DE102022105871A1 - Device for producing electrode sheets for an energy cell from an electrode track and method - Google Patents

Device for producing electrode sheets for an energy cell from an electrode track and method Download PDF

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Frank Grothaus
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Herstellung von Elektrodenblättern (11) für eine Energiezelle, insbesondere für eine Batterie, aus einer Elektrodenbahn (12). Die Vorrichtung (10) umfasst eine Sensorvorrichtung (13) und eine Regelungseinheit (14), wobei die Sensorvorrichtung (13) zur Abtastung von Merkmalen der Kontur (17, 18) an mindestens einer Kante (19, 20) der Elektrodenbahn (12) und zur Erzeugung eines Sensorsignals (21) eingerichtet ist. Das Sensorsignal (21) ist von der Regelungseinheit (14) empfangbar und die Regelungseinheit (14) dazu eingerichtet, mindestens die Geschwindigkeit eines angetriebenen Förderelements (15) der Vorrichtung (10) und/oder mindestens die Auslenkung eines Auslenkelements (16) der Vorrichtung (10) auf Basis des empfangenen Sensorsignals (21) mit einem Steuersignal (22) zu regeln, wobei die Vorrichtung (10) eine Querschneidevorrichtung (23) zur Herstellung von Querschnitten (23) und Vereinzelung der Elektrodenbahn (12) zu Elektrodenblättern (11) aufweist. Die Schneidposition (26) der Querschneidevorrichtung (23) zu der Kontur (17, 18) an mindestens einer Kante (19, 20) ist durch die Geschwindigkeit des mindestens einen angetriebenen Förderelements (15) und/oder durch die Auslenkung des mindestens einen Auslenkelements (16) auf eine Ziellage zueinander regelbar. Die Erfindung betrifft weiterhin ein korrespondierendes Verfahren.The invention relates to a device (10) for producing electrode sheets (11) for an energy cell, in particular for a battery, from an electrode web (12). The device (10) comprises a sensor device (13) and a control unit (14), the sensor device (13) being used to scan features of the contour (17, 18) on at least one edge (19, 20) of the electrode track (12) and is set up to generate a sensor signal (21). The sensor signal (21) can be received by the control unit (14) and the control unit (14) is set up to determine at least the speed of a driven conveying element (15) of the device (10) and/or at least the deflection of a deflection element (16) of the device ( 10) based on the received sensor signal (21) with a control signal (22), the device (10) having a cross-cutting device (23) for producing cross sections (23) and separating the electrode web (12) into electrode sheets (11). . The cutting position (26) of the cross-cutting device (23) relative to the contour (17, 18) on at least one edge (19, 20) is determined by the speed of the at least one driven conveying element (15) and/or by the deflection of the at least one deflection element ( 16) can be adjusted to a target position relative to one another. The invention further relates to a corresponding method.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Elektrodenblättern für eine Energiezelle, insbesondere für eine Batterie, aus einer Elektrodenbahn nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein korrespondierendes Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 13.The present invention relates to a device for producing electrode sheets for an energy cell, in particular for a battery, from an electrode web according to the preamble of claim 1. The invention further relates to a corresponding method according to the preamble of claim 13.

Energiezellen oder auch Energiespeicher im Sinne der Erfindung werden z.B. in Kraftfahrzeugen, sonstigen Landfahrzeugen, Schiffen, Flugzeugen oder auch in stationären Speicheranlagen in Form von Batteriezellen oder Brennstoffzellen verwendet, bei denen sehr große Energiemengen über größere Zeiträume gespeichert werden müssen.Energy cells or energy storage devices within the meaning of the invention are used, for example, in motor vehicles, other land vehicles, ships, aircraft or in stationary storage systems in the form of battery cells or fuel cells, in which very large amounts of energy have to be stored over long periods of time.

Für die Bereitstellung einer ausreichenden Menge an Energiezellen, insbesondere Batteriezellen, sind massentaugliche Fertigungstechnologien mit hohen Produktionsgeschwindigkeiten erforderlich. Dabei stellt unter anderem die Konfektionierung von Elektrodenbahnen zu fertigen Zellstapeln bzw. Energie- oder Batteriezellen eine Herausforderung dar. Bei der Herstellung von einzelnen Elektrodenblättern aus Elektrodenbahnen für eine gestapelte Anordnung gewinnen Trennprozesse eine besondere Bedeutung. An derartige Trennprozesse sind hohe Anforderungen gestellt, um die für eine Massenproduktion erforderliche Produktionsgeschwindigkeit bei möglichst hoher Produktqualität zu erreichen.In order to provide a sufficient amount of energy cells, especially battery cells, mass-produced manufacturing technologies with high production speeds are required. Among other things, the assembly of electrode tracks into finished cell stacks or energy or battery cells represents a challenge. When producing individual electrode sheets from electrode tracks for a stacked arrangement, separation processes become particularly important. High demands are placed on such separation processes in order to achieve the production speed required for mass production with the highest possible product quality.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur Herstellung von Elektrodenblättern für eine Energiezelle, insbesondere für eine Batterie, aus einer Elektrodenbahn anzugeben, welche eine möglichst hohe Produktionsgeschwindigkeit bei ausreichender Qualität und Genauigkeit ermöglicht.Against this background, the object of the invention is to provide a device for producing electrode sheets for an energy cell, in particular for a battery, from an electrode web, which enables the highest possible production speed with sufficient quality and accuracy.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung zur Herstellung von Elektrodenblättern für eine Energiezelle, insbesondere für eine Batterie, aus einer Elektrodenbahn vorgeschlagen, wobei eine Elektrodenbahn der Vorrichtung zuführbar ist. Die Vorrichtung umfasst eine Sensorvorrichtung und eine Regelungseinheit, wobei die Sensorvorrichtung zur Abtastung von Merkmalen der Kontur an mindestens einer Kante der Elektrodenbahn und zur Erzeugung eines Sensorsignals eingerichtet ist. Das Sensorsignal ist von der Regelungseinheit empfangbar und die Regelungseinheit dazu eingerichtet, mindestens die Geschwindigkeit eines angetriebenen Förderelements der Vorrichtung und/oder mindestens die Auslenkung eines Auslenkelements der Vorrichtung auf Basis des empfangenen Sensorsignals mit einem Steuersignal zu regeln. Die Vorrichtung weist eine Querschneidevorrichtung zur Herstellung von Querschnitten und Vereinzelung der Elektrodenbahn zu Elektrodenblättern auf, wobei die Schneidposition der Querschneidevorrichtung zu der Kontur an mindestens einer Kante durch die Geschwindigkeit des mindestens einen angetriebenen Förderelements und/oder die Auslenkung des mindestens einen Auslenkelements auf eine Ziellage zueinander regelbar ist.To solve the problem, a device for producing electrode sheets for an energy cell, in particular for a battery, from an electrode track is proposed, with an electrode track being able to be fed to the device. The device comprises a sensor device and a control unit, wherein the sensor device is set up to scan features of the contour on at least one edge of the electrode track and to generate a sensor signal. The sensor signal can be received by the control unit and the control unit is set up to regulate at least the speed of a driven conveying element of the device and/or at least the deflection of a deflection element of the device based on the received sensor signal with a control signal. The device has a cross-cutting device for producing cross-sections and separating the electrode web into electrode sheets, the cutting position of the cross-cutting device relative to the contour on at least one edge being determined by the speed of the at least one driven conveying element and/or the deflection of the at least one deflection element to a target position relative to one another is adjustable.

Bei der Elektrodenbahn handelt es sich vorzugsweise um eine leitfähige Elektrodenfolie aus Metall, welche weiterhin vorzugsweise mit einem aktiven Anoden- oder Kathodenmaterial beschichtet ist. Weiterhin vorzugsweise ist das Anoden- oder Kathodenmaterial auf der Elektrodenfolie bereits kalandriert, so dass die aus der Elektrodenbahn vereinzelten Elektrodenblätter anschließend einem Prozess zur Bildung einer Energiezelle bzw. Batterie zugeführt werden können. Die Elektrodenbahn wird in einer Förderrichtung gefördert und ist vorzugsweise endlos.The electrode track is preferably a conductive electrode film made of metal, which is further preferably coated with an active anode or cathode material. Furthermore, the anode or cathode material is preferably already calendered on the electrode film, so that the electrode sheets separated from the electrode web can then be fed to a process for forming an energy cell or battery. The electrode web is conveyed in one conveying direction and is preferably endless.

