CN115483367A - 用于制造电池电极的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造电池单格的电池电极(4)的方法，具有带有薄膜(10)和施覆到其上的活性材料覆层(12)的电极材料(6)，其中，将电极材料(6)沿着输送方向(8)输送至加工地点，其中，在加工地点处使激光束(16)借助于可转动的多边形扫描仪(18)运动经过电极材料(6)，并且通过F‑Theta透镜(26)聚焦到电极材料(6)上，其中，将活性材料覆层(12)借助于聚焦的激光束(16)在多个烧蚀部位(28)处局部移除，从而降低电极材料(6)的曲折度。

Description

用于制造电池电极的方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造电池电极的方法，在其中降低了电极材料的曲折度(Turtosität)。本发明此外涉及一种用于执行该方法的装置和一种电池电极以及一种带有这样的电池电极的电池单格。

背景技术

可电驱动的或被驱动的机动车，如例如电动车辆或混合动力车辆，典型地具有电动机作为驱动机，其为了供给以电能联结到车辆内部的电(高压)储能器处。这种储能器例如以(车辆)电池的形式来实施。

电化学电池在此尤其应理解为所谓的二次电池(二级电池)，在其中消耗的化学能可借助于电气充电过程恢复。这种电池尤其实施为电化学蓄电池、例如锂离子蓄电池。为了产生或提供足够高的运行电压，这样的电池典型地具有多个模块化连接的单个电池单格。

所提到的类型的电池在电池单格平面上具有阴极和阳极以及隔板和电解质。电极(即阳极以及阴极)由相应的(电)活性材料制造。

为了制造电池，例如挤压方法是可能的，在其中电池单格的电池电极由塑性块制造。电极糊在此作为活性材料覆层施覆到相应的电流放电器上、尤其到铜薄膜或铝薄膜上。由此，制造条状或带状的电极带材料或电极基底，其尤其作为连续材料或卷材、作为所谓的电极绕组(电极线圈)批量生产和再加工。近似连续的电极带材料在此具有如下长度，该长度尺寸设计得显著大于其宽度或者厚度或高度。

随后，由电极带材料制造多个电池电极。对此，电极带材料在预设的接口处分开成、即分离或切断成电极页。

(电池)电极的激光结构化是改善锂离子电池(LIB)的性能的有希望的方法。在LIB中的运输动力学显著受电极的孔结构影响。电极覆层或活性材料覆层的曲折度在此起显著作用。“曲折度”在此尤其理解为在多孔材料中的运输路径、尤其电运输路径的迂回的程度。

活性材料覆层的曲折度是尤其针对离子运输的运输限制。为了降低该运输限制，可以将附加的人工孔(空穴)和结构引入到活性材料覆层中。通过降低活性材料覆层的曲折度，因此降低了电池单格的内部单格阻抗。因此，改善了电池单格的单格功率或单格性能。尤其地，通过降低曲折度实现了由于降低的单格内阻抗尤其在较高的电流率中更高的循环稳定性和更高的充电和放电容量。此外，缩短的湿润时间(Benetzungszeit)在电解质填充(润湿)中出现，因为通过所产生的微毛细管能够实现电极利用电解质的更快的浸润。

用于在电池电极中降低曲折度的通用方法在此是在较短或超短脉冲区域中的激光施加，用于活性材料覆层的局部烧蚀(Ablation)。“进行烧蚀”或“烧蚀”在此尤其应理解为靠近表面的激光烧蚀，在其中激光束局部如此加热材料，使得出现等离子体，并且材料通过加热来去除或蒸发。激光束在此聚焦到电极带材料上，其中，在热输入区或热影响区中去除材料，并且因此产生人工孔、空穴或结构。

为了实现功率更强的电池或电池单格，尤其期望具有相对较大的尺寸的电池电极。因此，需要具有越来越大的宽度且因此更长的加工路径的电极材料的激光加工。不利地，利用常规的激光施加的加工通常是非常耗费时间的且因此不经济的。缺乏以较短的加工时间实现高速加工的过程。尽管工业上可用的脉冲激光束源的功率持续提高，在束偏转和定位方面仍存在较大的挑战，其从结构要求或多孔要求得出。

