DE102016225221A1 - Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels für eine Batteriezelle und Batteriezelle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels für eine Batteriezelle, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines bandförmigen Anodenelements (45), Bereitstellen eines bandförmigen Kathodenelements (46), Bereitstellen eines ersten bandförmigen Separatorelements (16), Erzeugen eines bandförmigen Verbundelements (50) durch Zusammenführen des Kathodenelements (46), des Anodenelements (45) und des ersten Separatorelements (16), Simultanes Schneiden des Verbundelements (50) zur Erzeugung mehrerer plattenförmiger Verbundsegmente, Stapeln der erzeugten Verbundsegmente zu einem Stapelsegment und Stapeln mehrerer Stapelsegmente. Die Erfindung betrifft auch eine Batteriezelle, die mindestens einen Elektrodenstapel umfasst, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels für eine Batteriezelle durch Schneiden von bandförmigen Elementen zu plattenförmigen Segmenten und Stapeln der Segmente. Die Erfindung betrifft auch eine Batteriezelle, die einen Elektrodenstapel aufweist, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
  • Stand der Technik
  • Elektrische Energie ist mittels Batterien speicherbar. Batterien wandeln chemische Reaktionsenergie in elektrische Energie um. Hierbei werden Primärbatterien und Sekundärbatterien unterschieden. Primärbatterien sind nur einmal funktionsfähig, während Sekundärbatterien, die auch als Akkumulator bezeichnet werden, wieder aufladbar sind. In einem Akkumulator finden insbesondere sogenannte Lithium-Ionen-Batteriezellen Verwendung. Diese zeichnen sich unter anderem durch hohe Energiedichten, thermische Stabilität und eine äußerst geringe Selbstentladung aus.
  • Lithium-Ionen-Batteriezellen weisen eine positive Elektrode, die auch als Kathode bezeichnet wird, und eine negative Elektrode, die auch als Anode bezeichnet wird, auf. Die Kathode sowie die Anode umfassen je einen Stromableiter, auf den ein Aktivmaterial aufgebracht ist. Die Elektroden der Batteriezelle sind folienartig ausgebildet und unter Zwischenlage eines Separators, welcher die Anode von der Kathode trennt, zu einer Elektrodeneinheit zusammengefügt.
  • Eine solche Elektrodeneinheit ist beispielsweise als Elektrodenstapel ausgeführt, bei dem mehrere plattenförmige Lagen von Anode, Kathode und Separator übereinander geschichtet sind. Eine Elektrodeneinheit kann auch als Elektrodenwickel ausgeführt sein, wobei die Anode, die Kathode und der Separator als bandförmige Streifen vorliegen und zu dem Elektrodenwickel gewunden werden.
  • Die beiden Elektroden der Elektrodeneinheit sind elektrisch mit Polen der Batteriezelle verbunden, welche auch als Terminals bezeichnet werden. Die Elektroden und der Separator sind von einem in der Regel flüssigen Elektrolyt umgeben. Die Batteriezelle weist ferner ein Zellengehäuse auf, welches beispielsweise aus Aluminium gefertigt ist. Das Zellengehäuse ist in der Regel prismatisch, insbesondere quaderförmig, ausgestaltet und druckfest ausgebildet. Aber auch andere Gehäuseformen, beispielsweise kreiszylindrisch, oder auch flexible Pouchzellen, sind bekannt.
  • Aus dem Dokument US 2010/0075215 A1 sind eine Batterie sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Batterie bekannt. Dabei werden zunächst ein Anodenmaterial auf ein erstes Separatorpapier und ein Kathodenmaterial auf ein zweites Separatorpapier aufgebracht. Auf das Anodenmaterial wird anschließend anodisches Kollektormaterial aufgebracht, und auf das Kathodenmaterial wird kathodisches Kollektormaterial aufgebracht. Die beiden derart beschichteten Separatorpapiere sowie ein drittes Separatorpapier werden miteinander verbunden und zu Elektrodensegmenten geschnitten.
  • Dokument US 2014/0099538 A1 offenbart eine Festkörperbatterie mit einer Lithium-Metall-Anode und mit einer Kathode, welche einen folienartigen Stromableiter aufweist. Auf den Stromableiter wird ein kathodisches Aktivmaterial als Slurry aufgebracht. Die Anode, die Kathode und ein Separator werden zusammengeführt und nach dem Trocknen des kathodischen Aktivmaterials geschnitten.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels für eine Batteriezelle, insbesondere für eine Lithiumionen-Batteriezelle, vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst dabei mindestens die nachfolgend aufgeführten Schritte.