Eine Kontur an einer Kante der Elektrodenbahn, welche vorzugsweise den Längsrand der Elektrodenbahn bildet, weist sowohl Längskomponenten, d.h. entlang der Elektrodenbahn und der Förderrichtung, als auch Querkomponenten, welche dementsprechend quer zur Förderrichtung verlaufen, auf. Merkmale der Kontur können daher verschiedene geometrische Merkmale sein. Derartige Merkmale der Kontur, welche auch als Notchkontur bezeichnet werden kann, können beispielsweise eine Ableiterfahne (tab), ein Teil einer Ableiterfahne, beispielsweise ein in einer Querrichtung verlaufender Abschnitt, eine Verrundung bzw. Schulter, eine Ausnehmung und/oder ein spitzzulaufender Bereich zwischen zwei Verrundungen sein. Bei einer typischen Kontur wechseln sich beispielsweise an einer Kante Ableiterfahnen und Ausnehmungen ab, während sich an der anderen Kante Ausnehmungen in regelmäßigen Abständen wiederholen. Weiterhin können bei einer typischen Kontur die Ecken von in diesem Zustand noch zusammenhängenden Elektrodenblättern verrundet sein, so dass sich bei einer Ausnehmung ein spitzzulaufender Bereich an der später vorgesehenen Trennlinie der Elektrodenblätter ergibt. Diese spitzzulaufenden Bereiche wiederholen sich vorzugsweise an beiden Kanten der Elektrodenbahn im Abstand der vorgesehenen Breite der einzelnen Elektrodenblätter und liegen jeweils gegenüber. Insgesamt kann sich eine entsprechende Kontur insbesondere aus einem Konturschnitt, welches auch als notching bekannt ist, ergeben.A contour on an edge of the electrode track, which preferably forms the longitudinal edge of the electrode track, has both longitudinal components, i.e. along the electrode track and the conveying direction, as well as transverse components, which accordingly run transversely to the conveying direction. Features of the contour can therefore be various geometric features. Such features of the contour, which can also be referred to as a notch contour, can be, for example, an arrester lug (tab), a part of an arrester lug, for example a section running in a transverse direction, a rounding or shoulder, a recess and/or a tapering region between two be roundings. With a typical contour, for example, arrester tabs and recesses alternate on one edge, while recesses repeat at regular intervals on the other edge. Furthermore, with a typical contour, the corners of electrode sheets that are still connected in this state can be rounded, so that a recess results in a tapered area at the later provided dividing line of the electrode sheets. These tapered areas are preferably repeated on both edges of the electrode track at a distance of the intended width of the individual electrode sheets and are opposite each other. Overall, a corresponding contour can result in particular from a contour cut, which is also known as notching.

Die Querschneidevorrichtung trennt die vorgesehenen Elektrodenblätter durch den Querschnitt von der Elektrodenbahn. Die Lage der Querschnitte zu den Konturen an den Kanten bzw. deren Merkmalen ist entscheidend, um eine vorgesehene Geometrie der hergestellten Elektrodenblätter zu erreichen. Die Querschneidevorrichtung kann beispielsweise eine Messerwalze oder einen Laser zum Schneiden, welcher beispielsweise innerhalb oder außerhalb einer Walze angeordnet sein kann, umfassen. Die Querschneidevorrichtung umfasst weiterhin vorzugsweise eine Saugwalze oder ein Saugband für die Halterung der Elektrodenbahn und/oder für die vereinzelten von der Elektrodenbahn getrennten Elektrodenblätter.The cross-cutting device separates the intended electrode sheets from the electrode track through the cross section. The position of the cross sections relative to the contours on the edges or their features is crucial in order to achieve the intended geometry of the electrode sheets produced. The cross-cutting device can include, for example, a knife roller or a laser for cutting, which can be arranged, for example, inside or outside a roller. The cross-cutting device preferably further comprises a suction roller or a suction belt for holding the electrode web and/or for the individual electrode sheets separated from the electrode web.

Die Sensorvorrichtung tastet vorzugsweise Merkmale der Kontur kontaktlos, weiter vorzugsweise optisch, ab. Die Regelungseinheit kann mittels des Sensorsignals eines erfassten Merkmals der Kontur die Lage der Schneidposition zu der erfassten Kontur unter aktuellen Bedingungen ermitteln und diese durch Steuerung der Geschwindigkeit eines angetriebenen Förderelements der Vorrichtung und/oder mindestens die Auslenkung eines Auslenkelements auf eine Ziellage regeln. Die Ziellage zueinander wird hierdurch korrigiert oder auch optimiert, so dass auch Unregelmäßigkeiten ggf. auch geometrische Fehler in der Elektrodenbahn und/oder in der Vorrichtung ausgeregelt werden können, sofern die zugeführte Elektrodenbahn nicht zu große Abweichungen vom Sollmaß aufweist. Bei der Regelungseinheit handelt es sich insbesondere um eine elektronische Datenverarbeitungseinrichtung.The sensor device preferably scans features of the contour in a contactless manner, more preferably optically. The control unit can use the sensor signal of a detected feature of the contour to determine the position of the cutting position relative to the detected contour under current conditions and regulate this by controlling the speed of a driven conveying element of the device and/or at least the deflection of a deflection element to a target position. The target position relative to one another is thereby corrected or even optimized, so that irregularities and possibly even geometric errors in the electrode track and/or in the device can be corrected, provided that the supplied electrode track does not have excessive deviations from the target dimension. The control unit is in particular an electronic data processing device.

Das angetriebene Förderelement kann beispielsweise mit einer Über- oder Untergeschwindigkeit im Vergleich zur eigentlichen Fördergeschwindigkeit der Elektrodenbahn zur Regelung der Lage des Querschnitts angetrieben werden. Das angetriebene Förderelement ist hierfür vorzugsweise im Bahnverlauf der Elektrodenbahn zwischen der Sensorvorrichtung und der Querschneidevorrichtung angeordnet.The driven conveying element can, for example, be driven at an over or under speed compared to the actual conveying speed of the electrode track in order to control the position of the cross section. For this purpose, the driven conveying element is preferably arranged in the path of the electrode path between the sensor device and the cross-cutting device.

Das Auslenkelement, dessen Auslenkung entsprechend durch das Steuersignal regelbar ist, kann vorzugsweise die Bahnlänge der Elektrodenbahn zwischen der Sensorvorrichtung und der Schneidposition der Querschneidevorrichtung verlängern. Das Auslenkelement ist daher vorzugsweise aktiv steuerbar und weiter vorzugsweise im Bahnverlauf der Elektrodenbahn zwischen der Sensorvorrichtung der Schneideposition der Querschneidevorrichtung angeordnet.The deflection element, whose deflection can be regulated accordingly by the control signal, can preferably extend the path length of the electrode path between the sensor device and the cutting position of the cross-cutting device. The deflection element is therefore preferably actively controllable and further preferably arranged in the path of the electrode path between the sensor device of the cutting position of the cross-cutting device.

Neben dem vorgenannten Auslenkelement können grundsätzlich in der Vorrichtung weitere Ausgleichselemente oder Ausgleichsglieder im Bahnverlauf vorgesehen sein, welche vorzugsweise passiv sind. Ein Ausgleichselement kann vorzugsweise vor der Sensorvorrichtung und dem angetriebenen Förderelement vorgesehen sein, welches die Schwankungen der Geschwindigkeit des Förderelements entsprechend der vorgesehenen Regelung in der zugeführten Elektrodenbahn im Sinne eines Speichers ausgleichen kann, um Schlupf der Elektrodenbahn auf dem angetriebenen Förderelement und/oder hohe mechanische Spannung in der Elektrodenbahn zu vermeiden. Das Ausgleichselement oder auch passive Auslenkelement kann somit insbesondere die Generierung von Partikeln durch die Vermeidung von Schlupf verhindern. Ein Ausgleichselement kann beispielsweise eine Tänzereinheit, ein Scherenspeicher oder ein Oszillator sein.In addition to the aforementioned deflection element, further compensating elements or compensating members can generally be provided in the device in the course of the path, which are preferably passive. A compensating element can preferably be provided in front of the sensor device and the driven conveying element, which can compensate for the fluctuations in the speed of the conveying element in accordance with the intended regulation in the supplied electrode web in the sense of a memory in order to avoid slippage of the electrode web on the driven conveying element and/or high mechanical tension in the electrode path. The compensating element or passive deflection element can therefore in particular prevent the generation of particles by avoiding slip. A compensation element can be, for example, a dancer unit, a scissor accumulator or an oscillator.

