WO2015197427A1 - Method for producing electrode precursors for a battery - Google Patents

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WO2015197427A1
WO2015197427A1 PCT/EP2015/063443 EP2015063443W WO2015197427A1 WO 2015197427 A1 WO2015197427 A1 WO 2015197427A1 EP 2015063443 W EP2015063443 W EP 2015063443W WO 2015197427 A1 WO2015197427 A1 WO 2015197427A1
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electrode
uncoated
coated
active material
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PCT/EP2015/063443
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Andreas Schormann
Thomas Zechel
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Evonik Litarion Gmbh
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a process for the preparation of electrode precursors, from which electrodes for a secondary battery can be produced, preferably electrodes for a lithium-ion battery.
  • Industrially used methods for producing electrodes for secondary batteries, in which the electrodes are obtained from electrode precursors which are located on an electrode track or form an electrode track, are known in principle.
  • the active material needed for the electrodes is applied continuously (continuously) to a web-shaped carrier (Abieiter) to form an electrode web.
  • the electrodes can then be obtained, for example, by punching out of the electrode web.
  • the layer of active material on the support is in a relatively uniform thickness, which is desirable for favorable electrode properties.
  • a desirable densification of the material, which leads to a higher power density of the electrode, however, is limited by, for example, calendering (densification) occurring distortions in the carrier film. This applies in particular to end or edge regions on the support which may not be coated with active material.
  • a method referred to as "intermittent method" within the meaning of the invention can be used. It will Active material applied intermittently on the carrier. This means that uncoated areas alternate with coated areas (for exactly one electrode each), in the coating direction ("running direction") on the substrate. Due to the intermittent application of material, however, deviating layer thicknesses are obtained in the respective initial and end regions (viewed in the direction of travel of the carrier) of the applied material compared to the central region, which in turn can be disadvantageous for the electrode properties. In these end regions, in particular if these are not the areas of the (later) current conductors, there is insufficient or not the maximum possible amount of active material due to the decreasing layer thickness. If the electrodes are obtained, for example, by punching out of a coated region of the electrode web, generally at least one end region must be removed because of its uneven layer thickness. This leads to material loss and additional costs.
  • Unnecessary material loss can also occur in the non-coated areas, which later become the Abieiter of the electrodes, since in conventional methods only one Abieiter is "punched out” per un-coated area, and the remainder of the Ableiterfolie is discarded.
  • An object of the present invention is to provide a process for the preparation of electrode precursors which avoids or at least minimizes the disadvantages of the processes known from the prior art. This object is achieved by a method which is defined in claim 1 - and additionally in claim 1 1 -. Advantageous developments of the method are defined in the dependent claims of claim 1 and in the independent claims, which have the same limitation as claim 1.
  • Figure 1 shows an electrode web (1) in plan view, which is formed by intermittent coating of a web-shaped carrier (10) with an active material.
  • coated regions (20) are formed which are separated from one another by uncoated regions (40).
  • the carrier (10) can be coated on one or both sides with the active material.
  • FIG. 2 shows the electrode web of Figure 1 in a side view, wherein the carrier (10) is coated on both sides intermittently with active material.
  • the layer thickness in the coated regions (20) is substantially constant except for the uncoated end regions (40), where it generally decreases.
  • Electrode precursors (2) and (4) can be obtained.
  • the electrode precursor (2) has a region (20 ') coated with active material and an uncoated region (40 "), the layer thickness of the active material being substantially constant over the coated region (20'), except in the end region towards the uncoated region (40 ").
  • the electrode precursor (4) has an active material coated area (20 ") and an uncoated area (40 '), the layer thickness of the active material being substantially constant over the coated area (20"), except in the end area toward the uncoated area (40 ').
  • FIG. 4 shows the separate electrode precursors (2) and (4) of FIG. 3.
  • FIG. 5 shows the electrode precursors (2) and (4) of FIG. 4 separated from each other from the side.
  • FIG. 6 shows the preferred embodiment of two "nested” uncoated regions (40 ') and (40 ") of two opposing electrode precursors, which ultimately result in arrester vanes (40') and (40").
  • the invention relates to a method for producing at least one electrode precursor (2) which has an active material-coated region (20 ') and an uncoated region (40 "), the layer thickness of the active material being coated over the coated region (20'; ) is substantially constant, except in the end region towards the uncoated region (40 "), and at least one electrode precursor (4) which has an active material coated region (20").
  • (Iii) at least partially - preferably completely - separating the electrode web (1) - preferably transversely to the longitudinal direction of the carrier (10) - in an uncoated area (40), such that on the at least partially separated electrode web (1) uncoated areas (40 ') and (40 "), which previously formed a contiguous area (40).
  • the carrier may be coated so that no area left uncoated with active material remains at the lateral edge (ie at the long outer edges of the carrier) (as shown in the figures).
  • the carrier can also be coated in such a way that an uncoated region remains at this lateral edge (which then has to be removed in the further processing to form an electrode).
  • the intermittent application of active material according to step (i) may be carried out by any suitable method. Preferred methods include doctor blade or roller coating. Spraying, printing, pressing on, pressing in, rolling up, knife coating, dipping, spraying or pouring are also possible.
  • step (ii) the at least partial separation, preferably also the complete separation, of the electrode web in the coated region (20) takes place along the line (30).
  • This line thus represents an (imaginary) common edge dividing the electrode precursors (2) and (4) on the electrode track (1) in the respective coated areas (20 ') and (20 ").
  • step (iii) the at least partial separation, preferably also the complete separation, of the electrode web (1) in the uncoated region (40) takes place along the line (30 ').
  • This line thus represents an (imaginary) common edge sharing the electrode precursors (2) and (4) in the respective uncoated regions (40 ') and (40 ").
  • step (ii) or (iii) is preferably transverse to the electrode web, but may also be such that the parting line has a component along the electrode web or along the electrode web.
  • a complex "separation pattern" with transverse and longitudinal components is shown by way of example in FIG.
  • the layer is substantially desirably uniform in thickness (thickness) with respect to the active material, and this layer may also be in the desirable high densification, with no or negligible dynamic effects on the layer (20) or on the edges formed by the line (30) of the areas (20 ') and (20 ") act.
  • an electrode (or an electrode precursor) cut off at this edge can be used without further waste and thus corresponding loss of material, in particular loss of material optionally expensive carrier film (Cu) or expensive active material (containing Co) are obtained, wherein the active material is preferably compressed at the edge.
  • the layer thickness is not necessarily constant since it extends from the coated regions (20 ') and ( 20 ") to these areas (40 ') and (40") is typically tapered. Since these end regions of the carrier or of the electrode path are preferably used for current discharge, these tapered layers have no or only a negligible influence on the quality of the electrode precursors (2) and (4) or on the electrodes produced therefrom. This taper is in the sense of the present invention even for the stacking of electrodes and the combination of Abieitern advantage. Electrode precursors obtained according to steps (ii) and (iii) are illustrated by FIGS. 3 to 5.
  • step (ii) may be performed prior to step (iii).
  • step (ii) is then carried out in a coated region (20) and step (iii) is carried out in an uncoated region (40) immediately adjacent to the coated region.
  • isolated electrode precursors (2) and (4) can then be obtained.
  • step (iii) may be carried out prior to step (ii).
  • step (iii) is then carried out in an uncoated area (40), and step (ii) in a coated area (20) immediately adjacent to the uncoated area. Repeating steps (iii) and (ii) along the longitudinal direction of the carrier or the electrode web (1) then isolated electrode precursors (2) and (4) can be obtained.
  • stage (ii) and stage (iii) in areas which are not immediately adjacent. It is then possible to obtain fragments of the electrode web (1) which are e.g. in addition to a coated area (20) uncoated areas (40 ') and (40 ") have or in addition to uncoated areas (40) coated areas (20') and (20") have. Subsequently, these fragments of the electrode web (1) can be further processed according to step (ii) or step (iii), i.
  • steps (ii) and (iii) are carried out simultaneously.
  • an uncoated region (40) is then at least partially or - preferably - completely separated simultaneously with an immediately adjacent region (20) according to step (ii).
  • the at least partial separation according to step (ii) or step (iii), or step (ii) and step (iii) can be carried out by punching with a suitable punching tool or by separation with the aid of a water jet.
  • the at least partial separation according to step (ii) or step (iii), or step (ii) and step (iii) can be carried out by laser cutting.
  • Laser cutting is associated with particularly low loss of material and in particular suitable for the separation along the cutting line (30).
  • the blanking or laser cutting can be performed so that the electrode precursors (2) and (4) have the same length and width.
  • the coated areas (20 ') and (20 ") have the same area relative to each other and the uncoated areas (40') and (40") - also relative to each other - the same area.
  • the carrier (10) is coated intermittently on only one side, preferably coated on both sides.
  • the carrier (10) is coated intermittently on both sides. Two-sided coating is preferably carried out so that coated areas on the opposite sides of the carrier are mirror images or largely mirror images of each other. This embodiment is preferred when it is preferable to use the electrode precursors (2) and (4) or electrodes made therefrom in stacked cells, i. in cells having a sequence of (negative) electrode, separator, (positive) electrode, separator, (negative) electrode, etc.
  • the electrode precursor obtained by punching or laser cutting and singulated can be used directly as an electrode in an electrochemical cell.
  • This embodiment also has the advantage that the electrode precursors (2) and (4) can be stacked in one another in the uncoated areas (40 ') and (40 ").
  • the web-shaped carrier (10) is preferably in the form of films.
  • the carrier (10) comprises copper or aluminum. These metals are preferably used as dissipative materials ("collectors") in electrodes, preferably in lithium ion batteries. Irrespective of this, however, all conceivable conductors, in particular metals and alloys, can be used for the purposes of the present invention.
  • the active material is a material that can intercalate metallic lithium or is or has a lithium oxide.
  • the electrode precursor (2, 4) is subjected to at least one of the following additional steps (iv) and (v):
  • step (iv) is carried out such that the coated regions (20 ') and (20 ") are further trimmed or cut to length, and processing along the respective edges formed by the line (30) is possible, for instance To eliminate roughness.
  • step (v) is performed such that the uncoated regions (40 ') and (40 ") are further trimmed or cut to length, and processing along the respective edges formed by the line (30) is possible, such as eliminate any roughness.
  • the uncoated regions (40 ') and (40 ") may also be removed, except for one region, the" trap tab, "which is used for electron transport to the electrical load or to an adjacent electrode.
  • FIG. A particularly preferred embodiment is shown in FIG. Accordingly, in the context of the present invention, it is particularly preferred if the uncoated regions (40 ') and (40 ") of two adjoining, in particular opposite, electrode precursors (2) and (4) are separated from the electrode web in step (iii) these uncoated regions (40 ') and (40 "), which preferably have the same area in relation to one another, lie essentially next to one another, preferably are arranged completely side by side, as illustrated in FIG.
