DE102018207693A1 - Method and device for integrally joining a number of arrester foils for producing a battery arrester - Google Patents

Method and device for integrally joining a number of arrester foils for producing a battery arrester Download PDF

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Johannes Proell
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen einer Anzahl von Ableiterfolien (14) zur Herstellung eines Batterieableiters (10) und eine Vorrichtung dafür, wobei die nachfolgenden Verfahrensschritte durchlaufen werden:a) Beaufschlagen eines Folienstapels (16) aus Ableiterfolien (14) mit einer Niederhaltekraft (26) durch einen Niederhalter (18),b) Durchströmung eines durch den Niederhalter (18) und den Folienstapel (16) gebildeten Strömungskanals (36) mit einem Prozessgasstrom (48),c) Erzeugung eines aufgerauten Bereiches (34) an der den Strömungskanal (36) begrenzenden, nächstliegenden mehreren Ableiterfolien (14) des Folienstapels (16) undd) Erzeugung einer Fügenaht (32) zwischen den Ableiterfolien (14) im Folienstapel (16) in Fügerichtung (50).The invention relates to a method for materially joining a number of arrester foils (14) for producing a battery conductor (10) and a device therefor, wherein the following method steps are carried out: a) applying a foil stack (16) of arrester foils (14) a hold-down force (26) through a holding-down device (18), b) throughflow of a flow channel (36) formed by the holding-down device (18) and the film stack (16) with a process gas stream (48), c) generation of a roughened region (34) the closest several Ableitfolien (14) of the film stack (16) delimiting the flow channel (36) and d) generating a joining seam (32) between the Ableitfolien (14) in the film stack (16) in the joining direction (50).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen einer Anzahl von Ableiterfolien zur Herstellung eines Batterieableiters für Traktionsbatterien für Fahrzeuge und auf eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung.The invention relates to a method for materially joining a number of arrester foils for producing a battery drain for traction batteries for vehicles and to a device suitable for carrying out this method.

Stand der TechnikState of the art

In zukünftigen Produktionsprozessen für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batteriezellen sollen Ableiterfahnen stoffschlüssig erzeugt werden. Die Ableiterfahnen werden aus bis zu 70 Lagen Kupfer mit einer Dicke zwischen 9 µm und 12 µm oder Aluminium in einer Dicke zwischen 15 µm und 20 µm, bevorzugt im Wege des Laserschweißverfahrens hergestellt, um den stetig wachsenden Anforderungen an die elektrische Kontaktierung und Stromführung gerecht zu werden. Hierzu müssen bis zu 70 Folienlagen, entweder aus Aluminium oder aus Kupfer, mechanisch miteinander verpresst werden, um den für den Laserschweißprozess notwendigen Nullspalt zwischen den einzelnen Ableiterfolien herzustellen. Zudem wird der Laserschweißprozess bevorzugt unter Inertschutzgasatmosphäre durchgeführt.In future production processes for the production of lithium-ion battery cells, collector tabs are to be produced by material bonding. The arrester lugs are made of up to 70 layers of copper with a thickness between 9 microns and 12 microns or aluminum in a thickness between 15 .mu.m and 20 .mu.m, preferably in the way of the laser welding process to meet the ever growing demands on the electrical contacting and power management become. For this purpose, up to 70 film layers, either of aluminum or of copper, must be mechanically pressed together in order to produce the zero gap between the individual conductor foils necessary for the laser welding process. In addition, the laser welding process is preferably carried out under an inert protective gas atmosphere.

Wird beispielsweise infolge schlechter Verpressung des Folienstapels aus den Ableiterfolien kein Nullspalt erzielt und ist die Strömungsführung des Prozessgasstroms aus Inertgas über der Bauteiloberfläche nicht optimal, so entstehen bevorzugt Lunker, Poren oder Risse in sowie an den Kanten der Schweißnaht. Des Weiteren wird zum Beispiel für Cu eine hohe Laserleistung bei Einsatz eines IR-Faserlasers benötigt, was auf den hohen Reflektionsgrad zurückzuführen ist, da die Absorption der Strahlung erst infolge der Schmelzbadbildung und einer Keyholeausbildung drastisch ansteigt. Eine inhomogene Stromdichte ungleichmäßiger Schweißnähte ist die Folge. Dadurch können sogenannte „hot spots“ innerhalb der Batteriezelle entstehen, die die Batteriezellenalterung erheblich beschleunigen sowie im Extremfall zu einem Batteriezellenversagen führen können.If, for example, as a result of poor compression of the film stack from the arrester foils, no zero gap is achieved and if the flow guidance of the process gas stream of inert gas over the component surface is not optimal, voids, pores or cracks are formed in and at the edges of the weld seam. Furthermore, for example, for Cu, a high laser power is required when using an IR fiber laser, which is due to the high degree of reflection, since the absorption of the radiation increases only as a result of the molten bath and a Keyholeausbildung drastically. An inhomogeneous current density of uneven welds is the result. This can result in so-called "hot spots" within the battery cell, which can significantly accelerate battery cell aging and, in extreme cases, can lead to battery cell failure.

Die unzureichende Qualität von Schweißnähten hat verschiedene Ursachen, wie beispielsweise eine unzureichende Verpressung des Folienstapels, wodurch an einzelnen Stellen innerhalb des Folienstapels kein Nullspalt vorliegt. Eine weitere Ursache liegt hinsichtlich einer unzureichenden Strömungsmechanik nicht optimierter Schutzgasströme, beispielsweise Helium, Argon, CO2 oder ein Gemisch aus diesen. Infolge unzureichender Verpressung der Ableiterfolien innerhalb des Folienstapels können Materialfehler auftreten, ferner wird die Schweißqualität herabgesetzt, ebenso wie die Prozessstabilität.The insufficient quality of welds has various causes, such as insufficient compression of the film stack, which is present at individual points within the film stack no zero gap. Another cause is inadequate flow mechanics of non-optimized inert gas streams, such as helium, argon, CO 2 or a mixture of these. Due to insufficient compression of the Ableiterfolien within the film stack material defects can occur, also the welding quality is reduced, as well as the process stability.

Die bisherigen Fügeverfahren sind alles in allem unbefriedigend, weshalb nach Abhilfe gesucht wird.All in all, the previous joining methods are unsatisfactory, which is why we are looking for a remedy.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen einer Anzahl von Ableiterfolien zur Herstellung eines Batterieableiters vorgeschlagen, bei dem zumindest die nachfolgenden Verfahrensschritte durchlaufen werden:

  1. a) Beaufschlagen eines Folienstapels aus Ableiterfolien mit einer Niederhaltekraft mittels eines Niederhalters,
  2. b) Durchströmung eines durch den Niederhalter und den Folienstapel gebildeten Strömungskanals mit einem Inertgas,
  3. c) Erzeugung eines aufgerauten Bereiches an der den Strömungskanal begrenzenden, nächstliegenden Ableiterfolie des Folienstapels und
  4. d) Erzeugung einer Fügenaht zwischen den Ableiterfolien im Folienstapel in Fügerichtung.
According to the invention, a method is proposed for materially joining a number of conductor foils for producing a battery conductor, in which process at least the following method steps are performed:
  1. a) applying a foil stack of arrester foils with a hold-down force by means of a hold-down,
  2. b) flow through a flow channel formed by the hold-down device and the film stack with an inert gas,
  3. c) Generation of a roughened area on the flow channel limiting, the nearest arrester foil of the film stack and
  4. d) Generation of a joining seam between the arrester foils in the film stack in the joining direction.

Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren wird einerseits eine Niederhaltekraft erzeugt, die auf den gesamten Folienstapel wirkt und andererseits die Möglichkeit geschaffen, genau zu diesem Zeitpunkt die stoffschlüssige Verbindung auszuführen. Gemäß des vorgeschlagenen Verfahrens lässt sich ein Nullspalt zwischen den einzelnen Ableiterfolien des Folienstapels während der Erzeugung der stoffschlüssigen Verbindung aufrechterhalten, so dass die Qualität der erhaltenen Fügenaht, insbesondere der lasergeschweißten Schweißnaht erheblich verbessert ist.By the method proposed according to the invention, on the one hand, a hold-down force is generated which acts on the entire film stack and, on the other hand, creates the possibility of carrying out the cohesive connection precisely at this time. According to the proposed method, a zero gap between the individual conductor sheets of the film stack can be maintained during the production of the integral connection, so that the quality of the resulting joint seam, in particular the laser-welded seam, is considerably improved.

In Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird gemäß Verfahrensschritt a) durch die Niederhaltekraft im Folienstapel zwischen den einzelnen Ableiterfolien jeweils ein Nullspalt erzeugt und während der Erzeugung der stoffschlüssigen Fügenaht aufrechterhalten.In a further development of the method proposed according to the invention, a zero gap is generated in each case according to method step a) by the hold-down force in the film stack between the individual conductor foils and maintained during the production of the cohesive joining seam.

Erfindungsgemäß wird gemäß Verfahrensschritt b) durch ein Inertgas eine vollständig inerte Schutzgasatmosphäre im Strömungskanal kreiert. Als Inertgase kommen Edelgase wie Helium, Argon, Krypton, Radon oder auch beispielsweise CO2 oder ein Gemisch aus diesen zum Einsatz.According to the invention, a completely inert protective gas atmosphere is created in the flow channel according to process step b) by an inert gas. As inert gases are noble gases such as helium, argon, krypton, radon or even, for example, CO 2 or a mixture of these used.

Dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren folgend, wird gemäß Verfahrensschritt c) der aufgeraute Bereich durch Erzeugung erhabener Strukturen im µm-/Sub-µm-Bereich durch direkte Strukturierung, Interferenzstrukturierung oder Laser-induced periodic surface structuring (LIPSS) durchgeführt. Durch den aufgerauten Bereich wird die Laserstrahleinkopplung erheblich verbessert und die schlussendlich ausgebildete stoffschlüssige Fügenaht qualitativ stark verbessert.According to the method proposed according to the invention, according to method step c), the roughened area is produced by producing raised structures in the μm / sub-μm range by direct structuring, interference structuring or laser scanning. induced periodic surface structuring (LIPSS). The roughened area considerably improves the laser beam injection and qualitatively greatly improves the finally formed cohesive joint seam.

Gemäß Verfahrensschritt d) kann eine Lichtbrechung entweder durch das Inertgas und/oder eine entsprechende Formgebung eines vom Laserstrahl durchstrahlten Teiles des Niederhaltes, beispielsweise aus transparentem BK7-Glas in Rechteckform, konvexer Form oder konkaver Form erfolgen. In Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens kann eine Fokussierung oder Defokussierung des Laserstrahls durchgeführt werden. Mittels einem vorgeschalteten VarioScan oder eines ExcelliShifts kann eine Fokussierung oder Defokussierung erreicht werden, wobei eine Verstellung der Fokusebene mittels optischer Elemente erfolgt. Durch eine gezielte Defokussierung kann die Energieverteilung für den Prozess optimiert werden.In accordance with method step d), a refraction of the light can be effected either by the inert gas and / or a corresponding shaping of a part of the hold-down beam irradiated by the laser beam, for example of transparent BK7 glass in a rectangular, convex or concave form. In a further development of the method proposed according to the invention, a focusing or defocusing of the laser beam can be carried out. By means of an upstream VarioScan or an ExcelliShift, a focusing or defocusing can be achieved, whereby an adjustment of the focal plane takes place by means of optical elements. By targeted defocusing, the energy distribution for the process can be optimized.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass ein Niederhalter einen Glaseinsatz, beispielsweise aus BK7-Glas aufweist oder vollständig aus transparentem BK7-Glas ausgeführt ist und gleichzeitig einen Strömungskanal bietet, der von Inertgas durchströmt ist. Vorteilhafterweise stellt die Niederhaltevorrichtung gleichzeitig eine Schweißzelle mit integriertem Strömungskanal dar, wobei sie gleichzeitig an der dem Laserstrahl zuweisenden Seite für diesen transparent ist.A device for carrying out the method proposed according to the invention is characterized in that a holding-down device has a glass insert, for example made of BK7 glass, or is made entirely of transparent BK7 glass and at the same time offers a flow channel through which inert gas flows. Advantageously, the hold-down device simultaneously constitutes a welding cell with integrated flow channel, while at the same time being transparent to the laser beam on the side facing it.

In vorteilhafter Weise kann die Formgebung des Strömungskanals auf der Einkopplungsseite des Laserstrahls so beschaffen sein, dass diese entweder eben verläuft, in konvexer Form verläuft oder in konkaver Form ausgeführt ist. Durch die Formgebung, sei es konvex oder konkav, kann die Fokussierung bzw. Defokussierung des Laserstrahls ermöglicht werden. Beispielsweise kann sich durch den Einsatz des Prozessgases die Fokussierung ändern, was auf den Grund des unterschiedlichen Brechungsindex im Gegensatz zu Luft zurückzuführen ist. Weiterhin führen Prozessgase und konvektive Strömungen die Wärme an der Materialoberfläche anders ab als „stehende“, d.h. eine unbewegte Luftströmung bei einem Prozess, welcher ohne Prozessgas durchgeführt ist. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann diese Veränderung durch einen geeignet geformten Strömungskanal kompensiert werden.Advantageously, the shaping of the flow channel on the coupling-in side of the laser beam can be such that it is either flat, convex in shape or concave in shape. By shaping, be it convex or concave, the focusing or defocusing of the laser beam can be made possible. For example, the use of the process gas can change the focus, which is due to the different refractive index in contrast to air. Furthermore, process gases and convective flows dissipate heat at the material surface other than "stagnant", i. a stagnant air flow in a process that is performed without process gas. By the proposed solution according to the invention, this change can be compensated by a suitably shaped flow channel.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung kann daneben eine metallische Schweißmaske umfassen, die mindestens eine Bohrung zur Erzeugung einer Punktschweißung und mindestens eine Nut für eine Linienschweißung aufweist. Die Schweißmaske dient in diesem Falle als Niederhalter, wobei jedoch auch zwei verschiedene Schweißmasken zum Einsatz kommen können.The device proposed according to the invention may additionally comprise a metallic welding mask which has at least one hole for producing a spot weld and at least one groove for a line weld. The welding mask is used in this case as a hold-down, but also two different welding masks can be used.

In Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung umfasst der Niederhalter einen ersten Schenkel sowie einen zweiten Schenkel, die durch ein Brückenteil miteinander verbunden sind, wobei in einer Ausführungsvariante der Niederhalter vollständig aus transparentem Material wie beispielsweise BK7-Glas gefertigt ist, oder der Niederhalter ist derart beschaffen, dass der erste und der zweite Schenkel beispielsweise aus metallischem Material gefertigt sind und nur der Bereich des Niederhalters, durch welchen die Einkopplung des Laserstrahles erfolgt, aus einem transparenten Material wie beispielsweise BK7-Glas gefertigt ist.In a further development of the solution proposed according to the invention, the hold-down device comprises a first leg and a second leg, which are interconnected by a bridge part, wherein in one embodiment the hold-down device is made entirely of transparent material, such as BK7 glass, or the hold-down device is such, that the first and the second leg are made, for example, of metallic material, and only the region of the hold-down, through which the coupling of the laser beam takes place, is made of a transparent material, such as BK7 glass.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ermöglicht eine gute Verpressung der einzelnen Ableiterfolien innerhalb des Folienstapels in dem Moment, in dem die stoffschlüssig erzeugte Fügenaht im Folienstapel erzeugt wird. Die optimierte Verpressung der einzelnen Ableiterfolien innerhalb des Folienstapels führt zum Erreichen eines Nullspaltes zwischen den einzelnen Ableiterfolien. Die optimierte Niederhaltevorrichtung stellt einerseits eine Schweißzelle mit integriertem Strömungskanal dar und ist gleichzeitig transparent für den Laserstrahl. Durch die Aufrauung der ersten einzelnen Ableiterfolien innerhalb des Folienstapels durch einen ps/fs-Laser kann der Einkopplungsgrad der Laserstrahlung erheblich verbessert werden.The proposed solution according to the invention allows a good compression of the individual Ableiterfolien within the film stack at the moment in which the cohesively produced joint seam is produced in the film stack. The optimized compression of the individual Ableiterfolien within the film stack leads to the achievement of a zero gap between the individual Ableiterfolien. The optimized hold-down device on the one hand represents a welding cell with integrated flow channel and is also transparent to the laser beam. The roughening of the first individual conductor sheets within the film stack by a ps / fs laser can significantly improve the degree of coupling in of the laser radiation.

Hinsichtlich der Strömungsmechanik kann durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ein optimierter Schutzgasstrom aus Inertgas, wie beispielsweise He, Ar, CO2, Rn, Kr und weiteren Edelgasen oder ein Gemisch aus diesen erreicht werden. Durch den mittels eines ps/fs-Lasers aufgerauten Bereich der Ableiterfolie, können Strukturen im µm-/Sub-µm-Bereich erzeugt werden, was durch direkte Strukturierung, Interferenzstrukturierung oder Laser-induced periodic surface structuring (LIPSS) erreicht werden kann. Durch die Aufrauung kann ein Absorptionszentrum für die eingekoppelte Laserstrahlung erreicht werden, deren Einkoppelgrad erheblich verbessert werden, sowie die erfolgreiche Laserleistung günstig beeinflusst werden, d.h. herabgesetzt werden. Es lässt sich ein homogeneres Schmelzbad erreichen, bei dem deutlich weniger Spritzer auftreten, die mittels der Inertgasströmung innerhalb des Strömungskanales abzutransportieren wären. Der Strömungskanal für den Schutzgasstrom ist einerseits durch den Niederhalter begrenzt und andererseits durch die obenliegenden Ableiterfolien des Folienstapels. Durch den Strömungskanal für das Inertgas, kann eine Reduzierung der Plasmatemperatur erreicht werden, was wiederum zur Vermeidung von Oxidationsvorgängen während des stoffschlüssigen Fügeprozesses, d.h. des Schweißprozesses führt. Durch eine entsprechende Einstellung einer optimierten Inertgasströmung innerhalb des Strömungskanales kann der Abtransport von Partikeln und Schweißspritzern begünstigt werden. Wird eine als Niederhalter fungierende Schweißmaske aus metallischem Material eingesetzt, können entsprechend der Lage und Orientierung von Nuten bzw. Bohrungen Punktschweißungen bzw. Linienschweißvorgänge vorgenommen werden.With regard to the fluid mechanics, an optimized inert gas stream of inert gas, such as He, Ar, CO 2 , Rn, Kr and other noble gases or a mixture of these can be achieved by the solution proposed by the invention. By means of the area of the arrester foil roughened by means of a ps / fs laser, structures in the μm / sub-μm range can be produced, which can be achieved by direct structuring, interference structuring or laser-induced periodic surface structuring (LIPSS). The roughening an absorption center for the coupled laser radiation can be achieved, the Einkoppelgrad be significantly improved, and the successful laser performance are favorably influenced, ie reduced. It is possible to achieve a more homogeneous molten bath in which significantly fewer spatters occur that would have to be removed by means of the inert gas flow within the flow duct. The flow channel for the protective gas flow is limited on the one hand by the hold-down and on the other hand by the overhead Ableiterfolien the film stack. Through the flow channel for the inert gas, a reduction of the plasma temperature can be achieved, which in turn to avoid Oxidation processes during the cohesive joining process, ie the welding process leads. By appropriate adjustment of an optimized inert gas flow within the flow channel, the removal of particles and spatter can be promoted. If a welding mask made of metallic material acts as a holding-down device, spot welds or line welding operations can be carried out in accordance with the position and orientation of grooves or bores.

Je nach Ausbildung der Austrittsfläche des Laserstrahles aus dem für diesen transparenten Bereich des Niederhalters als ebene Fläche, konkav gekrümmte Fläche oder konvex gekrümmte Fläche, kann eine Lichtbrechung durch entsprechende Formgebung, die als optische µm-Linse wirkt, eingestellt werden. Daneben ist die Lichtbrechung innerhalb des Strömungskanales auch durch die Auswahl des als Prozessgases dienenden Inertgases einstellbar.Depending on the design of the exit surface of the laser beam from the transparent for this area of the blank holder as a flat surface, concave curved surface or convex curved surface, a refraction of light can be adjusted by appropriate shaping, which acts as an optical micron lens. In addition, the refraction of light within the flow channel can also be set by the selection of the inert gas used as the process gas.

Mit der Ausformung eines geeigneten Strömungskanals kann in Abhängigkeit von der Reynolds-Zahl, die eine Funktion der Strömungsgeschwindigkeit einer charakteristischen geometrischen Kennzahl der Geometrie des Strömungskanals sowie der Viskosität des Fluids darstellt, der Prozessgasstrom in seiner Charakteristik gesteuert werden. Der Prozessgasstrom kann entweder eine laminare Strömung oder eine turbulente Strömung sein. Dadurch können für den Prozess jeweils vorteilhafte Eigenschaften eingestellt werden, insbesondere eine gezielte Kühlung oder auch eine Beheizung der Materialoberfläche sind vorstellbar. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, durch den Prozessgasstrom bestimmte Elemente in die Schweißnaht einzumischen.With the formation of a suitable flow channel, depending on the Reynolds number, which is a function of the flow velocity of a characteristic geometric characteristic of the geometry of the flow channel and the viscosity of the fluid, the process gas flow can be controlled in its characteristic. The process gas stream may be either a laminar flow or a turbulent flow. As a result, in each case advantageous properties can be set for the process, in particular targeted cooling or also heating of the material surface are conceivable. Furthermore, it is possible to mix certain elements into the weld by means of the process gas flow.

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 zeigt:

  • 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsvariante des Niederhalters,
  • 2.1 bis 2.3 verschiedene Formgebungen des Niederhalters aus transparentem Material,
  • 3 eine perspektivische Darstellung des Niederhalters aus transparentem Material mit Strömungskanal und darunterliegendem Folienstapel,
  • 4 eine weitere Ausführungsvariante des Niederhalters,
  • 5 die Darstellung einer Schweißmaske aus metallischem Material, die als Niederhalter dient und
  • 6 eine schematische Darstellung einer als Schweißnaht ausgebildeten Fügenaht ohne Defekte.
It shows:
  • 1 a side view of a first embodiment of the blank holder,
  • 2.1 to 2.3 different shapes of the hold-down made of transparent material,
  • 3 a perspective view of the blank made of transparent material with flow channel and underlying film stack,
  • 4 a further embodiment of the hold-down,
  • 5 the representation of a welding mask of metallic material, which serves as hold-down and
  • 6 a schematic representation of a weld formed as seam without defects.

Ausführungsvariantenvariants

1 zeigt Ansicht eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen Niederhalters. 1 shows view of a proposed inventions hold-down.

Aus der Darstellung gemäß 1 geht hervor, dass ein Niederhalter 18 mit einer Niederhaltekraft 26 beaufschlagt ist. Der Niederhalter 18 verpresst Ableiterfolien 14, die aus Kupfer, nickelbeschichtetem Kupfer oder mit einer sehr dünnen kohlenstoffhaltigen Schicht beschichtetem Aluminium gefertigt sind, innerhalb eines Folienstapels 16. Der Folienstapel 16 bildet eine Ableiterfahne 12 und stellt einen Batterieableiter 10 dar. Die Dicke der einzelnen Ableiterfolie liegt im Falle von Kupfer zwischen 9 µm und 12 µm und im Falle von Aluminium zwischen 15 µm und 20 µm. Der Niederhalter 18 gemäß der Darstellung in 1 weist einen ersten Schenkel 20 und einen zweiten Schenkel 22 auf, die durch ein Brückenteil 24 miteinander verbunden sind. Der Niederhalter 18 wird aus einem transparenten Material, wie beispielsweise BK7-Glas gefertigt, welche von einem Laserstrahl 30 durchstrahlt wird. Bei dem Laser kann es sich um einen Continuous-Wave-Laser oder um einen gepulsten IR-Faserlaser handeln. Des Weiteren eignen sich zur Herstellung stoffschlüssiger Verbindungen, insbesondere Schweißverbindungen, wie beispielsweise Kupfer ein Continuous-Wave-Laser mit blauer Wellenlänge oder ein Continuous-Wave-Laser oder gepulster Laser mit grüner Wellenlänge.Durch die Beaufschlagung des Niederhalters 18 mit der Niederhaltekraft 26 wird zwischen den einzelnen Ableiterfolien 14 des Folienstapels 16 ein Nullspalt 28 erzeugt und während der Durchführung des Schweißvorganges aufrechterhalten. Mit Bezugszeichen 32 ist in 1 gestrichelt angedeutet der Verlauf einer Fügenaht innerhalb des Folienstapels 16. Durch die Einkopplung des Laserstrahles 30 in einen durch den Niederhalter 18 und den Folienstapel 16 gebildeten Strömungskanal 36, der von einem Prozessgasstrom durchströmt wird, erfolgt die Erzeugung eines aufgerauten Bereiches 34 auf der zuoberst liegenden Ableiterfolie 14, die entweder aus Cu oder aus AI gefertigt ist. Die durch die Einkopplung des Laserstrahles 30 erzeugten Strukturen 40 sind in den 1 stark vergrößert dargestellt und liegen im µm- bzw. Sub-µm-Bereich. Die Strukturen 40 werden durch direkte Strukturierung, Interferenzstrukturierung oder Laser-induced periodic surface structuring (LIPSS) erzeugt. Die Strukturen 40 bilden das Absorptionszentrum für den Laserstrahl 30 und verbessern den Einkoppelgrad des Laserstrahles 30. Darüber hinaus kann durch die Strukturen 40 erreicht werden, dass die Laserleistung des IR-Faserlasers vermindert werden kann, da eine höhere Absorption vorliegt und dadurch auch die eingebrachte Wärme in den Zellstapel bei Delamination von Aktivschichten bei Überschreiten von grenzlagigen Temperaturen herabgesetzt wird; ferner lässt sich durch den aufgerauten Bereich 34 bzw. die Strukturen 40 ein homogeneres Schmelzbad erreichen und die Anzahl von Schweißspritzern wird erheblich herabgesetzt.From the illustration according to 1 it turns out that a hold-down 18 with a hold-down force 26 is charged. The hold down 18 compresses conductor foils 14 made of copper, nickel-coated copper or aluminum coated with a very thin carbon-containing layer within a film stack 16 , The film pile 16 forms an arrester banner 12 and puts a battery charger 10 In the case of copper, the thickness of the individual arrester foil lies between 9 μm and 12 μm and in the case of aluminum between 15 μm and 20 μm. The hold down 18 as shown in 1 has a first leg 20 and a second leg 22 on, passing through a bridge section 24 connected to each other. The hold down 18 is made of a transparent material, such as BK7 glass, which is powered by a laser beam 30 is irradiated. The laser may be a continuous wave laser or a pulsed IR fiber laser. Furthermore, suitable for the production of cohesive compounds, in particular welded joints, such as copper, a continuous wave laser with blue wavelength or a continuous wave laser or pulsed laser with green wavelength. By the application of the blank holder 18 with the hold-down force 26 is between the individual arrester foils 14 of the film stack 16 a zero gap 28 generated and maintained during the execution of the welding process. With reference number 32 is in 1 indicated by dashed lines the course of a joint seam within the film stack 16 , By the coupling of the laser beam 30 in one through the hold-down 18 and the film pile 16 formed flow channel 36 , which is traversed by a process gas stream, the generation of a roughened area 34 on the uppermost arrester foil 14 which is made of either Cu or Al. The by the coupling of the laser beam 30 generated structures 40 are in the 1 shown greatly enlarged and lie in the micron or sub-micron range. The structures 40 are generated by direct structuring, interference structuring or laser-induced periodic surface structuring (LIPSS). The structures 40 form the absorption center for the laser beam 30 and improve the Einkoppelgrad the laser beam 30 , In addition, through the structures 40 reached be that the laser power of the IR fiber laser can be reduced, as there is a higher absorption and thereby the introduced heat in the cell stack is reduced in delamination of active layers at grenzlagigen temperatures; furthermore, it can be defined by the roughened area 34 or the structures 40 achieve a more homogeneous melt pool and the number of weld spatter is significantly reduced.

