CN117836988A - 用于制造电极片的堆叠的方法以及剪切装置和间隔元件、其定长切割装置 - Google Patents

用于制造电极片的堆叠的方法以及剪切装置和间隔元件、其定长切割装置 Download PDF

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Abstract

一种用于制造电极片(2、3、4、5)的堆叠(1)的方法，其中，所述堆叠(1)包括至少两个沿着堆叠方向(6)相叠布置的电极片(2、3、4、5)，所述电极片至少沿着横向于堆叠方向(6)延伸的轴向方向(7)具有彼此不同的延伸(8、9、10、11)。

Description

用于制造电极片的堆叠的方法以及剪切装置和间隔元件、其 定长切割装置
技术领域
本发明涉及一种用于制造电极片的堆叠的方法。在所述方法的范围内，将多个电极膜共同定长切割并且将电极膜的定长切割的部分、即电极片彼此堆叠。特别是在电池电芯、优选二次电池电芯中使用电极片。
背景技术
为了驱动机动车，越来越多地使用电池、特别是锂离子电池。电池通常由电芯成，其中每个电芯具有电极片的堆叠，即阳极片、阴极片和隔膜片。阳极片和阴极片的至少一部分被实施为电流导体，用于将由电芯提供的电流导出至布置在电芯外部的耗电器。
在制造锂离子电池电芯时，优选地在两侧用至少一种活性材料涂覆所谓的载体材料、特别是带状载体材料、例如载体膜。载体膜形成电池电芯的电流导体。经涂覆的载体材料形成电极膜，例如阳极或阴极。
其它载体材料涂覆有隔膜材料并且同样形成电极膜，即隔膜。
电极膜特别是连续材料，其可以通过剪切过程分割成电极片。这些电极片可以应用在电池电芯中。
在已知的电池电芯中，隔膜通常被实施为比阳极更大并且阳极又被实施为比阴极更大。因此，特别地，隔膜相对于堆叠的阳极具有环绕的过盈，例如1.5毫米宽的环绕的边缘。特别地，隔膜相对于堆叠的阴极具有环绕的过盈，例如3毫米的环绕的边缘。相应地，阳极相对于堆叠的阴极具有环绕的过盈，例如1.5毫米的环绕的边缘。
在高速堆叠装置中以恒定的质量制造所述过盈，已经被证明是非常困难的。通常的公差在此包括最大0.5毫米的偏差。目前，隔膜被定长切割并且然后收集在料盒中。以类似的方式，阴极和阳极分别收集在单独的料盒中。各个电极片被依次从相应的料盒中取出(阳极、隔膜、阴极和隔膜)并且放置在旋转台上。使用相机对每个电极片进行精确定位。这种堆叠过程也被称为取放堆叠过程(Pick-and-Drop Stapelprozess)。目前，单个电极片的定位和放置至少需要1秒钟。也就是说，4个电极片的堆叠需要4秒。然后，具有30个堆叠的电池电芯需要大约120秒。此外，电极膜非常薄，特别地隔膜例如仅约0.02毫米厚，并且因此难以运输。存在褶皱形成的危险。这种方法不适用于电池电芯的批量生产。
另一过程包括Z堆叠。在此，阳极和阴极被定长切割成最终尺寸。隔膜(也在电池电芯中或在所形成的堆叠中)具有线圈的形状并且进行Z形运动。阴极和阳极定位在Z形隔膜上方。叠层过程快速，但在阳极或阴极周围的弯折处使用了较多的隔膜，这增加了成本和重量。隔膜中的弯曲应力是不均匀的。
从US2018/0138553 A1已知一种这样的用于锂离子电池的堆叠装置。在此，提供作为连续材料的隔膜并且将其折叠成z形。在隔膜的不同侧交替布置有阳极板和阴极板。将涂覆有片材的隔膜折叠成堆叠。
从US2014/0212729 A1已知一种包括两个电极和两个隔膜的电极装置。电极具有彼此不同的尺寸。隔膜被实施为比电极更大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，至少部分地解决关于现有技术提出的问题。特别是应提出一种用于制造电极片的堆叠的方法，通过该方法在低成本和高产品质量的同时实现高的制造过程的速度。
具有根据权利要求1的特征的方法有助于解决上述技术问题。有利的扩展方案是从属权利要求的主题。在权利要求中单独列出的特征能够以技术上有意义的方式相互组合并且能够通过说明书中的所阐述的事实和/或附图中的细节来补充，其中示出了本发明的其他实施变型方案。
提出一种用于制造电极片的堆叠的方法。所述堆叠包括至少两个沿着堆叠方向相叠布置的电极片，所述电极片至少沿着横向于堆叠方向延伸的轴向方向具有彼此不同的延伸。
该方法至少包括以下步骤：
a)由第一提供装置、例如由第一辊提供第一电极膜作为连续材料；
b)由第二提供装置、例如由第二辊提供第二电极膜作为连续材料；
c)将所述电极膜聚拢，使得所述电极膜以其分别最大的侧面彼此相对置地或彼此相叠地布置；
d)通过第一夹紧装置将相叠布置的电极膜共同固定在第一部段中；
e)将间隔元件布置在第二部段中的电极膜之间，所述第二部段沿着轴向方向布置在第一部段和提供装置之间；
f)通过间隔元件的至少一个造型或间隔元件的至少沿着横向于轴向方向和横向于最大侧面延伸的径向方向的运动，相对于另外的电极膜的长度延长所述电极膜中的至少一个电极膜的长度，其中，所述长度沿着所述电极膜在第一部段和相应的提供装置之间延伸；
g)在第二部段中切断电极膜，从而在第一部段和第二部段之间形成具有彼此不同的延伸的电极片的堆叠。
在a)至g)中的方法步骤的上述(非排他性的)划分应主要仅用于区分，而不强制要求顺序和/或依赖关系。方法步骤的频次也可以变化。同样可能的是，方法步骤彼此至少部分地在时间上重叠。非常特别优选地，方法步骤a)至c)在步骤d)至g)之前进行。特别地，连续执行步骤a)至c)，同时重复执行步骤d)至g)。优选地，步骤a)至c)在步骤d)至g)期间进行。特别地，步骤a)至g)以所提到的顺序执行，其中，特别地，在步骤a)至g)执行一次之后，连续地执行步骤a)至c)，并且连续重复地依次执行步骤d)至g)。