Es wird somit eine Vorrichtung mit kontinuierlichen Prozessen zur Herstellung von Elektrodenblättern aus einer Elektrodenbahn ermöglicht, die sehr hohe Produktionsgeschwindigkeiten bei gleichzeitig hoher Geometrietreue für die Elektrodenblätter beispielsweise in Bezug auf die Sollbreite der Elektrodenblätter oder der Ableiterfahnen ermöglicht. Die geometrischen Abweichungen sind vorzugsweise geringer als +/- 0,05 mm, wodurch nachfolgende Prozesse, beispielsweise bei der Stapelung zu einem Zellstapel, über ausreichend Toleranz verfügen, so dass die spätere Energiezelle bzw. die Batteriezelle im Rahmen der zulässigen Toleranzen liegt. Es können ferner Toleranzen und Schwankungen bei den Merkmalen der Konturen der zugeführten Elektrodenbahn, beispielsweise die Abstände von Ausnehmungen, kompensiert werden.A device with continuous processes for producing electrode sheets from an electrode web is thus made possible, which enables very high production speeds with at the same time high geometric accuracy for the electrode sheets, for example in relation to the target width of the electrode sheets or the arrester tabs. The geometric deviations are preferably less than +/- 0.05 mm, which means that subsequent processes, for example when stacking to form a cell stack, have sufficient tolerance so that the later energy cell or battery cell lies within the permissible tolerances. Furthermore, tolerances and fluctuations in the features of the contours of the supplied electrode track, for example the distances between recesses, can be compensated for.

Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass die Fördergeschwindigkeit der Elektrodenbahn von der Sensorvorrichtung oder von einem Sensor erfassbar und an die Regelungseinheit übertragbar ist. Die Regelungseinheit ist dazu eingerichtet, mindestens die Geschwindigkeit eines angetriebenen Förderelements auf Basis des empfangenen Sensorsignals und der erfassten Fördergeschwindigkeit zu regeln.According to a further development, it is proposed that the conveying speed of the electrode track can be detected by the sensor device or by a sensor and transmitted to the control unit. The control unit is set up to regulate at least the speed of a driven conveyor element based on the received sensor signal and the detected conveyor speed.

Dies ermöglicht eine verbesserte Ermittlung der Lage der vorgesehenen Schnittposition für den Querschnitt zu der Kontur oder zu Merkmalen der Kontur und dementsprechend auch eine verbesserte Regelung auf eine Ziellage zueinander. Der abtastende Sensor kann somit die Kontur der zugeführten Elektrodenbahn aufnehmen, welche durch die Regelungseinheit mit der Fördergeschwindigkeit bzw. Materialgeschwindigkeit kombiniert werden kann. Die Ist-Lage und Geschwindigkeit von Merkmalen der Kontur kann somit vorteilhaft ermittelt werden, wodurch die Schneidposition der Querschneidevorrichtung auf die Ziellage geregelt werden kann.This enables an improved determination of the position of the intended cutting position for the cross section in relation to the contour or features of the contour and, accordingly, also an improved control of a target position in relation to one another. The scanning sensor can thus record the contour of the supplied electrode web, which can be combined with the conveying speed or material speed by the control unit. The actual position and speed of features of the contour can thus be advantageously determined, whereby the cutting position of the cross-cutting device can be regulated to the target position.

Ferner wird vorgeschlagen, dass der Abstand zwischen der Sensorvorrichtung und der Schneidposition der Querschneidevorrichtung mindestens den einfachen, vorzugsweise mindestens den zweifachen, Sollabstand von zwei aufeinander folgenden Querschnitten auf der Elektrodenbahn beträgt.Furthermore, it is proposed that the distance between the sensor device and the cutting position of the cross-cutting device is at least one, preferably at least twice, the desired distance of two successive cross sections on the electrode track.

Ein einfacher Abstand erlaubt eine ausreichende Laufzeit, um die Schneidposition des Querschnitts durch die Querschneidevorrichtung durch die Regelungseinheit entsprechend einstellen zu können. Der Sollabstand von zwei aufeinander folgenden Querschnitten entspricht der Breite der Zielgeometrie der Elektrodenblätter quer zur Förderrichtung. Vorzugweise ist der Abstand weniger als der zehnfache Sollabstand, wodurch das Einbringen von weiteren Ungenauigkeiten beispielsweise durch Dehnungen verringert werden kann.A simple distance allows sufficient running time to be able to adjust the cutting position of the cross section through the cross cutting device by the control unit accordingly. The target distance between two successive cross sections corresponds to the width of the target geometry of the electrode blades transverse to the conveying direction. The distance is preferably less than ten times the desired distance, which means that the introduction of further inaccuracies, for example due to expansion, can be reduced.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Abstand zwischen der Sensorvorrichtung und der Schneidposition der Querschneidevorrichtung ein ganzzahliges Vielfaches des Sollabstands von zwei aufeinander folgenden Querschnitten auf der Elektrodenbahn beträgt.Furthermore, it is proposed that the distance between the sensor device and the cutting position of the cross-cutting device is an integer multiple of the target distance of two successive cross sections on the electrode track.

Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung zur Herstellung von Elektrodenblättern mit verschiedenen Geometrien der Elektrodenblätter durch eine Regelung der Regelungseinheit auf verschiedene Ziellagen der Position der Querschnitte und der Kontur zueinander eingerichtet ist.According to a further development, it is proposed that the device for producing electrode sheets with different geometries of the electrode sheets is set up by regulating the control unit to different target positions of the position of the cross sections and the contour relative to one another.

Auf diese Weise kann die Vorrichtung flexibel an unterschiedliche Geometrien der Elektrodenblätter angepasst werden, so dass verschiedene Arten von Elektrodenblättern auf einer Vorrichtung herstellbar sind.In this way, the device can be flexibly adapted to different geometries of the electrode sheets, so that different types of electrode sheets can be produced on one device.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung zur Herstellung von Elektrodenblättern mit verschiedenen Lagen von Ableiterfahnen der Elektrodenblätter durch eine Regelung der Regelungseinheit auf verschiedene Ziellagen der Position der Querschnitte und der Kontur zueinander einrichtbar ist. Mit der Vorrichtung sind daher Elektrodenblätter mit Ableiterfahnen an unterschiedlichen Positionen möglich, z.B. mittig oder zu einer Seite, rechts oder links, verlagert. Es kann damit flexibel auf geänderte Anforderungen an das Format der Elektrodenblätter reagiert werden.Furthermore, it is proposed that the device for producing electrode sheets with different layers of arrester lugs of the electrode sheets can be set up by regulating the control unit to different target positions of the position of the cross sections and the contour relative to one another. The device therefore makes it possible to have electrode sheets with arrester flags in different positions, for example in the middle or to one side, to the right or to the left. This makes it possible to react flexibly to changing requirements for the format of the electrode sheets.

