CN115528198A - 用于制造用于锂离子电池单体的电极结构的装置 - Google Patents

用于制造用于锂离子电池单体的电极结构的装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种制造用于锂离子电池单体的电极结构的装置，其中提供基体带，所述基体带在一侧或者两侧由电极材料涂覆并且构成多层构造，其中至少一个条带状的基体带区域保持未被涂覆，所述装置具有压延站，在所述压延站中能够借助压延辊挤压所述多层构造，所述压延辊与被涂覆的基体带区域挤压贴靠，由此使所述多层构造沿着带纵向和带横向延展。按照本发明，为了避免在所述被涂覆的基体带区域和未被涂覆的基体带区域之间的构件翘曲，至少一个压延辊的辊直径能够在压延过程期间扩大至未被涂覆的基体带区域上，从而所述压延辊也能够附加地也与未被涂覆的基体带区域挤压贴靠。

Description

用于制造用于锂离子电池单体的电极结构的装置
技术领域
本发明涉及一种用于制造用于锂离子电池单体的电极结构(或者说电极装置)的装置，在所述装置中，提供基体带，所述基体带在一侧或者两侧由电极材料涂覆并且构成多层构造，在所述多层构造中，至少一个条带状的基体带区域保持未被涂覆，所述装置具有压延站，在所述压延站中能够借助压延辊挤压所述多层构造，所述压延辊与被涂覆的基体带区域挤压贴靠，由此使所述多层构造沿着带纵向和带横向延展。
背景技术
布置在锂离子电池单体的单体壳体中的活性材料由具有分离装置的电极结构以及电解质构成。由专利文献DE 10 2011 088 824 A1已知一种按照本发明类型的用于制造这种电极结构的过程装置。据此提供连续基体带，所述连续基体带沿着制造方向通过压延过程。该连续基体带在两侧由电极材料涂覆，并且具体形成多层构造，其中，两个基体带边缘横向于制造方向保持不被涂覆。多层构造能够借助压延辊被压缩，以便实现电极材料的完好的机械方面和电学方面的接触。压延辊在此与被涂覆的、中部的基体带区域挤压贴靠，而未被涂覆的基体带边缘不与压延辊挤压贴靠。通过具有压延辊的挤压装置使中部的、被涂覆的基体带其余沿着带纵向以及带横向延展，为了避免中部的被涂覆的基体带区域和未被涂覆的基体带边缘之间的构件翘曲，在专利文献DE10 2011088 824A1中在制造技术上耗费地将卸减载荷的结构开设在未被涂覆的基体带边缘中。以此方式能够降低连续基体带中产生机械应力。由此能够避免连续基体带中由于应力造成的变形。
由专利文献US 2020/0194772 A1和US 2020/0156128 A1分别已知用于制造用于锂离子电池单体的电极结构的其它装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于制造用于锂离子电池单体的电极结构的装置，在所述装置中，能够通过在制造技术上比现有技术更简单的方式完好地产生电极结构。
所述技术问题通过一种用于制造用于锂离子电池单体的电极结构的装置解决，在所述装置中，提供基体带，所述基体带在一侧或者两侧由电极材料涂覆并且构成多层构造，在所述多层构造中，至少一个条带状的基体带区域保持未被涂覆，所述装置具有压延站(或者说滚辊站、压光站)，在所述压延站中能够借助压延辊挤压(或者说压紧、压实、压缩)所述多层构造，所述压延辊与被涂覆的基体带区域进行挤压贴靠，由此使所述多层构造沿着带纵向和带横向延展，按照本发明规定，为了避免在所述被涂覆的基体带区域和未被涂覆的基体带区域之间的构件翘曲，至少一个压延辊的辊直径能够在压延过程期间扩大至未被涂覆的基体带区域上，从而所述压延辊也能够附加地与未被涂覆的基体带区域进行挤压贴靠
