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Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines Elektrodenstapels aus Anoden und Kathoden für eine Lithium-Ionen-Batterie.
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Eine solche Lithium-Ionen-Batterie weist zumindest eine Batteriezelle auf, in welcher ein Elektrodenstapel mit einer Anzahl an blattartigen Kathoden (Kathodenblättern, Kathodenfolien) und blattartigen Anoden (Anodenblättern, Anodenfolien) aufgenommen ist, wobei die Kathoden und die Anoden beispielsweise übereinander gestapelt sind, und wobei zwischen den Kathoden und den Anoden jeweils ein Separator angeordnet ist.
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Der Elektrodenstapel mit übereinandergestapelten Anoden und Kathoden wird beispielsweise mittels des sogenannten Einzelblattstapelns hergestellt. Typischerweise werden die einzelnen Anoden und die Kathoden hierbei mittels eines Greifersystems (Greifsystems) bewegt. Mittels eines Greifers dieses Greifersystems werden alternierend die Anoden und die Kathoden aufgenommen, zu einem an einen Stapelort gefördert und dort abgelegt.
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Weiterhin kann ein solcher Elektrodenstapel mittels des sogenannten Z-Foldings hergestellt werden. Dabei wird ein Separatorband z-förmig (zickzackförmig) gefaltet, wobei alternierend nach jedem Faltvorgang mittels eines Greifersystems eine Anode bzw. eine Kathode auf den Z-Schenkel des Separatorbandes gelegt wird.
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Solche Greifersysteme sind allerdings vergleichsweise langsam. Weiterhin ist für das alternierende Aufeinanderstapeln der Anoden und der Kathoden eine vergleichsweise lange Zeitdauer notwendig, so dass der Herstellungsprozess eines solchen Elektrodenstapels nachteilig vergleichsweise zeitaufwändig ist.
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Die
US 2014/0230239 A1 offenbart eine Produktionsvorrichtung mit einer Zuführeinheit, welche ein Kassettenelement zum Tragen einer vorbestimmten Anzahl von positiven oder negativen Elektrodenplatten aufweist, und welche eine Vielzahl von positiven Elektrodenplatten oder negativen Elektrodenplatten, die auf dem Kassettenelement angeordnet sind, chargenweise den jeweiligen Elektrodenplattentransportbehältern eines Elektrodenplattentransportelements zuführt.
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In der
US 4,479,300 A ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammenbau von Batteriezellenelementen mit einer Anzahl von Elektrodenplatten beschrieben. Die Vorrichtung weist eine drehbare Trommel zum Zusammenbau von Elementen auf, welche mit einer Vielzahl von Plattenaufnahmeschlitzen um ihren Umfang herum ausgebildet ist. Eine erste Plattenzuführstation richtet erste Elektrodenplatten in aufeinanderfolgende Plattenaufnahmeschlitze, während die Trommel gedreht wird. Eine Trennblatt-Zuführstation positioniert einen vorgefalteten Streifen eines Trennblatts auf der sich drehenden Trommel, wobei die ersten Platten in Falten des Trennblatts aufgenommen werden. Eine zweite Elektrodenplatten-Zuführstation setzt zweite Platten mit einer den ersten Platten entgegengesetzten Polarität in offene Falten des von der rotierenden Trommel getragenen Trennblatts ein, welche gegenüberliegend zu den Falten der ersten Platten angeordnet sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines Elektrodenstapels für eine Lithium-Ionen-Batterie anzugeben. Insbesondere soll mittels des Verfahrens und/oder mittels der Vorrichtung eine möglichst zeitsparende Herstellung des Elektrodenstapels realisiert sein.
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Bezüglich des Verfahrens wird die genannte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 4 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit der Vorrichtung sinngemäß auch für das Verfahren und umgekehrt.