  • Zunächst wird ein bandförmiges Anodenelement bereitgestellt. Ebenfalls wird ein bandförmiges Kathodenelement bereitgestellt. Weiterhin wird ein erstes bandförmiges Separatorelement bereitgestellt. Beispielsweise werden das Anodenelement, das Kathodenelement und das erste Separatorelement auf je einer Rolle aufgewickelt bereitgestellt.
  • Das Anodenelement, das Kathodenelement und das erste Separatorelement sind vorliegend flach und bandförmig ausgebildet. Das bedeutet in diesem Zusammenhang, dass eine Ausdehnung der besagten Elemente in eine Längsrichtung viel größer, insbesondere mindestens zehnmal größer, ist als eine Ausdehnung der besagten Elemente in eine Querrichtung, welche rechtwinklig zu der Längsrichtung orientiert ist.
  • Danach wird ein bandförmiges Verbundelement durch Zusammenführen des Kathodenelements, des Anodenelement und des ersten Separatorelements erzeugt. Das Kathodenelement, das erste Separatorelement und das Anodenelement werden dazu beispielsweise zwischen zwei Walzen einer Schneidmaschine eingeführt und dabei zueinander ausgerichtet und aneinander fixiert.
  • Anschließend erfolgt ein simultanes Schneiden des Verbundelements zur Erzeugung mehrerer plattenförmiger Verbundsegmente. Dazu umfasst die Schneidmaschine, welcher das Verbundelement zugeführt wird, beispielsweise mehrere in Längsrichtung des Verbundelements zueinander versetzt angeordnete Messer, welche das Verbundelement gleichzeitig jeweils in Querrichtung durchschneiden.
  • Die so erzeugten Verbundsegmente sind vorliegend flach und plattenförmig ausgebildet. Das bedeutet in diesem Zusammenhang, dass eine Ausdehnung der Verbundsegmente in Längsrichtung annähernd gleich groß, insbesondere mindestens halb so groß und höchstens doppelt so groß, ist wie eine Ausdehnung der Verbundsegmente in Querrichtung.
  • Dann erfolgt ein Stapeln der zuvor durch simultanes Schneiden des Verbundelements erzeugten Verbundsegmente zu einem Stapelsegment. Das Stapelsegment umfasst also mehrere Verbundsegmente.
  • Im weiteren Verfahrensverlauf erfolgt ein Stapeln mehrerer solcher Stapelsegmente. Durch das Stapeln einer ausreichenden Anzahl von Stapelsegmenten entsteht der Elektrodenstapel für die Batteriezelle.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Anodenelement eine Anodenschicht auf, welche eine Lithiumfolie umfasst. Auf die Anodenschicht ist eine Separatorschicht aufgebracht. Beim Erzeugen des Verbundelements wird die Anodenschicht zwischen dem ersten Separatorelement und der Separatorschicht angeordnet, oder das Kathodenelement wird zwischen dem ersten Separatorelement und der Separatorschicht angeordnet.
  • Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Anodenelement eine Anodenschicht auf, welche ein Lithiumhaltiges Oxid umfasst, das mittels Laminieren auf einen anodischen Stromableiter aufgebracht ist. Auf die Anodenschicht ist eine Separatorschicht aufgebracht. Beim Erzeugen des Verbundelements wird die Anodenschicht zwischen dem ersten Separatorelement und der Separatorschicht angeordnet, oder das Kathodenelement wird zwischen dem ersten Separatorelement und der Separatorschicht angeordnet.
  • Das Anodenelement, das Kathodenelement und das erste Separatorelement werden also derart zueinander positioniert, dass beim Stapeln der Verbundsegmente die vereinzelten Kathodenelemente jeweils zwischen dem ersten Separatorelement und der Separatorschicht angeordnet sind, und dass die vereinzelten Anodenelemente jeweils zwischen dem ersten Separatorelement und der Separatorschicht angeordnet sind.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein zweites bandförmiges Separatorelement bereitgestellt. Dabei wird beim Erzeugen des Verbundelements das Anodenelement zwischen den Separatorelementen angeordnet, oder das Kathodenelement wird zwischen den Separatorelementen angeordnet.