  • the present invention also relates to a method of making at least one electrode precursor (2) having an active material coated region (20 ') and an uncoated region (40 "), wherein the layer thickness of the active material is above the coated region (20 ') is substantially constant except in the end region toward the uncoated region (40 "), and at least one electrode precursor (4) having an active material coated region (20") and an uncoated region (40') the layer thickness of the active material is substantially constant over the coated region (20 "), except in the end region towards the uncoated region (40 '), from an electrode web (1), the process comprising at least the following steps (i) and (iii) in that: (i) applying active material intermittently to a carrier (10), preferably a sheet-like carrier, to form an electrode web (1 ) such that respective coated areas (20) are formed, interrupted by uncoated areas (40), which are arranged between the coated areas (20), wherein the active material is applied so that the layer thickness over the coated areas (20) in Is essentially constant except in the
  • (Iii) at least partially - preferably completely - separating the electrode web (1) - preferably transversely to the longitudinal direction of the carrier (10) - in one uncoated region (40) such that uncoated regions (40 ') and (40 ") are formed on the at least partially separated electrode web (1), which previously formed a coherent region (40), wherein the uncoated regions (40') and (40 ") of two adjoining, in particular opposing electrode precursors (2) and (4) are separated from the electrode web in step (iii) such that these uncoated regions (40 ') and (40"), which preferably in relation to each other have the same area, are substantially adjacent to each other, preferably arranged completely side by side.
  • the electrode precursor (2,4) may be used as an electrode, preferably after processing according to step (iv) or step (v) or according to step (iv) and step (v), or also as described above , directly and immediately after singulation.
  • the invention relates to an electrode precursor (2, 4) which can be produced or obtained by a process as defined in the first aspect.
  • the invention further relates to an electrode precursor (2) which has an area (20 ') coated with active material and an uncoated area (40 "), the layer thickness of the active material being substantially constant over the coated areas (20'), except in the end region towards the uncoated region (40 "), and an electrode precursor (4) which has an active material coated region (20") and an uncoated region (40 '), wherein the layer thickness of the active material extends over the coated region (20 "). ) is substantially constant except in the end region toward the uncoated region (40 ').
  • the electrode precursor (2, 4) is an electrode, preferably an electrode for a lithium-ion battery. In one embodiment, the electrode precursors (2) and (4) are substantially identical.
  • the invention relates to the use of an electrode precursor (2, 4) manufactured or preparable by methods as defined in the first aspect of the invention, or an electrode precursor (2, 4) as defined in the second aspect of the invention, for producing an electrode, preferably an electrode for a lithium-ion battery.
  • the invention relates to a lithium-ion battery comprising the electrode precursor (2, 4) produced according to the first aspect of the invention, or the electrode precursor (2, 4) according to the second aspect of the invention, wherein the electrode precursor (2, 4) is formed as an electrode.
  • electrode precursor includes any support and active material applied to the support from which an electrode can be made.
  • electrode sheet means a support having active material deposited thereon from which the electrode precursors can be obtained or which has the electrode precursors.
  • active material means any material which allows the charge transitions at a positive electrode and a negative electrode, which are preferably governed in a secondary battery, preferably in a lithium ion secondary battery.
  • the term “positive electrode” means the electrode that is capable of accepting electrons when the battery is connected to a consumer, such as an electric motor.
  • the positive electrode thus represents the cathode.
  • the term “negative electrode” means the electrode that is capable of delivering electrons when in use.
  • the negative electrode thus represents the anode.
  • the active material used for the cathode is preferably a material which comprises a lithium-transition-metal oxide.
  • the positive electrode active material contains a lithium mixed oxide.
  • the mixed oxide contains one or more elements selected from nickel, manganese and cobalt.
  • the positive electrode active material comprises lithium iron phosphate.
  • the phosphate may additionally contain Mn, Co or Ni, or combinations thereof.
  • the positive electrode active material comprises a lithium transition metal phosphate such as lithium manganese phosphate, lithium cobalt phosphate or lithium nickel phosphate.
  • the positive electrode may also contain mixtures of two or more of the active materials mentioned and any other components.
  • the positive electrode preferably contains the lithium compound in the form of nanoparticles.
  • the nanoparticles can take any shape, that is, they can be coarse-spherical or elongated.
  • the lithium compound has a particle size measured as D90 value of less than 15 ⁇ m.
  • the particle size is less than 10 ⁇ .
  • the lithium compound has a particle size measured as D90 value between 0.005 ⁇ to 10 ⁇ .
  • the lithium compound has a particle size measured as D90 value of less than 10 ⁇ , wherein the D50 value is 4 ⁇ ⁇ 2 ⁇ and the D10 value is less than 1, 5 ⁇ .
  • the reported values are determined by measurement using static laser light scattering (laser diffraction, laser diffractometry) as known in the art. Further, it is also preferable that carbon is added to the lithium compound to increase the conductivity.
  • the negative electrode active material may be made of a variety of materials suitable for use in a lithium ion battery. In principle, all materials that are capable of forming lithium intercalation compounds can be used.
  • the negative electrode active material may include lithium metal oxides such as lithium titanium oxide.
  • Suitable negative electrode active materials also include graphite, synthetic graphite, carbon black, mesocarbon, doped carbon, fullerenes, niobium pentoxide, titanium dioxide, tin dioxide, or silicon, or two or more thereof.
  • the active materials used for the positive as well as for the negative electrode are preferably held together by a binder holding these materials on the support.
  • polymeric binders can be used, preferably polyvinylidene fluoride, polyethylene oxide, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyacrylate, ethylene (propylene-diene monomer) copolymer (EPDM) and blends and copolymers thereof.
  • intermittent application of the active material means that the active material is not continuously, ie temporally and / or spatially continuously, applied to the carrier on the carrier, but intermittently, so that areas of the carrier (in the longitudinal direction or in "running direction "seen) have no active material. These areas separate coated areas from each other.
  • web-shaped in the context of the carrier means a carrier for the active material whose length is greater than its width.
  • region means an area on the support that is either coated with the active material or uncoated.
  • carrier means a - preferably sheet - material to which the active material is applied. A “carrier” is thus a substrate for active material.
  • substantially constant means that the layer thickness does not deviate from a predetermined mean value by more than ⁇ 10%, preferably not more than ⁇ 5%, in particular not more than ⁇ 3%, preferably by not more than ⁇ 2%. or ⁇ 0.5%.
  • end region means the transition from the coated region of the carrier to the adjacent uncoated region, ie the region in which the layer thickness is no longer constant, in the running direction (longitudinal direction) of the web-shaped carrier.
  • lithium ion battery and “lithium ion secondary battery” are used interchangeably. The terms also include the terms “lithium battery”, “lithium ion secondary battery” and “lithium ion cell”.
  • a lithium ion secondary battery generally consists of a serial or series connection of individual lithium ion cells.

Abstract

The present invention relates to a method for producing at least one electrode precursor (2) and also to the electrode precursor itself, which electrode precursor has a region (20') which is coated with active material and an uncoated region (40''), and at least one electrode precursor (4) which has a region (20'') which is coated with active material and an uncoated region (40'), wherein the layer thickness of the active material is substantially constant over the coated region (20', 20''), apart from in the end region in the direction of the uncoated region (40'', 40'), from an electrode track (1), wherein the method comprises at least steps (i) to (iii): (i) intermittent application of active material to a track-like carrier (10) so as to form an electrode track (1); (ii) separation of the electrode track (1) along a separation line (30) into the coated regions (20') and (20''); and (iii) separation of the electrode track (1) along a separation line (30') into the uncoated regions (40') and (40'').

Description

Verfahren zur Herstellung von Elektrodenvorläufern für eine Batterie  Process for the preparation of electrode precursors for a battery
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Elektrodenvorläufern, aus denen Elektroden für eine Sekundärbatterie hergestellt werden können, vorzugsweise Elektroden für eine Lithiumionen-Batterie. Industriell genutzte Verfahren zur Herstellung von Elektroden für Sekundärbatterien, bei welchen die Elektroden aus Elektrodenvorläufern erhalten werden, welche sich auf einer Elektrodenbahn befinden oder eine Elektrodenbahn bilden, sind prinzipiell bekannt. The invention relates to a process for the preparation of electrode precursors, from which electrodes for a secondary battery can be produced, preferably electrodes for a lithium-ion battery. Industrially used methods for producing electrodes for secondary batteries, in which the electrodes are obtained from electrode precursors which are located on an electrode track or form an electrode track, are known in principle.
In einem Verfahren wird das für die Elektroden benötigte Aktivmaterial durchgängig (kontinuierlich) auf einen bahnförmigen Träger (Abieiter) unter Bildung einer Elektrodenbahn aufgebracht. Die Elektroden können dann beispielsweise durch Ausstanzen aus der Elektrodenbahn erhalten werden. Bei diesem Verfahren mittels kontinuierlichem Auftrag liegt die Schicht des Aktivmaterials auf dem Träger in einer relativ gleichmäßigen Stärke vor, die für günstige Elektrodeneigenschaften erwünscht ist. Eine wünschenswerte Verdichtung des Materials, die zu einer höheren Leistungsdichte der Elektrode führt, wird jedoch durch beispielsweise beim Kalandrieren (Verdichten) auftretenden Verwerfungen in der Trägerfolie begrenzt. Dies gilt insbesondere für Endoder Randbereiche auf dem Träger, die gegebenenfalls nicht mit Aktivmaterial beschichtet sind. In one method, the active material needed for the electrodes is applied continuously (continuously) to a web-shaped carrier (Abieiter) to form an electrode web. The electrodes can then be obtained, for example, by punching out of the electrode web. In this continuous application process, the layer of active material on the support is in a relatively uniform thickness, which is desirable for favorable electrode properties. A desirable densification of the material, which leads to a higher power density of the electrode, however, is limited by, for example, calendering (densification) occurring distortions in the carrier film. This applies in particular to end or edge regions on the support which may not be coated with active material.
