DE102017216151A1

DE102017216151A1 - Workpiece carrier for transporting a multilayer electrode stack

Info

Publication number: DE102017216151A1
Application number: DE102017216151.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Peter; Mirko Maier; Martin Reusch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-09-13
Filing date: 2017-09-13
Publication date: 2019-03-14

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Werkstückträger (102) eines eine Anzahl von Einzeltischen (102) aufweisenden linearen Fördersystems (76) zum Transport mehrlagiger Elektrodenstapel (10). Die Werkstückträger (102) weisen an ihrer in Vorschubrichtung (100) liegenden Vorderkante (122) einen passiv betätigten Windschild (110) auf.The invention relates to a workpiece carrier (102) of a linear conveyor system (76) having a number of individual tables (102) for transporting multilayer electrode stacks (10). The workpiece carriers (102) have a passively actuated windshield (110) on their front edge (122) lying in the feed direction (100).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf ein eine Anzahl von Werkstückträgern aufweisendes lineares Fördersystem für Elektrodenstapel, ferner auf eine Batteriezelle und deren Verwendung in einem Fahrzeug.The invention relates to a linear conveyor system comprising a number of workpiece carriers for electrode stacks, furthermore to a battery cell and its use in a vehicle.

Stand der TechnikState of the art

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.Electrical energy can be stored by means of batteries. Batteries convert chemical reaction energy into electrical energy. Here, a distinction is made between primary batteries and secondary batteries. Primary batteries are only functional once, while secondary batteries, also referred to as accumulators, are rechargeable. In particular, so-called lithium-ion battery cells are used in an accumulator. These are characterized among other things by high energy densities, thermal stability and extremely low self-discharge.

Lithium-Ionen-Batteriezelle weisen eine positive Elektrode, die auch als Kathode bezeichnet wird, und eine negative Elektrode, die auch als Anode bezeichnet wird, auf. Die Kathode und die Anode umfassen je einen Stromableiter, auf dem ein Aktivmaterial aufgebracht ist. Die Elektroden der Batteriezelle sind folienartig ausgeführt und durch Zwischenlage eines Separators, welcher die Anode von der Kathode trennt, beispielsweise zu einem Elektrodenstapel gestapelt. Die Elektroden können auch zu einem Elektrodenwickel gebunden sein oder auf eine andere Art eine Elektrodeneinheit bilden. Die beiden Elektroden der Elektrodeneinheit sind elektrisch mit Polen der Batteriezelle verbunden, die auch als Terminals bezeichnet werden. Die Elektroden und der Separator sind von einem in der Regel flüssigen Elektrolyten 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 ausgeführt. Aber auch andere Gehäuseformen, beispielsweise kreiszylindrische oder auch flexible Pouch-Zellen, sind bekannt. Wesentliche Bestrebung bei der Entwicklung von neuen Batteriezellen ist, das elektrochemische Nutzvolumen in der Batteriezelle zu erhöhen. Als geeignetste Bauform einer Elektrodeneinheit zur Maximierung des Nutzvolumens, hat sich der Elektrodenstapel herausgestellt, da dieser sowohl ideal prismatisch als auch in einer beliebigen anderen Geometrie hergestellt werden kann.Lithium-ion battery cells have a positive electrode, also referred to as a cathode, and a negative electrode, also referred to as an anode. The cathode and the anode each comprise a current collector, on which an active material is applied. The electrodes of the battery cell are designed in a foil-like manner and are stacked, for example, into an electrode stack by interposing a separator which separates the anode from the cathode. The electrodes may also be bonded to an electrode coil or in some other way form an electrode unit. The two electrodes of the electrode unit are electrically connected to poles of the battery cell, which are also referred to as terminals. The electrodes and separator are surrounded by a generally liquid electrolyte. The battery cell further comprises a cell housing, which is made of aluminum, for example. The cell housing is usually prismatic, in particular configured cuboid and pressure resistant. But other forms of housing, such as circular cylindrical or flexible pouch cells are known. An essential aim in the development of new battery cells is to increase the electrochemical useful volume in the battery cell. As the most suitable design of an electrode unit for maximizing the useful volume, the electrode stack has been found, as this can be made both ideal prismatic and in any other geometry.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird ein Werkstückträger eines eine Anzahl von Werkstückträgern aufweisenden linearen Fördersystems zum Transport mehrlagiger Elektrodenstapel vorgeschlagen, bei dem die Werkstückträger an ihrer in Vorschubrichtung liegenden Vorderkante einen passiv betätigten Windschild aufweisen.According to the invention, a workpiece carrier of a number of workpiece carriers having linear conveyor system for transporting multi-layer electrode stacks is proposed, in which the workpiece carriers have a passively actuated windshield at their leading edge in the feed direction.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Werkstückträger werden im Rahmen eines linearen Fördersystems, insbesondere bei einer Anlage zum Herstellen von Batteriezellen und Elektrodenstapel von Batteriezellen eingesetzt, bei der eine Förderung mehrlagiger, aus dünnem Folienmaterial bestehenden Elektrodenstapel in Vorschubrichtung erfolgt. Durch den Einsatz des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Werkstückträgers samt Windschild wird bei der Beschleunigung der Werkstückträger bzw. bei der Beschleunigung der Werkstückträger und darauf aufgenommener, aus folienartigem Material aufgebauter Elektrodenstapel das Aufflattern von deren in Vorschubrichtung liegender offenen Vorderkante durch die Luftströmung verhindert. Damit ist eine präzise Übergabe an dem linearen Fördersystem zugeordnete, beispielsweise unterhalb von diesem angeordnete, Stapelvorrichtungen möglich.The inventively proposed workpiece carriers are used in the context of a linear conveyor system, in particular in a system for the production of battery cells and electrode stack of battery cells, in which a promotion of multilayer, consisting of thin film material electrode stack in the feed direction. The use of the workpiece carrier according to the invention together with the windshield prevents the flattening of its open leading edge caused by the air flow during the acceleration of the workpiece carriers or during the acceleration of the workpiece carriers and the electrode stacks formed thereon from foil-like material. For a precise transfer to the linear conveyor system associated, for example, below this arranged stacking devices possible.

Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung weiter folgend ist der Windschild an einem seiner Anlenkpunkte mit mindestens einem Federelement beaufschlagt. Dies erlaubt eine passive Betätigung des Windschildes, insbesondere beim Auseinanderfahren der einzelnen vor- bzw. nachlaufenden Werkstückträger des linearen Fördersystems.The solution proposed by the invention further follows the windshield is acted upon at one of its pivot points with at least one spring element. This allows a passive actuation of the windshield, in particular when moving apart of the individual leading or trailing workpiece carrier of the linear conveyor system.

In vorteilhafter Weise ist jeder der Werkstückträger an seiner Hinterkante mit einer Anschlagfläche versehen, die wiederum einen Anschlag eines Windschildes eines nachlaufenden Werkstückträgers beaufschlagt. Diese Konfiguration ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass beim Beschleunigen bzw. Verzögern der Werkstückträger die Anschlagfläche des vorlaufenden Werkstückträgers vom Anschlag des nachlaufenden Werkstückträgers getrennt wird, wodurch eine passive Betätigung des Windschildes, insbesondere dessen Auffahrbewegung in die Förderebene der Werkstückträger erfolgt. Der Windschild bewegt sich in eine sich zwischen dem jeweils vorlaufenden und dem jeweils nachlaufenden Werkstückträger ergebende Lücke hinein.Advantageously, each of the workpiece carriers is provided at its trailing edge with a stop surface, which in turn acts on a stop of a windshield of a trailing workpiece carrier. This configuration allows advantageously when accelerating or decelerating the workpiece carrier, the stop surface of the leading workpiece carrier is separated from the stop of the trailing workpiece carrier, whereby a passive operation of the windshield, especially its Auffahrbewegung takes place in the conveying plane of the workpiece carrier. The windshield moves into a gap resulting between the respective leading and the respective trailing workpiece carrier.

Dabei wird der Windschild in die Förderebene der Werkstückträger aufgefahren und überdeckt insbesondere eine offene Vorderkante des Elektrodenstapels, der jeweils auf dem mit dem Windschild versehenen Werkstückträger gefördert wird. So wird ein Auffächern bzw. Aufflattern der Vorderkante der einzelnen folienartigen Segmente des Elektrodenstapels, insbesondere bei einer Beschleunigung des jeweiligen Werkstückträgers eines linearen Fördersystems, wirksam unterbunden.In this case, the windshield is driven into the conveying plane of the workpiece carrier and covers in particular an open front edge of the electrode stack, which is conveyed respectively on the provided with the windshield workpiece carrier. Thus, a fanning or fluttering of the front edge of the individual film-like segments of the electrode stack, in particular during an acceleration of the respective workpiece carrier of a linear conveyor system, effectively prevented.

Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend kann der Windschild entweder gekrümmt oder gerade ausgeführt sein, die Ausbildung beider Varianten ist möglich. Wird der passiv betätigbare Windschild insbesondere gekrümmt ausgeführt, so ergibt sich eine gekrümmte Schutzfläche, die die offene Vorderkante des Elektrodenstapels in aerodynamisch günstiger Weise überdeckt und deren Aufflattern wirkungsvoll verhindert. Following the solution proposed by the invention, the windshield can be either curved or straight, the formation of both variants is possible. If the passively actuable windshield is in particular curved, the result is a curved protective surface which covers the open front edge of the electrode stack in an aerodynamically favorable manner and effectively prevents its fluttering.

Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung weiter folgend kann das mindestens eine Federelement, welches den Schild beaufschlagt, als mindestens eine Spiralfeder oder ein Federpaket ausgeführt sein.According to the solution proposed according to the invention, the at least one spring element, which acts on the plate, can be embodied as at least one spiral spring or a spring packet.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Batteriezelle, die mindestens einen Elektrodenstapel umfasst, der auf einem Werkstückträger eines linearen Fördersystems gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.The invention further relates to a battery cell comprising at least one electrode stack which has been produced on a workpiece carrier of a linear conveyor system according to the present invention.