  • Das Anodenelement, das Kathodenelement, das erste Separatorelement und das zweite Separatorelement werden also derart zueinander positioniert, dass beim Stapeln der Verbundsegmente die vereinzelten Kathodenelemente jeweils zwischen dem ersten Separatorelement und dem zweiten Separatorelement angeordnet sind, und dass die vereinzelten Anodenelemente jeweils zwischen dem ersten Separatorelement und dem zweiten Separatorelement angeordnet sind.
  • Vorzugsweise umfasst das Anodenelement einen anodischen Stromableiter, auf welchen ein anodisches Aktivmaterial aufgebracht ist, und das Kathodenelement umfasst einen kathodischen Stromableiter, auf welchen ein kathodisches Aktivmaterial aufgebracht ist. Besonders bevorzugt sind dabei das anodische Aktivmaterial sowie das kathodische Aktivmaterial beidseitig auf die entsprechenden Stromableiter aufgebracht.
  • Das kathodische Aktivmaterial des Kathodenelements enthält dabei bevorzugt Lithiumoxid und/oder Manganoxid. Das anodische Aktivmaterial des Anodenelements enthält bevorzugt Graphit und/oder Silikon.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen der anodische Stromableiter und/oder der kathodische Stromableiter Bereiche mit Unstetigkeiten auf. Die Stromableiter sind beispielsweise als annähernd flache Metallfolien ausgeführt. Als Unstetigkeiten werden in diesem Zusammenhang insbesondere Erhebungen, aber auch Vertiefungen bezeichnet. Die Metallfolien weisen also insbesondere Unstetigkeiten auf, welche über benachbarte Bereiche erhaben sind.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind der anodische Stromableiter und/oder der kathodische Stromableiter gitterartig ausgebildet. Der entsprechende Stromableiter ist also nicht massiv ausgebildet sondern weist eine gitterartige oder maschenartige Struktur auf.
  • Es wird auch eine Batteriezelle vorgeschlagen, die mindestens einen Elektrodenstapel umfasst, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
  • Eine erfindungsgemäße Batteriezelle findet vorteilhaft Verwendung in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV) oder in einem Consumer-Elektronik-Produkt. Unter Consumer-Elektronik-Produkten sind insbesondere Mobiltelefone, Tablet-PCs oder Notebooks zu verstehen.
  • Vorteile der Erfindung
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist ein Elektrodenstapel für eine Batteriezelle in verhältnismäßig kurzer Prozesszeit herstellbar. Das aus dem Kathodenelement, dem ersten Separatorelement und dem Anodenelement gebildete Verbundelement kann beispielsweise mit einer Geschwindigkeit zwischen 5 km/h und 50 km/h, bevorzugt mit einer Geschwindigkeit zwischen 5 km/h und 50 km/h, der Schneidmaschine zugeführt werden. Durch das simultane Schneiden des Verbundelements werden gleichzeitig in einem Arbeitsschritt mehrere Verbundsegmente erzeugt, aus welchen der Elektrodenstapel aufgebaut wird. Dadurch ist die Prozesszeit zur Herstellung des Elektrodenstapels noch weiter verringert.
  • Figurenliste
  • Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Batteriezelle,
    • 2 einen Prozess zur Erzeugung eines Verbundelements sowie mehrerer Verbundsegmente,
    • 3 ein Verbundsegment gemäß einer ersten Ausführungsvariante,
    • 4 ein Verbundsegment gemäß einer zweiten Ausführungsvariante,
    • 5 eine schematische Darstellung eines aus mehreren Stapelsegmenten gebildeten Elektrodenstapels,
    • 6 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines Stromableiters,
    • 7 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform eines Stromableiters und
    • 8 eine Draufsicht auf einen mit Aktivmaterial beschichteten Stromableiter.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Batteriezelle 2. Die Batteriezelle 2 umfasst ein Gehäuse 3, welches prismatisch, vorliegend quaderförmig, ausgebildet ist. Das Gehäuse 3 ist vorliegend elektrisch leitend ausgeführt und beispielsweise aus Aluminium gefertigt.
  • Die Batteriezelle 2 umfasst ein negatives Terminal 11 und ein positives Terminal 12. Über die Terminals 11, 12 kann eine von der Batteriezelle 2 zur Verfügung gestellte Spannung abgegriffen werden. Ferner kann die Batteriezelle 2 über die Terminals 11, 12 auch geladen werden.
