DE102004026989A1

DE102004026989A1 - Verfahren zur Herstellung von Elektroden für passive Bauelemente und Batterien und Vorrichtung zur Herstellung von Elektroden

Info

Publication number: DE102004026989A1
Application number: DE102004026989A
Authority: DE
Inventors: Natalie Saar; Christoph J. Dr. Weber; Roland Heller
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2005-12-29
Also published as: WO2005119717A1

Abstract

Die Erfindung gibt ein Verfahren und eine Vorrichtung (1) zur Herstellung von Elektroden (50) an. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden in einem Verfahrensschritt A) aus Lösungsmittel und feinteiligen Feststoffen eine Beschichtungsmasse (10A) erzeugt, anschließend im Verfahrensschritt B) das Lösungsmittel größtenteils mittels Erhitzens, z. B. mittels einer Heizeinrichtung (6), entfernt, wobei eine Paste (10B) erzeugt wird. Anschließend wird die Paste (10B) auf einen flächigen Stromkollektor (20) im Verfahrensschritt C) beispielsweise mittels eines Hilfsträgers (5A, 5B) auf dem Stromkollektor (20) aufgebracht und dabei eine Elektrodenschicht (10c) erzeugt.

Description

Aus der Druckschrift US 6,134,760 A ist ein Verfahren zur Herstellung von Elektroden für elektrochemische Doppelschichtkondensatoren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung dieser Elektroden bekannt. Die Elektroden bestehen dabei aus einer Kollektorschicht, beispielsweise einer Aluminiumfolie, auf die auf beide Seiten eine polarisierbare Elektrodenschicht auflaminiert ist. Die polarisierbare Elektrodenschicht kann dabei aus einer Mischung von Aktivkohlenstoffpulver und carbon black mit Polytetrafluorethylen, Ethanol, Öl oder anderen Mischungen hergestellt werden. Derartige Elektroden können dadurch hergestellt werden, dass auf der Kollektorfolie eine Klebeschicht aufgebracht und anschließend eine Folie bestehend aus der bereits oben genannten polarisierbaren Elektrodenschicht auf die Kollektorfolie auflaminiert wird. Ein derartiges Herstellungsverfahren ist sehr zeitaufwendig, kompliziert und enthält viele Verfahrensschritte.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Herstellungsverfahren für Elektroden für passive Bauelemente und Batterien und eine Vorrichtung zur Herstellung der Elektroden zur Verfügung zu stellen, die bezüglich der oben genannten Nachteile verbessert sind.

Diese Aufgabe wird mit einem Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Herstel lungsverfahrens sowie eine Vorrichtung zur Herstellung der Elektroden sind Gegenstand weiterer Ansprüche.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem Verfahrensschritt A) aus Lösungsmittel und feinteiligen Feststoffen eine Beschichtungsmasse erzeugt. Anschließend wird im Verfahrensschritt B) größtenteils das Lösungsmittel mittels Erhitzens entfernt, wobei eine annähernd feste Paste erzeugt wird. Danach wird im Verfahrensschritt C) die Paste auf einen flächigen Stromkollektor aufgebracht und damit eine Elektrodenschicht auf dem Stromkollektor erzeugt.

Dadurch, dass im Verfahrensschritt B) das Lösungsmittel größtenteils mittels Erhitzens aus der Beschichtungsmasse entfernt wird und die Paste erzeugt wird, wird die Verarbeitungsfähigkeit deutlich erhöht, da eine Paste aufgrund des reduzierten Lösungsmittelanteils weniger fließfähig ist als eine Beschichtungsmasse. Somit lässt sich die Paste besser verarbeiten als eine entsprechende Beschichtungsmasse mit höherem Lösungsmittelanteil. Aufgrund dieser besseren Verarbeitbarkeit ist es anschließend im Verfahrensschritt C) besonders einfach möglich, die Paste auf einem flächigen Stromkollektor aufzubringen und damit eine Elektrodenschicht z_u erzeugen.