由DE 10 2017 218 130 A1已知一种用于制造电流放电器的方法。在此，电流放电器(即阳极或阴极薄膜)在施覆活性材料覆层之前利用激光束加工。激光束在此借助于可转动的多边形扫描仪和电流计扫描仪(Galvanometerscanner)被引导经过运动的电流放电器。电流放电器的材料在此在多个部位处局部融化，从而由于马兰戈尼对流效应在电流放电器的表面上构造竖立的小滴结构，其随后凝固。凝固的小滴结构在此形成接下来施覆的活性材料覆层的锚固可能性，由此改善了活性材料在电流放电器上的附着。

发明内容

本发明目的在于，说明一种用于制造电池电极的特别合适的方法。尤其地，应实现具有尽可能短且经济的过程时间的表面结构化。本发明此外目的在于，说明一种用于执行该方法的特别合适的装置。

根据本发明，该目的在方法方面通过一种用于制造电池单格的电池电极的方法来实现，其中，该方法具有带有薄膜和施覆到其上的活性材料覆层的电极材料，其中，将电极材料沿输送方向输送至加工地点，其中，在加工地点处使激光束借助于可转动的多边形扫描仪运动经过电极材料，并且通过F-Theta透镜聚焦到电极材料上，其中，将活性材料覆层借助于所聚焦的激光束在多个烧蚀部位处局部移除，从而降低电极材料的曲折度。

该目的在装置方面通过一种用于制造电池电极的装置来实现，该装置具有：电极材料，该电极材料具有薄膜和施覆到其上的活性材料覆层；输送设备，该输送设备用于将电极带材料沿着输送方向输送至加工地点；激光器，该激光器用于产生激光束；可转动的多边形扫描仪，该多边形扫描仪用于使激光束偏转；F-Theta透镜，该透镜用于将所偏转的激光束聚焦到电极材料上；和控制器，该控制器用于执行上述方法。

该目的在电池电极方面通过一种具有薄膜和施覆到其上的活性材料覆层的电池电极来实现，其中，活性材料覆层具有多个烧蚀部位，所述烧蚀部位降低了电池电极的曲折度。

该目的在电池单格方面通过一种具有上述电池电极的电池单格来实现。

在方法方面列举的优点和设计方案适宜地也可转用于装置，并且反之亦然。

倘若接下来描述了方法步骤，则尤其由此得出用于装置的有利的设计方案，即该装置构造成实施这些方法步骤的一个或多个。

根据本发明的方法设置以及为此适合和设计用于制造尤其用于锂离子电池(LIB)的电池电极。在此，提供带状或条状的电极材料，并且例如借助于输送带沿着输送方向输送至加工地点。加工地点在此尤其应理解为沿着输送方向位置固定或静止的区段，在其中电极材料、尤其其表面如接下来阐释的那样被加工。

电极材料在此具有作为电流放电器的导电(金属)薄膜和施覆到其上的活性材料覆层。薄膜可作为基底在此例如在一侧或在两侧以活性材料覆层。电极材料在此可构造为阳极材料或阴极材料，其中，在阳极材料中使用具有施覆到其上的阳极活性材料的铜薄膜，并且在阴极材料中使用具有阴极活性材料的铝薄膜。电极材料例如沿着其纵向方向具有薄膜的没有覆层或未覆层的边缘区域，即边缘侧的薄膜区域，其未设有活性材料覆层，在制造电池电极的进程中从该边缘区域中分别制造相关联的放电器小接片(电流集电器)用于接触电池电极。

根据本发明，在加工地点处使激光束借助于转动的或可转动的多边形扫描仪运动，并且通过F-Theta透镜或通过F-Theta物镜聚焦到电极材料上。为了使激光束运动或偏转，例如除了多边形扫描仪之外同样设置电流计扫描仪(振镜)。F-Theta透镜或F-Theta物镜在此由理解为平场扫描物镜(平场扫描物镜)，在其中激光束的移动或偏转在聚焦的进程中取决于由有效焦距(F)和偏转角度(Theta)的正切构成的乘积。