本发明以下述装置为出发点，在所述装置中提供一侧或者两侧被电极材料涂覆的基体带。以此方式产生多层构造，在所述多层构造中至少一个条带状的基体带区域保持未被涂覆。在压延站中借助压延辊挤压多层构造。所述压延辊与被涂覆的基体带区域挤压贴靠，由此使多层构造沿着带纵向和带横向延展。按照本发明，为了避免构件在被涂覆的基体带区域和未被涂覆的基体带区域中间翘曲，采取以下措施：因此，两个压延辊其中的至少一个压延辊的辊直径能够在压延过程中在未被涂覆的基体带区域处扩大。压延辊能够以此方式附加地也与未被涂覆的基体带区域挤压贴靠。因此，与现有技术不同的是，不仅被涂覆的基体带区域沿着带纵向和带横向延展，而是未被涂覆的基体带区域也沿着带纵向和带横向延展。
在现有技术中(没有被涂覆)的基体带区域沿着纵向通过幅面应力和摩擦辊延展。在此可能需要约700-800N的较高的拉力。施加在(没有被涂覆的)基体上的温度有助于降低所需的应力。通常将温度升高至约80-120℃。这帮助基体在应力低得多的情况下达到所需的纵向伸长。
按照本发明，直接在源头上(即直接在压延过程中)避免了导致褶皱的构件翘曲。压延过程因此被改良，使得不会产生褶皱。在现有技术中，在(未被涂覆的)基体带的区域中产生褶皱，因为所述区域在压延时未伸长。缺少沿着纵向作用的纵向伸长力F4。如果能够在压延期间提供该拉力，则消除了形成褶皱的主要来源。
压延辊的与(未被涂覆的)基体接触的表面被加热至50-100℃。由于加热使辊直径增大。压延辊接触基体并且同样使基体伸长。通过热量输入使得能够控制辊的热膨胀。辊的热膨胀使得所述辊填充覆层和基体之间的间隙。由此使得覆层的表面和(未被涂覆的)基体的表面都与压延辊接触。以此方式在(未被涂覆的)基体的区域中施加缺少的纵向拉应力。由此方式阻止形成褶皱。
通常在压延时，尤其是在中试线(或称为控制生产线)或者灵活的大批量生产中，需要对具有以下变量的电极进行压延：由此能够改变电极宽度。此外能够改变压延之后的覆层厚度或者层厚度。此外能够改变基体的厚度。
为了避免产生褶皱重要的，使基体伸长或者延展。这可以通过(未被涂覆的)基体的区域中的更大的辊直径或者通过辊和基体之间的橡胶带实现。橡胶带能够压缩并且具有与辊表面和基体之间的间隙相同的厚度。如果初始材料的特性经常改变，则上述两者可行性均不起作用。无法实现的是持续地改变辊直径和辊表面上的橡胶带。在这些情况下，在此建议的构思是有利的。
在本发明中，可以通过感应或者红外线加热辊。在此仅有辊的位于(未被涂覆的)基体的上方和下方的区域被加热。通过控制温度能够实现辊部段的受控制的线性膨胀。辊的这种受控制的线性膨胀填充了辊表面和基体之间的间隙。辊产生所需的应变。如果置入的电极具有不同的宽度、厚度等，则能够对温度进行适配。随即能够对温度进行适配。由此改变辊的热膨胀。
在上述发明构思中存在不同的选择方案。以下对每个选择方案进行详细阐述：在第一选择方案中，基体的伸长通过载体带并且不通过基体的预热实现。在第二选择方案中，基体的伸长通过载体带以及对基体的预热实现。在第三选择方案中，载体带具有构造在与基体连接的表面上的纹路。
按照本发明，可以加热位于(未被涂覆的)基体上方和/或下方的辊部段。其它压延区域可以被冷却并且排出热量(冷却是可选的)。此外，可以在辊表面上施加具有高热膨胀性的薄金属环构成的层。金属环仅被安设在基体上方和下方的区域中。金属带可以由铝合金、锌或黄铜制成。这些材料具有比钢更高的热膨胀性。以此方式使得需要较少的热能以达到必要的热膨胀。金属带配设有橡胶覆层，以便赋予表面逐渐变化的应变。
备选地可以使用由薄橡胶环取代金属环构成的层。橡胶被加热以便实现热膨胀。当电极宽度改变时，上述第二和第三选择方案的灵活性较低。所述第二和第三选择方案相对于层厚变化是灵活的。上述第一选择方案则完全是灵活的，因为能够非常容易地适配电极宽度和覆层厚度的变化。
