DE102022001768A1 - Process for manufacturing an electrode coil for a battery cell - Google Patents

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DE102022001768A1
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Alfonso GALAN VENTOSA
Thomas Stolk
Alexander von Gaisberg-Helfenberg
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Mercedes Benz Group AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenwickels (1), wobei mindestens eine Anodenfolie (A), mindestens eine Kathodenfolie (K) und mindestens eine Separatorfolie (S) derart übereinandergelegt werden, dass die Anodenfolie (A) und die Kathodenfolie (K) durch die Separatorfolie (S) voneinander getrennt sind, und zur Ausbildung des Elektrodenwickels (1) aufgewickelt werden.Erfindungsgemäß werden die Anodenfolie (A) und die Kathodenfolie (K) vor dem Aufwickeln senkrecht zur Wicklungsrichtung (W) derart versetzt zueinander und zur Separatorfolie (S) angeordnet, dass die Anodenfolie (A) und die Kathodenfolie (K) jeweils mit einem vorgegebenen Ableiterabschnitt (AA, AK) ausschließlich an verschiedenen Wicklungsrichtungsseiten (WS1, WS2) über die Separatorfolie (S) überstehen, und zu einem abgeflachten Elektrodenwickel (1) aufgewickelt. Nach dem Aufwickeln werden gegenüberliegende Seitenbereiche (SBA, SBK) der über die jeweilige Wicklungsrichtungsseite (WS1, WS2) überstehenden Ableiterabschnitte (AA, AK) der Anodenfolie (A) und der Kathodenfolie (K) abgeschnitten. Die Ableiterfahnen (AFA) der Anodenfolie (A) und die Ableiterfahnen (AFK) der Kathodenfolie (K) werden jeweils derart zueinander gefaltet, dass sie elektrisch leitfähig aneinander anliegen.The invention relates to a method for producing an electrode coil (1), in which at least one anode foil (A), at least one cathode foil (K) and at least one separator foil (S) are laid one on top of the other in such a way that the anode foil (A) and the cathode foil (K) are separated from one another by the separator foil (S) and are wound up to form the electrode coil (1).According to the invention, the anode foil (A) and the cathode foil (K) are offset from one another and to the separator foil ( S) arranged in such a way that the anode foil (A) and the cathode foil (K) each protrude beyond the separator foil (S) with a predetermined conductor section (AA, AK) exclusively on different winding-direction sides (WS1, WS2), and form a flattened electrode winding (1 ) wound up. After winding, opposite side areas (SBA, SBK) of the conductor sections (AA, AK) of the anode foil (A) and the cathode foil (K) that protrude beyond the respective winding direction side (WS1, WS2) are cut off. The collector lugs (AFA) of the anode foil (A) and the collector lugs (AFK) of the cathode foil (K) are each folded relative to one another in such a way that they rest against one another in an electrically conductive manner.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenwickels für eine Batteriezelle nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a method for producing an electrode coil for a battery cell according to the features of the preamble of claim 1.

Aus dem Stand der Technik sind, wie in der DE 10 2013 203 810 A1 beschrieben, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schneiden eines Elektrodenbands für eine Energiespeicherzelle bekannt. In einem ersten Verfahrensschritt wird das Elektrodenband durch eine Laserschneidvorrichtung hindurch transportiert. Während des ersten Verfahrensschrittes wird innerhalb der Laserschneidvorrichtung mittels eines Laserstrahls eine Mehrzahl von Ableiterfahnen in das Elektrodenband geschnitten. Der Laserstrahl wird im ersten Verfahrensschritt ausschließlich innerhalb des Elektrodenbandes geführt.Are from the prior art, as in the DE 10 2013 203 810 A1 described, a method and a device for cutting an electrode strip for an energy storage cell known. In a first method step, the electrode strip is transported through a laser cutting device. During the first method step, a plurality of conductor lugs is cut into the electrode strip within the laser cutting device by means of a laser beam. In the first process step, the laser beam is guided exclusively within the electrode strip.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenwickels für eine Batteriezelle anzugeben.The invention is based on the object of specifying a method for producing an electrode coil for a battery cell that is improved compared to the prior art.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenwickels für eine Batteriezelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved according to the invention by a method for producing an electrode coil for a battery cell with the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous configurations of the invention are the subject matter of the dependent claims.

In einem Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenwickels für eine Batteriezelle werden mindestens eine Anodenfolie, mindestens eine Kathodenfolie und mindestens eine Separatorfolie derart übereinandergelegt, dass die Anodenfolie und die Kathodenfolie durch die Separatorfolie voneinander getrennt sind, und zur Ausbildung des Elektrodenwickels aufgewickelt werden.In a method for producing an electrode coil for a battery cell, at least one anode foil, at least one cathode foil and at least one separator foil are placed one on top of the other in such a way that the anode foil and the cathode foil are separated from one another by the separator foil, and are wound up to form the electrode coil.