在此描述用于两个电极膜的方法。但是，该方法特别是也适用于多于两个、优选四个电极膜。在具有四个电极膜的实施中，通过所述方法能够形成电极片的堆叠，所述电极片包括阳极、阴极和两个隔膜。
该方法特别是用于加工经涂覆的电极膜。所述涂层特别是包括用于在锂离子电池电芯中使用的材料。
电极膜由提供装置提供，特别是提供为连续材料。
通过所述方法制造的电极片特别是具有如下几何形状，所述几何形状被设置用于在电池电芯中使用并且被适当地实施。
所述涂层沿着输送方向特别是连续地、优选在两侧布置在电极膜的载体材料上。在实施为连续材料的电极膜的侧面上可以设置未涂覆的区域，必要时也可以连续地沿着输送方向设置未涂覆的区域。这些未涂覆的区域可以构成电极片的引出件极耳
在步骤a)和b)中，分别由提供装置提供不同的电极膜、特别是经涂覆的载体材料。在步骤c)之前，所述电极膜特别是完成涂覆和/或在平行于轴向方向延伸的棱边处被剪切。例如，阳极和阴极在棱边处具有电流引出件(也被称为引出件极耳)。
步骤c)包括将电极膜聚拢，使得所述电极膜以其分别最大的侧面彼此相对置地或彼此相叠地布置。特别地，作为连续材料存在的电极膜以其平行于轴向方向延伸的棱边彼此对齐地布置，或者布置在所述棱边的在随后的电极片堆叠中规定的位置中。例如，电极膜相对于彼此布置，使得相对于平行于轴向方向延伸的棱边设置电极片的在堆叠中存在的额定过盈。
根据步骤d)，通过第一夹紧装置将相叠布置的电极膜共同固定在第一部段中。夹紧装置例如包括两个夹紧钳口，电极膜被夹紧在这两个夹紧钳口之间。在此，夹紧装置特别是(仅仅)接触电极膜的最大侧面，即最下面的电极膜的下侧和最上面的电极膜的上侧。
根据步骤e)，将间隔元件布置在第二部段中的电极膜之间，所述第二部段沿着轴向方向布置在第一部段和提供装置之间。在该第二部段中，电极膜特别是彼此以(小的)间距布置，使得间隔元件能够被推入或摆入到电极膜之间。如果设置有多个电极膜，则例如可以在每两个相邻布置的电极膜之间分别布置自己的间隔元件。
根据步骤f)，延长所述电极膜中的至少一个的长度，其中，所述长度沿着电极膜在第一部段和相应的提供装置之间延伸。长度的延长相对于各个另外的电极膜的长度进行，所述延长通过间隔元件的造型和/或间隔元件至少沿着横向于轴向方向并且横向于最大侧面延伸的径向方向的运动进行。所述延长例如可以通过电极膜的一种迷宫式引导来实现，其中，间隔元件的造型或运动产生所述迷宫式引导。特别地，电极膜因此也可以与其在堆叠中的位置无关地几乎任意地延长。电极膜的延长的尺寸特别是由提供装置提供，例如通过展开延长的尺寸来提供，因为在第一部段中电极膜彼此夹紧地布置。
所述延长的尺寸通过间隔元件的造型或者通过间隔元件沿着径向方向的运动来预先给定。通过间隔元件改变、即增大电极膜在第一部段与提供装置之间的长度，在所述第一部段中固定有电极膜。
如果设置有多个电极膜，则可以通过每个设置的间隔元件改变和设置每个单个的电极膜在第一部段和相应的提供装置之间的长度。
根据步骤g)，在第二部段中切断电极膜，使得在第一部段和第二部段之间形成具有分别彼此不同的延伸的电极片的堆叠。
为了切断，特别是设置剪切器件，所述剪切器件特别是被实施为间隔元件的组成部分或者与所述间隔元件共同作用。每个剪切器件特别是仅用于阳极(和可能的隔膜)或用于阴极(和可能的隔膜)，以便避免活性材料的污染。
电极膜的切断特别是如此进行，使得通过间隔元件来设置第一部段与第二部段之间的、更准确地说第一部段与第二部段中的分离位置之间的长度的延长。
特别地，电极膜的切断这样进行，使得通过间隔元件，第一部段与第二部段之间的长度的延长和第二部段与提供装置之间的长度的延长大小相同。由此，通过切断电极膜形成的电极片可以在每个端部上沿着轴向方向相对于各个另外的电极片具有相同大小的过盈。
然而，第一部段与第二部段之间的长度的延长和第二部段与提供装置之间的长度的延长也可以被不同地设置，使得通过切断电极膜形成的电极片在每个端部上沿着轴向方向相对于各个另外的电极片具有不同大小的过盈。
因此，根据步骤g)进行电极片的产生，其中，每个电极片能够沿着轴向方向以自身的延伸来制造。在此，堆叠的各个电极片已经以相对于轴向方向的正确的过盈相叠地布置，并且因此被进一步加工。
特别地，在步骤f)和g)之间，在步骤x.中，通过第二夹紧装置将相叠布置的电极膜共同固定在第三部段中，所述第三部段布置在第二部段和提供装置之间。第一夹紧装置的实施特别是同样适用于第二夹紧装置。
根据步骤x.的固定总是在步骤f)之后才进行，从而不妨碍或阻止相应的电极膜的长度的延长，所述延长例如通过被提供装置展开来提供。由于通过第二夹紧装置的固定，确保了电极膜在分离电极片之后固定在其位置中。
特别地，在步骤x.和g)之间，在步骤y.中，第一夹紧装置、第二夹紧装置和间隔元件与固定的电极膜一起沿着轴向方向移位。
因此，特别是可以实现批量生产，在该批量生产中，在电极膜上连续重复地执行各个方法步骤，从而可以依次制造多个堆叠。
特别地，在步骤g)之后，在另一步骤h)中，通过第三夹紧装置固定电极片的堆叠。第三夹紧装置特别是沿着轴向方向布置在第一部段(或第一夹紧装置)和第二部段之间。关于第一或第二夹紧装置的实施在此特别是相应地适用。
特别地，在步骤h)之后，在另一步骤i)中，将间隔元件从堆叠中移除并且松开第一夹紧装置。特别地，首先将间隔元件从堆叠中移除，然后松开第一夹紧装置。在此，电极片进一步通过第三夹紧装置固定并且由此在其位置中相对于彼此固定。