在所有三种变型方案中，通过感应加热、红外线加热或者通过吹入热空气实现加热。感应加热是优选的，因为感应加热实现了快速的、局部的加热。在辊表面即将与电极接触之前实现对辊表面的加热。因此仅有辊的小的部段被加热并且膨胀。输入压延部段中的热量需要一些时间来分布到辊的其它区域上。在滚子旋转一个周期并重新进行压延之前，辊的主体很容易吸收这些热量。因此，与覆层接触的压延的区域的冷却是可选的。
在压延阴极时，整个压延辊可以被加热至约120℃。在这种情况下确保了位于基体上方和下方的辊部段具有比平均的辊温度更高的温度。重要的是，压延辊的与覆层接触的表面和压延辊的所产生的仅与基体接触的表面之间应当具有温度差。
连续的基体带被卷绕在卷绕滚子上。卷绕滚子在电极表面施加反向应力。轨道应力可能附加地由张紧滚子产生。通过感应加热、红外线加热或者吹入热空气加热压延辊的位于基体表面上方和下方的区域。该区域在辊的中部表面上方被加热到50-100℃。随着温度升高，材料由于热膨胀而膨胀。在辊的材料膨胀时，所述材料与基体接触。在没有温度时，辊表面和基体之间存在间隙。在压延时，(未被涂覆的)基体与电极的(具有覆层的)其它区域共同伸长。这意味着不会产生褶皱。在加热的环和覆层之间存在5mm的间隙，由此使覆层不会被加热的扩大的环损坏。在压延辊通过变形区域之后，压延辊的中部区域被冷却。不期望的是，热量从侧面流入压延装置的中部区域中并且在那里使温度升高。否则难以保持准确的厚度。通过吹入冷空气或者通过与冷却辊接触实现冷却。由于冷却使被加热的区域也失去一些热量。热膨胀随着温度的降低而减小。在压延之后，通过厚度测量传感器、例如超声波传感器、激光传感器或者光传感器测量厚度。如果厚度与期望的值存在偏差，则对压延辊对的挤压间隙进行适配。
压延的多层构造则被卷绕回卷绕滚子上。横向延展辊直接位于卷绕滚子上方。横向延展赋予电极表面横向应力并且去除可能的波纹。宽度拉紧装置具有结构(螺旋形状)，从而产生横向应力。横向延展辊可以由聚氨酯材料构成。
在第二选择方案中，在压延辊上安设薄的金属环。金属环仅安设在需要加热的区域中。可以使用金属、例如铝合金、不锈钢、锌或黄铜。这些金属具有比钢更高的热膨胀系数。钢具有10×10-6m/m℃的热膨胀系数。这意味着可以用更少的热输入实现更高的热膨胀。锌为35×10-6m/m℃的热膨胀系数，铝具有20×10-6m/m℃的热膨胀系数，黄铜具有18×10- 6m/m℃的热膨胀系数，不锈钢具有18×10-6m/m℃的热膨胀系数。
薄环可以具有约5mm的厚度，所述厚度与压延辊的表面适配。压延辊表面由铬钢构成。该薄环的宽度与基体宽度相同。这意味着，如果想要压延其它的电极宽度，则必须改变薄环的尺寸。压延装置的外直径和压入的环的直径是相同的，并且两者均被抛光至高光泽度。在加热的环和覆层之间存在5mm的间隙，由此使覆层不会被加热的扩大的环损坏。
在薄环即将进入压延区域之前通过感应、红外线或者通过吹入热空气加热所述薄环。由于该薄环的材料具有比钢更高的热系数，因此仅须所述薄环加热至比钢更低的温度。通常不必压延所述薄环。仅须使(未被涂覆的)基体伸长。因此并不要求高的强度和硬度。通过控制薄环的温度能够控制热膨胀。薄环在不同温度中不同地膨胀并且能够适配于覆层和基体之间的不同的间隙。其余过程与针对第一选择方案所描述的相同。