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-PC's oder Notebooks zu verstehen.A battery cell according to the invention advantageously finds use in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV), in a plug-in hybrid vehicle (PHEV) or in a consumer electronics product. Consumer electronics products are in particular mobile phones, tablet PCs or notebooks.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist vor allem darin zu erblicken, dass bei der Herstellung von Elektrodenstapel für Batteriezellen, insbesondere bei deren Transport in einer Anlage zur Herstellung der Elektrodenstapel, eine von der Transportgeschwindigkeit unabhängige Präzision hinsichtlich der Positionierung hergestellter Elektrodenstapel und deren Übergabe an Stapelvorrichtungen erzielt werden kann. Der in die Förderebene einfahrbare, die jeweilige Vorderkante des Elektrodenstapels überdeckende Windschild leitet die Luftströmung um die offene Vorderkante herum, so dass die Position der einzelnen auf dem Werkstückträger aufgenommenen Elektrodenstapel unverändert bleibt, insbesondere die Position von Separatorsegment, Anodensegment, Separatorsegment und Kathodensegment relativ zueinander. Damit ist eine hohe Präzision hinsichtlich der Übergabe derartiger Elektrodenstapel an einem linearen Fördersystem zugeordnete Stapeleinrichtungen erzielbar.The advantage of the proposed solution according to the invention is primarily to be seen in the fact that in the manufacture of electrode stack for battery cells, especially during their transport in a plant for the production of electrode stacks, a precision independent of the transport speed in terms of positioning manufactured electrode stacks and their transfer to stacking devices can be achieved. The windshield, which can be moved into the conveying plane and covers the respective front edge of the electrode stack, directs the air flow around the open front edge so that the position of the individual electrode stacks received on the workpiece carrier remains unchanged, in particular the position of the separator segment, anode segment, separator segment and cathode segment relative to one another. Thus, a high precision with regard to the transfer of such electrode stack on a linear conveyor system associated stacking devices can be achieved.

Ein weiterer Vorteil ist der Umstand, dass der erfindungsgemäß vorgeschlagene Windschild passiv betätigt wird. Dies bedeutet, dass bei zusammengefahrenen Werkstückträgern die Anschläge des Windschildes durch den jeweils vorlaufenden Werkstückträger so betätigt werden, dass der Windschild unter die Vorderkante des nachlaufenden Werkstückträgers eingefahren bleibt. Sobald sich aufgrund der Beschleunigung des vorlaufenden Werkstückträgers dessen Anschlagfläche vom Anschlag des Windschildes des nachfolgenden Einzeltisches wegbewegt, fährt der Windschild des nachlaufenden Werkstückträgers, sei er gekrümmt, sei er gerade ausgeführt, in die sich ergebende Lücke zwischen den Werkstückträgern hinein und überdeckt die Vorderkante des auf dem nachlaufenden Werkstückträger aufgenommenen Elektrodenstapels in der geschilderten Weise. Dadurch kann ein aktiver Antrieb beispielsweise über einen Magneten oder über einen Elektroantrieb des Windschildes eingespart werden, dieser bewegt sich gewissermaßen selbsttätig dann, sobald es bei zunehmender Transportgeschwindigkeit der jeweiligen Werkstückträger erforderlich ist.A further advantage is the fact that the windshield proposed according to the invention is passively actuated. This means that when the workpiece carriers are moved together, the stops of the windshield are actuated by the respective leading workpiece carrier so that the windshield remains retracted below the leading edge of the trailing workpiece carrier. As soon as due to the acceleration of the leading workpiece carrier whose abutment surface moves away from the stop of the windshield of the subsequent individual table, the windshield of the trailing workpiece carrier, be it curved, be it just executed, enters the resulting gap between the workpiece carriers and covers the front edge of the the trailing workpiece carrier recorded electrode stack in the manner described. As a result, an active drive, for example, via a magnet or an electric drive of the windshield can be saved, this moves to a certain extent automatically, as soon as it is necessary with increasing transport speed of the respective workpiece carrier.

Durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Werkstückträger kann ein Verrutschen der einzelnen, auf diesem aus folienartigem Material aufgebauten Elektrodenstapel bzw. deren einzelnen Lagen bei der Fahrt auf den Werkstückträgern bzw. beim Beschleunigen und beim Abbremsen wirksam unterbunden werden. Darüber hinaus kann dadurch Beschädigungen am Material vorgebeugt werden, sollte es zum Auffächern kommen. Die einzelnen Materiallagen des folienartigen Materials können mit Niederhaltern gehalten werden. So kann das Auffächern der vorlaufenden Kante durch den Luftwiderstand verhindert werden. Das Auftreten von Querlast zwischen dem Elektrodenstapeln und den Niederhaltern wird vermieden.By virtue of the workpiece carrier proposed according to the invention, slippage of the individual electrode stacks or their individual layers constructed on this sheet-like material can be effectively prevented when traveling on the workpiece carriers or during acceleration and deceleration. In addition, damage to the material can be prevented, should it come to fanning. The individual material layers of the film-like material can be held with hold-downs. Thus, the fanning of the leading edge can be prevented by the air resistance. The occurrence of transverse load between the electrode stacking and the holddowns is avoided.

