DE102022109431A1

DE102022109431A1 - Separatorfalten

Info

Publication number: DE102022109431A1
Application number: DE102022109431.6A
Authority: DE
Inventors: Jan Kreysern; Marcus Wagner; Michael Kleine Wächter; Nils Hofmann; Manfred Folger; Dennis Springborn; Patrick Gögel
Original assignee: Koerber Technologies GmbH
Current assignee: Koerber Technologies GmbH
Priority date: 2022-04-19
Filing date: 2022-04-19
Publication date: 2023-10-19
Anticipated expiration: 2042-04-20
Also published as: DE102022109431B4

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Zellstapels der Energiezellen produzierenden Industrie, wobei der Stapel aus Anoden (20), Kathoden (30) und zwischen diesen befindliche Separatoren (10) gebildet ist und die Komponenten zur Stapelbildung einzeln oder in vorgefertigten Verbundeinheiten, bestehend aus einer Anodenschicht, einer Kathodenschicht und zwei Separatorschichten in Form einer Separatorbahn (10), zugeführt werden, wobei die vorgefertigten Verbundeinheiten aus Separator (10) und Elektrodenabschnitten (20, 30) durch Platzieren von Anodenabschnitten (20) auf die erste Außenseite des Separators (10) und anschließendes hälftiges Umschlagen einer Hälfte der Separatorbahn (10) in Längsrichtung auf die andere Hälfte der Separatorbahn (10) und Einschließen der Elektrodenabschnitte (20, 30) und anschließendes Schneiden der gebildeten Sandwichbahn in einzelne Verbundeinheiten und Bilden von Stapeln aus den einzelnen Komponenten und den vorgefertigten Verbundeinheiten in einer Stapelstation hergestellt werden, umfasst der Schritt des Platzierens des Weiteren das Platzieren von Kathodenabschnitten (30) auf die zweite Außenseite des Separators (10) derart, dass die fertige Separator-Elektroden-Verbundeinheit als Einheit Separator-Anode -Separator-Kathode ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zellstapels der Energiezellen produzierenden Industrie, wobei der Stapel aus mindestens einer Anode, mindestens einer Kathode und mindestens drei Separatoren gebildet ist und die Komponenten zur Stapelbildung einzeln oder in vorgefertigten Verbundeinheiten, bestehend aus einer Anodenschicht, einer Kathodenschicht und zwei Separatorschichten, zugeführt werden, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 sowie eine Herstellvorrichtung zum Herstellen eines Zellstapels der Energiezellen produzierenden Industrie, wobei der Stapel aus mindestens einer Anode, mindestens einer Kathode und mindestens drei Separatoren gebildet ist und die Komponenten zur Stapelbildung einzeln oder in vorgefertigten Verbundeinheiten bestehend aus einer Anodenschicht, einer Kathodenschicht und zwei Separatorschichten, zugeführt werden, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 7.
Energiezellen oder auch Energiespeicher im Sinne der Erfindung werden z. B. in Kraftfahrzeugen, sonstigen Landfahrzeugen, Schiffen, Flugzeugen oder auch in stationären Anlagen wie z. B. Photovoltaikanlagen in Form von Batteriezellen oder Brennstoffzellen verwendet, bei denen sehr große Energiemengen über größere Zeiträume gespeichert werden müssen. Dazu weisen solche Energiezellen eine Struktur aus einer Vielzahl von zu einem Stapel gestapelten Segmenten auf. Diese Segmente sind jeweils aus sich abwechselnden Anodenblättern und Kathodenblättern gebildet, die durch ebenfalls als Segmente hergestellte Separatorblätter voneinander getrennt sind. Für die Herstellung der Stapel sind verschiedene Verfahren bekannt. Üblicherweise werden die Segmente in dem Herstellungsprozess vorgeschnitten und dann zu den Stapeln in der vorbestimmten Reihenfolge aufeinandergelegt und durch Laminieren miteinander verbunden. In einem anderen Verfahren werden die Anodenblätter und Kathodenblätter zuerst von einer Endlosbahn geschnitten und dann vereinzelt in Abständen auf jeweils eine Endlosbahn eines Separatormaterials aufgelegt. Diese anschließend gebildete „doppellagige“ Endlosbahn aus dem Separatormaterial mit den aufgelegten Anodenblättern und Kathodenblättern wird dann in einem zweiten Schritt wieder mit einer Schneidvorrichtung in Segmente geschnitten, wobei die Segmente in diesem Fall doppellagig durch ein Separatorblatt mit einem darauf angeordneten Anodenblatt oder Kathodenblatt gebildet sind. Sofern dies fertigungstechnisch machbar oder erforderlich ist, können die Endlosbahnen des Separatormaterials mit den aufgelegten Anodenblättern und Kathodenblättern auch vor dem Schneiden aufeinandergelegt werden, so dass eine Endlosbahn mit einer ersten endlosen Schicht des Separatormaterials mit darauf aufgelegten Anodenblättern oder Kathodenblättern und einer zweiten endlosen Schicht des Separatormaterials mit wiederum darauf aufgelegten Anodenblättern oder Kathodenblättern gebildet wird. Diese „vierlagige“ Endlosbahn wird dann mittels einer Schneidvorrichtung in Segmente geschnitten, welche in diesem Fall vierlagig mit einem ersten Separatorblatt, einem Anodenblatt, einem zweiten Separatorblatt und einem darauf anliegenden Kathodenblatt gebildet sind. Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, dass ein Schnitt gespart werden kann.
Ein alternatives Herstellungsverfahren für Batterie-Segmente ist in der DE 10 2018 219 000 A1 offenbart. Auch hier wird die Anzahl der Schneidevorgänge reduziert. Aus bandförmigen Separatorfolien oder Separatorfolienabschnitten wird mit einem Kathodenabschnitt ein Segment gebildet, indem die Separatorfolie oder der Separatorfolienabschnitt längs der oder quer zur Band-Längsrichtung derart gefalzt und dabei die Kathode zwischen die beiden Hälften der Separatorfolie bzw. des Separatorfolienabschnitts eingeschoben wird, dass die Knickkante der Separatorfolie an einer Anlage-Stirnseite der Kathode anliegt und dass die Kathode beidseitig von jeweils einem Separatorfolienabschnitt bedeckt wird. Während für eine Querfaltung ausgeführt ist, wie diese erfolgen kann, lässt die Schrift offen, wie eine Faltung in Längsrichtung erfolgen soll. In einem zusätzlichen Schritt kann am Ende noch ein Anodenabschnitt aufgesetzt werden, um eine Monozelle zu erhalten.