在第三选择方案中，在压延辊上安设薄的橡胶环。金属环仅安设在需要加热的区域中。可以使用橡胶、例如聚氨酯。橡胶能压缩并且具有比钢更高的热膨胀系数。这意味着，在热输入较低时能够达到更高的热膨胀。聚氨酯具有100×10-6m/m℃的热膨胀系数，该热膨胀系数比钢高10倍。这意味着聚氨酯需要比钢少10倍的热量。所述环可以具有约5mm的厚度并且可以与压延辊的表面适配。压延辊表面由铬钢构成。该薄环的宽度与基体宽度相同。这意味着，如果应当压延其它的电极宽度，则必须改变薄环的尺寸。压延装置的外直径和压入的环的直径是相同的，并且两者均被抛光至高光泽度。在加热的环和覆层之间存在例如5mm的横向偏移量，由此使覆层不会被加热的扩大的环损坏。
在所述环即将进入压延区域之前通过感应、红外线或者通过吹入热空气加热所述薄环。橡胶环例如被加热至50-80℃。由于该薄环的材料具有比钢更高的热系数，因此仅须所述薄环加热至比钢更低的温度。又橡胶构成的薄环通常无须被压延。仅须使(未被涂覆的)基体伸长。因此不需要高的强度。其余过程与针对第一选择方案所描述的相同。橡胶的优点为，即使环的膨胀大于间隙，所述环仍会收缩并且将逐渐变化的延展力施加到基体上。在第一和第二变型方案中，必须非常良好地通过温度控制金属的热膨胀，从而使膨胀与间隙宽度相同。否则金属表面会在基体上造成高磨损。
在另一种实施方式中可行的是，压延辊的与活性材料的覆层接触的材料和所述压延辊的与未被涂覆的基体对置的材料由不同的材料构成。未被涂覆的基体区域上方的压延辊材料可以具有比对应配属于活性材料的压延辊材料更高的热膨胀系数。以此方式使得在温差较低时就已经(相对于未被涂覆的基体)产生压延装置表面的产生必要的热膨胀。这使得基体伸长并且由此防止产生褶皱。
在当前的针对阴极的压延过程中，压延辊完全被加热至例如120℃的运行温度。通过被调节温度(被加热)的压延辊进行压延，以便降低压延载荷。如果压延辊如上述那样由不同的材料构成，则该运行温度在活性材料上方的区域和未被涂覆的基体上方的区域中产生压延辊的不同的热膨胀。因此不需要通过外部的加热元件(即例如感应加热装置)附加地输入热量。将辊的温度调节至运行温度足够用于产生辊的不同的热膨胀。尽管整个压延辊被均匀地加热至运行温度(约120℃)，但是朝向未被涂覆的基体的压延辊材料(由于所述压延辊材料的更高的热膨胀系数)使基体伸长并且避免褶皱。
本发明的主要特征如下：压延辊部段式地被加热。压延辊的朝向(未被涂覆的)基体的部段被加热至比压延辊的朝向覆层的表面更高的温度。所述温度通过热膨胀产生压延装置表面的膨胀。当压延装置的外部的部段膨胀时，该部段接触基体并且产生纵向延展。通过感应、红外线或者通过吹入热空气实现加热。通常，约100℃的温度足以达到热膨胀，所述热膨胀对应于压延装置表面和基体之间的间隙。在即将进行压延之前进行加热，由此使热量不会扩散到压延装置表面的其余位置。在压延辊通过压延变形区域之后，压延辊自主地冷却。热膨胀减少。压延装置表面的区域和中部的覆盖层通过被冷却的空气冷却，从而其端部直径不会由于热量而改变。薄金属环可以安设在待加热的压延装置面上。所选择的金属具有比钢更高的热系数。以此方式使得仅须在80℃时输出较少的热量以便达到要求的热膨胀。取代薄金属环也可以使用由聚氨酯构成的橡胶环。橡胶环在约50℃的温度中仍产生相同的热膨胀。
此外，金属环和橡胶环均能够与压延装置表面适配。所述金属环或者橡胶环具有与压延辊覆层相同的外直径。压延装置的中部区域的冷却是可选的。仅有在中部区域由于侧面的热扩散同样经受热膨胀时才需要进行冷却。压延辊的中部区域对覆层进行压延并且因此需要更高的准确的直径。横向延展辊可以具有螺旋状的结构并且辅助卷绕。由此能够去除基体带中的波纹。
以下再次强调本发明的各个重要的方面：按照本发明的压延辊优选具备两个不同的运行状态。在压延过程中，压延辊处于扩大的运行状态中，在该运行状态中，对应于未被涂覆的基体带区域的、能扩大的压延辊部段的直径大于对应于被涂覆的基体带区域的、不能扩大的压延辊部段。压延辊附加地可以具备未扩大的运行状态。在该运行状态中，能扩大的压延辊部段的直径(相比于扩大的运行状态)减小。在该情况中，两个压延辊部段可以设计为直径彼此相同。