根据该方法，活性材料覆层借助于聚焦的激光束在多个烧蚀部位处局部移除，尤其烧蚀。换言之，使电极材料的表面借助于激光束结构化。通过烧蚀，在烧蚀部位处将人工孔、空穴或结构作为局部凹部引入到活性材料覆层中，并且因此降低或减少电极材料的曲折度。由此，改善了装备有这样的电池电极的电池单格的电池功率或电池性能。因此，实现了用于制造电池电极的特别合适的方法。

在根据本发明的表面结构化的进程中，作为结构例如将点状、槽状或孔状的凹部引入到活性材料覆层中。

根据本发明的方法实现用于使电池电极结构化的高速过程。由此，显著降低了用于电极材料的曲折度降低的表面结构化的过程时间，从而在用于车辆电池的电池电极制造的范畴内实现经济的过程引导。

高动态的束偏转在此借助于转动的或可转动的多边形扫描仪、尤其多边形镜扫描仪实现。用于该方法的多边形扫描仪的使用相对于具有传统的扫描系统(电流计扫描仪)的方法允许显著更高的束偏转速度，由此降低了激光辐射的局部作用时间。通常，通过更高的扫描速度可实现在过程中的更大的激光功率，从而提高过程率(在此为有效的结构速度)。在多边形扫描仪中的扫描方案由系统决定地始终是栅格化的。

通过多边形扫描仪的镜鼓(Polygonrad)的转动运动，使激光束沿着称为快轴(英文：fast axis)的方向偏转。快轴在此尤其垂直于输送方向，即沿着电极材料的横向方向定向。

优选地，使激光辐射与镜鼓的运动同步，例如通过可操纵的快门或声光调制器(英文：acousto-optical modulator，AOM)或者优选地通过脉冲激光源。通过激光辐射的有针对性的、与运动同步化的接通或切断可在光学系统的扫描域内激光加工具有限定的长度的几乎任意“笔直的”矢量。通过系统中的电流计扫描仪的附加的运动，加工线可按需要在扫描域内垂直移动。电流计扫描仪在此具有镜，利用其使激光束沿着称为慢轴(英文：slowaxis)的方向偏转。慢轴在此基本上垂直于快轴，例如沿着电极材料的纵向方向定向。

由激光源发射的辐射通过在旋转的多边形镜处和在可翻转的或可摆动的电流计镜处的反射运动，并且借助于F-Theta物镜聚焦到电极材料或活性材料覆层上。在激光辐射的聚焦区域中，存在待加工的工件，电极材料(阳极或阴极)。通过在焦点中出现的高强度，被辐射的材料在烧蚀的进程中突然熔化或蒸发。不同于在经典的激光切割过程中的那样，在根据本方法的远程结构化(远处结构化)中仅诱导的蒸汽压引起材料从加工区中排出。附加的过程气体因此不是强制必要的。

在一种有利的实施方案中，作为电极材料使用尤其以卷材(电极线圈，电极绕组)的形式的近似连续的电极片(Elektrodenbahn)，或单个电极页。换言之，电极材料的根据本发明的表面结构化在将电极片分开成电极页之前或在其之后实现。

在一种可设想的设计方案中，将活性材料覆层在烧蚀部位处至少一半地、尤其基本上完全地烧蚀。换言之，在烧蚀的进程中，将活性材料覆层的至少50%直至例如99%或100%在烧蚀部位处移除。这意味着，利用激光辐射产生的(表面)结构具有如下深度，该深度最大为层厚度且最小为层厚度的一半。层厚度在此是施覆到薄膜上的活性材料覆层的材料厚度或高度。由此，确保了烧蚀部位在活性材料覆层中具有足够深度，以便降低电池单格的单格电阻。

在一种合适的改进方案中，结构的深度或烧蚀部位在此具有若干较小微米的直径。尤其地，烧蚀部位分别具有小于20μm(微米)的直径。

在一种有利的构造方案中，在各两个烧蚀部位之间的侧向间距根据烧蚀部位的深度相应于活性材料覆层的一个和两个层厚度之间，以便统一地设计凹部和覆层内的每个点之间的最大距离。换言之，烧蚀部位以栅格或模式布置。备选地，可寻求烧蚀部位的混乱的、随机的或统计的分布。

