CN116137319A - 用于制造电极的方法和装置 - Google Patents

用于制造电极的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116137319A
CN116137319A CN202211279415.8A CN202211279415A CN116137319A CN 116137319 A CN116137319 A CN 116137319A CN 202211279415 A CN202211279415 A CN 202211279415A CN 116137319 A CN116137319 A CN 116137319A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
electrode
cutting
laser
plasma
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
CN202211279415.8A
Other languages
English (en)
Inventor
T.詹森
S.马苏赫
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
Publication of CN116137319A publication Critical patent/CN116137319A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0838Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction by using an endless conveyor belt
    • B23K26/0846Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction by using an endless conveyor belt for moving elongated workpieces longitudinally, e.g. wire or strip material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/38Removing material by boring or cutting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/40Removing material taking account of the properties of the material involved
    • B23K26/402Removing material taking account of the properties of the material involved involving non-metallic material, e.g. isolators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于制造电极(4)的方法,其中,用激光射束(S)切割具有薄膜(8)和施加在其上的活性材料涂层(10)的电极带(6),其中在激光切割时产生等离子体(P),其中确定由等离子体(P)发射的光(L)的性质,以及其中,根据所确定的光(L)的性质调整用于激光切割的切割轮廓(22)。此外,本发明涉及一种用于制造电极(4)的装置(2),尤其按照所述方法,以及按照所述方法制造的电极(4)。

Description

用于制造电极的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于制造电极的方法,其中用激光切割电极带。此外,本发明涉及一种用于制造电极的相应的装置。
背景技术
电驱动的机动车通常具有牵引电池(高压电池,HV电池),所述牵引电池为用于驱动机动车的电动机供给能量。在此,电驱动的机动车尤其理解为仅在牵引电池中存储驱动所需的能量的电动车辆(BEV,Battery Electric Vehicle),具有续航里程延长器的电动车辆(REEV,Range Extended Electric Vehicle),混合动力车辆(HEV,Hybrid ElectricVehicle),插电式混合动力车辆(PHEV,Plug-in Hybrid Electric Vehicle)和/或燃料电池车辆(FCEV,Fuel Cell Electric Vehicle),其将借助燃料电池产生的电能暂存在牵引电池中。
