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DE102019206124A1 - Method and device for the production of electrodes for a lithium-ion battery - Google Patents

Method and device for the production of electrodes for a lithium-ion battery Download PDF

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DE102019206124A1
DE102019206124A1 DE102019206124.9A DE102019206124A DE102019206124A1 DE 102019206124 A1 DE102019206124 A1 DE 102019206124A1 DE 102019206124 A DE102019206124 A DE 102019206124A DE 102019206124 A1 DE102019206124 A1 DE 102019206124A1
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DE
Germany
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coated
carrier film
section
electrode
punch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102019206124.9A
Other languages
German (de)
Inventor
Christian Königsbauer
Maik Otremba
Sebastian Stolpe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
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Priority to PCT/EP2020/053748 priority patent/WO2020221483A1/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Elektroden (2,4) für eine Lithium-Ionen-Batterie (6), bei dem eine bandförmige Trägerfolie (8) bereitgestellt wird, welche derart mit einem Elektrodenmaterial (10) beschichtet ist, dass in Bandlängsrichtung (L) der Trägerfolie (8) ein nicht beschichteter Abschnitt (16) zwischen einem ersten beschichteten Abschnitt (12) und einem zweiten beschichteten Abschnitt (14) angeordnet ist, und bei dem die beschichtete Trägerfolie (8) anhand eines einzigen Stanzvorgangs im Bereich des nicht beschichteten Abschnitts (16) getrennt wird, wobei sowohl ein Ableiter (20) einer dem ersten beschichteten Abschnitt (12) zugeordneten ersten Elektrode (2) mittels des ersten unbeschichteten Abschnitts (16) als auch eine Stirnseite (22) eines dem zweiten beschichteten Abschnitt (14) zugeordneten zweiten Elektrode (4) gebildet wird, welche dessen Ableiter (20) gegenüberliegt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung (42) zur Herstellung von Elektroden (2, 4) für eine Lithium-Ionen-Batterie sowie eine Lithium-Ionen-Batterie (6).The invention relates to a method for producing electrodes (2, 4) for a lithium-ion battery (6), in which a strip-shaped carrier film (8) is provided which is coated with an electrode material (10) in such a way that in the longitudinal direction of the strip (L) of the carrier film (8) an uncoated section (16) is arranged between a first coated section (12) and a second coated section (14), and in which the coated carrier film (8) is based on a single punching process in the area of the uncoated portion (16) is separated, both a conductor (20) of a first coated portion (12) associated first electrode (2) by means of the first uncoated portion (16) and an end face (22) of a second coated portion (14) associated second electrode (4) is formed, which is opposite the conductor (20). The invention also relates to a device (42) for producing electrodes (2, 4) for a lithium-ion battery and a lithium-ion battery (6).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Elektroden für eine Lithium-lonen-Batterie. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung der Elektroden sowie eine Lithium-Ionen-Batterie mit einer Anzahl an solchen Elektroden.The invention relates to a method for producing electrodes for a lithium-ion battery. The invention also relates to a device for producing the electrodes and a lithium-ion battery with a number of such electrodes.

Eine Lithium-Ionen-Batterie, im Folgenden kurz auch als Li-lonen-Batterie oder als Batterie bezeichnet, weist typischerweise mindestens eine Batteriezelle mit jeweils einer Anzahl an Anoden und Kathoden auf. Diese sind beispielsweise alternierend übereinandergestapelt, wobei zwischen den Kathoden und den Anoden jeweils ein Separator angeordnet ist.A lithium-ion battery, also referred to below as a lithium-ion battery or a battery, typically has at least one battery cell, each with a number of anodes and cathodes. These are, for example, alternately stacked one on top of the other, with a separator each being arranged between the cathodes and the anodes.

Dabei sind die zusammenfassend als Elektroden (Elektrodenblatt, Elektrodensheet) bezeichneten Anoden und Kathoden insbesondere aus Metallfolien gebildet, welche beidseitig mit Elektrodenmaterial (Aktivmaterial) beschichtet sind.The anodes and cathodes, collectively referred to as electrodes (electrode sheet, electrode sheet), are formed in particular from metal foils which are coated on both sides with electrode material (active material).

Beispielsweise werden die Elektroden aus einer bandförmigen Trägerfolie ausgeschnitten. So ist aus der DE 10 2015 218 533 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenverbundes einer Batteriezelle bekannt, bei welchem die Elektrodenfolie mittels eines Lasers, mittels eines Messers oder mittels einer Stanze unter Bildung der einzelnen Elektroden beschnitten wird.For example, the electrodes are cut out from a strip-shaped carrier film. So is from the DE 10 2015 218 533 A1 a method for producing an electrode assembly of a battery cell is known, in which the electrode film is cut by means of a laser, by means of a knife or by means of a punch to form the individual electrodes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein geeignetes Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von Elektroden anzugeben. Insbesondere soll die Herstellung dabei möglichst kosten- und zeitsparend erfolgen. Des Weiteren eine Lithium-Ionen-Batterie mit solchen Elektroden angegeben werden.The invention is based on the object of specifying a suitable method and a device for producing electrodes. In particular, the production should be carried out in the most cost and time-saving manner. Furthermore, a lithium-ion battery with such electrodes can be specified.

Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine die Merkmale des Anspruchs 1. Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 5 und bezüglich der Lithium-Ionen-Batterie mit den Merkmalen des Anspruchs 7 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren sinngemäß auch für die Vorrichtung und umgekehrt.With regard to the method, the object is achieved according to the invention by the features of claim 1. With regard to the device, the object is achieved with the features of claim 5 and with regard to the lithium-ion battery with the features of claim 7. Advantageous refinements and developments are the subject of the dependent claims. The statements made in connection with the method also apply accordingly to the device and vice versa.

Bei dem Verfahren zur Herstellung von Elektroden (Elektrodenblätter, Elektrodensheets) für eine Lithium-Ionen-Batterie wird in einem ersten Schritt eine bandförmige Trägerfolie bereitgestellt.In the method for producing electrodes (electrode sheets, electrode sheets) for a lithium-ion battery, a strip-shaped carrier film is provided in a first step.

Die Trägerfolie ist dabei derart mit einem Elektrodenmaterial (Aktivmaterial) beschichtet, dass in Bandlängsrichtung der Trägerfolie, also in Haupterstreckungsrichtung der bandförmigen Trägerfolie, ein nicht beschichteter Abschnitt zwischen einem ersten beschichteten Abschnitt und einem zweiten beschichteten Abschnitt angeordnet ist. Dies wird auch als intermittierende Beschichtung bezeichnet.The carrier film is coated with an electrode material (active material) in such a way that an uncoated section is arranged between a first coated section and a second coated section in the longitudinal direction of the carrier film, i.e. in the main direction of extent of the carrier film. This is also known as intermittent coating.

Sofern Kathoden hergestellt werden sollen, wird geeigneterweise eine Aluminiumfolie als Trägerfolie und ein Lithium-Übergangsmetall-Oxid als Elektrodenmaterial verwendet. Sofern Anoden hergestellt werden sollen, wird geeigneterweise eine Kupferfolie als Trägerfolie und Graphit als Elektrodenmaterial verwendet. Allenfalls ist die Trägerfolie besonders bevorzugt beidseitig mit dem Elektrodenmaterial beschichtet.If cathodes are to be produced, an aluminum foil is suitably used as the carrier foil and a lithium transition metal oxide is used as the electrode material. If anodes are to be produced, a copper foil is suitably used as the carrier foil and graphite as the electrode material. At most, the carrier film is particularly preferably coated on both sides with the electrode material.