Der Strömungskanal 36 - gebildet einerseits durch den Niederhalter 18 und andererseits durch den Folienstapel 16 - bildet einen Strömungsraum für ein Prozessgasstrom aus Inertgas wie beispielsweise Neon, Helium, Argon, Krypton, Radon oder CO2 oder ein Gemisch aus diesen zur Reduzierung der Plasmatemperatur. Des Weiteren können durch den Prozessgasstrom Oxidationsvorgänge während des Schweißprozesses vermieden werden, ferner werden durch den Prozessgasstrom die oben stehend erwähnten Schweißspritzer ausgetragen, ebenso Partikel, die die Fügenaht 32 verunreinigen und deren Haltbarkeit beeinträchtigen könnten.The flow channel 36 - formed on the one hand by the hold-down 18 and on the other hand through the film stack 16 - Forms a flow space for a process gas stream of inert gas such as neon, helium, argon, krypton, radon or CO 2 or a mixture of these to reduce the plasma temperature. Furthermore, by the process gas stream oxidation processes can be avoided during the welding process, also be discharged by the process gas flow, the above-mentioned spatter, as well as particles that the joint seam 32 contaminate and affect their durability.

Den Darstellungen gemäß der 2.1, 2.2 und 2.3 sind verschiedene Geometrien des Niederhalters 18 entnehmbar. Gemäß der 2.1, 2.2, 2.3 kann der Strömungskanal 36 hinsichtlich seines Kanalquerschnittes 38 so beschaffen sein, dass der Strömungskanal im Wesentlichen eine Rechteckform 42 aufweist, wie sie in 2.1 dargestellt ist. Daneben besteht gemäß 2.2, die Möglichkeit, den Strömungskanal 36 in konvexer Form 44 auszubilden oder, wie in 2.3 dargestellt ist, in konkaver Form 46. Durch die konvexe Form 44 bzw. die konkave Form 46 kann eine Fokussierung bzw. Defokussierung des Laserstrahles 30 beeinflusst werden. Des Weiteren kann durch die Formgebung die Lichtbrechung durch die Form einer Strömungszelle, die als optische µm-Linse wirkt, beeinflusst werden. Durch eine entsprechende Formgebung je nachdem ob die konvexe Form 44 oder die konkave Form 46 gewählt wird, kann die Prozessgasströmung hinsichtlich einer Turbulenten oder einer laminaren Strömung vorgegeben werden.The representations according to the 2.1 . 2.2 and 2.3 are different geometries of the blank holder 18 removable. According to the 2.1 . 2.2 . 2.3 can the flow channel 36 in terms of its channel cross-section 38 be such that the flow channel is essentially a rectangular shape 42 has, as in 2.1 is shown. In addition, there is according to 2.2 , the possibility of the flow channel 36 in convex form 44 train or, as in 2.3 is shown in concave form 46 , Due to the convex shape 44 or the concave shape 46 can be a focusing or defocusing of the laser beam 30 to be influenced. Furthermore, the shape of the refraction can be influenced by the shape of a flow cell, which acts as a micron optical lens. By appropriate shaping depending on whether the convex shape 44 or the concave shape 46 is selected, the process gas flow can be specified in terms of turbulent or laminar flow.

3 zeigt eine perspektivische Darstellung des in 1 von der Seite her dargestellten Niederhalters 18 sowie des Folienstapels 16. 3 shows a perspective view of the in 1 from the side shown downholder 18 as well as the film stack 16 ,

Aus der perspektivischen Darstellung gemäß 3 geht hervor, dass der Strömungskanal 36, der hier einen Kanalquerschnitt 38 in Rechteckform 42 aufweist, von einem Prozessgasstrom 48 durchströmt wird. Bei dem Prozessgasstrom 48 handelt es sich um eine Inertgasströmung, oder um ein Inertgasströmungsgemisch aus Helium, Neon, Argon, Krypton, Radon oder CO2 oder ein Gemisch aus diesen.From the perspective view according to 3 it turns out that the flow channel 36 that has a channel cross section here 38 in rectangular shape 42 has, from a process gas stream 48 is flowed through. In the process gas stream 48 it is an inert gas flow, or an inert gas flow mixture of helium, neon, argon, krypton, radon or CO 2 or a mixture of these.