Erfindungsgemäß werden die Anodenfolie und die Kathodenfolie vor dem Aufwickeln senkrecht zur Wicklungsrichtung derart versetzt zueinander und zur Separatorfolie angeordnet, dass die Anodenfolie mit einem vorgegebenen Ableiterabschnitt ausschließlich an einer Wicklungsrichtungsseite der Separatorfolie über die Separatorfolie übersteht und die Kathodenfolie mit einem vorgegebenen Ableiterabschnitt ausschließlich an der anderen Wicklungsrichtungsseite der Separatorfolie über die Separatorfolie übersteht, und zu einem abgeflachten Elektrodenwickel aufgewickelt. Nach dem Aufwickeln werden zur Ausbildung von Ableiterfahnen gegenüberliegende Seitenbereiche des über die Wicklungsrichtungsseite der Separatorfolie überstehenden Ableiterabschnitts der Anodenfolie und gegenüberliegende Seitenbereiche des über die Wicklungsrichtungsseite der Separatorfolie überstehenden Ableiterabschnitts der Kathodenfolie abgeschnitten. Dies kann in einem gemeinsamen Vorgang durchgeführt werden, beispielsweise durch Laserschneiden oder Stanzen. Die Ableiterfahnen der Anodenfolie werden derart zueinander gefaltet, dass sie elektrisch leitfähig aneinander anliegen, und die Ableiterfahnen der Kathodenfolie werden derart zueinander gefaltet, dass sie elektrisch leitfähig aneinander anliegen.According to the invention, the anode foil and the cathode foil are arranged offset to one another and to the separator foil before being wound up perpendicularly to the winding direction in such a way that the anode foil with a specified collector section projects beyond the separator foil exclusively on one side of the separator foil in the winding direction, and the cathode foil with a specified collector section exclusively on the other side in the winding direction of the separator film protrudes beyond the separator film and wound up to form a flattened electrode coil. After winding, opposite side portions of the conductor portion of the anode foil protruding beyond the winding direction side of the separator foil and opposite side portions of the conductor portion of the cathode foil protruding beyond the winding direction side of the separator foil are cut off to form collector tabs. This can be done in one operation, such as laser cutting or punching. The conductor tabs of the anode foil are folded relative to one another in such a way that they abut one another in an electrically conductive manner, and the conductor tabs of the cathode foil are folded relative to one another in such a way that they abut one another in an electrically conductive manner.

Die Anodenfolie, Kathodenfolie und Separatorfolie werden für das Verfahren beispielsweise jeweils von einer Rolle abgewickelt, die bezüglich der Breite auf ein vorgegebenes Maß vorgeschnitten sind. Beispielsweise werden die Rollen dann so zueinander positioniert, dass sich die abgerollten Folien auf die beschriebene Weise überlagern und dann zusammen aufgewickelt werden. Es können auch mehrere Anodenfolien, Separatorfolien und Kathodenfolien vorgesehen sein, wobei dann abwechselnd Anodenfolie, Separatorfolie und Kathodenfolie, die auf die oben beschriebene Weise zueinander ausgerichtet sind, übereinander angeordnet und aufgewickelt werden.For the process, the anode foil, cathode foil and separator foil are each unwound from a roll, for example, which is pre-cut to a predetermined width with respect to the width. For example, the rolls are then positioned relative to one another in such a way that the unrolled films overlap in the manner described and are then wound up together. A plurality of anode foils, separator foils and cathode foils can also be provided, in which case anode foil, separator foil and cathode foil, which are aligned with one another in the manner described above, are then arranged one on top of the other and wound up in alternation.

Durch die erfindungsgemäße Lösung kann eine gewickelte Batteriezelle mit gegenüberliegenden Polterminals ausgebildet werden. Durch das Schneiden nach dem Wickeln wird ein aufwändiges einzelnes Ausschneiden der Ableiterfahnen vermieden. Dadurch werden eine Vereinfachung eines Fertigungsprozesses und zudem eine Verbesserung einer Effizienz der Batteriezelle erreicht.The solution according to the invention allows a wound battery cell to be formed with opposite pole terminals. Cutting after winding avoids the time-consuming task of individually cutting out the arrester lugs. This simplifies a manufacturing process and also improves the efficiency of the battery cell.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird der Fertigungsprozess insbesondere im Vergleich zu gestapelten Elektroden extrem vereinfacht und beschleunigt, insbesondere aufgrund der vereinfachten Positionierung der Elektroden- und Separatorfolien.The solution according to the invention greatly simplifies and accelerates the production process, in particular in comparison to stacked electrodes, in particular due to the simplified positioning of the electrode and separator films.