Figurenlistelist of figures

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.With reference to the drawing, the invention will be described below in more detail.

Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Batteriezelle,
2 die wesentlichen Komponenten einer Anlage zur Herstellung von Elektrodenstapeln,
3 eine Ansicht vor- und nachlaufender Werkstückträger mit daran angeordneten passiv betätigbaren Windschilden eines linearen Fördersystems,
4 und 5 Details der Werkstückträger und
6 die schematische Darstellung eines Elektrodenstapels.

Show it:

1 a schematic representation of a battery cell,
2 the essential components of a plant for the production of electrode stacks,
3 a view of leading and trailing workpiece carrier with thereon passively operable wind shields of a linear conveyor system,
4 and 5 details of the workpiece carrier and
6 the schematic representation of an electrode stack.

Ausführungsvariantenvariants

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.In the following description of embodiments of the invention, the same or similar elements will be denoted by like reference numerals, with repeated description these elements is omitted in individual cases. The figures illustrate the subject matter of the invention only schematically.

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. Das Gehäuse 3 kann auch in Form einer flexiblen Pouch-Folie ausgebildet sein. 1 shows a schematic representation of a battery cell 2 , The battery cell 2 includes a housing 3 , which is prismatic, in the present cuboid, is formed. The housing 3 In the present case, it is designed to be electrically conductive and, for example, made of aluminum. The housing 3 can also be designed in the form of a flexible pouch film.

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.The battery cell 2 includes a negative terminal 11 and a positive terminal 12 , About the terminals 11 . 12 can one from the battery cell 2 provided voltage can be tapped. Furthermore, the battery cell 2 over the terminals 11 . 12 also be loaded.

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 ersten Separator 18 voneinander separiert. Der erste Separator 18 ist ionisch leitfähig, also für Lithiumionen durchlässig.Inside the case 3 the battery cell 2 an electrode unit is arranged, which in the present case as an electrode stack 10 is executed. The electrode stack 10 has two electrodes, namely an anode 21 and a cathode 22 , on. The anode 21 and the cathode 22 are each carried out like a film and by a first separator 18 separated from each other. The first separator 18 is ionic conductive, so permeable to lithium ions.

Die Anode 21 umfasst 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.The anode 21 includes an anodic active material 41 and an anodic current collector 31 , The anodic current conductor 31 is made electrically conductive and made of a metal, such as copper. The anodic current conductor 31 is electric with the negative terminal 11 the battery cell 2 connected.

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.The cathode 22 comprises a cathodic active material 42 and a cathodic current collector 32 , The cathodic current conductor 32 is made electrically conductive and made of a metal, such as aluminum. The cathodic current conductor 32 is electric with the positive terminal 12 the battery cell 2 connected.

2 zeigt in schematischer Darstellung die Komponenten einer Anlage zur Herstellung von Elektrodenstapeln. 2 shows a schematic representation of the components of a plant for the production of electrode stacks.

2 zeigt eine Anlage 58 zur Herstellung von Elektrodenstapeln. An einer Zuführung 60 für einen ersten Separator erfolgt dessen Zuführung auf eine Transportvorrichtung 62. Bei der Transportvorrichtung 62 kann es sich um ein umlaufendes Band oder auch um ein lineares Fördersystem oder dergleichen handeln. Auf der Transportvorrichtung 62 wird der erste bandförmige Separator in Transportrichtung 64 transportiert. 2 shows a plant 58 for the production of electrode stacks. At a feeder 60 for a first separator, it is fed to a transport device 62 , At the transport device 62 it may be a circulating belt or even a linear conveyor system or the like. On the transport device 62 becomes the first belt-shaped separator in the transport direction 64 transported.

Oberhalb der Transportvorrichtung 62 befindet sich ein Spulenvorrat eines ersten bandförmigen Materials für eine erste Elektrode 66. Die Zufuhr des ersten bandförmigen Materials für die erste Elektrode 66 erfolgt über mehrere hier nicht dargestellte Umlenkrollen an ein angetriebenes Vakuumrad 92. Einer Umfangsfläche 94 des angetriebenen Vakuumrad 92 ist ein Laser 96 oder eine messerartige Schneideinrichtung zugeordnet. Unterhalb des Lasers 96 oder der Schneideinrichtung erfolgt ein Schnitt 68 des ersten bandförmigen Materials für die erste Elektrode 66, wodurch ein Abschnitt 70, d.h. eine erste Elektrode, erzeugt wird. Der abgetrennte Abschnitt 70 wird an der Umfangsfläche 94 des angetriebenen Vakuumrades 92 innerhalb eines Vakuumbereiches 86 fixiert, bevor der jeweilige Abschnitt 70 auf den ersten Separator auf der Transportvorrichtung 62 aufgelegt wird.Above the transport device 62 there is a coil supply of a first band-shaped material for a first electrode 66 , The supply of the first ribbon-shaped material for the first electrode 66 takes place via a plurality of pulleys, not shown here, to a driven vacuum wheel 92 , A peripheral surface 94 the driven vacuum wheel 92 is a laser 96 or assigned a knife-like cutter. Below the laser 96 or the cutting device is a cut 68 of the first band-shaped material for the first electrode 66 , creating a section 70 ie, a first electrode is generated. The severed section 70 becomes on the peripheral surface 94 of the driven vacuum wheel 92 within a vacuum range 86 fixed before the respective section 70 on the first separator on the transport device 62 is hung up.