特别地，在步骤i)之后，在另一步骤j)中，电极片的堆叠通过第三夹紧装置被继续运输。例如，电极片的所述堆叠可以利用第三夹紧装置例如输送到另一个应用。
特别是在步骤i)之后(并且特别是与步骤j)无关地、例如在时间上与步骤j)并行地)，在另一步骤k)中，第二夹紧装置和由此固定的电极膜沿着轴向方向移位。
因此，特别是可以实现批量生产，在该批量生产中，在电极膜上连续重复地执行各个方法步骤，从而可以依次制造多个堆叠。
特别地，第二夹紧装置在步骤k)之后形成第一夹紧装置，并且该方法以步骤e)继续。在步骤k)之后，第二夹紧装置特别是形成第一夹紧装置，并且因此实现了该方法的步骤d)。
特别地，堆叠具有至少一个第一电极片和第二电极片并且沿着轴向方向具有第一端部和第二端部。第一电极片在每个端部上沿着轴向方向相对于第二电极片具有过盈。在每个端部上，过盈可以相同大小地或者彼此不同地实施。
如果在方法中将多于两个的电极膜加工成堆叠，则每个电极片相对于相邻布置的电极片特别是具有(负的或正的)过盈，即分别彼此相邻布置的电极片沿着轴向方向具有彼此不同的延伸。正的过盈意味着，具有过盈的电极片在端部上沿着轴向方向延伸超过另外的电极片。负的过盈意味着，具有负的过盈的电极片在端部上没有像另外的电极片那样沿着轴向方向延伸那么远。
特别地，堆叠通过多个电极片形成，其中，利用多个间隔元件为每个电极片设置预定的延伸。
此外，提出一种用于至少两个电极片的剪切装置。剪切装置包括至少一个用于第一电极膜的第一提供装置、用于第二电极膜的第二提供装置、第一夹紧装置、间隔元件以及控制设备，所述控制设备被设置、设计、配置或编程用于执行所描述的方法。
特别地，剪切装置包括至少一个第二夹紧装置或第三夹紧装置。特别地，剪切装置包括多个第一夹紧装置、第二夹紧装置、第三夹紧装置以及间隔元件。剪切装置特别是设置用于四个电极片，其中为每个电极片提供具有电极膜的提供装置。
相应地也提出一种控制设备，所述控制设备被设置、设计、配置或编程用于执行所描述的方法。
利用控制设备至少可以调节
·电极膜沿着轴向方向相对于提供装置的速度；或
·至少一个夹紧装置的操纵；或
·至少一个间隔元件的操纵；或
·至少一个剪切器件的操纵。
此外，提出一种用于所描述的剪切装置的间隔元件。间隔元件能够布置在第一电极膜和第二电极膜之间，并且通过间隔元件的造型或者通过间隔元件至少沿着横向于轴向方向并且横向于电极膜的最大的侧面延伸的径向方向的运动，在第一部段与相应的提供装置之间相对于另外的电极膜的长度延长沿着电极膜的长度。
此外，提出一种用于所描述的剪切装置的定长切割装置，其中，剪切装置适合用于四个电极片。定长切割装置具有至少一个第一间隔元件，其用于设置第一电极膜和第二电极膜之间的间距，第二间隔元件，其用于设置第二电极膜与第三电极膜之间的间距，和第三间隔元件，其用于设置第三电极膜与第四电极膜之间的间距。每个间隔元件能够布置在相应的电极膜之间，并且通过间隔元件的造型或通过间隔元件至少沿着横向于轴向方向和横向于电极膜的最大侧面延伸的径向方向的运动在第一部段与相应的提供装置之间相对于各个另外的电极膜的长度延长沿着相应的电极膜的长度。
特别地，间隔元件中的至少一个包括能够弹性变形的材料，在所述材料中布置有剪切器件；其中，通过材料的变形，剪切器件从间隔元件中伸出并且由此能够将相应的电极膜定长切割。
特别地，间隔元件分别具有缝隙，穿过所述缝隙，相应的电极膜能够通过剪切器件被定长切割，所述剪切器件能够至少沿着径向方向相对于间隔元件独立地运动。
特别地，设置两个剪切器件，其中，第一剪切器件能够至少沿着第一径向方向运动并且至少定长切割第一电极膜，并且第二剪切器件能够至少沿着与第一径向方向相反取向的第二径向方向运动并且至少定长切割第四电极膜。
此外，提出一种电池电芯，所述电池电芯至少包括壳体和布置在该壳体中的具有电极片的至少一个堆叠，其中，所述堆叠通过所描述的方法制造。
电池电芯特别是包括包围体积的壳体和布置在所述体积中的第一电极类型的至少一个第一电极片、第二电极类型的第二电极片和布置在它们之间的隔膜材料以及电解质。
电池电芯特别是袋式电芯(具有由袋膜构成的可变形的壳体)或者棱柱形的电芯(具有形状稳定的壳体)。袋膜是已知的可变形的壳体部件，其用作用于所谓的袋式电芯的壳体。在此涉及复合材料，例如包括塑料和铝。
电池电芯特别是锂离子电池电芯。
多个电极片的各个片彼此相叠地布置并且形成堆叠。电极片分别与不同的电极类型相关联，即被实施为阳极或阴极。在此，阳极和阴极交替地并且分别通过隔膜材料彼此分开地布置。
电池电芯是例如在机动车中用于存储电能的电流存储器。特别地，例如机动车具有用于驱动机动车的电机(牵引驱动器)，其中，电机可以通过存储在电池电芯中的电能驱动。
此外，提出一种机动车，所述机动车至少包括牵引驱动器和具有所描述的电池电芯中的至少一个的电池，其中，所述牵引驱动器能够通过至少一个电池电芯供给能量。
此外，该方法也可以由计算机或者利用控制单元的处理器来实施。
因此，还提出一种用于数据处理的系统，所述系统包括处理器，所述处理器被适配/配置为使得所述处理器执行所提出的方法或所提出的方法的步骤的一部分。
可以设置计算机可读的存储介质，所述存储介质包括指令，所述指令在通过计算机/处理器执行时促使所述计算机/处理器执行所述方法或所提出的方法的步骤的至少一部分。
关于所述方法的实施方案特别是能够转用到剪切装置、间隔元件、定长切割装置、电池电芯、机动车、控制设备以及计算机实施的方法(即计算机或处理器、用于数据处理的系统、计算机可读的存储介质)上，并且反之亦然。
