DE102021121392A1 - Device and method for producing a coating - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) und ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung (2), mit zumindest einem Materialbehälter (8), wobei einem Materialbehälter (8) ein Dosierventil (9) zugeordnet ist, mit einer Mischeinrichtung (10), in welcher das dosierte Material des Materialbehälters (8) oder das Material der Materialbehälter (8) eingelassen und gemischt wird und mit zumindest einer Beschichtungsdüse (11), welche das gemischte Material gezielt auslässt, wobei Überwachungsmittel (16) vorgesehen sind, welche zumindest eine Einstellung der Trägertransportvorrichtung (13), zumindest eine Einstellung zumindest eines Dosierventils (9), zumindest eine Einstellung einer Beschichtungsdüse (11), das Trägermaterial, das aufgetragene Beschichtungsmaterial, die Bahnposition des Beschichtungsmaterials und/oder Markierungen (21) erkennt und diesbezügliche Daten erzeugt, mit einer Steuereinrichtung (17), welche die erzeugten Daten speichert und/oder auswertet zur Steuerung des zumindest einen Dosierventils (9) und/oder der Beschichtungsdüse (11) und/oder der Trägertransportvorrichtung (13).The invention relates to a device (1) and a method for producing a coating (2), with at least one material container (8), a metering valve (9) being assigned to a material container (8), with a mixing device (10) in which the metered material of the material container (8) or the material of the material container (8) is admitted and mixed and with at least one coating nozzle (11) which selectively discharges the mixed material, monitoring means (16) being provided which at least one setting of the carrier transport device (13), at least one setting of at least one dosing valve (9), at least one setting of a coating nozzle (11), which recognizes the carrier material, the applied coating material, the web position of the coating material and/or markings (21) and generates relevant data, with a control device (17), which stores and/or evaluates the generated data to control the at least st a metering valve (9) and/or the coating nozzle (11) and/or the carrier transport device (13).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung, insbesondere einer Beschichtung auf einem Träger zur Herstellung einer Anode und/oder einer Kathode, insbesondere einer Batteriezelle und/oder einer Batterieeinrichtung.The invention relates to a device and a method for producing a coating, in particular a coating on a carrier for producing an anode and/or a cathode, in particular a battery cell and/or a battery device.

Kraftfahrzeuge mit Elektromotor als Antriebsmotor verwenden Batteriezellen in einer Batterieeinrichtung, bei welcher jeweils eine Anode und eine Kathode verwendet werden, zwischen welchen der Ladungsaustausch der Batteriezelle stattfindet. Die Anode und die Kathode können dabei aus einem beschichteten Folienmaterial hergestellt sein. Dies erfordert allerdings einen hohen Material- und Fertigungsaufwand, was zu erhöhten Kosten führt.Motor vehicles with an electric motor as the drive motor use battery cells in a battery device in which an anode and a cathode are used in each case, between which the charge exchange of the battery cell takes place. The anode and the cathode can be made from a coated foil material. However, this requires high material and production costs, which leads to increased costs.

Auch ist es bekannt, dass das Kathodenmaterial bzw. das Anodenmaterial als Beschichtung auf einen Träger aufgebracht wird, um die Kathode bzw. die Anode auszubilden, wie dies beispielsweise durch die WO 95/19052 A1 bekannt geworden ist.It is also known that the cathode material or the anode material is applied as a coating to a carrier in order to form the cathode or the anode, as is the case, for example, by the WO 95/19052 A1 has become known.

Die WO 95/19052 A1 offenbart eine Beschichtungsvorrichtung zur Herstellung von Elektroden einer Batterie, bei welcher ein Beschichtungsmaterial in einem Mischer gemischt wird, von einer Pumpe gefördert wird und auf einen Träger aufgebracht wird. Dabei wird die aufgebrachte Schicht des Beschichtungsmaterials mittels eines Schichtdickenmessgeräts überwacht, wobei der Förderdruck der Pumpe in Abhängigkeit der gemessenen Schichtdicke gesteuert wird.The WO 95/19052 A1 discloses a coating device for producing electrodes of a battery, in which a coating material is mixed in a mixer, is conveyed by a pump and is applied to a carrier. The applied layer of the coating material is monitored using a layer thickness measuring device, with the delivery pressure of the pump being controlled as a function of the measured layer thickness.

Solche Beschichtungsvorrichtungen zeigen den Nachteil, dass eine individuelle Gestaltung der Elektrode nicht möglich ist, insbesondere im Hinblick auf die räumliche, örtliche Gestaltung der Elektrode.Such coating devices have the disadvantage that an individual design of the electrode is not possible, in particular with regard to the spatial, local design of the electrode.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung, insbesondere einer Beschichtung auf einem Träger zur Herstellung einer Anode und/oder einer Kathode zu schaffen.It is therefore the object of the present invention to create an improved device and an improved method for producing a coating, in particular a coating on a carrier for producing an anode and/or a cathode.