Es wird des Weiteren eine höhere Geschwindigkeit, insbesondere bezüglich des Schneidprozesses, erreicht, wodurch niedrigere Fertigungskosten erreicht werden. Zudem wird durch die erfindungsgemäße Lösung eine bessere Qualität des Schnitts und somit der dadurch ausgebildeten Ableiterfahnen erreicht.Furthermore, a higher speed, in particular with regard to the cutting process, is achieved, as a result of which lower production costs are achieved. In addition, the solution according to the invention achieves a better quality of the cut and thus of the conductor lugs formed as a result.

Durch die erfindungsgemäße Lösung werden des Weiteren niedrigere elektrische Wiederstände in den Verbindungen der Elektroden, insbesondere der Ableiterfahnen, erreicht, wodurch eine bessere elektrische Effizienz, ein niedrigerer Energieverbrauch und eine verbesserte Kühlung erreicht werden.Furthermore, the solution according to the invention achieves lower electrical resistances in the connections of the electrodes, in particular the conductor lugs, as a result of which better electrical efficiency, lower energy consumption and improved cooling are achieved.

Aufgrund der besseren Effizienz und niedrigeren Wärmeentwicklung in der Batteriezelle wird zudem eine höhere Lebensdauer der Batteriezelle erreicht.Due to the better efficiency and lower heat generation in the battery cell, the battery cell also has a longer service life.

Es kann beispielsweise vorgesehen, dass die elektrisch leitfähig aneinander anliegenden Ableiterfahnen miteinander verschweißt werden. Wenn das vorherige Schneiden, wie oben bereits erwähnt, durch Laserschneiden erfolgt, kann dieses Verschweißen beispielsweise mittels des bereits für das Laserschneiden verwendeten Lasers durchgeführt werden, so dass kein zusätzlicher Vorrichtungsaufwand erforderlich ist.Provision can be made, for example, for the conductor lugs which are in contact with one another to be electrically conductive to be welded to one another. If the previous cutting, as already mentioned above, takes place by laser cutting, this welding can be carried out, for example, using the laser already used for the laser cutting, so that no additional outlay on equipment is required.

Die Batteriezelle ist beispielsweise eine so genannte Hardcase-Zelle, insbesondere eine Hardcase-Lithium-Ionen-Zelle, d. h. der hergestellte Elektrodenwickel wird in ein festes Gehäuse eingesetzt. Durch die Verwendung des erfindungsgemäß hergestellten Elektrodenwickels kann eine Fertigungsgeschwindigkeit dieser Hardcase-Zellen erhöht werden, der Herstellungsprozess vereinfacht werden und die Qualität erhöht werden. Die beschriebene Lösung, insbesondere das beschriebene Schneiden der Ableiterfahnen, stellt dabei die maximale Größe und die beste Position der Ableiterfahnen zueinander sicher. Die Effizienz der Batteriezelle in Bezug auf Wärmeentstehung ist insbesondere abhängig von der Verbindung und somit der Größe der Ableiterfahnen. Durch die erfindungsgemäße Lösung steigt die Effizienz der Batteriezelle, weil die Wärme schneller aus der Batteriezelle abgeführt werden kann, wodurch die Temperatur sinkt und dadurch entsprechend die elektrischen Verluste kleiner sind.The battery cell is, for example, what is known as a hard case cell, in particular a hard case lithium-ion cell, i. H. the electrode coil produced is inserted into a fixed housing. By using the electrode coil produced according to the invention, a production speed of these hard case cells can be increased, the production process can be simplified and the quality can be increased. The solution described, in particular the described cutting of the conductor lugs, ensures the maximum size and the best position of the conductor lugs in relation to one another. The efficiency of the battery cell in terms of heat generation is particularly dependent on the connection and thus the size of the conductor lugs. The solution according to the invention increases the efficiency of the battery cell because the heat can be dissipated more quickly from the battery cell, as a result of which the temperature drops and the electrical losses are correspondingly smaller as a result.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