这种构造为锂离子电池的牵引电池具有至少一个电池单池,所述电池单池又包括至少一个阳极和至少一个阴极。为了制造这种阳极或这种阴极,典型地将具有薄膜状和带状电极膜的电极带、特别是在两侧设有活性材料涂层。该涂层随后例如通过压延机的至少一对辊筒压实。随后,在形成各个阳极或各个阴极的情况下切割和/或切断已涂覆的电极膜。
连接词“和/或”在此和在下文中应理解为,借助该连接词连接的特征既可以共同地构成,也可以作为彼此替代地构成。
例如,激光切割器用于切割电极。借助于该接触区段尤其从电极膜的未涂覆的区域中切出也被称为放电片的接触区段,并且尽可能完全地切掉剩余的未涂覆的(边缘)区域。特别地,如果电极是阴极,则应避免在涂覆区域中进行激光切割,从而避免由涂覆材料形成毛刺。通过未涂覆的边缘区域给出如下可能性:在隔膜收缩时在阴极集流体和阳极的活性材料涂层之间出现接触。为了避免这种危险的短路情况,除了阴极上的活性材料涂层之外,还经常施加另外的非导电陶瓷涂层。在这种电极的情况下,激光切割直接在陶瓷涂层中或在未涂覆的集流极中在放电片的区域中进行。
为了设定用于激光切割的切割轮廓,典型地使用摄像机,借助所述摄像机拍摄电极带的被切割的区域。在切口距电极带的涂覆区域的距离方面评估根据摄像机拍摄的切割区域的图像。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于,提供一种用于制造电极的装置和方法,其中避免了毛刺形成,和/或其中电极膜的未涂覆的边缘区域或陶瓷涂覆的边缘区域被尽可能完全地切掉。此外,给出一种用于制造电极的装置以及根据该方法和/或根据该装置制造的电极。
关于方法,根据本发明,所述技术问题通过一种用于制造电极的方法解决,其中,用激光射束切割具有薄膜和施加在薄膜上的活性材料涂层的电极带,其中,在激光切割时产生等离子体,其中,确定由等离子体发射的光的性质,以及其中,根据所确定的光的性质调整用于激光切割的切割轮廓。所述技术问题还通过按照本发明的装置以及电极解决。在此,与装置相关的实施方案也适用于方法和电极,反之亦然。
该方法用于制造用于锂离子电池单池的电极。所述方法尤其涉及在制造电极的过程中切割电极带。电极带具有带状薄膜作为基材,其在第一区域中,优选在两侧设有活性材料涂层。设有活性材料涂层的区域在此和下文中也称为已涂覆的区域。该涂层在此和下文中也称为活性材料涂层。作为薄膜,适宜地使用金属薄膜,例如铜箔或铝箔,或者替代地使用已涂覆的塑料薄膜或碳薄膜。所述薄膜也可以实施为由塑料和金属构成的混合薄膜。活性材料在阳极的情况下例如具有石墨,并且在阴极的情况下例如具有镍或镍化合物。阳极或阴极的活性材料在此可以设有附加的非活性的或不导电的涂层,以便在隔膜收缩的情况下防止在电池单体中在阳极和阴极之间的未涂覆的区域和涂覆的区域之间的(短路)接触。
在下文中,“未涂覆的区域”也应理解为这样的区域,其设有非活性的、不导电的涂层,例如陶瓷涂层。
根据该方法,合适地在电极膜的未涂覆的区域中利用激光射束切割电极带。在合适的设计方案中,在此根据激光射束在其侧向边缘处,即在带横向方向上的端部处切割出关于带纵向方向连续涂覆的电极膜,其中形成、特别是切割出侧向突出的接触部段(放电片)。这种切割过程也被称为“开槽”(notching)。
例如,该切割过程构造为所谓的卷对卷方法,其中电极带从储备卷退绕,随后借助激光切割器切割并且随后卷绕到另一储备卷上。替代于此,该切割过程构造为卷对片方法,其中电极带从储备卷退绕并且在形成单个电极的情况下借助激光射束并且例如附加地借助刀具或冲床被切割和/或裁剪。
在激光射束作用到电极带上时在激光切割过程中都会产生发射光的等离子体。根据该方法,确定由等离子体发射的光的性质,并且根据该确定的性质设定用于激光切割的切割轮廓。适宜地,相对于电极带,尤其相对于活性材料涂层调节切割轮廓的位置,即位置和/或取向。在此,切割轮廓可理解为用于电极带的预设的切割图案和/或预设的平坦的切割线。因此,切割轮廓限定了分离线,电极带应沿着该分离线借助激光射束被切断,换言之,切割轮廓是尤其在电极带上的、将要借助激光射束加工的、预定的和/或设置的线。