不定冠词(“一”，“一个”)的使用，特别是在权利要求书和描述权利要求书的说明书中，应被理解为不定冠词，而不应被理解为数词。因此，相应地由此引入的术语或部件应理解为，所述术语或部件至少存在一次，但是特别是也可以存在多次。
要注意的是，在此使用的数词(“第一”、“第二”、...)主要(仅)用于区分多个相同类型的对象、参量或过程，即特别是不强制规定这些对象、参量或过程彼此间的相关性和/或顺序。如果需要相关性和/或顺序，则在此明确地说明或者对于本领域技术人员在研究具体描述的设计方案时显而易见地得出相关性和/或顺序。如果一个部件可以多次出现(“至少一个”)，则对其中一个部件的描述可以同样适用于这些部件中的全部或部分，但这不是强制性的。
附图说明
下面借助附图详细阐述本发明以及技术领域。要指出的是，本发明不应受所列举的实施例的限制。特别地，只要没有另外明确地示出，也可能的是，提取在附图中阐述的事实的部分方面并且将其与来自本说明书的其他组成部分和认知组合。特别是要指出的是，附图和特别是所示出的大小比例仅仅是示意性的。附图中：
图1示出了电极片的堆叠的侧视图；
图2示出了剪切装置的局部的俯视图；
图3示出了根据图2的剪切装置的侧视图；
图4示出了根据图2和图3的剪切装置的俯视图；
图5示出了在步骤e)和f)期间的定长切割装置的第一实施变型方案的沿着轴向方向的视图和横向于轴向方向并且横向于径向方向的视图；
图6示出了在步骤g)期间的根据图5的定长切割装置的沿着轴向方向的视图和横向于轴向方向并且横向于径向方向的视图；
图7示出了在步骤g)之后的根据图5和图6的定长切割装置的沿着轴向方向的视图和横向于轴向方向并且横向于径向方向的视图；
图8示出了在步骤i)期间的根据图5至图7的定长切割装置的沿着轴向方向的视图；
图9示出了处于不同状态的夹紧装置的沿着轴向方向的视图；
图10示出了处于不同状态的定长切割装置的第二实施变型方案的横向于轴向方向并且横向于径向方向的视图；
图11示出了处于不同状态的定长切割装置的第三实施变型方案的横向于轴向方向并且横向于径向方向的视图；
图12示出了定长切割装置的第四实施变型方案的横向于轴向方向并且横向于径向方向的视图；
图13示出了根据图12的定长切割装置的第四实施变型方案的第一立体图；和
图14示出了根据图12和图13的定长切割装置的第四实施变型方案的第二立体图。
具体实施方式
图1示出电极片2、3、4、5的堆叠1的侧视图。堆叠1通过所描述的方法制造。
在已知的电池电芯中，隔膜通常被实施为比阳极更大并且阳极又被实施为比阴极更大。具有沿着轴向方向7的第一延伸8的第一电极片2和具有第三延伸10的第三电极片4分别是隔膜并且相同大小地实施。具有第二延伸9的第二电极片3实施为阳极并且具有最小的第四延伸11的第四电极片5实施为阴极。
隔膜相对于堆叠1的阳极具有环绕的过盈29，例如1.5毫米宽的环绕的边缘。隔膜相对于堆叠1的阴极具有环绕的过盈29，例如3毫米的环绕的边缘。相应地，阳极相对于堆叠1的阴极具有环绕的过盈29，例如1.5毫米的环绕的边缘。
堆叠1具有电极片2、3、4、5并且沿着轴向方向7具有第一端部27和第二端部28。第一电极片2在每个端部27、28上沿着轴向方向7相对于第二电极片3具有过盈29。过盈29在每个端部27、28上被实施为相同大小。
在堆叠1中，多于两个的电极膜12、14被加工成堆叠1，其中，每个电极片2、3、4、5相对于相邻布置的电极片2、3、4、5具有(负的或正的)过盈29，也就是说，分别彼此相邻布置的电极片2、3、4、5沿着轴向方向7具有彼此不同的延伸8、9、10、11。正的过盈29意味着，具有过盈29的电极片2、4在端部27、28上沿着轴向方向7向外延伸超过另外的电极片3、5。负的过盈29意味着，具有负的过盈29的电极片3、5在端部27、28上没有像另外的电极片2、4那样沿着轴向方向7延伸那么远。
通过所述方法，电极片2、3、4、5能够以高的位置精度沿着堆叠方向6彼此堆叠。在此，可以实现比在已知的取放方法中明显更高的速度。
图2示出了剪切装置30的局部的俯视图。图3示出了根据图2的剪切装置30的侧视图。图4示出根据图2和图3的剪切装置30的俯视图。下面一起描述图2至图4。参考图1的实施例。
剪切装置30包括用于第一电极膜12的第一提供装置13、用于第二电极膜14的第二提供装置15以及用于另外两个电极膜36、37的另外的提供装置。附加地，剪切装置30包括多个第一夹紧装置18、第二夹紧装置24、第三夹紧装置26和间隔元件19、33、34以及控制设备31。
间隔元件19、33、34配属于定长切割装置32。定长切割装置32具有用于设置第一电极膜12和第二电极膜14之间的间距35的第一间隔元件19、用于设置第二电极膜14和第三电极膜36之间的间距35的第二间隔元件33和用于设置第三电极膜36和第四电极膜37之间的间距35的第三间隔元件34。每个间隔元件19、33、34可以布置在相应的电极膜12、14、36、37之间并且通过间隔元件的造型或通过间隔元件19、33、34至少沿着横向于轴向方向7和横向于电极膜12、14、36、37的最大侧面16延伸的径向方向22、23的运动，在第一部段17与相应的提供装置13、15之间相对于各个另外的电极膜37、36、14、12的长度21延长沿着相应的电极膜12、14、36、37的长度21。
在所述方法的步骤a)和b)中，分别由提供装置13、15提供不同的电极膜12、14、36、37。在步骤c)之前，这些电极膜12、14、36、37完成涂覆并且在平行于轴向方向7延伸的棱边处被剪切。例如，阳极和阴极在棱边处具有电流引出件42(也被称为引出件极耳)。
