DE102022114553A1 - Device and method for the pretreatment of material webs for the production of wound energy cells - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Vorbehandlung von Materialbahnen (11, 12, 13, 14) für die Herstellung von gewickelten Energiezellen, umfassend mindestens zwei Zuführeinrichtungen (15, 16, 17, 18) jeweils zum Zuführen mindestens einer Materialbahn (11, 12, 13, 14) ausgebildet und eingerichtet, eine Transporteinrichtung (19) zum Transportieren der Materialbahnen (11, 12, 13, 14) durch die Vorrichtung (10), wobei die Transporteinrichtung (19) mindestens zwei Transportelemente (20) zum Transportieren mindestens einer Materialbahn (11, 12, 13, 14) entlang eines Transportabschnitts umfasst, wobei die Transporteinrichtung (19) ausgebildet und eingerichtet ist, die Materialbahnen (11, 12, 13, 14) mittels der Transportelemente (20) zumindest bereichsweise übereinander zu transportieren, um eine aufeinanderliegende Anordnung bereitzustellen, die sich dadurch auszeichnet, dass mindestens eine Vorbehandlungsstation (21) vorgesehen ist, die ausgebildet und eingerichtet ist, mindestens zwei Materialbahnen (11, 12, 13, 14) zumindest bereichsweise aufeinanderliegend zu verbinden, wobei die mindestens zwei Materialbahnen (11, 12, 13, 14) zumindest bereichsweise einen Materialbahnenverbund (22) bilden. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein entsprechendes Verfahren.The invention relates to a device (10) for the pretreatment of material webs (11, 12, 13, 14) for the production of wound energy cells, comprising at least two feed devices (15, 16, 17, 18), each for feeding at least one material web (11, 12, 13, 14) designed and set up, a transport device (19) for transporting the material webs (11, 12, 13, 14) through the device (10), the transport device (19) having at least two transport elements (20) for transporting at least a material web (11, 12, 13, 14) along a transport section, wherein the transport device (19) is designed and set up to transport the material webs (11, 12, 13, 14) one above the other at least in some areas by means of the transport elements (20), in order to provide an arrangement lying one on top of the other, which is characterized in that at least one pretreatment station (21) is provided, which is designed and set up to connect at least two material webs (11, 12, 13, 14) lying one on top of the other at least in regions, the at least two material webs (11, 12, 13, 14) form a material web composite (22) at least in some areas. The invention further relates to a corresponding method.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vorbehandlung von Materialbahnen für die Herstellung von gewickelten Energiezellen, umfassend mindestens zwei Zuführeinrichtungen jeweils zum Zuführen mindestens einer Materialbahn ausgebildet und eingerichtet, eine Transporteinrichtung zum Transportieren der Materialbahnen durch die Vorrichtung, wobei die Transporteinrichtung mindestens zwei Transportelemente zum Transportieren mindestens einer Materialbahn entlang eines Transportabschnitts umfasst, wobei die Transporteinrichtung ausgebildet und eingerichtet ist, die Materialbahnen mittels der Transportelemente zumindest bereichsweise übereinander zu transportieren, um eine aufeinanderliegende Anordnung bereitzustellen.The invention relates to a device for the pretreatment of material webs for the production of wound energy cells, comprising at least two feed devices each designed and set up to feed at least one material web, a transport device for transporting the material webs through the device, the transport device having at least two transport elements for transporting at least one Comprises material web along a transport section, wherein the transport device is designed and set up to transport the material webs one above the other at least in regions by means of the transport elements in order to provide an arrangement lying one on top of the other.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Vorbehandlung von Materialbahnen für die Herstellung von gewickelten Energiezellen, umfassend die Schritte Bereitstellen von mindestens zwei Materialbahnen mittels mindestens zwei Zuführeinrichtungen, Transportieren der Materialbahnen mittels einer Transporteinrichtung, wobei die Transporteinrichtung mindestens zwei Transportelemente zum Transportieren mindestens einer Materialbahn entlang eines Transportabschnitts umfasst, wobei die Materialbahnen mittels der Transportelemente zumindest bereichsweise übereinander transportiert werden, um eine aufeinanderliegende Anordnung der Materialbahnen bereitzustellen.The invention further relates to a method for the pretreatment of material webs for the production of wound energy cells, comprising the steps of providing at least two material webs by means of at least two feed devices, transporting the material webs by means of a transport device, the transport device having at least two transport elements for transporting at least one material web along a Transport section includes, wherein the material webs are transported one above the other at least in areas by means of the transport elements in order to provide a superimposed arrangement of the material webs.