优选地，烧蚀部位的数量或厚度沿电流集电器或放电器小接片的方向降低，因为在电池电极的运行中电子密度沿该方向减少。

本发明的附加的或另外的方面设置成，将激光束多次依次引导经过烧蚀部位。这意味着，多次重复烧蚀过程或结构化过程直至期望的空穴深度。换言之，实现了激光束的多重驶越或多次驶越。由此，可准确控制引入到活性材料中的能量量，由此可在结构的边缘区域(热影响区，分层和毛刺形成)中实现近似最优的切割棱边质量。

根据当前现有技术，所有常规的方法(电池电极的机械冲轧或激光结构化)在所烧蚀的几何形状的切割棱边和边缘质量方面具有显著不足。通过多重驶越或多次驶越，第一次可实现在近似完美的结构几何形状下(没有热影响区、小于10μm的分层和无毛刺形成)的情况下大规模实现该技术的经济的可能性。

电极材料或活性材料覆层表面的加工可例如静态地进行。这意味着，电极材料的输送在激光加工期间在加工地点处暂停或中断，并且电极材料在降低曲折度之后远离加工地点输送。在一种优选的实施方案中，电极材料表面的加工或烧蚀在不中断或暂停电极材料的输送的情况下进行。换言之，烧蚀在电极材料运动的情况下，即在没有制动或停止的情况下进行。用于曲折度降低的激光加工因此“在运行中”，即在电极材料的连续的输送期间进行。由此，基本上完全地避免了对电极材料的加速力。此外，在制造电池电极中确保了特别均匀的且减少时间的生产流程。

活性材料覆层的结构化或激光加工可在真空下或在减少的大气压下进行。优选地，烧蚀在此在真空下进行，从而可实现具有任意结构化模式的微米精度的表面结构化。

根据本发明的装置设置及为此适合和设立用于制造电池电极。

装置在此例如具有输送带、尤其真空带，作为沿着输送方向至位置固定的加工地点的输送或转移设备。这意味着，电极材料由输送设备作为片材输送至加工地点。输送在此尤其平面地、即基本上在水平的平面中进行。真空带在此合适地产生负压，借助于该负压在输送期间固定或保持电极材料。加工地点是空间上固定的，这意味着，加工地点在输送电极材料时不移动或运动，而是关于输送方向位于固定位置处。

装置在加工地点的区域中具有用于产生激光束的激光器，利用该激光束使电极材料的表面或其活性材料覆层结构化。激光器例如实施为脉冲(英文：pulsed)或连续(英文：continuous wave，CW)光纤激光器。例如，激光器能够以飞秒、纳秒或皮秒脉冲运行。光纤激光器在此具有适合用于电极材料或活性材料的烧蚀的波长、优选地在绿色或红外范围(IR)内的波长，例如约530nm或1000nm(纳米)。激光器此外例如具有在千瓦范围(kW)内的激光功率。

为了使激光束偏转，装置具有用于使激光束沿着快轴偏转的可转动的多边形扫描仪，以及优选地用于使激光束沿着慢轴偏转的可调整的电流计扫描仪。多边形扫描仪在运行中以可预设的转动速度转动或旋转，其中，所反射的或偏转的激光束由于转动而沿着快轴运动。电流计扫描仪与镜联结，该镜使由多边形扫描仪反射的激光束沿光学物镜的方向偏转或反射。所偏转的或反射的激光束利用物镜聚焦到电极材料或活性材料覆层的表面上。物镜在此尤其实施为F-Theta透镜。

输送带以及多边形扫描仪和电流计扫描仪与控制器、即控制单元耦合。由此，实现了特别合适的装置。

控制器在此总体上(在程序技术上和/或在电路技术上)设立用于执行上文描述的根据本发明的方法。控制器因此具体设立成操控和/或调节激光器和其偏转，使得活性材料在表面的多个烧蚀部位处局部至少部分地烧蚀。

