mm. Diese Abmessungen sind dabei lediglich als vorteilhafte Abmessungen anzusehen. Es können also auch andere Breiten für die Kanäle 2 gewählt werden. Der Abstand a zwischen zwei Kanälen auf derselben Seite der Folie 5 wird vorteilhafterweise zwischen 30 und 100 mm gewählt. Um die Kanäle 2 in dem aus der Elektrode 1 zu bildenden Wickel gleichmäßig zu verteilen, ist es vorteilhaft, wenn die Kanäle 2 auf der Oberseite in Bezug auf die Kanäle 2 auf der Unterseite der Folie 5 versetzt angeordnet sind.
  • Neben der Erzeugung der Kanäle 2 durch Unterbrechen der Beschichtung 4 ist es auch möglich, die Kanäle 2 durch Materialabtrag herzustellen.
  • 2A zeigt eine Elektrode 1, bei der die Kanäle 2 durch Einprägen in die Elektrode 1 hergestellt sind. Erkennbar ist hier insbesondere, daß die Tiefe t der Kanäle 2 variabel eingestellt werden kann, sie ist also nicht wie in dem Beispiel nach 1, wo insbesondere auf Kanäle 2 Bezug genommen wird, die durch Unterbrechen der Beschichtung 4 hergestellt sind, auf die Dicke der Beschichtung beschränkt. Vielmehr kann die Tiefe t viele verschiedene Maße annehmen. Vorteilhafterweise beträgt die Tiefe t zwischen 10 und 200 μm.
  • Die durch Einprägen hergestellten Kanäle 2 gemäß 2 haben darüber hinaus noch den Vorteil, daß auf der dem Kanal 2 gegenüberliegenden Seite der Folie eine Erhebung der Folie entsteht, welche später beim Aufwickeln der Elektrode zu einem Wickel für zusätzliche Abstände zwischen den übereinanderliegenden Elektrodenschichten sorgt und somit weitere Kanäle für den Transport der Elektrolytflüssigkeit erzeugen.
  • 2B zeigt die Elektrode 1, bei der die Kanäle 2 wieder entsprechend 2A durch Einprägen hergestellt sind, jedoch ist hier kein nennenswerter Abstand mehr zwischen den Kanälen 2 vorgesehen, sie liegen vielmehr direkt zueinander benachbart. Dadurch kann die Dichte der Kanäle maximal erhöht werden, wodurch die Dauer des Imprägnierens auf eine minimale Zeit verkürzt werden kann.
  • 3 zeigt eine Elektrode 1, die entlang einer Längsrichtung (angedeutet durch den Pfeil) verläuft. Die Elektrode umfaßt eine Aluminiumfolie 5, die teilweise mit einer Beschichtung 4 versehen ist. Am linken Rand weist die Folie 5 einen Freirand 7 auf, der es ermöglicht, den Wickel durch Kontaktierung des Freirandes mit einem äußeren Anschluß der elektrochemischen Zelle zu verbinden. Aus 3 ist erkennbar, daß die Kanäle 2 entlang von gekrümmten Linien verlaufen, die beispielsweise zueinander parallel versetzt sein können. 3 ist auch zu entnehmen, daß die Kanäle 2 einander überkreuzen und somit Kreuzungspunkte 6 bilden.
  • Die in 3 gezeigte Elektrode hat zum einen den Vorteil, daß die Kanäle 2 sehr gut homogen über die Fläche der Elektrode und später im fertigen Wickel dementsprechend homogen über das Volumen des Wickels verteilt sind. Darüber hinaus kann die Herstellung mittels einer Walze durch Einprägen erfolgen, wobei durch entlang des Umfangs der Walze verlaufende Vorsprünge eine Diskontinuität beim Rollen der Walze weitgehend vermieden werden kann.
  • Die 3A, 3B und 3C zeigen weitere Möglichkeiten der Anordnung der Kanäle 2. Die Elektrode 1 verläuft wieder in einer Längsrichtung (angedeutet durch den Pfeil) und ist somit insbesondere zur Herstellung eines Wickels gemäß 4 geeignet. Bei 3A sind die Kanäle 2 entlang von parallel zueinander verlaufenden, äquidistanten geraden Stücken angeordnet. Solche Kanäle 2 können beispielsweise durch Einritzen in die Beschichtung 4 hergestellt werden.
  • Gemäß 3B sind die Kanäle 2 entlang von parallel zueinander laufenden Geraden angeordnet. Dabei geht jeder Kanal 2 von einer Randbegrenzung der Elektrode 1 aus und verläuft von dort nach Innen, ohne jedoch den gegenüberliegenden Rand zu erreichen. Die Kanäle 2 gehen jeweils abwechselnd von der oberen bzw. von der unteren Begrenzungskante der Elektrode 1 aus. Durch eine solche Gestaltung der Kanäle 2 kann bewirkt werden, daß das Hineinfließen des Elektrolyten von der Oberseite und von der Unterseite der Elektrode her räumlich zueinander versetzt forciert werden kann.