Die Aufgabe zu der Vorrichtung wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.The object of the device is achieved with the features of claim 1.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer Beschichtung, insbesondere einer Beschichtung auf einem Träger zur Herstellung einer Anode und/oder einer Kathode, insbesondere einer Batteriezelle und/oder einer Batterieeinrichtung, zum Auftragen eines Anodenmaterials und/oder eines Kathodenmaterials auf einem Träger, mit zumindest einem Materialbehälter oder mit mehreren Materialbehältern, wobei jedem Materialbehälter ein Dosierventil zugeordnet ist zum dosierten Auslassen eines Materials aus dem jeweiligen Materialbehälter, mit einer Mischeinrichtung, in welcher das dosierte Material des Materialbehälters oder das Material der Materialbehälter eingelassen und gemischt wird und mit zumindest einer Beschichtungsdüse, welcher das in der Mischeinrichtung gemischte Material zugeführt wird und welche das gemischte Material gezielt auslässt, mit einer Trägertransportvorrichtung, welche ein Trägermaterial transportiert, derart, dass das aus der zumindest einen Beschichtungsdüse ausgelassene gemischte Material gezielt auf dem Trägermaterial unter Relativbewegung zwischen dem Trägermaterial und der Beschichtungsdüse als Beschichtung aufgetragen wird, wobei Überwachungsmittel vorgesehen sind, welche zumindest eine Einstellung der Trägertransportvorrichtung und/oder zumindest eine Einstellung zumindest eines Dosierventils und/oder zumindest eine Einstellung einer Beschichtungsdüse und/oder das Trägermaterial und/oder das aufgetragene Beschichtungsmaterial und/oder die Eigenschaften der Beschichtung und/oder die Bahnposition des Beschichtungsmaterials und/oder Markierungen erkennt und diesbezügliche Daten erzeugt, mit einer Steuereinrichtung, welche die erzeugten Daten speichert und/oder auswertet zur Steuerung des zumindest einen Dosierventils und/oder der Beschichtungsdüse und/oder der Trägertransportvorrichtung. Damit wird eine Vorrichtung geschaffen, welche eine hohe Qualität der Beschichtung erlaubt zu erzeugen und gleichzeitig erlaubt die Vorrichtung die erzeugte Beschichtung zu Überwachen, so dass etwaige Beschichtungsfehler lokalisiert werden können, um bei der Herstellung beispielsweise von Elektroden, also Anoden und/oder Kathoden, die Bereiche mit erkannten Beschichtungsfehlern aussparen zu können. Die Herstellung der Beschichtung ist auch verbessert, weil die Überwachung der Beschichtung anhand von erfassten Parametern eine verbesserte Steuerung der Beschichtungsparameter erlaubt.An exemplary embodiment of the invention relates to a device for producing a coating, in particular a coating on a carrier for producing an anode and/or a cathode, in particular a battery cell and/or a battery device, for applying an anode material and/or a cathode material to a carrier, with at least one material container or with a plurality of material containers, with each material container being assigned a dosing valve for the metered discharge of a material from the respective material container, with a mixing device, in which the metered material of the material container or the material of the material container is admitted and mixed, and with at least one Coating nozzle, which is supplied with the mixed material in the mixing device and which selectively omits the mixed material, with a carrier transport device which transports a carrier material in such a way that the material from the at least mixed material discharged from a coating nozzle is applied as a coating in a targeted manner to the carrier material with relative movement between the carrier material and the coating nozzle, with monitoring means being provided which at least one setting of the carrier transport device and/or at least one setting of at least one dosing valve and/or at least one setting of a coating nozzle and/or recognizes the carrier material and/or the applied coating material and/or the properties of the coating and/or the web position of the coating material and/or markings and generates relevant data, with a control device which stores and/or evaluates the generated data for control purposes the at least one dosing valve and/or the coating nozzle and/or the carrier transport device. This creates a device that allows a high quality of the coating to be produced and at the same time the device allows the coating produced to be monitored so that any coating defects can be localized in order to, for example, produce electrodes, i.e. anodes and/or cathodes, that Being able to leave out areas with detected coating defects. The production of the coating is also improved because the monitoring of the coating based on detected parameters allows for improved control of the coating parameters.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn weiterhin eine Markierungseinrichtung und/oder eine Beschriftungseinrichtung vorgesehen ist bzw. sind, zur Erzeugung zumindest einer Markierung oder einer Vielzahl von Markierungen und/oder einem Längenmaßstab. Dadurch kann vor dem Beschichten oder während des Beschichtens oder nach dem Beschichten zumindest eine Markierung und/oder Beschriftung vorgesehen werden, welche der Steuerung dient bzw. dienen und/oder der Lokalisierung von Beschichtungsmängeln oder anderweitiger Eigenschaften der Beschichtung dient bzw. dienen.In one embodiment, it is expedient if a marking device and/or an inscription device is/are also provided for generating at least one marking or a multiplicity of markings and/or a length scale. As a result, at least one marking and/or inscription can be provided before the coating or during the coating or after the coating, which is or are used for control and/or for localizing coating defects or other properties of the coating.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Markierungseinrichtung und/oder eine Beschriftungseinrichtung eine Schreibeinrichtung ist, insbesondere eine Laserschreibeinrichtung. Dadurch kann auf dem Träger bzw. auf dem Trägermaterial eine Beschriftung und/oder Markierung aufgebracht werden, insbesondere in einem nicht beschichteten Bereich. Auch kann alternativ oder zusätzlich auf der Beschichtung selbst eine Markierung und/oder Beschriftung vorgenommen werden, insbesondere wenn sie die Eigenschaften der Beschichtung nicht verändert. Vorteilhaft ist es, wenn die Beschriftung und/oder Markierung fortlaufend in einem vordefinierten Abstand erfolgt und beispielsweise einen Längenmaßstab erzeugt, so dass etwaige Beschichtungsmängel oder anderweitige Beschichtungsmerkmale als Funktion der Länge des Beschichtungsmaterials gespeichert werden können.It is also advantageous if the marking device and/or an inscription device is a writing device, in particular a laser writing device. As a result, an inscription and/or marking can be applied to the carrier or to the carrier material, in particular in an uncoated area. As an alternative or in addition, marking and/or inscription can also be carried out on the coating itself, in particular if it does not change the properties of the coating. It is advantageous if the inscription and/or marking occurs continuously at a predefined distance and, for example, generates a length scale so that any coating defects or other coating features can be stored as a function of the length of the coating material.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Markierung und/oder Beschriftung durch Striche, zumindest einen Strichcode und/oder zumindest einen Datenmatrixcode aufgebracht wird. Dadurch wird es ermöglicht, dass mit der Markierung und/oder Beschriftung eine definierte Information niedergelegt wird, insbesondere eine Positionsinformation.It is also advantageous if the marking and/or inscription is applied in the form of lines, at least one bar code and/or at least one data matrix code. This makes it possible for defined information, in particular position information, to be recorded with the marking and/or inscription.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die zumindest eine Markierung eine Bahnpositionsmarkierung einer Bahnposition der Beschichtung ist, insbesondere einer Beschichtungsbahn. Dadurch kann über die Markierung und/oder Beschriftung eine Eigenschaft der Beschichtung der lokalen Position zugeordnet werden, was in der weiteren Handhabung und/oder Verarbeitung der Beschichtung vorteilhaft sein kann. Beispielsweise kann ein Beschichtungsmangel zugeordnet werden, um den Bereich des Mangels bei der weiteren Bearbeitung auszusparen.Furthermore, it is advantageous if the at least one marking is a web position marking of a web position of the coating, in particular of a coating web. As a result, a property of the coating can be assigned to the local position via the marking and/or inscription, which can be advantageous in the further handling and/or processing of the coating. For example, a coating defect can be assigned in order to leave out the area of the defect during further processing.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die zumindest eine Markierung und/oder Bahnpositionsmarkierung und/oder der Längenmaßstab zur Positionsbestimmung der Beschichtung, insbesondere der Beschichtungsbahn, dient. Beispielsweise kann ein Beschichtungsmangel einer Position eindeutig zugeordnet werden, um den Bereich des Mangels bei der weiteren Bearbeitung auszusparen.It is also advantageous if the at least one marking and/or web position marking and/or the length scale is used to determine the position of the coating, in particular the coating web. For example, a coating defect can be clearly assigned to a position in order to leave out the area of the defect during further processing.