在一种优选的简单的技术实现方案中，在未被涂覆的基体带区域处的压延辊的辊直径的扩大通过对压延辊的热加载实现。在此，加热元件加热对应于未被涂覆的基体带区域的压延辊部段。所述对应于未被涂覆的基体带区域的压延辊部段的温度在压延过程中比对应于被涂覆的基体带区域的压延辊部段的温度所高出的温度差例如处于50℃至100℃的范围中。
可以借助冷却元件辅助两个压延辊部段之间的温度差的产生。冷却元件可以在压延过程期间冷却对应于被涂覆的基体带区域的压延辊部段。
在一种实施方式中，对应于未被涂覆的基体带区域的压延辊部段的热膨胀系数可以大于对应于被涂覆的基体带区域的压延辊部段的热膨胀系数。在压延过程中，整个压延辊被加热至运行温度、例如120℃。在装置情况下，对应于未被涂覆的基体带区域的压延辊部段可以扩大至下述直径，所述直径大于对应于被涂覆的基体带区域的压延辊部段的直径。
按照本发明重要的是，能够在压延过程中以尽可能小的制造技术方面的耗费在两个压延辊部段之间产生直径差。在该背景下，可以通过环形元件实现对应于未被涂覆的基体带区域的压延辊部段。环形元件可以施加在压延辊基体上。环形元件的材料可以与压延辊基体不同地这样选择，使得在热加载时实现显著的热膨胀，以便提供直径差。环形元件的热膨胀可以明显大于比基体材料的热膨胀。
在第一变型设计方案中，环形元件可以是金属环，所述金属环的外周优选被弹性体材料涂覆。备选地可以由弹性体材料制造环形元件。
用于加热对应于未被涂覆的基体带区域的压延辊部段的加热元件可以以不同的实施方式实现，例如实现为感应加热装置、红外线加热装置或者热空气风机。对于简单并且有效的热加载优选的是，加热元件为压延辊部段提供外部的加热。
未被涂覆的基体带区域沿着带横向在具有厚度突变的阶梯状的过渡部中过渡到被涂覆的基体带区域中。对于压延辊直径的与基体带轮廓适配的扩大优选的是，扩大的压延辊部段沿着带横向与阶梯状的过渡部间隔(未被加热的)横向偏移量。
对于连续的制造过程优选的是，基体带在装置中作为连续基体带提供，在该情况中，基体带在过程运行中在卷绕站中从卷绕滚子上展开并且导引通过压延站。接着，压延的连续基体带在卷绕站中被卷绕到卷绕滚子上。所述卷绕滚子可以借助进给设备驱动。为了使过程次序进一步自动化，加热元件和/或冷却元件可以连接在调节回路中。调节回路可以具有控制单元，借助所述控制单元能够控制加热元件和/或冷却元件。控制单元可以与厚度测量传感器处于信号连接中。所述厚度测量传感器在完成压延之后检测被涂覆的基体带区域和/或未被涂覆的基体带区域的厚度。控制单元基于检测的厚度产生调节信号，通过所述调节信号能够控制加热元件和/或冷却元件，以便调节向压延辊中的热量输入和冷输入。
在另一种变型设计方案中，卷绕滚子可以与横向延展辊配合作用。卷绕滚子和横向延展滚子构成通过间隙，压延的连续基体带运行通过所述通过间隙。借助横向延展辊能够使横向力分量施加到连续基体带上。借助所述横向延展辊使连续基体带沿着带横向延展。以此方式还可以在必要时使基体带中产生的变形整平。
附图说明
以下根据所附的附图描述本发明的实施例。
在附图中：
图1至图4分别示出了用于制造电极结构的装置图的视图；
图5至图9分别示出了各个视图，根据这些视图表明了在压延过程之前和在压延过程中的力分布或者应力分布；并且
图10示出了横向延展辊的视图。
具体实施方式