在一种优选的设计形式中，控制器至少在核心中由具有处理器和数据存储器的微控制器形成，在其中用于执行根据本发明的方法的功能以运行软件(固件)的形式在程序技术上实现，使得该方法(必要时在与装置使用者的交互中)在实施微控制器中的运行软件时自动执行。但控制器在本发明的范畴内备选地还可由不可编程的电子构件、例如专用集成电路(ASIC)形成，在其中用于执行根据本发明的方法的功能以在电路技术上的器件实现。

接下来，说明鉴于同样尤其在装置的坐标系中的空间方向的说明。横坐标轴(X轴，X方向)在此沿着输送横向方向(横移方向)，并且纵坐标轴(Y轴，Y方向)沿着输送纵向方向(输送方向)以及竖坐标轴(Z轴，Z方向)垂直于输送方向的平面定向。

激光束为了曲折度降低借助于多边形扫描仪和电流计扫描仪(电流扫描仪)运动经过电极材料。在此，多边形扫描仪使激光束例如沿输送带横向方向(X)偏转，其中，电流计扫描仪按需要使激光束沿输送带纵向方向(Y)偏转。沿着Z方向的聚焦尤其借助于F-Theta透镜进行。

在一种可设想的改进形式中，装置代替电流计扫描仪优选地具有多个平行化的多边形扫描仪和物镜。这意味着，激光束不沿着慢轴偏转，而是多个平行的激光束经由沿着慢轴相邻布置的多边形镜被引导经过电极材料。由此，在制造电池电极时实现节拍时间提高，即生产时间的降低和因此特别均匀的生产流程。这样的改进形式尤其鉴于在的输送未中断的情况下的多次驶越或多重驶越是有利的，因为每个驶越近似借助于相关联的多边形扫描仪实现，使得多重驶越通过沿输送方向连续的多边形扫描仪实现。

优选地，装置具有用于激光束的准直仪，该准直仪例如布置在激光器和多边形扫描仪之间。

装置此外例如具有用于将电极带材料分开成电极页的切割装置，其中，切割装置沿输送方向例如布置在加工地点之前或在其之后。切割装置可在此例如构造为激光切割装置，该激光切割装置借助于烧蚀分开电极带材料。

适宜地，装置此外具有抽吸系统和/或清洁单元，用于从电极材料尤其无残留地移除所烧蚀的材料。

在一种有利的设计方案中，多边形扫描仪实施为具有上镜和下镜的沙漏状的多边形镜扫描仪，其中，激光束由上镜反射至下镜并从那里反射至电流计扫描仪或F-Theta物镜。上镜在此尤其应理解为这样的镜，来自激光器的激光束击中到该镜上，其中，下镜是这样的镜，由上镜反射的激光束击中到该镜上，与镜在空间中的实际定向无关。由此，实现激光束的特别结构空间紧凑的偏转。

在方法和/或装置方面列举的优点和设计方案适宜地也可转用于根据本发明的电池电极和/或根据本发明的电池单格，并且反之亦然。

在一种优选的应用方案中，根据上文描述的方法制造的电池电极被使用在车辆电池中。通过根据本发明的方法，在制造电池电极时实现均匀的生产流程。电池电极具有降低的曲折度，这有利地传递到以其装备的车辆电池或电池单格的质量和功率上。电池电极在此尤其实施为用于LIB的结构化的单个页(电极页)。电池单格在此优选地具有由多个这样的结构化的电池电极构成的LIB堆。

附图说明

接下来依据附图更详细地阐释本发明的实施例。其中以示意性的且简化的图示：

图1以透视图局部示出了用于制造电池电极的装置，

图2以俯视图示出了作为电极材料的电极带，

图3以俯视图示出了电池电极，以及

图4至图8以截面图示出了具有不同的结构的电极材料。

彼此相应的部件和大小在所有图中始终设有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中以简化的且示意性的图示示出了用于制造电池电极4(图3)的装置2。所制造的电池电极4在此尤其设置以及适合且设立用于锂离子电池或锂离子电池单格。