  • 1 schematisch eine Separatorfolie, eine Anodenfolie und eine Kathodenfolie vor einem Ausbilden eines Elektrodenwickels,
  • 2 schematisch eine perspektivische Darstellung des ausgebildeten Elektrodenwickels,
  • 3 schematisch den ausgebildeten Elektrodenwickel aus 2 in verschiedenen Ansichten,
  • 4 schematisch eine perspektivische Darstellung des Elektrodenwickels nach einem Abschneiden gegenüberliegender Seitenbereiche eines über eine Wicklungsrichtungsseite der Separatorfolie überstehenden Ableiterabschnitts der Anodenfolie und gegenüberliegender Seitenbereiche eines über die Wicklungsrichtungsseite der Separatorfolie überstehenden Ableiterabschnitts der Kathodenfolie,
  • 5 schematisch den beschnittenen Elektrodenwickel aus 4 in verschiedenen Ansichten,
  • 6 schematisch eine perspektivische Darstellung des beschnittenen Elektrodenwickels mit zueinander gefalteten Ableiterfahnen,
  • 7 schematisch eine weitere Darstellung des beschnittenen Elektrodenwickels mit zueinander gefalteten Ableiterfahnen,
  • 8 schematisch den beschnittenen Elektrodenwickel mit den zueinander gefalteten Ableiterfahnen aus den 6 und 7 in verschiedenen Ansichten,
  • 9 schematisch eine perspektivische Darstellung des beschnittenen Elektrodenwickels, bei welchem die zueinander gefalteten Ableiterfahnen in Richtung einer Seitenfläche eines durch die aufgewickelte Anodenfolie, Separatorfolie und Kathodenfolie ausgebildeten Elektrodenwickelkörpers, über welche sie überstehen, umgebogen sind,
  • 10 schematisch eine weitere Darstellung des beschnittenen Elektrodenwickels, bei welchem die zueinander gefalteten Ableiterfahnen in Richtung einer Seitenfläche eines durch die aufgewickelte Anodenfolie, Separatorfolie und Kathodenfolie ausgebildeten Elektrodenwickelkörpers, über welche sie überstehen, umgebogen sind, und
  • 11 schematisch den Elektrodenwickel aus den 9 und 10 in verschiedenen Ansichten.
show:
  • 1 schematically a separator foil, an anode foil and a cathode foil before forming an electrode coil,
  • 2 a schematic perspective view of the formed electrode coil,
  • 3 schematically shows the formed electrode coil 2 in different views,
  • 4 a schematic perspective view of the electrode coil after cutting off opposite side areas of a conductor section of the anode film that protrudes beyond a winding-direction side of the separator film and opposite side areas of a conductor section of the cathode foil that projects beyond the winding-direction side of the separator film,
  • 5 schematically shows the trimmed electrode coil 4 in different views,
  • 6 a schematic perspective view of the trimmed electrode coil with conductor tabs folded towards one another,
  • 7 a schematic representation of the trimmed electrode coil with conductor tabs folded towards one another,
  • 8th schematically shows the trimmed electrode coil with the conductor tabs folded towards one another from FIGS 6 and 7 in different views,
  • 9 a schematic perspective view of the trimmed electrode coil, in which the collector lugs folded toward one another are bent in the direction of a side surface of an electrode coil body formed by the wound up anode foil, separator foil and cathode foil, over which they protrude,
  • 10 Schematically a further representation of the trimmed electrode coil, in which the mutually folded conductor tabs are bent in the direction of a side surface of an electrode coil body formed by the wound up anode foil, separator foil and cathode foil, over which they protrude, and
  • 11 schematically the electrode coil from the 9 and 10 in different views.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.

Anhand der 1 bis 11 wird im Folgenden ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenwickels 1 für eine Batteriezelle beschrieben. In diesem Verfahren ist vorgesehen, dass der Elektrodenwickel 1 aus mindestens einer Anodenfolie A, mindestens einer Kathodenfolie K und mindestens einer Separatorfolie S ausgebildet wird. 1 zeigt diese Folien A, K, S, die beispielsweise von jeweils einer Rolle abgewickelt und zur Ausbildung des Elektrodenwickels 1 gemeinsam aufgewickelt werden. Beispielsweise können auch jeweils mehrere Anodenfolien A, Kathodenfolien K und/oder Separatorfolien S verwendet werden.Based on 1 until 11 a method for producing an electrode coil 1 for a battery cell is described below. In this method it is provided that the electrode coil 1 is formed from at least one anode foil A, at least one cathode foil K and at least one separator foil S. 1 shows these foils A, K, S, which are unwound, for example, from a roll and wound up together to form the electrode coil 1 . For example, a plurality of anode foils A, cathode foils K and/or separator foils S can also be used.

Zur Ausbildung des Elektrodenwickels 1 ist vorgesehen, dass die mindestens eine Anodenfolie A, die mindestens eine Kathodenfolie K und die mindestens eine Separatorfolie S derart übereinandergelegt werden, dass die Anodenfolie A und die Kathodenfolie K durch die Separatorfolie S voneinander getrennt sind. Um diese Trennung von Anodenfolie A und Kathodenfolie K auch nach dem Aufwickeln sicherzustellen, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass vor dem Aufwickeln eine Separatorfolie S zwischen die Anodenfolie A und die Kathodenfolie K gelegt wird und eine weitere Separatorfolie S hinter diese anderen Folien A, K, S gelegt wird, welche durch das Aufwickeln dann eine äußere Folienschicht bildet und in einem aufgewickelten Bereich zwischen Anodenfolie A und Kathodenfolie K angeordnet ist.To form the electrode coil 1, it is provided that the at least one anode foil A, the at least one cathode foil K and the at least one separator foil S are placed one on top of the other in such a way that the anode foil A and the cathode foil K are separated from one another by the separator foil S. In order to ensure this separation of anode foil A and cathode foil K even after winding up, provision can be made, for example, for a separator foil S to be placed between the anode foil A and before winding up the cathode foil K is placed and another separator foil S is placed behind these other foils A, K, S, which then forms an outer foil layer by being wound up and is arranged in a wound-up area between anode foil A and cathode foil K.