在按照图1的装置图中示出了用于连续地制造用于锂离子电池单体的电极结构的过程装置。在所述装置中，连续基体带1在开卷站3中从开卷滚子5上展开并且沿着制造方向R导引通过涂覆站7以及压延站9。在压延站9中，借助压延滚子10挤压多层构造。接着，连续基体带1在卷绕站11中被卷绕到卷绕滚子13上。借助进给设备15驱动卷绕滚子13。
在涂覆站7中分别提供作为带状物的电极材料薄膜17、19。由铝或者铜构成的两个电极材料薄膜17、19在两侧施加到连续基体带1上并且构成多层构造(图2)，在所述多层构造中，中部的基体带区域21被两个电极材料薄膜17、19涂覆，并且在基体带侧边缘上有两个未被涂覆的基体带区域23。铝薄膜17可以具有约10至12微米的厚度，而铜薄膜19可以具有6至10微米的厚度。
在图1中，卷绕滚子13与横向延展辊25配合作用。在卷绕滚子13和横向延展辊25之间构成通过间隙，压延的连续基体带1运行通过所述通过间隙。借助横向延展辊25使横向力分量施加到连续基体带1上，借助所述横向力分量使连续基体带1沿着带横向被整平。如图3进一步突出显示，被涂覆的基体带区域21沿着带横向在两侧分别在具有厚度突变△s(图7)的阶梯状的过渡部27中过渡到边缘侧的未被涂覆的基体带区域23中。
本发明的核心在于，两个压延辊10在压延过程期间能够适配连续基体带1的横截面轮廓。以此方式避免了中部的被涂覆的基体带区域21和两个边缘侧的未被涂覆的基体带区域23之间的构件翘曲。如下实现与连续基体带1的横截面轮廓的适配：每个压延辊10沿着轴向观察被划分为中部的压延辊部段29以及两个外部的压延辊部段31。中部的压延辊部段29对应于中部的基体带区域21，而两个外部的压延辊部段31对应于未被涂覆的边缘侧的基体带区域23。在压延过程期间，能够借助加热元件33以热量加载两个外部的压延辊部段31，而中部的压延辊部段29能够借助冷却元件35冷却。以此方式在压延辊部段29、31之间产生在50℃至100℃的范围中的温度差。这样选择压延辊10的材料，使得这种温度差在外部的压延辊部段31和中部的压延辊部段29之间产生显著的直径差。以此方式能够补偿连续基体带1中的厚度突变△s。因此，按照本发明，在压延过程期间不仅中部的压延辊部段29与连续基体带1挤压贴靠，而且两个外部的压延辊部段31也与连续基体带1挤压贴靠。由此使中部的基体带区域21和两个边缘侧的、未被涂覆的基体带区域23都沿着带纵向并且沿着带横向延展，从而能够减少在中部的基体带区域21和两个边缘侧的基体带区域23之间的应力产生。以此方式能够避免被涂覆的基体带区域21和两个未被涂覆的基体带区域23之间的构件翘曲。
按照本发明能够由此使压延辊10进入图3和图4所示的扩大的运行状态(图4)和未扩大的运行状态(图3)中。在压延过程期间，压延辊10处于图4所示的扩大的运行状态中。在扩大的运行状态中，两个侧面的外部的压延辊部段31的直径以直径差大于中部的压延辊部段29的直径。与此不同的是，在未扩大的运行状态(图3)中，两个压延辊部段29、31直径相同，从而两个侧面的外部的压延辊部段31不与压延辊10挤压贴靠。
如图3和图4进一步突出显示，扩大的压延辊部段31沿着带横向分别与阶梯状的过渡部27间隔横向偏移量△y。
按照图1或者图2，加热元件33以及冷却元件35连接在调节回路中，在所述调节回路中，控制设备37控制加热元件和/或冷却元件33、35。控制设备37与厚度测量传感器39处于信号连接中。所述信号测量传感器在完成压延之后检测被涂覆的基体带区域29的厚度以及未被涂覆的基体带区域31的厚度s1、s2。控制单元39基于所检测的厚度s1、s2产生调节信号，通过所述调节信号控制加热元件和冷却元件33、35，以便改变向压延辊10中的热量输入/冷输入。