Das angetriebene Vakuumrad 92 ist mit einem Antrieb 90 versehen, der einen Encoder und eine Antriebssteuerung umfasst, derart, dass das angetriebene Vakuumrad 92 während seiner Rotation alternierend beschleunigt und verzögert wird, so dass bei der Ablage der Abschnitte 70 auf der Separatorbahn auf der Oberseite der Transportvorrichtung 62 definierte Lücken erzeugt werden.The driven vacuum wheel 92 is with a drive 90 provided with an encoder and a drive control, such that the driven vacuum wheel 92 alternately accelerates and decelerates during its rotation, so that when filing the sections 70 on the Separatorbahn on top of the transport device 62 defined gaps are generated.

Danach erfolgt die Zuführung eines zweiten bandförmigen Separators 72. Dieser wird auf die Transportvorrichtung 62 überführt, so dass der erste bandförmige Separator 18 und die abgetrennten Abschnitte 70 auf Lücke von dem zweiten bandförmigen Separator 72 überdeckt sind.Thereafter, the supply of a second belt-shaped separator 72 , This is on the transport device 62 transferred, so that the first belt-shaped separator 18 and the separated sections 70 to gap of the second belt-shaped separator 72 are covered.

Anschließend erfolgt innerhalb eines Übergabebereiches 74 die Überführung des ersten Separators 18 in Bandform, der darauf angeordneten voneinander beabstandeten Abschnitte 70 sowie des zweiten bandförmigen Separators 72 an ein lineares Fördersystem 76. Das lineare Fördersystem 76 umfasst beispielsweise einzelne mit Unterdruck beaufschlagbare Werkstückträger, wobei ausSubsequently, within a transfer area 74 the transfer of the first separator 18 in ribbon form, the portions spaced therefrom 70 and the second belt-shaped separator 72 to a linear conveyor system 76 , The linear conveyor system 76 For example, includes individual subject to negative pressure workpiece carrier, wherein

2 hervorgeht, dass dem linearen Fördersystem 76 an dessen Unterseite einzelne diskrete Stapelvorrichtungen 78 zugeordnet sind. 2 shows that the linear support system 76 on the underside of individual discrete stacking devices 78 assigned.

Nach Passage des Übergabebereiches 74 erfolgt bevorzugt ein Laserschnitt 80, der an das lineare Fördersystem 76 übergebenen Anordnung aus erstem Separator 18, Abschnitt 70 der ersten Elektrode sowie des zweiten bandförmigen Separators 72. Diese noch dreilagig ausgebildeten Stapel werden seitlich über Niederhalter, Greifvorrichtungen oder Vakuum auf einzelnen voneinander getrennten mit Vakuum beaufschlagbaren Werkstückträger des linearen Fördersystems 76 fixiert.After passage of the transfer area 74 Preferably, a laser cut is performed 80 , to the linear conveyor system 76 given arrangement of first separator 18 , Section 70 the first electrode and the second belt-shaped separator 72 , These three-layered stack are laterally on hold-down, gripping devices or vacuum on each separate from each other with vacuum acted upon workpiece carrier of the linear conveyor system 76 fixed.

Aus 2 geht hervor, dass dem linearen Fördersystem 76 ein weiteres angetriebenes Vakuumrad 92 zugeordnet ist. Dieses wird mit einem zweiten bandförmigen Material für eine zweite Elektrode 82 beaufschlagt, welches bei Position 84 bevorzugt durch einen Laser 96 geschnitten wird. Die vom zweiten bandförmigen Material für die zweite Elektrode 82 abgetrennten Abschnitte 70 der zweiten Elektrode werden innerhalb des Vakuumbereiches 86 auf dem angetriebenen Vakuumrad 92 fixiert und auf die von den einzelnen Werkstückträgern des linearen Fördersystems 76 herantransportierten Anordnungen aus erstem Separator 18, den Abschnitt 70 für die zweite Elektrode und den zweiten bandförmigen Separator 72 aufgebracht.Out 2 shows that the linear conveyor system 76 another powered vacuum wheel 92 assigned. This is done with a second tape-shaped material for a second electrode 82 acted upon, which at position 84 preferably by a laser 96 is cut. The second band-shaped material for the second electrode 82 separated sections 70 the second electrode will be within the vacuum range 86 on the driven vacuum wheel 92 fixed and on the of the individual workpiece carriers of the linear conveyor system 76 transported arrangements of first separator 18 , the section 70 for the second electrode and the second belt-shaped separator 72 applied.