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Bei dem Verfahren zur Herstellung mindestens eines Elektrodenstapels, also eines einzigen oder mehr als eines Elektrodenstapels, aus Anoden und Kathoden für eine Lithium-Ionen-Batterie (Li-lonen-Batterie), werden in einem ersten Schritt ein z-förmig gefaltetes Separatorband in einem Magazin bereitgestellt. Das derart gefaltete Separatorband wird auch als „z-gefaltetes“ oder „zick-zack-gefaltetes“ Separatorband bezeichnet. Hierbei weist das Separatorband Faltkanten auf, welche sich parallel zueinander und in Bandquerrichtung, also senkreckt zur Haupterstreckungsrichtung (Bandlängsrichtung) des Separatorbandes, erstrecken. Die Abschnitte des Separatorbandes zwischen den Faltkanten werden hier und im Folgenden jeweils auch als Z-Schenkel bezeichnet.
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Das Separatorband ist dabei für eine Anzahl an Elektrodenstapeln, also für einen einzigen Elektrodenstapel oder vorzugsweise für mehr als einen Elektrodenstapel vorgesehen. Der für einen der Elektrodenstapel vorgesehene Abschnitt des Separatorbandes wird hierbei als Bandabschnitt oder Stapelabschnitt bezeichnet.
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In einem zweiten Schritt wird das Separatorband mittels einer ersten Halteeinrichtung und mittels einer zweiten Halteeinrichtung in einer Kammer (Aufnahmezylinder) in einer auch als Kammerhochrichtung bezeichneten Richtung senkrecht zu deren Kammerboden (aufgezogen) gespannt. Hierzu hält die erste Halteeinrichtung ein erstes Ende des Separatorbandes und wird zum Kammerboden hin verfahren, wobei die zweite Halteeinrichtung das Separatorband am Magazin hält. Dabei hält die zweite Halteeinrichtung das Separatorband an einer Stelle, welche ein zweites Ende des Separatorbandes für den bzw. für einen ersten der Elektrodenstapel bildet. Zusammenfassend halten die beiden Halteeinrichtungen den dem Elektrodenstapel bzw. den dem ersten der Elektrodenstapel zugeordneten Bandabschnitt.
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In einem dritten Schritt werden die Anoden und die Kathoden für den Elektrodenstapel bzw. für den ersten der Elektrodenstapel von einander gegenüberliegenden Kammerseiten (Kammerseitenwänden) jeweils mittels eines Einlegers zwischen einander zugewandten Z-Schenkeln des Separatorbandes eingebracht. Also werden die Anoden von einer ersten Kammerseite und die Kathoden von einer der ersten Kammerseite gegenüberliegenden zweiten Kammerseite zwischen die Z-Schenkel des zwischen den Kammerseiten angeordneten Separatorbandes eingebracht. Zweckmäßigerweise ist das Separatorband dabei derart mittels der ersten und der zweiten Halteeinrichtung in der Kammer gespannt, dass die Faltkanten des Separatorbandes an der jeweils gegenüberliegenden Kammerseite angeordnet sind.
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In einem vierten Schritt werden die Einleger aus der Kammer herausgefahren, wobei die Anoden und die Kathoden im Zuge des Herausfahrens der Einleger, insbesondere mittels eines Schiebers des jeweiligen Einlegers, zwischen den Z-Schenkeln des Separatorbandes gehalten werden.
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Aufgrund des Haltens der Anoden bzw. der Kathoden ist ein undefiniertes und unerwünschtes Verrutschen im Zuge des Herausfahrens der Einleger vermieden oder eine Gefahr dessen zumindest verringert. Somit ist vorteilhaft eine vergleichsweise hohe Genauigkeit bezüglich der relativen Lage der Anoden und der Kathoden zueinander realisiert.
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In einem fünften Schritt die zweite Halteeinrichtung den zwischen diesem und dem Kammerboden angeordneten Bandabschnitt des Separatorbandes, also den bezüglich der Kammerhochrichtung darunterliegenden Bandabschnitt, und die zwischen die Z-Schenkel eingebrachten Anoden und Kathoden unter Bildung des Elektrodenstapels gegeneinander verpresst. Hierzu verfährt die zweite Halteeinrichtung zum Kammerboden hin.
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Der gemäß dem Verfahren hergestellte Elektrodenstapel ist dabei insbesondere für eine Lithium-Ionen-Batterie, vorzugsweise für eine (Traktions-)Batterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, vorgesehen.