Die Schichtdicke des Elektrodenmaterials, also eine Ausdehnung des Elektrodenmaterials in einer Richtung senkrecht zu einer mittels der Trägerfolie aufgespannten Richtung, beträgt beispielsweise zwischen 30 µm und 200 µm, insbesondere 100 µm. Die Trägerfolie weist beispielsweise eine Dicke zwischen 8 µm und 25 µm auf.The layer thickness of the electrode material, that is to say an expansion of the electrode material in a direction perpendicular to a direction spanned by the carrier film, is, for example, between 30 μm and 200 μm, in particular 100 μm. The carrier film has a thickness between 8 μm and 25 μm, for example.

Zur Bereitstellung der beschichteten Trägerfolie wird diese geeigneterweise von einer Rolle (Coil) abgewickelt und beispielsweise mittels einer Walze zur weiteren Verarbeitung weiter gefördert.To provide the coated carrier film, it is suitably unwound from a roll (coil) and, for example, conveyed further for further processing by means of a roller.

Verfahrensgemäß wird die beschichtete Trägerfolie in einem darauf folgenden zweiten Schritt anhand eines einzigen Stanzvorgangs, insbesondere mittels lediglich eines einzigen Stempels einer Stanze, im Bereich des nicht beschichteten Abschnitts getrennt. Es erfolgt also ein Trennschnitt im Bereich des nicht beschichteten Abschnitts, wobei eine der Elektroden von der Trägerfolie abgetrennt wird.According to the method, the coated carrier film is separated in a subsequent second step using a single punching process, in particular by means of only a single punch of a punch, in the area of the non-coated section. A separating cut is therefore made in the area of the uncoated section, one of the electrodes being separated from the carrier film.

Beim Stanzvorgang wird sowohl ein auch als Tab oder elektrische Kontaktierung bezeichneter (Zell-)Ableiter einer ersten Elektrode mittels des nicht beschichteten Bereichs gebildet. Die erste Elektrode ist dabei dem ersten beschichteten Abschnitt zugeordnet. Weiterhin wird eine Stirnseite einer zweiten Elektrode gebildet, welche dem zweiten beschichteten Abschnitt zugeordneten ist. Die Stirnseite verläuft zweckmäßigerweise quer zur Bandlängsrichtung der Trägerfolie und entsprechend quer zu einer Längsrichtung der zweiten Elektrode. Dabei liegt die Stirnseite der den Ableiter aufweisenden Seite der zweiten Elektrode gegenüber.During the punching process, a (cell) conductor, also referred to as a tab or electrical contact, of a first electrode is formed by means of the uncoated area. The first electrode is assigned to the first coated section. Furthermore, an end face of a second electrode is formed which is assigned to the second coated section. The end face expediently runs transversely to the longitudinal direction of the carrier film and correspondingly transversely to a longitudinal direction of the second electrode. The end face of the side of the second electrode which has the arrester lies opposite.

Zusammenfassend wird mittels lediglich eines einzigen Stanzvorgangs sowohl der Ableiter der ersten Elektrode als auch die dem Ableiter gegenüberliegende Stirnseite der zweiten Elektrode gebildet. Also sind mittels des Stanzvorgangs die jeweiligen Stirnseiten beider Elektroden gleichzeitig gebildet. Aufgrund dessen ist vorteilhafterweise eine für die Herstellung der Elektroden notwendige Zeitdauer vergleichsweise klein. Mit anderen Worten ist eine Prozessrate der Herstellung der Elektroden erhöht.In summary, both the arrester of the first electrode and the end face of the second electrode opposite the arrester are formed by means of only a single punching process. The respective end faces of both electrodes are thus formed simultaneously by means of the punching process. Because of this, a for the time required to manufacture the electrodes is comparatively short. In other words, a process rate of manufacturing the electrodes is increased.

Gemäß einer geeigneten Ausgestaltung wird eine solche Trägerfolie herangezogen, deren Ausdehnung in Bandquerrichtung der Breite der herzustellenden Elektroden entspricht. Besonders bevorzugt ist die Trägerfolie in Bandquerrichtung in den beschichteten Bereichen durchgehend mit dem Elektrodenmaterial versehen. According to a suitable embodiment, such a carrier film is used, the extent of which in the transverse direction of the tape corresponds to the width of the electrodes to be produced. The carrier film is particularly preferably provided with the electrode material throughout in the coated areas in the transverse direction of the tape.

Auf diese Weise ist zur Herstellung der Elektroden lediglich der einzige Stanzvorgang notwendig, bei welchem die Trägerfolie im Bereich des nicht beschichteten Abschnitts getrennt wird. Es erfolgt also kein Schnitt entlang des vollständigen Umfangs der Elektrode, sondern lediglich an der Stirnseite und an der den Ableiter aufweisenden Seite. Zusammenfassend erfolgt kein sogenannter Vollschnitt entlang des gesamten Umfangs der Elektrode sondern lediglich ein Trennschnitt. Somit ist eine Schnittfläche vergleichsweise klein. Dies resultiert vorteilhaft in einer vergleichsweise kurzen für den Stanzvorgang notwendigen Zeitdauer. Weiterhin resultiert eine vergleichsweise kleine Schnittfläche in einer reduzierten Bildung von Partikeln, insbesondere des Elektrodenmaterials, im Zuge des Stanzvorgangs. Infolgedessen ist vorteilhaft eine Absaugung nicht oder lediglich im geringem Maß notwendig.In this way, only the single punching process is necessary to manufacture the electrodes, in which the carrier film is separated in the area of the non-coated section. There is therefore no cut along the entire circumference of the electrode, but only on the end face and on the side having the arrester. In summary, there is no so-called full cut along the entire circumference of the electrode, but only a separating cut. Thus, a cut area is comparatively small. This advantageously results in a comparatively short period of time required for the punching process. Furthermore, a comparatively small cut surface results in a reduced formation of particles, in particular of the electrode material, in the course of the punching process. As a result, suction is advantageously not necessary or only necessary to a small extent.

Zudem ist aufgrund der Verwendung einer solchen Trägerfolie, deren Ausdehnung in Bandquerrichtung gleich der Breite der herzustellenden Elektroden ist, kein abzutrennender Rand in Bandquerrichtung neben dem für die Elektrode bildenden Bereich angeordnet, so dass kein Aufwickler (Aufwickelvorrichtung) für diesen Rand (Restcoilware) notwendig ist. Folglich ist eine kostensparende Herstellung der Elektroden realisierbar.In addition, due to the use of such a carrier film, the extent of which in the transverse direction of the tape is equal to the width of the electrodes to be produced, there is no edge to be separated in the transverse direction of the tape next to the area forming the electrode, so that no winder (winding device) is necessary for this edge (residual coil) . Consequently, a cost-saving production of the electrodes can be realized.