In dem hier beschriebenen Verfahren ist zudem vorgesehen, dass diese Folien A, K, S vor dem Aufwickeln nicht nur auf die beschriebene Weise aufeinander angeordnet werden, sondern zusätzlich werden die Anodenfolie A und die Kathodenfolie K senkrecht zur Wicklungsrichtung W derart versetzt zueinander und zur Separatorfolie S angeordnet, dass die Anodenfolie A mit einem vorgegebenen Ableiterabschnitt AA ausschließlich an einer Wicklungsrichtungsseite WS1 der Separatorfolie S über die Separatorfolie S übersteht und die Kathodenfolie K mit einem vorgegebenen Ableiterabschnitt AK ausschließlich an der anderen Wicklungsrichtungsseite WS2 der Separatorfolie S über die Separatorfolie S übersteht. Das Aufwickeln erfolgt anschließend zu einem abgeflachten Elektrodenwickel 1, wie in den 2 und 3 gezeigt. Dabei zeigt 2 eine perspektivische Darstellung des Elektrodenwickels 1 nach dem Aufrollen und die 3 zeigt den Elektrodenwickel 1 nach dem Aufrollen in verschiedenen Ansichten, d. h. seitlich auf eine Breitseite, seitlich auf eine Schmalseite sowie in jeweils einer Ansicht auf eine Oberseite und eine Unterseite des Elektrodenwickels 1.In the method described here, it is also provided that these foils A, K, S are not only arranged one on top of the other in the manner described before being wound up, but that the anode foil A and the cathode foil K are also offset perpendicularly to the winding direction W in relation to one another and to the separator foil S arranged so that the anode foil A with a predetermined conductor section AA projects beyond the separator film S exclusively on one side WS1 of the separator film S in the winding direction, and the cathode film K with a predetermined conductor section AK projects beyond the separator film S exclusively on the other winding-direction side WS2 of the separator film S. It is then wound up to form a flattened electrode coil 1, as shown in FIGS 2 and 3 shown. while showing 2 a perspective view of the electrode coil 1 after being rolled up and the 3 shows the electrode coil 1 after it has been rolled up in different views, ie laterally on a broad side, laterally on a narrow side and in one view each of a top side and a bottom side of the electrode coil 1.

Die jeweilige Rolle, von welcher die Anodenfolie A, Kathodenfolie K und Separatorfolie S für das Verfahren abgewickelt werden, ist vorteilhafterweise bezüglich der Breite auf ein vorgegebenes Maß vorgeschnitten. Beispielsweise werden die Rollen dann so zueinander positioniert, dass sich die abgerollten Folien A, K, S auf die beschriebene Weise überlagern und dann zusammen aufgewickelt werden. Es können, wie oben bereits erwähnt, auch jeweils mehrere Anodenfolien A, Separatorfolien S und/oder Kathodenfolien K vorgesehen sein, wobei dann abwechselnd Anodenfolie A, Separatorfolie S und Kathodenfolie K, die auf die oben beschriebene Weise zueinander ausgerichtet sind, übereinander angeordnet und aufgewickelt werden.The respective roll from which the anode foil A, cathode foil K and separator foil S are unwound for the process is advantageously pre-cut to a predetermined width with respect to the width. For example, the rolls are then positioned relative to one another in such a way that the unrolled foils A, K, S overlap in the manner described and are then wound up together. As already mentioned above, a plurality of anode foils A, separator foils S and/or cathode foils K can also be provided, in which case anode foil A, separator foil S and cathode foil K, which are aligned with one another in the manner described above, are then arranged one on top of the other and wound up will.