Dieses durchströmt den Strömungskanal 36. Durch den Prozessgasstrom 48 werden Schweißspritzer, die während der Erzeugung der Fügenaht 32 entstehen können, sowie Partikel aus der Schweißzone abtransportiert. Des Weiteren kann durch den Prozessgasstrom 48 eine gezielte Kühlung bzw. eine Beheizung der Oberfläche der Schweißzone erfolgen. Es besteht die Möglichkeit der Beeinflussung der Schweißnahtqualität durch eine günstige chemische oder strukturelle Modifizierung der Oberfläche oder der Schweißnaht während des Schweißprozesses, weil eine oxidations- und elektrolytbeständige Schweißnahtbeschaffenheit erreicht werden kann, des Weiteren kann eine weniger spröde Schweißnahtform dargestellt werden. Wie die perspektivische Darstellung gemäß 3 zeigt, erstreckt sich der Niederhalter 18 in Fügerichtung 50, d.h. in die Richtung, in die die stoffschlüssige Fügenaht 32 erzeugt wird. Der Folienstapel 16 ist kontinuierlich durch den Niederhalter 18 mit der Niederhaltekraft 26 beaufschlagt, so dass sich innerhalb des Folienstapels 16 bzw. zwischen den einzelnen Ableiterfolien 14, der Nullspalt 28 einstellt, während im Folienstapel 16 durch Einkopplung des Laserstrahles 30 auf der transparenten Seite des Niederhalters 18, d.h. dem Brückenteil 24 die Fügenaht 32, ausgeführt als lasergeschweißte Schweißnaht, erzeugt wird. Die Qualität der in Fügerichtung 50 erzeugten Fügenaht 32 ist erheblich verbessert, da der Einkopplungsgrad des Laserstrahles 30 durch den aufgerauten Bereich 34 bzw. die Strukturen 40 auf der obersten der Ableiterfolien 14 erheblich verbessert ist. Wie auch aus 3 hervorgeht, ist der Strömungskanal 36 bzw. dessen Kanalquerschnitt 38 an der Unterseite vom Folienstapel 16 und seitlich durch den ersten Schenkel 20 und dem zweiten Schenkel 22, sowie das dieses verbindende Brückenteil 24 des Niederhalters 18 begrenzt. In der in 3 dargestellten perspektivischen Ansicht ist der Niederhalter 18 aus einem für den Laserstrahl 30 transparenten Material, beispielsweise BK7-Glas gefertigt.This flows through the flow channel 36 , Through the process gas flow 48 Welding spatters during the production of the joint seam 32 can emerge, as well as particles removed from the weld zone. Furthermore, by the process gas flow 48 a targeted cooling or heating of the surface of the weld zone done. It is possible to influence the weld quality by a favorable chemical or structural modification of the surface or the weld during the welding process, because an oxidation- and electrolyte-resistant weld quality can be achieved, furthermore, a less brittle weld shape can be represented. Like the perspective view according to 3 shows, the holddown extends 18 in joining direction 50 , ie in the direction in which the cohesive joining seam 32 is produced. The film pile 16 is continuous through the hold-down 18 with the hold-down force 26 so that within the film stack 16 or between the individual conductor foils 14 , the zero gap 28 while in the film stack 16 by coupling the laser beam 30 on the transparent side of the blank holder 18 ie the bridge part 24 the joint seam 32 , performed as a laser-welded weld, is generated. The quality of the joining direction 50 produced joint seam 32 is significantly improved because the Einkopplungsgrad the laser beam 30 through the roughened area 34 or the structures 40 on the top of the arrester foils 14 is significantly improved. As well as out 3 shows, is the flow channel 36 or its channel cross section 38 at the bottom of the film pile 16 and laterally through the first leg 20 and the second leg 22 , as well as this connecting bridge part 24 the hold-down 18 limited. In the in 3 The perspective view shown is the hold-down 18 from one for the laser beam 30 transparent material, for example made of BK7 glass.

4 zeigt eine weitere Ausführungsvariante des Niederhalters 18. 4 shows a further embodiment of the blank holder 18 ,

Aus der Darstellung gemäß 4 geht hervor, dass der Niederhalter 18 einen Glaseinsatz 52 aus einem transparenten Material, wie beispielsweise BK7-Glas aufweist. Dieser ruht auf dem ersten Schenkel 20 und dem zweiten Schenkel 22, die gemäß dieser Ausführungsvariante aus metallischem Material gefertigt sind und den Glaseinsatz 52 aufnehmen. Durch den Glaseinsatz 52 wird gemäß dieser Ausführungsvariante der Laserstrahl 30 in den Strömungskanal 36 eingekoppelt, der gemäß der Darstellung in 4 einen Kanalquerschnitt 38 in Rechteckform 42 aufweist. Auch gemäß dieser Ausführungsvariante wird der Strömungskanal 36 von einem Prozessgasstrom 48 (vergleiche Darstellung gemäß 3) durchströmt. Durch die eingekoppelten Laserstrahl 30 wird an der Oberfläche der obersten Ableiterfolie 14, sei sie aus Cu, sei sie aus Al gefertigt, ein aufgerauter Bereich 34 erzeugt, der Strukturen 40 umfasst, die im µm-/Sub-µm-Bereich liegen. Dadurch wird die Einkopplung des Laserstrahles 30 in die einzelnen Ableiterfolien 14 des Folienstapels 16 erheblich verbessert.From the illustration according to 4 it turns out that the hold down 18 a glass insert 52 made of a transparent material such as BK7 glass. This rests on the first leg 20 and the second leg 22 , which are made according to this embodiment of metallic material and the glass insert 52 take up. Through the glass insert 52 is according to this embodiment of the laser beam 30 in the flow channel 36 coupled, as shown in 4 a channel cross-section 38 in rectangular shape 42 having. Also according to this embodiment, the flow channel 36 from a process gas stream 48 (compare illustration according to 3 ) flows through. Through the coupled laser beam 30 becomes on the surface of the uppermost arrester foil 14 whether made of copper or made of aluminum, a roughened area 34 generated, the structures 40 includes, which lie in the micrometer / sub-micron range. This will cause the coupling of the laser beam 30 in the individual arrester foils 14 of the film stack 16 significantly improved.

Auch durch den in 4 dargestellten Niederhalter 18, dessen erster und zweiter Schenkel 20 bzw. 22 aus metallischem Material gefertigt sind, wird die Niederhaltekraft 26 in den Folienstapel 16, gebildet aus den einzelnen Ableiterfolien 14, eingekoppelt, so dass innerhalb des Folienstapels 16 zwischen den einzelnen Ableiterfolien 14 der Nullspalt 28 vorliegt, was die Erzeugung der Fügenaht 32 erheblich verbessert. Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Laserstrahl 30 beispielsweise durch einen IR-Faserlaser entweder gepulst oder continuous wave in den Strömungskanal 36 eingekoppelt werden. Anstelle eines IR-Faserlasers kann beispielsweise auch Continuous-Wave-Laser mit blauer Wellenlänge sowie ein Continuous-Wave-Laser oder ein gepulster Laser mit grüner Wellenlänge eingesetzt werden. Wenngleich zeichnerisch nicht dargestellt, kann der Glaseinsatz 52 bevorzugt aus einem transparenten Material, wie beispielsweise BK7-Glas gefertigt, auf der Austrittsseite des Laserstrahles 30 in den Strömungskanal 36 entsprechend der in den 2.1, 2.2, 2.3 dargestellten Varianten entweder eben verlaufend, in konvexer Form 44 verlaufend oder in konkaver Form 46 verlaufend, ausgebildet sein.Also by the in 4 illustrated hold-down 18 , whose first and second legs 20 respectively. 22 are made of metallic material, the hold-down force 26 in the film pile 16 , formed from the individual arrester foils 14 , coupled, so that within the film stack 16 between the individual conductor foils 14 the zero gap 28 what is the generation of the joint seam 32 significantly improved. At the in 4 illustrated embodiment, the laser beam 30 For example, by an IR fiber laser either pulsed or continuous wave in the flow channel 36 be coupled. Instead of an IR fiber laser, it is also possible, for example, to use blue wavelength continuous wave lasers and a continuous wave laser or a pulsed laser with a green wavelength. Although not shown in the drawing, the glass insert 52 preferably made of a transparent material, such as BK7 glass, on the exit side of the laser beam 30 in the flow channel 36 according to the in the 2.1 . 2.2 . 2.3 Variants shown either level, in convex shape 44 running or concave 46 running, be trained.