步骤c)包括将电极膜12、14、36、37聚拢，使得所述电极膜以其分别最大的侧面16彼此对置地或彼此相叠地布置。作为连续材料存在的电极膜12、14、36、37以其平行于轴向方向7延伸的棱边彼此对齐地布置，或者布置在这些棱边的在电极片2、3、4、5的稍后的堆叠1中规定的位置中。例如，电极膜相对于彼此布置，使得相对于平行于轴向方向7延伸的棱边设置电极片2、3、4、5的存在于堆叠1中的额定过盈29。
根据步骤d)，通过第一夹紧装置18将相叠布置的电极膜12、14、36、37共同固定在第一部段17中。第一夹紧装置18例如包括两个夹紧钳口43，电极膜12、14、36、37被夹紧在这两个夹紧钳口之间(例如参见图9)。在此，第一夹紧装置18仅接触电极膜12、37的最大侧面16，即第四电极膜37的下侧和第一电极膜12的上侧。
根据步骤e)，将间隔元件19、33、34布置在第二部段20中的电极膜12、14、36、37之间，所述第二部段沿着轴向方向7布置在第一部段17和提供装置13、15之间。在该第二部段20中，电极膜12、14、36、37彼此以小的间距布置，从而间隔元件19、33、34可以在电极膜12、14、36、37之间并且沿着横向于轴向方向7和径向方向22、23的方向被推入或摆入。
根据步骤f)，延长电极膜12、14、36、37中的至少三个的长度21，其中，长度21沿着电极膜12、14、36、37在第一部段17和相应的提供装置13、15之间延伸。长度21相对于各个另外的电极膜12、14、36、37的长度21的延长通过间隔元件19、33、34的至少一个造型或间隔元件19、33、34至少沿着径向方向22、23的运动来进行。电极膜12、14、36、37的延长的尺寸由相应的提供装置13、15提供，例如通过展开延长的尺寸，因为电极膜12、14、36、37在第一部段17中彼此夹紧地布置。
根据步骤g)，在第二部段20中切断电极膜12、14、36、37，从而在第一部段17和第二部段20之间形成电极片2、3、4、5的堆叠1，所述电极片分别具有彼此不同的延伸8、9、10、11。
为了切断，分别设有剪切器件39、41，所述剪切器件被实施为相应的间隔元件19、33、34的组成部分或者与所述间隔元件共同作用。
电极膜12、14、36、37的切断如此进行，使得通过间隔元件19、33、34来设置第一部段17与第二部段20之间、更准确地说第一部段17与第二部段20中的分离位置之间的长度21的延长。
此外，如此切断电极膜12、14、36、37，使得通过间隔元件19、33、34，第一部段17与第二部段20之间的长度21的延长和第二部段20与相应的提供装置13、15之间的长度21的延长同样大。由此，通过切断电极膜12、14、36、37形成的电极片2、3、4、5可以在每个端部27、28上沿着轴向方向7相对于各个另外的电极片5、4、3、2具有相同大小的过盈29。
在第二部段20中还设置有夹紧钳口43，通过所述夹紧钳口将电极膜12、14、36、37和间隔元件19、33、34彼此固定在其位置中。它们被分配给至少一个间隔元件19、33、34或定长切割装置32。
根据步骤g)，产生电极片2、3、4、5，其中，每个电极片2、3、4、5沿着轴向方向7以自己的延伸8、9、10、11制造。在此，堆叠1的各个电极片2、3、4、5已经以正确的过盈29相对于轴向方向7相叠地布置，并且因此可以继续加工。
在步骤f)和g)之间，在步骤x.中通过第二夹紧装置24将相叠布置的电极膜12、14、36、37共同固定在第三部段25中，所述第三部段布置在第二部段20和提供装置13、15之间。关于第一夹紧装置18的实施方案同样适用于第二夹紧装置24。
根据步骤x.的固定总是在步骤f)之后才进行，从而不妨碍或阻止相应的电极膜12、14、36、37的长度21的延长，所述电极膜通过被提供装置13、15展开而提供。由于通过第二夹紧装置24的固定，确保了电极膜12、14、36、37在电极片2、3、4、5分离之后在其位置中相对于彼此固定。
在步骤x.和g)之间，在步骤y.中，第一夹紧装置18、第二夹紧装置24和间隔元件19、33、34与固定的电极膜12、14、36、37一起沿着轴向方向7移位，并且在此，电极膜12、14、36、37的附加材料被提供装置13、15展开。
由此可以实现批量生产，在该批量生产中，在电极膜12、14、36、37上持续重复地执行各个方法步骤，从而可以依次制造多个堆叠1。
在步骤g)之后，在另一步骤h)中通过第三夹紧装置26固定电极片2、3、4、5的堆叠1。第三夹紧装置26沿着轴向方向7布置在第一部分17(或第一夹紧装置18)和第二部分20之间。关于第一或第二夹紧装置18、24的实施方案在此相应地适用。
在步骤h)之后，在另一步骤i)中，将间隔元件19、33、34从堆叠1中移除并且松开第一夹紧装置18。在此，首先将间隔元件19、33、34从堆叠1中移除，然后松开第一夹紧装置18。电极片2、3、4、5在此进一步通过第三夹紧装置26来固定并且由此在其位置相对于彼此固定。
在步骤i)之后，在另一步骤j)中，电极片2、3、4、5的堆叠1通过第三夹紧装置26继续运输。电极片2、3、4、5的该堆叠1可以利用第三夹紧装置26例如输送到另一个应用。
在步骤i)之后，例如在时间上与步骤j)并行地，在另一步骤k)中，第二夹紧装置24和由此固定的电极膜12、14、36、37沿着轴向方向7移位。由此可以实现批量生产，在该批量生产中，在电极膜12、14、36、37上持续重复地执行各个方法步骤，从而可以依次制造多个堆叠1。