Auch ist es zweckmäßig, wenn die Überwachungsmittel zumindest einen der nachfolgenden Sensoren oder Mittel oder mehrere davon umfassen: optische Überwachungsmittel, eine Kamera, ein inline CT-Sensor, ein Stromsensor, ein Spannungssensor, ein induktiver Sensor, ein kapazitiver Sensor, ein Dickensensor, ein Schichtdickensensor. Damit können optische Messungen, elektrische Messungen von Strom, Spannung, elektrischem Widerstand etc. vorgenommen werden und/oder eine Erkennung der Rheologie der Slurry des Beschichtungsmaterials, die Beschichtungsdicke, die Beschichtungszusammensetzung, die Partikelmorphologie der Beschichtung etc.It is also expedient if the monitoring means comprise at least one of the following sensors or means or several of them: optical monitoring means, a camera, an inline CT sensor, a current sensor, a voltage sensor, an inductive sensor, a capacitive sensor, a thickness sensor, a layer thickness sensor. This allows optical measurements, electrical measurements of current, voltage, electrical resistance, etc. to be made and/or a detection of the rheology of the slurry of the coating material, the coating thickness, the coating composition, the particle morphology of the coating, etc.

Auch ist es bei einem weiteren Ausführungsbeispiel vorteilhaft, wenn eine Trocknungsvorrichtung vorgesehen ist zur Trocknung der Beschichtung, insbesondere ein Heizofen und/oder Heizspiralen. Dies kann als Durchlaufofen oder ähnliches ausgebildet sein, so dass die Beschichtung vor der Weiterverarbeitung vollständig getrocknet ist.It is also advantageous in a further exemplary embodiment if a drying device is provided for drying the coating, in particular a heating oven and/or heating coils. This can be designed as a continuous oven or the like, so that the coating is completely dry before further processing.

Weiterhin ist es auch vorteilhaft, wenn das Trägermaterial ein Bandmaterial ist und die Trägertransportvorrichtung eine Bandabwickelvorrichtung und/oder eine Bandaufwickelvorrichtung aufweist. So kann vorteilhaft ein bandartiger Film etc. als Träger für die Beschichtung dienen.Furthermore, it is also advantageous if the carrier material is a strip material and the carrier transport device has a strip unwinding device and/or a strip winding device. A band-like film etc. can advantageously serve as a carrier for the coating.