装置2具有未更详细地示出的平面输送带、例如真空带，其将电极材料6沿着输送方向8以连续的带进给输送至在图1中示出的加工地点。

在下面，说明了鉴于同样尤其在装置2的坐标系中的空间方向的说明。横坐标轴(X轴，X方向)在此沿着输送带横向方向(横移方向)和纵坐标轴(Y轴，Y方向)沿着输送带纵向方向(输送方向8)以及竖坐标轴(Z轴，Z方向)垂直于输送带的平面定向。

电极材料6在图1和图2中示出的实施方案中尤其实施为带状或条状的电极片、例如近似连续的卷材(电极线圈，电极绕组)，且具有导电的薄膜10、例如铜薄膜或铝薄膜作为电流放电器，和施覆到其上的活性材料覆层12。电极材料6在此例如具有多于100mm、尤其在300mm至600mm之间的宽度，即基本上电池电极4的棱边长度，其中，电极带材料14的长度尺寸设计得显著大于其宽度或其高度。薄膜10例如具有约6至12μm(微米)的薄膜厚度。活性材料覆层12在此优选地施覆到薄膜10的两个侧面上。活性材料覆层12在压延状态下例如具有约500至100μm的层厚度13(图4至图8)。

活性材料覆层12由活性材料、即由阳极材料(阳极活性材料)或阴极材料(阴极活性材料)制造。电极材料6在此例如具有多于100mm、尤其在300至600mm之间的宽度，即基本上电池电极4的棱边长度，其中，电极材料6的长度尺寸设计得显著大于其宽度或其高度。

为了制造电池电极4，电极片借助于未更详细地示出的切割单元分开成电极页。电极材料6例如沿着其纵向方向具有薄膜10的没有覆层或未覆层的边缘区域，即边缘侧的薄膜区域，其未设有活性材料覆层12。在制造电池电极4的进程中，从该边缘区域中切割出放电器小接片14用于接触电池电极4。电池电极4基本上相应于电极页，在其中放电器小接片14被切割出。

装置2在加工地点处具有用于加工电极材料6的激光光学系统15，其尤其布置在电极材料6上方。例如设计为扫描头的激光光学系统15设置以及为此适合和设立用于电极材料6或活性材料覆层12的表面结构化。

激光光学系统15包括未更详细地示出的激光器，用于产生激光束16。激光器例如实施为脉冲光纤激光器，其具有在绿色或红外范围内的波长，例如约530nm或1000nm，且具有kW范围内的激光功率。激光器在此在飞秒、纳秒、或皮秒范围内运行或脉冲。

激光光学系统15此外具有可转动的或可旋转的多边形扫描仪18，用于使激光束16沿着快轴(X)偏转，以及可调整的且可反射的电流计扫描仪20，用于使激光束16沿着慢线(Y)偏转。例如，准直仪布置在激光器和多边形扫描仪18之间。

多边形扫描仪18实施为沙漏状的多边形镜扫描仪。多边形扫描仪18在此具有多个上镜22和相应地多个下镜24。直的或平面的镜22,24分别作为多边形面沿着多边形扫描仪18(镜鼓)的上锥面和下锥面的外周缘分布地布置。镜22,24在图1中仅示例性地设有附图标记。激光束16在此由上镜22中的一个反射至相应对齐布置的下镜24且从那里反射至电流计扫描仪20。通过镜22,24的旋转，激光束16以相应于旋转或转动速度的偏转速度沿着输送带横向方向或电极材料横向方向(X)运动。通过多边形扫描仪18，可实现特别高的束偏转速度。例如，多边形扫描仪18具有2m/s(米每秒)至1000m/s的激光进给。

优选地，使激光辐射16与镜鼓的运动同步。通过激光辐射16的有针对性的、与运动同步化的接通或切断可在激光光学系统15(加工地点)的扫描域内激光加工几乎任意具有限定的长度的“笔直的”矢量。通过电流计扫描仪20的附加的运动，加工线按需要在扫描域内垂直地(Y)移动。电流计扫描仪20在此具有可翻转的或可摆动的镜，利用其沿着称为慢轴(Y)的方向使激光束偏转。