In vorteilhaften Ausführungsformen umfasst die Sensorvorrichtung einen Auflichtsensor und/oder einen Kontrastlichttaster und/oder einen Durchlichtsensor. Die Abtastung der Kontur an mindestens einer Kante der Elektrodenbahn kann daher vorzugsweise optisch erfolgen, wobei die Abtastung vorzugsweise mit einer Abtastrate >100 kHz erfolgt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Abtastrate von mindestens einem Messwert pro 100 µm, vorzugsweise mindestens einen Messwert pro 10 µm, zurückgelegtem Weg der Elektrodenbahn vorteilhaft. Ein Durchlichtsensor ist besonders vorteilhaft und kann in möglichen Ausführungsformen mit einer Abtastrate >100 kHz die Kontur der Elektrodenbahn optisch abtasten. Je nach Einbausituation kann die Funktion eines Durchlichtsensor nicht möglich sein, so dass in diesem Fall Kontrastlichttaster oder generell ein Sensor nach dem Auflichtprinzip eingesetzt werden kann.In advantageous embodiments, the sensor device comprises an incident light sensor and/or a contrast light scanner and/or a transmitted light sensor. The scanning of the contour on at least one edge of the electrode track can therefore preferably be carried out optically, with the scanning preferably taking place at a scanning rate >100 kHz. In a preferred embodiment, a sampling rate of at least one measured value per 100 μm, preferably at least one measured value per 10 μm, of the electrode path traveled is advantageous. A transmitted light sensor is particularly advantageous and, in possible embodiments, can optically scan the contour of the electrode track with a sampling rate >100 kHz. Depending on the installation situation, the function of a transmitted light sensor may not be possible, so in this case a contrast light scanner or generally a sensor based on the reflected light principle can be used.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das mindestens eine angetriebene Förderelement eine Zugwalze, vorzugsweise ein Zugwalzenpaar, und/oder eine Saugwalze. Hierdurch kann besonders schnell und präzise die Lage des Querschnitts auf eine Ziellage geregelt bzw. synchronisiert werden. Weiterhin können beispielsweise auch Unregelmäßigkeiten einzelner Merkmale in der Kontur hierdurch ausgeregelt werden. In weiteren Ausführungsformen kann das angetriebene Förderelement beispielsweise ein Förderbandsystem, insbesondere eine Ober- und Unterbandsystem sein.In a preferred embodiment, the at least one driven conveying element is a pull roller, preferably a pair of pull rollers, and/or a suction roller. This allows the position of the cross section to be regulated or synchronized to a target position particularly quickly and precisely. Furthermore, irregularities of individual features in the contour can also be corrected in this way. In further embodiments, the driven conveyor element can be, for example, a conveyor belt system, in particular an upper and lower belt system.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass das mindestens eine Auslenkelement eine Tänzereinheit und/oder ein Scherenspeicher und/oder ein Oszillator ist.It is further proposed that the at least one deflection element is a dancer unit and/or a scissor memory and/or an oscillator.

Hierdurch ist die Bahnlänge und/oder der Pfad der Elektrodenbahn vorzugsweise zwischen der Sensorvorrichtung und der Querschneidevorrichtung aktiv veränderbar, so dass die Schneidposition der Querschneidevorrichtung mit den geometrischen Merkmalen der Kontur der Elektrodenbahn synchronisierbar ist.As a result, the web length and/or the path of the electrode web can preferably be actively changed between the sensor device and the cross-cutting device, so that the cutting position of the cross-cutting device can be synchronized with the geometric features of the contour of the electrode web.

Ein Oszillator kann beispielsweise Ellipsen oder Nocken umfassen, durch welche ebenfalls die Bahnlänge und/oder der Pfad der Elektrodenbahn vorzugsweise zwischen der Sensorvorrichtung und der Querschneidevorrichtung veränderbar ist.An oscillator can, for example, comprise ellipses or cams, through which the path length and/or the path of the electrode path can also be changed, preferably between the sensor device and the cross-cutting device.

Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass eine Messvorrichtung vorgesehen ist, welche mindestens einen optischen Sensor aufweist, der mit Blickrichtung auf eine Grundfläche der Elektrodenbahn oder Elektrodenblätter angeordnet und zur Erfassung eines von einer Querkante der Elektrodenbahn oder eines Elektrodenblatts erzeugten optischen Übergangs, insbesondere in Form einer Signalflanke, eingerichtet ist.According to a further development, it is proposed that a measuring device is provided which has at least one optical sensor, which is arranged facing a base area of the electrode track or electrode sheets and for detecting an optical transition generated by a transverse edge of the electrode track or an electrode sheet, in particular in the form of a Signal edge is set up.

Die Messvorrichtung kann in vorteilhaften Ausführungsformen Teil der Sensorvorrichtung sein und/oder bezogen auf die Förderrichtung nach der Querschneidevorrichtung in der Vorrichtung getrennt von Sensorvorrichtung vorgesehen sein. Die Messvorrichtung kann bei einer getrennten Anordnung insbesondere für eine Prozess- und Qualitätskontrolle eingesetzt werden. In möglichen Ausführungsformen kann der von der Messvorrichtung erfasste Übergang als Sensorsignal an die Regelungseinheit übermittelt werden, was sowohl in einer Ausführungsform mit der Messvorrichtung integriert in der Sensorvorrichtung als auch in einer Ausführungsform mit einer separaten Messvorrichtung, welche zusätzlich zur Sensorvorrichtung vorgesehen sind, möglich ist.In advantageous embodiments, the measuring device can be part of the sensor device and/or can be provided separately from the sensor device in the device in relation to the conveying direction after the cross-cutting device. With a separate arrangement, the measuring device can be used in particular for process and quality control. In possible embodiments, the transition detected by the measuring device can be transmitted to the control unit as a sensor signal, which is integrated in one embodiment with the measuring device Sensor device as well as in an embodiment with a separate measuring device, which are provided in addition to the sensor device, is possible.

Vorzugsweise weist die Messvorrichtung eine Mehrzahl von quer zu der Förderrichtung angeordneten und voneinander beabstandeten optischen Sensoren zur Messung einer Querkante eines Elektrodenblattes auf. Dies ermöglicht die Bestimmung der Winkelorientierung der Elektrodenblätter um eine Achse senkrecht zu der Förderebene, in der Regel um die vertikale Achse, und somit eines unerwünschten Winkelversatzes. Insbesondere kann aus einem Zeitverzug in den Messsignalen zweier optischer Sensoren, die entlang der Querrichtung angeordnet sind, unter Berücksichtigung des Abstandes der beiden optischen Sensoren mittels trigonometrischer Betrachtung, insbesondere Arcustangens-Bildung des Quotienten aus Verzugslänge und Sensorabstand, die Winkelorientierung des flächigen Elements bestimmt werden.The measuring device preferably has a plurality of optical sensors arranged transversely to the conveying direction and spaced apart from one another for measuring a transverse edge of an electrode sheet. This makes it possible to determine the angular orientation of the electrode sheets about an axis perpendicular to the conveying plane, usually about the vertical axis, and thus an undesirable angular offset. In particular, the angular orientation of the flat element can be determined from a time delay in the measurement signals of two optical sensors, which are arranged along the transverse direction, taking into account the distance between the two optical sensors by means of trigonometric consideration, in particular arc tangent formation of the quotient of the delay length and sensor distance.

Der Abstand der beiden optischen Sensoren voneinander ist vorzugsweise kleiner als die entsprechende Breite des flächigen Elements in Querrichtung, um die Erfassung der Querkanten des flächigen Elements zu ermöglichen. Der Abstand der beiden optischen Sensoren voneinander ist vorzugsweise mindestens halb so groß wie die entsprechende Breite des flächigen Elements in Querrichtung, wodurch die Messgenauigkeit bei der Bestimmung des Winkelversatzes erhöht werden kann. Die beiden optischen Sensoren können jeweils symmetrisch zu einer Mittellinie der Fördervorrichtung angeordnet sein, dies ist aber nicht zwingend der Fall. Im Falle einer Mehrzahl von quer zu der Förderrichtung angeordneten und voneinander beabstandeten optischen Sensoren kann die Position der Querkante des flächigen Elements als Mittelwert beider Sensoren bestimmt werden.The distance between the two optical sensors is preferably smaller than the corresponding width of the flat element in the transverse direction in order to enable the detection of the transverse edges of the flat element. The distance between the two optical sensors is preferably at least half as large as the corresponding width of the flat element in the transverse direction, whereby the measurement accuracy when determining the angular offset can be increased. The two optical sensors can each be arranged symmetrically to a center line of the conveyor device, but this is not necessarily the case. In the case of a plurality of optical sensors arranged transversely to the conveying direction and spaced apart from one another, the position of the transverse edge of the flat element can be determined as the average value of both sensors.