在图5和图6中示出了在压延之前(图5)和压延之后(图6)在连续基体带1中的力分布和应力分布。图5和图6涉及现有技术，其中，压延辊10(在图6中以虚线示出)不与未被涂覆的基体带区域31挤压贴靠。在压延之前(图5)，在被涂覆的基体带区域21和两个未被涂覆的基体带区域23上均作用有沿着制造方向R定向的拉力F1。在压延期间(图6)，仅有压力F2作用在被涂覆的基体带区域21上，而未被涂覆的基体带区域23上保持没有压力。因此仅有被涂覆的基体带21沿着带纵向和待横向延展。由此仅有被涂覆的基体带区域21被附加的纵向延展力F4以及附加的横向延展力F3加载。以此方式在未被涂覆的基体带区域23中产生相应较大的反作用力F5。由于在未被加载的基体带区域21中没有附加的纵向延展力F4以及在两个未被涂覆的基体带区域23中存在相对较大的反作用力F5导致在连续基体带1中产生褶皱。
与此不同地，在图7和图8中示出了连续基体带1中的按照本发明的力分布或者应力分布。因此，压力F2也附加地作用在两个未被涂覆的基体带区域23上。由此使未被涂覆的基体带区域23也附加地被纵向延展力F4和横向延展力F3加载。以此方式在未被涂覆的基体带区域23中产生明显较小的反作用力F5。在未被涂覆的基体带区域21中提供附加的纵向延展力F4以及在基体带区域23中的极小的反作用力F5在基体带区域21、23之间形成很大程度的应力降低。
在图9中示出了按照第二实施例的压延辊10。外部的压延辊部段31因此由环形元件41构成，所述环形元件施加在压延辊10的基体43上。环形元件41由下述材料构成，该材料的热膨胀比基体材料的热膨胀更大。环形元件41例如可以是金属环或者弹性体环。
图10单独地示出了横向延展辊25。横向延展辊25因此在外周上具有至少一个螺纹结构，借助所述螺纹结构使横向力分量施加在连续基体带1上，以便沿着带横向附加地平整基体带。
附图标记列表
1 基体带
3 开卷站
5 开卷滚子
7 涂覆站
9 压延站
10 压延辊
11 卷绕站
13 卷绕滚子
15 进给设备
17、19 电极材料
21 被涂覆的基体带区域
23 未被涂覆的基体带区域
25 横向延展辊
27 过渡部
29 中部的压延辊部段
31 外部的压延辊部段
33 加热元件
35 冷却元件
37 控制单元
39 传感器
41 环形元件
43 基体
△S 厚度突变
s1、s2 材料厚度
△y 横向偏移量
R 制造方向
F1至F4 力

Claims (10)

1.一种用于制造用于锂离子电池单体的电极结构的装置，在所述装置中，提供基体带(1)，所述基体带在一侧或者两侧由电极材料(17、19)涂覆并且构成多层构造，在所述多层构造中，至少一个条带状的基体带区域(23)保持未被涂覆，所述装置具有压延站(9)，在所述压延站中能够借助压延辊(10)挤压所述多层构造，所述压延辊与被涂覆的基体带区域(21)进行挤压贴靠(F2)，由此使所述多层构造沿着带纵向和带横向延展，其特征在于，为了避免在所述被涂覆的基体带区域(21)和未被涂覆的基体带区域(23)之间的构件翘曲，至少一个压延辊(10)的辊直径(d)能够在压延过程期间扩大至未被涂覆的基体带区域(23)上，从而所述压延辊(10)也能够附加地与未被涂覆的基体带区域(23)进行挤压贴靠(F2)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述压延辊(10)的扩大的运行状态中、即在压延过程期间，对应于未被涂覆的基体带区域(23)的、能扩大的压延辊部段(31)的直径以直径差大于对应于被涂覆的基体带区域(21)的、不能扩大的压延辊部段(29)的直径，和/或在未扩大的运行状态中，能扩大的压延辊部段(29)直径减小或者两个压延辊部段(29、31)直径相同。