Vorrichtungen und Verfahren zur Vorbehandlung von Materialbahnen für die Herstellung von gewickelten Energiezellen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Vorbehandlungen sind insbesondere im Zusammenhang bei Zwischenprodukten bei der Herstellung von Energiezellen bzw. bei der Herstellung von Energiezellen umfassende Batterien erforderlich. 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 regelmäßig eine Wickelung von Materialbahnen auf, die als Ausgangsmaterialien für derartige Energiezellen dienen. Beim Wickeln von Rundzellen ist typischerweise das Wickelmaterial aus vier unterschiedlich langen Anoden- Kathoden und Separatorbahnen ausgewählt, die beispielsweise als Folie bzw. allgemein als Materialbahn vorliegen. Die Materialbahnen werden in der Regel getrennt auf verschiedenen Pfaden einem Wickelkern zugeführt. Die Materialbahnen werden regelmäßig in einem vorgelagerten Herstellungsprozess auf die gewünschte Breite und/oder Länge vorgeschnitten und dann in nachgelagerten Vorrichtungen bzw. Verfahrensschritten entsprechend gewickelt. Dabei werden die Materialbahnen der Anoden und Kathoden beispielsweise von einer Endlosbahn geschnitten und dann mit einer Endlosbahn eines Separatormaterials im finalen Wickelprozess aufgewickelt. Die Materialbahnen müssen dazu regelmäßig eine spezifische Breite und Länge aufweisen, damit eine akkurat gewickelte Energiezelle bildbar ist. Die Zufuhr von Materialbahnen zum Wickelkern kann bei den bekannten Vorrichtungen und Verfahren nicht kontinuierlich erfolgen, wodurch ein hoher logistischer Aufwand besteht und zudem umfangreiche Steuerungs- und Regelungsvorgänge ausgeführt werden müssen.Devices and methods for the pretreatment of material webs for the production of wound energy cells are known from the prior art. Such pretreatments are particularly necessary in connection with intermediate products in the production of energy cells or batteries comprising batteries in the production of energy cells. 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 systems such as photovoltaic 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. For this purpose, such energy cells regularly have a winding of material webs, which serve as starting materials for such energy cells. When winding round cells, the winding material is typically selected from four anode-cathode and separator webs of different lengths, which are present, for example, as a film or generally as a material web. The material webs are usually fed separately to a winding core on different paths. The material webs are regularly pre-cut to the desired width and/or length in an upstream manufacturing process and then wound accordingly in downstream devices or process steps. The material webs of the anodes and cathodes are cut, for example, from an endless web and then wound up with an endless web of separator material in the final winding process. The material webs must regularly have a specific width and length so that an accurately wound energy cell can be formed. The supply of material webs to the winding core cannot take place continuously in the known devices and methods, which means that there is a high logistical effort and extensive control and regulation processes also have to be carried out.
Mit der immer größer werdenden Nachfrage nach alternativen Antriebskonzepten rückt der Elektroantrieb mehr und mehr in den Mittelpunkt der Betrachtung. Eine große Herausforderung hierbei ist effektive Vorgänge bei der Herstellung der Energiespeicher bereitzustellen. Bei der Wickelung mit Materialbahnen gibt es das Problem, dass die Materialbahnen separat gehandhabt und nacheinander dem Wickelkern lose zugeführt werden. Alle Bahnen müssen geregelt werden und können nicht gemeinsam transportiert werden. Bei den bestehenden Vorrichtungen und Verfahren wird ein großer Platzbedarf beim Wickelvorgang benötigt, zudem dürfen die jeweiligen Materialbahnen nur geringfügig beansprucht werden. Die Materialbahnen müssen zeitlich nacheinander dem zentralen Wickelkern zugeführt werden, wobei möglichst schnelle Herstellungsgeschwindigkeiten bereitgestellt werden sollen. Die Materialbahnen bestehen in der Regel aus sehr dünnen flächigen Elementen, die insbesondere bei Stauchungen und Drehbeanspruchungen zu Qualitätseinbußen neigen, weshalb Begrenzungen bei Transportgeschwindigkeiten sowie Transportführungen gegeben sind. Wenn mehrere Materialbahnen miteinander verbunden sind, besteht zudem das Risiko, dass diese während des Wickelprozesses brechen oder beschädigt werden, da die entstehenden Verbunde eine zu hohe Steifigkeit aufweisen. Darüber hinaus verrutschen die Materialbahnen während des Wickelprozesses regelmäßig, was zu Ausschuss sowie Qualitätsverlusten bei den gewickelten Energiezellen führt.With the ever-increasing demand for alternative drive concepts, electric drives are becoming more and more the focus of attention. A major challenge here is to provide effective processes in the production of energy storage devices. When winding with material webs, there is the problem that the material webs are handled separately and are fed loosely to the winding core one after the other. All railways must be regulated and cannot be transported together. With the existing devices and methods, a large amount of space is required during the winding process, and the respective material webs may only be subjected to minimal stress. The material webs must be fed to the central winding core one after the other, with the fastest possible production speeds being provided. The material webs usually consist of very thin flat elements, which tend to suffer from loss of quality, particularly in the event of compression and torsional stress, which is why there are limits on transport speeds and transport guides. If several material webs are connected to one another, there is also the risk that they will break or be damaged during the winding process because the resulting composites are too rigid. In addition, the material webs regularly slip during the winding process, which leads to rejects and loss of quality in the wound energy cells.