总之,根据基本上在(当前的)切割点处产生的光的性质来调节切割轮廓。与开头提到的现有技术(其中考虑已经切割的区域的待评估的(摄像机)记录,其中切割点通过摄像机记录与测量点间隔开)相比,根据本发明特别有利的是在切割点和有效测量点之间没有间距,因为等离子体直接在切割点处产生。因此,不存在用于调整切割轮廓的偏移。
由于电极膜、任选的陶瓷涂层和活性材料涂层的材料的不同,在未涂覆的区域中激光切割电极带时由等离子体发射的光和在涂覆的区域中激光切割电极带时由等离子体发射的光具有不同的光谱组成。
例如,在使用铝箔作为电极膜时,通过等离子体发射的光在激光切割电极带时在未涂覆的区域中具有特征性的波长光谱和与材料相关的偏振。光的光谱和/或偏振可以用于识别铝材料。同样地,为了表征,也可以仅评估光谱的一部分和/或限定的偏振方向。波长光谱的特征例如可以是颜色范围为绿色和/或红色的高强度,其不由活性材料的等离子体发射。与此相比,在作为活性材料涂层的组成部分的镍或镍化合物的情况下,在激光切割期间在已涂覆的区域中同样发射光,所述光具有该材料的特征波长光谱和/或偏振并且同样明确地与未涂覆的区域的活性材料相关联。因此,例如可以证明一个或多个波长和/或一个或多个偏振方向的高强度。对于前者,这例如可以是与颜色蓝色相关联的波长范围。
根据所述方法的一种适宜的设计方案,为了确定由等离子体发射的光的性质,因此产生该等离子体的光谱并且评估发射的光的光谱的至少一部分和/或偏振方向。例如,在此预定波长范围的强度/振幅和/或预定波长和/或偏振方向的强度/振幅作为性质被确定,其中波长范围或波长和/或偏振方向优选是活性材料涂层的元素或化合物的特征。替代地或附加地,这样的波长和/或偏振方向的光是否由等离子体发射,可以作为性质被确定。
对此替选地或附加地,首先将光分成或过滤成不同波长范围的部分光束和/或偏振方向,并且随后评估这些部分光束中的至少一个部分光束。在此,例如可以针对部分光束中的一个或每个部分光束确定相应的部分光束的强度和/或偏振方向作为光的性质。
总之,可以有利地根据所确定的性质区分,是在电极带的涂覆区域中还是在陶瓷涂层的区域中还是在未涂覆(未被涂覆)的区域中进行激光切割。在此,这种对光的性质的确定——尤其是与开头提到的现有技术(根据该现有技术,优选地评估高分辨率的(相机)记录)相比——相对快速地进行,从而可以在对光的检测之后相应地快速地进行切割轮廓的调整。
例如,如果确定在已涂覆的区域中进行激光切割,则当前切割点(交点)和/或切割轮廓远离已涂覆的区域移动,以避免形成毛刺或避免其他质量偏差。
根据所述方法的一种有利的改进方案,首先借助激光射束在电极带的未涂覆的区域中切割电极带。为了确定已涂覆的区域的空间位置,尤其为了确定未涂覆的区域与已涂覆的区域之间的边界的空间位置,切割点(即激光射束为了切割而撞击到电极带上的部位)朝向已涂覆的区域移动。为此适宜地相应地重新定向激光射束。切割点朝向被涂覆的区域移动,直到由等离子体发射的光具有预定义的性质,其中,该预定义的性质与电极带在被涂覆的区域中的激光切割相匹配。
一旦确定了光的该预定义的性质,换句话说,一旦发射的光的确定的性质对应于预定义的性质,则相应地假定电极带在被涂覆的区域中被激光切割。然后以合适的方式考虑切割点的当前位置作为电极带的涂覆区域和未涂覆区域之间的边界。有利地,以这种方式能够相对准确地确定已涂覆的区域的位置。
例如,连续地或在时间上反复地(例如每10秒)和/或以关于电极带的带纵向方向的预定的、适宜地等距的间隔来进行涂覆区域的空间位置的这种确定,例如,这种确定分别在电极带长度10m之后在带纵向方向上反复地进行。优选地,在如下部位或位置上重复确定,在所述部位或位置上执行横向切割以将电极带分离成电极片。
适宜地,在确定涂覆区域的空间位置之后,将切割点从该位置移除,以避免形成毛刺。
在适宜的设计方案中,根据已涂覆的区域的确定的位置调整切割轮廓。尤其调整切割轮廓的空间位置。优选地,其空间位置相对于已涂覆的区域的确定的空间位置来调节。优选地,切割轮廓与涂覆区域和未涂覆区域之间的边界间隔开地布置,在此完全在未涂覆区域中。切割轮廓与涂覆区域之间的距离在此例如在0微米(μm)与1000μm之间。
特别地,与通过评估(相机)记录来调整切割轮廓相比,以这种方式特别有利地,在切割(切割边缘)和已涂覆的区域之间的间距,即在激光切割之后保留的未涂覆的(边缘)区域(“突出部”)可以相对小地实现。此外,在电池单池中,由此可以降低阳极涂层与阴极集流体之间短路的危险。