  • Gemäß 3C sind die Kanäle 2 als Geradenstücke angeordnet, die entlang einer Mittellinie der Elektrode 1 einen in etwa rechten Winkel bilden. Dadurch kann eine Vergleichmäßigung der Imprägnierung über den durch Stapeln oder Wickeln von Elektroden 1 gebildeten Wickel erreicht werden. Insbesondere kann der Abstand zwischen den Kanälen 2 so verringert werden, daß kein Längsabschnitt der Elektrode 1 ohne einen Kanal 2 vorliegt.
  • 4 zeigt einen Wickel 8, der gebildet ist aus zwei Elektroden 11, 12 und zwei Separatoren 91, 92. Die Separatoren 91, 92 haben die Aufgabe, den flüssigen Elektrolyten aufzunehmen, welcher für das Funktionieren der elektrochemischen Zelle unerläßlich ist. Darüber hinaus haben die Separatoren 91, 92 die Aufgabe, einen Kurzschluß zwischen direkt gegenüberliegenden Elektroden 11, 12 unterschiedlicher Polarität zu vermeiden. Als Separator 91, 92 wird beispielsweise Papier oder auch ein poröser Kunststoff verwendet. Im Falle der Verwendung von Papier wird der Separator 91, 92 vorzugsweise zweilagig ausgebildet, um die Gefahr des Auftretens von durch die gesamte Dicke des Separators 91, 92 in einem Zug durchlaufenden Poren zu verhindern, welche einen Kurzschluß verursachen könnten. Die Dicke dS des Separators 91, 92 beträgt typischerweise zwischen 10 und 100 μm. Das Paket aus Elektroden 11, 12 und den Separatoren 91, 92 wird um die Wickelachse 10 zu einem Wickel 8 aufgewickelt. Im fertigen Wickel 8 liegen dann die Kanäle 2 der Elektroden 1 gleichmäßig verteilt vor.
  • Die Schichtdickenverhältnisse in 4 zeigen auch, weshalb es vorteilhaft ist, die Kanäle in die Beschichtung der Folie einzuarbeiten. Die Beschichtung der Folie hat nämlich die größte Dicke in dem Schichtpaket, weshalb auch hier die größten Kanäle erzeugt werden können.
  • Je größer die Kanäle sind, um so besser funktioniert der Austausch zwischen flüssigem Elektrolyt und Gas in dem Wickel.
  • Desweiteren ist es vorteilhaft, wenn zusätzlich zur Elektrode auch der Separator 9 mit Kanälen zur Verbesserung der Imprägnierung versehen ist.
  • 5 zeigt den Vorgang des Imprägnierens, wobei ein Wickel 8 gemäß 4 in ein zylinderförmiges Gehäuse 11 eingebaut ist. Die Symmetrieachse des Gehäuses 11 und die Wickelachse 10 fallen zusammen. Auf der Oberseite des Gehäuses 11 ist eine Einfüllöffnung 12 vorgesehen, wo mittels eines Trichters 13 flüssiger Elektrolyt 3 in das Gehäuse eingefüllt werden kann. Die gekrümmten Pfeile zeigen die Fließrichtung des Elektrolyten 3 innerhalb der Kanäle in dem Wickel 8. In einem Vergleichstest, wo ein Wickel gemäß 4 ohne Kanäle und ein Wickel gemäß 4 in Verbindung mit 3A, wo Kanäle mit ca. 5 cm Abstand voneinander vorgesehen waren, mit dem gleichen Elektrolyten imprägniert wurden, konnte eine Verkürzung der Imprägnierzeit um mindestens den Faktor 60 ermittelt werden.
  • 5A zeigt eine Imprägniervorrichtung ähnlich zu der in 5, wobei jedoch die Einfüllöffnung 12 direkt über dem Kernrohr 14 des Wickels 8 angeordnet ist und dementsprechend die Imprägnierung von der Unterseite des Wickels 8 her, wie durch die gekrümmten Pfeile angedeutet, erfolgt.
  • An dieser Stelle wird noch darauf hingewiesen, daß als Elektrolyt für den in diesen Beispielen beschriebenen elektroche mischen Doppelschicht-Kondensator vorzugsweise 0,5 M bis 1,6 M Tetraethylammoniumtetrafluorborat in Acetonitril vorgesehen ist.
  • Je größer die Viskosität des Elektrolyten ist, desto mehr Kanäle oder desto breitere Kanäle werden benötigt.
  • Die Erfindung beschränkt sich nicht auf elektrochemische Doppelschicht-Kondensatoren sowie auf Elektroden mit Aluminiumfolie und Kohlenstoffbeschichtung, sondern kann auf sämtliche Elektroden für alle erdenklichen elektrochemischen Zellen, die einen flüssigen Elektrolyten enthalten, angewendet werden.
    • 1, 11, 12
    Elektrode
    2
    Kanal
    3
    Elektrolyt
    41, 42
    Beschichtung
    5
    Folie
    6
    Kreuzungspunkt
    7
    Freirand
    8
    Wickel
    91, 92
    Separator
    10
    Wickelachse
    11
    Gehäuse
    12
    Einfüllöffnung
    13
    Trichter
    14
    Kernloch
    dB
    Dicke der Beschichtung
    dF
    Dicke der Folie
    dS
    Dicke des Separators
    b
    Breite des Kanals
    t
    Tiefe des Kanals
    a
    Abstand zweier Kanäle