Die zuvor beschriebenen optischen Sensoren können vorzugsweise optische Kontrastsensoren oder optische Kontrasttaster sein. Optische Kontrasttaster sind auf eine optische Kontrastschwelle eingestellt und liefern ein digitales Ausgangssignal, d.h. das Ausgangssignal kann zwei Zustände einnehmen, je nachdem ob das Messignal die optische Kontrastschwelle überschreitet oder nicht. Ein optischer Kontrastsensor gibt ein analoges Signal aus, nämlichen den optischen Kontrastwert auf einer Kontrastskala. Die Verwendung von bildgebenden optischen Sensoren, beispielsweise Kameras, ist nicht ausgeschlossen.The optical sensors described above can preferably be optical contrast sensors or optical contrast sensors. Optical contrast scanners are set to an optical contrast threshold and deliver a digital output signal, i.e. the output signal can assume two states, depending on whether the measurement signal exceeds the optical contrast threshold or not. An optical contrast sensor outputs an analog signal, namely the optical contrast value on a contrast scale. The use of imaging optical sensors, such as cameras, is not excluded.

Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Messvorrichtung dazu eingerichtet ist, die Geometrie der vereinzelten Elektrodenblätter zu erfassen.It is further proposed that the measuring device be set up to record the geometry of the isolated electrode sheets.

Hierdurch kann beispielsweise die tatsächliche Lage der Ableiterfahne in Bezug auf das jeweilige Elektrodenblatt nach der Herstellung der Elektrodenblätter kontrolliert werden, was zur Qualitätskontrolle eingesetzt werden kann. Ferner können Elektrodenblätter mit Abweichungen außerhalb der vorgegebenen Toleranzen von einer Auswurfvorrichtung der Vorrichtung aus dem Produktstrom auf der Basis der Messung der Messvorrichtung ausgeworfen werden. In this way, for example, the actual position of the arrester tab in relation to the respective electrode sheet can be checked after the electrode sheets have been manufactured, which can be used for quality control. Furthermore, electrode sheets with deviations outside the specified tolerances can be ejected from the product stream by an ejection device of the device based on the measurement of the measuring device.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung die Messvorrichtung dazu eingerichtet ist, die Breite der Elektrodenblätter zu messen.It is further proposed that the device, the measuring device, be set up to measure the width of the electrode sheets.

Die Breite der Elektrodenblätter wird durch zwei aufeinander folgende Querschnitte der Querschneidevorrichtung gebildet und kann mit der Messvorrichtung ermittelt werden, was ebenfalls zur Qualitätskontrolle eingesetzt werden kann.The width of the electrode sheets is formed by two successive cross sections of the cross-cutting device and can be determined with the measuring device, which can also be used for quality control.

Weiterhin wird zur Lösung der Aufgabe ein Verfahren zur Herstellung von Elektrodenblättern für eine Energiezelle, insbesondere für eine Batterie, aus einer Elektrodenbahn mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 mit den folgenden Schritten vorgeschlagen:

  • - Zuführen einer Elektrodenbahn zu der Vorrichtung;
  • - Abtasten von Merkmalen der Kontur an mindestens einer Kante der Elektrodenbahn und Erzeugung eines Sensorsignals;
  • - Empfangen des Sensorsignals von der Regelungseinheit und Regeln der Geschwindigkeit mindestens eines angetriebenen Förderelements der Vorrichtung und/oder der Auslenkung mindestens eines Auslenkelements der Vorrichtung durch die Regelungseinheit oder auf Basis des empfangenen Sensorsignals mit einem Steuersignal;
  • - Regeln der Schneidposition der Querschneidevorrichtung zu der Kontur an mindestens einer Kante durch die Geschwindigkeit des mindestens einen angetriebenen Förderelements und/oder durch die Auslenkung eines Auslenkelements auf eine Ziellage zueinander; und
  • - Herstellung von Querschnitten und Vereinzelung der Elektrodenbahn zu Elektrodenblättern durch die Querschneidevorrichtung.
Furthermore, to solve the problem, a method for producing electrode sheets for an energy cell, in particular for a battery, from an electrode track with a device according to one of claims 1 to 12 with the following steps is proposed:
  • - feeding an electrode track to the device;
  • - scanning features of the contour on at least one edge of the electrode track and generating a sensor signal;
  • - Receiving the sensor signal from the control unit and regulating the speed of at least one driven conveyor element of the device and/or the deflection of at least one deflection element of the device by the control unit or based on the received sensor signal with a control signal;
  • - Regulating the cutting position of the cross-cutting device relative to the contour on at least one edge by the speed of the at least one driven conveyor element and/or by the deflection of a deflection element to a target position relative to one another; and
  • - Production of cross-sections and separation of the electrode web into electrode sheets using the cross-cutting device.

Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht die Herstellung von Elektrodenblättern in einem kontinuierlichen Prozess mit sehr hoher Produktionsgeschwindigkeit und hoher Geometrietreue.The proposed method enables the production of electrode sheets in a continuous process with very high production speed and high geometric fidelity.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt

  • 1 schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung von Elektrodenblättern aus einer Elektrodenbahn;
  • 2 eine Elektrodenbahn und vereinzelte Elektrodenblätter;
  • 3 ein typisches Fehlerbild an einem Elektrodenblatt;
  • 4 schematisch eine weitere Vorrichtung zur Herstellung von Elektrodenblättern aus einer Elektrodenbahn; und
  • 5 bis 7 mehrere Elektrodenblätter mit Ableiterfahnen an unterschiedlichen Positionen.
The invention is explained below using preferred embodiments with reference to the attached figures. This shows
  • 1 schematically a device for producing electrode sheets from an electrode web;
  • 2 an electrode track and isolated electrode sheets;
  • 3 a typical error pattern on an electrode sheet;
  • 4 schematically a further device for producing electrode sheets from an electrode web; and
  • 5 until 7 several electrode sheets with arrester flags in different positions.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 für die Herstellung von Elektrodenblättern 11 aus einer Elektrodenbahn 12 in einer schematischen Darstellung. Bei der Elektrodenbahn 12, welche der Vorrichtung 10 zugeführt wird, handelt es sich um eine endlose Leiterfolie, welche mit einem Anoden- oder Kathodenmaterial zumindest teilweise beschichtet ist. 1 shows an exemplary embodiment of a device 10 for the production of electrode sheets 11 from an electrode web 12 in a schematic representation. The electrode track 12, which is supplied to the device 10, is an endless conductor foil which is at least partially coated with an anode or cathode material.

Die Elektrodenbahn 12 und zwei bereits vereinzelte und voneinander beabstandete Elektrodenblätter 11 sind schematisch in der 2 dargestellt. Die beiden Kanten 19, 20 der Elektrodenbahn 12 verlaufen parallel zur Haupterstreckung und Förderrichtung. Die Kanten 19, 20 weisen jeweils eine geschnittene Kontur 17, 18 auf, wobei die in der 2 untere Kante 19 eine Kontur 17 (notch contour) aufweist, die regelmäßig angeordnete Ausnehmungen 28 aufweist, welche aus zwei Verrundungen 29, siehe auch 3, gebildet sind, deren Radien sich in einem spitzzulaufenden Bereich treffen. Derartige Ausnehmungen 28 sind ein Merkmal einer typischen Kontur 17, 18, wobei die Querschnitte 24 zur Vereinzelung von Elektrodenblättern 11 aus der Elektrodenbahn 12 vorzugsweise durch den spitzzulaufenden Bereich der Ausnehmung 28 in einer Ziellage zueinander verlaufen. Die in der 2 obere Kante 18 hat eine Kontur 19 (notch contour), welche zusätzlich jeweils zwischen den Ausnehmungen 28 angeordnete Ableiterfahnen 27 aufweist. Die Ableiterfahnen 27 sind vorzugsweise nicht mit einem aktiven Anoden- oder Kathodenmaterial beschichtet.The electrode track 12 and two already isolated and spaced apart electrode sheets 11 are shown schematically in the 2 shown. The two edges 19, 20 of the electrode track 12 run parallel to the main extension and conveying direction. The edges 19, 20 each have a cut contour 17, 18, which in the 2 lower edge 19 has a contour 17 (notch contour) which has regularly arranged recesses 28 which consist of two roundings 29, see also 3 , are formed whose radii meet in a tapered area. Such recesses 28 are a feature of a typical contour 17, 18, with the cross sections 24 for separating electrode sheets 11 from the electrode track 12 preferably running through the tapered region of the recess 28 in a target position towards one another. The ones in the 2 Upper edge 18 has a contour 19 (notch contour), which additionally has arrester tabs 27 arranged between the recesses 28. The arrester lugs 27 are preferably not coated with an active anode or cathode material.