本发明的另一方面涉及一种用于制造电极的装置。特别地,所述装置被设置和设立用于执行上述变型方案的一种所述的方法。为此,所述装置包括激光切割器。这用于沿着预先给定的切割轮廓来激光切割电极带。换言之,借助激光切割器产生激光射束,所述激光射束沿着切割轮廓移动,从而电极带在那里被切割,即被分离。
此外,所述装置包括用于电极带的输送设备。借助于所述激光切割器,电极带可以被输送到激光切割器并且从所述激光切割器被输送离开。适宜地,输送设备构造为真空输送带。优选地,电极带在激光切割期间连续地,即以恒定的速度输送。
此外,所述装置包括用于检测光的检测设备(检测单元),所述光由在激光切割电极带时产生的等离子体发射。特别地,检测设备被设置用于产生所发射的光的光谱,和/或偏振或过滤所述光。为此,检测设备适宜地包括至少一个光学单元,以便检测光的一个或多个材料性质。光学单元在此也可理解为仅对限定的特征波长作出反应的(光)传感器。光学单元例如可以通过偏振滤光器和标准传感器来实现,以便仅允许期望的波长通过。
用于检测光的一种可能性是,提供构造为色散棱镜的光学单元,从而产生入射到该色散棱镜上的光的光谱。为了检测该光谱的至少一部分,检测设备包括光传感器。
对此附加地或替选地,检测单元设置用于:将所发射的光分成彼此不同的波长范围的至少两个部分光束并且借助于分别一个光传感器来检测。为了将光分成至少两个部分光束,检测设备例如包括二向色棱镜。例如,检测设备按照三芯片彩色照相机的类型构造。
此外,可以过滤光谱的一部分。光谱的一部分的滤波例如可以通过滤波器或通过(部分)反射借助于二向色介电镜(干涉镜)来实现,所述二向色介电镜放置在传感器之前或将特征性的光传递到传感器上。例如也可行的是,使用如下传感器,所述传感器的光谱灵敏度对准待检测的波长范围。
此外,可以使用所发射的光的材料特定的偏振性质。在该位置处,例如可以使用光栅或偏振滤光器,以便仅使限定的偏振光入射到传感器上。
检测设备的光学单元可以由所描述的实施方案的一个或多个组合组成,以便通过以下方式执行测量任务。
此外,由等离子体发射的光束的检测也可以直接在激光器的光路中进行。在此,可以通过位于激光器的光路中的部分透明的反射镜检测反射。这提供的优点是,由等离子体发射的辐射可以直接在激光器的光斑中测量,使得测量即使在切割区域的空间移动的情况下也保持不受影响。
装置的评估单元用于确定借助检测设备检测的光的性质。特别地,评估单元被设置和设立用于评估检测到的光的光谱和/或取向/偏振。为此,评估单元在信号和/或数据传输技术上与检测设备连接。特别地,借助于评估单元能够实现:将由一个或多个光传感器检测的光与化学元素或化学化合物关联。适宜地,为此在评估单元的存储器中存储不同化学元素和化学化合物的光谱和/或偏振方向。
此外,所述装置具有控制或调节单元,所述控制或调节单元在信号和/或数据传输技术上与评估单元耦合。此外,控制或调节单元在控制技术上与激光切割器连接,使得用于激光切割电极带的切割轮廓能够根据所确定的光的性质来调节。
根据一种有利的改进方案,所述装置附加地具有用于将由等离子体发射的光传导到检测设备的光波导。例如,光波导构造为玻璃纤维。借助于光波导体有利地避免:未由等离子体发射的光被检测设备检测。因此,干扰光被减少,并且与此相关地,光的性质可以相对精确地(明确地)确定。为此适宜地,光波导体的输入端指向等离子体(或指向预期产生等离子体的位置),并且光波导体的输出端指向检测设备的棱镜或光传感器。
本发明的另一方面涉及一种电极,所述电极根据上述变型方案中的方法和/或根据上述变型方案中的装置制造。特别地,在尤其构造为阴极的电极中,在电极的边缘区域中的已涂覆区域与借助激光切割产生的切割边缘之间的距离在0μm至1000μm之间。
附图说明
下面根据附图详细阐述本发明的实施例。在附图中:
图1示意性地以侧视图示出用于制造电极的装置,其中,所述装置具有激光切割器以及用于由在激光切割时产生的等离子体发射的光的检测设备,
图2示意性地示出所述装置的检测设备,
图3借助流程图示出用于制造电极的方法,在该方法中确定由等离子体发射的光的性质,该性质根据所确定的性质调节用于激光切割的切割轮廓,以及
图4示意性地以俯视图示出了部分地根据切割轮廓被切割的电极带,其中,为了确定电极带的被涂覆的区域的位置,切割点朝向被涂覆的区域移动,并且其中,切割轮廓根据被涂覆的区域的确定的位置被调节,
具体实施方式
在所有附图中,彼此对应的部件和尺寸总是设有相同的附图标记。