Der Bauraum bei den bekannten Vorrichtungen ist während des Wickelprozesses rund um den Wickelkern zudem sehr beengt, da jeweils eine nah anliegende Bereitstellung der Materialbahnen gewünscht ist, um eine positionsgenaue Wickelung zu gewährleisten. Aufgrund des begrenzten Bauraums sind allerdings lediglich Energiezellen mit einem geringen Durchmesser bei der jeweiligen Wickelung erzeugbar. Die bekannten Vorrichtungen und Verfahren sind hinsichtlich der Maschinen- und Wickelgröße daher relativ unflexibel und benötigen jedoch gleichzeitig einen großen Platzbedarf für das Handling und die Bereitstellung der Materialbahnen.The installation space in the known devices is also very limited during the winding process around the winding core, since a close provision of the material webs is desired in order to ensure precise winding. However, due to the limited installation space, only energy cells with a small diameter can be produced for the respective winding. The known devices and methods are therefore relatively inflexible in terms of machine and winding size and require but at the same time requires a lot of space for handling and providing the material webs.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Vorbehandlung von Materialbahnen für die Herstellung von gewickelten Energiezellen vorzuschlagen, die einerseits eine zuverlässige Handhabung sowie Bereitstellung der Materialbahnen gewährleistet und andererseits eine direkte, schnelle und einheitliche Vorbehandlung für eine flexible nachgeordnete Wickelung zur Verfügung zu stellen. Die Aufgabe besteht weiterhin darin, ein entsprechendes Verfahren vorzuschlagen.It is therefore the object of the present invention to propose a device for the pretreatment of material webs for the production of wound energy cells, which, on the one hand, ensures reliable handling and provision of the material webs and, on the other hand, to provide a direct, rapid and uniform pretreatment for a flexible downstream winding. The task remains to propose an appropriate procedure.
Diese Aufgabe wird durch die eingangs genannte Vorrichtung dadurch gelöst, dass mindestens eine Vorbehandlungsstation vorgesehen ist, die ausgebildet und eingerichtet ist, mindestens zwei Materialbahnen zumindest bereichsweise aufeinanderliegend zu verbinden, wobei die mindestens zwei Materialbahnen zumindest bereichsweise einen Materialbahnenverbund bilden.This object is achieved by the device mentioned at the outset in that at least one pretreatment station is provided, which is designed and set up to connect at least two material webs lying one on top of the other at least in some areas, the at least two material webs forming a material web composite at least in some areas.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird sichergestellt, dass die mindestens zwei Materialbahnen mittels der Vorbehandlungsstation bereits vor dem Wickeln zumindest bereichsweise miteinander verbindbar sind. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, dass mindestens zwei der Materialbahnen durch den Materialbahnenverbund einen „gemeinsamen“ Anfang erzeugen, der als Ausgangspunkt für eine nachgeordnete Wickelung dienen kann. Alternativ oder ergänzend können mindestens zwei der Materialbahnen an einem Bahnende miteinander verbunden werden. Durch die zumindest bereichsweise Erzeugung eines Materialbahnenverbund mittels der mindestens einen Vorbehandlungsstation wird eine Möglichkeit bereitgestellt, Materialbahnen vor der Wickelung zusammenzufügen, um die aufeinanderliegenden Materialbahnen weiterzuverarbeiten. Vorzugsweise sind die vorbehandelten Materialbahnen anschließend zu einer gewickelten Energiezelle weiter verarbeitbar. Durch die Erzeugung eines bereichsweisen Materialbahnenverbundes ist ein Zwischenprodukt erzeugbar, welches in einem nachgeordneten Wickelprozess mit einer einzigen Materialbahn aus einer Mehrzahl an aufeinanderliegenden, bereichsweise verbundenen Materialbahnen einbringbar ist. Die verbundenen/vorbehandelten Materialbahnen können gezogen und bewegt werden und gemeinsam „als eine Materialbahn“ beispielsweise einem nachgeordneten Wickelprozess zugeführt werden. Die vorbehandelten Materialbahnen können dann auch im Wechsel mehreren Rollprozessen zugeführt werden, wobei eine Materialbahn n Rollungen ergibt. Dies verringert die Anzahl an benötigten Zuführungen und/oder Transporteinrichtungen während des Wickelprozesses, wodurch eine schnellere sowie flexiblere Herstellung von Energiezellen gegeben ist. Die bereichsweise verbundene Materialbahnen können zudem flexibler transportiert werden, wodurch eine vergrößerte Anzahl an Wickelungen und Geometrien der Energiezellen erzeugbar sind und die Gefahr des Verrutschens oder des Bruchs der Materialbahnen verringert wird.The device according to the invention ensures that the at least two material webs can be connected to one another at least in some areas by means of the pretreatment station before winding. In this way, it is possible, for example, for at least two of the material webs to create a “common” beginning through the material web composite, which can serve as a starting point for a downstream winding. Alternatively or additionally, at least