Die Beschichtungsmasse kann einen Feststoffgehalt von weniger als etwa 40 Gew%, typischerweise etwa 20 bis 30 Gew% aufweisen. Die feinteiligen Feststoffe können dabei ausgewählt sein aus Aktivkohle, Ruß und Binder. Eine typische Beschichtungsmasse kann beispielsweise an feinteiligen Feststoffen etwa 80 Gew% Aktivkohle, etwa 10 Gew% Ruß und etwa 10 Gew% Binder, der z.B. ausgewählt ist aus Fluoropolymeren, Thermoplasten und Cellulosederivaten, enthalten. Diese feinteiligen Fest stoffe können dabei in einem Lösungsmittel beispielsweise Wasser aufgeschlämmt werden. Als Lösungsmittel kommen weiterhin auch organische Lösungsmittel, z.B. niedrigsiedende inerte organische Lösungsmittel, beispielsweise Alkohole und N-Methylpyrrolidone sowie Mischungen zwischen Wasser und organischen Lösungsmitteln in Betracht.

Im Verfahrensschritt B) wird vorteilhafterweise das Lösungsmittel bis auf etwa weniger als 10 Gew-%, bevorzugt 5 Gew-% Lösungsmittel entfernt. Derartige im Verfahrensschritt B) erzeugte Pasten sind besonders gut verarbeitbar. Im Verfahrensschritt B) wird vorteilhafterweise die Beschichtungsmasse auf Temperaturen zwischen 40° C und 130° C erhitzt. Bevorzugt ist ein Temperaturbereich zwischen 80 bis 90° C, vor allem wenn das Lösungsmittel hauptsächlich Wasser enthält. Bei derartigen Temperaturen knapp unterhalb des Siedepunkts vom Wasser kann besonders einfach sichergestellt werden, dass ein Großteil des Wassers besonders schnell entfernt wird, ohne dass es zu einem vollständigen Erstarren der Paste aufgrund eines kompletten Entfernens des Lösungsmittels kommt.

Günstigerweise wird in einem vor dem Verfahrensschritt B) stattfindenden Verfahrensschritt B1) die Beschichtungsmasse auf einen Hilfsträger schichtförmig aufgebracht und im Verfahrensschritt C) dann die Paste vom Hilfsträger auf dem Stromkollektor übertragen.

Der Vorteil einer derartigen Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass vor dem weitgehenden Entfernen des Lösungsmittels und der Bildung der Paste die Beschichtungsmasse in Form einer Schicht auf einem Hilfsträger besonders einfach ausgebildet werden und anschließend im Verfahrensschritt B) daraus eine schichtförmige Paste erzeugt wer den kann. Somit kann im Verfahrensschritt B1) aufgrund der niedrigen Viskosität der Beschichtungsmasse besonders einfach eine Schicht "vorstrukturiert" werden, die dann später ebenfalls schichtförmig auf den Stromkollektor im Verfahrensschritt C) aufgebracht wird.

Der Hilfsträger kann dabei ausgewählt sein aus einem Transportband und einer Walze. Sowohl das Transportband als auch die Walze können nach dem Verfahrensschritt A) die Beschichtungsmasse übernehmen und diese zum Stromkollektor transportieren, wobei dazwischen größtenteils das Lösungsmittel entfernt und aus der Beschichtungsmasse die Paste gebildet wird. Derartige Hilfsträger wie Transportbänder und Walzen sind dabei besonders gut geeignet, ein kontinuierliches Herstellungsverfahren zu gewährleisten, bei dem ohne Unterbrechung aus der Beschichtungsmasse eine auf einem Stromkollektor aufgebrachte Elektrodenschicht erzeugt werden kann.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn im Verfahrensschritt B1) der Hilfsträger beheizt wird. Dabei es möglich, dass die Hilfsträger mittels interner Heizvorrichtungen beheizt werden. Beispielsweise ist es möglich, eine Widerstandsheizung in einem Transportband oder einer Walze zu integrieren (siehe beispielsweise 1). Bei einer derartigen Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist es besonders einfach möglich, die Verfahrensschritte B1) bis C) kontinuierlich auszuführen. Ein intern beheizter Hilfsträger hat weiterhin den Vorteil, dass ein direkter Kontakt zwischen der Heizvorrichtung und der Beschichtungsmasse zustande kommt. Ein direkter Kontakt erlaubt besonders einfach, das Lösungsmittel innerhalb relativ kurzer Zeit größtenteils aus der Beschichtungsmasse zu entfernen. Der direkte Kontakt sorgt dafür, dass über die gesamte Oberfläche der Beschichtungsmasse, die bereits flächenförmig auf dem Hilfsträger ausgeformt ist, das Lösungsmittel ausgetrieben werden kann. Weiterhin können auch externe Heizvorrichtungen vorhanden sein, die die auf dem Hilfsträger befindliche Beschichtungsmasse erhitzen und die interne Heizvorrichtung zusätzlich bei der weitgehenden Entfernung des Lösungsmittels unterstützen. Beispielsweise wäre es möglich, externe Wärmequellen, wie beispielsweise Heizstrahler und Gebläse, einzusetzen.