Claims (15)

  1. Elektrode für eine elektrochemische Zelle mit einem flüssigen Elektrolyten (3), enthaltend Kanäle (2), in denen eine Elektrolytflüssigkeit fließen kann.
  2. Elektrode nach Anspruch 1, bei der die Kanäle (2) in Form von Rillen auf der Oberfläche der Elektrode (1) ausgeführt sind.
  3. Elektrode nach Anspruch 2, bei der die Kanäle (2) in die Elektrode (1) eingeprägt sind.
  4. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 oder 2, – die eine beschichtete Folie (5) enthält und – bei der die Kanäle (2) durch unbeschichtete Teilbereiche der Folie (5) gebildet sind.
  5. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Kanäle (2) eine Breite (b) zwischen 0,1 und 1 mm aufweisen.
  6. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Kanäle (2) eine Tiefe (t) zwischen 10 und 200 μm aufweisen.
  7. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die sich entlang einer Längsrichtung erstreckt und bei der die Kanäle (2) quer zur Längsrichtung verlaufen.
  8. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Kanäle (2) im wesentlichen entlang äquidistanter, zueinander paralleler Geraden verlaufen.
  9. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Kanäle (2) schräg zur Längsrichtung der Elektrode verlaufen.
  10. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Kanäle (2) entlang von gekrümmten Linien verlaufen, die zueinander parallel versetzt sind.
  11. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Kanäle (2) einander überkreuzen.
  12. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 11, die eine mit Kohlenstoffpulver beschichtete Metallfolie enthält.
  13. Elektrodenwickel, bei dem mehrere Lagen von Elektroden (11, 12) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 übereinander angeordnet sind.
  14. Elektrodenwickel nach Anspruch 13, bei dem zwei Elektroden (11, 12) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufgewickelt sind.
  15. Elektrochemische Zelle mit einem flüssigen Elektrolyten (3), enthaltend einen Wickel (8) nach einem der Ansprüche 13 oder 14.
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CNA2003801090679A CN1742350A (zh) 2003-01-21 2003-12-23 电化学电池的电极、电极卷包、电化学电池和制造方法
JP2004566726A JP2006513574A (ja) 2003-01-21 2003-12-23 電気化学セル用電極、電極巻回体、電気化学セルおよび電気化学セル用電極の製造方法
PCT/DE2003/004288 WO2004066325A1 (de) 2003-01-21 2003-12-23 Elektrode für eine elektrochemische zelle, elektrodenwickel, elektrochemische zelle und verfahren zur herstellung
US10/542,712 US20060210874A1 (en) 2003-01-21 2003-12-23 Electrode for an electrochemical cell, electrode coil, electrochemical cell, and production method