two of the material webs can be connected to one another at one end of the web. By producing a material web composite at least in some areas by means of the at least one pretreatment station, a possibility is provided for joining material webs together before winding in order to further process the material webs lying one on top of the other. Preferably, the pretreated material webs can then be further processed into a wound energy cell. By producing a region-wise material web composite, an intermediate product can be produced, which can be introduced into a downstream winding process with a single material web from a plurality of material webs lying on top of each other and connected in regions. The connected/pretreated material webs can be pulled and moved and fed together “as one material web,” for example to a downstream winding process. The pretreated material webs can then be alternately fed to several rolling processes, with one material web resulting in n rolls. This reduces the number of feeds and/or transport devices required during the winding process, resulting in faster and more flexible production of energy cells. The material webs connected in areas can also be transported more flexibly, which means that an increased number of windings and geometries of the energy cells can be produced and the risk of the material webs slipping or breaking is reduced.
Der bereichsweise erzeugte Materialbahnenverbund ist vorzugsweise irreversibel, so dass die Materialbahnen kontinuierlich miteinander verbunden sind. In Ausnahmefällen kann es zweckdienlich sein, dass der Materialbahnenverbund reversibel ausgebildet und eingerichtet ist, insbesondere wenn nur eine kurzfristige Fixierung mindestens zweier Materialbahnen miteinander bereitgestellt werden soll. Eine derartige Fixierung kann beispielsweise für einen Transport von Materialbahnen innerhalb einer Vorrichtung, Maschine oder einem Anlagenkomplex vorgesehen sein. Die Vorbehandlungsstation kann vorzugsweise weitere Mittel und/oder Elemente umfassen, um beispielsweise eine mechanische-, stoffschlüssige- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen den mindestens zwei Materialbahnen zu unterstützen und/oder auszubilden und einzurichten.The material web composite produced in regions is preferably irreversible, so that the material webs are continuously connected to one another. In exceptional cases, it may be useful for the material web composite to be designed and set up to be reversible, especially if only a short-term fixation of at least two material webs to one another is to be provided. Such a fixation can be provided, for example, for transporting material webs within a device, machine or system complex. The pretreatment station can preferably include further means and/or elements, for example to support and/or form and set up a mechanical, cohesive and/or positive connection between the at least two material webs.
Die Materialbahnen sind vorzugsweise Endlosbahnen und umfassen weiter bevorzugt mindestens eine Materialbahn eines Separatormaterials, das unter anderem auch als Separatorbahn, Separatormaterialbahn oder Separatorfolie bezeichnet wird. Weiter bevorzugt ist mindestens eine weitere Materialbahn aus einer Anoden- oder Kathodenbahn gebildet, die auch als Anodenmaterialbahn oder Kathodenmaterial, Anodenfolie oder Kathodenfolie bezeichnet werden. Vorzugsweise umfassen die mindestens zwei Materialbahnen zwei Separatormaterialbahnen, die zumindest bereichsweise mittels der Vorbehandlungsstation zu einem Materialbahnenverbund aufeinanderliegend verbindbar sind. Es ist im Sinne der Erfindung nicht erforderlich, dass nur zwei Materialbahnen zu einem Materialbahnenverbund miteinander verbindbar sind. Es kann weiter bevorzugt vorgesehen sein, dass zwischen den zu verbindenden Materialbahnen, insbesondere bei zwei Separatormaterialbahnen, mindestens eine weitere Materialbahn, beispielsweise eine Anoden- oder Kathodenmaterialbahn, zumindest bereichsweise dazwischen anordenbar ist, um einen entsprechenden Materialbahnenverbund auszubilden und einzurichten.The material webs are preferably endless webs and more preferably comprise at least one material web of a separator material, which is also referred to, among other things, as a separator web, separator material web or separator film. More preferably, at least one further material web is formed from an anode or cathode web, which are also referred to as anode material web or cathode material, anode foil or cathode foil. Preferably, the at least two material webs comprise two separator material webs, which can be connected to one another at least in some areas by means of the pretreatment station to form a material web composite. For the purposes of the invention, it is not necessary that only two material webs can be connected to one another to form a material web composite. It can further preferably be provided that at least one further material web, for example an anode or cathode material web, can be arranged between the material webs to be connected, in particular in the case of two separator material webs, at least in some areas in order to form and set up a corresponding material web composite.