Wenn der Hilfsträger vor allem intern beheizt wird ist es besonders vorteilhaft zur Temperaturkontrolle des Hilfsträgers dessen Oberfläche zu kühlen. Bei einer derartigen zweigeteilten Temperaturkontrolle, die zum einen aus einer den Hilfsträger aufheizenden , z.B. internen Heizvorrichtung und zum anderen aus einer Kühlvorrichtung für die Oberfläche des Hilfsträgers besteht, ist eine Temperaturkontrolle besonders effektiv möglich. Dadurch kann besonders effektiv ein schnelles Verflüchtigen des Lösungsmittels durch plötzliches Sieden bzw. Kochen vermindert werden. Dabei kann je nach den Anforderungen an die Beschichtungsmasse (Anteil des Lösungsmittels, dessen Eigenschaften wie z.B. Siedepunkt und Beschaffenheit der zu erzeugenden Paste) die Temperatur des Hilfsträgers innerhalb kürzester Zeit zwischen verschiedenen Temperaturbereichen besonders einfach eingestellt werden. Im Falle von Wasser als Lösungsmittelkomponente kann beispielsweise eine Temperaturkontrolle der Oberfläche des Hilfsträgers gewährleisten, dass nicht das gesamte Wasser in der Beschichtungsmasse beim Aufbringen auf den Hilfsträger siedet und damit sofort unerwünschterweise komplett entfernt wird. Eine derartige Temperaturkontrolle der Oberfläche des Hilfsträgers kann beispielsweise durch Sprühdüsen gewährleistet werden, wie sie in 1 dargestellt sind. Besonders vorteilhaft wird als Kühlmittel zur Kühlung der Oberfläche des Hilfsträgers das Lösungsmittel verwendet, das zur Erzeugung der Beschichtungsmasse im Verfahrensschritt A) verwendet wurde. Generell soll durch die Temperaturkontrolle ein Sieden des Lösungsmittel verhindert werden, was evtl. zu einer Blasenbildung bei der Beschichtungsmasse bzw. der Paste führen könnte.

Günstigerweise wird der Stromkollektor vor dem Aufbringen der Paste erwärmt. Dies kann dazu dienen, diejenigen Bereiche der Elektrodenschicht, die nach dem Aufbringen der Paste dem Stromkollektor am nächsten sind weiter zu trocknen und zu verfestigen, so dass eine gute Verzahnung zwischen der Elektrodenschicht und der evtl. rauhen Oberfläche des Stromkollektors resultiert. Dadurch kann auch ein Ablösen der Paste vom Hilfsträger während der Übertragung auf den Stromkollektor im Verfahrensschritt C) erleichtert werden. Wird zusätzlich zum Stromkollektor auch der Hilfsträger beheizt, so werden vorteilhafterweise die Reste des Lösungsmittels in den mittleren Berechen der auf dem Stromkollektor befindlichen Elektrodenschicht anzutreffen sein. Diese Lösungsmittelreste können dann ein Verdichten der Elektrodenschicht in einem Walzschritt erleichtern.