  • Innerhalb des Gehäuses 3 der Batteriezelle 2 ist eine Elektrodeneinheit angeordnet, welche vorliegend als Elektrodenstapel 10 ausgeführt ist. Der Elektrodenstapel 10 weist zwei Elektroden, nämlich eine Anode 21 und eine Kathode 22, auf. Die Anode 21 und die Kathode 22 sind jeweils folienartig ausgeführt und durch einen Separator 18 voneinander separiert. Der Separator 18 ist ionisch leitfähig, also für Lithiumionen durchlässig.
  • Die Anode 21 umfasst vorliegend ein anodisches Aktivmaterial 41 und einen anodischen Stromableiter 31. Der anodische Stromableiter 31 ist elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Kupfer. Der anodische Stromableiter 31 ist elektrisch mit dem negativen Terminal 11 der Batteriezelle 2 verbunden.
  • Die Kathode 22 umfasst ein kathodisches Aktivmaterial 42 und einen kathodischen Stromableiter 32. Der kathodische Stromableiter 32 ist elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Aluminium. Der kathodische Stromableiter 32 ist elektrisch mit dem positiven Terminal 12 der Batteriezelle 2 verbunden.
  • 2 zeigt einen Prozess zur Erzeugung eines Verbundelements 50 sowie mehrerer Verbundsegmente 52. Auf einer Anodenrolle 61 wird ein bandförmiges Anodenelement 45 bereitgestellt. Auf einer Kathodenrolle 62 wird ein bandförmiges Kathodenelement 46 bereitgestellt. Auf einer ersten Separatorrolle 71 wird ein erstes Separatorelement 16 bereitgestellt. Auf einer zweiten Separatorrolle 72 wird ein zweites bandförmiges Separatorelement 17 bereitgestellt.
  • Das Anodenelement 45, das erste Separatorelement 16, das Kathodenelement 46 und das zweite Separatorelement 17 werden in der genannten Reihenfolge übereinander geschichtet und einer Schneidmaschine zugeführt. Die Schneidmaschine umfasst zwei Walzen 80, zwischen denen die besagten Elemente hindurchgeführt werden. Dadurch entsteht ein Verbundelement 50.
  • Das Verbundelement 50 wird in der Schneidmaschine bis zu einem Anschlag 82 geführt. Anschließend wird das Verbundelement 50 mithilfe von vier Messern 81 geschnitten. Die Messer 81 sind dabei in äquidistanten Abständen zueinander sowie zu dem Anschlag 82 angeordnet. Mithilfe der vier Messer 81 wird bei jedem Arbeitsgang das Verbundelement 50 in vier Verbundsegmente 52 geschnitten.
  • 3 zeigt ein solches Verbundsegment 52 gemäß einer ersten Ausführungsvariante. Das Anodenelement 45 des Verbundsegments 52 umfasst einen anodischen Stromableiter 31, welcher beidseitig mit einem anodischen Aktivmaterial 41 beschichtet ist. Das Anodenelement 45 bildet zusammen mit weiteren Anodenelementen 45 die Anode 21 des Elektrodenstapels 10. Das Kathodenelement 46 umfasst einen kathodischen Stromableiter 32, welcher beidseitig mit einem kathodischen Aktivmaterial 42 beschichtet ist. Das Kathodenelement 46 bildet zusammen mit weiteren Kathodenelementen 46 die Kathode 22 des Elektrodenstapels 10.
  • Zwischen dem Kathodenelement 46 und dem Anodenelement 45 ist das erste Separatorelement 16 angeordnet. Auf der dem Anodenelement 45 abgewandten Seite des Kathodenelements 46 ist das zweite Separatorelement 17 angeordnet. Das erste Separatorelement 16 und das zweite Separatorelement 17 bilden gemeinsam mit weiteren Separatorelementen 16, 17 den Separator 18 des Elektrodenstapels 10.
  • 4 zeigt ein Verbundsegment 52 gemäß einer zweiten Ausführungsvariante. Abweichend von der in 2 gezeigten Darstellung umfasst das Verbundsegment 52 gemäß der zweiten Ausführungsvariante lediglich ein erstes Separatorelement 16. Das zweite Separatorelement 17 entfällt. Das Anodenelement 45 des Verbundsegments 52 umfasst eine Anodenschicht 25 und eine Separatorschicht 27. Die Anodenschicht 25 umfasst eine Lithiumfolie oder besteht aus der Lithiumfolie. Die Separatorschicht 27 umfasst oder besteht aus einem trockenen festen Copolymer.