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Zusammenfassend werden die Anoden und die Kathoden gemäß dem Verfahren nicht alternierend und/oder nacheinander aufeinandergestapelt. Insbesondere erfolgt das Einbringen der Anoden und der Kathoden gleichzeitig (simultan). Aufgrund dessen erfolgt die Herstellung des Elektrodenstapels vergleichsweise schnell, also zeitsparend. Somit ist eine Prozessrate der Herstellung des Elektrodenstapels bzw. der Elektrodenstapel vorteilhaft erhöht, mit anderen Worten ist ein Durchsatz erhöht.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die erste Halteeinrichtung zeitlich nach dem Einbringen der Anoden und der Kathoden für den ersten der Elektrodenstapel zwischen die Z-Schenkel des Separatorbandes aus der Kammer verfahren. Weiterhin greift und hält die erste Halteeinrichtung das Separatorband am Magazin zeitlich vor dem Verpressen des in der Kammer zwischen der zweiten Halteeinrichtung und dem Kammerboden angeordneten Bandabschnitt mit den Anoden und den Kathoden an der Stelle, welche das erste Ende eines für einen zweiten der Elektrodenstapel vorgesehenen zweiten Bandabschnitts des Separatorbandes bildet. Mit anderen Worten wird die erste Halteeinrichtung zeitlich nach dem dritten Schritt aus der aus der Kammer verfahren, wobei die erste Halteeinrichtung und zeitlich vor dem fünften Schritt das Separatorband am Magazin an einer Stelle greift und hält, welche Stelle das zweite Ende des dem ersten Elektrodenstapel zugeordneten Bandabschnitts bildet.
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Infolge dessen wird im Zuge des Verpressens, also im Zuge des Verfahrens der zweiten Halteeinrichtung zum Kammerboden hin, der für den zweiten Elektrodenstapel vorgesehene Bandabschnitt in der Kammer gespannt. Also erfolgt der zweite Schritt des Verfahrens zur Herstellung des zweiten Stapels in zeitsparender Weise zusammen mit dem fünften Schritt der Herstellung des ersten Elektrodenstapels.
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Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung werden die Einleger zeitlich aufeinanderfolgend aus der Kammer herausgefahren, wobei jeweils der noch in der Kammer angeordnete und der zweiten Halteeinrichtung räumlich nächste Einleger aus der Kammer herausgefahren wird. So wird stets der bezüglich der Kammerhochrichtung oberste Einleger aus der Kammer herausgefahren, bevor eine der anderen Einleger aus der Kammer gefahren wird.
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Aufgrund des zeitlich nacheinander folgenden Herausfahrens der Einleger trägt der jeweils bezüglich der Kammerhochrichtung oberste Einleger in der Kammer die in Kammerhochrichtung darüber liegenden Anoden, Kathoden und das Separatorband. Aufgrund der entsprechenden Gewichtskraft der darüber liegenden Anoden, Kathoden und das Separatorband ist ein undefiniertes Verrutschen der auf dem obersten Einleger angeordneten Anode bzw. Kathode, insbesondere im Zuge des Herausfahrens dieses obersten Einlegers, verhindert oder eine Gefahr dessen zumindest verringert. Folglich ist vorteilhaft eine Genauigkeit bezüglich der relativen Lage der Anoden und der Kathoden im Elektrodenstapel weiter verbessert.
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Zusätzlich werden die über dem obersten Einlieger angeordneten Anoden, Kathoden und das Separatorband aufgrund des, insbesondere kontinuierlichen, Verfahrens der zweiten Halteeinrichtung zum Kammerboden hin im Zuge des fünften Schrittes gegeneinander verpresst. Diese Anoden und Kathoden sind aufgrund einer daraus resultierenden Druckspannung zwischen den Anoden bzw. den Kathoden und dem Separatorband fixiert.