Bei der aufeinanderliegenden Anordnung ist es nicht wesentlich, dass sämtliche Materialbahnen über den gesamten Zeitraum des Transports, das heißt entlang des Transportabschnitts, aufeinanderliegen. Aufeinanderliegend im Sinne der Erfindung bedeutet, dass die Materialbahnen zumindest abschnittsweise aufeinanderliegend angeordnet sind. Aufeinanderliegend im Sinne der Erfindung kann daher bedeuten, dass die Materialbahnen beabstandet oder im Wesentlichen abstandsfrei aufeinanderliegend angeordnet sind, wobei weiter bevorzugt eine im Wesentlichen kongruente Anordnung der Materialbahnen vorgesehen ist. Bei einer beabstandeten Anordnung der Materialbahnen sind diese vorzugsweise mittels eigenständiger Transportmittel transportierbar, bei einer abstandsfreien Anordnung sind die Materialbahnen vorzugsweise mit einem Transportmittel transportierbar. Bei mehreren Materialbahnen ist es somit denkbar, dass eine der Materialbahnen nur für einen gewissen Abschnitt auf einer weiteren Materialbahn angeordnet ist, vorzugsweise ist denkbar, dass eine Anoden- oder Kathodenmaterialbahn jeweils vollständig auf einer Separatormaterialbahn anordenbar ist und/oder von einer Separatormaterialbahn bedeckt ist.With the arrangement lying one on top of the other, it is not essential that all material webs lie on top of one another over the entire period of transport, i.e. along the transport section. In the sense of the invention, lying one on top of the other means that the material webs are arranged one on top of the other at least in sections. Lying on top of each other in the sense of the invention can therefore mean that the material webs are arranged at a distance or lie one on top of the other with essentially no spacing, with a substantially congruent arrangement of the material webs being further preferably provided. If the material webs are arranged at a distance, they can preferably be transported using independent means of transport; if they are arranged without a distance, the material webs can preferably be transported using a means of transport. In the case of several material webs, it is therefore conceivable that one of the material webs is arranged only for a certain section on another material web; it is preferably conceivable that an anode or cathode material web can each be arranged completely on a separator material web and/or is covered by a separator material web.
Unter den Erfindungsgedanken fallen gleichermaßen Vorrichtungen, die derart in der Breite angepasst sind, dass gleichzeitig eine Mehr- oder Vielzahl an Materialbahnen parallel vorbehandelbar sind. Vorzugsweise sind derartige erfindungsgemäße Vorrichtungen insbesondere in der (Maschinen-)Breite variabel ausgebildet und eingerichtet sein, so dass jeweils mehrere Materialbahnen nebeneinander bzw. parallel mittels der Transporteinrichtung transportierbar sind. Mit einer einzigen Vorrichtung sowie einer einzigen Vorbehandlungsstation sind somit eine Mehr- oder Vielzahl von mindestens zwei Materialbahnen zumindest bereichsweise aufeinanderliegend verbindbar, wobei jeweils die mindestens zwei Materialbahnen zumindest bereichsweise einen Materialbahnenverbund bilden. Anders ausgedrückt werden auf einer Vorrichtung eine Mehr- oder Vielzahl an Materialbahnen parallel verarbeitet, indem die Vorrichtungsbestandteile in der Breite entsprechend angepasst sind. Hierzu sind die vorgesehenen Einrichtungen, Stationen und die jeweiligen Mittel korrespondierend anzupassen, um eine Skalierbarkeit in der Breite bereitzustellen.The idea of the invention also includes devices whose width is adjusted in such a way that a plurality or plurality of material webs can be pre-treated in parallel at the same time. Such devices according to the invention are preferably designed and set up to be variable, in particular in terms of the (machine) width, so that several material webs can be transported next to one another or in parallel by means of the transport device. With a single device and a single pretreatment station, a plurality or plurality of at least two material webs can be connected to one another at least in some areas, with the at least two material webs forming a material web composite at least in some areas. In other words, a plurality of material webs are processed in parallel on a device by adjusting the width of the device components accordingly. For this purpose, the intended facilities, stations and the respective means must be adapted accordingly in order to provide scalability across the board.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Transportabschnitts mindestens eine zum Schneiden einer Materialbahn ausgebildete und eingerichtete Schneideeinrichtung angeordnet ist. Die mindestens eine Schneideeinrichtung ermöglicht es, mindestens eine oder jede der Materialbahnen und/oder den Materialbahnenverbund zu schneiden. Die Schneideeinrichtungen sind vorzugsweise zum Ablängen von Endlosbahnen vorgesehen. Weiter bevorzugt erfolgt ein Schneiden einer Materialbahn längs und/oder quer zur Transportrichtung der Materialbahn. Durch die Schneideeinrichtung ist ein breiteres Anwendungsspektrum für die Vorrichtung gegeben, indem beispielsweise breitere Materialbahnen zu schmaleren Materialbahnen mit gewünschten Abmessungen zugeschnitten werden können. Darüber hinaus können Materialbahnen entsprechend eines vorgegebenen Zuschnitts geschnitten werden. Weiter bevorzugt ist mittels der Schneideeinrichtung alternativ oder ergänzend auch ein anderweitiges Schnittmuster ausführbar, beispielsweise spezielle Aussparungen, Leiterbahnen oder spezifische weitere Schnittbilder. Die Schneideeinrichtungen können beispielsweise durch ein Schneidmittel und eine Gegentrommel ausgebildet und eingerichtet sein. Das Schneidmittel schneidet hierzu die auf der Gegentrommel geführte Materialbahn mit der vorgegeben Schnittfolge oder Länge, welche durch den Schneidvorgang und/oder das entsprechende Schneidmittel definiert ist. Die Schneideeinrichtung kann vorzugsweise eine Stanz-, Laser-, Messer- oder Thermoschneideinrichtung umfassen und zur Ausführung des Schneidevorgangs ausgebildet und eingerichtet sein.A preferred embodiment is characterized in that at least one cutting device designed and set up for cutting a material web is arranged along the transport section. The at least one cutting device makes it possible to cut at least one or each of the material webs and/or the material web composite. The cutting devices are preferably intended for cutting endless webs to length. More preferably, a material web is cut along and/or transversely to the transport direction of the material web. The cutting device provides a wider range of applications for the device, for example by allowing wider material webs to be cut into narrower material webs with the desired dimensions. In addition, material webs can be cut according to a specified cut. More preferably, a different cutting pattern can alternatively or additionally be carried out by means of the cutting device, for example special recesses, conductor tracks or specific further cut images. The cutting devices can be designed and set up, for example, by a cutting means and a counter drum. For this purpose, the cutting means cuts the material web guided on the counter drum with the predetermined cutting sequence or length, which is defined by the cutting process and/or the corresponding cutting means. The cutting device can preferably comprise a punching, laser, knife or thermal cutting device and can be designed and set up to carry out the cutting process.