Die erhaltenen, beispielsweise von Greifern des linearen Fördersystems 76 fixierten vierlagigen Stapel werden im Auslaufbereich des linearen Fördersystems 76 um 180° gewendet und auf einzelne Stapelvorrichtungen 78 abgelegt.The obtained, for example, grippers of the linear conveyor system 76 fixed four-ply stacks are in the outlet area of the linear conveyor system 76 turned by 180 ° and on individual stacking devices 78 stored.

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass das angetriebene Vakuumrad 92, welches oberhalb des linearen Fördersystems 76 angeordnet ist, ebenfalls einen Vakuumbereich 86 und einen Abblasbereich 88 aufweist. Bei Position 84 erfolgt der Laserschnitt des zweiten bandförmigen Materials für die zweite Elektrode 82 bevorzugt mittels des Lasers 96. Alternativ zu dem Laser 96, bei dem es sich bevorzugt um einen CO₂-Laser oder um einen kurzgepulsten Laser handelt, kann auch eine messerartige Schneidvorrichtung eingesetzt werden, um die einzelnen Abschnitte 70 an dieser Stelle vom zweiten bandförmigen Material für die zweite Elektrode 82 abzutrennen.For completeness, it should be mentioned that the driven vacuum wheel 92 , which is above the linear conveyor system 76 is arranged, also a vacuum area 86 and a blow-off area 88 having. At position 84 the laser cut of the second strip-shaped material for the second electrode takes place 82 preferably by means of the laser 96 , Alternative to the laser 96 , which is preferably a CO ₂ laser or a short-pulse laser, a knife-like cutter can be used to the individual sections 70 at this point of the second band-shaped material for the second electrode 82 separate.

3 zeigt eine Anordnung vorlaufender und nachlaufender Werkstückträger mit passiv betätigbarem Windschutz eines linearen Fördersystems. 3 shows an arrangement of leading and trailing workpiece carrier with passively operable windbreak of a linear conveyor system.

Die in 3 dargestellten Werkstückträger 102 sind Komponenten eines linearen Fördersystems 76 der in 2 dargestellten Anlage 58 zur Herstellung von Elektrodenstapeln. Wie aus der Darstellung gemäß 3 hervorgeht, sind die Werkstückträger 102 an Rollen 106 gelagert an einer Führung 104 verfahrbar aufgenommen. Die Werkstückträger 102 weisen auf ihrer Oberseite plattenförmige Tischelemente auf, die vakuumbeaufschlagt sein können. Auf der Oberseite der Werkstückträger 102 sind Elektrodenstapel 10 aufgenommen. Gemäß der Darstellung in 6 umfassen die Elektrodenstapel 10 ein erstes Separatorsegment 53, ein darauf angeordnetes Anodensegment 55 (erste Elektrode), ein weiteres Separatorsegment 53 sowie ein darauf liegendes Kathodensegment 56 (zweite Elektrode).In the 3 illustrated workpiece carrier 102 are components of a linear conveyor system 76 the in 2 illustrated plant 58 for the production of electrode stacks. As shown in the illustration 3 shows, are the workpiece carrier 102 on rolls 106 stored on a guide 104 movably recorded. The workpiece carriers 102 have on their top plate-shaped table elements that can be vacuum-loaded. On top of the workpiece carrier 102 are electrode stacks 10 added. As shown in 6 include the electrode stacks 10 a first separator segment 53 , an anode segment disposed thereon 55 (first electrode), another separator segment 53 and a cathode segment lying thereon 56 (second electrode).

Wie aus 3 hervorgeht, werden die Werkstückträger 102 in Vorschubrichtung 100 gefördert.How out 3 shows, the workpiece carrier 102 in the feed direction 100 promoted.

Ein jeder der Werkstückträger 102 weist einen passiv betätigbaren Windschild 110 auf. Dieser ist an einem ersten Anlenkpunkt 112 und einem zweiten Anlenkpunkt 118 mittels eines Gestänges unterhalb einer Vorderkante 122 eines jeweiligen Werkstückträgers 102 angeordnet. Eine Hinterkante der Werkstückträger 102 ist mit Bezugszeichen 123 bezeichnet. Im Bereich des ersten Anlenkpunktes 112 des passiv betätigbaren Windschildes 110 ist mindestens ein Federelement 114 aufgenommen. Das Federelement 114 kann als eine sich um eine Drehachse erstreckende Spiralfeder oder um ein Federpaket einer anderen Art von Federelement 114 ausgeführt sein. Im Bereich einer Hinterkante 123 der Werkstückträger 102 verläuft eine sich vertikal nach unten erstreckende Anschlagfläche 120. Diese dient als Anschlag für einen kopf- oder kugelförmigen Anschlag 108 des passiv betätigbaren Windschildes 110.Each of the workpiece carriers 102 has a passively operated windshield 110 on. This is at a first point of articulation 112 and a second point of articulation 118 by means of a linkage below a leading edge 122 a respective workpiece carrier 102 arranged. A trailing edge of the workpiece carriers 102 is with reference numerals 123 designated. In the area of the first articulation point 112 of the passively operated windshield 110 is at least one spring element 114 added. The spring element 114 can be considered as a spiral spring extending around a rotation axis or a spring assembly of another type of spring element 114 be executed. In the area of a trailing edge 123 the workpiece carrier 102 extends a vertically downwardly extending stop surface 120 , This serves as a stop for a head or spherical stop 108 of the passively operated windshield 110 ,