Die JP 2009-289418A schlägt zur Herstellung von Batterie-Segmenten vor, eine doppelt-breite Separatorbahn zunächst auf einer Hälfte mit Kathodenabschnitten zu bestücken, wobei die Kathodenabschnitte zueinander beabstandet sind. In einem zweiten Schritt wird die freie zweite Hälfte der Separatorbahn auf die mit den Kathodenabschnitten bestückte erste Hälfte der Separatorbahn gefaltet, laminiert und geschnitten. Anschließend wird noch ein Anodenabschnitt aufgesetzt und wieder laminiert, um ein vollständiges Segment herzustellen.
Nachteilig an den vorstehend genannten Verfahren ist, dass sie nach wie vor viele Einzelschritte benötigen, um ein vollständiges Batterie-Segment herzustellen, wobei die Einzelschritte zudem nacheinander erfolgen müssen, was einen Zeitaufwand mit sich bringt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Anzahl der erforderlichen Schritte und damit den für die Herstellung eines Batterie-Segments erforderlichen Zeitaufwand zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Schritt des Platzierens des Weiteren das Platzieren von Elektrodenabschnitten der zweiten Art auf die zweite Außenseite des Separators derart umfasst, dass die fertige Separator-Elektroden-Verbundeinheit als Einheit Separator-Elektrode erster Art-Separator-Elektrode zweiter Art und damit als Monozelle ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß umfasst somit bei einem Verfahren zur Herstellung eines Zellstapels der Energiezellen produzierenden Industrie, wobei der Stapel aus mindestens einer Anode, mindestens einer Kathode und mindestens drei Separatoren gebildet ist und die Komponenten zur Stapelbildung einzeln oder in vorgefertigten Verbundeinheiten, bestehend aus einer Anodenschicht, einer Kathodenschicht und zwei Separatorschichten, zugeführt werden, und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

a) Zuführen einer ersten Art Elektrodenabschnitte, wobei die erste Art Elektrodenabschnitte Anoden oder Kathoden sind, auf einem Förderpfad A, einer zweiten Art Elektrodenabschnitte, wobei die zweite Art Elektrodenabschnitte Kathoden oder Anoden sind, auf einem Förderpfad B und einem als Separatorbahn zugeführten Separator mit einer ersten Außenseite und einer zweiten Außenseite auf einem Förderpfad C;
b) Herstellen der vorgefertigten Verbundeinheiten aus Separator und Elektrodenabschnitten durch
1. I) Platzieren von Elektrodenabschnitte der ersten Art auf die erste Außenseite des Separators und
2. II) anschließendes hälftiges Umschlagen einer Hälfte der Separatorbahn in Längsrichtung auf die andere Hälfte der Separatorbahn und Einschließen der Elektrodenabschnitte, wobei die Elektrodenabschnitte eine Breite aufweisen, die kleiner als die Hälfte der Breite der Separatorbahn ist, unter Bildung einer Sandwichbahn, und
3. III) anschließendes Schneiden der gebildeten Sandwichbahn in einzelne Verbundeinheiten;
c) Bilden von Stapeln aus den einzelnen Komponenten und den vorgefertigten Verbundeinheiten in einer Stapelstation,

Schritt b) I) des Platzierens des Weiteren das Platzieren von Elektrodenabschnitten der zweiten Art auf die zweite Außenseite des Separators derart, dass die fertige Separator-Elektroden-Verbundeinheit als Einheit Separator-Elektrode erster Art-Separator-Elektrode zweiter Art und damit als Monozelle ausgebildet ist.
Auf diese Weise wird es möglich, bei der Verbundeinheit-Herstellung auf einen separaten Stapelvorgang zum Aufbringen der Elektrode zweiter Art im Anschluss an die Faltung zu verzichten, was zu einer relevanten Zeitersparnis beim Herstellvorgang für eine Monozelle führt.
Als Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens schlägt die vorliegende Erfindung des Weiteren eine Herstellvorrichtung zum Herstellen eines Zellstapels der Energiezellen produzierenden Industrie vor, wobei der Stapel aus mindestens einer Anode, mindestens einer Kathode und mindestens drei Separatoren gebildet ist und die Komponenten zur Stapelbildung einzeln oder in vorgefertigten Verbundeinheiten bestehend aus einer Anodenschicht, einer Kathodenschicht und zwei Separatorschichten, zugeführt werden,
umfassend einem Förderpfad A für eine erste Art Elektrodenabschnitte, wobei die erste Art Elektrodenabschnitte Anoden oder Kathoden sind, einen Förderpfad B für eine zweite Art Elektrodenabschnitte, wobei die zweite Art Elektrodenabschnitte Kathoden oder Anoden sind, und einem Förderpfad C für einen als Separatorbahn zugeführten Separator mit einer ersten Außenseite und einer zweiten Außenseite,
umfassend eine Elektrodenpositioniereinrichtung, die zwecks Erzeugung der vorgefertigte Verbundeinheiten ausgebildet und eingerichtet ist, Elektrodenabschnitte der ersten Art auf die erste Außenseite des Separators zu platzieren,
umfassend Mittel, die ausgebildet und eingerichtet sind, Separator-Elektroden-Verbundeinheiten vorzufertigen durch hälftiges Umschlagen einer Hälfte der Separatorbahn in Längsrichtung auf die andere Hälfte der Separatorbahn und Einschließen der Elektrodenabschnitte, wobei die Elektrodenabschnitte eine Breite aufweisen, die kleiner als die Hälfte der Breite der Separatorbahn ist, unter Bildung einer Sandwichbahn, und
weiterhin umfassend eine Schneideinrichtung zum Schneiden der Separatorbahn in einzelne Separatorbahnabschnitte,
und umfassend eine Stapelstation, in der aus den einzelnen Komponenten und den vorgefertigten Verbundeinheiten Stapel gebildet werden, wobei die Herstellvorrichtung Mittel aufweist, die ausgebildet und eingerichtet sind, Separator-Elektroden-Verbundeinheiten vorzufertigen durch hälftiges Umschlagen und die Herstellvorrichtung eine zweite Elektrodenpositioniereinrichtung aufweist, die ausgebildet und eingerichtet ist, parallel zur Positionierung der Elektrodenabschnitte der ersten Art auf die erste Außenseite des Separators Elektrodenabschnitte der zweiten Art auf die zweite Außenseite des Separators zu platzieren.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Herstellung eines Zellstapels der Energiezellen produzierenden Industrie, die ein hälftiges Umschlagen der Separatorbahn offenbaren, ist nichts dazu ausgeführt, wie ein solches Umschlagen erfolgen kann.