在图1中示意性地示出了用于由电极带6制造电极4的装置2。根据在图1至4中示出的实施例,在带纵向方向X上带状地延伸的薄膜8作为电极带6使用,所述薄膜局部地在两侧设有具有活性材料的涂层10。在此,膜8关于带纵向方向X连续地涂覆,换言之,活性材料涂层10、即具有活性材料的涂层10在带纵向方向X上是连续的。电极带6的设有活性材料覆层10的区域在下文中也被称为已涂覆的区域12。在边缘侧,即在横向于带纵向方向X取向的带横向方向Y上的端侧,薄膜8未被涂覆。该区域在下文中也被称为未涂覆的区域14。
根据在图1至4中示出的实施例,装置2用于在侧向未涂覆的区域中切割电极带6,其中,在切割时形成侧向突出的接触区段16。
为此,装置2具有例如构造为真空输送带的输送设备18,借助该输送设备可以将电极带输送到装置2的激光切割器20并且从该激光切割器20离开。在此,在图1中仅局部地示出电极带6以及输送设备18。输送设备18的输送方向对应于带纵向方向X。
为了切割电极带6,激光切割器20产生激光射束S。在该激光切割过程中,电极带6根据预先给定的切割轮廓22(也参见图4,虚线所示)借助激光射束S切割,换言之相应于切割轮廓22切割。为了调节切割轮廓22并且为了产生具有用于根据切割轮廓22来激光切割电极带6的取向/定向的激光射束,激光切割器20包括控制或调节单元24。
装置2还包括检测设备26。这用于检测光L,所述光由在激光切割电极带6时产生的等离子体P发射。光L例如借助可选的光波导体28从等离子体P传导到检测设备26。为此,光波导28的输入端指向等离子体P并且光波导28的输出端指向检测设备26。
评估单元30示例性地集成到检测单元26中。这用于确定借助检测设备26的传感器32检测的光L或Lb、Lg.r的性质。评估单元30在信号和/或数据传输技术上与控制或调节单元24耦合,使得切割轮廓22能够根据借助评估单元30确定的光L的性质来调节。在此,评估单元30可以设置用于评估所检测的光L的波长光谱和/或偏振方向。
例如,检测单元26和/或评估单元30布置在激光切割器20上或集成到激光切割器中。因此,能够实现在检测单元26、评估单元30和控制或调节单元24之间的相对快速的数据和/或信号传输。
在图2中相对准确地示出检测设备26。所述光学元件包括光学元件34,所述光学元件例如构造为带通滤波器、(干涉)镜、偏振滤波器或棱镜。在图2的实施例中,光学元件34被构造为棱镜34,特别是二向色棱镜,并且在下文中也被称为二向色棱镜。棱镜34具有第一棱镜部分34a和第二棱镜部分34b,其中,在两个棱镜部分34a和34b之间布置有二向色滤波器36,尤其二向色镜。由等离子体P发射的并且借助(可选的)波导体28引导至检测设备26的光L(其在图2中表示为光束L)进入第一棱镜部分34a中。光束L借助二向色滤光器36分成两个部分光束Lb、Lg.r。在此,例如(光束的)光L的蓝色部分,即蓝色部分光束Lb在二向色滤光器36处被反射。该部分光束Lb随后从第一棱镜部分34a射出并且射到两个(光)传感器32中的一个上。光束L的绿色部分和红色部分经过二向色滤光片36和第二棱镜部分34b并且随后入射到两个光传感器32中的另一个光传感器上。
根据检测设备的未进一步示出的替代方案,该检测设备构造为棱镜光谱仪,该棱镜光谱仪借助色散棱镜产生光L的光谱,其中,借助光传感器检测该光谱的至少一部分。根据另一未进一步示出的替代方案,检测设备是具有滤色器、有利地拜耳滤色器的单芯片相机,或者是具有二向色棱镜和三个光传感器的三芯片彩色相机。根据另一未进一步示出的替代方案,检测设备具有滤色器以及唯一的光传感器。在此,滤色器适宜地如此选择,使得其允许具有这样的波长的光通过,所述波长仅在激光切割活性材料涂层时由等离子体发射。附加地或替代地,例如可以考虑的是,检测设备检测光的偏振方向,使得该偏振方向可以用作调节参量。
在图3中示出流程图,所述流程图示出用于制造电极4的方法,尤其借助于在上面示出的变型方案之一中的装置2制造电极4。
在第一步骤I中,电极带6在其未涂覆的区域14中根据预先给定的切割轮廓22被切割成尺寸。在图3中,切割线/切割棱边,即已经借助激光射束S加工的切割区域设有附图标记38。在此,侧向突出的接触区段16被切出。在接触区段16之间的区域中,切割线38与活性材料层10之间的距离用dS表示。
在激光切割过程中产生等离子体P。由该等离子体发射的光L在性质方面被检查(步骤II)。为此适宜地使用装置2的检测设备26和评估单元30。在此,该检查优选持续地,即连续地进行,或者替代地在时间上重复地进行,例如每0.1秒进行一次。