Günstigerweise ist es möglich, im Verfahrensschritt B1) Teilbereiche der auf dem Hilfsträger befindlichen Paste zu entfernen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass zumindest ein Schaber im Kontakt mit dem Hilfsträger gebracht wird und sich Hilfsträger und Schaber relativ zueinander bewegen. Dadurch ist es möglich, beispielsweise selektiv Bereiche etwa in der Mitte der Paste zu entfernen und somit gleichzeitig im Verfahrensschritt C) zwei voneinander getrennte Teilbereiche gleichzeitig auf den Stromkollektor aufzubringen. Dies ermöglicht es beispielsweise, gleichzeitig zwei voneinander getrennte Elektrodenschichten auf einem Stromkollektor zu erzeugen und anschließend beide Elektrodenschichten entlang des Bereichs, auf dem keine Elektrodenschicht vorhanden ist, zu vereinzeln. Somit ist es möglich, gleichzeitig zwei Elektrodenfolien in einem Verfahren herzustellen. Eine derartige Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens erlaubt es weiterhin, verschieden strukturierte Elektrodenschichten auf Stromkollektoren zu erzeugen.

Günstigerweise wird im Verfahrensschritt B1) die Beschichtungsmasse mittels einer Messerakel oder einer Spiralrakel auf den Hilfsträger aufgebracht.

Eine Spiralrakel, die einen Metallstab um den z. B. ein Draht mit definierten konstanten Durchmesser gewickelt wurde, umfasst, ist besonders gut dann geeignet, wenn als Hilfsträger eine rotierende Walze eingesetzt wird. In diesem Fall steht die Spiralrakel in Kontakt mit der sich rotierenden Walze und rakelt dabei eine definierte Menge der Beschichtungsmasse auf die Walze, so dass es besonders einfach ist, im Verfahrensschritt B1) die Beschichtungsmasse auf der Walze schichtförmig auszuformen. Durch die Vertiefungen an der Oberfläche des mit dem Draht umwickelten Stabes der Spiralrakel können in Abhängigkeit von der Größe der Vertiefung in der Rakel und deren Umdrehungsgeschwindigkeit bestimmte Materialmengen der Beschichtungsmasse aus einem Vorratsbehälter auf die Walze aufgebracht werden. Dabei steht die Spiralrakel häufig auch in direktem thermischen Kontakt mit der rotierenden Walze, die vorteilhafterweise intern beheizt wird. In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, die Spiralrakel zu kühlen, um zu verhindern, dass diese sich aufgrund des Kontakts mit der beheizten Walze allzu stark aufheizt und damit zu früh ein Großteil des Lösungsmittels aus der Beschichtungsmasse ausge trieben wird. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die in der Spiralrakel antransportierte Beschichtungsmasse gekühlt wird, oder dass die Spiralrakel über eine interne Kühlung verfügt.

Als Alternative zur Spiralrakel kann auch ein Vorratsbehältnis verwendet werden, das oberhalb des durchlaufenden Stromkollektors angeordnet und einen einstellbaren Bodenschlitz aufweist, die eine Messerakel umfasst. Mittels der Messerakel ist es möglich, die Beschichtungsmasse aus dem Vorratsbehältnis in definierter Dicke schichtförmig auf dem Hilfsträger auf zubringen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn zusätzlich die auf dem Stromkollektor aufgebrachte Elektrodenschicht verdichtet wird. Durch das Verdichten der Elektrodenschicht kann besonders vorteilhaft eine höhere volumenbezogene Kapazität von Kondensatoren erreicht werden, die die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Elektroden enthalten. Die höhere volumenbezogene Kapazität ist zum einen auf eine höhere Anzahl von feinteiligen Feststoffpartikeln, beispielsweise Aktivkohlenstoffpartikeln pro Volumen zurückzuführen und zum anderen auf eine niederohmigere Anbindung der Feststoffpartikel aneinander, so dass bei einer bestimmten Messfrequenz bei einem Kondensator mit diesen Elektroden mehr Aktivkohlenstoffpartikel am Lade-/Entladevorgang eingebunden sind. Gleichzeitig wird durch diese Verdichtung der elektrische Widerstand der Elektrodenschicht erniedrigt und ein niederohmiger Kontakt zwischen der Elektrodenschicht und dem Stromkollektor erzeugt. Im Falle von Aluminiumfolien als Stromkollektoren wird beispielsweise durch das Verdichten das oberflächliche Aluminiumoxid aufgebrochen und ein direkter Kontakt zur Elektrodenschicht, beispielsweise einer Aktivkohlenschicht erzeugt.