Nach dem Aufwickeln werden zur Ausbildung von Ableiterfahnen AFA, AFK gegenüberliegende Seitenbereiche SBA des über die Wicklungsrichtungsseite WS1 der Separatorfolie S überstehenden Ableiterabschnitts AA der Anodenfolie A und gegenüberliegende Seitenbereiche SBK des über die Wicklungsrichtungsseite WS2 der Separatorfolie S überstehenden Ableiterabschnitts AK der Kathodenfolie K abgeschnitten. Dies kann in einem gemeinsamen Vorgang durchgeführt werden, beispielsweise durch Laserschneiden oder Stanzen. Die 4 und 5 zeigen den derart beschnittenen Elektrodenwickel 1. Dabei zeigt wieder 4 eine perspektivische Darstellung des beschnittenen Elektrodenwickels 1 und 5 zeigt den beschnittenen Elektrodenwickel 1 in verschiedenen Ansichten, d. h. seitlich auf die Breitseite, seitlich auf eine der Schmalseiten sowie in jeweils einer Ansicht auf die Oberseite und die Unterseite des beschnittenen Elektrodenwickels 1.After winding, opposite side areas SBA of the conductor section AA of the anode film A protruding beyond the winding direction side WS1 of the separator film S and opposite side areas SBK of the conductor section AK of the cathode film K protruding beyond the winding direction side WS2 of the separator film S are cut off to form conductor tabs AFA, AFK. This can be done in one operation, such as laser cutting or punching. the 4 and 5 show the electrode coil 1 trimmed in this way. Again, FIG 4 a perspective view of the cropped electrode coil 1 and 5 shows the trimmed electrode coil 1 in different views, ie laterally on the broad side, laterally on one of the narrow sides, and one view each of the top and bottom of the trimmed electrode coil 1.

Anschließend werden die Ableiterfahnen AFA der Anodenfolie A derart zueinander gefaltet, dass sie elektrisch leitfähig aneinander anliegen, und die Ableiterfahnen AFK der Kathodenfolie K derart zueinander gefaltet, dass sie elektrisch leitfähig aneinander anliegen. Dies ist in den 6 bis 8 dargestellt. Dabei zeigen die 6 und 7 zwei verschiedene perspektivische Darstellungen des Elektrodenwickels 1 mit den zueinander gefalteten und elektrisch leitfähig aneinander anliegenden Ableiterfahnen AFA, AFK und die 8 zeigt den Elektrodenwickel 1 mit den zueinander gefalteten und elektrisch leitfähig aneinander anliegenden Ableiterfahnen AFA, AFK in verschiedenen Ansichten, d. h. seitlich auf die Breitseite, seitlich auf eine der Schmalseiten sowie in jeweils einer Ansicht auf die Oberseite und die Unterseite des Elektrodenwickels 1.Subsequently, the conductor lugs AFA of the anode foil A are folded relative to one another in such a way that they abut one another in an electrically conductive manner, and the conductor lugs AFK of the cathode foil K are folded relative to one another in such a way that they abut one another in an electrically conductive manner. This is in the 6 until 8th shown. The show 6 and 7 two different perspective representations of the electrode coil 1 with the conductor lugs AFA, AFK folded towards one another and resting electrically conductively against one another, and 8th shows the electrode coil 1 with the conductor lugs AFA, AFK folded towards one another and in contact with one another in an electrically conductive manner in different views, i.e. laterally on the broad side, laterally on one of the narrow sides and in one view each of the top and bottom of the electrode coil 1.

Es kann beispielsweise vorgesehen, dass die elektrisch leitfähig aneinander anliegenden Ableiterfahnen AFA, AFK miteinander verschweißt werden. Dies kann beispielsweise durch Laserschweißen erfolgen. Wenn das vorherige Schneiden durch Laserschneiden erfolgt, kann dieses Verschweißen beispielsweise mittels des bereits für das Laserschneiden verwendeten Lasers durchgeführt werden, so dass kein zusätzlicher Vorrichtungsaufwand erforderlich ist.Provision can be made, for example, for the conductor lugs AFA, AFK which are in contact with one another to be electrically conductive to be welded to one another. This can be done, for example, by laser welding. If the previous cutting is done by laser cutting, this welding can be carried out, for example, by means of the laser already used for the laser cutting, so that no additional outlay on equipment is required.

Abschließend ist beispielweise vorgesehen, dass die elektrisch leitfähig aneinander anliegenden Ableiterfahnen AFA, AFK in Richtung einer Seitenfläche eines durch die aufgewickelte Anodenfolie A, Separatorfolie S und Kathodenfolie K ausgebildeten Elektrodenwickelkörpers 2, über welche sie überstehen, umgebogen werden, wie in den 9 bis 11 gezeigt. Dabei zeigen die 9 und 10 zwei verschiedene perspektivische Darstellungen des Elektrodenwickels 1 mit umgebogenen Ableiterfahnen AFA, AFK und die 8 zeigt den Elektrodenwickel 1 mit umgebogenen Ableiterfahnen AFA, AFK in verschiedenen Ansichten, d. h. seitlich auf die Breitseite, seitlich auf eine der Schmalseiten sowie in jeweils einer Ansicht auf die Oberseite und die Unterseite des Elektrodenwickels 1.Finally, it is provided, for example, that the conductor lugs AFA, AFK, which are in contact with one another in an electrically conductive manner, are bent in the direction of a side surface of an electrode winding body 2 formed by the wound-up anode foil A, separator foil S and cathode foil K, over which they protrude, as in FIGS 9 until 11 shown. The show 9 and 10 two different perspective views of the electrode coil 1 with bent collector lugs AFA, AFK and the 8th shows the electrode coil 1 with bent conductor lugs AFA, AFK in different views, ie laterally on the broad side, laterally on one of the narrow sides and in one view each of the top and bottom of the electrode coil 1.