第二夹紧装置24在步骤k)之后形成第一夹紧装置18并且该方法以步骤e)继续。因此在步骤k)之后，第二夹紧装置24形成第一夹紧装置18并且因此实现了该方法的步骤d)。
剪切装置30附加地具有传感器46(例如相机)，通过所述传感器可以采集和监视电极膜12、14、36、37或电极片2、3、4、5的平行于轴向方向7延伸的棱边的位置。如果识别出电极膜12、14、36、37的位置的偏差，则可以通过剪切装置30校正该位置。
在图3和下面的图5至图8、图10和图11中示出了间隔元件19、33、34的简化的几何形状。通过相关的电极膜12、14、36、37的更复杂的几何形状和相应的引导，可以设置电极膜12、14、36、37的期望的长度21和电极片2、3、4、5的延伸8、9、10、11。
图5以沿着轴向方向7的视图(左侧)和以横向于轴向方向7和横向于径向方向22、23的视图(右侧)示出了在步骤e)和f)期间的定长切割装置32的第一实施变型方案。图6以沿着轴向方向7的视图和以横向于轴向方向7的视图(左侧)和横向于径向方向22、23的视图(右侧)示出了在步骤g)期间根据图5的定长切割装置32。图7以沿着轴向方向7的视图(左侧)和以横向于轴向方向7和横向于径向方向22、23的视图(右侧)示出了根据步骤g)的根据图5和图6的定长切割装置32。图8以沿着轴向方向7的视图示出了在步骤i)期间根据图5至图7的定长切割装置32。下面一起描述图5至图8。参照图2至图4的实施方式。
定长切割装置32具有用于设置第一电极膜12和第二电极膜14之间的间距35的第一间隔元件19、用于设置第二电极膜14和第三电极膜36之间的间距35的第二间隔元件33和用于设置第三电极膜36和第四电极膜37之间的间距35的第三间隔元件34。每个间隔元件19、33、34可以布置在相应的电极膜12、14、36、37之间并且通过间隔元件的造型和通过间隔元件19、33、34至少沿着横向于轴向方向7和横向于电极膜12、14、36、37的最大侧面16延伸的径向方向22、23的运动，在第一部段17与相应的提供装置13、15之间相对于各个另外的电极膜37、36、14、12的长度21延长沿着相应的电极膜12、14、36、37的长度21。
还设置有夹紧钳口43，通过所述夹紧钳口将电极膜12、14、36、37和间隔元件19、33、34彼此固定在其位置中。它们被分配给至少一个间隔元件18、33、34或定长切割装置32。
根据步骤e)，将间隔元件19、33、34布置在第二部段20中的电极膜12、14、36、37之间。在该第二部段20中，电极膜12、14、36、37彼此以小的间距布置，从而间隔元件19、33、34可以在电极膜12、14、36、37之间并且沿着横向于轴向方向7和横向于径向方向22、23的方向被推入或摆入。
根据步骤f)，延长电极膜12、14、36、37中的至少三个的长度21，其中，长度21沿着电极膜12、14、36、37在第一部段17和相应的提供装置13、15之间延伸。长度21相对于各个另外的电极膜12、14、36、37的长度21的延长通过间隔元件19、33、34的造型并且通过间隔元件19、33、34沿着径向方向22、23的运动来进行。
根据步骤g)，在第二部段20中切断电极膜12、14、36、37，从而在第一部段17和第二部段20之间形成电极片2、3、4、5的堆叠1，所述电极片分别具有彼此不同的延伸8、9、10、11。为了切断分别设有剪切器件39、41，所述剪切器件被实施为相应的间隔元件19、33、34的组成部分或者与所述间隔元件共同作用。
间隔元件19、33、34具有可弹性变形的材料38，在所述材料中布置有剪切器件39、41，其中，通过材料38的变形，剪切器件39、41从间隔元件19、33、34中伸出并且因此可以定长切割相应的电极膜12、14、36、37。为了切断，夹紧钳口43移到一起，使得间隔元件19、33、34的可弹性变形的材料被压缩并且相应的剪切器件39、41可以从间隔元件19、33、34中出来以切断电极膜12、14、36、37。
根据步骤g)，产生电极片2、3、4、5，其中，每个电极片2、3、4、5沿着轴向方向7以自己的延伸8、9、10、11制造。在此，堆叠1的各个电极片2、3、4、5已经以正确的过盈29相对于轴向方向7相叠地布置，并且因此可以继续加工。
在步骤i)中，松开夹紧钳口43并且将间隔元件19、33、34从堆叠1中移除。
图9示出了处于不同状态的夹紧装置18、24、26的沿着轴向方向7的视图。夹紧装置18、24、26包括两个夹紧钳口43，电极膜12、14、36、37夹紧在所述夹紧钳口之间。在此，夹紧装置18、24、26仅接触电极膜12、37的最大侧面16，即第四电极膜37的下侧和第一电极膜12的上侧。
图10示出了处于不同状态的定长切割装置32的第二实施变型方案的横向于轴向方向7和横向于径向方向22、23的视图(左侧：在切断之前；右侧：在切断期间)。参照图5至图8的实施方式。
与第一实施变型方案不同的是，间隔元件19、33、34和夹紧钳口43分别具有缝隙40，穿过所述缝隙，相应的电极膜12、14、36、37能够通过剪切器件39、41被定长切割，所述剪切器件能够至少沿着径向方向22、23相对于间隔元件12、14、36、37独立地运动。
设置有两个剪切器件39、41，其中，第一剪切器件39仅能够沿着第一径向方向22朝向电极膜36、37(并且返回)运动并且定长切割第三和第四电极膜36、37，并且第二剪切器件41能够仅沿着与第一径向方向22相反取向的第二径向方向23运动(并且返回)并且定长切割第一和第二电极膜12、14。