Die vorliegende Erfindung schlägt daher ferner ein Verfahren vor zur Herstellung eines Zellstapels der Energiezellen produzierenden Industrie, wobei der Stapel aus mindestens einer Anode, mindestens einer Kathode und mindestens drei Separatoren gebildet ist und die Komponenten zur Stapelbildung einzeln oder in vorgefertigten Verbundeinheiten, bestehend aus einer Anodenschicht, einer Kathodenschicht und zwei Separatorschichten, zugeführt werden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

a) Zuführen einer ersten Art Elektrodenabschnitte, wobei die erste Art Elektrodenabschnitte Anoden oder Kathoden sind, auf einem Förderpfad A, einer zweiten Art Elektrodenabschnitte, wobei die zweite Art Elektrodenabschnitte Kathoden oder Anoden sind, auf einem Förderpfad B und einem als Separatorbahn zugeführten Separator mit einer ersten Außenseite und einer zweiten Außenseite auf einem Förderpfad C;
b) Herstellen der vorgefertigten Verbundeinheiten aus Separator und Elektrodenabschnitten durch
1. I) Platzieren von Elektrodenabschnitte der ersten Art auf die erste Außenseite des Separators und
2. II) anschließendes hälftiges Umschlagen einer Hälfte der Separatorbahn in Längsrichtung auf die andere Hälfte der Separatorbahn und Einschließen der Elektrodenabschnitte, wobei die Elektrodenabschnitte eine Breite aufweisen, die kleiner als die Hälfte der Breite der Separatorbahn ist unter Bildung einer Sandwichbahn, und
3. III) anschließendes Schneiden der gebildeten Sandwichbahn in einzelne Verbundeinheiten;
c) Bilden von Stapeln aus den einzelnen Komponenten und den vorgefertigten Verbundeinheiten in einer Stapelstation,

Als Vorrichtung zum Ausführen dieses Verfahrens schlägt die vorliegende Erfindung des Weiteren eine Herstellvorrichtung zum Herstellen eines Zellstapels der Energiezellen produzierenden Industrie, insbesondere nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Stapel aus mindestens einer Anode, mindestens einer Kathode und mindestens drei Separatoren gebildet ist und die Komponenten zur Stapelbildung einzeln oder in vorgefertigten Verbundeinheiten bestehend aus einer Anodenschicht, einer Kathodenschicht und zwei Separatorschichten, zugeführt werden,
umfassend einem Förderpfad A für eine erste Art Elektrodenabschnitte, wobei die erste Art Elektrodenabschnitte Anoden oder Kathoden sind, einen Förderpfad B für eine zweite Art Elektrodenabschnitte, wobei die zweite Art Elektrodenabschnitte Kathoden oder Anoden sind, und einem Förderpfad C für einen als Separatorbahn zugeführten Separator mit einer ersten Außenseite und einer zweiten Außenseite,
umfassend eine Elektrodenpositioniereinrichtung, die zwecks Erzeugung der vorgefertigte Verbundeinheiten ausgebildet und eingerichtet ist, Elektrodenabschnitte der ersten Art auf die erste Außenseite des Separators zu platzieren,
umfassend Mittel, die ausgebildet und eingerichtet sind, Separator-Elektroden-Verbundeinheiten vorzufertigen durch hälftiges Umschlagen einer Hälfte der Separatorbahn in Längsrichtung auf die andere Hälfte der Separatorbahn und Einschließen der Elektrodenabschnitte, wobei die Elektrodenabschnitte eine Breite aufweisen, die kleiner als die Hälfte der Breite der Separatorbahn ist unter Bildung einer Sandwichbahn, und
weiterhin umfassend eine Schneideinrichtung zum Schneiden der Separatorbahn in einzelne Separatorbahnabschnitte,
und umfassend eine Stapelstation, in der aus den einzelnen Komponenten und den vorgefertigten Verbundeinheiten Stapel gebildet werden,
wobei die Herstellvorrichtung Mittel aufweist, die ausgebildet und eingerichtet sind, Separator-Elektroden-Verbundeinheiten vorzufertigen durch hälftiges Umschlagen,
wobei die die Mittel zum Vorfertigen der Separator-Elektroden-Verbundeinheiten durch hälftiges Umschlagen als Formschulter, optional mit einem Formatband, als eine Umlenkwalze oder Kombination mehrerer Umlenkwalzen ausgebildet sind.
Die „Elektrode erster Art“ im Sinne der vorliegenden Erfindung kann sowohl die Kathode wie auch die Anode sein, vorzugsweise ist die Elektrode erster Art die Anode. Die besonders empfindliche Anode ist auf diese Weise besonders gut geschützt, da sie bereits während des Herstellvorgangs an einer der Seiten vom Separator umschlossen ist. Die „Elektrode zweiter Art“ ist die jeweilige Gegenelektrode. Wenn die Elektrode erster Art die Anode ist, also die Kathode und umgekehrt. Relevant ist, dass sich im Verbund Anode und Kathode abwechseln und durch einen Separator getrennt sind.
Die erste Außenseite des Separators kann dabei die Oberseite des Separators sein, dann ist die zweite Außenseite die Unterseite. Genauso kann es sich bei der ersten Außenseite um die Unterseite und bei der zweiten Außenseite um die Oberseite des Separators handeln.
In Längsrichtung der Bahn erfolgt das Platzieren der Elektroden dabei derart zueinander beabstandet, dass zwischen zwei Elektroden der doppelte Abstand vorgesehen ist, den die Elektrode im fertigen Verbund zum seitlichen Rand des Separators aufweist. Elektrode erster Art und Elektrode zweiter Art sind jeweils derart in Querrichtung und mit einem vorgegebenen Abstand vom jeweiligen Rand der Separatorbahn angeordnet, dass nach erfolgter Faltung der Separatorbahn die Mitten der Elektroden genau übereinanderliegen. Ferner sind die Elektroden vorzugsweise derart angeordnet, dass ihr eines Ende nach erfolgter Faltung unmittelbar am Falz anliegt. Anders als auf den anderen drei Seiten ist auf der Seite des Falzes ist damit kein Überstand des Separators erforderlich, da hier bereits eine Verbindung der Separatorschichten besteht und kein Verbinden der Separatorschichten, z. B. durch Laminieren, mehr erforderlich ist, um sicher zu verhindern, dass sich die Gegenelektroden berühren. Alternativ können die Elektroden auch so angeordnet sein, dass ein gewisser Abstand zum Falz vorhanden ist und somit an allen vier Seiten ein Überstand des Separators gegeben ist.
Der Überstand des Separators zur Elektrode - sofern die Elektrode am Falz anliegt, der Überstand auf den drei Seiten, die nicht der Falz sind -, beträgt vorzugsweise zwischen 0,5 und 5 mm.