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Beispielsweise werden die Einleger, sobald jeder der Einleger aus der Kammer herausgefahren ist, und sobald deren Schieber in deren Ausgangspositionen zugefahren ist, mit einer Kathode bzw. mit einer Anode für einen nächsten, insbesondere für den zweiten, Elektrodenstapel bestückt. Alternativ werden beim zeitlich aufeinanderfolgenden Herausfahren der Einleger aus der Kammer, die Einleger mit Anoden bzw. Kathoden für den zweiten der Elektrodenstapel bestückt, sobald der jeweilige Einleger aus Kammer herausgefahren ist und sobald dessen Schieber in der Ausgangsposition ist. Allenfalls erfolgt das Bestücken der Einleger, während des fünften Schrittes der Herstellung des ersten Elektrodenstapels, also während des gegeneinander Verpressens der Anoden, der Kathoden und des Separatorbandes. Somit die Prozessrate der Herstellung der beiden Elektrodenstapel vorteilhaft erhöht.
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Die Vorrichtung ist zur Herstellung eines Elektrodenstapels aus Anoden und Kathoden für eine Lithium-Ionen-Batterie, beispielsweise für eine (Traktions-) Batterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, eingerichtet und geeignet. Insbesondere wird der Elektrodenstapel mittels der Vorrichtung gemäß einer der oben dargelegten Varianten des Verfahrens hergestellt. Die Vorrichtung ist also zur Durchführung des Verfahrens geeignet.
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Die Vorrichtung weist hierzu ein Magazin auf. Dieses dient der Bereitstellung eines z-förmig gefalteten (z-gefalteten) Separatorbandes. Weiterhin umfasst die Vorrichtung eine Kammer mit einem Kammerboden, wobei die Richtung senkrecht zum Kammerboden und vom Kammerboden zum Magazin hin als Kammerhochrichtung bezeichnet wird. Die Kammer ist zur Aufnahme der Anoden, der Kathoden sowie des Separatorbandes vorgesehen. Die Kammer bildet also einen Raum zum Stapeln der Elektroden und des Separatorbandes.
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Des Weiteren weist die Vorrichtung eine senkrecht zum Kammerboden, also in bzw. entgegen der Kammerhochrichtung verfahrbare erste Halteeinrichtung und eine senkrecht zum Kammerboden verfahrbare zweite Halteeinrichtung auf, mittels welcher der Bandabschnitts des z-gefalteten Separatorbandes gehalten und gespannt werden kann.
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Weiterhin weist die Vorrichtung Einleger für die Kathoden und Einleger für die Anoden auf, wobei die Einleger für die Kathoden und die Einleger für die Anoden von einander gegenüberliegenden Kammerseiten in einer Einbringrichtung, welche parallel zum Kammerboden und zur jeweils anderen Kammerseite hin orientiert ist, in die Kammer verfahrbar sind. Die Kathoden und die Anoden sind dabei auf eine Auflage des jeweiligen Einlegers aufgelegt. Also weisen die Einleger jeweils eine Auflage für die Anoden bzw. für die Kathoden auf.
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Dabei sind die Einleger für die Kathoden und die Einleger für die Anoden in Kammerhochrichtung zueinander versetzt angeordnet. Mit anderen Worten sind die Einleger, welche von einer der Kammerseiten in die Kammer einfahrbar sind, bezüglich der Kammerhochrichtung versetzt, also in einer Zwischenstellung, zu den Einlegern angeordnet, welche von der anderen Kammerseite in die Kammer einfahrbar sind. Beim Einbringen der Kathoden und der Anoden ist auf diese Weise eine gegenseitige Behinderung der Einleger beim Einfahren in die Kammer vermieden. Die Anoden und die Kathoden sind ferner auf diese Weise jeweils zwischen einander zugewandten Z-Schenkeln des Separatorbandes einfahrbar.
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Die Kammerseiten (Kammerseitenwände) bilden dabei eine Führung für das Separatorband im Zuge des Spannens des Separatorbandes.