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，通过对所述压延辊(10)的热加载实现所述压延辊(10)的辊直径(d)在未被涂覆的基体带区域(23)上的扩大，其中，加热元件(33)加热对应于未被涂覆的基体带区域(23)的压延辊部段(31)，并且尤其是所述压延辊部段(31)的温度以例如50℃至100℃的温度差大于对应于被涂覆的基体带区域(21)的压延辊部段(29)的温度。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述对应于未被涂覆的基体带区域(23)的压延辊部段(31)的热膨胀系数大于对应于被涂覆的基体带区域(21)的压延辊部段(29)的热膨胀系数，和/或尤其是在压延过程中，整个压延辊(10)被加热至运行温度、例如120℃，从而对应于未被涂覆的基体带区域(23)的压延辊部段(31)扩大至下述直径，所述直径大于对应于被涂覆的基体带区域(21)的压延辊部段(29)的直径，和/或尤其是能够在压延过程期间借助冷却元件(35)冷却对应于基体带区域(21)的压延辊部段(29)。
5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述对应于未被涂覆的基体带区域(23)的压延辊部段(31)由环形元件(41)构成，所述环形元件施加在所述压延辊(10)的基体(43)上，并且所述环形元件(41)由热膨胀比基体材料的热膨胀更大的材料构成。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述环形元件(41)为金属环，所述金属环的外周优选由弹性体材料涂覆，或者所述环形元件(41)由弹性体材料制造。
7.根据权利要求3至6之一所述的装置，其特征在于，用于外部地加热所述压延辊部段(41)的加热元件(33)布置在所述压延辊(10)之外，和/或所述加热元件(33)尤其是感应加热装置、红外线加热装置或者热空气风机。
8.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述未被涂覆的基体带区域(23)在阶梯状的过渡部(27)处沿着带横向过渡到被涂覆的基体带区域(21)中，并且尤其是能扩大的压延辊部段(31)沿着带横向与所述阶梯状的过渡部(27)间隔横向偏移量(△y)。
9.根据前述权利要求3至8之一所述的装置，其特征在于，所述加热元件(33)和/或所述冷却元件(35)能够借助控制单元(37)控制，并且所述控制单元(37)尤其与厚度测量传感器(39)处于信号连接中，所述厚度测量传感器在完成压延之后检测被涂覆的基体带区域(21)和/或未被涂覆的基体带区域(23)的厚度(s1、s2)，并且所述控制单元(37)尤其基于所检测的厚度(s1、s2)产生用于控制所述加热元件(33)和/或所述冷却元件(35)的调节信号，以便调节向所述压延辊(10)的热量输入和/或冷输入。
10.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，在所述装置中，作为连续基体带提供所述基体带(1)，所述基体带能够从开卷滚子(5)上开卷，能够导引通过所述压延站(9)并且接着在卷绕站(11)中卷绕在卷绕滚子(13)上，所述卷绕滚子能够借助进给设备(13)驱动，和/或所述卷绕滚子(13)与横向延展辊(25)配合作用，并且所述横向延展辊(25)使横向力分量施加到所述基体带(1)上，所述基体带(1)能够借助所述横向力分量沿着带横向延展。
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