在第二电极膜14和第二间隔元件33之间布置有中间盘44，从而确保剪切器件39、41不彼此碰撞。
图11以横向于轴向方向7和横向于径向方向22、23的视图示出了处于不同状态的定长切割装置32第三实施变型方案(左侧：在切断之前；右侧：在切断期间)。参照图10的实施方式。
与第二实施变型方案不同，剪切器件39、41在此以90度的角度枢转，其中剪切器件39、41的旋转轴(在左侧示出)是静止的，或者围绕旋转轴转动，其中，剪切器件39、41的旋转轴沿径向方向22、23运动，以切断电极片12、14、36、37。
图12以横向于轴向方向7和横向于径向方向22、23的视图示出了定长切割装置32的第四实施变型方案。图13以第一立体图示出了根据图12的定长切割装置32的第四实施变型方案。图14以第二立体图示出了根据图12和图13的定长切割装置32的第四实施变型方案。下面一起描述图12至图14。参照图1至图11的实施方式。
在图12中，定长切割装置32作为剪切装置30的一部分示出，该定长切割装置包括第一夹紧装置18、第二夹紧装置24、多个第三夹紧装置26和间隔元件19、33、34。
定长切割装置32具有用于设置第一电极膜12和第二电极膜14之间的间距35的第一间隔元件19、用于设置第二电极膜14和第三电极膜36之间的间距35的第二间隔元件33和用于设置第三电极膜36和第四电极膜37之间的间距35的第三间隔元件34。每个间隔元件19、33、34能够布置在相应的电极膜12、14、36、37之间并且通过间隔元件19、33、34的造型，相对于各个另外的电极膜37、36、14、12的长度21延长了第一部段17和相应的提供装置13，15之间的沿着相应的电极膜12、14、36、37的长度21。
还设置有夹紧钳口43，通过所述夹紧钳口将电极膜12、14、36、37和间隔元件19、33、34彼此固定在其位置中。它们被分配给至少一个间隔元件18、33、34或定长切割装置32。夹紧钳口43具有缝隙40，通过所述缝隙，剪切器件39、41可以切断或定长切割电极膜12、14、36、37。剪切器件39、41具有复位弹簧45。
电极膜12、14、36、37的延长通过电极膜12、14、36、37的迷宫式引导来实现，其中，间隔元件19、33、34的造型产生该迷宫式引导。因此，电极膜12、14、36、37也可以与其在堆叠1中的位置无关地几乎任意地延长。电极膜12、14、36、37的延长的尺寸由提供装置提供，例如通过展开延长的尺寸，因为在第一部段17中电极膜12、14、36、37彼此夹紧地布置。
在此，第一和第三电极膜12、36实施为隔膜，第二电极膜14实施为阴极并且第四电极膜37实施为阳极。
附图标记列表
1堆叠
2第一电极片
3第二电极片
4第三电极片
5第四电极片
6堆叠方向
7轴向方向
8第一延伸
9第二延伸
10第三延伸
11第四延伸
12第一电极膜
13第一提供装置
14第二电极膜
15第二提供装置
16侧面
17第一部段
18第一夹紧装置
19(第一)间隔元件
20第二部段
21长度
22第一径向方向
23第二径向方向
24第二夹紧装置
25第三部段
26第三夹紧装置
27第一端部
28第二端部
29过盈
30剪切装置
31控制设备
32定长切割装置
33第二间隔元件
34第三间隔元件
35间距
36第三电极膜
37第四电极膜
38材料
39(第一)剪切器件
40缝隙
41第二剪切器件
42电流引出件
43夹紧钳口
44中间盘
45复位弹簧
46传感器。

Claims (16)

1.一种用于制造电极片(2、3、4、5)的堆叠(1)的方法，其中，所述堆叠(1)包括至少两个沿着堆叠方向(6)相叠布置的电极片(2、3、4、5)，所述电极片至少沿着横向于所述堆叠方向(6)延伸的轴向方向(7)具有彼此不同的延伸(8、9、10、11)；其中所述方法至少包括以下步骤：
a)由第一提供装置(13)提供第一电极膜(12)作为连续材料；
b)由第二提供装置(15)提供第二电极膜(14)作为连续材料；
c)将所述电极膜(12、14)聚拢，使得所述电极膜以其分别最大的侧面(16)彼此对置地布置；
d)通过第一夹紧装置(18)将相叠布置的电极膜(12、14)共同固定在第一部段(17)中；
e)将间隔元件(19)布置在第二部段(20)中的电极膜(12、14)之间，所述第二部段沿着所述轴向方向(7)布置在所述第一部段(17)和所述提供装置(13、15)之间；
f)通过所述间隔元件(19)的至少一个造型或者所述间隔元件(19)至少沿着横向于轴向方向(7)并且横向于最大的侧面(16)延伸的径向方向(22、23)的运动，相对于另外的电极膜(14、12)的长度(21)延长所述电极膜(12、14)中的至少一个电极膜的长度(21)，其中，所述长度(21)沿着所述电极膜(12、14)在所述第一部段(17)和相应的提供装置(13、15)之间延伸；