Alternativ zu diesem bekannten Verfahren kann ein im Sinne der Erfindung als "intermittierendes Verfahren" bezeichnetes Verfahren eingesetzt werden. Dabei wird Aktivmaterial intermittierend auf den Träger aufgebracht. Dies bedeutet, dass sich unbeschichtete Bereiche mit beschichteten Bereichen (für jeweils genau eine Elektrode) abwechseln, und zwar in der Beschichtungsrichtung ("Laufrichtung") auf dem Träger. Durch den intermittierenden Materialauftrag werden jedoch in den jeweiligen Anfangs- und Endbereichen (in Laufrichtung des Trägers gesehen) des aufgebrachten Materials abweichende Schichtdicken im Vergleich zum Mittelbereich erhalten, was wiederum nachteilig für die Elektrodeneigenschaften sein kann. In diesen Endbereichen, insbesondere wenn diese nicht die Bereiche der (späteren) Stromableiter sind, ist aufgrund der abnehmenden Schichtdicke nicht genügend bzw. nicht die maximal mögliche Menge an Aktivmaterial vorhanden. Werden die Elektroden beispielsweise durch Ausstanzen aus einem beschichteten Bereich der Elektrodenbahn erhalten, so muss im Allgemeinen mindestens ein Endbereich wegen seiner ungleichmäßigen Schichtdicke entfernt werden. Dies führt zu Materialverlust und Mehrkosten. As an alternative to this known method, a method referred to as "intermittent method" within the meaning of the invention can be used. It will Active material applied intermittently on the carrier. This means that uncoated areas alternate with coated areas (for exactly one electrode each), in the coating direction ("running direction") on the substrate. Due to the intermittent application of material, however, deviating layer thicknesses are obtained in the respective initial and end regions (viewed in the direction of travel of the carrier) of the applied material compared to the central region, which in turn can be disadvantageous for the electrode properties. In these end regions, in particular if these are not the areas of the (later) current conductors, there is insufficient or not the maximum possible amount of active material due to the decreasing layer thickness. If the electrodes are obtained, for example, by punching out of a coated region of the electrode web, generally at least one end region must be removed because of its uneven layer thickness. This leads to material loss and additional costs.
Unnötiger Materialverlust kann auch in den nicht beschichteten Bereichen auftreten, aus denen später die Abieiter der Elektroden werden, da in konventionellen Verfahren pro unbechichtetem Bereich nur ein Abieiter "ausgestanzt" wird, und der Rest der Ableiterfolie verworfen wird. Unnecessary material loss can also occur in the non-coated areas, which later become the Abieiter of the electrodes, since in conventional methods only one Abieiter is "punched out" per un-coated area, and the remainder of the Ableiterfolie is discarded.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Elektrodenvorläufern bereitzustellen, welches die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren vermeidet oder zumindest minimiert. Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gelöst, welches in Anspruch 1 - sowie ergänzend in Anspruch 1 1 - definiert ist. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen definiert sowie in den nebengeordneten Ansprüchen, welche die gleiche Limitierung wie Anspruch 1 aufweisen. An object of the present invention is to provide a process for the preparation of electrode precursors which avoids or at least minimizes the disadvantages of the processes known from the prior art. This object is achieved by a method which is defined in claim 1 - and additionally in claim 1 1 -. Advantageous developments of the method are defined in the dependent claims of claim 1 and in the independent claims, which have the same limitation as claim 1.
In den Figuren zeigt In the figures shows
Figur 1 eine Elektrodenbahn (1 ) in der Draufsicht, die durch intermittierende Beschichtung eines bahnförmigen Trägers (10) mit einem Aktivmaterial gebildet wird. Dabei werden beschichtete Bereiche (20) gebildet, welche durch un beschichtete Bereiche (40) voneinander getrennt sind. Der Träger (10) kann einseitig oder beidseitig mit dem Aktivmaterial beschichtet werden. Figure 1 shows an electrode web (1) in plan view, which is formed by intermittent coating of a web-shaped carrier (10) with an active material. In this case, coated regions (20) are formed which are separated from one another by uncoated regions (40). The carrier (10) can be coated on one or both sides with the active material.
Figur 2 die Elektrodenbahn der Figur 1 in einer Seitenansicht, wobei der Träger (10) beidseitig intermittierend mit Aktivmaterial beschichtet ist. Die Schichtdicke in den beschichteten Bereichen (20) ist im Wesentlichen konstant, außer zu den unbeschichteten Endbereichen (40) hin, in denen sie im Allgemeinen abnimmt. 2 shows the electrode web of Figure 1 in a side view, wherein the carrier (10) is coated on both sides intermittently with active material. The layer thickness in the coated regions (20) is substantially constant except for the uncoated end regions (40), where it generally decreases.
Figur 3 wie erfindungsgemäß durch zumindest teilweises Trennen (hier: vollständiges Trennen entlang der gestrichelten Schnittlinien) der Elektrodenbahn (1 ) aus Figur 1 bzw. Figur 2, hier quer zur Längsrichtung des Trägers (10), entlang der Schnittlinien (30) und (30') Elektrodenvorläufer (2) und (4) erhalten werden können. Der Elektrodenvorläufer (2) weist einen mit Aktivmaterial beschichteten Bereich (20') und einen unbeschichteten Bereich (40") auf, wobei die Schichtdicke des Aktivmaterials über den beschichteten Bereich (20') im Wesentlichen konstant ist, außer im Endbereich hin zum unbeschichteten Bereich (40"). Der Elektrodenvorläufer (4) weist einen mit Aktivmaterial beschichteten Bereich (20") und einen unbeschichteten Bereich (40') auf, wobei die Schichtdicke des Aktivmaterials über den beschichteten Bereich (20") im Wesentlichen konstant ist, außer im Endbereich hin zum unbeschichteten Bereich (40'). FIG. 3 as in the invention by at least partial separation (here: complete separation along the dashed lines) of the electrode web (1) from FIG. 1 or FIG. 2, here transverse to the longitudinal direction of the carrier (10), along the cutting lines (30) and (30 ') Electrode precursors (2) and (4) can be obtained. The electrode precursor (2) has a region (20 ') coated with active material and an uncoated region (40 "), the layer thickness of the active material being substantially constant over the coated region (20'), except in the end region towards the uncoated region (40 "). The electrode precursor (4) has an active material coated area (20 ") and an uncoated area (40 '), the layer thickness of the active material being substantially constant over the coated area (20"), except in the end area toward the uncoated area (40 ').
Figur 4 die voneinander getrennten Elektrodenvorläufer (2) und (4) der Figur 3. Figur 5 die voneinander getrennten Elektrodenvorläufer (2) und (4) der Figur 4 von der Seite. 4 shows the separate electrode precursors (2) and (4) of FIG. 3. FIG. 5 shows the electrode precursors (2) and (4) of FIG. 4 separated from each other from the side.
Figur 6 die bevorzugte Ausführungsform zweier "geschachtelter" unbeschichteter Bereiche (40') und (40") zweier sich gegenüber liegenden Elektrodenvorläufer, welche letztendlich in Ableiterfahnen (40') und (40") resultieren. FIG. 6 shows the preferred embodiment of two "nested" uncoated regions (40 ') and (40 ") of two opposing electrode precursors, which ultimately result in arrester vanes (40') and (40").
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung zumindest eines Elektrodenvorläufers (2), welcher einen mit Aktivmaterial beschichteten Bereich (20') und einen unbeschichteten Bereich (40") aufweist, wobei die Schichtdicke des Aktivmaterials über den beschichteten Bereich (20') im Wesentlichen konstant ist, außer im Endbereich hin zum unbeschichteten Bereich (40"), und zumindest eines Elektrodenvorläufers (4), welcher einen mit Aktivmaterial beschichteten Bereich (20") und einen unbeschichteten Bereich (40') aufweist, wobei die Schichtdicke des Aktivmaterials über den beschichteten Bereich (20") im Wesentlichen konstant ist, außer im Endbereich hin zum unbeschichteten Bereich (40'), aus einer Elektrodenbahn (1 ), wobei das Verfahren mindestens die folgenden Stufen (i) bis (iii) aufweist: (i) intermittierendes Auftragen von Aktivmaterial auf einen - vorzugsweise bahnförmigen - Träger (10) unter Bildung der Elektrodenbahn (1 ), derart, dass jeweils beschichtete Bereiche (20) entstehen, unterbrochen von unbeschichteten Bereichen (40), welche zwischen den beschichteten Bereichen (20) angeordnet sind, wobei das Aktivmaterial so aufgetragen wird, dass die Schichtdicke über die beschichteten Bereiche (20) im Wesentlichen konstant ist, außer in denAccording to a first aspect, the invention relates to a method for producing at least one electrode precursor (2) which has an active material-coated region (20 ') and an uncoated region (40 "), the layer thickness of the active material being coated over the coated region (20'; ) is substantially constant, except in the end region towards the uncoated region (40 "), and at least one electrode precursor (4) which has an active material coated region (20"). and an uncoated area (40 '), wherein the layer thickness of the active material is substantially constant over the coated area (20 "), except in the end area towards the uncoated area (40'), from an electrode web (1) at least the following steps (i) to (iii): (i) intermittent application of active material to a - preferably web-shaped - carrier (10) to form the electrode web (1) such that each coated areas (20) arise interrupted uncoated areas (40) disposed between the coated areas (20), wherein the active material is applied so that the layer thickness is substantially constant over the coated areas (20), except in FIG
Endbereichen hin zu den unbeschichteten Bereichen (40); End areas towards the uncoated areas (40);
(ii) zumindest teilweises - vorzugsweise vollständiges - Trennen einer Elektrodenbahn (1 ) - vorzugsweise quer zur Längsrichtung des Trägers - in zumindest einem beschichteten Bereich (20), derart, dass auf der zumindest teilweise getrennten Elektrodenbahn (1 ) beschichtete Bereiche (20') und (20") entstehen, welche zuvor einen zusammenhängenden Bereich (20) gebildet haben; (ii) at least partially - preferably completely - separating an electrode web (1) - preferably transversely to the longitudinal direction of the carrier - in at least one coated region (20) such that coated regions (20 ') on the at least partially separated electrode web (1) and (20 "), which previously formed a contiguous area (20);
(iii) zumindest teilweises - vorzugsweise vollständiges - Trennen der Elektrodenbahn (1 ) - vorzugsweise quer zur Längsrichtung des Trägers (10) - in einem unbeschichteten Bereich (40), derart, dass auf der zumindest teilweise getrennten Elektrodenbahn (1 ) unbeschichtete Bereiche (40') und (40") entstehen, welche zuvor einen zusammenhängenden Bereich (40) gebildet haben. (Iii) at least partially - preferably completely - separating the electrode web (1) - preferably transversely to the longitudinal direction of the carrier (10) - in an uncoated area (40), such that on the at least partially separated electrode web (1) uncoated areas (40 ') and (40 "), which previously formed a contiguous area (40).
Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann der Träger so beschichtet sein, dass am seitlichen Rand (also an den langen äußeren Rändern des Trägers) kein mit Aktivmaterial unbeschichteter Bereich verbleibt (wie in den Figuren gezeigt). Der Träger kann aber auch so beschichtet sein, dass an diesem seitlichen Rand ein nicht beschichteter Bereich verbleibt (welcher in der weiteren Verarbeitung zu einer Elektrode dann entfernt werden muss). Das intermittierende Auftragen von Aktivmaterial gemäß Stufe (i) kann nach jedem geeigneten Verfahren erfolgen. Bevorzugte Verfahren schließen das Auftragen mittels Rakel oder Walzen ein. Aufsprühen, Aufdrucken, Aufpressen, Einpressen, Aufrollen, Aufrakeln, Tauchen, Spritzen oder Aufgießen sind gleichfalls möglich. Da das Aktivmaterial zu den unbeschichteten Bereichen hin verlaufen kann, vorzugsweise im Sinne abnehmender Schichtdicke, nimmt die Schichtdicke in den beschichteten Bereichen (20) hin zu den unbeschichteten Bereichen (40) üblicherweise ab. Da jedoch beim erfindungsgemäßen Verfahren immer zwei Elektrodenvorläufer (20') und (20") eine gemeinsame Kante (30) in einem Bereich im Wesentlichen konstanter Schichtdicke aufweisen, kann gerade in diesen Bereichen die Schichtdicke nicht abnehmen und Elektroden mit "vollständiger" Schichtdicke können gerade auch im Endbereich durch Abtrennen an einer gemeinsamen Kante erhalten werden. Eine nach Stufe (i) erhaltene Elektrodenbahn wird durch die Figuren 1 und 2 veranschaulicht. For the purposes of the present invention, the carrier may be coated so that no area left uncoated with active material remains at the lateral edge (ie at the long outer edges of the carrier) (as shown in the figures). However, the carrier can also be coated in such a way that an uncoated region remains at this lateral edge (which then has to be removed in the further processing to form an electrode). The intermittent application of active material according to step (i) may be carried out by any suitable method. Preferred methods include doctor blade or roller coating. Spraying, printing, pressing on, pressing in, rolling up, knife coating, dipping, spraying or pouring are also possible. Since that Active material may extend toward the uncoated areas, preferably in the sense of decreasing layer thickness, the layer thickness in the coated areas (20) towards the uncoated areas (40) usually decreases. However, since in the method according to the invention always two electrode precursors (20 ') and (20 ") have a common edge (30) in a region of substantially constant layer thickness, it is precisely in these areas that the layer thickness can not decrease and electrodes with" complete "layer thickness can be straight also be obtained in the end region by cutting off at a common edge An electrode web obtained after step (i) is illustrated by FIGS.
In Stufe (ii) erfolgt das zumindest teilweise Trennen, vorzugsweise auch das vollständige Trennen, der Elektrodenbahn im beschichteten Bereich (20) entlang der Linie (30). Diese Linie stellt somit eine (imaginäre) gemeinsame Kante dar, welche die Elektrodenvorläufer (2) und (4) auf der Elektrodenbahn (1 ) in den jeweiligen beschichteten Bereichen (20') und (20") teilen. In step (ii), the at least partial separation, preferably also the complete separation, of the electrode web in the coated region (20) takes place along the line (30). This line thus represents an (imaginary) common edge dividing the electrode precursors (2) and (4) on the electrode track (1) in the respective coated areas (20 ') and (20 ").
In Stufe (iii) erfolgt das zumindest teilweise Trennen, vorzugsweise auch das vollständige Trennen, der Elektrodenbahn (1 ) im unbeschichteten Bereich (40) entlang der Linie (30'). Diese Linie stellt somit eine (imaginäre) gemeinsame Kante dar, welche die Elektrodenvorläufer (2) und (4) in den jeweiligen unbeschichteten Bereichen (40') und (40") teilen. In step (iii), the at least partial separation, preferably also the complete separation, of the electrode web (1) in the uncoated region (40) takes place along the line (30 '). This line thus represents an (imaginary) common edge sharing the electrode precursors (2) and (4) in the respective uncoated regions (40 ') and (40 ").
Die Trennung in Stufe (ii) oder (iii) erfolgt vorzugsweise quer zur Elektrodenbahn, kann aber auch so erfolgen, dass die Trennlinie eine Komponente längs zur Elektrodenbahn aufweist oder längs zur Elektrodenbahn erfolgt. Ein komplexes "Trennungsmuster" mit Quer- und Längskomponente ist beispielhaft in Figur 6 gezeigt. The separation in step (ii) or (iii) is preferably transverse to the electrode web, but may also be such that the parting line has a component along the electrode web or along the electrode web. A complex "separation pattern" with transverse and longitudinal components is shown by way of example in FIG.
In den beschichteten Bereichen (20') und (20") weist die Schicht im Hinblick auf das Aktivmaterial weitgehend eine wünschenswert gleichmäßige Stärke (Dicke) auf. Diese Schicht kann auch in der wünschenswerten hohen Verdichtung vorliegen, da keine oder nur zu vernachlässigende dynamische Einflüsse auf die Schicht (20) bzw. auf die durch die Linie (30) gebildeten Kanten der Bereiche (20') und (20") wirken. Somit kann eine an dieser Kante abgetrennte Elektrode (bzw. ein Elektrodenvorläufer) ohne weiteren Verschnitt und somit entsprechenden Materialverlust, insbesondere Materialverlust an ggf. teurer Trägerfolie (Cu) oder teurem Aktivmaterial (enthaltend Co) erhalten werden, wobei das Aktivmaterial an der Kante vorzugsweise verdichtet ist. In the coated areas (20 ') and (20 "), the layer is substantially desirably uniform in thickness (thickness) with respect to the active material, and this layer may also be in the desirable high densification, with no or negligible dynamic effects on the layer (20) or on the edges formed by the line (30) of the areas (20 ') and (20 ") act. Thus, an electrode (or an electrode precursor) cut off at this edge can be used without further waste and thus corresponding loss of material, in particular loss of material optionally expensive carrier film (Cu) or expensive active material (containing Co) are obtained, wherein the active material is preferably compressed at the edge.
In den Endbereichen der beschichteten Bereiche (20') und (20") hin zu den unbeschichteten Bereichen (40') und (40") ist die Schichtstärke nicht notwendig konstant, da sie sich ausgehend von den beschichteten Bereichen (20') und (20") hin zu diesen Bereichen (40') und (40") typischerweise verjüngt. Da diese Endbereiche des Trägers bzw. der Elektrodenbahn vorzugsweise zur Stromableitung verwendet werden, haben diese sich verjüngenden Schichten keinen oder nur einen zu vernachlässigenden Einfluss auf die Qualität der Elektrodenvorläufer (2) und (4) bzw. auf die daraus hergestellten Elektroden. Diese Verjüngung ist im Sinne der vorliegenden Erfindung sogar für das Stapeln von Elektroden und das Zusammenfassen von Abieitern von Vorteil. Nach den Stufen (ii) und (iii) erhaltene Elektrodenvorläufer werden durch die Figuren 3 bis 5 veranschaulicht. In the end regions of the coated regions (20 ') and (20 ") towards the uncoated regions (40') and (40"), the layer thickness is not necessarily constant since it extends from the coated regions (20 ') and ( 20 ") to these areas (40 ') and (40") is typically tapered. Since these end regions of the carrier or of the electrode path are preferably used for current discharge, these tapered layers have no or only a negligible influence on the quality of the electrode precursors (2) and (4) or on the electrodes produced therefrom. This taper is in the sense of the present invention even for the stacking of electrodes and the combination of Abieitern advantage. Electrode precursors obtained according to steps (ii) and (iii) are illustrated by FIGS. 3 to 5.
Wie aus den Figuren 3 bis 5 weiter ersichtlich ist, fallen beim Vereinzeln der erfindungsgemäßen Elektrodenvorläufer, d.h. beim zumindest teilweise oder vollständigen Trennen der Elektrodenbahn (1 ) entlang der Linien (30) und (30') in den Stufen (ii) und (iii), keine oder nur zu vernachlässigende Abfälle an. As can further be seen from FIGS. 3 to 5, when singulating the electrode precursors according to the invention, i. in the case of at least partial or complete separation of the electrode web (1) along the lines (30) and (30 ') in steps (ii) and (iii), no or only negligible wastes.
In einer Ausführungsform kann Stufe (ii) vor Stufe (iii) durchgeführt werden. Vorzugsweise wird dann Stufe (ii) in einem beschichteten Bereich (20) ausgeführt und Stufe (iii) in einem unbeschichteten Bereich (40), der an den beschichteten Bereich unmittelbar angrenzt. Bei Wiederholen der Stufen gemäß (ii) und (iii) entlang der Längsrichtung des Trägers bzw. der Elektrodenbahn können dann vereinzelte Elektrodenvorläufer (2) und (4) erhalten werden. In einer weiteren Ausführungsform kann Stufe (iii) vor Stufe (ii) durchgeführt werden. Vorzugsweise wird dann Stufe (iii) in einem unbeschichteten Bereich (40) ausgeführt und Stufe (ii) in einem beschichteten Bereich (20), der an den unbeschichteten Bereich unmittelbar angrenzt. Bei Wiederholen der Stufen (iii) und (ii) entlang der Längsrichtung des Träger bzw. der Elektrodenbahn (1 ) können dann vereinzelte Elektrodenvorläufer (2) und (4) erhalten werden. In one embodiment, step (ii) may be performed prior to step (iii). Preferably, step (ii) is then carried out in a coated region (20) and step (iii) is carried out in an uncoated region (40) immediately adjacent to the coated region. When repeating the steps according to (ii) and (iii) along the longitudinal direction of the carrier or the electrode web, isolated electrode precursors (2) and (4) can then be obtained. In a further embodiment, step (iii) may be carried out prior to step (ii). Preferably, step (iii) is then carried out in an uncoated area (40), and step (ii) in a coated area (20) immediately adjacent to the uncoated area. Repeating steps (iii) and (ii) along the longitudinal direction of the carrier or the electrode web (1) then isolated electrode precursors (2) and (4) can be obtained.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, Stufe (ii) und Stufe (iii) in Bereichen auszuführen, welche nicht unmittelbar benachbart sind. Es können dann Bruchstücke der Elektrodenbahn (1 ) erhalten werden, welche z.B. neben einem beschichteten Bereich (20) unbeschichtete Bereiche (40') und (40") aufweisen oder die neben unbeschichteten Bereichen (40) beschichtete Bereiche (20') und (20") aufweisen. Anschließend können diese Bruchstücke der Elektrodenbahn (1 ) weiter gemäß Stufe (ii) oder Stufe (iii) verarbeitet werden, d.h. beschichtete Bereiche weiter in beschichtete Bereiche (20') und (20") getrennt bzw. unbeschichtete Bereiche (40) in unbeschichtete Bereiche (40') und (40") getrennt werden, wobei die Elektrodenvorläufer (2) und (4) erhalten werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Stufen (ii) und (iii) gleichzeitig durchgeführt. Vorzugsweise wird dann in Stufe (iii) ein unbeschichteter Bereich (40) gleichzeitig mit einem unmittelbar daran angrenzenden Bereich (20) gemäß Stufe (ii) zumindest teilweise oder - vorzugsweise - vollständig getrennt. In einer Ausführungsform kann das zumindest teilweise Trennen gemäß Stufe (ii) oder Stufe (iii), oder Stufe (ii) und Stufe (iii), durch Ausstanzen mit einem geeigneten Stanzwerkzeug erfolgen oder durch Abtrennen mit Hilfe eines Wasserstrahls. For the purposes of the present invention, it is also possible to carry out stage (ii) and stage (iii) in areas which are not immediately adjacent. It is then possible to obtain fragments of the electrode web (1) which are e.g. in addition to a coated area (20) uncoated areas (40 ') and (40 ") have or in addition to uncoated areas (40) coated areas (20') and (20") have. Subsequently, these fragments of the electrode web (1) can be further processed according to step (ii) or step (iii), i. coated areas are further separated into coated areas (20 ') and (20' ') separated uncoated areas (40) into uncoated areas (40') and (40 ''), the electrode precursors (2) and (4) are obtained , In a preferred embodiment, steps (ii) and (iii) are carried out simultaneously. Preferably, in step (iii), an uncoated region (40) is then at least partially or - preferably - completely separated simultaneously with an immediately adjacent region (20) according to step (ii). In one embodiment, the at least partial separation according to step (ii) or step (iii), or step (ii) and step (iii) can be carried out by punching with a suitable punching tool or by separation with the aid of a water jet.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das zumindest teilweise Trennen gemäß Stufe (ii) oder Stufe (iii), oder Stufe (ii) und Stufe (iii), durch Laserschneiden erfolgen. Laserschneiden ist mit besonders geringem Materialverlust verbunden und insbesondere für das Trennen entlang der Schnittlinie (30) geeignet. In a preferred embodiment, the at least partial separation according to step (ii) or step (iii), or step (ii) and step (iii) can be carried out by laser cutting. Laser cutting is associated with particularly low loss of material and in particular suitable for the separation along the cutting line (30).
In einer Ausführungsform kann das Ausstanzen oder Laserschneiden so durchgeführt werden, dass die Elektrodenvorläufer (2) und (4) die gleiche Länge und Breite aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform weisen die beschichteten Bereiche (20') und (20") relativ zueinander die gleiche Fläche und die unbeschichteten Bereiche (40') und (40") - auch relativ zueinander - die gleiche Fläche auf. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Träger (10) lediglich auf einer Seite intermittierend beschichtet, bevorzugt beidseitig beschichtet. In one embodiment, the blanking or laser cutting can be performed so that the electrode precursors (2) and (4) have the same length and width. In another embodiment, the coated areas (20 ') and (20 ") have the same area relative to each other and the uncoated areas (40') and (40") - also relative to each other - the same area. In one embodiment of the method according to the invention, the carrier (10) is coated intermittently on only one side, preferably coated on both sides.
In einer Ausführungsform wird der Träger (10) auf beiden Seiten intermittierend beschichtet. Beidseitiges Beschichten erfolgt vorzugsweise so, dass beschichtete Bereiche auf den gegenüberliegenden Seiten des Trägers sich spiegelbildlich oder weitgehend spiegelbildlich gegenüber liegen. Dieser Ausführungsform ist dann der Vorzug zu geben, wenn vorzugsweise die Elektrodenvorläufer (2) und (4) bzw. daraus hergestellte Elektroden in gestapelten Zellen eingesetzt werden sollen, d.h. in Zellen, welche eine Abfolge von (negativer) Elektrode, Separator, (positiver) Elektrode, Separator, (negativer) Elektrode, etc. aufweisen. In one embodiment, the carrier (10) is coated intermittently on both sides. Two-sided coating is preferably carried out so that coated areas on the opposite sides of the carrier are mirror images or largely mirror images of each other. This embodiment is preferred when it is preferable to use the electrode precursors (2) and (4) or electrodes made therefrom in stacked cells, i. in cells having a sequence of (negative) electrode, separator, (positive) electrode, separator, (negative) electrode, etc.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der durch Ausstanzen oder Laserschneiden erhaltene und vereinzelte Elektrodenvorläufer unmittelbar als Elektrode in einer elektrochemischen Zelle eingesetzt werden. In a preferred embodiment, the electrode precursor obtained by punching or laser cutting and singulated can be used directly as an electrode in an electrochemical cell.
Diese Ausführungsform weist auch den Vorteil auf, dass die Elektrodenvorläufer (2) und (4) in den unbeschichteten Bereichen (40') und (40") ineinander gestapelt werden können. Vorzugsweise liegt der bahnförmige Träger (10) in Folienform vor. This embodiment also has the advantage that the electrode precursors (2) and (4) can be stacked in one another in the uncoated areas (40 ') and (40 "). The web-shaped carrier (10) is preferably in the form of films.
In einer Ausführungsform weist der Träger (10) Kupfer oder Aluminium auf. Diese Metalle werden bevorzugt als Ableitermaterialien ("Kollektoren") in Elektroden, vorzugsweise in Lithiumionen-Batterien, verwendet. Unabhängig hiervon können im Sinne der vorliegenden Erfindung allerdings alle denkbaren Leiter, insbesondere Metalle und Legierungen, eingesetzt werden. In one embodiment, the carrier (10) comprises copper or aluminum. These metals are preferably used as dissipative materials ("collectors") in electrodes, preferably in lithium ion batteries. Irrespective of this, however, all conceivable conductors, in particular metals and alloys, can be used for the purposes of the present invention.
In einer Ausführungsform ist das Aktivmaterial ein Material, welches metallisches Lithium interkalieren kann oder ein Lithiumoxid ist oder aufweist. In einer Ausführungsform wird der Elektrodenvorläufer (2, 4) mindestens einer der folgenden zusätzlichen Stufen (iv) und (v) unterzogen: In one embodiment, the active material is a material that can intercalate metallic lithium or is or has a lithium oxide. In one embodiment, the electrode precursor (2, 4) is subjected to at least one of the following additional steps (iv) and (v):
(iv) Bearbeiten der beschichteten Bereiche (20') und (20"), vorzugsweise Bearbeiten zumindest teilweise entlang der von der Linie 30 jeweils gebildeten Kanten; (iv) machining the coated regions (20 ') and (20 "), preferably machining at least partially along the edges formed by the line 30 respectively;
(v) Bearbeiten der unbeschichteten Bereiche (40') und (40"), vorzugweise Bearbeiten zumindest teilweise entlang der von der Linie (30') jeweils gebildeten Kanten. (v) machining the uncoated regions (40 ') and (40 "), preferably machining at least partially along the edges formed by the line (30'), respectively.
In einer Ausführungsform wird Stufe (iv) so ausgeführt, dass die beschichteten Bereiche (20') und (20") weiter beschnitten oder abgelängt werden. Auch ein Bearbeiten entlang der von der Linie (30) jeweils gebildeten Kanten ist möglich, etwa um eventuelle Rauigkeiten zu beseitigen. In one embodiment, step (iv) is carried out such that the coated regions (20 ') and (20 ") are further trimmed or cut to length, and processing along the respective edges formed by the line (30) is possible, for instance To eliminate roughness.
In einer weiteren Ausführungsform wird Stufe (v) so ausgeführt, dass die unbeschichteten Bereiche (40') und (40") weiter beschnitten oder abgelängt werden. Auch ein Bearbeiten entlang der von der Linie (30) jeweils gebildeten Kanten ist möglich, etwa um eventuelle Rauigkeiten zu beseitigen. In a further embodiment, step (v) is performed such that the uncoated regions (40 ') and (40 ") are further trimmed or cut to length, and processing along the respective edges formed by the line (30) is possible, such as eliminate any roughness.
In einer Ausführungsform können die unbeschichteten Bereiche (40') und (40") auch entfernt werden, bis auf einen Bereich, der "Ableiterfahne", welcher für den Elektronentransport zum elektrischen Verbraucher oder zu einer benachbarten Elektrode verwendet wird. In one embodiment, the uncoated regions (40 ') and (40 ") may also be removed, except for one region, the" trap tab, "which is used for electron transport to the electrical load or to an adjacent electrode.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist in Figur 6 gezeigt. Demgemäß ist es im Sinne vorliegender Erfindung besonders bevorzugt, wenn die unbeschichteten Bereiche (40') und (40") zweier aneinander angrenzender, insbesondere gegenüberliegender Elektrodenvorläufer (2) und (4) derart im Schritt (iii) aus der Elektrodenbahn herausgetrennt werden, dass diese unbeschichten Bereiche (40') und (40"), welche vorzugsweise im Verhältnis zueinander die gleiche Fläche haben, im Wesentlichen nebeneinander liegen, vorzugsweise vollständig nebeneinander angeordnet sind, wie dies in Figur 6 veranschaulicht ist. Dieses "Ineinanderschachteln" zweier unbeschichteter Bereiche (40') und (40"), welche in der am Ende herzustellenden Elektrode die Stromableiter darstellen ("Ableiterfähnchen"), führt dazu, dass eine besonders große Menge an Träger (10) eingespart wird, da in den kommerziell relevanten Ausführungsformen für Elektroden die "Breite" der Ableiterfähnchen normalerweise kleiner ist als die "Breite" der Elektrode selber, typischerweise halb so groß wie die "Breite" der Elektrode oder kleiner als diese halbe "Breite". A particularly preferred embodiment is shown in FIG. Accordingly, in the context of the present invention, it is particularly preferred if the uncoated regions (40 ') and (40 ") of two adjoining, in particular opposite, electrode precursors (2) and (4) are separated from the electrode web in step (iii) these uncoated regions (40 ') and (40 "), which preferably have the same area in relation to one another, lie essentially next to one another, preferably are arranged completely side by side, as illustrated in FIG. This "nesting" of two uncoated areas (40 ') and (40 "), which represent the current conductor in the end to be manufactured electrode (" Ableitfähnchen "), that a particularly large amount of carrier (10) is saved because in the commercially relevant embodiments for electrodes, the "width" of the tabs is typically smaller than the "width" of the electrode itself, typically one half the width of the electrode or less than half this width.
Ein unmittelbares Ausstanzen zweier solcher nebeneinander liegender Bereiche (40') und (40"), wie in der Figur 6 gezeigt, hat auch den Vorteil dass ein weiteres Bearbeiten unbeschichteter Bereiche (40') und (40"), wie beispielsweise in Figur 3 gezeigt, welche nicht im Wesentlichen nebeneinander angeordnet sind, überflüssig oder minimiert wird. Immediate punching out of two such juxtaposed regions (40 ') and (40 "), as shown in FIG. 6, also has the advantage that further processing of uncoated regions (40') and (40"), as for example in FIG shown, which are not substantially juxtaposed, unnecessary or minimized.
Somit betrifft die vorliegende Erfindung in einem weiteren Aspekt auch ein Verfahren zur Herstellung zumindest eines Elektrodenvorläufers (2), welcher einen mit Aktivmaterial beschichteten Bereich (20') und einen unbeschichteten Bereich (40") aufweist, wobei die Schichtdicke des Aktivmaterials über den beschichteten Bereich (20') im Wesentlichen konstant ist, außer im Endbereich hin zum unbeschichteten Bereich (40"), und zumindest eines Elektrodenvorläufers (4), welcher einen mit Aktivmaterial beschichteten Bereich (20") und einen unbeschichteten Bereich (40') aufweist, wobei die Schichtdicke des Aktivmaterials über den beschichteten Bereich (20") im Wesentlichen konstant ist, außer im Endbereich hin zum unbeschichteten Bereich (40'), aus einer Elektrodenbahn (1 ), wobei das Verfahren mindestens die folgenden Stufen (i) und (iii) aufweist: (i) intermittierendes Auftragen von Aktivmaterial auf einen - vorzugsweise bahnförmigen - Träger (10) unter Bildung einer Elektrodenbahn (1 ), derart, dass jeweils beschichtete Bereiche (20) entstehen, unterbrochen von unbeschichteten Bereichen (40), welche zwischen den beschichteten Bereichen (20) angeordnet sind, wobei das Aktivmaterial so aufgetragen wird, dass die Schichtdicke über die beschichteten Bereiche (20) im Wesentlichen konstant ist, außer in denThus, in another aspect, the present invention also relates to a method of making at least one electrode precursor (2) having an active material coated region (20 ') and an uncoated region (40 "), wherein the layer thickness of the active material is above the coated region (20 ') is substantially constant except in the end region toward the uncoated region (40 "), and at least one electrode precursor (4) having an active material coated region (20") and an uncoated region (40') the layer thickness of the active material is substantially constant over the coated region (20 "), except in the end region towards the uncoated region (40 '), from an electrode web (1), the process comprising at least the following steps (i) and (iii) in that: (i) applying active material intermittently to a carrier (10), preferably a sheet-like carrier, to form an electrode web (1 ) such that respective coated areas (20) are formed, interrupted by uncoated areas (40), which are arranged between the coated areas (20), wherein the active material is applied so that the layer thickness over the coated areas (20) in Is essentially constant except in the
Endbereichen hin zu den unbeschichteten Bereichen (40); End areas towards the uncoated areas (40);
(iii) zumindest teilweises - vorzugsweise vollständiges - Trennen der Elektrodenbahn (1 ) - vorzugsweise quer zur Längsrichtung des Trägers (10) - in einem unbeschichteten Bereich (40), derart, dass auf der zumindest teilweise getrennten Elektrodenbahn (1 ) unbeschichtete Bereiche (40') und (40") entstehen, welche zuvor einen zusammenhängenden Bereich (40) gebildet haben, wobei die unbeschichteten Bereiche (40') und (40") zweier aneinander angrenzender, insbesondere gegenüberliegender Elektrodenvorläufer (2) und (4) derart im Schritt (iii) aus der Elektrodenbahn herausgetrennt werden, dass diese unbeschichten Bereiche (40') und (40"), welche vorzugsweise im Verhältnis zueinander die gleiche Fläche haben, im Wesentlichen nebeneinander liegen, vorzugsweise vollständig nebeneinander angeordnet sind. (Iii) at least partially - preferably completely - separating the electrode web (1) - preferably transversely to the longitudinal direction of the carrier (10) - in one uncoated region (40) such that uncoated regions (40 ') and (40 ") are formed on the at least partially separated electrode web (1), which previously formed a coherent region (40), wherein the uncoated regions (40') and (40 ") of two adjoining, in particular opposing electrode precursors (2) and (4) are separated from the electrode web in step (iii) such that these uncoated regions (40 ') and (40"), which preferably in relation to each other have the same area, are substantially adjacent to each other, preferably arranged completely side by side.
In einer Ausführungsform kann der Elektrodenvorläufer (2, 4) als Elektrode eingesetzt werden, vorzugsweise nach Bearbeiten gemäß der Stufe (iv) oder Stufe (v) oder gemäß der Stufe (iv) und Stufe (v), oder aber auch, wie vorstehend beschrieben, direkt und unmittelbar nach dem Vereinzeln. In one embodiment, the electrode precursor (2,4) may be used as an electrode, preferably after processing according to step (iv) or step (v) or according to step (iv) and step (v), or also as described above , directly and immediately after singulation.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können in Abhängigkeit vom eingesetzten Aktivmaterial entweder positive Elektroden oder negative Elektroden hergestellt werden. With the method according to the invention, depending on the active material used, either positive electrodes or negative electrodes can be produced.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung einen Elektrodenvorläufer (2, 4), der nach einem Verfahren herstellbar oder erhältlich ist wie im ersten Aspekt definiert. According to a second aspect, the invention relates to an electrode precursor (2, 4) which can be produced or obtained by a process as defined in the first aspect.
Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Elektrodenvorläufer (2), welcher einen mit Aktivmaterial beschichteten Bereich (20') und einen unbeschichteten Bereich (40") aufweist, wobei die Schichtdicke des Aktivmaterials über den beschichteten Bereiche (20') im Wesentlichen konstant ist, außer im Endbereich hin zum unbeschichteten Bereich (40"), und einen Elektrodenvorläufer (4), welcher einen mit Aktivmaterial beschichteten Bereich (20") und einen unbeschichteten Bereich (40') aufweist, wobei die Schichtdicke des Aktivmaterials über den beschichteten Bereich (20") im Wesentlichen konstant ist, außer im Endbereich hin zum unbeschichteten Bereich (40'). The invention further relates to an electrode precursor (2) which has an area (20 ') coated with active material and an uncoated area (40 "), the layer thickness of the active material being substantially constant over the coated areas (20'), except in the end region towards the uncoated region (40 "), and an electrode precursor (4) which has an active material coated region (20") and an uncoated region (40 '), wherein the layer thickness of the active material extends over the coated region (20 "). ) is substantially constant except in the end region toward the uncoated region (40 ').
In einer Ausführungsform stellt der Elektrodenvorläufer (2, 4) eine Elektrode dar, vorzugsweise eine Elektrode für eine Lithiumionen-Batterie. In einer Ausführungsform sind die Elektrodenvorläufer (2) und (4) im Wesentlichen identisch. In one embodiment, the electrode precursor (2, 4) is an electrode, preferably an electrode for a lithium-ion battery. In one embodiment, the electrode precursors (2) and (4) are substantially identical.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung eines Elektrodenvorläufers (2, 4) hergestellt oder herstellbar nach Verfahren wie im ersten Aspekt der Erfindung definiert, oder eines Elektrodenvorläufers (2, 4) wie im zweiten Aspekt der Erfindung definiert, zur Herstellung einer Elektrode, vorzugsweise einer Elektrode für eine Lithiumionen-Batterie. Gemäß einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung eine Lithiumionen-Batterie, welche den Elektrodenvorläufer (2, 4) hergestellt gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist, oder den Elektrodenvorläufer (2, 4) gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, wobei der Elektrodenvorläufer (2, 4) als Elektrode ausgebildet ist. According to a third aspect, the invention relates to the use of an electrode precursor (2, 4) manufactured or preparable by methods as defined in the first aspect of the invention, or an electrode precursor (2, 4) as defined in the second aspect of the invention, for producing an electrode, preferably an electrode for a lithium-ion battery. According to a fourth aspect, the invention relates to a lithium-ion battery comprising the electrode precursor (2, 4) produced according to the first aspect of the invention, or the electrode precursor (2, 4) according to the second aspect of the invention, wherein the electrode precursor (2, 4) is formed as an electrode.
Definitionen definitions
Alle nachfolgenden Begriffe sind im Sinne der Erfindung definiert. Der Begriff "Elektrodenvorläufer" schließt jeglichen Träger und auf den Träger aufgebrachtes Aktivmaterial ein, aus welchen eine Elektrode hergestellt werden kann. All the following terms are defined within the meaning of the invention. The term "electrode precursor" includes any support and active material applied to the support from which an electrode can be made.
Der Begriff "Elektrodenbahn" bedeutet einen Träger mit darauf aufgebrachtem Aktivmaterial, aus welchem die Elektrodenvorläufer erhalten werden können oder welcher die Elektrodenvorläufer aufweist. The term "electrode sheet" means a support having active material deposited thereon from which the electrode precursors can be obtained or which has the electrode precursors.
Der Begriff "Aktivmaterial" bedeutet jegliches Material, welches die Ladungsübergänge an einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode erlaubt, die vorzugsweise in einer Sekundärbatterie maßgebend sind, vorzugsweise in einer Lithiumionen- Sekundärbatterie. The term "active material" means any material which allows the charge transitions at a positive electrode and a negative electrode, which are preferably governed in a secondary battery, preferably in a lithium ion secondary battery.
Der Begriff "positive Elektrode" bedeutet die Elektrode, die bei Anschluss der Batterie an einen Verbraucher, beispielsweise an einen Elektromotor, in der Lage ist, Elektronen aufzunehmen. Die positive Elektrode stellt also die Kathode dar. Der Begriff "negative Elektrode" bedeutet die Elektrode, die bei Betrieb in der Lage ist, Elektronen abzugeben. Die negative Elektrode stellt also die Anode dar. Wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Elektroden für eine Lithiumionen-Batterie verwendet, so wird in einer Ausführungsform als Aktivmaterial für die Kathode vorzugsweise ein Material verwendet, das ein Lithium-Übergangsmetall- Oxid aufweist. In einer Ausführungsform enthält das Aktivmaterial für die positive Elektrode ein Lithium-Mischoxid. Vorzugsweise enthält das Mischoxid ein oder mehrere Elemente ausgewählt aus Nickel, Mangan und Kobalt. The term "positive electrode" means the electrode that is capable of accepting electrons when the battery is connected to a consumer, such as an electric motor. The positive electrode thus represents the cathode. The term "negative electrode" means the electrode that is capable of delivering electrons when in use. The negative electrode thus represents the anode. If the method according to the invention is used to produce electrodes for a lithium-ion battery, in one embodiment the active material used for the cathode is preferably a material which comprises a lithium-transition-metal oxide. In one embodiment, the positive electrode active material contains a lithium mixed oxide. Preferably, the mixed oxide contains one or more elements selected from nickel, manganese and cobalt.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Aktivmaterial für die positive Elektrode Lithium-Eisenphosphat auf. Das Phosphat kann auch zusätzlich Mn, Co oder Ni, oder Kombinationen hiervon enthalten. In einer weiteren Ausführungsform weist das Aktivmaterial für die positive Elektrode ein Lithium-Übergangsmetallphosphat wie Lithiummanganphosphat, Lithiumkobaltphosphat oder Lithiumnickelphosphat auf. In another embodiment, the positive electrode active material comprises lithium iron phosphate. The phosphate may additionally contain Mn, Co or Ni, or combinations thereof. In a further embodiment, the positive electrode active material comprises a lithium transition metal phosphate such as lithium manganese phosphate, lithium cobalt phosphate or lithium nickel phosphate.