Die Aufgabe zu dem Verfahren wird mit den Merkmalen von Anspruch 10 gelöst.The object of the method is achieved with the features of claim 10.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung, insbesondere einer Beschichtung auf einem Träger zur Herstellung einer Anode und/oder einer Kathode, insbesondere einer Batteriezelle und/oder einer Batterieeinrichtung, wobei eine Vorrichtung zur Herstellung einer Beschichtung vorgesehen und verwendet wird, insbesondere einer Beschichtung auf einem Träger zur Herstellung einer Anode und/oder einer Kathode, insbesondere einer Batteriezelle und/oder einer Batterieeinrichtung, zum Auftragen eines Anodenmaterials und/oder eines Kathodenmaterials auf einem Träger, mit zumindest einem Materialbehälter oder mit mehreren Materialbehältern, wobei jedem Materialbehälter ein Dosierventil zugeordnet ist zum dosierten Auslassen eines Materials aus dem jeweiligen Materialbehälter, mit einer Mischeinrichtung, in welcher das dosierte Material des Materialbehälters oder das Material der Materialbehälter eingelassen und gemischt wird und mit zumindest einer Beschichtungsdüse, welcher das in der Mischeinrichtung gemischte Material zugeführt wird und welche das gemischte Material gezielt auslässt, mit einer Trägertransportvorrichtung, welche ein Trägermaterial transportiert, derart, dass das aus der zumindest einen Beschichtungsdüse ausgelassene gemischte Material gezielt auf dem Trägermaterial unter Relativbewegung zwischen dem Trägermaterial und der Beschichtungsdüse als Beschichtung aufgetragen wird, wobei Überwachungsmittel vorgesehen sind, welche zumindest eine Einstellung der Trägertransportvorrichtung und/oder zumindest eine Einstellung zumindest eines Dosierventils und/oder zumindest eine Einstellung einer Beschichtungsdüse und/oder das Trägermaterial und/oder das aufgetragene Beschichtungsmaterial und/oder die Eigenschaften der Beschichtung und/oder die Bahnposition des Beschichtungsmaterials und/oder Markierungen erkennt und diesbezügliche Daten erzeugt, mit einer Steuereinrichtung, welche die erzeugten Daten speichert und/oder auswertet zur Steuerung des zumindest einen Dosierventils und/oder der Beschichtungsdüse und/oder der Trägertransportvorrichtung.An exemplary embodiment of the invention relates to a method for producing a coating, in particular a coating on a carrier for producing an anode and/or a cathode, in particular a battery cell and/or a battery device, with a device for producing a coating being provided and used, in particular a coating on a carrier for producing an anode and/or a cathode, in particular a battery cell and/or a battery device, for applying an anode material and/or a cathode material to a carrier, with at least one material container or with a plurality of material containers, each material container having a Metering valve is assigned for the metered discharge of a material from the respective material container, with a mixing device, in which the metered material of the material container or the material of the material container is admitted and mixed and with at least one Coating nozzle, to which the material mixed in the mixing device is fed and which selectively discharges the mixed material, with a carrier transport device, which transports a carrier material in such a way that the mixed material discharged from the at least one coating nozzle specifically falls on the carrier material with relative movement between the carrier material and the coating nozzle is applied as a coating, monitoring means being provided which monitor at least one setting of the carrier transport device and/or at least one setting of at least one metering valve and/or at least one setting of a coating nozzle and/or the carrier material and/or the coating material applied and/or the Recognizes properties of the coating and/or the web position of the coating material and/or markings and generates data relating thereto, with a control device which stores the data generated and/or a evaluates to control the at least one metering valve and/or that of the coating die and/or the carrier transport device.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer Beschichtung auf einem Trägermaterial,
  • 2 eine schematische Darstellung einer Kathode als Beschichtung auf einem Trägermaterial, und
  • 3 eine schematische Darstellung einer Anode als Beschichtung auf einem Trägermaterial.
The invention is explained in detail below using an exemplary embodiment with reference to the drawing. In the drawing shows:
  • 1 a schematic representation of an embodiment of a device according to the invention for producing a coating on a carrier material,
  • 2 a schematic representation of a cathode as a coating on a carrier material, and
  • 3 a schematic representation of an anode as a coating on a carrier material.

Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Vorrichtung 1 zur Herstellung einer Beschichtung 2, insbesondere einer Beschichtung auf einem Träger 3 zur Herstellung einer Anode 4 und/oder einer Kathode 5, insbesondere einer Batteriezelle und/oder einer Batterieeinrichtung.The 1 shows a schematic representation of a device 1 for producing a coating 2, in particular a coating on a carrier 3 for producing an anode 4 and/or a cathode 5, in particular a battery cell and/or a battery device.

Dabei wird beispielsweise als Beschichtung 2 ein Anodenmaterial 6 und/oder ein Kathodenmaterial 7 auf einen Träger 3 aufgetragen, um so eine Anode 4 und/oder eine Kathode 5 auszubilden.In this case, for example, an anode material 6 and/or a cathode material 7 is applied as a coating 2 to a carrier 3 in order to form an anode 4 and/or a cathode 5 in this way.

Die Vorrichtung 1 weist zumindest einen Materialbehälter 8 oder mehrere Materialbehälter 8 auf, in welchen Ausgangsmaterialien zur Herstellung der Beschichtung 2 bereitgestellt werden.The device 1 has at least one material container 8 or a plurality of material containers 8 in which starting materials for producing the coating 2 are provided.

Für die Anode 4 können dies beispielsweise einzelne oder alle der folgenden Materialien sein: Graphit, Silizium, Binder, Lösungsmittel, Wasser, Leitruß, Carbon Nano Tubes (CNT), Graphen und/oder weitere Materialien.For the anode 4, this can be, for example, one or all of the following materials: graphite, silicon, binder, solvent, water, conductive carbon black, carbon nanotubes (CNT), graphene and/or other materials.

Für die Kathode 5 können dies beispielsweise einzelne oder alle der folgenden Materialien sein: LFP, NMC, NCA, Binder, Lösungsmittel, NMP oder Alternativen, Leitruß, Carbon Nano Tubes (CNT), Graphen und/oder weitere Materialien. Dabei sind NMC Mischoxide von Lithium, Mangan, Nickel und Cobalt mit der allgemeinen Formel LiaNixMnyCozO2. Weiterhin sind NCA Mischoxide von Lithium, Nickel, Cobalt und Aluminium mit der allgemeinen Formel LiNixCoyAlzO2. NMP ist ein Lösungsmittel, das auch N-Methyl-2-pyrrolidon genannt wird.For the cathode 5, this can be, for example, some or all of the following materials: LFP, NMC, NCA, binders, solvents, NMP or alternatives, conductive carbon black, carbon nanotubes (CNT), graphene and/or other materials. NMC are mixed oxides of lithium, manganese, nickel and cobalt with the general formula Li a Ni x Mn y Co z O 2 . Furthermore, NCA are mixed oxides of lithium, nickel, cobalt and aluminum with the general formula LiNi x Co y Al z O 2 . NMP is a solvent also called N-methyl-2-pyrrolidone.