5 zeigt eine als Niederhalter 18 dienende aus metallischem Material gefertigte Schweißmaske 54. 5 shows one as a hold-down 18 serving welding mask made of metallic material 54 ,

Aus der Darstellung gemäß 5 geht hervor, dass sich oberhalb eines Folienstapels 16 aus einzelnen Ableiterfolien 14 eine Schweißmaske 54 befindet, die die Funktion des Niederhalters 18 ausübt.From the illustration according to 5 it turns out that above a foil stack 16 from individual arrester foils 14 a welding mask 54 which is the function of the hold-down 18 exercises.

Wie aus der Draufsicht gemäß 5 hervorgeht, verläuft in der Schweißmaske 54 aus metallischem Material eine Nut 56; ferner sind mehrere nebeneinanderliegende Bohrungen 58 vorgesehen. Durch die Nut 56 besteht die Möglichkeit, eine Linienverschweißung oder eine Wobbel-Schweißnaht zu erzeugen, während die Bohrungen 58 die Möglichkeit eröffnen, einzelne Punktverschweißungen vorzunehmen. Bei Einsatz eines gepulsten Lasers können beispielsweise Linienverschweißungen oder auch Punktverschweißungen vorgenommen werden. Bei Einsatz eines Continuous-Wave-Lasers lassen sich vorzugsweise Linienverschweißungen vornehmen, Punktschweißungen sind mit einem Continuous-Wave-Laser nicht möglich.As seen from the top view 5 shows, runs in the welding mask 54 made of metallic material a groove 56 ; Furthermore, there are several adjacent holes 58 intended. Through the groove 56 it is possible to create a line weld or a wobble weld while drilling 58 open up the possibility of making individual spot welds. When using a pulsed laser, for example, line welding or spot welding can be made. When using a continuous wave laser, it is preferable to perform line welding; spot welding is not possible with a continuous wave laser.

6 zeigt eine Fügenaht 32 ohne Defekte. 6 shows a joining seam 32 without defects.

Aus der Darstellung gemäß 6 geht in schematischer Weise hervor, dass eine zwischen den einzelnen Ableiterfolien 14 innerhalb des Folienstapels 16 erzeugte Fügenaht eine Breite 60 aufweist, die zwischen 1 mm und 2 mm liegt und die eine Tiefe 62 aufweist, die so bemessen ist, dass die einzelnen Ableiterfolien 14 innerhalb des Folienstapels 16 miteinander stoffschlüssig verbunden sind.From the illustration according to 6 shows in a schematic way that one between the individual Ableiterfolien 14 within the film stack 16 produced seam width 60 which is between 1 mm and 2 mm and the one depth 62 which is dimensioned so that the individual Ableiterfolien 14 within the film stack 16 are connected to each other cohesively.

6 zeigt ferner, dass sich auf der Oberseite der obersten Ableiterfolie 14 eine Wölbung 64 befindet. 6 further shows that on top of the topmost arrester foil 14 a vault 64 located.

Aus zeichnerischen Gründen sind in 6 lediglich fünf Ableiterfolien 14 gezeichnet. Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren können bis zu siebzig Ableiterfolien 14 miteinander verbunden werden.For illustrative reasons are in 6 only five arrester foils 14 drawn. In the proposed method according to the invention can be up to seventy Ableiterfolien 14 be connected to each other.

Wie aus der Darstellung gemäß 6 hervorgeht, weist die in 6 dargestellte Fügenaht 32 ohne Defekte weder Poren noch Risse, noch Lunker oder dergleichen Defekte mehr auf, an denen innerhalb einer Batteriezelle „hot spots“ entstehen könnten, welche die oben stehend erwähnten negativen Eigenschaften aufweisen.As shown in the illustration 6 indicates that in 6 illustrated joint seam 32 without defects neither pores nor cracks, nor voids or the like more defects on which could arise within a battery cell "hot spots", which have the above-mentioned negative properties.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung gemäß der oben dargestellten Ausführungsvarianten des Niederhalters 18 kann hinsichtlich seiner Strömungsmechanik ein optimierter Prozessgasstrom 48 durch den Strömungskanal 36 geleitet werden, dessen Kanalquerschnitte 38 wie oben stehend variiert werden können. Durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen optimierten Niederhalter 18 wird einerseits eine Schweißzelle mit integriertem Strömungskanal 36 dargestellt, die andererseits transparent für den auf der Einkoppelseite in den Strömungskanal 36 einzukoppelnden Laserstrahl 30 ist. Erfindungsgemäß wird eine weitere Optimierung des Fügeprozesses dadurch erreicht, dass die jeweils obenliegende, den Strömungskanal 36 begrenzende Ableiterfolie 14 mit dem ps/fs-Laser aufgeraut wird, demnach ein aufgerauter Bereich 34 erzeugt wird, welcher den Einkoppelgrad des Laserstrahles 30 erheblich verbessert und das Absorptionszentrum für die Laserstrahlung bildet.By the inventively proposed solution according to the above-described embodiments of the blank holder 18 can with regard to its fluid mechanics an optimized process gas flow 48 through the flow channel 36 be passed, the channel cross sections 38 can be varied as above. By inventively proposed optimized hold-down 18 on the one hand, a welding cell with integrated flow channel 36 on the other hand transparent for the on the coupling side in the flow channel 36 to be coupled laser beam 30 is. According to the invention, a further optimization of the joining process is achieved in that the respective overhead, the flow channel 36 limiting arrester foil 14 roughened with the ps / fs laser, therefore a roughened area 34 is generated, which the Einkoppelgrad the laser beam 30 greatly improved and forms the absorption center for the laser radiation.

Als weitere Laserquellen, die beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen stoffschlüssigen Fügeverfahren zur Fügung der einzelnen Ableiterfolien 14 des Folienstapels 16 zum Einsatz kommen können, ist ein Laser mit blauer Wellenlänge sowie ein Laser mit grüner Wellenlänge zu nennen. Diese kürzeren Wellenlängen im Vergleich zum IR-Laser, weisen eine erhöhte Absorption, beispielsweise für Kupfer auf. Durch den Einsatz dieser Laserquellen kann unter Berücksichtigung der oben genannten Punkte die Absorption noch weiter gesteigert werden und das Schweißergebnis insgesamt nochmals qualitativ weiter verbessert werden.As further laser sources, the inventively proposed cohesive joining method for joining the individual Ableiterfolien 14 of the film stack 16 A laser with a blue wavelength and a laser with a green wavelength can be mentioned. These shorter wavelengths compared to the IR laser have an increased absorption, for example for copper. The use of these laser sources, taking into account the above-mentioned points, the absorption can be further increased and the overall welding result can be qualitatively further improved.