Die positive Elektrode kann auch Mischungen aus zwei oder mehreren der genannten Aktivmaterialien und beliebige weitere Komponenten enthalten. The positive electrode may also contain mixtures of two or more of the active materials mentioned and any other components.
Die positive Elektrode enthält die Lithiumverbindung vorzugsweise in Form von Nanopartikeln. Die Nanopartikel können eine beliebige Form annehmen, das heißt, sie können grob-sphärisch oder langgestreckt sein. In einer Ausführungsform weist die Lithiumverbindung eine Partikelgröße gemessen als D90-Wert von kleiner als 15 μιη auf. Vorzugsweise ist die Partikelgröße kleiner als 10 μιη. In einer weiteren Ausführungsform weist die Lithiumverbindung eine Partikelgröße gemessen als D90-Wert zwischen 0,005 μιη bis 10 μιη auf. In einer weiteren Ausführungsform weist die Lithiumverbindung eine Partikelgröße gemessen als D90-Wert von kleiner 10 μιη auf, wobei der D50-Wert 4 μιη ± 2 μιη beträgt und der D10-Wert kleiner als 1 ,5 μιη ist. Die angegebenen Werte werden durch Messung unter Verwendung der statischen Laserlichtstreuung (Laserbeugung, Laser-Diffraktometrie) bestimmt, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Ferner ist es auch bevorzugt, dass der Lithiumverbindung zur Erhöhung der Leitfähigkeit Kohlenstoff zugesetzt wird. The positive electrode preferably contains the lithium compound in the form of nanoparticles. The nanoparticles can take any shape, that is, they can be coarse-spherical or elongated. In one embodiment, the lithium compound has a particle size measured as D90 value of less than 15 μm. Preferably, the particle size is less than 10 μιη. In a further embodiment, the lithium compound has a particle size measured as D90 value between 0.005 μιη to 10 μιη. In a further embodiment, the lithium compound has a particle size measured as D90 value of less than 10 μιη, wherein the D50 value is 4 μιη ± 2 μιη and the D10 value is less than 1, 5 μιη. The reported values are determined by measurement using static laser light scattering (laser diffraction, laser diffractometry) as known in the art. Further, it is also preferable that carbon is added to the lithium compound to increase the conductivity.
Das Aktivmaterial für eine negative Elektrode kann aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden, die für die Verwendung in einer Lithiumionen-Batterie geeignet sind. Grundsätzlich können alle Materialien verwendet werden, die in der Lage sind, mit Lithium Interkalationsverbindungen zu bilden. The negative electrode active material may be made of a variety of materials suitable for use in a lithium ion battery. In principle, all materials that are capable of forming lithium intercalation compounds can be used.
Vorzugsweise kann das Aktivmaterial für die negative Elektrode Lithium-Metall-Oxide wie Lithium-Titan-Oxid enthalten. Geeignete Aktivmaterialien für die negative Elektrode umfassen auch Graphit, synthetischer Graphit, Ruß, Mesokohlenstoff, dotierter Kohlenstoff, Fullerene, Niobpentoxid, Titandioxid, Zinndioxid, oder Silizium oder zwei oder mehr davon. Die für die positive wie auch für die negative Elektrode verwendeten Aktivmaterialien werden vorzugsweise durch ein Bindemittel, das diese Materialien auf dem Träger hält, zusammengehalten. Vorzugsweise können polymere Bindemittel verwendet werden, vorzugsweise Polyvinylidenfluorid, Polyethylenoxid, Polyethylen, Polypropylen, Polytetrafluorethylen, Polyacrylat, Ethylen-(Propylen-DienMonomer)-Copolymer (EPDM) und Mischungen und Copolymere davon. Preferably, the negative electrode active material may include lithium metal oxides such as lithium titanium oxide. Suitable negative electrode active materials also include graphite, synthetic graphite, carbon black, mesocarbon, doped carbon, fullerenes, niobium pentoxide, titanium dioxide, tin dioxide, or silicon, or two or more thereof. The active materials used for the positive as well as for the negative electrode are preferably held together by a binder holding these materials on the support. Preferably, polymeric binders can be used, preferably polyvinylidene fluoride, polyethylene oxide, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyacrylate, ethylene (propylene-diene monomer) copolymer (EPDM) and blends and copolymers thereof.
Der Begriff "intermittierendes Auftragen" des Aktivmaterials bedeutet, dass auf dem Träger das Aktivmaterial nicht durchgängig, also zeitlich und/oder räumlich kontinuierlich, auf den Träger aufgetragen wird, sondern mit Unterbrechungen, so dass Bereiche des Trägers (in Längsrichtung bzw. in "Laufrichtung" gesehen) kein Aktivmaterial aufweisen. Diese Bereiche trennen beschichtete Bereiche voneinander. The term "intermittent application" of the active material means that the active material is not continuously, ie temporally and / or spatially continuously, applied to the carrier on the carrier, but intermittently, so that areas of the carrier (in the longitudinal direction or in "running direction "seen) have no active material. These areas separate coated areas from each other.
Der Begriff "bahnförmig" in Zusammenhang mit dem Träger bedeutet einen Träger für das Aktivmaterial, dessen Länge größer als dessen Breite ist. The term "web-shaped" in the context of the carrier means a carrier for the active material whose length is greater than its width.
Der Begriff "Bereich" bedeutet eine Fläche auf dem Träger, die entweder mit dem Aktivmaterial beschichtet ist oder unbeschichtet ist. Der Begriff "Träger" bedeutet ein - vorzugsweise bahnförmiges - Material, auf welches das Aktivmaterial aufgebracht wird. Ein "Träger" ist also ein Substrat für Aktivmaterial. The term "region" means an area on the support that is either coated with the active material or uncoated. The term "carrier" means a - preferably sheet - material to which the active material is applied. A "carrier" is thus a substrate for active material.
Der Begriff "im Wesentlichen konstant" bedeutet, dass die Schichtdicke um nicht mehr als ± 10 %, vorzugsweise nicht mehr als ± 5 %, insbesondere nicht mehr als um ± 3 % von einem vorbestimmten Mittelwert abweicht, bevorzugt um nicht mehr als ± 2 % oder ± 0,5 %. The term "substantially constant" means that the layer thickness does not deviate from a predetermined mean value by more than ± 10%, preferably not more than ± 5%, in particular not more than ± 3%, preferably by not more than ± 2%. or ± 0.5%.
Der Begriff "Endbereich" bedeutet den Übergang vom beschichteten Bereich des Trägers zum angrenzenden unbeschichteten Bereich hin, also den Bereich, in dem die Schichtdicke nicht mehr konstant ist, und zwar in der Laufrichtung (Längsrichtung) des bahnförmigen Trägers. The term "end region" means the transition from the coated region of the carrier to the adjacent uncoated region, ie the region in which the layer thickness is no longer constant, in the running direction (longitudinal direction) of the web-shaped carrier.
Die Begriffe "Lithiumionen-Batterie" und "Lithiumionen-Sekundärbatterie" werden synonym verwendet. Die Begriffe schließen auch die Begriffe "Lithium-Batterie", "Lithiumionen-Akkumulator" und "Lithiumionen-Zelle" ein. Ein Lithiumionen-Akkumulator besteht im Allgemeinen aus einer Serien- bzw. Reihenschaltung einzelner Lithiumionen- Zellen. The terms "lithium ion battery" and "lithium ion secondary battery" are used interchangeably. The terms also include the terms "lithium battery", "lithium ion secondary battery" and "lithium ion cell". A lithium ion secondary battery generally consists of a serial or series connection of individual lithium ion cells.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Elektrodenbahn 1 electrode track
2 Elektrodenvorläufer 4 Elektrodenvorläufer 2 electrode precursors 4 electrode precursors
10 bahnförmiger Träger für Aktivmaterial  10 web-shaped carrier for active material
20 beschichteter Bereich / beschichtete Bereiche auf der Elektrodenbahn (1 ) 20 coated area / coated areas on the electrode track (1)
40 unbeschichteter Bereich / unbeschichtete Bereiche auf der Elektrodenbahn (1 ) 40 uncoated area / uncoated areas on the electrode track (1)
20' beschichteter Bereich / beschichtete Bereiche des Elektrodenvorläufers (2) 40" unbeschichteter Bereich / unbeschichtete Bereiche des Elektrodenvorläufers (2) 20 'coated area / coated areas of the electrode precursor (2) 40 "uncoated area / uncoated areas of the electrode precursor (2)
20" beschichteter Bereich / beschichtete Bereiche des Elektrodenvorläufers (4) 20 "coated area / coated areas of the electrode precursor (4)
40' unbeschichteter Bereich / unbeschichtete Bereiche des Elektrodenvorläufers (4)40 'uncoated area / uncoated areas of the electrode precursor (4)
30 (imaginäre) Kante oder Linie, an der das zumindest teilweise Trennen im beschichteten Bereich / in den beschichteten Bereichen (20) durchgeführt wird ("Schnittlinie") 30 (imaginary) edge or line at which the at least partial separation is performed in the coated area (s) (20) ("cut line")
30' (imaginäre) Kante oder Linie, an der das zumindest teilweise Trennen im unbeschichteten Bereich / in den unbeschichteten Bereichen (40) durchgeführt wird ("Schnittlinie")  30 '(imaginary) edge or line at which the at least partial separation is carried out in the uncoated area (s) (40) ("cut line")

Claims