Als Stromkollektoren bei dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich beliebige Metallfolien, beispielsweise Aluminiumfolien einsetzen, die gegebenenfalls auch noch eine Grundierungsschicht aufweisen, die vorteilhafterweise ausgewählt ist aus Kohlenstoff, Metallnitriden, Metallcarbiden und Metallcarbonitriden. Als Metall-Komponente kommen bei diesen oben genannten Verbindungen vor allem Aluminium und Titan in Betracht.

Das Verdichten kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass nach dem Verfahrensschritt C) in einem separaten Verfahrensschritt D) eine Walzvorrichtung zur Verdichtung der Elektrodenschicht verwendet wird (siehe beispielsweise 1). Die Walzvorrichtung kann eine oder mehrere rotierende Walzen umfassen, die gegen die, auf dem Stromkollektor aufgebrachte Elektrodenschicht gedrückt werden. Wird die Elektrodenschicht gleichzeitig auf beiden Hauptoberflächen des Stromkollektors aufgebracht, kann die Walzvorrichtung beispielsweise wie in 1 gezeigt, zwei gegenläufig rotierende Walzen umfassen, die gegeneinander gepresst werden, wobei die mit den Elektrodenschichten beschichtete Stromkollektor-Folie zwischen beiden Walzen durchgeführt wird.

Weiterhin ist es möglich, dass im Verfahrensschritt C) der Hilfsträger zur Verdichtung der Elektrodenschicht gegen den Stromkollektor gedrückt wird. Eine Variante eines derartigen Verfahrens ist beispielsweise in 2 gezeigt. Ein derartiges Verfahren hat den Vorteil, dass im Verfahrensschritt C) gleichzeitig die Übertragung der Paste auf den Stromkollektor und eine Verdichtung der dabei gebildeten Elektrodenschicht auf dem Stromkollektor erreicht wird. Weiterhin ist in diesem Fall ein Abstimmen der Geschwindigkeit des rotierenden Hilfsträgers und der Geschwindigkeit der Walzvorrichtung zur Verdichtung der Elektrodenschicht nicht notwendig.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn im Verfahrensschritt C) auf beiden Hauptoberflächen des Stromkollektors Elektrodenschichten erzeugt werden. Dies kann beispielsweise dadurch gewährleistet werden, dass im Verfahrensschritt C) die Paste von zwei rotierenden einander gegenüber angeordneten Walzen oder Transportbändern als Hilfsträger auf beide Hauptoberflächen des Stromkollektors übertragen wird. Die beiden Walzen oder Transportbänder sind dabei vorteilhafterweise beheizt, so dass die auf beiden Hauptoberflächen aufgebrachten Elektrodenschichten besonders einfach mittels weitgehender Entfernung des Lösungsmittels zu Pasten umgewandelt werden können. Der Vorteil eines derartigen Verfahrens besteht zum einen darin, dass besonders schnell auf beiden Hauptoberflächen Elektrodenschichten aufgebracht werden können, wobei eine gemeinsame Trocknung stattfindet. Somit entfällt eine separate Erzeugung und Trocknung der beiden Elektrodenschichten. Der flächig ausgeformte Stromkollektor wird dabei zwischen beiden Walzen oder Transportbändern angeordnet und beispielsweise mittels einer Führungsvorrichtung, die Führungsrollen, Führungskeile und -backen umfassen kann, fixiert und durch den Spalt zwischen beiden Walzen hindurchgeführt.

Weiterhin ist es möglich nach dem Verfahrensschritt C) Reste der Paste vom Hilfsträger, beispielsweise der rotierenden Walze zu entfernen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass ein Schaber, der besonders günstig die gesamte Breite der Walze überstreicht, Reste der Paste entfernt (siehe beispielsweise 1).

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung von Elektroden aus einer Beschichtungsmasse enthaltend Lösungsmittel und feinteilige Feststoffe und einem Stromkollektor mit

– einer Heizeinrichtung zur weitgehenden Entfernung des Lösungsmittels aus der Beschichtungsmasse und Erzeugung einer Paste,
– einem Hilfsträger zur Übertragung der Paste auf dem Stromkollektor,
– wobei die Heizeinrichtung dem Hilfsträger bei der Herstellung der Elektroden vorgeschaltet ist oder die Heizeinrichtung mit dem Hilfsträger zusammengeschaltet ist.