为了确定光L的性质,评估光L的光谱和/或偏振方向。例如,作为光L的性质确定:在光谱中和/或在偏振方向上是否存在如下波长的光,所述波长仅在活性材料涂层10被激光切割时存在。如果在光谱中存在该波长和/或该偏振方向的光,则相应地假定,对活性材料涂层10进行激光切割。因此,该性质与电极带6在涂覆区域10中的激光切割相关联。
对此替选地或附加地,评估光的相应于预先给定的波长范围的部分。例如,检查借助于传感器32检测的部分光束Lb和/或借助于另一传感器32检测的部分光束Lg.r。作为性质例如确定相应的部分光束Lb、Lg.r的强度或两个部分光束Lb、Lg.r的强度的比率。强度,(多个)强度和/或其比率适宜地与相应的阈值进行比较。例如,如果部分光束Lb的强度或部分光束Lb和Lg.r的强度之比超过相应的阈值,则假定活性材料涂层10被激光切割。因此,该性质与电极带6在涂覆区域10中的激光切割相关联。这基于以下考虑:由于活性材料涂层10和薄膜8的不同性质,部分光束Lb的强度仅在激光切割活性材料涂层10时具有相对高的值。
如在图4中可看出的那样,仅局部示出的电极带6首先在其未涂覆的区域14中被激光切割。随后,在第三步骤III中,朝向涂覆区域12移动当前的切割点。为此,适宜地相应地定向激光射束L。在此,切割点朝向被涂覆的区域10调节,直到基于光L的性质的确定假设活性材料涂层10被激光切割。在图4中,切割线38的如下区段设有附图标记40,在所述区段中切割点朝向被涂覆的区域10被调整。激光射束S入射到活性材料涂层10上的(测试)点,即活性材料涂层10被激光切割的(测试)点在图4中用附图标记42表示。
在这种情况下,切割点的当前位置被考虑作为电极带的涂覆区域14和未涂覆区域12之间的边界,即确定活性材料涂层10的位置。
随后,如切割轮廓22那样,尤其切割轮廓的位置根据活性材料涂层10的如此确定的空间位置或者涂覆区域12的空间位置来设定(步骤IV)。在此,设定切割轮廓22与涂覆区域12的最小间距dK。在此,间距dK例如在0μm和1000μm之间。必要时,切割轮廓22完全布置在未涂覆的(未涂覆的)区域14中。
总之,即根据光L的确定的性质来调节切割轮廓22。
在步骤V中,根据设定的切割轮廓22切割电极带6。在随后的步骤VI中,借助于横向截面,即借助于平行于带横向方向Y的截面从电极带6中分离电极4。为此,例如使用冲床或刀具(未示出)。
本发明不限于上述实施例。更确切地说,在不脱离本发明的主题的情况下,本领域技术人员也可以从中推导出本发明的其他变型方案。特别地,所有结合实施例描述的单个特征也可以以其他方式彼此组合,而不脱离本发明的主题。
附图标记列表
2 装置
4 电极
6 电极带
8 薄膜
10 活性材料涂层
12 已涂覆区域
14 未涂覆区域
16 接触区段
18 输送设备
20 激光切割器
22 切割轮廓
24 控制或调节单元
26 检测设备
28 光波导体
30 评估单元
32 光传感器
34 光学元件,棱镜
34 第一棱镜部分
34b 第二棱镜部分
36 过滤器
38 切割线
40 切割线的区段
42 测试点
dS 切割线到已涂覆区域的距离
dK 切割轮廓与已涂覆区域的距离
L 等离子体发射的光
Lb 光的第一部分
Lg,r 光的第二部分
P 等离子体
S 激光射束
X 带纵向方向
Y 带横向方向
I 激光切割
II 光的性质的确定
III 移动切割点
IV 设定切割轮廓
V 利用调整的切割轮廓的激光切割
VI 电极分离。

Claims (10)

1.一种用于制造电极(4)的方法,
-其中,用激光射束(S)切割具有薄膜(8)和施加在所述薄膜上的活性材料涂层(10)的电极带(6),其中,在激光切割时产生等离子体(P),
-其中,确定由等离子体(P)发射的光(L)的性质,以及
-其中,根据所确定的光(L)的性质调整用于激光切割的切割轮廓(22)。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,为了确定由所述等离子体(P)发射的光(L)的性质,评估由所述等离子体(P)发射的光(L)的光谱和/或所述发射的光(L)的偏振方向和/或所述发射的光(L)的对应于预定波长范围的部分。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在未涂覆的区域(14)中切割所述电极带(6),其中,为了确定所述电极带(6)的设有所述活性材料涂层(10)的区域(12)的位置,朝向所述区域移动切割点,直到由所述等离子体(P)发射的光(L)具有预定义的性质,所述预定义的性质与在设有所述活性材料涂层(10)的区域(12)中激光切割所述电极带(6)相匹配。