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Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist jeder der Einleger einen Schieber auf, welcher relativ zur Auflage des Einlegers für die jeweilige Anode bzw. für die jeweilige Kathode in Einbringrichtung verfahrbar ist. Die Schieber werden im Zuge des Einbringens zusammen mit der Auflage in Einbringrichtung verfahren. Im Zuge des Herausfahrens der Auflagen der Einleger halten die Schieber die Anoden bzw. die Kathoden zwischen den Z-Schenkeln des Separatorbandes. Hierzu verbleiben die Schieber im Zuge des Herausfahrens ortsfest bezüglich der Kammerseiten.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weisen die Schieber eine Aussparung auf, welche der Aufnahme einer auch als Tab bezeichneten elektrischen Kontaktierung der Anoden bzw. der Kathoden dient. Auf diese Weise ist eine Beschädigung der elektrischen Kontaktierungen beim Verfahren der Auflage relativ zum Schieber vermieden oder eine Gefahr dessen zumindest verringert.
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Gemäß einer geeigneten Ausgestaltung weisen die Einleger, insbesondere deren Auflage, eine Vertiefung zur Aufnahme einer der Anoden bzw. einer der Kathoden auf, wobei die Vertiefung in Einbringrichtung durchgehend ist. Mit anderen Worten ist die Vertiefung in Einbringrichtung, also zur Kammer hin, offen. Aufgrund dessen ist beim Herausfahren der Einleger aus der Kammer ein Halten der Anoden bzw. der Kathoden zwischen den Z-Schenkeln des Separatorbandes erleichtert. Ebenfalls ist auf diese Weise ein Verrutschen der Anoden bzw. der Kathoden, insbesondere im Zuge des Herausfahrens der Auflagen aus der Kammer, vorteilhaft vermieden.
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Besonders bevorzugt weist dabei die Vertiefung eine solche Ausdehnung in einer Richtung senkrecht zur Einbringrichtung und parallel zum Kammerboden auf, welche der Ausdehnung der darin aufgenommenen Kathode bzw. Anode in dieser Richtung entspricht. Somit eine vergleichsweise präzise Positionierung der Anoden und der Kathoden bezüglich dieser Richtung realisiert.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Kammerboden mittels eines höhenverstellbaren Förderbands gebildet. Der Elektrodenstapel ist somit in einfacher Weise durch ein Absenken des Förderbandes, also durch ein Verstellen des Förderbands entgegen der Kammerhochrichtung aus der Kammer verfahrbar. Beispielsweise wird der Elektrodenstapel mittels des Förderbandes und gegebenenfalls mittels weiterer Förderbänder zu einem Lager gefördert oder für einen weiteren Herstellungsprozess der Lithium-Ionen-Batterie bereitgestellt. Insbesondere wird der Elektrodenstapel einer Wickelvorrichtung zugeführt, mittels welcher der Elektrodenstapel mittels eines weiteren Separatorbandes umwickelt wird.
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In geeigneter Ausgestaltung sind die erste Halteeinrichtung und die zweite Halteeinrichtung aus der Kammer herausfahrbar und in diese verfahrbar. Beispielsweise zusätzlich weisen die Halteeinrichtungen Mittel zum Trennen oder Schneiden des z-gefalteten Separatorbandes auf.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung eines Elektrodenstapels aus Anoden und Kathoden in einer Seitenansicht, wobei die Vorrichtung eine Kammer aufweist, in welcher ein z-gefaltetes Separatorband mittels einer ersten und mittels einer zweiten Halteeinrichtung spannbar ist, und wobei die Vorrichtung Einleger für die Anoden und die Kathoden des Elektrodenstapels aufweist, welche von einander gegenüberliegenden Kammerseiten in die Kammer einfahrbar sind,
- 2a schematisch den Einleger in einer Draufsicht, wobei der Einleger eine Auflage mit einer Vertiefung für die Anoden bzw. für die Kathoden sowie einen relativ zur Auflage verfahrbaren Schieber mit einer Aussparung für elektrische Kontaktierungen der Anoden bzw. der Kathoden aufweist,
- 2b schematisch den Einleger in einer Seitenansicht, und
- 3a bis 3e einen Verfahrensablauf zur Herstellung des Elektrodenstapels.
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Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In der 1 ist eine Vorrichtung 2 dargestellt, welche zur Herstellung mindestens eines Elektrodenstapels 4 aus Anoden 6 und aus Kathoden 8 für eine Lithium-Ionen-Batterie, insbesondere gemäß dem in den 3a bis 3e repräsentierten Verfahren, vorgesehen ist.