Eine Vorschaltung der Heizeinrichtung vor dem Hilfsträger hat zur Folge, dass vor der Übertragung der Beschichtungsmasse auf den Stromkollektor diese zu einer Paste umgewandelt wird und erst anschließend mittels des Hilfsträgers auf den Stromkollektor übertragen wird. Eine Zusammenschaltung der Heizeinrichtung mit dem Hilfsträger ist beispielsweise mittels beheizbarer Walzen oder beheizbarer Transportbänder möglich, wie in den 1 und 2 exemplarisch gezeigt.

Der Hilfsträger weist vorteilhafterweise eine Oberfläche mit geringem Adhäsionsvermögen auf. Dies kann beispielsweise dadurch gewährleistet werden, dass die Oberfläche der Walze oder des Transportbandes poliert ist oder mit einer Beschichtung versehen ist, auf der die Paste nur geringfügig haftet, z.B. einer dünnen Teflon- oder Graphitbeschichtung. Aufgrund des geringem Adhäsionsvermögens der Oberfläche ist es besonders einfach möglich, von dem Hilfsträger die Paste auf den Stromkollektor zu übertragen. Eine Haftung der Elektrodenschicht auf dem Stromkollektor kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Stromkollektorfolie eine hohe Oberflächenrauhigkeit aufweist und so ein Verzahnen der Elektrodenbeschichtung mit der Stromkollektorfolie resultiert.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass eine erfindungsgemäße Vorrichtung Trocknungseinrichtungen zur weiteren Trocknung der auf dem Stromkollektor aufgebrachten Elektrodenschicht aufweist. Diese Trocknungsvorrichtungen können beispielsweise Heißluftgebläse oder Strahler umfassen, die direkt die Elektrodenschicht auf dem Stromkollektor trocknen und so noch das restliche, nach dem Verfahrenschritt C) noch vorhandene Lösungsmittel entfernen.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen noch näher erläutert werden.
Die 1 und 2 zeigen verschiedene Varianten von erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Herstellung von Elektroden.
In 1 ist eine Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 dargestellt, die die gleichzeitige Aufbringung von Elektrodenschichten 10C auf beiden Hauptoberflächen eines Stromkollektors 20 erlaubt. Dabei sind Hilfsträger 5A, 5B in Form von im Gegensinn rotierenden Walzen vorhanden. Auf den Walzen befindet sich eine schichtförmig ausgeformte Paste 10B, die mittels weitgehenden Entfernens des Lösungsmittels aus einer Beschichtungsmasse 10A erzeugt werden kann. Die Beschichtungsmasse 10A wird dabei mittels Spiralrakeln 15A, 15B aus einem Vorratsbehältnis 3 auf die rotierenden Walzen 5A, 5B überführt. Zur weitgehenden Entfernung des Lösungsmittels aus der Beschichtungsmasse und zur Erzeugung der Paste ist dabei eine Heizeinrichtung 6 in beiden rotierenden Walzen vorhanden. Diese kann beispielsweise eine Widerstandsheizung umfassen. Die Aluminiumfolie 20 als Stromkollektor wird dabei zwischen beiden rotierenden Walzen 5A, 5B mittig hindurchgeführt und mittels einer Führungseinrichtung 25, beispielsweise Führungs-Rollen, -Keile oder -Backen fixiert und durch die Vorrichtung 1 geführt. Zur Kühlung der Spiralrakeln 15A, 15B kann weiterhin eine Kühlvorrichtung 7 vorhanden sein. Diese Kühlung verhindert ein allzu großes Anhaften der Beschichtungsmasse auf den Spiralrakeln aufgrund einer zu starken Verdunstung des Lösungsmittels. Nach dem Aufbringen der Elektrodenschichten 10C auf dem Stromkollektor 20 werden beide Elektrodenschichten 10C mittels einer Walzvorrichtung 15A, 15B verdichtet, so dass eine erhöhte volumenspezifische Kapazität von Kondensatoren mit diesen Elektroden resultiert. Die Pfeile in 1 geben dabei die Drehrichtung bzw. im Falle der Walzvorrichtung 15A, 15B die Richtung des Anpressdrucks der Walzvorrichtung an die Elektrode 50 an. Der mit 30 bezeichnete Pfeil kennzeichnet dabei die Richtung, in der die Stromkollektorfolie 20 durch die Vorrichtung 1 geführt wird.