3 zeigt ein mögliches Fehlerbild am Übergang von einer Kontur 17 an einer Kante 19 zu einem Querschnitt 24, welches auftreten kann, wenn die Querschneidevorrichtung 23 nicht optimal eingestellt ist und der Querschnitt 24 als Folge nicht exakt durch die Schnittpunkte der Radien der Verrundungen 29 einer Ausnehmung 28 verläuft. Der Querschnitt 24 verläuft idealerweise bei dieser beispielhaften Geometrie der Elektrodenblätter 11 durch den spitzzulaufenden Bereich. Wie in der 3 links schematisch dargestellt, liegt der Querschnitt 24 nicht auf der vorgesehenen Trennlinie, welche die spitzzulaufenden Bereiche der beiden sich gegenüberliegenden Ausnehmungen 28 in diesem Ausführungsbeispiel verbindet und verläuft somit nicht durch die zwei spitzzulaufenden Ausnehmungen 28, welche generell ein mögliches und optisch gut abtastbares Merkmal einer Kontur 17, 18 darstellen. In der 3 rechts ist nach einer Beabstandung der beiden Elektrodenblätter 11 zu erkennen, dass durch die fehlerhafte Schneidposition 26 des Querschnitts 24 ein scharfkantiger Streifen entsteht, welcher bei der Verwendung in einer Energiezelle oder auch Batteriezelle, beispielsweise die Separatorfolie beschädigen, und die gesamte Zelle unbrauchbar machen kann. Derartige Fehlerbilder, wie in 3, können insbesondere durch die vorgeschlagene Vorrichtung 10, wie beispielsweise im Ausführungsbeispiel der 1 schematisch gezeigt, und das vorgeschlagene Verfahren vermieden werden. 3 shows a possible error pattern at the transition from a contour 17 on an edge 19 to a cross section 24, which can occur if the cross cutting device 23 is not optimally adjusted and the cross section 24 as a result does not pass exactly through the intersection points of the radii of the roundings 29 of a recess 28 runs. In this exemplary geometry of the electrode sheets 11, the cross section 24 ideally runs through the tapered region. Like in the 3 Shown schematically on the left, the cross section 24 does not lie on the intended dividing line, which connects the tapered areas of the two opposite recesses 28 in this exemplary embodiment and therefore does not run through the two tapered recesses 28, which are generally a possible and optically easily palpable feature of a contour 17, 18 represent. In the 3 On the right, after spacing the two electrode sheets 11, it can be seen that the incorrect cutting position 26 of the cross section 24 creates a sharp-edged strip, which, when used in an energy cell or battery cell, can damage the separator film, for example, and make the entire cell unusable. Such error patterns, as in 3 , can in particular by the proposed device 10, such as in the exemplary embodiment 1 shown schematically, and the proposed method can be avoided.

Der Vorrichtung 10, siehe 1, wird eine Elektrodenbahn 12 als Endlosbahn zugeführt. An den Längsrändern im Sinne der seitlichen Kanten 19, 20 weist die Elektrodenbahn 12 beispielsweise jeweils eine Kontur 17, 18 auf, wie in 2 dargestellt. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Sensorvorrichtung 13, die die Merkmale mindestens einer der Konturen 17 oder 18 optisch abtastet. Die Sensorvorrichtung 13 tastet die Konturen 17, 18 in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Durchlichtsensor mit einer Abtastrate von >100 kHz ab. Ein von der Sensorvorrichtung 13 erzeugtes Sensorsignal 21 wird an eine elektronische Regelungseinheit 14 übertragen, die das Sensorsignal 21 auswertet und ein Steuersignal 22 für ein angetriebenes Förderelement 15, in diesem Ausführungsbeispiel in Form einer Zugwalze bzw. in Form eines Zugwalzenpaares, erzeugt. Weiterhin ist symbolisch ein Sensor 25 gezeigt, welcher die Fördergeschwindigkeit oder die Bahngeschwindigkeit der Elektrodenbahn 12 erfasst. In alternativen Ausführungsbeispielen kann der Sensor 25 auch in die Sensorvorrichtung 13 integriert sein oder weiterhin alternativ kann die Information der Fördergeschwindigkeit aus einer Steuerung der Vorrichtung 10 an die Regelungseinheit 14 übermittelt werden.The device 10, see 1 , an electrode track 12 is supplied as an endless track. On the longitudinal edges in the sense of the lateral edges 19, 20, the electrode track 12 has, for example, a contour 17, 18, as in 2 shown. The device 10 includes a sensor device 13 which optically scans the features of at least one of the contours 17 or 18. In this exemplary embodiment, the sensor device 13 scans the contours 17, 18 with a transmitted light sensor with a sampling rate of >100 kHz. A sensor signal 21 generated by the sensor device 13 is transmitted to an electronic control unit 14, which evaluates the sensor signal 21 and generates a control signal 22 for a driven conveyor element 15, in this exemplary embodiment in the form of a pull roller or in the form of a pair of pull rollers. Furthermore, a sensor 25 is symbolically shown, which detects the conveying speed or the path speed of the electrode path 12. In alternative exemplary embodiments, the sensor 25 can also be integrated into the sensor device 13 or, alternatively, the information about the conveying speed can be transmitted from a control of the device 10 to the control unit 14.

Das angetriebene Förderelement 15 wird entsprechend des Steuersignals 22 mit einer um die Basis-Fördergeschwindigkeit variablen Geschwindigkeit betrieben. Hierdurch kann erreicht werden, dass Merkmale der Kontur 17, 18 an den Kanten 19, 20 der Elektrodenbahn 12 mit der Schneidposition 26 der Querschneidevorrichtung 23 in der Art synchronisiert werden können, dass diese entsprechend einer Ziellage zueinander liegen. Entsprechend zum typischen Fehlerbild der 3 ist der Querschnitt 24 beidseitig vorzugsweise im spitzzulaufenden Bereich der jeweiligen Ausnehmung 28 vorzunehmen, was durch die Regelung der Regelungseinheit 14 erreicht werden kann. Die Regelung des angetriebenen Förderelements 15 verschiebt somit den Querschnitt 24 an der Schneidposition 26 relativ zu den jeweiligen Merkmalen der Kontur 17, 18 der Elektrodenbahn 12. Dies ermöglicht eine hohe Produktionsgeschwindigkeit mit hoher Genauigkeit in Bezug auf die Geometrie der Elektrodenblätter 11. Gleichzeitig können Toleranzen in den Konturen 17, 18, beispielsweise Unregelmäßigkeiten der Abstände von sich wiederholenden Merkmalen der Konturen 17, 18, durch die aktive Regelung der Schneidposition 26 relativ zur geförderten Elektrodenbahn 12 ausgeglichen werden.The driven conveying element 15 is operated in accordance with the control signal 22 at a speed that is variable around the basic conveying speed. In this way, it can be achieved that features of the contour 17, 18 on the edges 19, 20 of the electrode track 12 can be synchronized with the cutting position 26 of the cross-cutting device 23 in such a way that they lie relative to one another in accordance with a target position. According to the typical error pattern of the 3 The cross section 24 is to be made on both sides, preferably in the tapered area of the respective recess 28, which can be achieved by regulating the control unit 14. The regulation of the driven conveying element 15 thus shifts the cross section 24 at the cutting position 26 relative to the respective features of the contour 17, 18 of the electrode track 12. This enables a high production speed with high accuracy with regard to the geometry of the electrode sheets 11. At the same time, tolerances in the contours 17, 18, for example irregularities in the distances between repeating features of the contours 17, 18, can be compensated for by the active control of the cutting position 26 relative to the conveyed electrode web 12.