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 (13)

Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen einer Anzahl von Ableiterfolien (14) zur Herstellung eines Batterieableiters (10) mit nachfolgenden Verfahrensschritten: a) Beaufschlagen eines Folienstapels (16) aus Ableiterfolien (14) mit einer Niederhaltekraft (26) mittels eines Niederhalters (18), b) Durchströmung eines durch den Niederhalter (18) und den Folienstapel (16) gebildeten Strömungskanals (36) mit einem Prozessgasstrom (48), c) Erzeugung eines aufgerauten Bereiches (34) an der den Strömungskanal (36) begrenzenden, nächstliegenden, mehreren Ableiterfolien (14) des Folienstapels (16) und d) Erzeugung einer Fügenaht (32) zwischen den Ableiterfolien (14) im Folienstapel (16) in Fügerichtung (50).Method for materially joining a number of arrester foils (14) for producing a battery arrester (10) with the following method steps: a) applying a foil stack (16) of conductor sheets (14) with a hold-down force (26) by means of a hold-down device (18), b) flow through a flow channel (36) formed by the holding-down device (18) and the film stack (16) with a process gas stream (48), c) generating a roughened area (34) on the flow channel (36) limiting, closest, several Ableiterfolien (14) of the film stack (16) and d) generating a joining seam (32) between the arrester foils (14) in the film stack (16) in the joining direction (50). Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt a) durch die Niederhaltekraft (26) im Folienstapel (16) zwischen den Ableiterfolien (14) jeweils ein Nullspalt (28) vorliegt.Method according to Claim 1 , characterized in that according to method step a) by the hold-down force (26) in the film stack (16) between the Ableiterfolien (14) in each case a zero gap (28) is present. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt b) durch den Prozessgasstrom (48) aus Inertgas eine vollständig inerte Schutzgasatmosphäre im Strömungskanal (36) kreiert wird, oder der Prozessgasstrom (48) durch eine Luftströmung gebildet wird.Method according to Claim 1 , characterized in that according to process step b) by the process gas stream (48) of inert gas, a completely inert inert gas atmosphere in the flow channel (36) is created, or the process gas stream (48) is formed by an air flow. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt c) der aufgeraute Bereich (34) durch Erzeugung erhabener Strukturen (40) im µm-Sub-µm-Bereich durch direkte Strukturierung, Interferenzstrukturierung oder Laser-induced periodic surface structering (LIPSS) ausgebildet wird.Method according to Claim 1 , characterized in that, according to method step c), the roughened region (34) is formed by producing raised structures (40) in the μm sub-μm range by direct structuring, interference structuring or laser-induced periodic surface structuring (LIPSS). Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt d) eine Lichtbrechung durch das Inertgas und/oder Formgebung eines vom Laserstrahl (30) durchstrahlten Teiles (24, 52) aus transparentem BK7-Glas in Rechteckform (42), konvexer Form (44) oder konkaver Form (46) erfolgt.Method according to Claim 1 , characterized in that according to process step d) a refraction of light by the inert gas and / or shaping of a laser beam (30) irradiated part (24, 52) made of transparent BK7 glass in a rectangular shape (42), convex shape (44) or concave shape (46). Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verfahrensschritt d) eine Fokussierung oder Defokussierung des Laserstrahles (30) durchgeführt wird.Method according to Claim 1 , characterized in that in step d), a focusing or defocusing of the laser beam (30) is performed. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt d) mindestens eine Fügenaht (32) im Wobbel-Schweißverfahren oder mit einer metallischen Schweißmaske (54) als Linien- oder Punktschweißung ausgeführt wird.Method according to Claim 1 , characterized in that according to method step d) at least one joint seam (32) in the sweep welding process or with a metallic welding mask (54) is performed as a line or spot welding. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessgasstrom (48) derart beschaffen ist, dass dieser hinsichtlich der Strömungskanalgeometrie der Strömungsgeschwindigkeit und der Fluidviskosität derart ausgestaltet ist, dass ein laminares oder turbulentes Strömungsfeld erzeugt wird, welche die mindestens eine Fügenaht (32) in Abhängigkeit der Materialien und Nahtanforderung durch Heizung oder Kühlung der Fügenahtoberfläche durch chemische oder strukturelle Beeinflussung der Oberfläche oder der Fügenaht (32) optimal ausbilden.Method according to Claim 1 , characterized in that the process gas stream (48) is such that it is designed with respect to the flow channel geometry of the flow velocity and the fluid viscosity such that a laminar or turbulent flow field is generated which the at least one joining seam (32) depending on the materials and Suture request by heating or cooling of the joint seam surface by chemical or structural influence of the surface or the joint seam (32) optimally form. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Niederhalter (18) einen Glaseinsatz (52) aus BK7-Glas aufweist, oder aus diesem gefertigt ist und einen Strömungskanal (36) bildet, der von einem Prozessgasstrom (48) durchströmt ist.Apparatus for carrying out the method according to one of Claims 1 - 8th , characterized in that a hold-down (18) has a glass insert (52) made of BK7 glass, or is made of this and a flow channel (36) which is traversed by a process gas stream (48). Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (36) auf der Seite, die vom Laserstrahl (30) durchstrahlt wird, eben, in konvexer Form (44) oder in konkaver Form (46) ausgeführt ist.Device according to Claim 9 , characterized in that the flow channel (36) on the side, which is irradiated by the laser beam (30), even, in a convex shape (44) or in concave shape (46) is executed. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine metallische Schweißmaske (54) vorgesehen ist, die mindestens eine Bohrung (58) zur Erzeugung einer Punktschweißung und mindestens eine Nut (56) für eine Linienschweißung aufweist und als Niederhalter (18) auf den Folienstapel (16) wirkt.Device according to Claim 9 , characterized in that a metallic welding mask (54) is provided, which has at least one bore (58) for generating a spot weld and at least one groove (56) for a line welding and acts as a hold-down (18) on the film stack (16). Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter (18) einen ersten Schenkel (20), einen zweiten Schenkel (22) und ein Brückenteil (24) umfassend beispielsweise aus transparentem BK7-Glas gefertigt ist.Device according to Claim 9 , characterized in that the hold-down (18) is a first leg (20), a second leg (22) and a bridge part (24) comprising, for example, made of transparent BK7 glass. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter (18) einen ersten Schenkel (20) und einen zweiten Schenkel (22) aufweist, die aus metallischem Material gefertigt sind sowie einen aus BK7-Glas gefertigten Glaseinsatz (52) enthält.Device according to Claim 9 , characterized in that the hold-down (18) has a first leg (20) and a second leg (22), which are made of metallic material and contains a made of BK7 glass glass insert (52).
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