Ansprüche Verfahren zur Herstellung zumindest eines Elektrodenvorläufers (2), welcher einen mit Aktivmaterial beschichteten Bereich (20') und einen unbeschichteten Bereich (40") aufweist, wobei die Schichtdicke des Aktivmaterials über den beschichteten Bereich (20') im Wesentlichen konstant ist, außer im Endbereich hin zum unbeschichteten Bereich (40"), und zumindest eines Elektrodenvorläufers (4), welcher einen mit Aktivmaterial beschichteten Bereich (20") und einen unbeschichteten Bereich (40') aufweist, wobei die Schichtdicke des Aktivmaterials über den beschichteten Bereiche (20") im Wesentlichen konstant ist, außer im Endbereich hin zum unbeschichteten Bereich (40'), aus einer Elektrodenbahn (1 ), wobei das Verfahren mindestens die folgenden Stufen (i) bis (iii) aufweist: (i) intermittierendes Auftragen von Aktivmaterial auf einen - vorzugsweise bahnförmigen - Träger (10) unter Bildung der Elektrodenbahn (1 ), derart, dass jeweils beschichtete Bereiche (20) entstehen, unterbrochen von unbeschichteten Bereichen (40), welche zwischen den beschichteten Bereichen (20) angeordnet sind, wobei das Aktivmaterial so aufgetragen wird, dass die Schichtdicke über die beschichteten Bereiche (20) im Wesentlichen konstant ist, außer in den Endbereichen hin zu den unbeschichteten Bereichen (40); (ii) zumindest teilweises - vorzugsweise vollständiges - Trennen einer Elektrodenbahn (1 ) in zumindest einem beschichteten Bereich (20), derart, dass auf der getrennten Elektrodenbahn (1 ) beschichtete Bereiche (20') und (20") entstehen, welche zuvor einen zusammenhängenden Bereich (20) gebildet haben; (iii) zumindest teilweises - vorzugsweise vollständiges - Trennen der Elektrodenbahn in einem unbeschichteten Bereich (40), derart, dass auf der geteilten Elektrodenbahn (1 ) unbeschichtete Bereiche (40') und (40") entstehen, welche zuvor einen zusammenhängenden Bereich (40) gebildet haben. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei Stufe (ii) vor Stufe (iii) oder Stufe (iii) vor Stufe (ii) durchgeführt wird, oder wobei die Stufen (ii) und (iii) gleichzeitig durchgeführt werden. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das zumindest teilweise Trennen gemäß Stufe (ii) oder Stufe (iii), oder Stufe (ii) und Stufe (iii), durch Wasserstrahl, Ausstanzen oder durch Laserschneiden erfolgt, vorzugsweise durch Laserschneiden. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Ausstanzen oder Laserschneiden so durchgeführt wird, dass die Elektrodenvorläufer (2, 4) die gleiche Länge und Breite aufweisen, wobei vorzugsweise die beschichteten Bereiche (20') und (20") relativ zueinander die gleiche Fläche, und vorzugsweise auch die unbeschichteten Bereiche (40') und (40") relativ zueinander die gleiche Fläche aufweisen. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Träger (10) auf beiden Seiten beschichtet wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Träger (10) Kupfer oder Aluminium aufweist, vorzugsweise in Folienform. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Aktivmaterial ein Material ist, welches metallisches Lithium interkalieren kann, oder wobei das Aktivmaterial ein Lithiumoxid aufweist. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Elektrodenvorläufer (2, 4) mindestens einer der folgenden zusätzlichen Stufen (iv) und (v) unterzogen wird: (iv) Bearbeiten der Bereiche (20') und (20"); (v) Bearbeiten der Bereiche (40') und (40"). Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Bearbeiten in Stufe (v) so erfolgt, dass die Bereiche (40') und (40") zu Ableiterfahnen ausgebildet werden. 0. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die unbeschichteten Bereiche (40') und (40") zweier Elektrodenvorläufer (2) und (4) im Wesentlichen nebeneinander liegen. Claims The invention relates to a method for producing at least one electrode precursor (2) which has an area (20 ') coated with active material and an uncoated area (40 "), the layer thickness of the active material being substantially constant over the coated area (20'), except in the end region towards the uncoated region (40 "), and at least one electrode precursor (4) which has an active material coated region (20") and an uncoated region (40 '), wherein the layer thickness of the active material over the coated regions (20 ") is substantially constant except at the end region toward the uncoated region (40 ') of an electrode web (1), the process comprising at least the following steps (i) to (iii): (i) intermittent application of active material a - preferably web-shaped - carrier (10) to form the electrode web (1), such that in each case coated areas (20) arise, under pitted by uncoated areas (40) disposed between the coated areas (20), the active material being applied so that the layer thickness is substantially constant over the coated areas (20), except in the end areas towards the uncoated areas (40); (ii) at least partially - preferably completely - separating an electrode web (1) in at least one coated region (20) such that coated regions (20 ') and (20 ") are formed on the separated electrode web (1) (iii) at least partially - preferably completely - separating the electrode web in an uncoated region (40) such that uncoated regions (40 ') and (40 ") are formed on the divided electrode web (1) which have previously formed a contiguous area (40). A process according to claim 1, wherein step (ii) is carried out before step (iii) or step (iii) before step (ii) or wherein steps (ii) and (iii) are carried out simultaneously. Method according to one of the preceding claims, wherein the at least partial separation according to step (ii) or step (iii), or step (ii) and step (iii), by water jet, punching or by laser cutting, preferably by laser cutting. The method of claim 3, wherein said stamping or laser cutting is performed so that said electrode precursors (2, 4) have the same length and width, preferably the coated areas (20 ') and (20 ") have the same area relative to each other, and preferably also the uncoated areas (40 ') and (40 ") have the same area relative to each other. A method according to any one of the preceding claims, wherein the carrier (10) is coated on both sides. Method according to one of the preceding claims, wherein the carrier (10) comprises copper or aluminum, preferably in foil form. The method of any one of the preceding claims, wherein the active material is a material that can intercalate metallic lithium, or wherein the active material comprises a lithium oxide. Method according to one of the preceding claims, wherein the electrode precursor (2, 4) is subjected to at least one of the following additional steps (iv) and (v): (iv) machining the regions (20 ') and (20 "); (v) Editing the areas (40 ') and (40 "). Method according to claim 8, wherein the processing in step (v) is carried out in such a way that the regions (40 ') and (40 ") are formed into collector vanes. A method according to any one of the preceding claims, wherein the uncoated regions (40') and (40 ") of two electrode precursors (2) and (4) are substantially adjacent to each other.
1. Verfahren zur Herstellung zumindest eines Elektrodenvorläufers (2), welcher einen mit Aktivmaterial beschichteten Bereich (20') und einen unbeschichteten Bereich (40") aufweist, wobei die Schichtdicke des Aktivmaterials über den beschichteten Bereich (20') im Wesentlichen konstant ist, außer im Endbereich hin zum unbeschichteten Bereich (40"), und zumindest eines Elektrodenvorläufers (4), welcher einen mit Aktivmaterial beschichteten Bereich (20") und einen unbeschichteten Bereich (40') aufweist, wobei die Schichtdicke des Aktivmaterials über den beschichteten Bereich (20") im Wesentlichen konstant ist, außer im Endbereich hin zum unbeschichteten Bereich (40'), aus einer Elektrodenbahn (1 ), wobei das Verfahren mindestens die folgenden Stufen (i) und (iii) aufweist: A method for producing at least one electrode precursor (2) which has an area (20 ') coated with active material and an uncoated area (40 "), the layer thickness of the active material being substantially constant over the coated area (20'), except in the end region towards the uncoated region (40 "), and at least one electrode precursor (4) having an active material coated region (20") and an uncoated region (40 '), wherein the layer thickness of the active material over the coated region ( 20 ") is substantially constant, except in the end region towards the uncoated region (40 '), of an electrode web (1), the process having at least the following steps (i) and (iii):
(i) intermittierendes Auftragen von Aktivmaterial auf einen - vorzugsweise bahnförmigen - Träger (10) unter Bildung der Elektrodenbahn (1 ), derart, dass jeweils beschichtete Bereiche (20) entstehen, unterbrochen von unbeschichteten Bereichen (40), welche zwischen den beschichteten Bereichen (20) angeordnet sind, wobei das Aktivmaterial so aufgetragen wird, dass die Schichtdicke über die beschichteten Bereiche (20) im Wesentlichen konstant ist, außer in den Endbereichen hin zu den unbeschichteten Bereichen (40); (I) intermittent application of active material to a - preferably web-shaped - carrier (10) to form the electrode web (1) such that in each case coated areas (20) arise, interrupted by uncoated areas (40) which between the coated areas ( 20), the active material being applied so that the layer thickness is substantially constant over the coated areas (20), except in the end areas towards the uncoated areas (40);
(iii) zumindest teilweises - vorzugsweise vollständiges - Trennen der Elektrodenbahn (1 ) - vorzugsweise quer zur Längsrichtung des Trägers (10) - in einem unbeschichteten Bereich (40), derart, dass auf der zumindest teilweise getrennten Elektrodenbahn (1 ) unbeschichtete Bereiche (40') und (40") entstehen, welche zuvor einen zusammenhängenden Bereich (40) gebildet haben, wobei die unbeschichteten Bereiche (40') und (40") zweier aneinander angrenzender, insbesondere gegenüberliegender Elektrodenvorläufer (2) und (4) derart im Schritt (iii) aus der Elektrodenbahn herausgetrennt werden, dass diese unbeschichten Bereiche (40') und (40"), welche vorzugsweise im Verhältnis zueinander die gleiche Fläche haben, im Wesentlichen nebeneinander liegen, vorzugsweise vollständig nebeneinander angeordnet sind. (Iii) at least partially - preferably completely - separating the electrode web (1) - preferably transversely to the longitudinal direction of the carrier (10) - in an uncoated area (40), such that on the at least partially separated electrode web (1) uncoated areas (40 ') and (40 "), which previously formed a contiguous region (40), wherein the uncoated regions (40') and (40") of two adjacent, in particular opposite electrode precursors (2) and (4) in such a step (iii) are separated from the electrode web, that these uncoated areas (40 ') and (40 "), which preferably in proportion have the same area to each other, are substantially adjacent to each other, preferably arranged completely side by side.
Elektrodenvorläufer (2, 4), herstellbar nach einem Verfahren wie in einem der Ansprüche 1 bis 1 1 definiert. Electrode precursor (2,4), producible according to a method as defined in any one of claims 1 to 11.
Verwendung eines Elektrodenvorläufers (2, 4) hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , oder Verwendung eines Elektrodenvorläufers (2, 4) nach Anspruch 12, zur Herstellung einer Elektrode, vorzugsweise einer Elektrode für eine Lithiumionen-Batterie. Use of an electrode precursor (2, 4) prepared according to any one of claims 1 to 11, or use of an electrode precursor (2, 4) according to claim 12 for the manufacture of an electrode, preferably an electrode for a lithium-ion battery.
4. Lithiumionen-Batterie, aufweisend den Elektrodenvorläufer (2, 4) herstellbar nach Anspruch 12, oder aufweisend den Elektrodenvorläufer (2, 4) hergestellt nach einem der Ansprüche 1 - 1 1. 4. lithium ion battery, comprising the electrode precursor (2, 4) producible according to claim 12, or comprising the electrode precursor (2, 4) prepared according to any one of claims 1-11.
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