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,根据设有活性材料涂层(10)的区域(12)的确定的位置调整所述切割轮廓(22)。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述切割轮廓(22)与所述电极带(6)的设有所述活性材料涂层(10)的区域(12)间隔0μm至1000μm地布置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其特征在于,使用被连续涂覆的电极膜(8)作为电极带(6),其中,借助激光切割切割出侧向突出的接触区段(16)。
7.一种用于制造电极(4)的装置(2),所述装置尤其根据权利要求1至6中任一项所述的方法制造电极(4),所述装置具有:
-用于所述电极带(6)的输送设备(18),
-用于激光切割所述电极带(6)的激光切割器(20),
-检测设备(26),所述检测设备用于检测由在激光切割所述电极带(6)时产生的等离子体(P)发射的光(L),
-评估单元(30),所述评估单元用于确定借助所述检测设备(26)检测的光(L)的性质,以及
-控制或调节单元(24),用于根据所确定的光(L)的性质借助所述激光切割器(20)调整用于激光切割的切割轮廓(22)。
8.根据权利要求7所述的装置(2),其特征在于,装置具有光波导体(28),其用于将由所述等离子体(P)发射的光(L)传导到所述检测设备(26)。
9.根据权利要求7或8所述的装置(2),其特征在于,所述检测设备(26)包括至少一个光学元件(34)以及至少一个光传感器(32)。
10.一种电极(4),其根据权利要求1至6中任一项所述的方法和/或借助根据权利要求7至9中任一项所述的装置(2)制造。
CN202211279415.8A 2021-11-17 2022-10-19 用于制造电极的方法和装置 Pending CN116137319A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021212893.9 2021-11-17
DE102021212893.9A DE102021212893A1 (de) 2021-11-17 2021-11-17 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Elektrode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116137319A true CN116137319A (zh) 2023-05-19

Family

ID=86144503

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211279415.8A Pending CN116137319A (zh) 2021-11-17 2022-10-19 用于制造电极的方法和装置

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN116137319A (zh)
DE (1) DE102021212893A1 (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3212405B2 (ja) 1992-07-20 2001-09-25 富士通株式会社 エキシマレーザ加工方法及び装置
DE102010028270B4 (de) 2010-04-27 2015-02-05 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren zur Ermittlung der Laser-Bearbeitbarkeit von Blechen, Verfahren zum Laserbearbeiten von Blechen sowie Anordnungen und Computerprogrammprodukt zur Durchführung der genannten Verfahren
DE102010044080A1 (de) 2010-11-17 2012-05-24 Varta Microbattery Gmbh Herstellungsverfahren für Elektroden