Bei der Förderung von Elektrodenstapeln 10, die aus folienartig geschichtetem Separatorsegment 53, Anodensegment 55, einem weiteren Separatorsegment 53 sowie dem Kathodensegment 56 gebildet werden, ergibt sich - in Vorschubrichtung 100 gesehen - eine offene Vorderkante 124 der jeweiligen auf den Werkstückträgern 102 angeordneten Elektrodenstapel 10. Fahren Werkstückträger 102 des linearen Fördersystems bei Beschleunigung der Werkstückträger 102 in ihrer Förderebene 126 auseinander, ergibt sich die Gefahr, dass die offene Vorderkante 124 der einzelnen Elektrodenstapel 10 aufflattert, da die Luftströmung der Umgebungsluft bei Beschleunigung der Werkstückträger 102 in Vorschubrichtung 100 auf die offene Vorderkante 124 der einzelnen Elektrodenstapel 10 einwirkt.In the promotion of electrode stacks 10 consisting of a foil-like layered separator segment 53 , Anode segment 55 , another separator segment 53 and the cathode segment 56 are formed, results - in the feed direction 100 seen - an open front edge 124 the respective on the workpiece carriers 102 arranged electrode stack 10 , Driving workpiece carriers 102 of the linear conveyor system during acceleration of the workpiece carrier 102 in their funding level 126 apart, there is a risk that the open front edge 124 the individual electrode stack 10 flares up, as the air flow of the ambient air during acceleration of the workpiece carrier 102 in the feed direction 100 on the open front edge 124 the individual electrode stack 10 acts.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung beschleunigt der vorlaufende Werkstückträger 102 in Vorschubrichtung 100, so dass sich dessen Anschlagfläche 120 an der Hinterkante 123 des vorlaufenden Werkstückträgers 102 von der Vorderkante 122 des nachlaufenden Werkstückträgers102 entfernt und den kugelförmigen Anschlag 108 freigibt. Bedingt durch die Wirkung des mindestens einen Federelementes 114 am ersten Anlenkpunkt 112 fährt der Windschild 110 im Gegenuhrzeigersinn gemäß einer Ausschwenkrichtung 116 in die sich ergebende Lücke zwischen dem vorlaufenden Werkstückträger 102, der beschleunigt wird, und dem nachlaufenden Werkstückträger 102 ein. Dabei überdeckt der ausfahrende Windschild 110 die offene Vorderkante 124 des Elektrodenstapels 10 auf dem nachlaufenden Werkstückträger 102. Der Windschild 110 kann gerade oder gekrümmt ausgeführt sein. Insbesondere bei einer gekrümmten Ausführung des in die Lücken zwischen den Werkstückträgern 102 einfahrenden Windschildes 110 ergibt sich eine strömungsförmig günstige Anordnung, da die Luftströmung in aerodynamisch günstiger Weise über die offene Vorderkante 124 des Elektrodenstapels 10 und dem Elektrodenstapel 10 insgesamt hinweg geleitet wird.The inventively proposed solution accelerates the leading workpiece carrier 102 in the feed direction 100 , so that its stop surface 120 at the rear edge 123 of the leading workpiece carrier 102 from the front edge 122 of the trailing workpiece carrier 102 and the spherical stop 108 releases. Due to the effect of at least one spring element 114 at the first point of articulation 112 the windshield drives 110 in the counterclockwise direction according to a Ausschwenkrichtung 116 in the resulting gap between the leading workpiece carrier 102 , which is accelerated, and the trailing workpiece carrier 102 one. This covers the extending windshield 110 the open front edge 124 of the electrode stack 10 on the trailing workpiece carrier 102 , The windshield 110 can be straight or curved. In particular, in a curved execution of the in the gaps between the workpiece carriers 102 incoming windshield 110 results in a flow-favorable arrangement, since the air flow in aerodynamically favorable manner over the open front edge 124 of the electrode stack 10 and the electrode stack 10 is passed away.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung eines passiv betätigbaren Windschildes 110 kann ein separater anzusteuernder Antrieb in Gestalt von Magneten oder Elektromotoren eingespart werden. Die Aktivierung des Windschildes 110 erfolgt selbsttätig bei Beschleunigung eines Werkstückträgers 102 und überdeckt die offene Vorderkante 124 des Elektrodenstapels 10 jeweils bei Beschleunigung des Elektrodenstapels 10, wo die Gefahr des Aufflatterns oder des Verschiebens der einzelnen Elektrodenstapelsegmente in Bezug aufeinander am größten ist. Damit wird die Sicherheit des Transportes der Elektrodenstapel 10 in Vorschubrichtung 100 gewährleistet, insbesondere die Präzision der einzelnen Lagen der Elektrodenstapel 10 bei Übergabe an Stapelvorrichtungen, vergleiche Position 78 in 2, verbessert.By the invention proposed solution of a passively actuable windshield 110 a separate drive to be controlled in the form of magnets or electric motors can be saved. The activation of the windshield 110 takes place automatically when accelerating a workpiece carrier 102 and covers the open front edge 124 of the electrode stack 10 each with acceleration of the electrode stack 10 where the risk of fluttering or shifting of the individual electrode stack segments with respect to each other is greatest. This will ensure the safety of the transport of the electrode stacks 10 in the feed direction 100 ensures, in particular the precision of the individual layers of the electrode stack 10 when transferring to stacking devices, see position 78 in 2 , improved.