Die einzelnen eingesetzten Ausgangsmaterialien können dabei jeweils getrennt in jeweils einem Materialbehälter 8 vorgehalten werden und/oder bereits vorgemischt, soweit dies möglich ist.The individual starting materials used can each be stored separately in a respective material container 8 and/or already premixed, insofar as this is possible.

Dabei ist jedem Materialbehälter 8 ein Dosierventil 9 zugeordnet zum dosierten Auslassen eines Materials aus dem jeweiligen Materialbehälter 8. Das ausgelassene Material wird in einer Mischeinrichtung 10 zusammengeführt und dort gemischt. Die Mischeinrichtung 10 kann dabei beispielsweise ein Extruder sein. In die Mischeinrichtung 10 wird das dosierte Material des Materialbehälters 8 oder das Material der Materialbehälter 8 eingelassen und gemischt. Aus der Mischeinrichtung 10 wird das gemischte Material mittels zumindest einer Beschichtungsdüse 11 oder mit mehreren Beschichtungsdüsen 11, welcher bzw. welchen das in der Mischeinrichtung 10 gemischte Material zugeführt wird gezielt ausgelassen und auf einen Träger 12 aufgetragen.Each material container 8 is assigned a dosing valve 9 for the metered discharge of a material from the respective material container 8. The material that is discharged is brought together in a mixing device 10 and mixed there. The mixing device 10 can be an extruder, for example. The metered material of the material container 8 or the material of the material container 8 is admitted into the mixing device 10 and mixed. The mixed material is specifically let out of the mixing device 10 by means of at least one coating nozzle 11 or with a plurality of coating nozzles 11 to which the material mixed in the mixing device 10 is fed and applied to a carrier 12 .

Weiterhin ist eine Trägertransportvorrichtung 13 vorgesehen, welche ein Trägermaterial transportiert, derart, dass das aus der zumindest einen Beschichtungsdüse 11 ausgelassene gemischte Material gezielt auf dem Trägermaterial des Trägers 12 unter Relativbewegung zwischen dem Trägermaterial und der Beschichtungsdüse 11 als Beschichtung aufgetragen wird.Furthermore, a carrier transport device 13 is provided, which transports a carrier material in such a way that the mixed material discharged from the at least one coating nozzle 11 is specifically applied as a coating to the carrier material of the carrier 12 with relative movement between the carrier material and the coating nozzle 11.

Dabei wird vorteilhaft das Trägermaterial des Trägers 12 relativ zur Beschichtungsdüse 11 bewegt. Auch kann die Beschichtungsdüse 11 alternativ oder zusätzlich bewegt werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Trägermaterial ein Bandmaterial und die Trägertransportvorrichtung 13 weist eine Bandabwickelvorrichtung 14 und/oder eine Bandaufwickelvorrichtung 15 auf.In this case, the carrier material of the carrier 12 is advantageously moved relative to the coating nozzle 11 . The coating nozzle 11 can also be moved as an alternative or in addition. In the exemplary embodiment shown, the carrier material is a strip material and the carrier transport device 13 has a strip unwinding device 14 and/or a strip winding device 15 .

Auch sind Überwachungsmittel 16 vorgesehen, welche zumindest eine Einstellung der Trägertransportvorrichtung 13, zumindest eine Einstellung zumindest eines Dosierventils 9, zumindest eine Einstellung einer Beschichtungsdüse 11, das Trägermaterial, das aufgetragene Beschichtungsmaterial, die Bahnposition des Beschichtungsmaterials und/oder Markierungen erkennt und diesbezügliche Daten erzeugt. Diese Daten werden zur Steuerung/Regelung des Beschichtungsprozesses und der Verwertung des beschichteten Elements genutzt.Monitoring means 16 are also provided, which detect at least one setting of the carrier transport device 13, at least one setting of at least one metering valve 9, at least one setting of a coating nozzle 11, the carrier material, the coating material applied, the web position of the coating material and/or markings and generate data relating thereto. This data is used to control/regulate the coating process and the recycling of the coated element.

Die Überwachungsmittel 16 umfassen beispielsweise zumindest einen der nachfolgenden Sensoren oder Mittel oder mehrere davon: optische Überwachungsmittel, eine Kamera, ein inline CT-Sensor, ein Stromsensor, ein Spannungssensor, ein induktiver Sensor, ein kapazitiver Sensor, ein Dickensensor, ein Schichtdickensensor.The monitoring means 16 include, for example, at least one of the following sensors or means or several of them: optical monitoring means, a camera, an inline CT sensor, a current sensor, a voltage sensor, an inductive sensor, a capacitive sensor, a thickness sensor, a layer thickness sensor.

Weiterhin ist eine Steuereinrichtung 17 vorgesehen, welche die erzeugten Daten speichert und/oder auswertet zur Steuerung des zumindest einen Dosierventils 9 und/oder der Beschichtungsdüse 11 und/oder der Trägertransportvorrichtung 13.Furthermore, a control device 17 is provided, which stores and/or evaluates the generated data for controlling the at least one dosing valve 9 and/or the coating nozzle 11 and/or the carrier transport device 13.

Beispielsweise ist optional auch eine Trocknungsvorrichtung 18 vorgesehen, welche der Trocknung der Beschichtung 2 dient. Dabei ist die Trocknungsvorrichtung 18 insbesondere mit einem Heizofen und/oder mit Heizspiralen ausgebildet.For example, a drying device 18 is also optionally provided, which serves to dry the coating 2 . The drying device 18 is designed in particular with a heating oven and/or with heating coils.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist bzw. sind eine Markierungseinrichtung 19 und/oder eine Beschriftungseinrichtung 20 vorgesehen, welche der Erzeugung zumindest einer Markierung oder einer Vielzahl von Markierungen und/oder eines Längenmaßstabs dient bzw. dienen. Diese Markierung bzw. diese Markierungen und/oder der Längenmaßstab können auf das Trägermaterial und/oder auf die Beschichtung aufgebracht werden, wobei die Aufbringung auf das Trägermaterial außerhalb der Beschichtung 2 bevorzugt wird.In a preferred exemplary embodiment, a marking device 19 and/or an inscription device 20 is/are provided, which serves to generate at least one marking or a multiplicity of markings and/or a length scale. This marking or these markings and/or the length scale can be applied to the carrier material and/or to the coating, application to the carrier material outside of the coating 2 being preferred.