Vorteilhafterweise erfolgt beim Schritt des Platzierens ebenfalls das Fixieren der Elektrodenabschnitte auf dem Separator. Das Fixieren kann temporär oder permanent erfolgen. Ein temporäres Fixieren wird beispielsweise dadurch bewirkt, dass ein mitlaufendes Band die Elektrodenabschnitte niederhält und gegen den Separator drückt. Durch dieses Niederhalten bis kurz vor der Faltung wird sichergestellt, dass die Elektrodenabschnitte ihre Position halten.
Besonders bevorzugt erfolgt das Fixieren permanent, insbesondere durch zumindest teilweises Kleben und/oder Laminieren und/oder Schweißen. So ist sichergestellt, dass es nicht zu Positionsabweichungen bei den Elektrodenabschnitten kommt, denn Positionsabweichungen haben stark negative Auswirkungen auf die Performance der fertigen Batterie. Hierzu weist die erfindungsgemäße Herstellvorrichtung eine Fixiereinrichtung auf, wobei die Fixiereinrichtung als Laminier- oder Klebe- oder Schweißeinrichtung ausgebildet ist. Vorteilhafterweise ist der Elektrodenpositioniereinrichtung eine Fixiereinrichtung dabei zu- oder unmittelbar nachgeordnet.
Besonders geeignet werden die Elektrodenabschnitte dabei mittels Kleben auf dem Separator fixiert, wobei vorzugsweise eine Fixierung durch wenige, insbesondere zwei, drei oder vier Klebepunkte erfolgt. Eine derartige Fixierung ist ausreichend, um zu gewährleisten, dass die Elektroden beim folgenden Faltvorgang ihre Position halten. Der verwendete Klebstoff kann dabei vor dem Positionieren aufgetragen werden, so dass mit dem Platzieren auch das Fixieren erfolgt.
Alternativ ist es möglich, dass die Elektroden mittels Laminierens auf dem Separator fixiert werden. Dies führt zu einer besonders festen Verbindung und damit zu einer besonders guten Sicherstellung des Positioniergenauigkeit. Schließlich können die Elektroden in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung auch durch Schweißen auf dem Separator fixiert werden. Eine besonders günstige Möglichkeit stellt dabei die Verwendung des gleichen Polymermaterials für Binder der Elektroden und Beschichtung der Separatoren dar. So kann zum Beispiel in beiden Fällen PVDF (Polyvinylidenfluorid) zum Einsatz kommen. Bei Erwärmung erweicht das PVDF und die Komponenten können verpresst werden. Dies führt zu einer sehr stabilen Verbindung zwischen Elektrode und Separator. Das Laminieren erfolgt dabei vorzugsweise unmittelbar im Anschluss an das Platzieren. Selbstverständlich können auch andere Polymere zum Einsatz kommen. PVDF ist besonders bevorzugt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung schließt sich an Schritt b) II) ein Schritt des Laminierens der Verbundeinheit an, wobei das Laminieren vor, gleichzeitig mit oder nach dem Schneiden in Schritt b) III) erfolgt. Besonders bevorzugt erfolgen Laminieren und Schneiden in einem Schritt, da dies die Bearbeitungszeit nochmals verringert.
Für das hälftige Umschlagen der Separatorbahn sind verschiedene Möglichkeiten denkbar. Vorzugsweise erfolgt das hälftige Umschlagen in Schritt b) II), indem die Separatorbahn über eine Formschulter geführt wird, indem die eine Hälfte der Separatorbahn mittels mindestens einer Umlenkwalze auf die andere Hälfte der Separatorbahn umgeschlagen wird, oder durch freie Faltung.
Dabei umfasst die Formulierung „die eine Hälfte der Separatorbahn auf die andere Hälfte der Separatorbahn umschlagen“ sowohl die Variante, dass die eine Hälfte der Separatorbahn ihre Ausrichtung nicht verändert, während die andere Hälfte um 180° umgeschlagen wird, als auch die Variante, dass beide Separatorbahnhälften ihre Ausrichtung verändern und sich aufeinander zu bewegen. Dies kann symmetrisch oder asymmetrisch erfolgen.
Die Strecke, die für den Faltprozess vorgesehen ist, also für den Übergang von planarer Ausbreitung bis zur vollständigen 180°-Faltung, beträgt im Falle einer freien Faltung vorzugsweise von 2 bis 10 m, insbesondere 4 bis 8 m und besonders bevorzugt 5 bis 7 m.
Das Führen der Separatorbahn über eine Formschulter stellt eine besonders günstige Ausführung dar. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Separatorbahn mittels eines Formatbandes über die Formschulter geführt wird. Dies stellt eine sehr schonende Führung der Separatorbahn sicher und sorgt dafür, dass die auf der Unterseite der Separatorbahn befindlichen Elektrodenabschnitte nicht direkt mit der Formschulter in Berührung kommen. Das Formatband wird direkt über die stehende Formschulter bewegt. Der Separator liegt fest auf dem Formatband. Dadurch wird Reibung zwischen der stehenden Formatschulter und dem bewegten Separator vermieden.
Etwaige äußere Kräfte wirken auf das Formatband und nicht auf die Separatorbahn, die dadurch geschont wird. Außerdem verringert sich die für den Faltvorgang erforderliche Strecke. Diese beträgt im Falle der Verwendung einer Formschulter mit oder ohne Formatband vorzugsweise von 1 bis 7 m, insbesondere 2 bis 6 m und besonders bevorzugt 3 bis 5 m.
Eine andere vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass die eine Hälfte der Separatorbahn mittels mindestens einer Umlenkwalze auf die andere Hälfte der Separatorbahn umgeschlagen wird. Vorzugsweise ist hierfür ein Walzenpaar vorgesehen, zwischen dem die Separatorbahn mit den aufgebrachten Elektroden gefaltet hindurchläuft. Der Übergang von planarer Ausbreitung der Separatorbahn zu Beginn des Faltvorgangs bis zur vollständigen 180°-Faltung kann ungeführt im Wege einer freien Faltung erfolgen. Alternativ kann der Übergang über mindestens ein weiteres Umlenkwalzenpaar erfolgen. Vorzugsweise ist ein weiteres Umlenkwalzenpaar vorgesehen, das in einem 90°-Winkel zueinander angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist dieses auf halber Strecke zwischen planarer Ausrichtung und 180°-Faltung vorgesehen. In einer weiteren anderen Möglichkeit erfolgt die Faltung, indem das zu Beginn bereits auf 180° gefaltete Ende der Separatorbahn in einen Schlitz eingeführt und durch diesen hindurchgeführt wird, z. B. durch ein dem Schlitz nachgeordnetes Walzenpaar. Auch dieser Vorgang kann durch freie Faltung oder geführt, z. B. über Umlenkwalzen erfolgen.