借助于多边形扫描仪18和电流计扫描仪20偏转的激光束16利用F-Theta物镜或利用F-Theta透镜26聚焦到布置在其下的电极材料6的表面上。通过在焦点中出现的高(激光)强度，活性材料覆层12的被辐射的材料被局部烧蚀。

输送带以及激光光学系统15在此信号技术上联接到未更详细地示出的控制器、即到控制仪或控制单元处，且由其控制和/或调节。

电极材料6的在激光加工的进程中烧蚀的材料通过未更详细地示出的抽吸系统借助于空气流或吹气流吸走或移除。优选地，随后借助于清洁单元清洁电极材料6的表面。

装置2例如布置在真空中或减少的大气压中。

控制器设置和设立成借助于激光束16如此使电极材料6结构化，使得电极材料6的曲折度被提高。对此，激光束16借助于激光光学系统15在多个空间上间隔开的局部的烧蚀部位28处聚焦，并且由此将空穴或凹部引入到活性材料覆层12的活性材料中。烧蚀部位28在图中仅示例性地设有附图标记。优选地，电极材料6或薄膜10的两个活性材料覆层12被结构化，其中，适当地设置有第二激光光学系统15用于第二表面的结构化。

活性材料覆层12在烧蚀部位28处至少一半地、尤其基本上完全地被烧蚀。换言之，在烧蚀的进程中，活性材料覆层12的至少50%直至例如99%或100%在烧蚀部位28处被移除。烧蚀部位28在此优选地具有若干较小微米、尤其小于20μm的直径。烧蚀部位28在该实施形式中例如以模式或栅格布置，其中，在各两个相邻的烧蚀部位之间的侧向间距30、即在XY平面中的间距例如针对一个或两个层厚度13设计尺寸。优选地，烧蚀部位28的数量或密度沿放电器小接片的方向减少，因为在电池电极的运行中离子电流密度沿电流接收器的方向减少。

接下来，依据图4至8更详细地阐释烧蚀部位28的不同的结构几何形状。图4至图8分别示出了沿着根据图2或图3的切割线A-A的电极材料6的截面图。在图4至图7的实施例中，相对而置的活性材料覆层12的烧蚀部位28沿着Y方向彼此错位地布置。在图8的实施例中，烧蚀部位28彼此对齐地布置。

图4的烧蚀部位28实施为近似矩形的凹口或凹部，其基本上延伸直至薄膜10。换言之，烧蚀部位28具有基本上相应于层厚度13的深度，烧蚀部位28因此基本上完全贯穿层厚度13。例如，在此活性材料的99%至100%借助于激光束16被烧蚀。

图5的实施例基本上相应于图4的实施例，其中，活性材料的仅50%被烧蚀。换言之，图5的烧蚀部位28仅具有相应于层厚度13的一半的深度。烧蚀部位28在此尤其实施为理想的、柱形的、例如圆柱形的结构，其将最大限度的覆层材料(和因此储能器)保留在电极中且尽管如此形成离子扩散通道。附加地，可省略烧蚀部位28在上侧和下侧处的偏移。

在图6和图7的实施例中，烧蚀部位28具有近似三角状的或楔状的横截面形状，其中，烧蚀部位28在图6中延伸直至薄膜，即穿过完整的层厚度13，并且在图7中仅延伸直至层厚度13的一半。这种烧蚀部位28由于扩张在激光器的情况下可特别简单地制造。

图8的实施例示出了具有基本上相应于等边三角形的横截面形状的烧蚀部位28。边长在此基本上相应于间距30，从而在横截面中实现了烧蚀部位28的蜿蜒状的锯齿形模式。

备选于上文描述的结构，同样可设想另外的线状的结构或其他的3D几何形状用于烧蚀部位28。

电极材料6、即电极片或电极页因此利用多边形扫描仪来结构化，并且具有与之相应的结构/空穴作为烧蚀部位，其减少了曲折度。优选地，在此作为特定的质量参数实现尽可能没有热影响区、＜10μm的分层和无毛刺形成。