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Die Vorrichtung 2 weist eine Kammer 10 mit einem Kammerboden 12 und mit Kammerseiten 14 auf. An der dem Kammerboden 12 gegenüberliegenden Seite der Kammer 10 ist ein Magazin 18 angeordnet, in welchem ein z-förmig gefaltetes (z-gefaltetes) Separatorband 16 bereitgestellt ist.
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Das Separatorband 16 weist also Faltkanten 20 auf. Die Abschnitte des Separatorbandes 16 zwischen den Faltkanten werden jeweils als Z-Schenkel 22 bezeichnet. Das Separatorband 16 ist dabei für eine Anzahl an Elektrodenstapeln 4, also für einen einzigen Elektrodenstapel oder vorzugsweise für mehr als einen Elektrodenstapel 4 vorgesehen. Der für einen der Elektrodenstapel 4 vorgesehene Abschnitt des Separatorbandes 16 wird hierbei als Bandabschnitt bezeichnet. Dabei ist der einem ersten der Elektrodenstapel zugeordnete Bandabschnitt mit dem Bezugszeichen 24 und der einem zweiten der Elektrodenstapel zugeordnete Bandabschnitt mit dem Bezugszeichen 26 versehen, vgl. insbesondere 3a bis 3e.
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Die Richtung senkrecht zum Kammerboden 12 und vom Kammerboden 12 zum Magazin 18 wird als Kammerhochrichtung bezeichnet und ist mit dem Bezugszeichen Z versehen.
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In der Kammer 10 sind eine erste Halteeinrichtung 28 sowie eine zweite Halteeinrichtung 30 entlang der Kammerhochrichtung Z verfahrbar. Hierzu weist die Vorrichtung 2 nicht weiter dargestellte Führungsschienen auf. Mittels der Halteeinrichtungen 28 und 30 das ist Separatorband 16 in der Kammer 10 spannbar. Die erste Halteeinrichtung 28 hält dabei ein kammerbodenseitiges Ende des Separatorbandes 16, und die zweite Halteeinrichtung 30 hält das Separatorband 16 am Magazin 18. Weiterhin sind die erste Halteeinrichtung 28 und die zweite Halteeinrichtung 30 dabei aus der Kammer 10 herausfahrbar und in diese hinein verfahrbar.
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Des Weiteren weist die Vorrichtung 2 Einleger 32 für die Kathoden 8 und Einleger 32 für die Anoden 6 auf. Die Einleger 32 für die Kathoden 8 und die Einleger 32 für die Anoden 6 sind von einander gegenüberliegenden Kammerseiten 14 in einer Einbringrichtung X in die Kammer 10 und zwischen einander zugewandten Z-Schenkeln des mittels der Halteeinrichtungen 28 und 30 gespannten Separatorbandes 16 verfahrbar. Die Einbringrichtung X ist dabei parallel zum Kammerboden 12 und zur jeweils anderen Kammerseite 14 hin orientiert. Also ist die Einbringrichtung X der Einleger 32 für die Kathoden 8 zu derjenigen Kammerseite 14 hin orientiert, von welcher die Einleger 32 für die Anoden 6 in die Kammer 10 verfahrbar sind und umgekehrt.
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Die Einleger 32 weisen jeweils eine Auflage 34 auf, auf welcher die Anoden 6 bzw. die Kathoden 8 aufgelegt werden. Wie insbesondere in den 2a und 2b erkennbar ist, weisen die Auflagen 34 der Einleger 32 dabei jeweils eine als Aussparung ausgebildete Vertiefung 36 zur Aufnahme der entsprechenden Anoden 6 bzw. Kathoden 8 auf. Die Vertiefung 36 ist dabei in Einbringrichtung X zur Kammer 10 hin durchgehend. Mit anderen Worten ist die Vertiefung 36 in Einbringrichtung X, also zur Kammer 10 hin offen. Aufgrund dessen ist bei einem Herausfahren der Einleger 32 aus der Kammer 10 ein Halten der Anoden 6 bzw. der Kathoden 8 zwischen den Z-Schenkeln des Separatorbandes 16 erleichtert.