Weiterhin können auf einer oder auf beiden rotierenden Walzen 5A, 5B Schaber 55 vorhanden sein, die selektiv Bereiche der auf den Walzen befindlichen Paste 10B entfernen und so ein strukturiertes Auftragen der Elektrodenschicht auf den Stromkollektor 20 erlauben. Zur zusätzlichen Temperaturkontrolle der rotierenden Walzen 5A, 5B können z.B. Sprühdüsen 70 bei einer oder bei beiden Walzen vorgesehen sein, die ein Kühlmittel, bevorzugt das Lösungsmittel der Beschichtungsmasse, auf die Oberfläche der rotierenden Walzen aufbringen und so eine besonders gute Kontrolle der Oberflächentemperatur der Walzen 5A, 5B erlauben.
Außerdem können Mittel zur Entfernung von an den rotierenden Walzen 5A, 5B anhaftender Paste 10B, beispielsweise Schaber 60 vorhanden sein, die besonders einfach diese anhaftenden Reste entfernen können, bevor diese wieder in Kontakt mit den Spiralrakeln 15A und 15B treten. Derartige Schaber 60 können dabei ebenfalls wieder bei einer oder bei beiden Walzen 5A, 5B vorhanden sein.
2 zeigt eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Hilfsträger 5A, 5B, im Gegensinn rotierende Walzen zusätzlich gegen die aufgebrachten Elektrodenschichten 10C gedrückt werden, so dass bei dieser Variante der Übertrag der Paste auf dem Stromkollektor 20 und die Verdichtung der Elektrodenschicht 10C in einem Verfahrensschritt ausgeführt werden können. In diesem Fall ist eine zusätzliche Walzeinrichtung 15A, 15B wie in 1 gezeigt nicht mehr nötig. Darüberhinaus können bei einer derartigen Vorrichtung aber alle anderen in 1 gezeigten Einrichtungen, z.B. Sprühdüsen 70 vorhanden sein.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele. Weitere Variationen sind beispielsweise möglich hinsichtlich der Ausgestaltung der Hilfsträger.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Elektroden (50) mit den Verfahrensschritten: A) aus Lösungsmittel und feinteiligen Feststoffen wird eine Beschichtungsmasse (10A) erzeugt, B) anschließend wird größtenteils das Lösungsmittel mittels Erhitzens entfernt, wobei eine Paste (10B) erzeugt wird, C) danach wird die Paste (10B) auf einem flächigen Stromkollektor (20) aufgebracht und eine Elektrodenschicht (10C) auf dem Stromkollektor erzeugt.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, – wobei in einem vor dem Verfahrensschritt B) stattfindenden Verfahrensschritt B1) die Beschichtungsmasse (10A) auf einem Hilfsträger (5A) schichtförmig aufgebracht wird und im Verfahrensschritt C) die Paste (10B) vom Hilfsträger (5A) auf den Stromkollektor (20) übertragen wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, – wobei in B1) Teilbereiche der auf dem Hilfsträger befindlichen Paste (10B) entfernt werden.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, – wobei in B1) ein Schaber verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, – wobei im Verfahrensschritt B1) der Hilfsträger (5A) ausgewählt ist aus: einem Transportband und einer Walze
Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspruch, – wobei in B1) die Beschichtungsmasse (10A) mittels einer Messerakel oder einer Spiralrakel auf den Hilfsträger (5A) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6, – bei dem im Verfahrensschritt B1) der Hilfsträger (5A) beheizt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, – wobei die Oberfläche des Hilfsträgers zur Temperaturkontrolle gekühlt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – bei dem im Verfahrensschritt B) die Beschichtungsmasse auf Temperaturen zwischen 40°C und 130°C erhitzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – Wobei im Verfahrensschritt B) das Lösungsmittel bis auf etwa weniger als 10 Gew% entfernt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – bei dem im Verfahrenschritt A) das Lösungsmittel ausgewählt ist aus: – Wasser, organischen Lösungsmitteln – Bei dem im Verfahrensschritt A) die feinteiligen Feststoffe ausgewählt sind aus: – Aktivkohle, Ruß, Binder.