  • Das Kathodenelement 46 umfasst einen kathodischen Stromableiter 32, welcher vorliegend aus Aluminium gefertigt ist. Ferner umfasst das Kathodenelement 46 ein kathodisches Aktivmaterial 42, welches einen trockenen Polymerverbund umfasst. Auf der dem Anodenelement 45 abgewandten Seite des Kathodenelements 46 ist das erste Separatorelement 16 angeordnet. Das Anodenelement 45, das Kathodenelement 46 und das erste Separatorelement 16 sind dabei derart angeordnet, dass das Kathodenelement 46 zwischen der Separatorschicht 27 und dem ersten Separatorelement 16 angeordnet ist.
  • Das Anodenelement 45 bildet später mit weiteren Anodenelementen 45 die Anode 21 des Elektrodenstapels 10. Das Kathodenelement 46 bildet später mit weiteren Kathodenelementen 46 die Kathode 22 des Elektrodenstapels 10. Die Separatorschicht 27 bildet gemeinsam mit dem ersten Separatorelement 16 sowie mit weiteren Separatorschichten 27 und weiteren ersten Separatorelementen 16 den Separator 18 des Elektrodenstapels 10.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung eines aus mehreren Stapelsegmenten 58 gebildeten Elektrodenstapels 10. Nach dem Durchschneiden des Verbundelementes 50, wie in 2 dargestellt, entstehen jeweils vier Verbundsegmente 52. Die besagten vier Verbundsegmente 52 werden dabei zu einem Stapelsegment 58 gestapelt. Nach jedem in 2 dargestellten Prozessschnitt entsteht somit ein weiteres Stapelsegment 58. Die Stapelsegmente 58, welche jeweils vier Verbundsegmente 52 umfassen, werden anschließend übereinander gestapelt und bilden somit den Elektrodenstapel 10.
  • 6 zeigt eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines Stromableiters 31, 32. Dabei kann es sich sowohl um einen anodischen Stromableiter 31 als auch um einen kathodischen Stromableiter 32 handeln. Der gezeigte Stromableiter 31, 32 weist mehrere Unstetigkeiten 38 auf. Die Unstetigkeiten 38 sind dabei unregelmäßig auf der Fläche des Stromableiters 31, 32 verteilt. Bei den Unstetigkeiten 38 handelt es sich vorwiegend um Erhebungen.
  • Die Unstetigkeiten 38 auf dem Stromableiter 31, 32 erhöhen die Sicherheit des Elektrodenstapels 10 sowie der Batteriezelle 2. Insbesondere gestatten die Unstetigkeiten 38 eine Unterbrechung eines Stroms im Falle eines zu hohen Stroms.
  • Eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform eines Stromableiters 31, 32 ist in 7 gezeigt. Auch hier kann der Stromableiter 31, 32 ein anodischer Stromableiter 31 sowie ein kathodischer Stromableiter 32 sein. Der hier dargestellte Stromableiter 31, 32 ist dabei nicht massiv sondern gitterartig ausgebildet. Der Stromableiter 31, 32 weist somit eine gitterartige oder maschenartige Struktur auf.
  • 8 zeigt eine Draufsicht auf einen Stromableiter 31, 32, welcher mit einem Aktivmaterial 41, 42 beschichtet ist. Das Aktivmaterial 41, 42 ist dabei in fester Form auf den Stromableiter 31, 32 aufgebracht und umfasst vorzugsweise kein Lösungsmittel. Wasser als Lösungsmittel ist jedoch zulässig. Das Aktivmaterial 41, 42 wird dabei vorzugsweise durch einen Extrusionsprozess hergestellt. Dabei werden ein Ladungsspeichermaterial, Binder, Kohlepartikel und gegebenenfalls weitere Additive gemischt und einem Extruder zugeführt. Mittels des Extruders ist ein filmartiges Aktivmaterial 41, 42 herstellbar.