Vorzugsweise ist das Walzenpaar am Ende des Faltvorganges als Laminierwalzen ausgebildet, d. h. die Walzen können mittels Wärme und/oder Druck das Laminieren bewirken. Weiterhin bevorzugt ist das Walzenpaar als Schneidwalzen ausgebildet, die die Separatorbahn in einzelne Abschnitte teilt, wodurch die Separator-Elektroden-Verbundeinheiten entstehen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird zumindest eine der beiden Separatorbahnhälften über ein Vakuumband transportiert. Ein Vakuumband sorgt für eine besonders sichere Förderung der Separatorbahn. Auch für die temporäre Fixierung der Elektroden auf der Separatorbahn ist ein Vakuumband besonders geeignet. Ein Vakuumband kann sowohl vor dem Falten wie auch auf der Strecke zwischen der Falteinrichtung und der Laminier- und/oder Schneideinrichtung zum Einsatz kommen.
Auf die genannten und noch andere zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Unteransprüche gerichtet. Lediglich besonders zweckmäßige und vorteilhafte Ausbildungsformen und -möglichkeiten werden anhand der folgenden Beschreibung der in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Jede beschriebene Einzel- oder Detailgestaltung innerhalb eines Ausführungsbeispiels ist als strukturell selbstständiges Detailbeispiel für andere nicht oder nicht vollständig beschriebene, unter die Erfindung fallende Ausführungen und Gestaltungen zu verstehen.
Es zeigen

1a-e schematisch die Herstellungsschritte eines Verbundes gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Formschulter zum hälftigen Umschlagen der Separatorbahn;
3 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Formschulter und Formatband zum hälftigen Umschlagen der Separatorbahn.

1a bis 1e veranschaulichen schematisch eine Ausführungsform der Schritte der Herstellung von vorgefertigten Verbundeinheiten, bestehend aus einer Anodenschicht, einer Kathodenschicht und zwei Separatorschichten, gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Zellstapels der Energiezellen produzierenden Industrie. Der gezeigte Anodenabschnitt 20 weist einen Anodenableiter 21, der Kathodenabschnitt 30 einen Kathodenableiter 31 auf.
1a zeigt eine Separatorbahn 10 im Querschnitt zur Transportrichtung. Die Separatorbahn weist eine Breite auf, die der doppelten Breite eines einzelnen Separatorabschnitts entspricht.
In 1b ist gezeigt wie Anodenabschnitt 20 und Kathodenabschnitt 30 auf die Separatorbahn 10 platziert werden. Anodenabschnitt 20 wird auf einem (nicht gezeigten) Förderpfad A zugeführt und stammt von einer Anodenbahn, von der er mittels einer Schneideinrichtung abgeschnitten wird. Während des oder nach dem Schneidvorgang(s) wird der Anodenabschnitt auf seiner Ober- und seiner Unterseite mit Klebepunkten 40 versehen. Auf gleiche Weise wird der Kathodenabschnitt 30 auf einem (nicht gezeigten) Förderpfad B zugeführt. er stammt von einer Kathodenbahn, von der er mittels einer weiteren Schneideinrichtung abschnitten wird. Der Kathodenabschnitt 30 wird während des oder nach dem Schneidvorgang(s) auf seiner Oberseite mit Klebepunkten 40 versehen. Die Klebepunkte dienen der permanenten Fixierung der Elektrodenabschnitte auf der Separatorbahn. Alternativ ist auch eine temporäre Fixierung möglich. Statt der Klebepunkte würden die Elektrodenabschnitte dann mittels Walzen oder eines mitlaufenden Fixierbandes auf der Separatorbahn fixiert.
Bei der in 1a-1e gezeigten Ausführungsform wird der Anodenabschnitt von oben, der Kathodenabschnitt von unten zugeführt. Selbstverständlich kann auch der Kathodenabschnitt von oben und der Anodenabschnitt von unten zugeführt werden. Ferner ist auch eine vertikale oder geneigte Anordnung der Separatorbahn mit entsprechender Zuführung der Elektrodenabschnitte im Winkel von 90° zur Flächenausrichtung der Separatorbahn möglich.
In 1c ist gezeigt, wie Anodenabschnitt 20 und Kathodenabschnitt 30 mittels der Klebepunkte 40 auf der Separatorbahn 10 fixiert sind. Im nächsten Schritt erfolgt ein hälftiges Umschlagen der einen Hälfte der Separatorbahn 10, und zwar derjenigen, auf deren Unterseite der Kathodenabschnitt befestigt ist, in Längsrichtung auf die Hälfte der Separatorbahn 10, auf deren Oberseite der Anodenabschnitt 20 fixiert ist. Auf diese Weise wird, wie aus 1 d hervorgeht, der Anodenabschnitt von der Oberseite der Separatorbahn 10 sandwichartig umschlossen. Das eine Ende des Anodenabschnitts 20 liegt dabei am Falz 11 der Separatorbahn 10 an. Durch das Umklappen befindet sich der an der Unterseite der Separatorbahn fixierte Kathodenabschnitt 30 als oberste Schicht auf der so gebildeten vorgefertigten Verbundheit.
Im nächsten Schritt werden von der Separatorbahn 10 einzelne vorgefertigte Verbundeinheiten 50 abgeschnitten. Der Schnitt erfolgt parallel zur Papierebene. Parallel zum Schneidvorgang erfolgt bei dem hier gezeigten Verfahren ein Laminieren der Verbundeinheit. In 1e ist die fertige laminierte vorgefertigte Verbundeinheit 50 im Schichtaufbau Separator-Anode-Separator-Kathode gezeigt.
Diese vorgefertigten Verbundeinheiten werden einer (nicht gezeigten) Stapelvorrichtung zugeführt, in der mehrere vorgefertigte Verbundeinheiten zur Bildung einer Batteriezelle übereinandergestapelt werden.
2 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Formschulter zum hälftigen Umschlagen der Separatorbahn.
Auf einem Förderpfad C wird der Vorrichtung von einer Separatorbahnrolle 110 einer Separatorbahn 10 zugeführt und um eine Umlenkrolle 111 geführt. Auf einem Förderpfad A werden der Separatorbahn 10 über eine Anodenspenderwalze 120 Anodenabschnitte 20 zugeführt. Anodenspenderwalze 120 wirkt mit einer Anodenspendergegenwalze 121 zusammen und bildet mit ihr ein Walzenpaar. Diese Anodenabschnitte 20 weisen eine Breite auf, die kleiner als die Hälfte der Breite der Separatorbahn 10 ist. Die Anodenabschnitte 20 werden auf der ersten Außenseite, in diesem Fall der Oberseite der Separatorbahn 10 platziert, und zwar auf der Hälfte der Separatorbahn 10, die in 2 die vordere Hälfte darstellt. Auf der Anodenspenderwalze 120 werden die Anodenabschnitte 20 beabstandet abgelegt, so dass sie im gewünschten Abstand auf der Separatorbahn 10 platziert werden.