Die Sensorvorrichtung 13 ist in diesem Ausführungsbeispiel im Bahnverlauf der Elektrodenbahn 12 vor dem angetriebenen und von der Regelungseinheit 14 angesteuerten Förderelement 15 angeordnet. Weiterhin kann vor der Sensorvorrichtung 13 ein Ausgleichselement oder Ausgleichsglied, nicht dargestellt, vorgesehen sein, welches die Schwankungen der Geschwindigkeit des Förderelements 15 entsprechend der vorgesehenen Regelung in der zugeführten Elektrodenbahn 12 im Sinne eines Speichers ausgleichen kann.In this exemplary embodiment, the sensor device 13 is arranged in the path of the electrode path 12 in front of the driven conveyor element 15 controlled by the control unit 14. Furthermore, a compensating element or compensating member, not shown, can be provided in front of the sensor device 13, which can compensate for the fluctuations in the speed of the conveying element 15 in accordance with the intended control in the supplied electrode track 12 in the sense of a memory.

Die Querschneidevorrichtung 23 ist lediglich schematisch dargestellt und weist beispielsweise eine Schneidtrommel 30 und eine Gegentrommel 31 auf, welche derart angeordnet sind, dass zwischen einer Mantelfläche der Schneidtrommel 30 und einer Mantelfläche der Gegentrommel 31 ein Zwischenraum vorhanden ist, in welchem die Elektrodenbahn 12 geführt wird. An der Schneidtrommel 30 sind radial vorstehende Schneidmesser angeordnet, wobei in Bezug zu der Drehrichtung stromaufwärts zu den jeweiligen Schneidmessern eine Vertiefung in der Mantelfläche der Schneidtrommel 30 zur Bildung eines einseitigen Freiraumes an dem Schneidmesser vorgesehen ist. An der Gegentrommel 31 ist ein Gegenmesser vorgesehen. Ferner ist in Bezug zu der Drehrichtung der Gegentrommel 31 stromabwärts zu dem Gegenmesser eine Vertiefung in der Anlagefläche 9 vorgesehen, so dass das Gegenmesser an seiner stromabwärts angeordneten Seite eine freie Schneide aufweist.The cross-cutting device 23 is only shown schematically and has, for example, a cutting drum 30 and a counter-drum 31, which are arranged in such a way that there is a gap between a lateral surface of the cutting drum 30 and a lateral surface of the counter-drum 31, in which the electrode track 12 is guided. Radially projecting cutting blades are arranged on the cutting drum 30, with a recess being provided in the lateral surface of the cutting drum 30 in relation to the direction of rotation upstream of the respective cutting blades to form a one-sided free space on the cutting blade. A counter knife is provided on the counter drum 31. Furthermore, in relation to the direction of rotation of the counter drum 31, a recess is provided in the contact surface 9 downstream of the counter knife, so that the counter knife has a free cutting edge on its downstream side.

Weiterhin kann eine Messvorrichtung 32 vorgesehen sein, welche zur Qualitätskontrolle der aus der Elektrodenbahn 12 geschnittenen Elektrodenblätter 11 dient.Furthermore, a measuring device 32 can be provided, which serves to check the quality of the electrode sheets 11 cut from the electrode web 12.

4 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 zur Herstellung von Elektrodenblättern 11 aus einer Elektrodenbahn 12, welche abweichend vom Ausführungsbeispiel der 1 ein Auslenkelement 16 aufweist. Die Auslenkung des Auslenkelements 16, welches schematisch als Tänzereinheit dargestellt ist, ist mittels des Steuersignals 22 veränderbar, so dass sich die Bahnlänge der Elektrodenbahn 12 zwischen der Sensorvorrichtung 12 und der Querschneidevorrichtung 23 dementsprechend ändert. Hierdurch können die Konturen 17, 18 der Elektrodenbahn 12 zu den Querschnitten 24 auf eine jeweilige Ziellage zueinander geregelt werden. 4 shows schematically a further exemplary embodiment of a device 10 for producing electrode sheets 11 from an electrode web 12, which differs from the exemplary embodiment of 1 has a deflection element 16. The deflection of the deflection element 16, which is shown schematically as a dancer unit, can be changed by means of the control signal 22, so that the path length of the electrode path 12 between the sensor device 12 and the cross-cutting device 23 changes accordingly. As a result, the contours 17, 18 of the electrode track 12 can be regulated to the cross sections 24 to a respective target position relative to one another.

Mit der Vorrichtung 10 können die Querschnitte 24 in Bezug zu bestimmten Merkmalen der Konturen 17, 18 der Elektrodenbahn 12, beispielsweise den Ableiterfahnen 27 in einfacher Weise verschoben werden. Daher sind die in den 5 bis 7 gezeigten unterschiedlichen Elektrodenblätter 11 mit der gleichen Vorrichtung 10 herstellbar. In 5 ist die Ableiterfahne 27 beispielsweise nach rechts versetzt, was bei einer Elektrodenbahn 12 einer Verlagerung in Förderrichtung entsprechen kann. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Elektrodenblatts 11 mit einer Ableiterfahne 27 in einer mittigen Anordnung, und 7 zeigt eine Anordnung mit einer Ableiterfahne 27, was bei einer Elektrodenbahn 12 einer Verlagerung entgegen der Förderrichtung entsprechen kann.With the device 10, the cross sections 24 can be easily shifted in relation to certain features of the contours 17, 18 of the electrode track 12, for example the arrester tabs 27. Therefore they are in the 5 until 7 Different electrode sheets 11 shown can be produced with the same device 10. In 5 For example, the arrester lug 27 is offset to the right, which in the case of an electrode track 12 can correspond to a shift in the conveying direction. 6 shows an exemplary embodiment of an electrode sheet 11 with a conductor lug 27 in a central arrangement, and 7 shows an arrangement with an arrester lug 27, which in the case of an electrode track 12 can correspond to a displacement against the conveying direction.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010
Vorrichtungcontraption
1111
Elektrodenblattelectrode sheet
1212
ElektrodenbahnElectrode track
1313
SensorvorrichtungSensor device
1414
RegelungseinheitControl unit
1515
FörderelementConveying element
1616
AuslenkelementDeflection element
17, 1817, 18
Konturcontour
19, 2019, 20
KanteEdge
2121
SensorsignalSensor signal
2222
SteuersignalControl signal
2323
QuerschneidevorrichtungCross cutting device
2424
Querschnittcross-section
2525
Sensorsensor
2626
SchneidpositionCutting position
2727
AbleiterfahneArrester flag
2828
Ausnehmungrecess
2929
Verrundungrounding
3030
Schneidtrommelcutting drum
3131
Gegentrommelcounter drum
3232
MessvorrichtungMeasuring device

Claims (13)