为了实现该质量参数，将激光束16例如多次依次引导经过烧蚀部位28。在可设想的实施方案中，激光束16在此在1次和100次之间被运动经过烧蚀部位28。多次驶越或多重驶越在此基本上在没有电极材料6的输送的中断的情况下实现。换言之，表面结构化在输送带不制动或停止的情况下实现。活性材料覆层12的激光结构化因此“在运行中(on-the-fly)”在电极材料6的连续的输送期间进行。适当地，激光束16在每个驶越沿着输送方向8与电流计扫描仪20同步地跟踪限定的间距，使得激光束16始终击中电极材料6的相同的烧蚀部位。通过多次驶越，实现活性材料的冷烧蚀、即具有特别小的热输入区的烧蚀。由此，能够以较小的或适度的激光功率实现结构或凹部的引入，由此可在烧蚀部位28(热输入区、分层和毛刺形成)的边缘区域中实现特别高的切割棱边质量。

所要求保护的本发明不限于上文描述的实施例。而是，本发明的其他的变型方案也可由本领域的技术人员由此在公开的权利要求书的范畴内推导，而不离开所要求保护的本发明的对象。尤其地，此外所有结合实施例描述的各个特征在公开的权利要求书的范畴内同样能够以其他的方式组合，而不离开所要求保护的本发明的对象。

在可设想的改进方案形式中，装置2例如具有多个平行化的激光光学系统14。

附图标记列表

2 装置

4 电池电极

6 电极材料

8 输送方向

10 薄膜

12 活性材料覆层

13 层厚度

14 放电器小接片

15 激光光学系统

16 激光束/激光辐射

18 多边形扫描仪

20 电流计扫描仪

22 镜

24 镜

26 F-Theta透镜

28 烧蚀部位

30 间距。

Claims (10)

1.一种用于制造电池单格的电池电极(4)的方法，具有带有薄膜(10)和施覆到其上的活性材料覆层(12)的电极材料(6)，

- 其中，将所述电极材料(6)沿着输送方向(8)输送至加工地点，

- 其中，在所述加工地点处使激光束(16)借助于可转动的多边形扫描仪(18)运动经过所述电极材料(6)，并且通过F-Theta透镜(26)聚焦到所述电极材料(6)上，

- 其中，将所述活性材料覆层(12)借助于所聚焦的所述激光束(16)在多个烧蚀部位(28)处局部移除，从而降低所述电极材料(6)的曲折度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述活性材料覆层(12)在所述烧蚀部位(28)处至少一半地、尤其基本上完全地移除。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，所述烧蚀部位(28)分别具有小于20μm的直径。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在各两个烧蚀部位(28)之间的侧向间距相应于所述活性材料覆层(12)的一个和两个层厚度(13)之间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，将所述激光束(16)多次依次引导经过所述烧蚀部位(28)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在不中断所述电极材料(6)的输送的情况下执行所述烧蚀。

7.一种用于制造电池电极(4)的装置(2)，具有

- 电极材料(6)，所述电极材料具有薄膜(10)和施覆到其上的活性材料覆层(12)，

- 输送设备，所述输送设备用于将所述电极带材料(6)沿着输送方向(8)输送至加工地点，

- 激光器，所述激光器用于产生激光束(16)，

- 可转动的多边形扫描仪(18)，所述多边形扫描仪用于使所述激光束(16)偏转，

- F-Theta透镜，所述透镜用于将所偏转的所述激光束(16)聚焦到所述电极材料(6)上，和

- 控制器，所述控制器用于执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。

8.根据权利要求7所述的装置(2)，其特征在于，所述多边形扫描仪(20)实施为具有上镜(22)和下镜(24)的沙漏状的多边形镜扫描仪，其中，所述激光束(16)由所述上镜(22)反射至所述下镜(24)并从那里沿所述F-Theta透镜(26)的方向反射。

9.一种电池电极(4)，其具有薄膜和施覆到其上的活性材料覆层(12)，其中，所述活性材料覆层(12)具有多个烧蚀部位(28)，所述烧蚀部位降低了所述电池电极(6)的曲折度。

10.一种电池单格，其具有至少一个根据权利要求9所述的电池电极(4)。

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