Durch das Schneiden nach dem Wickeln wird ein aufwändiges einzelnes Ausschneiden der Ableiterfahnen AFA, AFK vermieden. Dadurch werden eine Vereinfachung eines Fertigungsprozesses und zudem eine Verbesserung einer Effizienz der Batteriezelle erreicht.Cutting after winding avoids the laborious task of individually cutting out the conductor lugs AFA, AFK. This will simplify a manufacturing process and also achieves an improvement in the efficiency of the battery cell.

Durch die beschriebene Lösung wird der Fertigungsprozess insbesondere im Vergleich zu gestapelten Elektroden extrem vereinfacht und beschleunigt, insbesondere aufgrund der vereinfachten Positionierung der Anodenfolien A, Kathodenfolien K und Separatorfolien S.The solution described greatly simplifies and accelerates the manufacturing process, in particular compared to stacked electrodes, in particular due to the simplified positioning of the anode foils A, cathode foils K and separator foils S.

Es wird des Weiteren eine höhere Geschwindigkeit, insbesondere bezüglich des Schneidprozesses, erreicht, wodurch niedrigere Fertigungskosten erreicht werden. Zudem wird durch die beschriebene Lösung eine bessere Qualität des Schnitts und somit der dadurch ausgebildeten Ableiterfahnen AFA, AFK erreicht.Furthermore, a higher speed, in particular with regard to the cutting process, is achieved, as a result of which lower production costs are achieved. In addition, the solution described achieves a better quality of the cut and thus of the conductor lugs AFA, AFK formed as a result.

Durch die beschriebene Lösung kann beispielsweise eine gewickelte Batteriezelle mit gegenüberliegenden Polterminals ausgebildet werden. Die Batteriezelle ist beispielsweise eine so genannte Hardcase-Zelle, insbesondere eine Hardcase-Lithium-Ionen-Zelle, d. h. der hergestellte Elektrodenwickel 1 wird in ein festes Gehäuse eingesetzt. Durch die Verwendung des auf die beschriebene Weise hergestellten Elektrodenwickels 1 kann eine Fertigungsgeschwindigkeit dieser Hardcase-Zellen erhöht werden, der Herstellungsprozess vereinfacht werden und die Qualität erhöht werden. Die beschriebene Lösung, insbesondere das beschriebene Schneiden der Ableiterfahnen AFA, AFK, stellt dabei die maximale Größe und die beste Position der Ableiterfahnen AFA, AFK zueinander sicher. Die Effizienz der Batteriezelle in Bezug auf Wärmeentstehung ist insbesondere abhängig von der Verbindung und somit der Größe der Ableiterfahnen AFA, AFK. Durch die beschriebene Lösung steigt die Effizienz der Batteriezelle, weil die Wärme schneller aus der Batteriezelle abgeführt werden kann, wodurch die Temperatur sinkt und dadurch entsprechend die elektrischen Verluste kleiner sind.The solution described can be used, for example, to form a wound battery cell with opposite pole terminals. The battery cell is, for example, what is known as a hard case cell, in particular a hard case lithium-ion cell, i. H. the electrode coil 1 produced is inserted into a fixed housing. By using the electrode coil 1 produced in the manner described, a production speed of these hard case cells can be increased, the production process can be simplified and the quality can be increased. The solution described, in particular the described cutting of the conductor lugs AFA, AFK, ensures the maximum size and the best position of the conductor lugs AFA, AFK relative to one another. The efficiency of the battery cell with regard to heat generation is particularly dependent on the connection and thus the size of the conductor lugs AFA, AFK. The solution described increases the efficiency of the battery cell because the heat can be dissipated more quickly from the battery cell, as a result of which the temperature drops and the electrical losses are correspondingly smaller as a result.