Im weiteren Verlauf wird die Separatorbahn 10 in die aus einem ersten Formschulterteil 61 und einem zweiten Formschulterteil 62 bestehende Formschulter 61, 62 geführt. Dieser Vorgang wird durch eine Niederhalterwalze 64 unterstützt, die die Separatorbahnhälfte ohne Anodenabschnitte 20 niederdrückt. Über Bahnhalter 63a, 63b, 63c wird diejenige Hälfte der Separatorbahn 10, auf der sich keine Anodenabschnitte 20 befinden, durch das erste Formschulterteil 61 um 90° nach oben geschlagen. Im weiteren Verlauf erfolgt das vollständige Umschlagen um 180° mithilfe des zweiten Formschulterteils 62. Beim Verlassen des zweiten Formschulterteils 62 liegt eine Sandwich-Bahn mit der Schichtfolge Separator-Anode-Separator vor. Die Separatorbahn 10 ummantelt die Anodenabschnitte 20, die mit ihrer einen Seite am Falz 11 der Separatorbahn 10 anliegen.
Im Anschluss an die Formschulter 61, 62 ist ein Laminierwalzenpaar 70 vorgesehen, das die Sandwich-Bahn aus Separator 10 und zwischenliegenden Anodenabschnitten 20 laminiert.
Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform schließt sich an das Laminieren das Aufbringen von Kathodenabschnitten 30 an. Die Kathodenabschnitte 30 werden der Sandwich-Bahn auf einem Förderpfad B über eine Kathodenspenderwalze 130 zugeführt. Kathodenspenderwalze 130 wirkt mit einer Kathodenspendergegenwalze 131 zusammen und bildet mit ihr ein Walzenpaar. Diese Kathodenabschnitte 30 weisen eine Breite auf, die kleiner als die Hälfte der Breite der Separatorbahn 10 ist. Auch sind die Kathodenabschnitte 30 um ca. 1 bis 1,5 mm schmaler als die Anodenabschnitte 20.
Die Kathodenabschnitte 30 werden auf der zweiten Außenseite der Separatorbahn 10 platziert. An die Kathodenspenderwalze 130 schließt sich ein weiteres (nicht gezeigtes) Laminierwalzenpaar an, das Kathodenabschnitte und Sandwich-Bahn miteinander verbindet.
Im weiteren Verlauf passiert die mit Anoden- und Kathodenabschnitten versehene Separatorbahn eine Querschneiderwalze 80, die die Separatorbahn 10 in die vorgefertigten Verbundeinheiten 50 schneidet, die auch als Monozellen bezeichnet werden.
Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform werden Anodenabschnitte 20 und Kathodenabschnitte 30 zu unterschiedlichen Zeitpunkten der Herstellung auf die Separatorbahn 10 aufgebracht. In einer alternativen (nicht gezeigten) Ausführungsform ist die Kathodenspenderwalze 130 auf Höhe der Anodenspenderwalze 120, und zwar auf der Unterseite der Separatorbahn 10, angeordnet, so dass die Kathodenabschnitte 30 zeitgleich mit den Anodenabschnitten 20 auf der Separatorbahn 10 platziert werden. Dabei erfolgt die Platzierung der Abschnitte auf den gegenüberliegenden Außenseiten der Separatorbahn 10.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Formschulter und Formatband zum hälftigen Umschlagen der Separatorbahn.
Auf einem Förderpfad C wird der Vorrichtung von einer Separatorbahnrolle 110 Separatorbahn 10 zugeführt und um Umlenkrolle 111 geführt. Auf einem Förderpfad A werden der Separatorbahn 10 über Anodenspenderwalze 120 Anodenabschnitte 20 zugeführt. Diese Anodenabschnitte 20 weisen eine Breite auf, die kleiner als die Hälfte der Breite der Separatorbahn 10 ist. Die Anodenabschnitte 20 werden auf der ersten Außenseite, in diesem Fall der Oberseite der Separatorbahn 10 platziert, und zwar auf der Hälfte der Separatorbahn 10, die in 3 die vordere Hälfte darstellt. Auf der Anodenspenderwalze 120 werden die Anodenabschnitte 20 beabstandet abgelegt, so dass sie im gewünschten Abstand auf der Separatorbahn 10 platziert werden.
Unter der Separatorbahn 10 laufen zwei Formatbänder 65, 66, die die Separatorbahn führen. Das zweite Formatband 66 führt die Hälfte der Separatorbahn 10, auf der die Anodenabschnitte 20 beabstandet aufgebracht sind. Das erste Formatband 65 führt diejenige Hälfte der Separatorbahn 10, die über die Formschulter 62 um 180° auf die erste Hälfte der Separatorbahn 10 umgeschlagen wird. Das erste Formatband 65 wird direkt über die stehende Formschulter 62 bewegt. Die Separatorbahn 62 liegt fest auf dem Formatband 65. Dadurch wird Reibung zwischen der stehenden Formschulter 62 und dem bewegten Separator 10 vermieden. Das erste Formatband 65 führt die Separatorbahn 10 über die Formschulter 62, wodurch der 180°-Umschlag bewirkt wird. Dieser Vorgang wird durch die Niederhalterwalze 64 unterstützt, die die Separatorbahnhälfte ohne Anodenabschnitte 20 niederdrückt. Eine zweite Niederhalterwalze 67 presst die Separatorbahn gegen das zweite Formatband 66. Förderwalzen 68a, 68b fördern das zweite Formatband 66. An Umkehrwalze 69 werden die Formatbänder 65, 66 zwecks Rückführung umgelenkt.
Beim Verlassen der Formschulter 62 liegt eine Sandwich-Bahn mit der Schichtfolge Separator-Anode-Separator vor. Die Separatorbahn 10 ummantelt die Anodenabschnitte 20, die mit ihrer einen Seite am Falz 11 der Separatorbahn 10 anliegen.
Im Anschluss an die Formschulter 62 ist ein Laminierwalzenpaar 70 vorgesehen, das die Sandwich-Bahn aus Separator 10 und zwischenliegenden Anodenabschnitten 20 laminiert.
Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform schließt sich an das Laminieren das Aufbringen der Kathodenabschnitte 30 an. Die Kathodenabschnitte 30 werden der Sandwich-Bahn auf einem Förderpfad B über Kathodenspenderwalze 130 zugeführt. Diese Kathodenabschnitte 30 weisen eine Breite auf, die kleiner als die Hälfte der Breite der Separatorbahn 10 ist. Auch sind die Kathodenabschnitte 30 um ca. 1 bis 1,5 mm schmaler als die Anodenabschnitte 20. Die Kathodenabschnitte 30 werden auf der zweiten Außenseite der Separatorbahn 10 platziert. An die Kathodenspenderwalze 130 schließt sich ein weiteres (nicht gezeigtes) Laminierwalzenpaar an, das Kathodenabschnitte und Sandwich-Bahn miteinander verbindet.
Im weiteren Verlauf passiert die mit Anoden- und Kathodenabschnitten 20, 30 versehene Separatorbahn 10 eine Querschneiderwalze 80, die die Separatorbahn in die vorgefertigten Verbundeinheiten 50 schneidet, die auch als Monozellen bezeichnet werden.
Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform werden Anodenabschnitte 20 und Kathodenabschnitte 30 zu unterschiedlichen Zeitpunkten der Herstellung auf die Separatorbahn 10 aufgebracht. In einer alternativen (nicht gezeigten) Ausführungsform ist die Kathodenspenderwalze 130 auf Höhe der Anodenspenderwalze 120, und zwar auf der Unterseite der Separatorbahn, angeordnet, so dass die Kathodenabschnitte 30 zeitgleich mit den Anodenabschnitten 20 auf der Separatorbahn 10 platziert werden. Dabei erfolgt die Platzierung der Abschnitte auf den gegenüberliegenden Außenseiten der Separatorbahn 10.
Bezugszeichenliste

10: Separatorbahn
11: Falz
110: Separatorbahnrolle
111: Umlenkrolle
20: Anodenabschnitt
21: Anodenableiter
120: Anodenspenderwalze
121: Anodenspendergegenwalze
30: Kathodenabschnitt
31: Kathodenableiter
130: Kathodenspenderwalze
131: Kathodenspendergegenwalze
40: Klebepunkte
50: vorgefertigte Verbundeinheit
61: erstes Formschulterteil
62: zweites Formschulterteil
63a,b,c: Bahnhalter
64, 67: Niederhalterwalze
65: erstes Formatband
66: zweites Formatband
68a, 68b: Förderwalzen
69: Umkehrwalze
70: Laminierwalzenpaar
80: Querschneiderwalze

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018219000 A1 [0003]
JP 2009289418 A [0004]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Zellstapels der Energiezellen produzierenden Industrie, wobei der Stapel aus mindestens einer Anode (20), mindestens einer Kathode (30) und mindestens drei Separatoren (10) gebildet ist und die Komponenten zur Stapelbildung einzeln oder in vorgefertigten Verbundeinheiten, bestehend aus einer Anodenschicht, einer Kathodenschicht und zwei Separatorschichten, zugeführt werden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Zuführen einer ersten Art Elektrodenabschnitte (20, 30), wobei die erste Art Elektrodenabschnitte Anoden (20) oder Kathoden (30) sind, auf einem Förderpfad A, einer zweiten Art Elektrodenabschnitte (30, 20), wobei die zweite Art Elektrodenabschnitte Kathoden (30) oder Anoden (20) sind, auf einem Förderpfad B und einem als Separatorbahn (10) zugeführten Separator mit einer ersten Außenseite und einer zweiten Außenseite auf einem Förderpfad C; b) Herstellen der vorgefertigten Verbundeinheiten aus Separator (10) und Elektrodenabschnitten (20, 30) durch I) Platzieren von Elektrodenabschnitte der ersten Art (20, 30) auf die erste Außenseite des Separators (10) und II) anschließendes hälftiges Umschlagen einer Hälfte der Separatorbahn (10) in Längsrichtung auf die andere Hälfte der Separatorbahn (10) und Einschlie-ßen der Elektrodenabschnitte (20, 30), wobei die Elektrodenabschnitte (20, 30) eine Breite aufweisen, die kleiner als die Hälfte der Breite der Separatorbahn (10) ist, unter Bildung einer Sandwichbahn, und III) anschließendes Schneiden der gebildeten Sandwichbahn in einzelne Verbundeinheiten; c) Bilden von Stapeln aus den einzelnen Komponenten und den vorgefertigten Verbundeinheiten in einer Stapelstation dadurch gekennzeichnet, dass Schritt b) I) des Platzierens des Weiteren das Platzieren von Elektrodenabschnitten der zweiten Art (30, 20) auf die zweite Außenseite des Separators (10) derart umfasst, dass die fertige Separator-Elektroden-Verbundeinheit als Einheit Separator-Elektrode erster Art-Separator-Elektrode zweiter Art ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Zellstapels der Energiezellen produzierenden Industrie, wobei der Stapel aus mindestens einer Anode (20), mindestens einer Kathode (30) und mindestens drei Separatoren (10) gebildet ist und die Komponenten zur Stapelbildung einzeln oder in vorgefertigten Verbundeinheiten, bestehend aus einer Anodenschicht, einer Kathodenschicht und zwei Separatorschichten, zugeführt werden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Zuführen einer ersten Art Elektrodenabschnitte (20, 30), wobei die erste Art Elektrodenabschnitte Anoden (20) oder Kathoden (30) sind, auf einem Förderpfad A, einer zweiten Art Elektrodenabschnitte (30, 20), wobei die zweite Art Elektrodenabschnitte Kathoden (30) oder Anoden (20) sind, auf einem Förderpfad B und einem als Separatorbahn (10) zugeführten Separator mit einer ersten Außenseite und einer zweiten Außenseite auf einem Förderpfad C; b) Herstellen der vorgefertigten Verbundeinheiten aus Separator (10) und Elektrodenabschnitten (20, 30) durch I) Platzieren von Elektrodenabschnitte der ersten Art (20, 30) auf die erste Außenseite des Separators (10) und II) anschließendes hälftiges Umschlagen einer Hälfte der Separatorbahn (10) in Längsrichtung auf die andere Hälfte der Separatorbahn (10) und Einschlie-ßen der Elektrodenabschnitte (20, 30), wobei die Elektrodenabschnitte (20, 30) eine Breite aufweisen, die kleiner als die Hälfte der Breite der Separatorbahn (10) ist, unter Bildung einer Sandwichbahn, und III) anschließendes Schneiden der gebildeten Sandwichbahn in einzelne Verbundeinheiten; c) Bilden von Stapeln aus den einzelnen Komponenten und den vorgefertigten Verbundeinheiten in einer Stapelstation, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt b) II) des hälftigen Umschlagens erfolgt, indem die Separatorbahn (10) über eine Formschulter (61, 62) geführt wird, indem die eine Hälfte der Separatorbahn (10) mittels mindestens einer Umlenkwalze auf die andere Hälfte der Separatorbahn (10) umgeschlagen wird, oder durch freie Faltung.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt b) I) das Fixieren der Elektrodenabschnitte (20, 30) auf dem Separator (10) einschließt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenabschnitte (20, 30) durch Kleben und/oder Laminieren und/oder Schweißen auf dem Separator (10) fixiert werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich an Schritt b) II) ein Schritt des Laminierens der Verbundeinheit anschließt, wobei das Laminieren vor, gleichzeitig mit oder nach dem Schneiden in Schritt b) III) erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Separatorbahn (10) mittels eines Formatbandes (65, 66) über die Formschulter (61, 62) geführt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden Separatorbahnhälften über ein Vakuumband transportiert wird.