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Weiterhin sind die Einleger 32 für die Kathoden 8 und die Einleger 32 für die Anoden 6 in Kammerhochrichtung Z zueinander versetzt angeordnet. Mit anderen Worten sind die Einleger 32, welche von einer der Kammerseiten 14 in die Kammer einfahrbar sind, bezüglich der Kammerhochrichtung Z versetzt zu denjenigen Einlegern 32, welche von der anderen Kammerseite 14 in die Kammer 10 einfahrbar sind.
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Die Einleger 32 umfassen jeweils einen Schieber 38, welcher relativ zur Auflage 34 des Einlegers 32 in Einbringrichtung X verfahrbar ist. Die Schieber 38 weisen eine Aussparung 40 auf, welche der Aufnahme von elektrischen Kontaktierung 42 der Anoden 6 bzw. der Kathoden 8 dient. Die elektrischen Kontaktierungen sind dabei in den Figuren punktiert dargestellt. Die Schieber 38 dienen dabei dem Zwecke, die mittels des jeweiligen Einlegers 32 in die Kammer 10 und zwischen die Z-Schenkel des Separatorbandes 16 eingelegten Anoden 6 und Kathoden 8 im Zuge eine Herausfahrens der Einleger 32 aus der Kammer 10 zwischen den Z-Schenkeln 22 zu halten.
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Durch ein Verfahren der zweiten Halteeinrichtung 30 zum Kammerboden 12 hin erfolgt ein Verpressen der zwischen dem Kammerboden 12 und der zweiten Halteeinrichtung 30 angeordneten Anoden 6 und der Kathoden 8 mit dem Separatorband 16 unter Bildung des Elektrodenstapels 4. Dabei ist beim gebildeten Elektrodenstapel 4 zum Zwecke einer verbesserten Übersicht das zwischen dessen Anoden 6 und Kathoden 8 angeordnete Separatorband 16 nicht weiter dargestellt.
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Der Kammerboden 12 ist mittels eines höhenverstellbaren Förderbands 44 gebildet. Der in der Kammer 10 hergestellte Elektrodenstapel 4 ist somit in einfacher Weise durch ein Absenken des Förderbandes 44 aus der Kammer 10 verfahrbar. Beispielsweise wird der Elektrodenstapel 4 mittels des Förderbandes 44 und mittels eines Transportbandes 46 zu einem Lager oder zu einer weiteren, nicht weiter dargestellten Vorrichtung zur Herstellung der Lithium-Ionen-Batterie gefördert.
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Wie in der 3a gezeigt ist, wird das z-förmig gefaltete Separatorband 16 im Magazin 18 bereitgestellt. Dabei weist das Separatorband 16 den ersten Bandabschnitt 24 für den ersten Elektrodenstapel 4 und zumindest einen zweien Bandabschnitt 26 für einen weiteren, zweiten Elektrodenstapel (nicht gezeigt) auf.
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Zur Herstellung des ersten Elektrodenstapels 4 wird das Separatorband 16, insbesondere dessen erster Bandabschnitt 24, mittels der ersten Halteeinrichtung 28 und mittels einer zweiten Halteeinrichtung 30 in der Kammer 10 in der Kammerhochrichtung Z gespannt. Hierzu hält die erste Halteeinrichtung 28 das kammerbodenseitige erste Ende des ersten Bandabschnitts 24 des Separatorbandes 16. Die erste Halteeinrichtung 28 wird zum Kammerboden 12 hin verfahren, wobei die zweite Halteeinrichtung 30 das Separatorband 16 am Magazin 18 an einer Stelle greift und hält, welche ein magazinseitiges zweites Ende des ersten Bandabschnitts 24 des Separatorbandes 16 für den ersten der Elektrodenstapel 4 bildet.