Dabei ist es auch beispielsweise bevorzugt, wenn die Markierungseinrichtung 19 und/oder eine Beschriftungseinrichtung 20 eine Schreibeinrichtung ist, insbesondere eine Laserschreibeinrichtung ist. Dadurch kann mittels gesteuertem Laserlicht eine Markierung 21 und/oder Beschriftung 22 erfolgen, siehe auch die 2 und 3.It is also preferred here, for example, if the marking device 19 and/or an inscription device 20 is a writing device, in particular a laser writing device. As a result, a marking 21 and/or inscription 22 can be made by means of controlled laser light, see also FIG 2 and 3 .

Als Beschriftung 22 und/oder Markierung 21 können verschiedene Zeichen verwendet werden, auch Buchstaben und/oder Zahlen. Auch kann die Markierung 21 und/oder Beschriftung 22 durch Striche, zumindest einen Strichcode (Barcode) und/oder zumindest einen Datenmatrixcode 23 aufgebracht werden, wie auch beispielsweise als ein QR-Code. Diese Codes oder Zeichen können beispielsweise entlang des Trägers 2 bzw. entlang des Trägermaterials aufgebracht werden, um diesen zu markieren bzw. zu beschriften und/oder um einen Maßstab zu bilden, welcher als Längenmaß fungiert.Various characters can be used as inscription 22 and/or marking 21, including letters and/or numbers. The marking 21 and/or inscription 22 can also be applied in the form of lines, at least one barcode (barcode) and/or at least one data matrix code 23, as well as, for example, as a QR code. These codes or symbols can be applied, for example, along the carrier 2 or along the carrier material in order to mark or inscribe it and/or to form a scale that acts as a measure of length.

So kann die zumindest eine Markierung 21 eine Bahnpositionsmarkierung einer Bahnposition der Beschichtung 2 sein, insbesondere einer Beschichtungsbahn.Thus, the at least one marking 21 can be a web position marking of a web position of the coating 2, in particular a coating web.

Entsprechend kann die zumindest eine Markierung 21 und/oder Bahnpositionsmarkierung und/oder der Längenmaßstab zur Positionsbestimmung der Beschichtung 2, insbesondere der Beschichtungsbahn verwendet werden. Die 2 und 3 zeigen solche Beschichtungen 2 einer Kathode 5 bzw. einer Anode 4, bei welchen am Rand des Trägers 3 und benachbart zu der Beschichtung 2 entlang der Länge des Trägermaterials jeweils beabstandet zueinander Datenmatrixcodes 23 angeordnet sind, welche durch Striche 24 voneinander getrennt sind.Correspondingly, the at least one marking 21 and/or web position marking and/or the length scale can be used to determine the position of the coating 2, in particular the coating web. The 2 and 3 show such coatings 2 of a cathode 5 or an anode 4, in which data matrix codes 23 are arranged at a distance from one another at the edge of the carrier 3 and adjacent to the coating 2 along the length of the carrier material, which are separated from one another by lines 24.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung 2 sieht vor, dass mittels einer Vorrichtung 1 zur Herstellung der Beschichtung 2 die Beschichtung 2 erzeugt wird und diese mittels der Daten der Überwachungsmittel 16 überwacht und gesteuert wird.The method according to the invention for producing a coating 2 provides that the coating 2 is produced by means of a device 1 for producing the coating 2 and that this is monitored and controlled by means of the data from the monitoring means 16 .

Die Überwachungsmittel 16 überwachen dabei beispielsweise zumindest eine Einstellung der Trägertransportvorrichtung 13, zumindest eine Einstellung zumindest eines Dosierventils, zumindest eine Einstellung einer Beschichtungsdüse 11, das Trägermaterial, das aufgetragene Beschichtungsmaterial, die Bahnposition des Beschichtungsmaterials und/oder erkennt Markierungen 21 und erzeugt diesbezügliche Daten, wobei die vorgesehene Steuereinrichtung 17 die erzeugten Daten speichert und/oder auswertet zur Steuerung des zumindest einen Dosierventils 9 und/oder der Beschichtungsdüse 11 und/oder der Trägertransportvorrichtung 13.The monitoring means 16 monitor, for example, at least one setting of the carrier transport device 13, at least one setting of at least one metering valve, at least one setting of a coating nozzle 11, the carrier material, the coating material applied, the web position of the coating material and/or recognizes markings 21 and generates relevant data, whereby the control device 17 provided stores and/or evaluates the generated data to control the at least one metering valve 9 and/or the coating nozzle 11 and/or the carrier transport device 13.

Dabei können auch von der Markierungseinrichtung 19 und/oder von der Beschriftungseinrichtung 20 Markierungen 21 und/oder Beschriftungen 22 vorgenommen werden, um den Träger 3 und/oder die Beschichtung 2 zu markieren bzw. zu beschriften.The marking device 19 and/or the inscription device 20 can also make markings 21 and/or inscriptions 22 in order to mark or inscribe the carrier 3 and/or the coating 2 .

BezugszeichenlisteReference List

11
Vorrichtungcontraption
22
Beschichtungcoating
33
Trägercarrier
44
Anodeanode
55
Kathodecathode
66
Anodenmaterialanode material
77
Kathodenmaterialcathode material
88th
Materialbehältermaterial container
99
Dosierventildosing valve
1010
Mischeinrichtungmixing device
1111
Beschichtungsdüsecoating die
1212
Trägercarrier
1313
Trägertransportvorrichtungcarrier transport device
1414
Bandabwickelvorrichtungtape unwinding device
1515
Bandaufwickelvorrichtungtape winding device
1616
Überwachungsmittelmeans of surveillance
1717
Steuereinrichtungcontrol device
1818
Trocknungsvorrichtungdrying device
1919
Markierungseinrichtungmarking device
2020
Beschriftungseinrichtunglabeling facility
2121
Markierungmark
2222
Beschriftunglabeling
2323
Datenmatrixcodedata matrix code
2424
Strichdash

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • WO 9519052 A1 [0003, 0004]WO 9519052 A1 [0003, 0004]

Claims (10)

Vorrichtung (1) zur Herstellung einer Beschichtung (2), insbesondere einer Beschichtung (2) auf einem Träger (3, 12) zur Herstellung einer Anode (4) und/oder einer Kathode (5), insbesondere einer Batteriezelle und/oder einer Batterieeinrichtung, zum Auftragen eines Anodenmaterials (6) und/oder eines Kathodenmaterials (7) auf einem Träger (3, 12), mit zumindest einem Materialbehälter (8) oder mit mehreren Materialbehältern (8), wobei jedem Materialbehälter (8) ein Dosierventil (9) zugeordnet ist zum dosierten Auslassen eines Materials aus dem jeweiligen Materialbehälter (8), mit einer Mischeinrichtung (10), in welcher das dosierte Material des Materialbehälters (8) oder das Material der Materialbehälter (8) eingelassen und gemischt wird und mit zumindest einer Beschichtungsdüse (11), welcher das in der Mischeinrichtung (10) gemischte Material zugeführt wird und welche das gemischte Material gezielt auslässt, mit einer Trägertransportvorrichtung (13), welche ein Trägermaterial transportiert, derart, dass das aus der zumindest einen Beschichtungsdüse (11) ausgelassene gemischte Material gezielt auf dem Trägermaterial unter Relativbewegung zwischen dem Trägermaterial und der Beschichtungsdüse (11) als Beschichtung (2) aufgetragen wird, wobei Überwachungsmittel (16) vorgesehen sind, welche zumindest eine Einstellung der Trägertransportvorrichtung (13) und/oder zumindest eine Einstellung zumindest eines Dosierventils (9) und/oder zumindest eine Einstellung einer Beschichtungsdüse (11) und/oder das Trägermaterial und/oder das aufgetragene Beschichtungsmaterial und/oder die Eigenschaften der Beschichtung und/oder die Bahnposition des Beschichtungsmaterials und/oder Markierungen (21) erkennt und diesbezügliche Daten erzeugt, mit einer Steuereinrichtung (17), welche die erzeugten Daten speichert und/oder auswertet zur Steuerung des zumindest einen Dosierventils (9) und/oder der Beschichtungsdüse (11) und/oder der Trägertransportvorrichtung (13).Device (1) for producing a coating (2), in particular a coating (2) on a carrier (3, 12) for producing an anode (4) and/or a cathode (5), in particular a battery cell and/or a battery device , for applying an anode material (6) and/or a cathode material (7) on a carrier (3, 12), with at least one material container (8) or with several material containers (8), each material container (8) having a metering valve (9 ) is assigned for the metered discharge of a material from the respective material container (8), with a mixing device (10), in which the metered material of the material container (8) or the material of the material container (8) is admitted and mixed, and with at least one coating nozzle (11), which is supplied with the mixed material in the mixing device (10) and which selectively omits the mixed material, with a carrier transport device (13) which transports a carrier material ert, such that the mixed material discharged from the at least one coating nozzle (11) is applied as a coating (2) in a targeted manner to the carrier material with relative movement between the carrier material and the coating nozzle (11), monitoring means (16) being provided which at least an adjustment of the carrier transport device (13) and/or at least one adjustment of at least one dosing valve (9) and/or at least one adjustment of a coating nozzle (11) and/or the carrier material and/or the applied coating material and/or the properties of the coating and/or or detects the web position of the coating material and/or markings (21) and generates relevant data, with a control device (17) which stores and/or evaluates the generated data for controlling the at least one dosing valve (9) and/or the coating nozzle (11 ) and/or the carrier transport device (13). Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine Markierungseinrichtung (19) und/oder eine Beschriftungseinrichtung (20) vorgesehen ist bzw. sind, zur Erzeugung zumindest einer Markierung (21) oder einer Vielzahl von Markierungen (21) und/oder einen Längenmaßstab.Device (1) after claim 1 , characterized in that a marking device (19) and/or a labeling device (20) is/are provided for generating at least one marking (21) or a multiplicity of markings (21) and/or a length scale. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungseinrichtung (19) und/oder eine Beschriftungseinrichtung (20) eine Schreibeinrichtung ist, insbesondere eine Laserschreibeinrichtung.Device (1) after claim 2 , characterized in that the marking device (19) and/or an inscription device (20) is a writing device, in particular a laser writing device. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (21) und/oder Beschriftung (22) durch Striche (24), zumindest einen Strichcode und/oder zumindest einen Datenmatrixcode (23) aufgebracht wird.Device (1) after claim 2 or 3 , characterized in that the marking (21) and/or inscription (22) is applied by means of lines (24), at least one bar code and/or at least one data matrix code (23). Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Markierung (21) eine Bahnpositionsmarkierung einer Bahnposition der Beschichtung (2) ist, insbesondere einer Beschichtungsbahn.Device (1) after claim 2 , 3 or 4 , characterized in that the at least one marking (21) is a web position marking of a web position of the coating (2), in particular a coating web. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Markierung (21) und/oder Bahnpositionsmarkierung und/oder der Längenmaßstab zur Positionsbestimmung der Beschichtung (2) verwendbar ist, insbesondere der Beschichtungsbahn.Device (1) after claim 2 , 3 , 4 or 5 , characterized in that the at least one marking (21) and/or web position marking and/or the length scale can be used to determine the position of the coating (2), in particular the coating web. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsmittel (16) zumindest einen der nachfolgenden Sensoren oder Mittel oder mehrere davon umfassen: optische Überwachungsmittel (16), eine Kamera, ein inline CT-Sensor, ein Stromsensor, ein Spannungssensor, ein induktiver Sensor, ein kapazitiver Sensor, ein Dickensensor, ein Schichtdickensensor.Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the monitoring means (16) comprise at least one of the following sensors or means or several thereof: optical monitoring means (16), a camera, an inline CT sensor, a current sensor, a Voltage sensor, an inductive sensor, a capacitive sensor, a thickness sensor, a layer thickness sensor. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trocknungsvorrichtung (18) vorgesehen ist zur Trocknung der Beschichtung (2), insbesondere ein Heizofen und/oder Heizspiralen.Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a drying device (18) is provided for drying the coating (2), in particular a heating oven and/or heating coils. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial ein Bandmaterial ist und die Trägertransportvorrichtung (13) eine Bandabwickelvorrichtung (14) und/oder eine Bandaufwickelvorrichtung (15) aufweist.Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier material is a strip material and the carrier transport device (13) has a strip unwinding device (14) and/or a strip winding device (15). Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung (2), insbesondere einer Beschichtung (2) auf einem Träger (3, 12) zur Herstellung einer Anode (4) und/oder einer Kathode (5), insbesondere einer Batteriezelle und/oder einer Batterieeinrichtung, wobei eine Vorrichtung (1) zur Herstellung einer Beschichtung (2) vorgesehen und verwendet wird, insbesondere einer Beschichtung (2) auf einem Träger (3, 12) zur Herstellung einer Anode (4) und/oder einer Kathode (5), insbesondere einer Batteriezelle und/oder einer Batterieeinrichtung, zum Auftragen eines Anodenmaterials (6) und/oder eines Kathodenmaterials (7) auf einem Träger (3, 12), mit zumindest einem Materialbehälter (8) oder mit mehreren Materialbehältern (8), wobei jedem Materialbehälter (8) ein Dosierventil (9) zugeordnet ist zum dosierten Auslassen eines Materials aus dem jeweiligen Materialbehälter (8), mit einer Mischeinrichtung (10), in welcher das dosierte Material des Materialbehälters (8) oder das Material der Materialbehälter (8) eingelassen und gemischt wird und mit zumindest einer Beschichtungsdüse (11), welcher das in der Mischeinrichtung (10) gemischte Material zugeführt wird und welche das gemischte Material gezielt auslässt, mit einer Trägertransportvorrichtung (13), welche ein Trägermaterial transportiert, derart, dass das aus der zumindest einen Beschichtungsdüse (11) ausgelassene gemischte Material gezielt auf dem Trägermaterial unter Relativbewegung zwischen dem Trägermaterial und der Beschichtungsdüse (11) als Beschichtung (2) aufgetragen wird, wobei Überwachungsmittel (16) vorgesehen sind, welche zumindest eine Einstellung der Trägertransportvorrichtung (13) und/oder zumindest eine Einstellung zumindest eines Dosierventils (9) und/oder zumindest eine Einstellung einer Beschichtungsdüse (11) und/oder das Trägermaterial und/oder das aufgetragene Beschichtungsmaterial und/oder die Eigenschaften der Beschichtung und/oder die Bahnposition des Beschichtungsmaterials und/oder Markierungen (21) erkennt und diesbezügliche Daten erzeugt, mit einer Steuereinrichtung (17), welche die erzeugten Daten speichert und/oder auswertet zur Steuerung des zumindest einen Dosierventils (9) und/oder der Beschichtungsdüse (11) und/oder der Trägertransportvorrichtung (13).Method for producing a coating (2), in particular a coating (2) on a carrier (3, 12) for producing an anode (4) and / or a cathode (5), in particular a battery cell and / or a battery device, wherein a Device (1) is provided and used for producing a coating (2), in particular a coating (2) on a carrier (3, 12) for producing an anode (4) and/or a cathode (5), in particular a battery cell and /or a battery device for applying an anode material (6) and/or a cathode material (7) to a carrier (3, 12), with at least one material container (8) or with a plurality of material containers (8), each material container (8) a metering valve (9) is assigned for the metered discharge of a material from the respective material container (8), with a mixing device (10) in which the metered material of the material container (8) or the material of the material container (8) is let in and mixed and with at least one coating nozzle (11), to which the material mixed in the mixing device (10) is fed and which selectively discharges the mixed material, with a carrier transport device (13) which transports a carrier material, such that the mixed material discharged from the at least one coating nozzle (11) is applied as a coating (2) in a targeted manner to the carrier material with relative movement between the carrier material and the coating nozzle (11), monitoring means (16) being provided which control at least one setting of the carrier transport device (13) and/or at least one setting of at least one dosing valve (9) and/or at least one setting of a coating nozzle (11) and/or the carrier material and/or the coating material applied and/or the properties of the coating and/or the web position of the Coating material and / or markings (21) detects and generates relevant data, with a control device (17) which stores and/or evaluates the generated data for controlling the at least one dosing valve (9) and/or the coating nozzle (11) and/or the carrier transport device (13).
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