Vorrichtung (10) zur Herstellung von Elektrodenblättern (11) für eine Energiezelle, insbesondere für eine Batterie, aus einer Elektrodenbahn (12), dadurch gekennzeichnet, dass - eine Elektrodenbahn (12) der Vorrichtung (10) zuführbar ist, wobei - die Vorrichtung (10) eine Sensorvorrichtung (13) und eine Regelungseinheit (14) umfasst, wobei - die Sensorvorrichtung (13) zur Abtastung von Merkmalen der Kontur (17, 18) an mindestens einer Kante (19, 20) der Elektrodenbahn (12) und zur Erzeugung eines Sensorsignals (21) eingerichtet ist, wobei - das Sensorsignal (21) von der Regelungseinheit (14) empfangbar und die Regelungseinheit (14) dazu eingerichtet ist, mindestens die Geschwindigkeit eines angetriebenen Förderelements (15) der Vorrichtung (10) und/oder mindestens die Auslenkung eines Auslenkelements (16) der Vorrichtung (10) auf Basis des empfangenen Sensorsignals (21) mit einem Steuersignal (22) zu regeln, wobei - die Vorrichtung (10) eine Querschneidevorrichtung (23) zur Herstellung von Querschnitten (23) und Vereinzelung der Elektrodenbahn (12) zu Elektrodenblättern (11) aufweist, wobei - die Schneidposition (26) der Querschneidevorrichtung (23) zu der Kontur (17, 18) an mindestens einer Kante (19, 20) durch die Geschwindigkeit des mindestens einen angetriebenen Förderelements (15) und/oder durch die Auslenkung des mindestens einen Auslenkelements (16) auf eine Ziellage zueinander regelbar ist. Device (10) for producing electrode sheets (11) for an energy cell, in particular for a battery, from an electrode track (12), characterized in that - an electrode track (12) can be fed to the device (10), wherein - the device ( 10) comprises a sensor device (13) and a control unit (14), wherein - the sensor device (13) for scanning features of the contour (17, 18) on at least one edge (19, 20) of the electrode track (12) and for generating a sensor signal (21), wherein - the sensor signal (21) can be received by the control unit (14) and the control unit (14) is set up to at least the speed of a driven conveying element (15) of the device (10) and / or at least to regulate the deflection of a deflection element (16) of the device (10) based on the received sensor signal (21) with a control signal (22), wherein - the device (10) has a cross-cutting device (23) for producing cross-sections (23) and separating the electrode web (12) to form electrode sheets (11), wherein - the cutting position (26) of the cross-cutting device (23) to the contour (17, 18) on at least one edge (19, 20) is determined by the speed of the at least one driven conveyor element ( 15) and/or can be regulated by the deflection of the at least one deflection element (16) to a target position relative to one another. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Fördergeschwindigkeit der Elektrodenbahn (12) von der Sensorvorrichtung (13) oder von einem Sensor (25) erfassbar und an die Regelungseinheit (14) übertragbar ist, wobei die Regelungseinheit (14) dazu eingerichtet ist, mindestens die Geschwindigkeit eines angetriebenen Förderelements (15) auf Basis des empfangenen Sensorsignals (21) und der erfassten Fördergeschwindigkeit zu regeln.Device (10) after Claim 1 , characterized in that - the conveying speed of the electrode track (12) can be detected by the sensor device (13) or by a sensor (25) and can be transmitted to the control unit (14), the control unit (14) being set up to at least the speed a driven conveying element (15) based on the received sensor signal (21) and the detected conveying speed. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - der Abstand zwischen der Sensorvorrichtung (13) und der Schneidposition (26) der Querschneidevorrichtung (23) mindestens den einfachen, vorzugsweise mindestens den zweifachen, Sollabstand von zwei aufeinander folgenden Querschnitten (24) auf der Elektrodenbahn (12) beträgt.Device (10) after Claim 1 or 2 , characterized in that - the distance between the sensor device (13) and the cutting position (26) of the cross-cutting device (23) is at least one, preferably at least twice, the desired distance of two successive cross sections (24) on the electrode track (12). . Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Abstand zwischen der Sensorvorrichtung (13) und Schneidposition (26) der Querschneidevorrichtung (23) ein ganzzahliges Vielfaches des Sollabstands von zwei aufeinander folgenden Querschnitten (24) auf der Elektrodenbahn (12) beträgt.Device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that - the distance between the sensor device (13) and cutting position (26) of the cross-cutting device (23) is an integer multiple of the target distance of two successive cross sections (24) on the electrode track ( 12). Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Vorrichtung (10) zur Herstellung von Elektrodenblättern (11) mit verschiedenen Geometrien der Elektrodenblätter (11) durch eine Regelung der Regelungseinheit (14) auf verschiedene Ziellagen der Position der Querschnitte (24) und der Kontur (17, 18) zueinander eingerichtet ist.Device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that - the device (10) for producing electrode sheets (11) with different geometries of the electrode sheets (11) by regulating the control unit (14) to different target positions of the position of the cross sections (24) and the contour (17, 18) are set up to each other. Vorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass - die Vorrichtung (10) zur Herstellung von Elektrodenblättern (11) mit verschiedenen Lagen von Ableiterfahnen (27) der Elektrodenblätter (11) durch eine Regelung der Regelungseinheit (14) auf verschiedene Ziellagen der Position der Querschnitte (24) und der Kontur (17,18) zueinander einrichtbar ist.Device (10) after Claim 5 , characterized in that - the device (10) for producing electrode sheets (11) with different layers of conductor lugs (27) of the electrode sheets (11) by regulating the control unit (14) to different target positions of the position of the cross sections (24) and the contour (17,18) can be adjusted to one another. Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Sensorvorrichtung (13) einen Auflichtsensor und/oder einen Kontrastlichttaster und/oder einen Durchlichtsensor umfasst.Device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that - the sensor device (13) comprises an incident light sensor and/or a contrast light sensor and/or a transmitted light sensor. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das mindestens eine angetriebene Förderelement (15) eine Zugwalze, vorzugsweise ein Zugwalzenpaar, und/oder eine Saugwalze ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that - the at least one driven conveying element (15) is a pull roller, preferably a pair of pull rollers, and/or a suction roller. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das mindestens eine Auslenkelement (16) eine Tänzereinheit und/oder ein Scherenspeicher und/oder ein Oszillator ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that - the at least one deflection element (16) is a dancer unit and/or a scissor memory and/or an oscillator. Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Messvorrichtung (32) vorgesehen ist, welche mindestens einen optischen Sensor aufweist, der mit Blickrichtung auf eine Grundfläche der Elektrodenbahn oder Elektrodenblätter angeordnet und zur Erfassung eines von einer Querkante der Elektrodenbahn oder eines Elektrodenblatts erzeugten optischen Übergangs, insbesondere in Form einer Signalflanke, eingerichtet ist.Device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that - a measuring device (32) is provided, which has at least one optical sensor, which is arranged with a view towards a base of the electrode track or electrode sheets and for detecting one of a transverse edge of the electrode track or an electrode sheet generated optical transition, in particular in the form of a signal edge. Vorrichtung (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass - die Messvorrichtung (32) dazu eingerichtet ist, die Geometrie der vereinzelten Elektrodenblätter (11) zu erfassen.Device (10) after Claim 10 , characterized in that - the measuring device (32) is set up to record the geometry of the isolated electrode sheets (11). Vorrichtung (10) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass - die Messvorrichtung (32) dazu eingerichtet ist, die Breite der Elektrodenblätter (11) zu messen.Device (10) after Claim 10 or 11 , characterized in that - The measuring device (32) is set up to measure the width of the electrode sheets (11). Verfahren zur Herstellung von Elektrodenblättern (11) für eine Energiezelle, insbesondere für eine Batterie, aus einer Elektrodenbahn (12) mit einer Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte: - Zuführen einer Elektrodenbahn (12) zu der Vorrichtung (10); - Abtasten von Merkmalen der Kontur (17, 18) an mindestens einer Kante (19, 20) der Elektrodenbahn (12) und Erzeugung eines Sensorsignals (21); - Empfangen des Sensorsignals (21) von der Regelungseinheit (14) und Regeln der Geschwindigkeit mindestens eines angetriebenen Förderelements (15) der Vorrichtung (10) und/oder der Auslenkung mindestens eines Auslenkelements (16) der Vorrichtung (10) durch die Regelungseinheit (14) oder auf Basis des empfangenen Sensorsignals (21) mit einem Steuersignal (22); - Regeln der Schneidposition (26) der Querschneidevorrichtung (23) zu der Kontur (17,18) an mindestens einer Kante (19, 20) durch die Geschwindigkeit des mindestens einen angetriebenen Förderelements (15) und/oder durch die Auslenkung eines Auslenkelements (16) auf eine Ziellage zueinander; und - Herstellung von Querschnitten (24) und Vereinzelung der Elektrodenbahn (12) zu Elektrodenblättern (11) durch die Querschneidevorrichtung (23).Method for producing electrode sheets (11) for an energy cell, in particular for a battery, from an electrode track (12) with a device (10) according to one of the preceding claims, characterized by the steps: - supplying an electrode track (12) to the device (10); - scanning features of the contour (17, 18) on at least one edge (19, 20) of the electrode track (12) and generating a sensor signal (21); - Receiving the sensor signal (21) from the control unit (14) and regulating the speed of at least one driven conveying element (15) of the device (10) and/or the deflection of at least one deflection element (16) of the device (10) by the control unit (14 ) or based on the received sensor signal (21) with a control signal (22); - Controlling the cutting position (26) of the cross-cutting device (23) relative to the contour (17, 18) on at least one edge (19, 20) by the speed of the at least one driven conveyor element (15) and/or by the deflection of a deflection element (16 ) on a target position to each other; and - producing cross sections (24) and separating the electrode web (12) into electrode sheets (11) by the cross-cutting device (23).
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