  • Nach dem Beschichten des Stromableiters 31, 32 wird ein zumindest annähernd rechteckförmiger Bereich von dem Stromableiter 31, 32 abgetrennt. Ein dem abgetrennten Bereich benachbarter Bereich wird anschließend von dem Aktivmaterial 41, 42 entfernt. Das Aktivmaterial 41, 42 wird in dem besagten Bereich insbesondere mittels mechanischer Hilfsmittel entfernt. Das Aktivmaterial 41, 42 kann in dem besagten Bereich auch mittels Laserablation entfernt werden, wie in dem Dokument DE 10 2010 062 140 B4 beschrieben ist. Der so von dem Aktivmaterial 41, 42 befreite Bereich bildet somit eine Kontaktfahne 35, 36.
  • Zur Herstellung des Elektrodenstapels 10 werden die Kontaktfahnen 35 der Anode 21 miteinander verbunden, ebenso werden die Kontaktfahnen 36 der Kathode 22 miteinander verbunden. Auf diese Art sind die anodischen Stromableiter 31 miteinander verbunden, und die kathodischen Stromableiter 32 sind ebenfalls miteinander verbunden. Anschließend werden die Kontaktfahnen 35 der Anode 21 mit negativen Terminal 11 der Batteriezelle 2 verbunden, und die Kontaktfahnen 36 der Kathode 22 werden mit dem positiven Terminal 12 der Batteriezelle 2 verbunden.
  • Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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    • US 2014/0099538 A1 [0007]
    • DE 102010062140 B4 [0049]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels (10) für eine Batteriezelle (2), umfassend folgende Schritte: - Bereitstellen eines bandförmigen Anodenelements (45), - Bereitstellen eines bandförmigen Kathodenelements (46), - Bereitstellen eines ersten bandförmigen Separatorelements (16), - Erzeugen eines bandförmigen Verbundelements (50) durch Zusammenführen des Kathodenelements (46), des Anodenelements (45) und des ersten Separatorelements (16), - Simultanes Schneiden des Verbundelements (50) zur Erzeugung mehrerer plattenförmiger Verbundsegmente (52), - Stapeln der erzeugten Verbundsegmente (52) zu einem Stapelsegment (58), - Stapeln mehrerer Stapelsegmente (58).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anodenelement (45) eine Anodenschicht (25) aufweist, welche eine Lithiumfolie umfasst, und auf welche eine Separatorschicht (27) aufgebracht ist, und wobei beim Erzeugen des Verbundelements (50) die Anodenschicht (25) zwischen dem ersten Separatorelement (16) und der Separatorschicht (27) angeordnet wird, oder das Kathodenelement (46) zwischen dem ersten Separatorelement (16) und der Separatorschicht (27) angeordnet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anodenelement (45) eine Anodenschicht (25) aufweist, welche ein Lithiumhaltiges Oxid umfasst, das mittels Laminieren auf einen anodischen Stromableiter (31) aufgebracht ist, und auf welche eine Separatorschicht (27) aufgebracht ist, und wobei beim Erzeugen des Verbundelements (50) die Anodenschicht (25) zwischen dem ersten Separatorelement (16) und der Separatorschicht (27) angeordnet wird, oder das Kathodenelement (46) zwischen dem ersten Separatorelement (16) und der Separatorschicht (27) angeordnet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein zweites bandförmiges Separatorelement (17) bereitgestellt wird, und wobei beim Erzeugen des Verbundelements (50) das Anodenelement (45) zwischen den Separatorelementen (16, 17) angeordnet wird, oder das Kathodenelement (46) zwischen den Separatorelementen (16, 17) angeordnet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Anodenelement (45) einen anodischen Stromableiter (31) umfasst, auf welchen ein anodisches Aktivmaterial (41) aufgebracht ist, und wobei das Kathodenelement (46), einen kathodischen Stromableiter (32) umfasst, auf welchen ein kathodisches Aktivmaterial (42) aufgebracht ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das kathodische Aktivmaterial (42) Lithiumoxid und/oder Manganoxid enthält.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6, wobei das anodische Aktivmaterial (41) Graphit und/oder Silikon enthält.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der anodische Stromableiter (31) und/oder der kathodische Stromableiter (32) Bereiche mit Unstetigkeiten (38) aufweisen.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei der anodische Stromableiter (31) und/oder der kathodische Stromableiter (32) gitterartig ausgebildet sind.
  10. Batteriezelle (2), umfassend mindestens einen Elektrodenstapel (10) hergestellt nach einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche.
  11. Verwendung einer Batteriezelle (2) nach Anspruch 10 in einer Batteriezelle (2) in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV) oder in einem Consumer-Elektronik-Produkt.
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