Herstellvorrichtung zum Herstellen eines Zellstapels der Energiezellen produzierenden Industrie, insbesondere nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Stapel aus mindestens einer Anode (20), mindestens einer Kathode (30) und mindestens drei Separatoren (10) gebildet ist und die Komponenten zur Stapelbildung einzeln oder in vorgefertigten Verbundeinheiten bestehend aus einer Anodenschicht, einer Kathodenschicht und zwei Separatorschichten, zugeführt werden, umfassend einem Förderpfad A für eine erste Art Elektrodenabschnitte (20, 30), wobei die erste Art Elektrodenabschnitte Anoden (20) oder Kathoden (30) sind, einen Förderpfad B für eine zweite Art Elektrodenabschnitte (30, 20), wobei die zweite Art Elektrodenabschnitte Kathoden (30) oder Anoden (20) sind, und einem Förderpfad C für einen als Separatorbahn (10) zugeführten Separator mit einer ersten Außenseite und einer zweiten Außenseite, umfassend eine erste Elektrodenpositioniereinrichtung (120, 121), die zwecks Erzeugung der vorgefertigte Verbundeinheiten ausgebildet und eingerichtet ist, Elektrodenabschnitte der ersten Art (20, 30) auf die erste Außenseite des Separators (10) zu platzieren, umfassend Mittel, die ausgebildet und eingerichtet sind, Separator-Elektroden-Verbundeinheiten vorzufertigen durch hälftiges Umschlagen einer Hälfte der Separatorbahn in Längsrichtung auf die andere Hälfte der Separatorbahn und Einschließen der Elektrodenabschnitte (20, 30), wobei die Elektrodenabschnitte eine Breite aufweisen, die kleiner als die Hälfte der Breite der Separatorbahn (10) ist, unter Bildung einer Sandwichbahn, und weiterhin umfassend eine Schneideinrichtung (80) zum Schneiden der Separatorbahn (10) in einzelne Separatorbahnabschnitte, und umfassend eine Stapelstation, in der aus den einzelnen Komponenten und den vorgefertigten Verbundeinheiten Stapel gebildet werden, wobei die Herstellvorrichtung Mittel aufweist, die ausgebildet und eingerichtet sind, Separator-Elektroden-Verbundeinheiten vorzufertigen durch hälftiges Umschlagen, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellvorrichtung eine zweite Elektrodenpositioniereinrichtung (130, 131), die ausgebildet und eingerichtet ist, parallel zur Positionierung der Elektrodenabschnitte der ersten Art (20, 30) auf die erste Außenseite des Separators Elektrodenabschnitte der zweiten Art (30, 20) auf die zweite Außenseite des Separators (10) zu platzieren, aufweist.
Herstellvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Vorfertigen der Separator-Elektroden-Verbundeinheiten durch hälftiges Umschlagen als Formschulter (61, 62), optional mit einem Formatband (65, 66), als eine Umlenkwalze oder Kombination mehrerer Umlenkwalzen ausgebildet sind.
Herstellvorrichtung zum Herstellen eines Zellstapels der Energiezellen produzierenden Industrie, insbesondere nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Stapel aus mindestens einer Anode (20), mindestens einer Kathode (30) und mindestens drei Separatoren (10) gebildet ist und die Komponenten zur Stapelbildung einzeln oder in vorgefertigten Verbundeinheiten bestehend aus einer Anodenschicht, einer Kathodenschicht und zwei Separatorschichten, zugeführt werden, umfassend einem Förderpfad A für eine erste Art Elektrodenabschnitte (20, 30), wobei die erste Art Elektrodenabschnitte Anoden (20) oder Kathoden (30) sind, einen Förderpfad B für eine zweite Art Elektrodenabschnitte (30, 20), wobei die zweite Art Elektrodenabschnitte Kathoden (30) oder Anoden (20) sind, und einem Förderpfad C für einen als Separatorbahn (10) zugeführten Separator mit einer ersten Außenseite und einer zweiten Außenseite, umfassend eine erste Elektrodenpositioniereinrichtung (120, 121), die zwecks Erzeugung der vorgefertigte Verbundeinheiten ausgebildet und eingerichtet ist, Elektrodenabschnitte der ersten Art (20, 30) auf die erste Außenseite des Separators (10) zu platzieren, umfassend Mittel, die ausgebildet und eingerichtet sind, Separator-Elektroden-Verbundeinheiten vorzufertigen durch hälftiges Umschlagen einer Hälfte der Separatorbahn (10) in Längsrichtung auf die andere Hälfte der Separatorbahn (10) und Einschließen der Elektrodenabschnitte (20, 30), wobei die Elektrodenabschnitte (20, 30) eine Breite aufweisen, die kleiner als die Hälfte der Breite der Separatorbahn (10) ist, unter Bildung einer Sandwichbahn, und weiterhin umfassend eine Schneideinrichtung (80) zum Schneiden der Separatorbahn (10) in einzelne Separatorbahnabschnitte, und umfassend eine Stapelstation, in der aus den einzelnen Komponenten und den vorgefertigten Verbundeinheiten Stapel gebildet werden, wobei die Herstellvorrichtung Mittel aufweist, die ausgebildet und eingerichtet sind, Separator-Elektroden-Verbundeinheiten vorzufertigen durch hälftiges Umschlagen, dadurch gekennzeichnet, dass die die Mittel zum Vorfertigen der Separator-Elektroden-Verbundeinheiten durch hälftiges Umschlagen als Formschulter (61, 62), optional mit einem Formatband (65, 66), als eine Umlenkwalze oder Kombination mehrerer Umlenkwalzen ausgebildet sind.
Herstellvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie des Weiteren mindestens eine Fixiereinrichtung aufweist, wobei die Fixiereinrichtung als Laminier- oder Klebe- oder Schweißeinrichtung ausgebildet ist.
Herstellvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenpositioniereinrichtung eine Fixiereinrichtung zu- oder unmittelbar nachgeordnet ist.
Herstellvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneideinrichtung (80) eine Laminiereinrichtung unmittelbar vor-, bei- oder unmittelbar nachgeordnet ist.