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Entsprechend des in der 3b gezeigten Verfahrensschrittes werden anschließend mittels der Einleger 32 die Anoden 6 und die Kathoden 8 von den einander gegenüberliegenden Kammerseiten 14 in die Kammer 10 jeweils zwischen einander zugewandten Z-Schenkel 22 des ersten Bandabschnittes 24 eingebracht. Hierbei werden zusammen mit den Auflagen 34 der Einleger ebenfalls die Schieber 38 der Einleger zum Separatorband 16 hin verfahren.
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Darauf folgend wird die erste Halteeinrichtung 28 aus der Kammer 10 verfahren und greift das Separatorband 16 im Bereich des Magazins 18 an einer Stelle, welche ein magazinseitiges zweites Ende des zweiten Bandabschnitts 26 des Separatorbandes 16 für den zweiten der Elektrodenstapel 4 bildet (3c).
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Anschließend werden, wie ebenfalls in der 3c erkennbar ist, die Einleger 32 aus der Kammer 10 herausgefahren. Die Kathoden 8 und die Anoden 6 werden dabei mittels der jeweiligen Schieber 38 zwischen den Z-Schenkeln 22 des Separatorbandes 16 gehalten. Hierzu verbleiben die Schieber 38 im Zuge des Herausfahrens der Auflagen 34 ortsfest bezüglich der Kammerseiten 14.
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Hierbei werden die Auflagen 34 der Einleger 32 zeitlich aufeinanderfolgend aus der Kammer 10 herausgefahren, wobei jeweils der noch in der Kammer 10 angeordnete und der zweiten Halteeinrichtung 30 räumlich nächste Auflage 34 des entsprechenden Einleger 32 aus der Kammer 10 herausgefahren wird. Mit anderen Worten werden die Auflagen 34 der Einleger 32 bezüglich der Kammerhochrichtung Z von oben nach unten aus der Kammer 10 verfahren.
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Wie in den 3c und 3d dargestellt ist, wird die zweite Halteeinrichtung 30 zum Kammerboden 12 hin verfahren. Dabei werden die über dem bezüglich der Kammerhochrichtung Z obersten Einlieger angeordneten Anoden 6, Kathoden 8 und der erste Bandabschnitt 24 Separatorband komprimiert (gegeneinander verpresst). Weiterhin wird im Zuge des Verfahrens der zweiten Halteeinrichtung 30 zum Kammerboden 12 hin, der für den zweiten Elektrodenstapel vorgesehene zweite Bandabschnitt 26 in der Kammer 10 gespannt.
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Wie in der 3e zu erkennen ist, werden die Einleger 32, sobald die Auflagen 34 jedes Einlegers 32 aus der Kammer 10 herausgefahren sind, und sobald deren Schieber 38 in deren Ausgangspositionen von der Kammerseite weg zugefahren sind, mit einer Kathode 8 bzw. mit einer Anode 6 für den zweiten, Elektrodenstapel 4 bestückt. Die Bestückung der Einleger 32 erfolgt dabei beispielsweise mittels nicht weiter dargestellter Förderbänder.
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Zur Ausgabe des Elektrodenstapels 4 aus der Kammer wird das höhenverstellbare Förderband 44, welches den Kammerboden 12 bildet, nach unten, also entgegen der Kammerhochrichtung Z vom Magazin 18 weg verstellt und der Elektrodenstapel 4 auf das Transportband 46 überführt.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Vorrichtung
- 4
- Elektrodenstapel
- 6
- Anode
- 8
- Kathode
- 10
- Kammer
- 12
- Kammerboden
- 14
- Kammerseite
- 16
- Separatorband
- 18
- Magazin
- 20
- Faltkante
- 22
- Z-Schenkel
- 24
- Bandabschnitt des Separatorbandes für einen ersten Elektrodenstapel
- 26
- Bandabschnitt des Separatorbandes für einen zweiten Elektrodenstapel
- 28
- erste Halteeinrichtung
- 30
- zweite Halteeinrichtung
- 32
- Einleger
- 34
- Auflage
- 36
- Vertiefung
- 38
- Schiebers
- 40
- Aussparung
- 42
- elektrische Kontaktierung der Anode bzw. der Kathode
- 44
- Förderband
- 46
- Transportband
- X
- Einbringrichtung
- Z
- Kammerhochrichtung