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – Zusätzlich die Elektrodenschicht (10C) auf dem Stromkollektor (20) verdichtet wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, – bei dem nach dem Verfahrensschritt C) in einem Verfahrensschritt D) eine Walzvorrichtung (15A) zur Verdichtung der Elektrodenschicht (10C) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, – bei dem im Verfahrensschritt C) der Hilfsträger zur Verdichtung der Elektrodenschicht gegen den Stromkollektor gedrückt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei – im Verfahrenschritt C) auf beiden Hauptoberflächen des Stromkollektors Elektrodenschichten erzeugt werden.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, – bei dem in C) die Paste (10B) von zwei beheizten Walzen (5A, 5B) und/oder Transportbändern als Hilfsträgern auf beide Hauptoberflächen des Stromkollektors (20) übertragen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16, 14 oder 2 bis 8, – bei dem nach dem Verfahrensschritt C) Reste der Paste vom Hilfsträger entfernt werden.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, – wobei die Reste der Paste mittels eines Schabers (60) entfernt werden.
Vorrichtung (1) zur Herstellung von Elektroden (55) aus einer Beschichtungsmasse (10A) enthaltend Lösungsmittel und feinteilige Feststoffe und einem Stromkollektor (20) mit. – einer Heizeinrichtung (6) zur weitgehenden Entfernung des Lösungsmittels aus der Beschichtungsmasse (10A) und Erzeugung einer Paste (10B), – einem Hilfsträger (5A) zur Übertragung der Paste (10B) auf den Stromkollektor (20), – wobei die Heizeinrichtung (6) dem Hilfsträger (5A) bei der Herstellung der Elektroden vorgeschaltet ist oder die Heizeinrichtung mit dem Hilfsträger zusammengeschaltet ist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, – bei der die Heizeinrichtung (6) und der Hilfsträger (5A) in einem beheizbaren Hilfsträger (6, 5A) zusammengefasst sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 oder 20, – bei der Hilfsträger (5A) ausgewählt ist aus: – zumindest einer Walze und einem Transportband.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, – wobei der Hilfsträger (5A) eine Oberfläche mit geringem Adhäsionsvermögen aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, aufweisend – zumindest eine Rakel (15A) zur Übertragung der Beschichtungsmasse (10A) auf den Hilfsträger (5A).
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, – wobei die Rakel (15A) eine Spiralrakel oder eine Messerrakel ist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, – bei der der Hilfsträger (5A) beheizbar ist, – und die Rakel (15A) im thermischen Kontakt mit dem beheizbaren Hilfsträger (5A) steht.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, – wobei die Spiralrakel zur Kontrolle ihrer Temperatur eine erste Kühleinrichtung (7) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 oder 26, – wobei eine zweite Kühleinrichtung (70) zur Kühlung der Oberfläche des Hilfsträgers (5A) vorhanden ist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, – bei der die zweite Kühleinrichtung (70) Sprühdüsen umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 28, – mit einer Reinigungseinrichtung (60) zur Entfernung von an dem Hilfsträger (5A) nach dem Auftragen auf dem Stromkollektor anhaftender Paste (10B).
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, – bei der die Reinigungseinrichtung (60) einen Schaber umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 30, – mit Mitteln (55) zum Entfernen von Bereichen der auf dem Hilfsträger (5A) befindlichen Paste (10B).
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, – wobei die Mittel (55) einen Schaber umfassen der im Kontakt mit dem Hilfsträger (5A) steht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 32, – bei der zusätzlich eine Führungseinrichtung (25) zur Positionierung und zum Transport des Stromkollektors (20) durch die Vorrichtung (1) vorhanden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 33, – bei der zusätzlich eine Walzvorrichtung (15A, 15B) zur Verdichtung der Elektrodenschicht (10C) auf dem Stromkollektor (20) vorhanden ist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, – wobei eine Walze als Hilfsträger vorhanden ist, die gleichzeitig als Walzvorrichtung dient.