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013108266A1 (de) * 2013-08-01 2015-02-05 Johnson Controls Autobatterie Gmbh & Co. Kgaa Verfahren und Anlage zur Herstellung einer Elektrodenplatte, Elektrodenplatte und elektrochemischer Akkumulator

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4878963B2 (ja) * 2006-08-29 2012-02-15 Ｆｄｋ株式会社 蓄電素子およびその製造方法
DE102006035468A1 (de) * 2006-11-29 2008-06-05 Dilo Trading Ag Modifizierte Elektroden für elektrische Energiespeicher
US8598073B2 (en) 2009-04-20 2013-12-03 Corning Incorporated Methods of making and using activated carbon-containing coated substrates and the products made therefrom
JP2011066324A (ja) * 2009-09-18 2011-03-31 Daihatsu Motor Co Ltd 電気化学セル
WO2011034163A1 (ja) * 2009-09-18 2011-03-24 ダイハツ工業株式会社 電気化学セルおよび電気化学キャパシタ
US9209464B2 (en) * 2009-09-24 2015-12-08 Corning Incorporated Current collectors having textured coating
DE102011012274A1 (de) * 2010-03-18 2011-09-22 Heidelberger Druckmaschinen Ag Verfahren zum drucktechnischen Erzeugen einer strukturierten Fläche
CN104321843B (zh) * 2012-02-21 2018-03-02 日本贵弥功株式会社 电解电容器
KR101439834B1 (ko) 2012-11-08 2014-09-17 주식회사 엘지화학 플렉서블 젤리롤 타입 2차 전지
JP6286861B2 (ja) * 2013-05-01 2018-03-07 日産自動車株式会社 電極、電極の製造方法及び電池
KR102103895B1 (ko) * 2015-09-21 2020-04-24 주식회사 엘지화학 무지 부를 포함하는 리튬 이차전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102265221B1 (ko) * 2017-03-20 2021-06-16 (주)엘지에너지솔루션 전해액 함침성을 향상시키기 위한 전지셀의 제조방법
CN109390558B (zh) * 2018-09-29 2021-01-01 华中科技大学 一种锂离子电池极片及其制造方法
CN212380442U (zh) 2020-05-09 2021-01-19 比亚迪股份有限公司 极片、卷绕式电池电芯和电池
CN211980772U (zh) * 2020-05-09 2020-11-20 比亚迪股份有限公司 极片、卷绕式电池电芯和电池
CN112542616A (zh) * 2020-12-04 2021-03-23 东莞新能安科技有限公司 电化学装置和电子装置
JP7286696B2 (ja) * 2021-03-15 2023-06-05 本田技研工業株式会社 電池用部材の製造方法及び製造装置
CN114203970B (zh) * 2021-11-30 2024-04-19 华中科技大学 一种改善锂电池电解液浸润性的电极极片及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2323517A1 (de) * 1972-05-19 1973-11-29 Mc Graw Edison Co Elektrischer kondensator
DE3005370A1 (de) * 1980-02-13 1981-08-20 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Wickel-elektrolytkondensator und verfahren zu seiner herstellung
DE2725760C2 (de) * 1977-06-07 1982-10-28 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Walze zum faltenfreien Führen von Aluminium-Folien für Kondensatoren
JPH11339770A (ja) * 1998-05-22 1999-12-10 Fuji Photo Film Co Ltd 電池の電解液供給方法および装置
DE10060653A1 (de) * 2000-12-06 2002-06-20 Epcos Ag Elektrischer Doppelschicht-Kondensator