DE102013010200A1 (de) 2013-06-13 2014-12-18 Laser- Und Medizin-Technologie Gmbh, Berlin Verfahren zum Auffinden der optimalen Fokuslage zum Laser-Abtragen und -Schneiden mit minimaler Schnittbreite und guter Kantenqualität
DE102019209183A1 (de) 2019-06-25 2020-12-31 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Batterieelektroden

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021212893A1 (de) 2023-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102052288B1 (ko) 막두께 측정 장치 및 막두께 측정 방법
US11597115B2 (en) Apparatus and method for cutting electrode sheet
EP2756290B1 (de) Vorrichtungen zur schichtdickenbestimmung und/oder zur bestimmung eines verschmutzungsgrads eines bandes
US20040035932A1 (en) Certified paper discriminating apparatus
CN112133881A (zh) 用于制造电池电极的方法
CN113300050B (zh) 用于电池组电极的检验系统
JPH06241993A (ja) シングルチャンネルガス濃度測定の方法及び装置
WO2021165380A1 (de) VERFAHREN ZUM ANALYSIEREN EINER SCHWEIßVERBINDUNG BEIM LASERSCHWEIßEN VON WERKSTÜCKEN
EP3878030B1 (de) Verfahren zur herstellung einer kathodenvorrichtung, verfahren zur herstellung eines elektrodenverbundes und batterie
CN108008371B (zh) 用于检测对象的激光雷达传感器
KR102465777B1 (ko) 전극조립체의 제조방법 및 제조장치
KR20120052306A (ko) 이물질 검출 장치 및 이물질 검출 방법
CN116137319A (zh) 用于制造电极的方法和装置
JP2010025799A (ja) 被膜の境界を検出する装置
JP7013318B2 (ja) 電極層の検査方法及び電池の製造方法
CN113305418A (zh) 一种激光加工同轴寻焦装置及激光加工方法
US20070268552A1 (en) Method and apparatus for selecting wavelength
US10782229B1 (en) Detecting metal contamination in polymer sheets
JP2005340228A (ja) 電気化学素子の製造方法および装置
US20230155159A1 (en) Lamination Device and Method for Discharging Defective Electrode Cell Assembly of Lamination Device
JP2009133765A (ja) 塗工膜の粘性評価方法およびその装置
KR102526035B1 (ko) 에너지 저장 디바이스용 스택
KR102098284B1 (ko) 반도체 물질의 전기광학적 특성 비접촉식 측정 시스템
US20220190306A1 (en) Web edge metrology
KR20230000877A (ko) 분리막 통기도 검사장치 및 이를 이용한 분리막 통기도 검사방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination