DE102021206037A1 - Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenfolie für die Herstellung einer Elektrode einer Batterie - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (34) zur Herstellung einer Elektrodenfolie (24) für die Herstellung einer Elektrode (16) einer Batterie (14). Eine Metallfolie (26) wird zugeführt, die mit einer ein Aktivmaterial aufweisenden Schicht (30) versehen ist. Die Metallfolie (26) und die Schicht (30) wird durch eine Öffnung (72) eines Formwerkzeugs (74) in einer Längsrichtung (48) gezogen, wobei sich der Querschnitt der Öffnung (72) entlang der Längsrichtung (48) zumindest abschnittsweise verjüngt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenfolie für die Herstellung einer Elektrode einer Batterie sowie eine Fertigungsvorrichtung.
  • In zunehmendem Maße werden Kraftfahrzeuge zumindest teilweise mittels eines Elektromotors angetrieben, sodass diese als Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug ausgestaltet sind. Zur Bestromung des Elektromotors wird üblicherweise eine Hochvoltbatterie herangezogen, die mehrere einzelne Batterien, auch als Batteriezellen bezeichnet, aufweist. Diese sind miteinander elektrisch in Reihe und/oder parallel geschaltet, sodass die an der Hochvoltbatterie anliegende elektrische Spannung einem Vielfachen der mittels jeder der Batterien bereitgestellten elektrischen Spannung entspricht.
  • Jede Batterie weist eine Anode, eine Kathode und einen dazwischen angeordneten Separator sowie einen Elektrolyten mit freibeweglichen Ladungsträgern auf. Als ein derartiger Elektrolyt wird beispielsweise eine Flüssigkeit herangezogen. In einer Alternative ist die Batterie als Festkörperbatterie ausgestaltet, und der Elektrolyt liegt als Festkörper vor. Die Anode und die Kathode, die die Elektroden der Batterie bilden, umfassen üblicherweise einen Träger, der als Stromableiter fungiert. An diesem ist üblicherweise ein Aktivmaterial befestigt, das ein Bestandteil einer auf den Träger aufgebrachten Schicht ist. Hierbei ist es möglich, dass in der Schicht bereits der Elektrolyt vorhanden ist, oder dieser wird nachträglich eingebracht. Zumindest jedoch ist das Aktivmaterial zur Aufnahme der Arbeitsionen, z.B. Li-Ionen, geeignet. Je nach Verwendung als Anode oder Kathode wird ein anderes Material für den Träger und eine unterschiedliche Art des Materials der Schicht verwendet.
  • Zur Herstellung der jeweiligen Elektrode wird üblicherweise eine Elektrodenfolie herangezogen, die die mit der Schicht versehene Metallfolie aufweist. Die Elektrodenfolie liegt dabei beispielsweise als Rollenware vor, sodass eine Lagerhaltung vereinfacht ist. Zum Herstellen der jeweiligen Elektroden wird die Elektrodenfolie von der Rolle ab zumindest teilweise abgerollt und entsprechend der gewünschten Größe der Elektrode abgelängt.
  • Die Elektrodenfolie selbst wird üblicherweise hergestellt, indem eine Metallfolien bereitgestellt wird, auf die die Schicht aufgetragen wird, beispielsweise in verflüssigtem Zustand, wofür zum Beispiel einer Rake verwendet wird. Alternativ hierzu wird die Schicht gedruckt oder beispielsweise als Pulver auf die Metallfolie aufgebracht und dort teilweise erwärmt, sodass sich ein Festkörper bildet.
  • Nach dem Auftragen auf die Metallfolie weist die Schicht eine vergleichsweise große Porosität auf. Um eine Stabilität zu erhöhen und einen Platzbedarf zu verringern wird diese daher üblicherweise durch einen Kalander geführt, an zwei zueinander parallel angeordnet Walzen aufweist. Durch diese wird die mit der Schicht versehene Metallfolie geführt, und mittels der Walzen wird die Schicht komprimiert. Hierbei ist es möglich, dass aufgrund der Druckausübung auf die Schicht die Walzen teilweise bogenförmig verformt werden, sodass die Dicke der Schicht nicht konstant ist. Infolgedessen ist ein elektrischer Kontakt der Elektroden der Batterie nicht durchgehend vorhanden, weswegen die Batterie eine verringerte Kapazität und/oder einen erhöhten elektrischen Widerstand aufweist. Auch ist es möglich, dass die Batterie vollständig unbrauchbar ist. Daher ist ein Nachbearbeiten nach dem Verlassen des Kalanders erforderlich, was Herstellungskosten erhöht. Ferner ist es erforderlich, dass die Oberfläche der Walzen stets frei von Fremdpartikeln ist, die anderweitig zu einer ungewollten Verformung der Schicht führen könnten oder einem Haftenbleiben von Teilen der Schicht an der Walzen nach dem Verlassen, sodass die Schicht und infolgedessen die Elektrodenfolie zerstört ist. Somit ist ein Aufwand weiter vergrößert.
  • Auch ist es möglich, dass bei einem vergleichsweise geringen Durchmesser der Walzen aufgrund der innerhalb einer vergleichsweise kurzen Strecke auf die Schicht aufgebrachten Kraft diese teilweise bricht oder Falten wirft. Zur Vermeidung hiervon wird die Schicht üblicherweise vergleichsweise stark erhitzt, wobei jede doch nicht sämtliche Materialien entsprechend hitzebeständig sind, sodass eine Materialauswahl verringert ist. Als Alternative ist es möglich, den Durchmesser der Walzen vergleichsweise groß zu wählen, sodass der Bereich, entlang dessen die Kraft auf die Schicht ausgeübt wird, vergleichsweise weit gestreckt ist. Aufgrund einer derartigen Ausformung der Walzen ist ferner die Wahrscheinlichkeit eines Anhaftens von Teilen der Schicht an der Walze verringert. Nachteilig hieran ist jedoch, dass das Gewicht der Walze vergleichsweise groß ist, und diese eine vergleichsweise große Oberfläche aufweist, die lediglich geringe Toleranzen aufweisen darf. Infolgedessen sind Herstellungskosten des Kalanders vergleichsweise groß. Auch ist es erforderlich, dass ein Haltegestell der Walzen vergleichsweise robust ausgestaltet ist, was ebenfalls Herstellungskosten erhöht. Zudem ist ein Platzbedarf des Kalanders vergleichsweise groß.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenfolie für die Herstellung einer Elektrode einer Batterie und eine besonders geeignete Fertigungsvorrichtung, wobei vorteilhafterweise ein Platzbedarf, Kosten und/oder ein Ausschuss reduziert sind.
  • Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Fertigungsvorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 6 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
  • Das Verfahren dient der Herstellung einer Elektrodenfolie für die Herstellung einer Elektrode einer Batterie. Die Batterie ist insbesondere ein galvanisches Element, das vorzugsweise zwei Elektroden aufweist, nämlich eine Anode und eine Kathode. Zwischen diesen ist im Montagezustand zweckmäßigerweise ein Separator angeordnet. Das Verfahren wird beispielsweise zur Herstellung lediglich der Elektrodenfolie für die Herstellung der Anode oder beispielsweise lediglich zur Herstellung der Elektrodenfolie für die Herstellung der Kathode verwendet. Zum Beispiel ist lediglich eine der Elektroden der Batterie mittels der gemäß dem Verfahren erstellten Elektrodenfolie erstellt, oder zweckmäßigerweise beide. Die Batterie weist vorzugsweise einen Elektrolyten auf, der eine Anzahl an freibeweglichen Ladungsträger, zweckmäßigerweise Ionen, bereitstellt. Beispielsweise ist der Elektrolyt ein Bestandteil der Anode und/oder Kathode oder ist zumindest geeignet, sich dort anzulagern und somit von diesen aufgenommen zu werden. Die Batterie ist beispielsweise eine Festkörperbatterie, sodass der Elektrolyt als Festkörper vorliegt. Besonders bevorzugt jedoch ist der Elektrolyt flüssig. Zum Beispiel ist die Batterie eine Sekundärbatterie.
  • Vorzugsweise ist die Batterie im bestimmungsgemäßen Zustand ein Bestandteil eines Kraftfahrzeugs. Hierfür ist die Batterie geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet. Im bestimmungsgemäßen Zustand ist die Batterie beispielsweise ein Bestandteil eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs, der mehrere derartige Batterien/Batteriezellen aufweist. Die Batterien sind insbesondere in einem Gehäuse des Energiespeichers angeordnet und miteinander elektrisch parallel und/oder in Reihe geschaltet. Somit ist die an dem Energiespeicher anliegende elektrische Spannung ein Vielfaches der mittels jeder der Batterien bereitgestellten elektrischen Spannung. Zweckmäßigerweise sind sämtliche Batterien dabei zueinander baugleich, was eine Fertigung vereinfacht. Das Gehäuse ist bevorzugt aus einem Metall gefertigt, beispielsweise einem Stahl, wie einem Edelstahl, oder einem Aluminium und/oder in einem Druckgussverfahren. Insbesondere ist das Gehäuse verschlossen ausgestaltet. Zweckmäßigerweise ist in das Gehäuse eine Schnittstelle eingebracht, die einen Anschluss des Energiespeichers bildet. Die Schnittstelle ist dabei elektrisch mit der Batterie kontaktiert, sodass ein Einspeisen von elektrischer Energie und/oder eine Entnahme von elektrischer Energie aus der Batterie von außerhalb des Energiespeichers möglich ist, sofern an den Anschluss ein entsprechender Stecker gesteckt ist.
  • Das Kraftfahrzeug ist bevorzugt landgebunden und weist vorzugsweise eine Anzahl an Rädern auf, von denen zumindest eines, vorzugsweise mehrere oder alle, mittels eines Antriebs angetrieben sind. Geeigneterweise ist eines, vorzugsweise mehrere, der Räder steuerbar ausgestaltet. Somit ist es möglich, das Kraftfahrzeug unabhängig von einer bestimmten Fahrbahn, beispielsweise Schienen oder dergleichen, zu bewegen. Dabei ist es zweckmäßigerweise möglich, das Kraftfahrzeug im Wesentlichen beliebig auf einer Fahrbahn zu positionieren, die insbesondere aus einem Asphalt, einem Teer oder Beton gefertigt ist. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Nutzkraftwagen, wie ein Lastkraftwagen (Lkw) oder ein Bus. Besonders bevorzugt jedoch ist das Kraftfahrzeug ein Personenkraftwagen (Pkw).
  • Mittels des Antriebs erfolgt zweckmäßigerweise eine Fortbewegung des Kraftfahrzeugs. Zum Beispiel ist der Antrieb, insbesondere der Hauptantrieb, zumindest teilweise elektrisch ausgestaltet, und das Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Elektrofahrzeug. Der Elektromotor wird zum Beispiel mittels des Energiespeichers betrieben, der geeigneterweise als eine Hochvoltbatterie ausgestaltet ist. Mittels der Hochvoltbatterie wird zweckmäßigerweise eine elektrische Gleichspannung bereitgestellt, wobei die elektrische Spannung zum Beispiel zwischen 200 V und 800 V und beispielsweise im Wesentlichen 400 V beträgt. Vorzugsweise ist zwischen des Energiespeichers und dem Elektromotor ein elektrischer Umrichter angeordnet, mittels dessen die Bestromung des Elektromotors eingestellt wird. In einer Alternative weist der Antrieb zusätzlich einen Verbrennungsmotor auf, sodass das Kraftfahrzeug als Hybrid-Kraftfahrzeug ausgestaltet ist. In einer Alternative wird mittels des Energiespeichers ein Niedervoltbordnetz des Kraftfahrzeugs gespeist, und mittels des Energiespeichers wird insbesondere eine elektrische Gleichspannung von 12 V, 24 V oder 48 V bereitgestellt.
  • In einer Alternative ist die Batterie ein Bestandteil eines Flurförderfahrzeug, einer Industrieanlage, eines handgeführten Geräts, wie beispielsweise eines Werkzeugs, insbesondere eines Akkuschraubers. In einer weiteren Alternative ist die Batterie ein Bestandteil einer Energieversorgung und wird dort beispielsweise als sogenannte Pufferbatterie verwendet. In einer weiteren Alternative ist die Batterie ein Bestandteil eines tragbaren Geräts, beispielsweise eines tragbaren Mobiltelefons, oder eines sonstigen Wearables. Auch ist es möglich, eine derartige Batterie im Campingbereich, Modellbaubereich oder für sonstige Outdoor-Aktivitäten zu verwenden.
  • Die oder jede Elektrode der Batterie wird hierbei insbesondere aus der jeweiligen Elektrodenfolie erstellt, wobei sich zweckmäßigerweise die Materialien der Elektrodenfolie, je nach Verwendung, zueinander unterscheiden. Beispielsweise wird die jeweilige Elektrodenfolie bereits als Elektrode herangezogen, oder besonders bevorzugt wird aus der Elektrodenfolie die Elektrode zumindest teilweise aus- oder abgeschnitten. Mit anderen Worten wird die Elektrodenfolie auf die Form der Elektrode angepasst. Sofern die Elektrodenfolie als Rollenware vorliegt, wird diese vorzugsweise zunächst abgewickelt und abgelängt. Insbesondere betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode einer der Batterie, wobei die Elektrode aus der gemäß dem Verfahren erstellten Elektrodenfolie geschnitten, insbesondere abgelängt, wird, sodass die Form der Elektrodenfolie auf die gewünschte Form der Elektrode angepasst wird.
  • Das Verfahren sieht vor, dass in einem ersten Arbeitsschritt eine Metallfolie zugeführt, also insbesondere bereitgestellt, wird, die mit einer Schicht versehen ist. Die Metallfolie bildet hierbei nach Abschluss des Verfahrens insbesondere einen Ableiter, auch als Träger bezeichnet, der jeweiligen Elektrode. Beispielsweise wird als Metallfolie eine Kupferfolie verwendet, wenn als Elektrode die Anode erstellt wird. Falls hingegen als Elektrode die Kathode herangezogen wird, wird als Metallfolie zweckmäßigerweise eine Aluminiumfolie verwendet. Die Metallfolie ist im Wesentlichen zweidimensional und weist insbesondere in der dritten Dimension eine vergleichsweise geringe Dicke auf. Insbesondere ist Dicke zwischen 5 µm und 12 µm. Beispielsweise ist lediglich eine der Seiten der Metallfolie mit der Schicht versehen oder besonders bevorzugt beide Seiten. Zweckmäßigerweise ist ein Rand der Metallfolie frei von der Schicht. Der Rand umfasst dabei eine Kante der Metallfolie und reicht hierbei insbesondere von einer Kante der Metallfolie in Richtung deren mittleren Bereichs. Der Rand ist vorzugsweise durchgängig und die Fläche des Rands ist geeigneterweise geringer als 20 %, 10 % oder 5 % der vollständigen Fläche der Metallfolie. Insbesondere erstreckt sich der Rand senkrecht zur Kante maximal 10 % der vollständigen Ausdehnung der Metallfolie senkrecht zu dieser Kante. Sofern die Metallfolie auf beiden Seiten mit der Schicht versehen ist, ist insbesondere der Rand auf beiden Seiten frei von der Schicht. Vorzugsweise sind hierbei die zueinander freien Bereiche deckungsgleich zueinander.
  • Vorzugsweise erstreckt sich hierbei die Metallfolie in einer Längsrichtung und weist in diese beispielsweise die größte Ausdehnung auf. Vorzugsweise wird, sofern die Metallfolie mit oder ohne die Schicht auf einer Rolle aufgerollt ist, diese in der Längsrichtung abgerollt, sodass eine Achse der Rolle senkrecht zur Längsrichtung ist. Die Breite der Metallfolie, also eine der Ausdehnungen senkrecht zur Längsrichtung, ist hierbei beispielsweise zwischen 50cm und 1 cm, zwischen 20cm und 5cm und insbesondere gleich 10cm.
  • Die Dicke der Schicht, also deren Ausdehnung senkrecht zur Hauptausdehnungsrichtung der Metallfolie, ist insbesondere zwischen 40 µm und 100 µm und beispielsweise zwischen 50 µm und 80 µm. Die Schicht weist ein Aktivmaterial auf. Als Aktivmaterial wird beispielsweise ein Lithium-Metall-Oxid, wie Lithium-Cobalt(III)-Oxid (LiCoO2), NMC, NCA oder LFP verwendet. Alternativ wird als Aktivmaterial NMC622 oder NMC811 herangezogen. Die Wahl des Aktivmaterials ist hierbei insbesondere abhängig davon, ob die Elektrode die Kathode oder Anode bildet. Die Schicht umfasst beispielsweise zusätzlich zu dem Aktivmaterial einen Binder, ein Lösungsmittel und/oder ein Leitadditiv, wie Leitruß.
  • Ferner wird die Metallfolie und die Schicht durch eine Öffnung eines Formwerkzeugs in der Längsrichtung gezogen, in der sich insbesondere die Metallfolie erstreckt. Insbesondere erfolgt hierbei keine Relativbewegung der Metallfolie bezüglich der Schicht, zumindest nicht in Längsrichtung. Die Öffnung des Formwerkzeugs erstreckt sich zweckmäßigerweise in der Längsrichtung, und der Querschnitt der Öffnung senkrecht zur Längsrichtung verjüngt sich entlang der Längsrichtung zumindest abschnittsweise. Somit ist an einem Ende des Formwerkzeugs in der Längsrichtung der Querschnitt der Öffnung größer als an dem gegenüberliegenden Ende des Formwerkzeugs. Vorzugsweise ist der Querschnitt der Öffnung senkrecht zur Längsrichtung stets rechteckförmig, wobei eine Breite des Querschnitts der Öffnung, die insbesondere parallel zur Ausdehnung der Metallfolie ist, stets konstant ist. Mit anderen Worten wird aufgrund der Verjüngung des Querschnitts der Öffnung der Abstand zwischen dem Formwerkzeug und der Metallfolie verringert. Dabei ist der Abstand zwischen dem Formwerkzeug und der Metallfolie zweckmäßigerweise bei Verlassen des Formwerkzeugs geringer als bei Einführen.
  • Die Metallfolie und die Schicht liegen zumindest nach dem diese in die Öffnung eingeführt sind an dem Formwerkzeug mechanisch an, beispielsweise direkt oder über einen weiteren Bestandteil. Zweckmäßigerweise verjüngt sich anschließend in Längsrichtung der Querschnitt weiter, sodass die auf der Metallfolie aufgebrachte Schicht mittels des Formwerkzeug komprimiert wird. Mit anderen Worten wird mittels des Formwerkzeug auf die Schicht eine Kraft aufgebracht, sodass diese komprimiert wird. Falls beispielsweise die Metallfolie lediglich einseitig mit der Schicht versehen ist, liegt die nicht mit der Schicht versehene Seite der Metallfolie vorzugsweise mechanisch direkt an zumindest einem Teil des der Öffnung an. Falls die Metallfolie beidseitig mit jeweils der Schicht versehen ist, verjüngt sich der Querschnitt zweckmäßigerweise symmetrisch bezüglich der Metallfolie, sodass diese im Wesentlichen geradlinig durch die Öffnung in Längsrichtung bewegt wird, wobei auf die beiden gegenüberliegenden Schichten im Wesentlichen die gleiche Kraft ausgeübt wird. Zusammenfassend wirkt das Formwerkzeug nach Art einer Düse (engl.: „Drawing Die“). Bevorzugt wird die Metallfolie symmetrisch bezüglich der Öffnung ausgerichtet. Auf diese Weise ist eine Kraftausübung auf die Schicht(en) vergleichmäßigt, und eine Qualität der hergestellten Elektrodenfolie erhöht.
  • Aufgrund der Öffnung weist somit die Schicht nach Passage des Formwerkzeugs eine geringere Dicke, also eine Ausdehnung senkrecht zur Metallfolie, und/oder erhöhte Dichte auf. Geeigneterweise ist eine Porosität verringert. Vorzugsweise erfolgt hierbei eine Komprimierung der Schicht zwischen 40 % und 30 %, beispielsweise von im Wesentlichen 35 %, wobei jeweils zweckmäßigerweise eine Abweichung von 5 %, 2 % oder 0 % vorhanden ist. Zusammenfassend wird somit des Formwerkzeug zur Komprimierung der Schicht herangezogen, sodass deren Dichte erhöht wird.
  • Vorzugsweise wird zum Durchführen des Verfahrens eine entsprechend ausgestaltete Fertigungsvorrichtung verwendet, die somit ein entsprechendes Formwerkzeug aufweist. Geeigneterweise wird somit das Verfahren zumindest teilweise mittels der Fertigungsvorrichtung durchgeführt, die folglich entsprechend des Verfahrens betrieben ist. Zum Beispiel wird zum Ziehen der Metallfolie und der Schicht durch das Formwerkzeug eine Ziehvorrichtung der Fertigungsvorrichtung verwendet. Besonders bevorzugt ist der Rand der Metallfolie frei von der Schicht, sodass dort beispielsweise eine Ziehvorrichtung der Fertigungsvorrichtung angreift, damit die Metallfolie mit der Schicht durch die Öffnung gezogen wird. Somit ist eine Beschädigung der Schicht mittels der Ziehvorrichtung im Wesentlichen ausgeschlossen. Alternativ oder in Kombination hierzu weist die Fertigungsvorrichtung eine Zentriervorrichtung auf, mittels derer die Metallfolie bezüglich der Öffnung zentriert wird, sodass diese im Wesentlichen symmetrisch bezüglich des Formwerkzeugs ausgerichtet wird.
  • Aufgrund des Formwerkzeugs ist es möglich, über einen vergleichsweise langen Abschnitt in Längsrichtung die Kraft, die zum Komprimieren der Schicht führt, auf dieses auszuüben, sodass eine mechanische Überlastung der Schicht, und damit einhergehende Verspannungen, vermieden werden. Infolgedessen wird ein Ausbilden von Rissen oder Brüchen in dem Aktivmaterial oder sonstigen Bestandteilen der Schicht vermieden. Auch ist es möglich, die Metallfolie mit der Schicht mit einer vergleichsweise hohen Geschwindigkeit durch das Formwerkzeug zu führen, wenn dieses eine vergleichsweise große Länge in Längsrichtung aufweist, wobei dennoch eine Beschädigung der Schicht bei der Komprimierung vermieden ist.
  • Hierbei sind mit Ausnahme der Metallfolie und der Schicht keine bewegten Massen vorhanden, und es ist möglich, das Formwerkzeug im Wesentlichen starr auszugestalten. Somit ist eine Konstruktion vereinfacht, und eine Stabilisierung des Formwerkzeugs ist im Vergleich zu einem entsprechenden Kalander oder einer Kalanderwalze mit vergleichsweise einfachen Mitteln möglich. Folglich ist die Herstellung vereinfacht und Herstellungskosten für eine entsprechende Fertigungsvorrichtung sind verringert. Zudem wird bei dem Verfahren die Form der Oberfläche im Wesentlichen lediglich durch den die Öffnung bildenden Abschnitt des Formwerkzeugs beeinflusst, oder es ist zumindest möglich, die entsprechende Fertigungsvorrichtung derart auszugestalten. Folglich ist es lediglich erforderlich, diesen Abschnitt vergleichsweise eben/plan auszugestalten, wohingegen es bei einer Kalanderwalze erforderlich ist, dass der vollständige Umfang eben/plan ist. Somit sind auch deswegen Herstellungskosten der Fertigungsvorrichtung verringert. Zudem sind aufgrund des Formwerkzeugs ein Platzbedarf im Vergleich zu einem Kalander verringert und auch ein Gewicht der Fertigungsvorrichtung. Auch wird aufgrund der im Vergleich zu dem Kalander erhöhten Ausdehnung in Längsrichtung des Formwerkzeugs wird ein Ablösen von Teilen der Schicht von der Metallfolie sicher vermieden.
  • Besonders bevorzugt wird die Metallfolie und die Schicht vor Einführen in das Formwerkzeugs erwärmt. Insbesondere wird hierbei die Schicht auf zwischen 50° C und 120° C, zwischen 70° C und 100° C oder auf zwischen 80° oder 90 °C erwärmt. Beispielsweise erfolgt die Erwärmung mittels einer Wärmvorrichtung. Mittels der Wärmvorrichtung wird zum Beispiel warme Luft auf die Schicht geblasen, sodass zumindest deren Oberfläche erwärmt wird. Alternativ oder in Kombination zum Beblasen mit warmer Luft wird beispielsweise die Schicht mittels einer erwärmten Rolle erwärmt, entlang derer die Schicht geführt wird.
  • Aufgrund des Erwärmens wird insbesondere eine Geschmeidigkeit der Schicht erhöht, sodass eine Beschädigung dieser bei Durchziehen durch das Formwerkzeug weiter ausgeschlossen ist. Zudem wird aufgrund der Erwärmung beispielsweise ein etwaiger Binders der Schicht aktiviert, insbesondere sofern diese zunächst pulverförmig oder zumindest trocken auf die Metallfolie aufgebracht wird. Alternativ oder in Kombination hierzu wird der etwaiger Bindern mittels des Erwärmens zum Erstellen der Schicht aufgeschmolzenen. Zusammenfassend wird mittels des Erwärmens zusätzlich die Schicht erstellt oder zumindest deren Eigenschaften verändert. Somit sind vergleichsweise wenige Arbeitsschritte erforderlich, bzw. unterschiedliche Arbeitsschritte werden mittels des Erwärmens zusammengefasst, sodass eine Herstellungsgeschwindigkeit für die Elektrodenfolie erhöht ist.
  • Besonders bevorzugt wird beispielsweise die Metallfolie und die Schicht nach Verlassen des Formwerkzeugs abgekühlt, beispielsweise mittels Anblasens mit kalter Luft und/oder durch Umgebungsluft auf Raumtemperatur. Besonders bevorzugt jedoch wird die Metallfolie und die Schicht in dem Formwerkzeug bereits abgekühlt. Vorzugsweise erfolgt das Abkühlen auf Raumtemperatur oder zumindest die Temperatur, die außerhalb des Formwerkzeugs vorherrscht. Hierfür weist das Formwerkzeug zweckmäßigerweise Kühlkanäle auf, durch die beispielsweise ein Fluid geführt wird, insbesondere Wasser oder Wasser-Glykol-Gemisch. Vorzugsweise erfolgt das Abkühlen in einem in Längsrichtung hinteren Bereich des Formwerkzeugs, beispielsweise in der hinteren Hälfte in Längsrichtung, dem hinteren Drittel, dem hinteren Viertel oder dem hinteren Zehntel.
  • Aufgrund des Abkühlens ist eine Formbeständigkeit/Steifigkeit der Schicht bei Verlassen des Formwerkzeugs erhöht, und ein Ausbilden von (mechanischen) Spannungen nach Verlassen des Formwerkzeugs ist im Wesentlichen vermieden. Zudem ist aufgrund der erhöhten Formbeständigkeit eine Robustheit der Schicht und daher ein Durchziehen dieser durch das Formwerkzeug erleichtert. Vorzugsweise wird hierfür eine Ziehvorrichtung verwendet, die eine Walze aufweist, die insbesondere in Längsrichtung hinter dem Formwerkzeug angeordnet ist, und mittels derer entlang deren Umfang zumindest abschnittsweise die Metallfolie und die Schicht bewegt werden. Zweckmäßigerweise ist die Walze aus einem Gummi oder Kunststoff, vorzugsweise Polyurethan, erstellt, sodass eine Beschädigung der Schicht mittels der Ziehvorrichtung vermieden wird. Vorzugsweise ist in den Umfang der Walze der Ziehvorrichtung eine Struktur eingebracht, sodass ein Durchrutschen der Metallfolie und der Schicht durch die Walze vermieden wird. Die Höhe der Strukturen sind dabei bevorzugt vergleichsweise gering, und insbesondere kleiner oder gleich 0,2 mm. Somit wird die Schicht mittels der Ziehvorrichtung vergleichsweise gering belastet.
  • Beispielsweise liegt die Schicht beim Ziehen durch die Öffnung des Formwerkzeugs direkt mechanisch an dem Formwerkzeug an. Somit sind vergleichsweise wenige Bauteile erforderlich, was eine Komplexität der Fertigungsvorrichtung verringert. Zur Reduzierung einer Reibung wird beispielsweise zwischen diesen ein Schmiermittel eingebracht. Zweckmäßigerweise ist dieses kohlenstoffbasiert. Alternativ oder bevorzugt in Kombination hierzu wird als Schmiermittel ein Material verwendet, das auch ein Bestandteil der Schicht ist. Vorzugsweise wird als Schmiermittel ein Kohlensäuredimethylester (dimethylcarbonat) herangezogen. Falls dieses Schmiermittel in die Schicht eindringt, erfolgt somit keine wesentliche chemische Veränderung der Schicht.
  • Auch ist, insbesondere sofern Kohlensäuredimethylester verwendet wird und dieses teilweise von der Schicht aufgenommen wird, eine Aufnahmefähigkeit eines flüssigen Elektrolyten durch die Schicht verbessert.
  • Alternativ hierzu wird vor Einführen in das Formwerkzeug auf die Schicht ein Trägerband aufgebracht, sodass sich die Schicht zwischen dem Trägerband und der Metallfolie befindet. Das Trägerband wird dabei mit durch die Öffnung gezogen. Aufgrund des Trägerbands erfolgt somit keine Relativbewegung der Schicht zu dem Trägerband bei der Kompression/Komprimieren der Schicht, sodass ein Ausbilden einer übermäßigen mechanische Belastung/Spannung in der Schicht vermieden ist. Die Relativbewegung erfolgt vielmehr zwischen dem Trägerband und dem Formwerkzeug. Dabei wird über das Trägerband die mechanische Kraft auf die Schicht ausgeübt, sodass dies komprimiert wird. Mittels des Trägerbands wird hierbei ein Anhaften der Schicht an dem Formwerkzeug verhindert. Insbesondere wird mittels des Trägerbands die Schicht zweckmäßigerweise vollständig in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung an der der Metallfolie abgewandten Oberfläche abgedeckt und somit mittels des Trägerbands geschützt. Sofern die Metallfolie beidseitig mit jeweils einer Schicht versehen ist, wird dabei zweckmäßigerweise auf jeder der Schichten jeweils ein entsprechendes Trägerband angeordnet.
  • Vorzugsweise ist das Trägerband derart ausgestaltet, dass dieses beim Durchführen durch die Öffnung nicht oder lediglich elastisch verformt wird. Hierfür weist das Trägerband wird beispielsweise eine vergleichsweise hohe Dichte auf. Das Trägerband weist insbesondere eine Metalllage auf, die beispielsweise aus Titan oder eine Titanlegierung erstellt ist. Alternativ ist die Metalllage zum Beispiel aus einem Edelstahl erstellt. Die Metalllage liegt dabei beim Durchführen durch die Öffnung zweckmäßigerweise mechanisch direkt an der Schicht an. Die Lage weist beispielsweise eine Dicke zwischen 1 mm und 5 mm beispielsweise im Wesentlichen gleich 2 mm auf.
  • Besonders bevorzugt ist die Metalllage auf der dem Formwerkzeug zugewandten Seite mit einer Beschichtung versehen. Besonders bevorzugt dient die Beschichtung der Verringerung einer Reibung, sodass ein Energiebedarf zum Ziehen der Metallfolie und der Schicht durch die Öffnung, wobei die Schicht komprimiert wird, verringert ist. Besonders bevorzugt wird als Beschichtung Molybdändisulfid (MoS2) verwendet. Insbesondere ist die Dicke der Beschichtung zwischen 0, 1 mm und 1 mm, und zweckmäßigerweise gleich 0,5 mm. Insbesondere umfasst die Beschichtung zusätzlich zu Molybdändisulfid auch Chrom, beispielsweise zu zwischen 25 % und 35 % und insbesondere gleich 30 %. Alternativ hierzu wird als Beschichtung PTFE herangezogen. In einer Alternative ist das Trägerband beispielsweise eine aus einem Kunststoff oder Gummi hergestellt oder weist zumindest eine Kunststoff- / Gummilage auf. Diese ist zweckmäßigerweise auf der dem Formwerkzeug zugewandten Seite mit der Beschichtung versehen, beispielsweise ebenfalls Molybdändisulfid oder PTFE. Mittels des Kunststoffs oder Gummi ist hierbei Aufwand verringert, und eine Komplexität sowie die Kräfte zum Aufbringen des Trägerbands sind verringert.
  • Besonders bevorzugt wird das Trägerband mittels einer Aufbringvorrichtung auf die Schicht aufgebracht, und zweckmäßigerweise darauf gepresst, insbesondere mittels einer Stahlwalze. Zum Beispiel weist der an der Schicht anliegende Teil des Trägerbands, insbesondere die Kunststoff- oder Metalllage Strukturen/Texturen auf, die zumindest teilweise in die Schicht eingreifen. Die Höhe der Strukturen sind dabei besonders bevorzugt vergleichsweise gering, und insbesondere kleiner oder gleich 0,2 mm oder 0,1 mm. Auf diese Weise ist ein Anhaften des Trägerbands an der Struktur beim Ziehen verbessert, wobei mittels des Trägerbands die Oberfläche der Schicht lediglich vergleichsweise gering verändert wird. Aufgrund des Eingreifens des Trägerbands in die Schicht, wird diese teilweise verformt, und eine Rauheit erhöht oder zumindest eine Ebenheit verringert. Mit anderen Worten ist die Oberfläche vergrößert. Insbesondere wird in einem nachfolgenden Arbeitsschritt diese Veränderung der Oberfläche rückgängig gemacht, sodass diese erneut vergleichsweise eben ist. Alternativ hierzu verbleibt die Verformung. Aufgrund der vergrößerten Oberfläche ist dabei eine Aufnahme eines Elektrolyten verbessert, Insbesondere sofern diese flüssig ist.
  • Vorzugsweise umfasst greift die Ziehvorrichtung an dem Trägerband an, sodass die zum Ziehen erforderliche Kraft vergleichsweise großflächig auf die Schicht und die Metallfolie aufgebracht wird, sodass ein Ablösen dieser untereinander oder eine Beschädigung vermieden wird. Insbesondere weist die Ziehvorrichtung eine Walze auf, mittels derer das Trägerband durch das Formwerkzeug gezogen wird. Falls das Trägerband jedoch eine Beschichtung aufweist, mittels derer eine Reibung verringert wird, umfasst die Ziehvorrichtung beispielsweise einen Greifer, insbesondere einen Vakuumgreifer, eine Klaue oder einen sonstigen mechanischen Greifer, mittels dessen das Ziehen erfolgt. Insbesondere umfasst die Ziehvorrichtung mehrere derartige Greifer, die insbesondere sukzessive an dem Trägerband angreifen, sodass dieses und folglich auch die Metallfolie und die Schicht im Wesentlichen kontinuierlich durch das Formwerkzeug gezogen werden. Insbesondere sind hierbei die Greifer an einer Walze oder einem sonstigen Rad angeordnet.
  • Insbesondere wird das Trägerband nach Passieren der Ziehvorrichtung von der Schicht abgelöst. Dies erfolgt beispielsweise mittels einer Ablösevorrichtung, wie einer Klinge. Somit wird ein Anhaften der Schicht an dem Trägerband bei Ablösen vermieden.
  • Beispielsweise wird die Schicht und die Metallfolie mehrmals durch das Formwerkzeug gezogen, wobei bei jedem Durchziehen der Querschnitt der Öffnung verringert wird. Mit anderen Worten ist das Formwerkzeug einstellbar, wobei bei jedem erneuten Durchziehen die Öffnung weiter verringert wird. Auf diese Weise ist es möglich, bei jedem der Durchgänge lediglich eine vergleichsweise geringe Kompression/Kompressionsrate der Schicht zu wählen. Somit ist eine mechanische Belastung der Schicht verringert, wobei nach Abschluss des Verfahrens dennoch die Schicht eine vergleichsweise geringe Dicke und daher auch hohe Dichte aufweist.
  • Besonders bevorzugt jedoch wird gemäß dem Verfahren die Metallfolie und die Schicht nach Passieren des Formwerkzeugs durch eine Öffnung eines zweiten Formwerkzeugs in der Längsrichtung gezogen, wobei sich der Querschnitt der Öffnung des zweiten Formwerkzeugs ebenfalls entlang der Längsrichtung zumindest abschnittsweise verjüngt. Hierbei liegt beim Ziehen durch die Öffnung des zweiten Formwerkzeugs die Schicht zumindest in einem Abschnitt direkt oder indirekt über weitere Bestandteile, an dem zweiten Formwerkzeug an, sodass mittels des zweiten Formwerkzeugs ebenfalls eine Komprimierung der Schicht erfolgt.
  • Beispielsweise wird hierbei die Metallfolie nach Passieren des Formwerkzeugs zunächst zwischengelagert und in einem zeitlichen Abstand durch das zweite Formwerkzeug gezogen. Besonders bevorzugt jedoch befindet sich das zweite Formwerkzeug in Längsrichtung anschließend an das Formwerkzeug, und die Metallfolie und die Schicht werden durch beide sukzessive gezogen. Somit ist ein Arbeitsaufwand vergleichsweise gering. Da mehrere derartige Formwerkzeug vorhanden sind, ist ein mehrfaches Erwärmen und Abkühlen der Metallfolie und der Schicht nicht erforderlich, weswegen ein Energiebedarf verringert ist.
  • Zusammenfassend erfolgt somit mittels des zweiten Formwerkzeugs ein erneutes Komprimieren ein weiteres Komprimieren der Schicht, wobei mittels jedes der Formwerkzeug die Dichte der Schicht jeweils weiter erhöht wird. Beispielsweise umfasst die Fertigungsvorrichtung mehrere derartige zweite Formwerkzeug, sodass mittels jedes dieser lediglich eine geringe Kompression erfolgt. Somit ist eine Beschädigung der Schicht im Wesentlichen ausgeschlossen. Besonders bevorzugt sind jedoch lediglich die beiden Formwerkzeuge vorhanden, sodass eine Größe der Fertigungsvorrichtung nicht übermäßig erhöht ist.
  • Insbesondere erfolgt mittels des zweiten Formwerkzeugs lediglich eine vergleichsweise geringe Kompression der Schicht, insbesondere lediglich zwischen 3 % und 10 %, beispielsweise im Wesentlichen um 5 %, wobei jeweils zum Beispiel eine Abweichung von 1 % oder 0 % vorhanden ist. Aufgrund der vergleichsweisen geringen Kompression ist eine mechanische Belastung der Schicht mittels des zweiten Formwerkzeugs vergleichsweise gering, und ein Anhaften an diesem ist im Wesentlichen vermieden. Auch wird mittels des zweiten Formwerkzeugs lediglich im Wesentlichen eine Glattheit der Schicht auf der dem Metallfolie gegenüberliegenden Seite erstellt. Insbesondere sofern das Trägerband vorhanden ist, werden mittels des zweiten Formwerkzeugs eingebrachte Unebenheiten der Schicht beseitigt. Besonders bevorzugt wird, sofern das Trägerband vorhanden ist, dieses vor Durchziehen durch das zweite Formwerkzeug von der Schicht abgelöst.
  • Die Fertigungsvorrichtung dient der Herstellung einer Elektrodenfolie für die Herstellung einer Elektrode einer Batterie und ist hierfür geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet. Die Fertigungsvorrichtung weist eine Zuführvorrichtung für eine mit einer Schicht versehene Metallfolie auf, wobei die Schicht ein Aktivmaterial umfasst. Bei Betrieb Zuführvorrichtung wird hierbei insbesondere die mit der Metallfolie versehene Schicht in einer Längsrichtung bewegt. Beispielsweise umfasst die Zuführvorrichtung eine Rolle, auf der die mit der Schicht versehene Metallfolie aufgerollt ist. Die Achse der Rolle ist dabei zweckmäßigerweise senkrecht zur Längsrichtung Insbesondere umfasst die Zuführvorrichtung einen Antrieb, mittels dessen die Rolle angetrieben ist. Geeigneterweise weist der Antrieb einen Elektromotor auf. Insbesondere ist der Antrieb dabei derart eingestellt, dass die mit der Schicht versehene Metallfolie mit einer konstanten Geschwindigkeit abgerollt wird, wofür insbesondere eine Drehgeschwindigkeit der Rolle beschleunigt wird. Hierfür wird beispielsweise der Elektromotor entsprechend betrieben, oder zwischen den Elektromotor und die Rolle ist ein Getriebe geschaltet, mittels dessen insbesondere die Anpassung der Drehzahl erfolgt. Vorzugsweise ist das Getriebe hierbei stufenlos ausgestaltet. Mit anderen Worten wird der Antrieb derart betrieben, dass die Geschwindigkeit der mit der Schicht versehenen Metallfolie in Längsrichtung konstant ist. Insbesondere weist die Zufuhrvorrichtung eine Reinigungsvorrichtung, mittels derer etwaige Fremdpartikel von der Schicht entfernt werden. Die Reinigungsvorrichtung umfasst beispielsweise ein Gebläse oder eine mit einem Stoff bezogene Walze. Alternativ oder in Kombination werden Reinigungsvorrichtung die Fremdpartikel zunächst deionisiert und anschließend abgesaugt.
  • Ferner umfasst die Fertigungsvorrichtung ein Formwerkzeug mit einer Öffnung, deren Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung sich entlang der Längsrichtung zumindest abschnittsweise verjüngt. Hierbei weist die Öffnung senkrecht zur Metallfolie zumindest in einem Abschnitt eine geringere Höhe als die mit der Schicht versehene Metallfolie dick ist, also deren Ausdehnung senkrecht zu Metallfolie. Auch umfasst die Fertigungsvorrichtung eine Ziehvorrichtung zum Ziehen der mit der Schicht versehenen Metallfolie durch die Öffnung. Die Ziehvorrichtung umfasst beispielsweise eine oder mehrere Walzen, beispielsweise Gummiwalzen, und/oder Greifer. Die Gummiwalze weist hierbei insbesondere eine Textur auf, die insbesondere Höhe von bis zu 0,2 mm aufweist. Somit ist eine Reibung erhöht, was das Ziehen verbessert, wobei dennoch eine Beschädigung ausgeschlossen ist. Die Ziehvorrichtung greift bei Betrieb dabei zweckmäßigerweise an der Metallfolie und/oder der Schicht an und wird derart angesteuert, dass die mit der Schicht versehene Metallfolie in Längsrichtung bewegt wird. Vorzugsweise ist dabei das Formwerkzeug in Längsrichtung zwischen der Zuführvorrichtung und der Ziehvorrichtung angeordnet. Hierbei ist der Querschnitt der Öffnung mit zunehmendem Abstand zu der Zuführvorrichtung vorzugsweise verringert
  • Zudem ist die Fertigungsvorrichtung gemäß einem Verfahren betrieben, bei dem die Metallfolie zugeführt wird, die mit der ein Aktivmaterial aufweisenden Schicht versehen ist, Hierfür wird die Zuführvorrichtung insbesondere verwendet. Nachfolgend wird die Metallfolie mit der Schicht durch in der Längsrichtung die Öffnung des Formwerkzeugs gezogen, wobei die Schicht insbesondere komprimiert wird, sodass deren Porosität verringert wird. Geeigneterweise wird die Fertigungsvorrichtung verwendet, um das Verfahren durchzuführen. Die Fertigungsvorrichtung weist geeigneterweise eine Steuereinheit auf, die vorgesehen und/oder eingerichtet ist, das Verfahren durchzuführen.
  • Insbesondere weist die Fertigungsvorrichtung zusätzlich eine Abtransportvorrichtung auf, mittels derer beispielsweise die Elektrodenfolie, also das Band aus der Metallfolie und der Schicht, nachdem diese komprimiert wurde, aufgewickelt wird. Die Abtransportvorrichtung umfasst zweckmäßigerweise eine Rolle, deren Achse zweckmäßigerweise senkrecht zur Längsrichtung ist, und auf die die Elektrodenfolie aufgewickelt wird. Insbesondere weist die Abtransportvorrichtung einen Antrieb auf, mittels derer die Rolle angetrieben ist. Der Antrieb umfasst zweckmäßigerweise einen Elektromotor und/oder ein Getriebe und wird zweckmäßigerweise derart betrieben, dass die in Längsrichtung mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegten Elektrodenfolie auf die Rolle aufgewickelt wird. Hierfür wird insbesondere eine Drehzahl der Rolle sukzessive erniedrigt.
  • Geeigneterweise umfasst die Fertigungsvorrichtung eine Zentriervorrichtung, mittels derer die Position der Metallfolie bezüglich der Öffnung des Formwerkzeugs eingestellt wird. Insbesondere wird hierbei die Metallfolie im Wesentlichen mittig bezüglich der Öffnung positioniert. Vorzugsweise weist die Zentriervorrichtung eine oder mehrere Walzen, die sich beispielsweise auf gegenüberliegenden Seiten des Formwerkzeugs in Längsrichtung befinden. Insbesondere greifen diese an einem Rand der Metallfolie an, der insbesondere frei von der Schicht ist. Auf diese Weise wird mittels der Zentriervorrichtung die Schicht nicht beschädigt. Geeigneterweise weist die Fertigungsvorrichtung eine Spannvorrichtung auf, sodass die mit der Schicht versehene Metallfolie gespannt ist, insbesondere innerhalb des Formwerkzeugs. Auf diese Weise wird ein Ausbilden von Falten für in der Schicht vermieden.
  • Zum Beispiel umfasst die Fertigungsvorrichtung eine Aufbringvorrichtung für ein Trägerband. Insbesondere weist die Aufbringvorrichtung eine Walze auf, mittels derer das Trägerband geführt und/oder auf die Schicht aufgebracht werden kann. Zudem umfasst die Fertigungsvorrichtung eine Ablösevorrichtung für das Trägerband. Insbesondere ist in Längsrichtung die Zuführvorrichtung vor der Aufbringvorrichtung und diese vor dem Formwerkzeug und diese vor der Ablösevorrichtung angeordnet, sodass bei Betrieb die mit der Schicht versehene Metallfolie zunächst von der Zuführvorrichtung zur Aufbringvorrichtung und nachfolgend durch das Formwerkzeug zur Ablösevorrichtung mittels der Ziehvorrichtung transportiert wird. Geeigneterweise befindet sich hierbei die Ziehvorrichtung in Längsrichtung zwischen dem Formwerkzeug und der Ablösevorrichtung.
  • Besonders sofort bevorzugt umfasst die Fertigungsvorrichtung ein zweites Formwerkzeug, das eine Öffnung aufweist, deren Querschnitt sich entlang der Längsrichtung zumindest abschnittsweise verjüngt. Hierbei ist der Querschnitt mit zunehmendem Abstand zu der Zuführvorrichtung vorzugsweise verringert. Zweckmäßigerweise ist die Öffnung des zweiten Formwerkzeugs, insbesondere deren Höhe senkrecht zur Metallfolie, kleiner als die des Formwerkzeugs. Insbesondere ist das zweite Formwerkzeug in Längsrichtung hinter dem Formwerkzeug und/oder der Ziehvorrichtung angeordnet. Falls die Ablösevorrichtung vorhanden ist, ist diese geeigneterweise in Längsrichtung vor dem zweiten Formwerkzeug angeordnet. Zum Beispiel umfasst die Fertigungsvorrichtung eine Wärmvorrichtung mittels derer die Schicht und/oder Metallfolie vor Einführen in das Formwerkzeug erwärmt wird. Geeigneterweise ist die Wärmvorrichtung zwischen der Zuführvorrichtung und dem Formwerkzeug in Längsrichtung angeordnet. Vorzugsweise befindet sich die Wärmvorrichtung zwischen der Zuführvorrichtung und der etwaigen Aufbringvorrichtung in Längsrichtung. Mittels der Wärmevorrichtung werden insbesondere bei Betrieb Mikrowellen erzeugt, mittels derer die Erwärmung durchgeführt wird. Die Wärmvorrichtung weist hierfür beispielsweise einen Frequenzgenerator auf. Alternativ hierzu umfasst die Wärmvorrichtung eine Konvektionskammer innerhalb derer heißes Gas, wie Luft, auf die Schicht geblasen wird. Alternativ oder in Kombination hierzu erfolgt das Erwärmen mittels Lichts oder Induktion.
  • Geeigneterweise umfasst die Fertigungsvorrichtung zusätzlich einen Messvorrichtung, mittels derer eine Dicke des Bandes aus der Metallfolie und der Schicht, also der fertigerstellten Elektrodenfolie gemessen wird, wobei sich die Messvorrichtung geeigneterweise erst im Anschluss an das Formwerkzeug und/oder das zweite Formwerkzeug in Längsrichtung befindet. Somit wird insbesondere die Dicke gemessen, nachdem die Komprimierung/Kompression abgeschlossen ist. In Abhängigkeit der ermittelten Dicke wird insbesondere das jeweilige Formwerkzeug eingestellt. Mittels der Fertigungsvorrichtung können somit eine Vielzahl unterschiedlicher Elektroden und/oder Metallfolie erstellt/bearbeitet werden. Zur Anpassung erfolgt lediglich ein Anpassen des jeweiligen Formwerkzeugs. Eine weitere Einstellung oder ein Austausch von einzelnen Bestandteilen ist nicht erforderlich.
  • Vorzugsweise umfasst das Formwerkzeug zwei Formteile, zwischen denen die Öffnung gebildet ist. Somit sind bei Betrieb insbesondere lediglich als einzige Bauteile des Formwerkzeugs in direktem mechanischem Kontakt mit der Schicht oder dem etwaigen Trägerband. Die beiden Formteile sind dabei geeigneterweise zueinander spiegelbildlich oder gleichartig aufgebaut, sodass Gleichteile verwendet werden können, was Herstellungskosten reduziert. Mittels Austauschs der Formteile ist dabei ein Anpassen des Formwerkzeugs auf unterschiedliche Elektrodenfolie ermöglicht, ohne dass eine weitere Anpassung erforderlich ist. Auch ist beispielsweise bei einer übermäßigen Abnutzung lediglich ein Austausch der Formteile erforderlich, und nicht weiterer Bestandteile der Fertigungsvorrichtung. Geeigneterweise sind die Formteile aus einem Metall erstellt, was eine Robustheit erhöht. Zum Beispiel wird als Metall ein gehärteter Stahl oder besonders bevorzugt Wolframcarbit herangezogen. Somit ist eine Robustheit weiter erhöht.
  • Die beiden Formteile sind an gegenüberliegenden Halteplatten abgestützt, die insbesondere parallel zu Metallfolie angeordnet sind. Somit befinden sich die beiden Formteile zwischen den beiden Halteplatten, und zwischen den beiden Formteilen ist die mit der Schicht versehene Metallfolie angeordnet. Die Halteplatten sind zweckmäßigerweise aus einem Metall erstellt, beispielsweise gehärtetem Stahl. Somit sind Herstellungskosten vergleichsweise gering, wobei dennoch eine Robustheit vergleichsweise hoch ist. Auch ist es möglich, eine Ausdehnung der Halteplatten im Vergleich zu den Formteilen vergleichsweise groß zu wählen, wobei für die Halteplatten ein kostengünstigeres Material verwendet werden kann. Somit ist einerseits ein Aufbringen einer vergleichsweise großen Kraft auf die Schicht mittels des Formwerkzeugs möglich, wobei Herstellungskosten nicht übermäßig erhöht sind.
  • Zweckmäßigerweise sind die beiden Halteplatten zueinander stabilisiert, sodass ein Abstand der beiden Formteile und somit die Größe der Öffnung konstant ist. Insbesondere sind die beiden Halteplatten mittels eines Aktors zueinander verstellbar, sodass die Größe der Öffnung eingestellt werden kann. Infolgedessen ist es möglich, mittels der Fertigungsvorrichtung unterschiedliche Elektrodenfolie und unterschiedlichen Dicken von Schichten zu realisieren, wobei lediglich Abstand der beiden Halteplatten und somit der Abstand der beiden Formteile zueinander eingestellt wird.
  • Vorzugsweise sind die Formteile in ein jeweiliges Gehäuseteil eingesetzt, das wiederum an der Halteplatte abgestützt ist. Die beiden Gehäuseteile sind zweckmäßigerweise zueinander baugleich und/oder beispielsweise topf- oder schachtelförmig ausgestaltet. Zweckmäßigerweise ist zwischen jedem Gehäuseteil und dem jeweiligen Formteil eine Presspassung erstellt, was eine Robustheit erhöht. Auch ist eine Montage ohne weitere Hilfsmittel möglich. Zweckmäßigerweise befindet sich das Gehäuseteil auf der der Halteplatte zugewandten Seite des jeweils zugeordneten Formteils. Somit ist es möglich, das Formteil mittels des Gehäuseteils an der Halteplatte zu befestigen, wobei eine mechanische Integrität des Formteils nicht verändert wird. Auch ist eine Lagerhaltung des aus dem jeweiligen Formteil und dem jeweiligen Gehäuseteil gebildeten Moduls ermöglicht, wobei eine Montage vereinfacht ist. Wenn die uns einzelnen Module auf unterschiedliche Elektroden den Folien angepasst. Ferner ist es möglich, unterschiedliche Module zur Herstellung unterschiedlicher Elektrodenfolien vorzuhalten.
  • Beispielsweise ist jedes Formteil an der jeweiligen Halteplatte starr befestigt oder zumindest das Gehäuseteil, sofern dieses vorhanden ist. Besonders bevorzugt jedoch ist jedes Formteil über einen jeweiligen Vibrationsdämpfer an der jeweiligen Halteplatte abgestützt. Sofern die Gehäuseteile vorhanden sind, sind dieses zweckmäßigerweise über den jeweiligen Vibrationsdämpfer an der zugeordneten Halteplatte abgestützt. Der jeweilige Vibrationsdämpfer ist beispielsweise aus einem Gummi oder Kunststoff erstellt. Somit ist eine geringfügige Relativbewegung des jeweiligen Formteils bezüglich der zugeordneten Halteplatte möglich, und Belastungen auf das Formteil, die insbesondere aufgrund des Durchziehens der mit der Schicht versehenen Metallfolie hervorgerufen werden, wie Mikrovibrationen, werden nicht auf die Halteplatten übertragen, die somit zueinander vergleichsweise stabil gehalten werden. Somit ist eine Belastung der Halteplatten verringert und eine Komplexität des Aufbaus der Fertigungsvorrichtung verringert. Auch wird ein etwaiger Aktor, mittels dessen die beiden Halteplatten zueinander stabilisiert sind, auf diese Weise vergleichsweise gering belastet. Ein entsprechender Aktor ist beispielsweise ein piezoelektrischer oder pneumatischer Aktor.
  • Besonders bevorzugt ist dabei zudem jedes der Formteile, insbesondere über das jeweilige Gehäuseteil, sofern diese vorhanden sind, mittels eines Vibrationsantriebs in Längsrichtung oszillierend angetrieben. Mit anderen Worten führt jedes der Formteile in Längsrichtung eine oszillierende Bewegung bei Betrieb des jeweiligen Vibrationsantriebs durch, also eine Schwingung. Geeigneterweise ist der jeweilige Vibrationsantriebs stets betrieben, wenn die Fertigungsvorrichtung betrieben wird. Aufgrund der Vibrationen des jeweiligen Formteils, also den Oszillationen, ist ein Anhaften der zwischen den Formteilen bewegten Schicht und/oder des jeweiligen Trägerbands, sofern dieses vorhanden ist, an dem jeweiligen Formteil vermieden. Somit bildet sich auch keine Haftreibung bei Betrieb auf, weswegen für das Durchziehen der mit der Schicht versehene Metallfolie durch das Formwerkzeug eine verringerte Kraft erforderlich ist.
  • Zum Beispiel weist die Schwingung eine Frequenz zwischen 10 kHz und 30 kHz, zwischen 15 kHz und 25 kHz und beispielsweise im Wesentlichen gleich 20 kHz auf. Geeigneterweise ist eine Amplitude hierbei der Schwingung geringer als 0,05 mm, 0,02 mm oder 0,01 mm. Somit wird aufgrund der Vibrationen die Schicht im Wesentlichen nicht beschädigt und/oder deren Erstellung nicht beeinträchtigt. Zum Beispiel umfasst der jeweilige Vibrationsantrieb einen piezoelektrischen Wandler, der mittels eines Ultraschallfrequenzgenerators betrieben wird. Der piezoelektrische Wandler ist zweckmäßigerweise über einen Vibrationskuppler mit dem jeweiligen Formteil in Wirkverbindung. Vorzugsweise ist hierbei die Anregung des jeweiligen Formteils mittels des Vibrationsantriebs derart, dass eine Amplitude der Schwingung im Bereich des Kontakts des Formteils mit der Schicht am größten ist.
  • Falls die Metallfolie beidseitig mit jeweils der Schicht versehen ist, werden zweckmäßigerweise die beiden Formteile mittels des jeweiligen Vibrationsantriebs derart angeregt, dass zwischen diesen eine stehende Welle oder eine sonstige Mode gebildet ist. Diese weist insbesondere im Bereich des Kontakts zwischen jeder Schicht und dem jeweiligen Formteil die maximale Amplitude auf. Dahingegen ist in der Metallfolie, insbesondere mittig zwischen den beiden Formteilen, die Amplitude der Mode/Schwingung gleich 0 (Null). Somit ist eine Belastung der Metallfolie verringert und ein Ablösen der Schichten von der Metallfolie vermieden.
  • Insbesondere wird eine Bewegung des Formteils bezüglich der jeweiligen Halteplatte mittels eines an der jeweiligen Halteplatte angebundenen Endanschlags begrenzt. Vorzugsweise ist hierbei jeder der Halteplatten zwei derartige Endanschläge zugeordnet, die zweckmäßigerweise in Längsrichtung das jeweilige Formteil und/oder das etwaige Gehäuseteile, umgeben. Somit ist sichergestellt, dass die Amplitude der Schwingung ein bestimmtes Maß nicht überschreitet, insbesondere die 0,01 mm. Dabei ist zwischen den Endanschlägen und dem Formteil bzw. dem Gehäuseteil bevorzugt ein Spalt von 0,01 mm gebildet.
  • Der Querschnitt jedes Formteils weist eine der Schicht zugewandte Kante auf, wobei der Querschnitt parallel zur Längsrichtung erstellt wird. Die Kante ist beispielsweise durchgehend gerade oder beispielsweise gerundet. Besonders bevorzugt weist die Kante unterschiedliche Abschnitte auf, wobei insbesondere einer der Abschnitte traktisch ist, also mittels einer Traktrix gebildet ist. Mit anderen Worten ist der Abschnitt gemäß einer Schleppkurve oder Zielkurve gebildet. Insbesondere befindet sich der traktische Abschnitt in Längsrichtung vor den weiteren Abschnitten der Kante und bildet insbesondere das in Längsrichtung vordere Ende des Querschnitts. Zudem weist der Querschnitt zweckmäßigerweise einen geraden Abschnitt auf, der beispielsweise den Rest der Kante bildet. Zum Beispiel beispielsweise ist der gerade Abschnitt parallel zur Längsrichtung angeordnet. Aufgrund des traktischen Abschnitts ist zwischen dem jeweiligen Formteil und der Schicht bzw. dem Trägerband eine vergleichsweise geringe Reibung gebildet. Geeigneterweise wird hierbei mittels des traktischen Abschnitts die Schicht um 30 % der vollständigen Komprimierung mittels des Formwerkzeug komprimiert. Insbesondere ist der gerade Abschnitt bezüglich der Längsrichtung um 2° geneigt, und mittels des geraden Abschnitts erfolgt insbesondere die restliche Komprimierung/Kompression der Schicht, also 70 % der Komprimierung/Kompression/Verdichtung der Schicht. Insbesondere gehen die beiden Abschnitte stetig ineinander über, beispielsweise stetig und insbesondere auch differenzierbar.
  • Der gerade Abschnitt weist hierbei zum Beispiel eine Ausdehnung in Längsrichtung von zwischen 25 cm und 35 cm beispielsweise von 30 cm auf. Somit ist es möglich, die Schicht über eine vergleichsweise große Strecke in Längsrichtung zu komprimieren, sodass eine mechanische Belastung vergleichsweise gering ist. Alternativ oder in Kombination hierzu weist der traktische Abschnitt in Längsrichtung eine Ausdehnung zwischen 20 cm und 50 cm und beispielsweise zwischen 25 cm und 45 cm auf. Aufgrund derartiger Masse ist eine Größe der Formteile vergleichsweise gering, wobei dennoch ein direkter oder indirekter Kontaktbereich mit der Schicht, der zur Kompression führt, vergleichsweise groß ist. Somit ist ein Ausbilden von mechanischen Spannungen in der Schicht vermieden.
  • Besonders bevorzugt umfasst der Querschnitt einen zweiten geraden Abschnitt, der parallel zur Längsrichtung ist. Hierbei ist der gerade Abschnitt zweckmäßigerweise bezüglich der Längsrichtung geneigt, und zwischen den beiden geraden Abständen erfolgt somit insbesondere ein Knick. Der parallel zur Längsrichtung angeordnete zweite gerade Abschnitt befindet sich zweckmäßigerweise in Längsrichtung hinter dem geraden Abschnitt und bildet vorzugsweise das hintere Ende des Querschnitts in Längsrichtung. Mittels des zweiten geraden Abschnittes wird dabei die Schicht stabilisiert.
  • Vorzugsweise umfasst das Formwerkzeug hierbei Kühlkanäle, die insbesondere in das jeweilige Formteil eingebracht sind. Diese befinden sich zweckmäßigerweise im Bereich des zweiten geraden Abschnittes, und die Schicht wird im Bereich des zweiten geraden Abschnitts gekühlt und somit dort stabilisiert. Insbesondere sind die Kühlkanäle und der zweite gerade Abschnitt zueinander in Längsrichtung deckungsgleich angeordnet. Vorzugsweise ist die Länge des zweiten geraden Abschnitts in Längsrichtung zwischen 5 cm und 15 cm und beispielsweise im Wesentlichen gleich 10 cm. Somit erfolgt eine ausreichende Stabilisierung, wobei die Größe des jeweiligen Formteils nicht übermäßig erhöht ist.
  • Falls das zweite Formwerkzeug vorhanden ist, ist dieses beispielsweise baugleich zu dem Formwerkzeug aufgebaut, wobei lediglich der Abstand der Formteile zueinander verringert ist. Alternativ hierzu ist die Form der Kanten der Querschnitte der Formteile in Längsrichtung abgewandelt. Insbesondere ist die Kanten jedes Formteiles des Formwerkzeugs lediglich mittels eines geraden Abschnitts gebildet, der insbesondere zur Längsrichtung um 2° geneigt ist. In einer weiteren Alternative sind die beiden Formwerkzeuge gänzlich unterschiedlich zueinander aufgebaut.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine mittels einer entsprechenden Fertigungsvorrichtung oder zumisst gemäß dem Verfahren erstellt Elektrodenfolie sowie eine Steuereinheit zur Durchführung des Verfahrens, die also hierfür geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet ist. Die Steuereinheit umfasst beispielsweise einen anwendungsspezifischen Schaltkreis (ASIC) oder einen Mikroprozessor, der geeigneterweise programmierbar ausgestaltet ist. Vorzugsweise umfasst die Steuereinheit ein Speicher, auf dem ein Computerprogrammprodukt abgespeichert ist, das bei Ausführung durch den Computer, also insbesondere den Mikroprozessor, diesen veranlasst, das Verfahren durchzuführen. Insbesondere betrifft die Erfindung auch ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
  • Die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Vorteile und Weiterbildungen sind sinngemäß auch auf die Fertigungsvorrichtung /die Steuereinheit/die Verwendung/die Elektrode sowie untereinander zu übertragen und umgekehrt.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
    • 1 schematisch vereinfacht ein Kraftfahrzeug, das eine Hochvoltbatterie mit mehreren Batterien aufweist,
    • 2 schematisch in einer Schnittdarstellung eine der Batterien, die zwei Elektroden umfasst,
    • 3 ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenfolie für die Herstellung einer der Elektroden,
    • 4 schematisch in einer Seitenansicht schematisch eine Fertigungsvorrichtung, die ein Formwerkzeug aufweist,
    • 5 schematisch in einer Rückansicht das Formwerkzeug,
    • 6 in einer Schnittdarstellung entlang einer Längsrichtung ausschnittsweise das Formwerkzeug, und
    • 7 gemäß 4 eine alternative Ausführungsform der Fertigungsvorrichtung.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In 1 ist schematisch vereinfacht ein Kraftfahrzeug 2 in Form eines Personenkraftwagens (Pkw) dargestellt. Das Kraftfahrzeug 2 weist eine Anzahl an Rädern 4 auf, von denen zumindest einige mittels eines Antriebs 6 angetrieben sind, der einen Elektromotor umfasst. Somit ist das Kraftfahrzeug 2 ein Elektrofahrzeug oder ein Hybrid-Fahrzeug. Der Antrieb 6 weist ferner einen Umrichter auf, mittels dessen der Elektromotor bestromt ist. Der Umrichter des Antriebs 6 wiederum ist mittels eines Energiespeichers 8 in Form einer Hochvoltbatterie bestromt. Hierfür ist der Antrieb 6 mit einer Schnittstelle 10 des Energiespeichers 8 verbunden, die in ein Gehäuse 12 des Energiespeichers 8 eingebracht ist, das aus einem Edelstahl erstellt ist. Innerhalb des Gehäuses 12 sind mehrere Batterien 14 angeordnet, von denen zwei dargestellt sind. Die Batterien 14 sind zu mehreren, nicht dargestellten Modulen zusammengefasst. Die Batterien 14 jedes Moduls sind dabei teilweise elektrisch in Reihe und zueinander parallel geschaltet und in einem gemeinsamen Modulgehäuse angeordnet. Die Module wiederum sind miteinander elektrisch kontaktiert, wobei ein Teil der Module zueinander elektrisch in Reihe und diese wiederum elektrisch zueinander parallel geschaltet sind. Der elektrische Verband der Module und somit auch der Batterien 14 ist mit der Schnittstelle 10 elektrisch kontaktiert, sodass bei Betrieb des Antriebs 6 ein Entladen der Batterien 14 erfolgt. Aufgrund der elektrischen Verschaltung ist dabei die an der Schnittstelle 10 bereitgestellte elektrische Spannung, die 400 V beträgt, ein Vielfaches der mit den zueinander baugleichen Batterien 14 jeweils bereitgestellten elektrischen Spannung.
  • In 2 ist in einer Schnittdarstellung eine der zueinander baugleichen Batterien 14 dargestellt. Die Batterie weist zwei Elektroden 16 auf, die über einen Separator 18 voneinander getrennt sind. Die beiden Elektroden 16 und der Separator 18 sind übereinandergestapelt und liegen jeweils direkt aneinander an. Eine der Elektroden 16 ist eine Anode 20, und die verbleibenden der Elektroden 16 ist eine Kathode 22.
  • Die beiden Elektroden 16 sind zueinander gleichartig aufgebaut und aus einer jeweiligen Elektrodenfolie 24 (4) ausgeschnitten, die somit der Herstellung der jeweiligen Elektrode 16 der Batterie 14 dient einer Batterie. Jede Elektrode 16 weist einen Stromableiter (Träger, Ableiter) auf, der aus einer Metallfolie 26 gefertigt ist. Im Fall der Anode 20 ist die Metallfolie 26 eine Kupferfolie und im Fall der Kathode 22 eine Aluminiumfolie. Jede Metallfolie 26 ist eben und weist eine Dicke senkrecht zur jeweiligen Ausdehnungsebene von 8µm auf. Zudem umfasst jede Metallfolie 26 einen Hauptkörper 28, die beide zueinander deckungsgleich sind, und im Wesentlichen die gleiche Ausdehnung wie der Separator 18 aufweisen. Auf jeden Hauptkörper 28 ist beidseitig jeweils eine Schicht 30 aufgetragen, die jeweils ein Aktivmaterial enthält. Das Auftragen erfolgt beispielsweise mittels Gießens oder Druckens. Als Aktivmaterial wird dabei in einer Ausführung NMC oder Graphit verwendet. Jede der Schichten 30 umfasst ferner einen nicht näher dargestellten Binder sowie ein Lösungsmittel und Leitruß. Die Dicke jeder der Schichten 30 ist im Wesentlichen 60 µm.
  • Jeder der Metallfolien 26 weist ferner einen Rand 32 auf, die bezüglich der jeweiligen Schicht 30 überstehen. Die Ränder 32 reichen von der jeweiligen Längskante der jeweiligen Metallfolie 26 in Richtung des Hauptkörpers 28 und stellen jeweils zwischen 2% und 10%, nämlich in diesem Beispiel 5 %, der Fläche der vollständigen Metallfolie 26 dar. Auf die Ränder 32 ist die jeweilige Schicht 30 nicht aufgetragen. Zusammenfassend weist jede Elektrode 16 die mit den beiden Schichten 30 versehene jeweiligen Metallfolie 26 auf, wobei die beiden Ränder 32 frei von den Schichten 30 sind.
  • In 3 ist schematisch ein Verfahren 34 zur Herstellung der Elektrodenfolien 24 dargestellt, aus denen die jeweilige Elektrode 16 mittels Ablängen erstellt wird. Zur Herstellung wird bei dem Verfahren 34 eine in 4 schematisch vereinfacht dargestellte Fertigungsvorrichtung 36 verwendet, die somit gemäß dem Verfahren 34 betrieben ist. Hierfür weist die Fertigungsvorrichtung 36 eine nicht näher dargestellte Steuereinheit auf.
  • In einem ersten Arbeitsschritt 37 wird die mit den beiden Schichten 30 versehenen jeweilige Metallfolie 26 mittels einer Zuführvorrichtung 38 bereitgestellt. Die Zuführvorrichtung 38 umfasst eine Rolle 40, auf der die mit den Schichten 30 versehene Metallfolie 26 aufgerollt ist. Dabei weisen die Schichten 30, zumindest das darin enthaltene Aktivmaterial, jeweils eine vergleichsweise hohe Porosität hinauf, und die Schichten 30 sind zum Beispiel mittels Gießens oder Druckens in einem separaten Prozess hergestellt und anschließend auf die Rolle 40 aufgewickelt worden. Dabei ist die Dicke der Schichten 30 nicht weiter verändert worden, und deren Oberflächen sind vergleichsweise uneben. Ferner ist bereits der Rand 32 der Metallfolie 26 frei von den beiden Schichten 30.
  • Die Zuführvorrichtung 38 umfasst ferner einen Antrieb 42, der einen Elektromotor 44 und ein damit angetriebenes Getriebe 46 umfasst. Mittels des Getriebes 46 ist die Rolle 40 angetrieben. Das Getriebe 46 ist stufenlos ausgestaltet, sodass im Wesentlichen jede beliebige Drehgeschwindigkeit der Rolle 40 realisiert werden kann, wobei die Drehzahl des Elektromotors 44 nicht verändert wird. Hierbei wird der Antrieb 42 derart betrieben, dass die mit den Schichten 30 versehene Metallfolie 26 in einer Längsrichtung 48 mit einer konstanten Geschwindigkeit abgewickelt wird, weswegen mit zunehmender Abwicklung die Drehzahl der Rolle 40 erhöht wird. Die Längsrichtung 48 ist hierbei senkrecht zur Achse der Rolle 40 sowie parallel zu der Hauptausdehnungsrichtung der abgewickelten Metallfolie 46, die bandförmig ausgestaltet ist.
  • Der Rolle 40 nachgelagert befindet sich mehrere Umlenkwalzen 50 der Zuführvorrichtung 38, mittels derer sichergestellt wird, dass die mit der Schicht 30 versehenen Metallfolie 26 straff gespannt ist. Im Anschluss hieran wird die mit den Schichten 30 versehene Metallfolie 26 zu einer Reinigungsvorrichtung 52 geführt, die mehrere Saugdüsen 54 aufweist. Mittels derer werden etwaige Fremdpartikel von der Oberfläche der beiden Schichten 30 abgesaugt werden.
  • In einem sich anschließenden zweiten Arbeitsschritt 56 wird die mit den Schichten 30 versehene Metallfolie 26 durch einer Wärmvorrichtung 58 geleitet, bei der die beiden Schichten 30 mit Infrarotlicht oder Mikrowellen bestrahlt, sodass die beiden Schichten 30 erwärmt werden. Infolgedessen wird der in den jeweiligen Schichten 30 vorhandene Binder aktiviert und zumindest eine Geschmeidigkeit der Schichten 30 erhöht, also insbesondere eine Sprödigkeit verringert.
  • In einem sich anschließenden dritten Arbeitsschritt 60 wird mittels einer Aufbringvorrichtung 62 auf jede der Schichten 30 jeweils vollflächig ein Trägerband 64 aufgebracht. Hierfür weist die Aufbringvorrichtung mehrere Zuführwalzen 66 auf, mittels derer das Trägerbands 64 geeignet zugeführt und positioniert. Auch erfolgt mittels einer der Zuführwalzen 66 ein Ablägen des jeweiligen Trägerbandes 64 auf der Oberfläche der jeweiligen Schicht 30. In Längsrichtung 48 anschließend an diejenigen der Zuführwalzen 66, mittels derer die Trägerbänder 64 auf die Oberfläche der jeweiligen Schicht 30 aufgebracht werde, befinden sich zwei Stahlwalzen 68 der Aufbringvorrichtung 62, zwischen denen die mit den Schichten 30 versehene Metallfolie 26 hindurch geführt wird. Mittels der Stahlwalzen 68 erfolgt ein Anpressen jedes Trägerränder 64 auf die jeweilige Schicht 30, sodass ein Ablösen von diesen vermieden wird.
  • Jedes der Trägerbinder 64 weist eine Metalllage auf, die mehrere Strukturen oder Texturen aufweist, deren Höhe 0,2 mm ist. Die Texturen sind somit insbesondere Microtexturen. Diese greifen in die Oberfläche der jeweils zugeordneten Schicht 30 ein, wobei die mit Metalllage mechanisch direkt an der jeweils zugeordneten Schicht 30 anliegt. Die Dicke der jeweiligen Metalllage ist hierbei 2 mm, und mittels dieser wird die jeweils zugeordnete Schicht 30 vollflächig abgedeckt, sodass sich diese zwischen der jeweils zugeordneten Metalllage und der Metallfolie 26 befindet. Als Metall wird Titan herangezogen, sodass es sich um eine Titanlage handelt. Auf der der Schicht 30 jeweils abgewandten Seite, ist jede Metalllage mit einer Beschichtung versehen, nämlich einem Gemisch aus Molybdändisulfid (MoS2) und Chrom, wobei der Anteil des Chroms an dem Gemisch 30 % beträgt. Sofern die Schichten 30 vergleichsweise weich ausgestaltet sind, wird anstatt der Metalllage eine Kunststofflage verwendet, die zweckmäßigerweise aus Polyurethan erstellt ist. Diese ist auf der der jeweiligen Schicht 30 abgewandten Seite insbesondere mit PTFE beschichtet.
  • In einem sich anschließenden vierten Arbeitsschritt 70 wird die mit den Schichten 30 versehene Metallfolie 26 durch eine sich in der Längsrichtung 48 erstreckende Öffnung 72 eines Formwerkzeug 74 in Längsrichtung 48 gezogen. Hierfür weist die Fertigungsvorrichtung 36 eine dem Formwerkzeug 74 in Längsrichtung 48 nachgelagerte Ziehvorrichtung 76 auf. Die Ziehvorrichtung 46 weist ein jedem der Trägerbänder 64 zugeordnetes Ziehband 78 auf, das sich zumindest abschnittsweise entlang der Längsrichtung 48 erstreckt. An jedem Ziehband 78 sind mehrere Greifer 80, nämlich Vakuumgreifer, befestigt, mittels, die bei Betrieb des jeweiligen Ziehbands 78 in mechanischem Kontakt mit dem jeweils zugeordneten Trägerbands 64 gebracht und anschließend in Längsrichtung 48 bewegt werden. Hierbei wird mittels jedes der Greifer 80 das jeweils zugeordnete Trägerband 64 gegriffen und in der Längsrichtung 48 gezogen. Aufgrund der teilweisen Verzahnung des jeweiligen Trägerbands 64 mit der zugeordneten Schicht 30 erfolgt das Ziehen der Schicht 30 sowie der daran festigten Metallfolie 26 durch das Formwerkzeug 74. Folglich werden auch die Trägerbänder 64 durch die Öffnung 72 gezogen, wobei eine Relativbewegung der Trägerbänder 64 bezüglich der Schichten 30 unterbleibt.
  • Das Formwerkzeug 74 oder zumindest die Fertigungsvorrichtung 36 weist eine Zentriervorrichtung 82 auf, die in Längsrichtung 48 vor der Öffnung 72 zwei flächig auf dem jeweils zugeordneten Trägerband 64aufliegende Zentrierungswalze 84 aufweist, zwischen denen die mit den Schichten 30 versehene Metallfolie 26 hindurchbewegt wird. Zwischen den Zentrierungswalzen 84 und der Öffnung 72 sind zudem zwei erste Führungsblöcke 86 angeordnet, zwischen denen der Rand 30 hindurchbewegt wird. In Längsrichtung 48 an die Öffnung 72 anschließend befinden sich zwei zweite Führungsblöcke 88, zwischen denen ebenfalls der Rand 32 hindurchgeführt wird. Dabei liegen die Führungsblöcke 86, 88 mechanisch direkt an dem Rand 32 an. Mittels der Zentriervorrichtung 82 wird sichergestellt, dass die Metallfolie 26 mittig bezüglich der der Öffnung 72 positioniert wird.
  • Das Formwerkzeug 74 ist zudem in 5 in einer Rückansicht entgegen der Längsrichtung 48 gezeigt, wobei die jeweiligen Trägerbänder 64 nicht dargestellt sind. Das Formwerkzeug 74 weist zwei Halteplatten 90 auf, deren Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung 48 U-förmig ist, und die die Metallfolie 26 in einem Abstand umgreifen. Die beiden Halteplatten 90, die aus einem Stahl erstellt sind, sind mittels zweier Aktoren 92 aneinander befestigt, wobei mittels der Aktoren 92 der Abstand der Halteplatten 90 zueinander eingestellt werden kann. An jeder der Halteplatte 90 ist über einen Vibrationsdämpfer 94, der aus einem Gummi erstellt ist, ein Gehäuseteile 96 abgestützt, das aus einem gehärteten Stahl erstellt ist. Mittels jedes der schachtelförmigen Gehäuseteile 96, deren jeweilige Öffnung von der jeweils zugeordneten Halteplatten 90 weg weist, ist ein jeweils zugeordnetes Formteil 98 gehalten, das aus einem Wolframcarbit erstellt ist. Dabei ist zwischen jedem Formteil 98 und dem jeweiligen Gehäuseteile 96 eine Presspassung erstellt, sodass eine Relativbewegung dieser zueinander nicht möglich ist. Somit ist der jedes der Formteile 98 über das jeweilige Gehäuseteile 96 und den Vibrationsdämpfer 94 an der jeweiligen Halteplatte 90 abgestützt.
  • Zudem ist jedes der Gehäuseteile 96 und somit auch jedes der Formteile 98 mittels eines jeweils zugeordneten Vibrationsantriebs 100 in Längsrichtung 48 angetrieben. Hierfür weist jeder der Vibrationsantriebs 100 einen piezoelektrischen Wandler 102 auf, der über einen Vibrationskoppler 104 das jeweils zugeordnete Gehäuseteil 96 und somit auch das jeweils zugeordnete Formteil 98 in der Längsrichtung 48 oszillierend antreibt. Hierfür sind die beiden piezoelektrischen Wandler 102 mit einem gemeinsamen Ultraschallfrequenzgenerator 106 betrieben, mittels dessen eine Frequenz von 20 kHz bereitgestellt wird. Zusammenfassend werden die Formteilen 98 in Längsrichtung 48 oszillierend betrieben, sodass diese in Längsrichtung 48 eine Schwingung mit 20 kHz durchführen. Mittels jeweils an der jeweiligen Halteplatte 90 befestigten Endanschlägen 108, die in Längsrichtung 48 das jeweilige Gehäuseteil 96 umgeben, wird die Amplitude der Schwingung begrenzt, nämlich auf 0,01 mm.
  • Zwischen den beiden Formteilen 98, die in 6 in einer Schnittdarstellung entlang der Längsrichtung 48 ausschnittsweise dargestellt sind, ist die Öffnung 72 gebildet, durch die die mit den Schichten 30 versehene Metallfolie 26 gezogen wird. Auch hier sind die beiden Trägerbänder 64 nicht gezeigt. Die beiden Formteilen 98 sind spiegelbildlich bezüglich der Metallfolie 26 aufgebaut, und der Querschnitt jedes Formteils 98 parallel zur Längsrichtung 48 weist eine der jeweils zugeordneten Schicht 30 zugewandte Kante 108 auf, an der die jeweilige Schicht 30 mittelbar über das jeweilige Trägerband 64 anliegt. Die Kante 108 weist hierbei einen traktischen Abschnitt 110 auf, der entsprechend einer Zieh- oder Schleppkurve geformt ist, und der den in Längsrichtung 48 vorderen Teil der Kante 108 bildet.
  • Der traktische Abschnitt 110 geht in einen geraden Abschnitt 112 über, der bezüglich der Längsrichtung 48 um einen Winkel von 2° geneigt ist. Hieran schließt sich in Längsrichtung 48 ein zweiter gerade Abschnitt 114 an, der parallel zur Längsrichtung 48 ist. Aufgrund der Ausgestaltungsform der Kanten 110 verjüngt sich somit der Querschnitt der Öffnung 72 entlang der Längsrichtung 48, nämlich insbesondere der Abstand der Formteilen 98 zu der Metallfolie 26, zumindest bis zu dem zweiten geraden Abschnitt 114. In der hierzu und zur Längsrichtung 48 senkrechten Richtung, also parallel zur Breite der Metallfolie 26, hingegen ist die Ausdehnung der Öffnung 72 konstant.
  • Der Abstand der beiden Formteilen 98 ist über die Halteplatten 90 und die Aktoren 92 derart zueinander eingestellt, dass die Schichten 30, insbesondere die Trägerbänder 64, die beiden Formteilen 98 in dem jeweiligen traktischen Abschnitt 110 berühren, wobei die Position der Berührungspunkte in Längsrichtung 98 aufgrund der symmetrischen Anordnung der Metallfolie 26 mittels der Zentriervorrichtung 80 gleich ist.
  • Bei einem Bewegen in Längsrichtung 48 werden nachfolgend dabei die beiden Schichten 30 entlang der Kante 110 bewegt und folglich komprimiert. Mit anderen Worten dient das Formwerkzeug der Komprimierung der beiden Schichten 30, und somit der Verringerung deren Porosität und folglich auch der Erhöhung deren Dichte. Mittels des Formwerkzeugs 74 erfolgt hierbei eine Komprimierung der Schichten 30 um 35 % der gewünschten Komprimierung, die zur Herstellung der Elektroden 16 erforderlich ist.
  • In dem traktischen Abschnitt 110 ist eine Reibung zwischen den jeweiligen Formteil 98 und dem zugeordneten Trägerband 64 vergleichsweise gering. Mittels des traktischen Abschnitt 110, der in Längsrichtung 48 eine Ausdehnung von 35 cm aufweist, erfolgt eine Komprimierung von 30 % der mittels dieses Formwerkzeugs 74 vollständig durchgeführten Komprimierung. Mittels des sich anschließenden geraden Abschnitt 117 erfolgt die Komprimierung der beiden Schichten 30 um die verbleibenden 70 % der mittels dieses Formwerkzeugs 74 durchgeführten Komprimierung, sodass die Schichten 30, wenn sich diese im Bereich der zweiten geraden Kante 114 befinden, insgesamt um 35 % komprimiert wurden. Die Ausdehnung der geraden Kante 112 in Längsrichtung 48 ist hierbei gleich 30 cm, und die Ausdehnung der zweiten geraden Kante 114 Längsrichtung 48 beträgt 10 cm.
  • Auf der gleichen Höhe wie der zweite gerade Abschnitt 114 in Längsrichtung 48 sind in die beiden Formteile 98 jeweils Kühlkanäle 116 eingebracht, die mit einem Gemisch aus Glykol und Wasser durchspült werdenden. Dieses weist eine vergleichsweise geringe Temperatur auf, sodass jedes Formteil 98 in diesem Bereich und daher auch die Metallfolie 28 oder zumindest die Schichten 30 abgekühlt werden, nämlich auf Raumtemperatur. Zusammenfassend werden die Metallfolie 28 und die Schichten 30 in dem Formwerkzeug 74 abgekühlt. Mittels der parallel zur Längsrichtung 48 angeordneten zweiten geraden Kante 114 erfolgt während des Abkühlens eine Stabilisierung der Schichten 30, und etwaige vorhandene mechanische Spannungen werden abgebaut, sodass die Schichten 30, wenn diese aus der Öffnung 72 heraus bewegt werden, im Wesentlichen stabil sind.
  • Nachdem die Metallfolie 30 mit den teilweise komprimierten Schichten 30 das Formwerkzeug 74 verlassen hat, treffen diese auf die Ziehvorrichtung 76, mittels derer das Ziehen erfolgt. Aufgrund der Beschichtungen der Trägerbänder 64 ist eine Reibung zwischen den Trägerbändern 64 und in Formteilen 98 verringert, sodass die mittels der Ziehvorrichtung 76 aufzubringende Kraft zum Ziehen verringert ist. Zudem wird aufgrund der oszillierenden Bewegung der Formteile 98 ein Anhaften der Trägerbänder 64 vermieden, was zu einer erhöhten Haftreibung führen würde.
  • Im Anschluss an die Ziehvorrichtung 76 wird die mit den Schichten 30 versehene Metallfolie 26 zu einer Ablösevorrichtung 116 transportiert, die sich in Längsrichtung 48 an die Ziehvorrichtung 76 anschließt. Die Ablösevorrichtung 116 weist zwei Klingen 118 auf, von denen jede jeweils einem der Trägerbänder 64 und der korrespondierenden Schicht 30 zugeordnet ist. Mittels der Klingen 118 erfolgt in einem fünften Arbeitsschritt 119 ein Ablösen des jeweiligen Trägerbands 64 von der zugeordneten Schicht 30. Anschluss werden die Trägerband der 64 mittels jeweiliger Führungsrollen 120 der Ablösevorrichtung 116 von der jeweils zugeordneten Schicht 30 wegtransportiert und in einer nicht näher dargestellten Weise erneut der Aufbringvorrichtung 62 zugeführt.
  • Im Anschluss hieran treffen die Metallfolie 26 und beiden Schichten 30 auf einem Transportvorrichtung 122, die zwei Gummiwalzen 124 aufweist, zwischen denen die Metallfolie 26 und die beiden Schichten 30 hindurchbewegt werden. Die beiden Gummiwalzen 124 dienen dem Schieben und Ziehen der Metallfolie 26 und der Schichten 30 in Längsrichtung 48. Hierfür ist den Umfang der Gummiwalzen 124 eine Textur eingebracht ist, deren Höhe 0,2 mm beträgt. Aufgrund der Ausgestaltung als Gummiwalze erfolgt dabei mittels der Texturen/Strukturen im Wesentlichen keine Beschädigung der Oberfläche der Schichten 30.
  • In einem sich anschließenden sechsten Arbeitsschritt 126 wird die mit den bereits teilweise komprimierten Schichten 30 versehene Metallfolie 26 durch die Öffnung 72 eines zweiten Formwerkzeugs 128 geführt, das baugleich oder zumindest ähnlich zu dem Formwerkzeug 74 aufgebaut ist. So verjüngt sich der Querschnitt der Öffnung 72 des zweiten Formwerkzeugs 128 entlang der Längsrichtung 48 ebenfalls zumindest abschnittsweis, und dieses weist ebenfalls die beiden Formteilen 98 auf, die aus Wolframcarbit erstellt sind, und zwischen denen die Öffnung 72 gebildet ist. Im Vergleich zum Formwerkzeug 74 ist jedoch der Abstand der beiden Formteilen 98 verringert.
  • Bei der dargestellten Variante sind zudem die Aktoren 92 abgewandelt, sowie deren Position. Diese sind hier als pneumatische Aktoren ausgestaltet. Auch weist die dargestellte Kante 108 lediglich den geraden Abschnitt 112 auf, der bezüglich der Längsrichtung 48 geneigt ist. Infolgedessen ist auch eine Länge des zweiten Formwerkzeugs 128 in der Längsrichtung 48 verringert.
  • Mittels des zweiten Formwerkzeugs 128 erfolgt die Komprimierung der beiden Schichten 30 um die verbleibenden 5 %, sodass mittels der Fertigungsvorrichtung 36 die beiden Schichten 30 insgesamt um 40 % komprimiert werden. Somit werden mittels des zweiten Formwerkzeugs 128 noch etwaige vorhandene Unebenheiten in den Oberflächen der Schichten 30, die zum Beispiel teilweise mittels der Gummiwalzen 124 eingebracht werden, geglättet. Da mittels des zweiten Formwerkzeugs 128 lediglich eine vergleichsweise geringe Kompression erfolgt, sind für das Ziehen der Metallfolie 26 und der Schichten 30 durch die Öffnung 72 des zweiten Formwerkzeugs 128 lediglich vergleichsweise geringe Kräfte erforderlich, die zumindest teilweise mittels der Transportvorrichtung 122 bereitgestellt werden.
  • Auch erfolgt ein Ziehen der Metallfolie 26 und der Schichten 30 durch die Öffnung 72 des zweiten Formwerkzeugs 128 mittels einer sich an das zweite Formwerkzeug 128 anschließenden Abtransportvorrichtung 130, die eine Rolle 132 aufweist. Auf diese wird die das zweite Formwerkzeug 128 verlassende, mit den vollständig komprimierten Schichten 30 versehene Metallfolie 26 aufgerollt, was die fertig erstellte Elektrodenfolie 20 darstellt. Die Rolle 132 ist mittels eines Antriebs 134 angetrieben, der baugleich zu dem Antrieb 42 ist, und der somit ebenfalls den Elektromotor 44 und das damit angetriebenen Getriebe 46 aufweist, das stufenlos ist, und mittels dessen die Rolle 132 angetrieben ist. Hierbei wird der Antrieb 134 derart betrieben, dass die Elektrodenfolie 124, die mit konstanter Geschwindigkeit in Längsrichtung 48 transportiert wird, straff gehalten und ohne Faltenbildung aufgerollt wird. Infolgedessen ist es erforderlich, mit zunehmender auf die Rolle 132 aufgewickelter Elektrodenfolie 24 die Drehgeschwindigkeit zu reduzieren. Zudem umfasst die Abtransportvorrichtung 1 30 eine Anpresswalze 136, zwischen der und der Rolle 132 die Elektrodenfolie 24 hindurchbewegt wird. Mittels der Anpresswalze 136 wird hierbei eine Faltenbildung beim Aufrollen der Elektrodenfolie 24 weiter vermieden.
  • Zwischen dem zweiten Formwerkzeug 128 und der Abtransportvorrichtung 130 ist eine Messvorrichtung 138 angeordnet, mittels derer die Dicke der komprimierten Schichten 30 gemessen wird. In Abhängigkeit der damit erstellten Messsignale werden die Aktoren 92 des Formwerkzeugs 74 sowie des zweiten Formwerkzeugs 128 eingestellt, sodass stets eine gewünschte, nämlich konstante Dicke der Schichten 30 realisiert ist.
  • In 7 ist eine vereinfachte Ausgestaltung der Fertigungsvorrichtung 36 dargestellt, bei der keine Transportbänder 64 verwendet werden. Infolgedessen sind die Aufbringvorrichtung 62 und die Ablösevorrichtung 116 nicht vorhanden, und nach dem Bereitstellen der mit den Schichten 30 versehene Metallfolie 26 mittels der Zuführvorrichtung 38 werden diese direkt mittels der Wärmvorrichtung 58 auf 90°C erwärmt. Im Anschluss hieran werden die erwärmten Schichten 30 und die Metallfolie 26 direkt durch die Öffnung 72 des Formwerkzeugs 74 gezogen, das ausschnittsweise dargestellt ist. Abweichend zur vorhergehenden Ausgestaltungsform sind die Gehäuseteile 96 nicht vorhanden, die jedoch auch in dieser Variante vorhanden sein können. Auch sind die Vibrationsdämpfer 94 nicht dargestellt, die jedoch vorhanden sein oder weggelassen sein können. Zudem weist die Kante 108 jedes Formteils 98 nicht den traktischen Abschnitt 110 auf, sondern lediglich den geraden Abschnitt 112 und den zweiten geraden Abschnitt 114.
  • Die Vorrichtung 76 weist nunmehr die beiden Gummiwalzen 124 auf, mittels derer das Ziehen der mit den Schichten 30 versehene Metallfolie 26 erfolgt. Bei dieser Variante ist eine Kraftausübung auf die Schichten 30 und die Metallfolie 26 zum Ziehen in Längsrichtung 48 begrenzt, sodass diese Fertigungsvorrichtung 36 lediglich bei vergleichsweise weichen Schichten 30 verwendet wird, für deren Kompression verringerte Kräfte erforderlich sind. Auch bei dieser Ausgestaltungsform der Fertigungsvorrichtung 36 ist wiederum das zweite Formwerkzeug 128 vorhanden, das jedoch lediglich vergleichsweise rudimentär dargestellt ist. Ebenfalls ist die Messvorrichtung 138 vorhanden, die nicht abgewandelt ist, ebenso wenig wie die Abtransportvorrichtung 130.
  • Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den einzelnen Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Kraftfahrzeug
    4
    Rad
    6
    Antrieb
    8
    Energiespeicher
    10
    Schnittstelle
    12
    Gehäuse
    14
    Batterie
    16
    Elektrode
    18
    Separator
    20
    Anode
    22
    Kathode
    24
    Elektrodenfolie
    26
    Metallfolie
    28
    Hauptkörper
    30
    Schicht
    32
    Rand
    34
    Verfahren
    36
    Fertigungsvorrichtung
    37
    erster Arbeitsschritt
    38
    Zuführvorrichtung
    40
    Rolle
    42
    Antrieb
    44
    Elektromotor
    46
    Getriebe
    48
    Längsrichtung
    50
    Umlenkwalze
    52
    Reinigungsvorrichtung
    54
    Saugdüse
    56
    zweiter Arbeitsschritt
    58
    Wärmvorrichtung
    60
    dritter Arbeitsschritt
    62
    Aufbringvorrichtung
    64
    Trägerband
    66
    Zuführwalze
    68
    Stahlwalze
    70
    vierter Arbeitsschritt
    72
    Öffnung
    74
    Formwerkzeug
    76
    Ziehvorrichtung
    78
    Ziehband
    80
    Greifer
    82
    Zentriervorrichtung
    84
    Zentrierwalze
    86
    erster Führungsblock
    88
    zweiter Führungsblock
    90
    Halteplatte
    92
    Aktor
    94
    Vibrationsdämpfer
    96
    Gehäuseteil
    98
    Formteil
    100
    Vibrationsantrieb
    102
    piezoelektrischer Wandler
    104
    Vibrationskuppler
    106
    Ultraschallfrequenzgenerator
    108
    Kante
    110
    traktischer Abstand
    112
    gerader Abschnitt
    114
    zweiter gerader Abschnitt
    116
    Ablösevorrichtung
    118
    Klinge
    119
    fünfter Arbeitsschritt
    120
    Führungswalze
    122
    Transportvorrichtung
    124
    Gummiwalze
    126
    sechster Arbeitsschritt
    128
    zweites Formwerkzeug
    130
    Abtransportvorrichtung
    132
    Rolle
    134
    Antrieb
    136
    Anpresswalze
    138
    Messvorrichtung

Claims (10)

  1. Verfahren (34) zur Herstellung einer Elektrodenfolie (24) für die Herstellung einer Elektrode (16) einer Batterie (14), bei welchem - eine Metallfolie (26) zugeführt wird, die mit einer ein Aktivmaterial aufweisenden Schicht (30) versehen ist, und - die Metallfolie (26) und die Schicht (30) durch eine Öffnung (72) eines Formwerkzeugs (74) in einer Längsrichtung (48) gezogen werden, wobei sich der Querschnitt der Öffnung (72) entlang der Längsrichtung (48) zumindest abschnittsweise verjüngt.
  2. Verfahren (34) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfolie (28) und die Schicht (30) vor Einführen in das Formwerkzeug (74) erwärmt werden.
  3. Verfahren (34) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfolie (28) und die Schicht (30) in dem Formwerkzeug (74) abgekühlt werden.
  4. Verfahren (34) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor Einführen in das Formwerkzeug (74) auf die Schicht (30) ein Trägerband (64) aufgebracht wird, das mit durch die Öffnung (72) gezogen wird.
  5. Verfahren () nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfolie (26) und die Schicht (30) nachfolgend durch eine Öffnung (72) eines zweiten Formwerkzeugs (128) in der Längsrichtung (48) gezogen werden, wobei sich der Querschnitt der Öffnung (72) entlang der Längsrichtung (48) zumindest abschnittsweise verjüngt.
  6. Fertigungsvorrichtung (36), die eine Zuführvorrichtung (38) für eine mit einer Schicht (30), die ein Aktivmaterial umfasst, versehenen Metallfolie (26), ein Formwerkzeug (74) mit einer Öffnung (72), deren Querschnitt sich entlang einer Längsrichtung (48) zumindest abschnittsweise verjüngt, und eine Ziehvorrichtung (76) zum Ziehen der Metallfolie (26) mit der Schicht (30) durch die Öffnung (72) aufweist, und die gemäß einem Verfahren (34) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 betrieben ist.
  7. Fertigungsvorrichtung (36) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (72) zwischen zwei Formteilen (98) gebildet ist, die an gegenüberliegenden Halteplatten (90) abgestützt sind.
  8. Fertigungsvorrichtung (36) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Formteil (98) über einen Vibrationsdämpfer (94) an der jeweiligen Halteplatte (90) abgestützt und mittels eines Vibrationsantriebs (100) in Längsrichtung (48) oszillierend angetrieben ist.
  9. Fertigungsvorrichtung (36) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Schicht (30) zugewandte Kante (110) eines Querschnitts jedes Formteils (98) parallel zur Längsrichtung (48) einen traktischen und einen geraden Abschnitt (110, 112) aufweist.
  10. Fertigungsvorrichtung (36) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der gerade Abschnitt (112) bezüglich der Längsrichtung (48) geneigt ist, und dass die Kante (108) einen zweiten geraden Abschnitt (114) aufweist, der parallel zur Längsrichtung (48) ist.
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