BezugszeichenlisteReference List

11
Elektrodenwickelelectrode coil
22
Elektrodenwickelkörper electrode coil body
AA
Anodenfolieanode foil
AAaa
Ableiterabschnitt Anodenfoliearrester section anode foil
AFAAFA
Ableiterfahnen Anodenfoliecollector lugs anode foil
AFKAFK
Ableiterfahnen KathodenfolieConductor lugs cathode foil
AKAK
Ableiterabschnitt KathodenfolieConductor section cathode foil
KK
Kathodenfoliecathode foil
SS
Separatorfolieseparator film
SBASBA
Seitenbereich Ableiterabschnitt AnodenfolieSide area arrester section anode foil
SBKSBK
Seitenbereich Ableiterabschnitt KathodenfolieSide area conductor section cathode foil
WW
Wicklungsrichtungwinding direction
WS1, WS2WS1, WS2
Wicklungsrichtungsseitewinding direction side

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102013203810 A1 [0002]DE 102013203810 A1 [0002]

Claims (3)

Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenwickels (1) für eine Batteriezelle, wobei mindestens eine Anodenfolie (A), mindestens eine Kathodenfolie (K) und mindestens eine Separatorfolie (S) derart übereinandergelegt werden, dass die Anodenfolie (A) und die Kathodenfolie (K) durch die Separatorfolie (S) voneinander getrennt sind, und zur Ausbildung des Elektrodenwickels (1) aufgewickelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass - die Anodenfolie (A) und die Kathodenfolie (K) vor dem Aufwickeln senkrecht zur Wicklungsrichtung (W) derart versetzt zueinander und zur Separatorfolie (S) angeordnet werden, dass die Anodenfolie (A) mit einem vorgegebenen Ableiterabschnitt (AA) ausschließlich an einer Wicklungsrichtungsseite (WS1) der Separatorfolie (S) über die Separatorfolie (S) übersteht und die Kathodenfolie (K) mit einem vorgegebenen Ableiterabschnitt (AK) ausschließlich an der anderen Wicklungsrichtungsseite (WS2) der Separatorfolie (S) über die Separatorfolie (S) übersteht, und zu einem abgeflachten Elektrodenwickel (1) aufgewickelt werden, - nach dem Aufwickeln zur Ausbildung von Ableiterfahnen (AFA, AFK) gegenüberliegende Seitenbereiche (SBA) des über die Wicklungsrichtungsseite (WS1) der Separatorfolie (S) überstehenden Ableiterabschnitts (AA) der Anodenfolie (A) und gegenüberliegende Seitenbereiche (SBK) des über die Wicklungsrichtungsseite (WS2) der Separatorfolie (S) überstehenden Ableiterabschnitts (AK) der Kathodenfolie (K) abgeschnitten werden, - die Ableiterfahnen (AFA) der Anodenfolie (A) derart zueinander gefaltet werden, dass sie elektrisch leitfähig aneinander anliegen, und die Ableiterfahnen (AFK) der Kathodenfolie (K) derart zueinander gefaltet werden, dass sie elektrisch leitfähig aneinander anliegen. Method for producing an electrode coil (1) for a battery cell, wherein at least one anode foil (A), at least one cathode foil (K) and at least one separator foil (S) are superimposed in such a way that the anode foil (A) and the cathode foil (K) through the separator foil (S) are separated from one another and are wound up to form the electrode winding (1), characterized in that - the anode foil (A) and the cathode foil (K) are offset perpendicularly to the winding direction (W) in relation to one another and to the Separator foil (S) are arranged in such a way that the anode foil (A) with a specified conductor section (AA) protrudes beyond the separator foil (S) exclusively on one side (WS1) of the separator foil (S) in the direction of winding and the cathode foil (K) with a specified conductor section ( AK) only on the other winding direction side (WS2) of the separator film (S) on the separator film (S) protrudes, and a abge flat electrode coils (1) are wound up, - after winding up to form collector lugs (AFA, AFK), opposite side areas (SBA) of the collector section (AA) of the anode foil (A) that protrudes beyond the winding direction side (WS1) of the separator foil (S) and opposite ones Side areas (SBK) of the collector section (AK) of the cathode foil (K) protruding beyond the winding direction side (WS2) of the separator foil (S) are cut off, - the collector lugs (AFA) of the anode foil (A) are folded towards one another in such a way that they are electrically conductive to one another abut, and the conductor lugs (AFK) of the cathode foil (K) are folded to one another in such a way that they abut one another in an electrically conductive manner. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähig aneinander anliegenden Ableiterfahnen (AFA, AFK) miteinander verschweißt werden.procedure after claim 1 , characterized in that the conductor lugs (AFA, AFK) resting against one another in an electrically conductive manner are welded to one another. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähig aneinander anliegenden Ableiterfahnen (AFA, AFK) in Richtung einer Seitenfläche eines durch die aufgewickelte Anodenfolie (A), Separatorfolie (S) und Kathodenfolie (K) ausgebildeten Elektrodenwickelkörpers (2), über welche sie überstehen, umgebogen werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the conductor lugs (AFA, AFK) which rest on one another in an electrically conductive manner in the direction of a side surface of an electrode winding body (2) formed by the wound up anode foil (A), separator foil (S) and cathode foil (K) over which they protrude, are bent over.
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