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE607863C (de) * 1931-09-09 1935-01-09 Elek Zitaets Akt Ges Hydrawerk Elektrischer Kondensator mit getraenktem Faserstoffdielektrikum
CH254657A (de) * 1944-05-19 1948-05-15 Philips Nv Elektrolytischer Kondensator, bei dem mindestens eine der gewickelten Elektroden aus gewellter Folie besteht.
US4348712A (en) * 1978-10-18 1982-09-07 General Electric Company Capacitor with embossed electrodes
DE3108241A1 (de) * 1981-03-05 1982-09-16 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Separator fuer akkumulatoren, insbesondere bleiakkumulatoren aus einer poroesen platte mit ausgepraegten erhebungen
US4439812A (en) * 1981-11-02 1984-03-27 General Electric Company Impregnated capacitor foil
DE3325343A1 (de) * 1983-07-13 1985-01-24 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Elektrischer kondensator mit ueberdruckabreisssicherung
DE3817187A1 (de) * 1988-05-20 1989-11-23 Prufrex Elektro App Kondensatorzuendanlage
DE3817903A1 (de) * 1988-05-26 1989-11-30 Siemens Ag Elektrischer kondensator
US5415768A (en) * 1990-04-23 1995-05-16 Andelman; Marc D. Flow-through capacitor
JP2001006749A (ja) * 1999-06-25 2001-01-12 Toyota Central Res & Dev Lab Inc リチウム二次電池
DE19961840C1 (de) * 1999-12-21 2001-07-05 Epcos Ag Verfahren zur Herstellung eines regelmäßigen Mehrschichtsaufbaus für insbesondere elektrische Doppelschichtkondensatoren und Vorrichtung dafür
DE10039436C2 (de) * 2000-08-11 2003-01-16 Epcos Ag Elekrochemischer Doppelschichtkondensator
DE10103994B4 (de) * 2001-01-30 2005-04-28 Epcos Ag Elektrolytlösung für elektrochemische Doppelschichtkondensatoren
DE10128581B4 (de) * 2001-06-13 2005-04-07 Epcos Ag Elektrolytlösung für elektrochemische Kondensatoren
JP2005519487A (ja) * 2002-03-08 2005-06-30 エプコス　アクチエンゲゼルシャフト 揮発性の液体を電気的な構成素子のハウジング内に注入し、かつこのハウジングを閉鎖するための方法および装置
DE20204027U1 (de) * 2002-03-13 2002-06-06 Epcos Ag Becherförmiges Gehäuse und Kondensator mit dem Gehäuse
DE10212609B4 (de) * 2002-03-21 2015-03-26 Epcos Ag Elektrolytlösung und deren Verwendung
US6798638B2 (en) * 2002-03-29 2004-09-28 Epcos Ag Pot-shaped housing and cover for capacitors
DE10248752A1 (de) * 2002-10-18 2004-05-13 Epcos Ag Kondensator, dessen Verwendung sowie ein Verfahren zur Erhöhung der maximalen Ladungen von Kondensator-Elektroden
DE10339156B3 (de) * 2003-08-26 2005-03-17 Epcos Ag Schaltungsanordnung mit mehreren Kapazitäten

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2323517A1 (de) * 1972-05-19 1973-11-29 Mc Graw Edison Co Elektrischer kondensator
DE2725760C2 (de) * 1977-06-07 1982-10-28 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Walze zum faltenfreien Führen von Aluminium-Folien für Kondensatoren
DE3005370A1 (de) * 1980-02-13 1981-08-20 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Wickel-elektrolytkondensator und verfahren zu seiner herstellung
JPH11339770A (ja) * 1998-05-22 1999-12-10 Fuji Photo Film Co Ltd 電池の電解液供給方法および装置
DE10060653A1 (de) * 2000-12-06 2002-06-20 Epcos Ag Elektrischer Doppelschicht-Kondensator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013108266A1 (de) * 2013-08-01 2015-02-05 Johnson Controls Autobatterie Gmbh & Co. Kgaa Verfahren und Anlage zur Herstellung einer Elektrodenplatte, Elektrodenplatte und elektrochemischer Akkumulator

Also Published As

Publication number Publication date
US20060210874A1 (en) 2006-09-21
JP2006513574A (ja) 2006-04-20
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CN1742350A (zh) 2006-03-01

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