g)在所述第二部段(20)中切断所述电极膜(12、14)，从而在所述第一部段(17)和所述第二部段(20)之间形成具有彼此不同的延伸(8、9、10、11)的电极片(2、3、4、5)的堆叠。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤f)和g)之间，在步骤x.中，通过第二夹紧装置(24)将相叠布置的电极膜(12、14)共同固定在第三部段(25)中，所述第三部段被布置在所述第二部段(20)和所述提供装置(13、15)之间。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在步骤x.和g)之间，在步骤y.中将所述第一夹紧装置(18)、所述第二夹紧装置(24)和所述间隔元件(19)与固定的电极膜(12、14)一起沿着所述轴向方向(7)移位。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在步骤g)之后在另一步骤h)中通过第三夹紧装置(26)固定所述电极片(2、3、4、5)的堆叠(1)。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在步骤h)之后，在另一步骤i)中，将所述间隔元件(19)从所述堆叠(1)中移除并且松开所述第一夹紧装置(18)。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在步骤i)之后，在另一步骤j)中，通过所述第三夹紧装置(26)继续运输所述堆叠(1)。
7.根据上述权利要求5和6中任一项所述的方法，其中，在步骤i)之后，在另一步骤k)中，所述第二夹紧装置(24)和由此固定的电极膜(12、14)沿着所述轴向方向(7)移位。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第二夹紧装置(24)在步骤k)之后形成所述第一夹紧装置(18)，并且所述方法以步骤e)继续。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述堆叠(1)具有至少一个第一电极片(2)和第二电极片(3)并且沿着所述轴向方向(7)具有第一端部(27)和第二端部(28)；其中，所述第一电极片(2)在每个端部(27、28)上沿着所述轴向方向(7)相对于所述第二电极片(3)具有过盈(29)。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述堆叠(1)通过多个电极片(2、3、4、5)形成，其中利用多个间隔元件(19)为每个电极片(2、3、4、5)设置预定的延伸(8、9、10、11)。
11.一种用于至少两个电极片(2、3、4、5)的剪切装置(30)，至少包括用于第一电极膜(12)的第一提供装置(13)、用于第二电极膜(14)的第二提供装置(15)、第一夹紧装置(18)、间隔元件(19)以及控制设备(31)，所述控制设备被设置为用于执行根据上述权利要求中任一项所述的方法。
12.一种用于根据权利要求11所述的剪切装置(30)的间隔元件(19)，所述间隔元件能够布置在第一电极膜(12)和第二电极膜(14)之间，并且通过所述间隔元件(19)的造型或通过所述间隔元件(19)至少沿着横向于轴向方向(7)和横向于所述电极膜(12、14)的最大侧面(16)延伸的径向方向(22、23)的运动，在第一部段(17)和相应的提供装置(13、15)之间相对于另外的电极膜(14、12)的长度(21)延长沿着电极膜(12、14)的长度(21)。
13.一种用于根据权利要求11所述的剪切装置(30)的定长切割装置(32)，其中，所述剪切装置(30)适于四个电极片(2、3、4、5)地实施；其中，所述定长切割装置(32)具有至少一个第一间隔元件(19)、第二间隔元件(33)和第三间隔元件(34)，所述第一间隔元件用于设置第一电极膜(12)与第二电极膜(14)之间的间距(35)，所述第二间隔元件用于设置所述第二电极膜(14)与第三电极膜(36)之间的间距(35)，所述第三间隔元件用于设置所述第三电极膜(36)与第四电极膜(37)之间的间距(35)；其中，每个间隔元件(19、33、34)能够布置在相应的电极膜(12、14、36、37)之间，并且通过所述间隔元件(19、33、34)的造型或者通过所述间隔元件(19、33、34)至少沿着横向于轴向方向(7)并且横向于所述电极膜(12、14、36、37)的最大的侧面(16)延伸的径向方向(22、23)的运动，在第一部段(17)和相应的提供装置(13、15)之间相对于各个另外的电极膜(37、36、14、12)的长度(21)延长沿着相应的电极膜(12、14、36、37)的长度(21)。
14.根据权利要求13所述的定长切割装置(32)，其中，所述间隔元件(19、33、34)中的至少一个间隔元件包括能够弹性变形的材料(38)，在所述材料中布置有剪切器件(39)；其中，通过所述材料(38)的变形，所述剪切器件(39)从所述间隔元件(19、33、34)中伸出并且由此能够将相应的电极膜(12、14、36、37)定长切割。
15.根据权利要求13所述的定长切割装置(32)，其中，所述间隔元件(19、33、34)分别具有缝隙(40)，穿过所述缝隙，相应的电极膜(12、14、36、37)能够通过剪切器件(39)被定长切割，所述剪切器件能够至少沿着所述径向方向(22、23)相对于所述间隔元件(19、33、34)独立运动。
16.根据权利要求15所述的定长切割装置(32)，其中，设置有两个剪切器件(39、41)，其中，第一剪切器件(39)能够至少沿着第一径向方向(22)运动并且至少定长切割所述第一电极膜(12)，并且第二剪切器件(41)能够至少沿着与所述第一径向方向(22)相反取向的第二径向方向(23)运动并且至少定长切割所述第四电极膜(37)。
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