Herstellungsbedingt kann die Beschichtung der Trägerfolie mit dem Elektrodenmaterial in Randbereichen der beschichteten Abschnitte bezüglich der Bandlängsrichtung eine Schichtdicke aufweisen, welche unterschiedlich, insbesondere kleiner, als eine Schichtdicke im Zentrum des jeweiligen beschichteten Abschnitts ist. Beispielsweise beträgt eine Schichtdicke endseitig in Bandlängsrichtung lediglich 80 µm, wobei die Schichtdicke im Zentrum dieses beschichteten Abschnitts 100 µm beträgt. Eine solche ungleichmäßige Schichtdicke des Elektrodenmaterials kann nachteilig in einer verringerten Kapazität der Lithium-Ionen-Batterie resultieren.Due to the manufacturing process, the coating of the carrier film with the electrode material in the edge regions of the coated sections can have a layer thickness with respect to the longitudinal direction of the strip which is different, in particular smaller than a layer thickness in the center of the respective coated section. For example, a layer thickness is only 80 μm at the end in the longitudinal direction of the strip, the layer thickness in the center of this coated section being 100 μm. Such an uneven layer thickness of the electrode material can disadvantageously result in a reduced capacity of the lithium-ion battery.

Um dies zu vermeiden wird gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens im Zuge des Stanzvorgangs ein an den unbeschichteten Abschnitt angrenzender Teilbereich des ersten beschichteten Abschnitts und/oder des zweiten beschichteten Abschnitts abgetrennt. Also weist der erste beschichtete Abschnitt und/oder der zweite beschichtete Abschnitt in Bandlängsrichtung vor dem Stanzvorgang eine größere Ausdehnung in Bandlängsrichtung auf, als der entsprechende beschichtete Abschnitt der herzustellenden Elektrode.In order to avoid this, according to an advantageous embodiment of the method, in the course of the punching process, a sub-area of the first coated section and / or the second coated section adjoining the uncoated section is cut off. Thus, the first coated section and / or the second coated section in the longitudinal direction of the strip has a greater extent in the longitudinal direction of the strip than the corresponding coated section of the electrode to be produced before the punching process.

Des Weiteren ist auf diese Weise ein Ausgleich von Toleranzen und/oder von Ungenauigkeiten bei der Positionierung des unbeschichteten Abschnitts beim Stanzvorgang ermöglicht. Zusammenfassend ist eine Prozesssicherheit erhöht.Furthermore, in this way it is possible to compensate for tolerances and / or inaccuracies in the positioning of the uncoated section during the punching process. In summary, process reliability is increased.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt der Stanzvorgang derart, dass die im Zuge dessen gebildeten Ecken der ersten Elektrode und/oder die Ecken der zweiten Elektrode abgerundet sind. Mit anderen Worten weisen die Ecken der mittels des Stanzvorgangs gebildeten Elektroden eine Abrundung auf.According to an expedient embodiment of the method, the punching process takes place in such a way that the corners of the first electrode and / or the corners of the second electrode that are formed in the course of this are rounded. In other words, the corners of the electrodes formed by means of the stamping process are rounded.

Vorteilhafterweise ist aufgrund der Abrundung ein Lösen, insbesondere ein Abplatzen, der Beschichtung im Bereich der Ecken vermieden. Des Weiteren ist eine derart abgerundete Ecke mittels einer Stanze vergleichsweise einfach herzustellen.Advantageously, because of the rounding, loosening, in particular chipping, of the coating in the area of the corners is avoided. Furthermore, such a rounded corner is comparatively easy to produce by means of a punch.

Beispielsweise beträgt ein Radius einer derartigen Abrundung zwischen 0,5 mm und 2 mm, insbesondere 1 mm. Folglich ist das Lösen der Beschichtung, also des Elektrodenmaterials, vermieden oder eine Gefahr dessen zumindest verringert, wobei der aufgrund der Abrundung lediglich eine vergleichsweise kleine, mit der Beschichtung versehene Fläche der Trägerfolie abgetrennt wird.For example, a radius of such a rounding is between 0.5 mm and 2 mm, in particular 1 mm. As a result, the loosening of the coating, that is to say of the electrode material, is avoided or a risk of this is at least reduced, with only a comparatively small area of the carrier film provided with the coating being cut off due to the rounding.

Eine Vorrichtung zur Herstellung von Elektroden für eine Lithium-Ionen-Batterie, welche insbesondere zur Durchführung des Verfahrens in einer der oben dargestellten Varianten vorgesehen und eingerichtet ist, weist eine Fördereinrichtung zum Fördern einer Trägerfolie zu einer Stanze hin auf. Dabei ist die Trägerfolie derart mit einem Elektrodenmaterial beschichtet ist, dass in Bandlängsrichtung der Trägerfolie ein nicht beschichteter Abschnitt zwischen einem ersten beschichteten Abschnitt und einem zweiten beschichteten Abschnitt angeordnet ist.A device for producing electrodes for a lithium-ion battery, which is provided and set up in particular for carrying out the method in one of the variants presented above, has a conveying device for conveying a carrier film to a punch. The carrier film is coated with an electrode material in such a way that an uncoated section is arranged between a first coated section and a second coated section in the longitudinal direction of the carrier film.

Beispielsweise ist die Trägerfolie auf einer Rolle aufgewickelt und wird zum Fördern zur Stanze hin von der Rolle abgewickelt. Die Fördereinrichtung ist dabei beispielsweise eine Walze der Abwickelvorrichtung, wobei die Trägerfolie aufgrund eines Walzenvorschubs zur Stanze hin gefördert wird.For example, the carrier film is wound up on a roll and is unwound from the roll for conveying to the punch. The conveying device is, for example, a roller of the unwinding device, the carrier film being conveyed to the punch due to a roller advance.

Alternativ ist die Fördereinrichtung ein Förderband, vorzugsweise ein Vakuumband, mittels welchem die abgewickelte Trägerfolie zur Stanze gefördert wird. Dabei fördert das Förderband die Folie kontinuierlich, also mit gleichbleibender Fördergeschwindigkeit, zur Stanze hin. Beispielsweise ist bei dieser Ausgestaltung die Stanze entlang der Förderrichtung verstellbar. Alternativ hierzu ist die Stanze als eine Rotationsstanze ausgebildet. Aufgrund der kontinuierlichen Förderung der Trägerfolie ist vorteilhaft eine für die Herstellung der Elektroden notwendige Zeitdauer vergleichsweise klein, also eine zeitsparende Herstellung realisiert.Alternatively, the conveyor device is a conveyor belt, preferably a vacuum belt, by means of which the unwound carrier film is conveyed to the punch. The conveyor belt conveys the film continuously, i.e. at a constant rate Conveyor speed towards the punch. In this embodiment, for example, the punch can be adjusted along the conveying direction. As an alternative to this, the punch is designed as a rotary punch. Due to the continuous conveyance of the carrier film, the time required for the manufacture of the electrodes is advantageously comparatively short, that is, time-saving manufacture is realized.

Alternativ hierzu weist das Förderband eine Start/Stopp-Funktion auf. Mit anderen Worten kann der Fördervorgang der Trägerfolie angehalten werden. Geeigneterweise wird das Förderband für den Stanzvorgang im Bereich des oder eines nicht beschichteten Bereichs angehalten. Somit ist die Trägerfolie für den Stanzvorgang feststehend, also ortsfest. Dementsprechend muss die Stanze also nicht in oder entgegen der Förderrichtung des Förderbandes verstellt werden, so dass die Stanze vorteilhaft vergleichsweise einfach ausgebildet ist.As an alternative to this, the conveyor belt has a start / stop function. In other words, the conveying process of the carrier film can be stopped. The conveyor belt is suitably stopped for the punching process in the area of the or an uncoated area. Thus, the carrier film for the punching process is fixed, that is, stationary. Accordingly, the punch does not have to be adjusted in or against the conveying direction of the conveyor belt, so that the punch advantageously has a comparatively simple design.

Weiterhin weist die Vorrichtung eine Messeinrichtung, beispielsweise einen Sensor oder eine Kamera, auf, welche der Bestimmung der Position des unbeschichteten Abschnitts auf der Trägerfolie dient. Beispielsweise wird zusätzlich die Schichtdicke des Elektrodenmaterials mittels der Messeinrichtung bestimmt.Furthermore, the device has a measuring device, for example a sensor or a camera, which is used to determine the position of the uncoated section on the carrier film. For example, the layer thickness of the electrode material is also determined by means of the measuring device.

Die Stanze weist zum Trennen der beschichteten Trägerfolie im Bereich des nicht beschichteten Abschnitts einen C-förmigen oder einen L-förmigen Stempel auf. The punch has a C-shaped or an L-shaped punch for separating the coated carrier film in the area of the uncoated section.

Sofern die Stanze nicht als Rotationsstanze ausgebildet ist, weist die Stanze vorzugsweise lediglich einen einzigen Stempel auf. Allenfalls wird beim Stanzvorgang mittels des Stempels anhand des ersten unbeschichteten Abschnitts ein Ableiter einer dem ersten beschichteten Abschnitt zugeordneten ersten Elektrode sowie eine Stirnseite eines dem zweiten beschichteten Abschnitt zugeordneten zweiten Elektrode gebildet, welche Stirnseite dessen Ableiter gegenüberliegt.If the punch is not designed as a rotary punch, the punch preferably only has a single punch. At most, during the punching process by means of the stamp, an arrester of a first electrode assigned to the first coated section and an end face of a second electrode assigned to the second coated section, which end face is opposite its arrester, are formed using the first uncoated section.

Der C-förmige Stempel weist einen C-Vertikalschenkel auf, an dessen Freiendseiten zwei zueinander parallele und senkrecht zum C-Vertikalschenkel orientierte C-Horizontalschenkel angeordnet sind. Entsprechend weist der L-förmige Stempel einen L-Vertikalschenkel auf, wobei an einer dessen Freienden ein zum L-Vertikalschenkel senkrecht orientierter L-Horizontalschenkel angeordnet ist.The C-shaped punch has a C-vertical leg, on the free end sides of which two C-horizontal legs are arranged which are parallel to one another and oriented perpendicular to the C-vertical leg. Correspondingly, the L-shaped punch has an L-vertical leg, with an L-horizontal leg oriented perpendicular to the L-vertical leg being arranged on one of its free ends.

Der C-Vertikalschenkel und der L-Horizontalschenkel dienen dabei der Bildung der dem Ableiter gegenüberliegenden Stirnseite der entsprechenden Elektrode.The C-vertical leg and the L-horizontal leg serve to form the end face of the corresponding electrode opposite the arrester.

Die beiden C-Horizontalschenkel und der L-Horizontalschenkel dienen dabei der Bildung des Ableiters. So ist der Ableiter bei Verwendung des C-förmigen Stempels durch unbeschichteten Abschnitt zwischen den C-Horizontalschenkeln gebildet. Folglich ist der Ableiter zentral an der dieser aufweisenden Stirnseite angeordnet. Bei Verwendung des L-förmigen Stempels ist der Ableiter durch unbeschichteten Abschnitt bezüglich der Bandquerrichtung neben dem L-Horizontalschenkel gebildet. Folglich ist der Ableiter seitlich (außen) an der entsprechenden Stirnseite angeordnet.The two C-horizontal legs and the L-horizontal leg are used to form the arrester. When using the C-shaped punch, the arrester is formed by an uncoated section between the C horizontal legs. Consequently, the arrester is arranged centrally on the end face that has it. When using the L-shaped die, the arrester is formed by an uncoated section next to the L-horizontal leg with respect to the transverse direction of the strip. As a result, the arrester is arranged laterally (outside) on the corresponding end face.

Aufgrund der Verwendung lediglich eines einzigen Stempels ist eine vergleichsweise einfacher Aufbau und Betrieb der Stanze ermöglicht. So ist insbesondere im Vergleich zu Stanzen, welche in einem ersten Stanzvorgang mittels eines ersten Stempels den Ableiter bilden und in einem weiteren, zweiten Stanzvorgang mittels eines zweiten Stempels die dem Ableiter gegenüberliegende Stirnseite der Elektrode bilden, keine koordinierte Ansteuerung der beiden Stempel notwendig. The use of only a single punch enables the punch to be constructed and operated in a comparatively simple manner. In particular, in comparison to punches which form the arrester in a first punching process by means of a first punch and in a further, second punching process by means of a second punch, form the end face of the electrode opposite the arrester, no coordinated control of the two punches is necessary.

Weiterhin ist die Vorrichtung zur Herstellung von Elektroden unterschiedlicher Länge, also Ausdehnung in Längsrichtung der Elektrode, geeignet. Hierzu ist lediglich eine Trägerfolie zu verwenden, deren beschichtete Abschnitte eine entsprechende Ausdehnung in Bandlängsrichtung aufweist. Der Stanzvorgang erfolgt dabei weiterhin entsprechend der mittels der Messeinrichtung erfassten Position des unbeschichteten Abschnitts auf der Trägerfolie.Furthermore, the device is suitable for producing electrodes of different lengths, that is to say extending them in the longitudinal direction of the electrode. For this purpose, only a carrier film is to be used, the coated sections of which have a corresponding extension in the longitudinal direction of the tape. The punching process continues to take place in accordance with the position of the uncoated section on the carrier film detected by means of the measuring device.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine Absauganlage für im Zuge des Stanzvorgangs entstehende Partikel, insbesondere des Elektrodenmaterials, auf. Deshalb ist die Absauganlage im Bereich der Stanze angeordnet.According to an expedient embodiment, the device has a suction system for particles, in particular the electrode material, that are produced in the course of the punching process. This is why the extraction system is located in the area of the punch.

Dabei werden die Partikel beispielsweise in und/oder entgegen der Förderrichtung des Förderbandes abgesaugt. Alternativ oder zusätzlich werden die Partikel in einer Richtung quer zur Förderrichtung des Förderbandes abgesaugt.The particles are sucked off, for example, in and / or against the conveying direction of the conveyor belt. Alternatively or additionally, the particles are sucked off in a direction transverse to the conveying direction of the conveyor belt.

Beispielsweise werden die Elektroden aufgrund des Walzenvorschubs bzw. aufgrund der Rotation der als Rotationsstanze ausgebildeten Stanze oder aufgrund des Verstellens der Stanze entlang der Förderrichtung der Trägerfolie auf eine Ablage gefördert. Alternativ hierzu weist die Vorrichtung beispielsweise eine zusätzliche zweite Fördereinrichtung zum Fördern der Elektroden von Stanze zur Ablage auf. Die zweite Fördereinrichtung ist dabei geeigneterweise als ein Vakuumband ausgebildet.For example, the electrodes are conveyed to a tray due to the roll feed or due to the rotation of the punch designed as a rotary punch or due to the adjustment of the punch along the conveying direction of the carrier film. As an alternative to this, the device has, for example, an additional second conveying device for conveying the electrodes from the punch to the deposit. The second conveyor device is suitably designed as a vacuum belt.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist eine Lithium-Ionen-Batterie, beispielsweise eine als Traktionsbatterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs ausgebildete Lithium-Ionen-Batterie, eine Anzahl an Elektroden auf, welche gemäß dem Verfahren und/oder mittels einer Vorrichtung nach einer der oben dargestellten Varianten hergestellt sind. Die (Lithium-lonen-)Batterie umfasst dabei mindestens eine Batteriezelle, in welcher die Elektroden aufgenommen sind. Insbesondere ist die mindestens eine Batteriezelle der Lithium-Ionen-Batterie als eine sogenannte Pouch-Zelle ausgebildet.According to an expedient embodiment, a lithium-ion battery, for example one as a traction battery, has an electrical one powered motor vehicle trained lithium-ion battery, a number of electrodes, which are produced according to the method and / or by means of a device according to one of the variants shown above. The (lithium-ion) battery comprises at least one battery cell in which the electrodes are accommodated. In particular, the at least one battery cell of the lithium-ion battery is designed as a so-called pouch cell.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

  • 1 in einem Flussdiagramm einen Verfahrensablauf zur Herstellung von Elektroden für die Lithium-Ionen-Batterie, wobei eine intermittierend mit Elektrodenmaterial beschichtete bandförmige Trägerfolie im Bereich eines unbeschichteten Abschnitts anhand eines einzigen Stanzvorgangs getrennt wird,
  • 2a,b schematisch in einer Draufsicht die bandförmige Trägerfolie, bei welcher in Bandlängsrichtung der nicht beschichtete Abschnitt zwischen einem ersten beschichteten Abschnitt und einem zweiten beschichteten Abschnitt angeordnet ist, sowie den Umfang zweier Varianten eines zum Trennen der Trägerfolie verwendeten Stempels einer Stanze,
  • 3a,b zwei Elektroden, welche anhand eines Stanzvorgangs mittels der in der 2a bzw. 2b dargestellten Varianten der Stempel hergestellt sind,
  • 4 eine Vorrichtung zum Herstellen der Elektroden, wobei die Vorrichtung einen Abwickler für die Trägerfolie von einer Rolle sowie ein Vakuumband zur Förderung der abgewickelten Trägerfolie zur Stanze aufweist, und wobei die Stanze einen einzigen Stempel zum Trennen der Trägerfolie im Bereich des unbeschichteten Abschnitts aufweist, und
  • 5 schematisch eine Lithium-Ionen-Batterie mit Anoden und mit Kathoden.
Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing. Show in it:
  • 1 in a flowchart a process sequence for the production of electrodes for the lithium-ion battery, a strip-shaped carrier film intermittently coated with electrode material being separated in the area of an uncoated section using a single punching process,
  • 2a, b schematically in a top view the tape-shaped carrier film, in which the uncoated section is arranged in the longitudinal direction of the tape between a first coated section and a second coated section, as well as the scope of two variants of a punch of a punch used to separate the carrier film,
  • 3a, b two electrodes, which are based on a punching process by means of the 2a or. 2 B shown variants of the stamp are made,
  • 4th a device for producing the electrodes, the device having an unwinder for the carrier film from a roll and a vacuum belt for conveying the unwound carrier film to the punch, and wherein the punch has a single punch for separating the carrier film in the area of the uncoated section, and
  • 5 schematically a lithium-ion battery with anodes and with cathodes.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference symbols in all figures.

In der 1 ist anhand eines Flussdiagramms ein Verfahren zur Herstellung von Elektroden 2, 4 für eine Lithium-Ionen-Batterie 6 dargestellt.In the 1 FIG. 3 is a method for manufacturing electrodes using a flow chart 2 , 4th for a lithium-ion battery 6 shown.

Dabei wird in einem ersten Schritt I eine bandförmige Trägerfolie 8 bereitgestellt. Wie insbesondere in den 2a und 2b erkennbar ist, ist diese intermittierend mit einem Elektrodenmaterial 10 beschichtet. So ist in Bandlängsrichtung L der Trägerfolie 8, also in deren Haupterstreckungsrichtung, zwischen zwei beschichteten Abschnitten, nämlich zwischen einem ersten beschichteten Abschnitt 12 und einem zweiten beschichteten Abschnitt 14, ein nicht beschichteter Abschnitt 16 angeordnet. Die Trägerfolie 8 ist dabei beidseitig mit dem Elektrodenmaterial 10 beschichtet (vgl. auch 3). Zum Zwecke einer besseren Erkennbarkeit sind die beschichteten Abschnitte 12 und 14 schraffiert dargestellt.This is the first step I. a tape-shaped carrier film 8th provided. As in particular in the 2a and 2 B can be seen, this is intermittent with an electrode material 10 coated. So is in the longitudinal direction of the tape L. the carrier film 8th , that is, in their main direction of extent, between two coated sections, namely between a first coated section 12 and a second coated section 14th , an uncoated section 16 arranged. The carrier film 8th is with the electrode material on both sides 10 coated (see also 3 ). For the sake of better visibility the coated sections are 12 and 14th shown hatched.

In einem zweiten Schritt II des Verfahrens wird anhand eines einzigen Stanzvorgangs die Trägerfolie 8 im Bereich des nicht beschichteten Abschnitts 16 getrennt.In a second step II of the process, the carrier film is created using a single punching process 8th in the area of the uncoated section 16 Cut.

Anhand des lediglich einen Stanzvorgangs wird zum einen eine erste Stirnseite 18 sowie mittels des nicht beschichteten Bereichs 12 ein an der ersten Stirnseite angeordneter (Zell-)Ableiter 20 einer ersten Elektrode 2 gebildet. Die erste Elektrode 2 ist dabei dem ersten beschichteten Abschnitt 12 zugeordnet. Zum anderen wird beim lediglich einen Stanzvorgang eine der ersten Stirnseite gegenüberliegende zweite Stirnseite 22 einer zweiten Elektrode 4 gebildet, welche zweite Elektrode 4 dem zweiten beschichteten Abschnitt 14 zugeordnet ist. Die zweite Stirnseite 22 verläuft quer zur Bandlängsrichtung L der Trägerfolie 8, also in Bandlängsrichtung Q.On the one hand, a first end face is created on the basis of the only one punching process 18th as well as by means of the uncoated area 12 a (cell) arrester arranged on the first end face 20th a first electrode 2 educated. The first electrode 2 is the first coated section 12 assigned. On the other hand, in the case of only one punching process, a second end face opposite the first end face becomes 22nd a second electrode 4th formed which second electrode 4th the second coated section 14th assigned. The second face 22nd runs transversely to the longitudinal direction L of the carrier film 8th , i.e. in the longitudinal direction of the belt Q .

Zudem wird die zweite Elektroden 4 von der Trägerfolie 8 abgetrennt.In addition, the second electrodes 4th from the carrier film 8th severed.

Wie des Weiteren in den 2a und 2b dargestellt ist, entspricht die Breite der anhand der Trägerfolie 8 herzustellenden Elektroden 2 und 4 der Ausdehnung der Trägerfolie 8 in Bandquerrichtung Q. Zur Herstellung der Elektroden 2 und 4 wird die Trägerfolie 8 also lediglich im Bereich des nicht beschichteten Bereichs 16 getrennt. Weitere Schnitte oder Stanzvorgänge an der an die erste Stirnseite 18 bzw. an die zweite Stirnseite 22 angrenzenden Längsseite 24 sind somit nicht notwendig. Es erfolgt also kein Zuschnitt der Elektroden 2 und 4 entlang deren gesamten Umfang.As also in the 2a and 2 B is shown, the width corresponds to that based on the carrier film 8th electrodes to be manufactured 2 and 4th the expansion of the carrier film 8th in the transverse direction of the tape Q . For making the electrodes 2 and 4th becomes the carrier film 8th so only in the area of the uncoated area 16 Cut. Further cuts or punching operations on the first face 18th or to the second face 22nd adjacent long side 24 are therefore not necessary. So there is no cutting of the electrodes 2 and 4th along their entire perimeter.

Für den Stanzvorgang wird eine Stanze 26 herangezogen, welche insbesondere in der 4 dargestellt ist. In den 2a und 2b ist jeweils der Umfang eines das Trennen der Trägerfolie 8 bewirkenden Stempels 28 der Stanze 26 strichpunktiert dargestellt. Der Stempel 28 gemäß der 2a ist C-förmig ausgebildet. Der Stempel 28 gemäß der 2b ist dagegen L-förmig ausgebildet.A punch is used for the punching process 26th used, which in particular in the 4th is shown. In the 2a and 2 B is in each case the scope of the separation of the carrier film 8th effecting stamp 28 the punch 26th shown in dash-dotted lines. The Stamp 28 according to the 2a is C-shaped. The Stamp 28 according to the 2 B however, is L-shaped.

Der C-förmige Stempel 28 gemäß der 2a weist einen Vertikalschenkel 30 auf, an dessen Freiendseiten zwei zueinander parallele und senkrecht zum Vertikalschenkel 30 orientierte Horizontalschenkel 32 angeordnet sind.The C-shaped stamp 28 according to the 2a has a vertical leg 30th on, on the free end of two parallel and perpendicular to the vertical leg 30th oriented horizontal legs 32 are arranged.

Der L-förmige Stempel 28 gemäß der 2b weist einen Vertikalschenkel 34 auf, wobei an einer dessen Freienden ein zum Vertikalschenkel 34 senkrecht orientierter Horizontalschenkel 36 angeordnet ist. Zur Vermeidung einer Verwechslung werden im Folgenden der Vertikalschenkel 30 des C-förmigen Stempels 28 als C-Vertikalschenkel, die Horizontalschenkel des C-förmigen Stempels 28 als C-Horizontalschenkel, der Vertikalschenkel 34 des L-förmigen Stempels 28 als L-Vertikalschenkel und der Horizontalschenkel des L-förmigen Stempels 28 als L-Horizontalschenkel bezeichnet.The L-shaped stamp 28 according to the 2 B has a vertical leg 34 on, being on one its free ends to the vertical leg 34 vertically oriented horizontal leg 36 is arranged. To avoid confusion, the vertical legs are shown below 30th of the C-shaped stamp 28 as C-vertical legs, the horizontal legs of the C-shaped punch 28 as the C-horizontal leg, the vertical leg 34 of the L-shaped stamp 28 as the L-vertical leg and the horizontal leg of the L-shaped punch 28 referred to as the L-horizontal leg.

Der C-Vertikalschenkel 30 bzw. der L-Horizontalschenkel 34 dienen der Bildung der dem Ableiter 20 gegenüberliegenden zweiten Stirnseite 22 der jeweiligen Elektrode 4. Die beiden C-Horizontalschenkel 32 und der L-Horizontalschenkel 36 dienen dabei der Bildung des Ableiters 20.The C-vertical leg 30th or the L-horizontal leg 34 serve to form the arrester 20th opposite second end face 22nd of the respective electrode 4th . The two C-horizontal legs 32 and the L-horizontal leg 36 serve to form the arrester 20th .

Dabei wird beim C-förmigen Stempels der Ableiter 20 durch denjenigen Bereich des unbeschichteten Abschnitts 16 gebildet, welcher im Zuge des Stanzvorgangs in Bandquerrichtung Q zwischen den C-Horizontalschenkeln angeordnet ist. Folglich ist der Ableiter 20 zentral an der ersten Stirnseite 18 angeordnet. Eine dementsprechend ausgebildete Elektrode ist in der 3a dargestellt.In the case of the C-shaped stamp, the arrester becomes 20th through that area of the uncoated section 16 formed, which in the course of the punching process in the transverse direction of the tape Q is arranged between the C-horizontal legs. Hence the arrester 20th centrally on the first face 18th arranged. A correspondingly designed electrode is in the 3a shown.

Bei Verwendung des L-förmigen Stempels 28 ist der Ableiter 20 durch denjenigen Bereich des unbeschichteten Abschnitts 16 gebildet, welcher bezüglich der Bandquerrichtung Q neben dem L-Horizontalschenkel 36 angeordnet ist. Infolgedessen ist der Ableiter 20 seitlich an der ersten Stirnseite 18 angeordnet. In der 3b ist eine entsprechende Elektrode dargestellt.When using the L-shaped stamp 28 is the arrester 20th through that area of the uncoated section 16 formed, which with respect to the tape transverse direction Q next to the L-horizontal leg 36 is arranged. As a result, the arrester 20th laterally on the first face 18th arranged. In the 3b a corresponding electrode is shown.

Wie in den 2a und 2b erkennbar ist, ist der L-förmige bzw. der C-förmige Stempel 28 derart ausgebildet, dass die mittels des Stanzvorgangs gebildeten Ecken der Elektroden 2, 4 abgerundet sind. Hierzu weisen die die Horizontalschenkel 36 bzw. 32 an deren Enden einen serifenartigen Fortsatz 38 bzw. eine entsprechende Rundung 40 auf.As in the 2a and 2 B can be seen, is the L-shaped or the C-shaped punch 28 designed such that the corners of the electrodes formed by means of the punching process 2 , 4th are rounded. To this end, the horizontal legs point 36 or. 32 at the ends a serif-like extension 38 or a corresponding rounding 40 on.

Beim Stanzvorgang, also im Zuge des zweiten Schrittes II, wird ein an den unbeschichteten Abschnitt 16 angrenzender Teilbereich des ersten beschichteten Abschnitts 12 und des zweiten beschichteten Abschnitts 14 abgetrennt. Hierzu erstreckt sich der Stempel 28, wie in den 2a und 2b dargestellt ist, in Bandlängsrichtung L sowohl über die entsprechenden Teilbereiche des ersten beschichteten Abschnitts 12, des zweiten beschichteten Abschnitts 14 sowie des dazwischen angeordneten unbeschichteten Abschnitts 16.During the punching process, i.e. in the course of the second step II , one becomes attached to the uncoated section 16 adjoining portion of the first coated section 12 and the second coated portion 14th severed. For this purpose, the stamp extends 28 as in the 2a and 2 B is shown, in the longitudinal direction L of the tape both over the corresponding subregions of the first coated section 12 , the second coated section 14th as well as the uncoated section arranged in between 16 .

Endseitig bezüglich der Bandlängsrichtung L können die beschichteten Abschnitte 12 und 14 herstellungsbedingt eine ungleichmäßige Schichtdicke aufweisen. Anhand des Abtrennens dieser Teilbereiche ist ein solcher Bereich mit ungleichmäßiger Schichtdicke von den Elektrode 2 und 4 abgetrennt.At the end with respect to the longitudinal direction L of the tape, the coated sections 12 and 14th have an uneven layer thickness due to the manufacturing process. On the basis of the separation of these partial areas, such an area is with an uneven layer thickness from the electrode 2 and 4th severed.

In der 4. Ist eine Vorrichtung 42 zum Herstellen der Elektroden 2, 4 dargestellt. Diese ist insbesondere zur Durchführung des oben dargestellten Verfahrens geeignet und eingerichtet. Entsprechend gelten für die Vorrichtung 42 die Ausführungen zum Verfahren, insbesondere die Ausführungen zum Stempel 28 der Stanze 26, in analoger Weise.In the 4th . Is a device 42 for making the electrodes 2 , 4th shown. This is particularly suitable and set up for carrying out the method presented above. The same applies to the device 42 the comments on the procedure, in particular the comments on the stamp 28 the punch 26th , in an analogous way.

Die beschichtete Trägerfolie 8 ist auf einer auch als Coil bezeichneten Rolle 44 aufgewickelt. Die Vorrichtung 42 weist einen Abwickler (eine Abwickelvorrichtung) mit Walzen 46 auf, mittels welchen die Trägerfolie 8 an eine als Vakuumband ausgebildete erste Fördereinrichtung 48 geführt ist. Die erste Fördereinrichtung 48 fördert die abgewickelte Trägerfolie 8 zur Stanze 26 hin.The coated carrier film 8th is on a role also known as a coil 44 wound up. The device 42 has an unwinder (an unwinder) with rollers 46 on, by means of which the carrier film 8th to a first conveyor device designed as a vacuum belt 48 is led. The first conveyor 48 conveys the unwound carrier film 8th to the punch 26th down.

Weiterhin weist die Vorrichtung 42 eine Messeinrichtung 50 auf, welche hier beispielsweise als eine Kamera ausgebildet ist. Diese erfasst bzw. bestimmt eine Position des unbeschichteten Abschnitts 16 im Zuge des Fördervorgangs der Trägerfolie 8.Furthermore, the device 42 a measuring device 50 on, which is designed here, for example, as a camera. This detects or determines a position of the uncoated section 16 in the course of the conveying process of the carrier film 8th .

Die Stanze 26 weist den Stempel 28 sowie eine entsprechende Matrize 52 auf. Die Trägerfolie 8 ist dabei mittels der ersten Fördereinrichtung 48 zwischen den Stempel 28 und die Matrize förderbar. Die Stanze 26 ist dabei entsprechend der erfassten und/oder bestimmten Position des unbeschichteten Bereichs 16 betrieben. In der 4 ist der Stempel 28 L-förmig entsprechend den Ausführungen der 2b ausgebildet. In einer nicht weiter dargestellten Alternative ist der Stempel 28 C-förmig entsprechend den Ausführungen zu den 2a ausgebildet.The punch 26th assigns the stamp 28 as well as a corresponding die 52 on. The carrier film 8th is by means of the first conveyor 48 between the punches 28 and the die can be conveyed. The punch 26th is in accordance with the detected and / or determined position of the uncoated area 16 operated. In the 4th is the stamp 28 L-shaped according to the explanations of 2 B educated. In an alternative, not shown, is the stamp 28 C-shaped according to the explanations for the 2a educated.

Die Vorrichtung 42 umfasst weiterhin eine zweite Fördereinrichtung 54. Diese fördert die von der Trägerfolie 8 mittels der Stanze 26 abgetrennten Elektroden 2 und 4 von der Stanze 26 zu einer nicht weiter dargestellten Ablage. Die zweite Fördereinrichtung 54 ist ebenfalls als ein Vakuumband ausgebildet.The device 42 further comprises a second conveyor 54 . This promotes the from the carrier film 8th by means of the punch 26th separated electrodes 2 and 4th from the punch 26th to a storage not shown further. The second conveyor 54 is also designed as a vacuum belt.

Eine Absauganlage 56 der Vorrichtung für im Zuge des Stanzvorgangs entstehende Partikel, insbesondere des Elektrodenmaterials 10 ist im Bereich der Stanze 26 angeordnet.An extraction system 56 the device for particles produced in the course of the punching process, in particular the electrode material 10 is in the area of the punch 26th arranged.

In der 5 ist schematisch die Lithium-Ionen-Batterie 6 dargestellt. Diese weist eine Anzahl an Elektroden auf, wobei von diesen zum Zwecke einer besseren Übersichtlichkeit lediglich zwei Anoden 58 und zwei Kathoden 60 gezeigt sind. Jede der Anoden 58 weist jeweils eine als Kupferfolie ausgebildete Trägerfolie 8 auf, welche beidseitig, also an deren flächigen Seiten, mit als Graphit 10 ausgebildetem Elektrodenmaterial (Anodenmaterial) beschichtet ist. Jede der Kathoden 60 weist eine als Aluminiumfolie ausgebildete Trägerfolie 8 auf, welche beidseitig, mit als ein Lithium-Übergangsmetall-Oxid 10 ausgebildetem Elektrodenmaterial (Kathodenmaterial) beschichtet ist.In the 5 is schematic of the lithium-ion battery 6 shown. This has a number of electrodes, of which only two are anodes for the sake of clarity 58 and two cathodes 60 are shown. Each of the anodes 58 each has a carrier foil designed as a copper foil 8th on which both sides, i.e. on their flat sides, with as graphite 10 formed electrode material (anode material) is coated. Each of the cathodes 60 has a carrier film designed as an aluminum foil 8th on which both sides, with as a lithium transition metal oxide 10 formed electrode material (cathode material) is coated.

Zwischen den Anoden 58 und den Kathoden 60 ist dabei jeweils ein die Separator 62 angeordnet, welcher beispielsweise aus Polyethylen und/oder Polypropylen gebildet ist.Between the anodes 58 and the cathodes 60 is one of the separators 62 arranged, which is formed for example from polyethylene and / or polypropylene.

Die Trägerfolien 8 der Anoden 58 und der Kathoden 60 weisen jeweils an einer deren ersten Stirnseiten 18 den als Tab bezeichneten Ableiter 20 auf. Diese Ableiter der Anoden 58 sowie die Ableiter der Kathoden 60 sind jeweils elektrisch miteinander verbunden und an Polen 64 der Lithium-Ionen-Batterie 6 angeschlossen.The carrier foils 8th the anodes 58 and the cathodes 60 each point at one of their first end faces 18th the arrester called a tab 20th on. These arresters the anodes 58 as well as the arresters of the cathodes 60 are each electrically connected to each other and at poles 64 the lithium-ion battery 6 connected.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described above. Rather, other variants of the invention can also be derived from this by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all of the individual features described in connection with the exemplary embodiments can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

2, 42, 4
Elektrodeelectrode
66th
Lithium-Ionen-BatterieLithium Ion Battery
88th
TrägerfolieCarrier film
1010
ElektrodenmaterialElectrode material
1212
erster beschichteter Abschnittfirst coated section
1414th
zweiter beschichteter Abschnittsecond coated section
1616
unbeschichteter Abschnittuncoated section
1818th
erste Stirnseitefirst face
2020th
AbleiterArrester
2222nd
zweite Stirnseitesecond face
2424
LängsseiteLong side
2626th
Stanzepunch
2828
Stempelstamp
3030th
C-VertikalschenkelC-vertical leg
3232
C-HorizontalschenkelC-horizontal leg
3434
L-VertikalschenkelL-vertical leg
3636
L-HorizontalschenkelL-horizontal leg
3838
FortsatzAppendix
4040
RundungRounding
4242
Vorrichtungcontraption
4444
Rollerole
4646
WalzenRollers
4848
erste Fördereinrichtungfirst conveyor
5050
MesseinrichtungMeasuring device
5252
Matrizedie
5454
zweite Fördereinrichtungsecond conveyor
5656
AbsauganlageExtraction system
5858
Anodeanode
6060
Kathodecathode
6262
Separatorseparator
6464
Polpole
II.
Bereitstellen der beschichteten TrägerfolieProviding the coated carrier film
IIII
Trennen der Trägerfolie Separating the carrier film
LL.
BandlängsrichtungLongitudinal direction of the belt
QQ
BandquerrichtungCross direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102015218533 A1 [0004]DE 102015218533 A1 [0004]

Claims (7)

Verfahren zur Herstellung von Elektroden (2,4) für eine Lithium-Ionen-Batterie (6), - bei dem eine bandförmige Trägerfolie (8) bereitgestellt wird, welche derart mit einem Elektrodenmaterial (10) beschichtet ist, dass in Bandlängsrichtung (L) der Trägerfolie (8) ein nicht beschichteter Abschnitt (16) zwischen einem ersten beschichteten Abschnitt (12) und einem zweiten beschichteten Abschnitt (14) angeordnet ist, und - bei dem die beschichtete Trägerfolie (8) anhand eines einzigen Stanzvorgangs im Bereich des nicht beschichteten Abschnitts (16) getrennt wird, und - wobei sowohl ein Ableiter (20) einer dem ersten beschichteten Abschnitt (12) zugeordneten ersten Elektrode (2) mittels des ersten unbeschichteten Abschnitts (16) als auch eine Stirnseite (22) eines dem zweiten beschichteten Abschnitt (14) zugeordneten zweiten Elektrode (4) gebildet wird, welche dessen Ableiter (20) gegenüberliegt.Process for the production of electrodes (2,4) for a lithium-ion battery (6), - In which a strip-shaped carrier film (8) is provided which is coated with an electrode material (10) in such a way that in the longitudinal direction (L) of the carrier film (8) an uncoated section (16) between a first coated section (12) and a second coated portion (14) is arranged, and - in which the coated carrier film (8) is separated by means of a single punching process in the area of the uncoated section (16), and - wherein both an arrester (20) of a first electrode (2) assigned to the first coated section (12) by means of the first uncoated section (16) and an end face (22) of a second electrode (4) assigned to the second coated section (14) ) is formed, which is opposite the arrester (20). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine solche Trägerfolie (8) herangezogen wird, deren Ausdehnung in Bandquerrichtung (Q) der Breite der Elektroden (2, 4) entspricht.Procedure according to Claim 1 , characterized in that such a carrier film (8) is used, the extent of which in the transverse direction of the tape (Q) corresponds to the width of the electrodes (2, 4). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuge des Stanzvorgangs ein an den unbeschichteten Abschnitt (16) angrenzender Teilbereich des ersten beschichteten Abschnitts (12) und/oder des zweiten beschichteten Abschnitts (14) abgetrennt wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that in the course of the punching process, a portion of the first coated portion (12) and / or the second coated portion (14) adjoining the uncoated portion (16) is cut off. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die im Zuge des Stanzvorgangs gebildeten Ecken der ersten Elektrode (2) und/oder die Ecken der zweiten Elektrode (4) abgerundet sind.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the corners of the first electrode (2) formed in the course of the punching process and / or the corners of the second electrode (4) are rounded. Vorrichtung (42) zur Herstellung von Elektroden (2,4) für eine Lithium-Ionen-Batterie (6), aufweisend - eine Fördereinrichtung (48) zum Fördern einer Trägerfolie (8) zu einer Stanze (26), wobei die Trägerfolie (8) derart mit einem Elektrodenmaterial (10) beschichtet ist, dass in Bandlängsrichtung (L) der Trägerfolie (8) ein nicht beschichteter Abschnitt (16) zwischen einem ersten beschichteten Abschnitt (12) und einem zweiten beschichteten Abschnitt (14) angeordnet ist - eine Messeinrichtung (50) zur Bestimmung der Position des unbeschichteten Abschnitts (16) auf der Trägerfolie (8), - wobei die Stanze (26) zum Trennen der beschichtete Trägerfolie (8) im Bereich des nicht beschichteten Abschnitts (16) einen C-förmigen oder einen L-förmigen Stempel (28) aufweist, mittels welchem sowohl ein Ableiter (20) einer dem ersten beschichteten Abschnitt (12) zugeordneten ersten Elektrode (2) mittels des unbeschichteten Abschnitts (16) als auch eine Stirnseite (22) eines dem zweiten beschichteten Abschnitt (14) zugeordneten zweiten Elektrode (4) gebildet wird, welche dessen Ableiter (20) gegenüberliegt.Device (42) for producing electrodes (2, 4) for a lithium-ion battery (6), having - A conveying device (48) for conveying a carrier film (8) to a punch (26), wherein the carrier film (8) is coated with an electrode material (10) in such a way that an uncoated film in the longitudinal direction (L) of the carrier film (8) Section (16) is arranged between a first coated portion (12) and a second coated portion (14) - a measuring device (50) for determining the position of the uncoated section (16) on the carrier film (8), - The punch (26) for separating the coated carrier film (8) in the area of the uncoated section (16) has a C-shaped or an L-shaped punch (28), by means of which both an arrester (20) one of the first The first electrode (2) assigned to the coated section (12) is formed by means of the uncoated section (16) and an end face (22) of a second electrode (4) assigned to the second coated section (14), which is opposite the conductor (20) thereof. Vorrichtung (42) nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine im Bereich der Stanze (26) angeordnete Absauganlage (56) für im Zuge des Stanzvorgangs entstehende Partikel.Device (42) after Claim 5 , characterized by a suction system (56) arranged in the region of the punch (26) for particles produced in the course of the punching process. Lithium-Ionen-Batterie (6) mit einer Anzahl an Elektroden (2,4), welche gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und/oder mittels der Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6 hergestellt sind.Lithium-ion battery (6) with a number of electrodes (2,4), which according to the method of one of the Claims 1 to 4th and / or by means of the device Claim 5 or 6 are made.
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