Der Darstellung gemäß 4 und 5 sind Einzelkomponenten der Werkstückträger 102 zu entnehmen. Mit Bezugszeichen 106 sind Rollen bezeichnet, an denen die seitlichen Komponenten der Werkstückträger 102 an der Führung 104 fahrbar aufgenommen sind. Die Werkstückträger umfassen eine Anzahl von Antriebsmagneten 130, die innenliegend an den im Wesentlichen L-förmig ausgebildeten Komponenten gemäß der Darstellung 4 und 5 aufgenommen sind. Über in 5 dargestellte den Komponenten der Werkstückträger 102 zugeordnete Feedback-Platinen 132 ist die Position der jeweiligen Werkstückträger 102 bei einem linearen Fördersystem 76 jederzeit bestimmbar.The representation according to 4 and 5 are individual components of the workpiece carrier 102 refer to. With reference number 106 are designated rollers on which the lateral components of the workpiece carrier 102 at the lead 104 are recorded mobile. The workpiece carriers comprise a number of drive magnets 130 lying on the inside of the substantially L-shaped components as shown 4 and 5 are included. About in 5 illustrated the components of the workpiece carrier 102 associated feedback boards 132 is the position of the respective workpiece carrier 102 in a linear conveyor system 76 determinable at any time.

6 zeigt Details der Elektrodenstapel. 6 shows details of the electrode stacks.

Die Elektrodenstapel 10 gemäß der Darstellung in 6 sind vierlagig ausgeführt. Die vier Lagen des Elektrodenstapels 10 gemäß der Darstellung in 6 werden auf der Anlage gemäß 2 einzeln aufeinander gefügt. Der Elektrodenstapel 10 umfasst das Separatorsegment 53, der darauf liegende Abschnitt 70 eines Anodensegmentes (erste Elektrode), ein weiteres Separatorsegment 53 sowie das Kathodensegment 56, welches als letzte der vierlagigen Stapelanordnung auf den Elektrodenstapel 10 angeordnet wird.The electrode stacks 10 as shown in 6 are executed in four layers. The four layers of the electrode stack 10 as shown in 6 be on the plant according to 2 individually joined together. The electrode stack 10 includes the separator segment 53 , the section lying on it 70 an anode segment (first electrode), another separator segment 53 as well as the cathode segment 56 , which is the last of the four-layer stacking arrangement on the electrode stack 10 is arranged.

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.The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

Claims

Workpiece carrier (102) of a linear conveyor system (76) having a number of workpiece carriers (102) for transporting a multilayer electrode stack (10), characterized in that the workpiece carriers (102) passively engage on their leading edge (122) in the feed direction (100) actuated windshield (110).

Workpiece carrier (102) according to Claim 1 , characterized in that the windshield (110) at one of its articulation points (112, 118) is acted upon by at least one spring element (114).

Workpiece carrier (102) according to Claim 1 , characterized in that each of the workpiece carriers (102) at its rear edge (123) has a stop surface (120) which acts on a stop (108) of a windshield (110) of a trailing workpiece carrier (102).

Workpiece carrier (102) according to Claim 3 , characterized in that upon acceleration of a in the feed direction (100) leading workpiece carrier (102) or delay of a trailing in the feed direction (100) trailing workpiece carrier (102), the at least one spring (114) ascends the windshield (110).

Workpiece carrier (102) according to Claim 4 , characterized in that the windshield (110) enters into a gap resulting between the leading and the trailing workpiece carrier (102).

Workpiece carrier (102) according to Claim 5 , characterized in that the windshield (110) covered in the conveying plane (126) of the workpiece carrier (102) state, an open front edge (124) of the electrode stack (10) covers.

Workpiece carrier (102) according to one of the preceding claims, characterized in that the windshield (110) is designed to be straight or curved.

Workpiece carrier (102) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one spring element (114) is formed as a spiral spring or as a spring assembly of a further spring element.

Battery cell (2) with an electrode stack (10), which is produced on a workpiece carrier (102), according to one of Claims 1 to 8th ,

Use of a battery cell (2) according to Claim 9 in an electric vehicle (EV), in one Hybrid vehicle (HEV), in a plug-in hybrid vehicle (PHEV) or in a consumer electronics product.