Eine vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens eine Vorbehandlungsstation als eine eine Gegenlage umfassende Andruckrollstation ausgebildet und eingerichtet ist, um zumindest bereichsweise einen Materialbahnenverbund aus mindestens zwei Materialbahnen zu bilden. Auf diese Weise ist eine sichere und einfache Möglichkeit gegeben, mindestens zwei Materialbahnen miteinander zu verbinden. Durch die Andruckrollstation in Verbindung mit der Gegenlage kann ein definierter Krafteintrag auf die Materialbahnen zugeführt werden, der einerseits ausreichend groß ist, um den gewünschten Verbund zu erzeugen und der andererseits einer zu hohen mechanischen Beanspruchung der entsprechenden Materialbahnen und der jeweiligen Komponenten vorbeugt. Die Andruckrollstation und/oder die Gegenlage kann/können vorzugsweise weitere Mittel umfassen, um beispielsweise eine mechanische-, stoff- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen den mindestens zwei Materialbahnen zu unterstützen und/oder auszubilden und einzurichten.An advantageous development is characterized in that at least one pretreatment station is designed and set up as a pressure rolling station comprising a counter-position in order to form, at least in some areas, a material web composite of at least two material webs. This provides a safe and easy way to connect at least two material webs together. Through the pressure rolling station in conjunction with the counter-position, a defined force input can be applied to the material webs, which on the one hand is sufficiently large to create the desired bond and which, on the other hand, prevents excessive mechanical stress on the corresponding material webs and the respective components. The pressure rolling station and/or the counter-position can preferably comprise further means, for example to support and/or form and set up a mechanical, material and/or positive connection between the at least two material webs.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Andruckrollstation mindestens eine temperierbare Andruckrolle, ausgebildet und eingerichtet, um zumindest bereichsweise einen thermischen Materialbahnenverbund aus mindestens zwei Materialbahnen zu bilden. Eine temperierbare Andruckrolle ist insbesondere bei der Bildung eines Materialbahnenverbundes mit mindestens zwei Separatormaterialbahnen vorteilhaft, da diese regelmäßig aus thermisch aktivierbaren Kunststoffen wie PE oder PP bestehen. Eine thermische Behandlung derartiger Kunststoffe ermöglicht auf einfache Art und Weise die Erzeugung eines Materialbahnenverbundes. Die temperierbare Andruckrolle ist vorzugsweise als beheizbare Andruckrolle ausgebildet und eingerichtet. Alternativ oder ergänzend kann die temperierbare Andruckrolle auch zum Kühlen ausgebildet und eingerichtet sein, um beispielsweise bei einer vorgesehenen Beleimung die Bildung eines Materialbahnenverbundes zu unterstützen. Die temperierbare Andruckrolle ist bevorzugt steuer- und/oder regelbar ausgebildet und eingerichtet, um eine bedarfsweise Zuführung an thermischer Energie bzw. Kühlung bereitzustellen. Alternativ kann es beispielsweise vorgesehen sein einen thermischen Materialbahnenverbund mittels Laser- und/oder Infrarotstrahlung auszubilden. Nachteilig kann in diesem Zusammenhang eine fehlende Gegenlage sein, um eine entsprechende Fügung bereitzustellen. Es ist jedoch denkbar, dass eine gewünschte Gegenlage beispielsweise mittels Unterdrucks erzeugbar ist.In a further advantageous embodiment of the invention, the pressure rolling station comprises at least one temperature-controlled pressure roller, designed and set up to form, at least in regions, a thermal material web composite of at least two material webs. A temperature-controlled pressure roller is particularly advantageous when forming a material web composite with at least two separator material webs, since these generally consist of thermally activated plastics such as PE or PP. Thermal treatment of such plastics enables the creation of a material web composite in a simple manner. The temperature-controlled pressure roller is preferably designed and set up as a heatable pressure roller. Alternatively or additionally, the temperature-controlled pressure roller can also be designed and set up for cooling, in order, for example, to support the formation of a material web composite when gluing is planned. The temperature-controlled pressure roller is preferably designed and set up to be controllable and/or regulated in order to provide a supply of thermal energy or cooling as required. Alternatively, it can be provided, for example, to form a thermal material web composite using laser and/or infrared radiation. A disadvantage in this context can be the lack of a counter-support to provide an appropriate joint. However, it is conceivable that a desired counter-position can be produced, for example, using negative pressure.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Vorbehandlungsstation eine Laminationseinrichtung, eine Beleimungseinrichtung eine Verschweißeinrichtung und/oder eine Prägeeinrichtung umfasst, ausgebildet und eingerichtet, um mindestens zwei Materialbahnen zumindest bereichsweise zu einem Materialbahnenverbund zu verbinden. Auf diese Weise ist es insbesondere möglich eine mechanische-, stoff- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen mindestens zwei Materialbahnen bereitzustellen. Besonders bevorzug ist eine stoffschlüssige Verbindung zwischen zweit Materialbahnen vorgesehen.An expedient embodiment of the invention is characterized in that at least one pretreatment station comprises a lamination device, a gluing device, a welding device and/or an embossing device, designed and set up to connect at least two material webs at least in regions to form a material web composite. In this way, it is particularly possible to provide a mechanical, material and/or positive connection between at least two material webs. A cohesive connection between two material webs is particularly preferably provided.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind vier Zuführeinrichtungen jeweils zum Zuführen mindestens einer Materialbahn vorgesehen, wobei die Materialbahnen vorzugsweise zwei Separatormaterialbahnen und jeweils eine Anodenmaterialbahn und eine Kathodenmaterialbahn sind. Die vier Materialbahnen bestehend aus zwei Separatormaterialbahnen und jeweils einer Anodenmaterialbahn und einer Kathodenmaterialbahn bilden in der Regel das Ausgangsmaterial für gewickelte Energiezellen. Durch die Verbindung der entsprechenden Materialbahnen mittels einem zumindest bereichsweisen Materialbahnenverbund liegen die Ausgangsmaterialien bereits zusammenhängend vor und können anschließend einem Wickelprozess zugeführt werden. Durch den Verbund sind die Materialbahnen gegen ein Verrutschen und gegen mechanische Beanspruchung gesichert, wodurch eine schonende Handhabung der Materialbahnen, insbesondere bei einem anschließenden Transport, gewährleistet ist.According to a further preferred embodiment of the invention, four feed devices are each provided for feeding at least one material web, the material webs preferably being two separator material webs and one anode material web and one cathode material web. The four material webs consisting of two separator material webs and one anode material web and one cathode material web generally form the starting material for wound energy cells. By connecting the corresponding material webs by means of an at least partially material web composite, the starting materials are already present in a coherent manner and can then be fed to a winding process. The composite protects the material webs against slipping and mechanical stress, which ensures gentle handling of the material webs, especially during subsequent transport.
Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahnen derart mittels der Zuführeinrichtungen zu der Transporteinrichtung zuführbar sind, dass die Materialbahnen in einer vorgegebenen Sequenz aufeinanderliegend anordenbar sind, wobei vorzugsweise die Kathodenmaterialbahn oder die Kathodenmaterialbahn zwischen zwei Separatormaterialbahnen anordenbar ist. Materialbahnen von Energiezellen werden während des Wickelprozesses in der Regel in Längsrichtung eng aufeinanderliegend gewickelt. Für die Erzeugung einer funktionierenden Energiezelle ist ein entsprechender Aufbau maßgeblich. Bei gewickelten Energiezellen wird in der Regel eine Kathodenmaterialbahn zusammen mit einer entsprechenden Anodenmaterialbahn und dazwischen liegenden Separatormaterialbahnen aufgewickelt, beispielsweise zu einer Rolle.A further expedient embodiment of the invention is characterized in that the material webs can be fed to the transport device by means of the feed devices in such a way that the material webs can be arranged one on top of the other in a predetermined sequence, wherein preferably the cathode material web or the cathode material web can be arranged between two separator material webs. During the winding process, material webs of energy cells are usually wound close to one another in the longitudinal direction. An appropriate structure is essential for producing a functioning energy cell. In the case of wound energy cells, a cathode material web is usually wound together with a corresponding anode material web and separator material webs in between, for example into a roll.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Materialbahnen derart mittels der Transporteinrichtung transportierbar sind, dass die Materialbahnen in einer vorgegebenen Sequenz aufeinanderliegend anordenbar sind, wobei vorzugsweise die Anodenmaterialbahn oder die Kathodenmaterialbahn zwischen zwei Separatormaterialbahnen anordenbar ist. Die Transporteinrichtung ist hierzu vorzugsweise derart steuerbar, dass die mittels der Zuführeinrichtungen zugeführten Materialbahnen mittels der Transporteinrichtung entsprechend transportierbar sind.A preferred development of the invention is characterized in that the material webs can be transported by means of the transport device in such a way that the material webs can be arranged one on top of the other in a predetermined sequence, wherein preferably the anode material web or the cathode material web can be arranged between two separator material webs. For this purpose, the transport device is preferably controllable in such a way that the material webs fed by the feed devices can be transported accordingly by means of the transport device.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlungsstation ausgebildet und eingerichtet ist, die zwei Separatormaterialbahnen zumindest bereichsweise aufeinanderliegend zu verbinden, wobei die mindestens zwei Separatormaterialbahnen zumindest bereichsweise einen Materialbahnenverbund bilden. Durch die Verbindung zweier Separatormaterialbahnen ist auf einfache Art und Weise eine Verbindung mehrerer Materialbahnen gegeben. Separatormaterialbahnen bestehen in der Regel aus Kunststoffen, die sich thermisch miteinander verbinden lassen, wodurch ein Materialbahnenverbund ausbildbar ist. Vorzugsweise sind zunächst nur die beiden Separatormaterialbahnen am Anfang verbindbar, die dann beispielsweise den Wickelanfang ausbilden. Anschließend können vorzugsweise die Anoden- und/oder die Kathodenmaterialbahnen ebenfalls mit den bereits zu einem Materialbahnenverbund verbunden Separatormaterialbahnen verbunden werden. Die zumindest bereichsweise miteinander verbundenen Separatormaterialbahnen können in einer bevorzugten Ausführungsform als eigenständiger Wickelkern fungieren, um den die weiteren Materialbahnen während des Wickelprozesses wickelbar sind.An expedient embodiment of the invention is characterized in that the pretreatment station is designed and set up to connect the two separator material webs lying on top of each other at least in some areas, the at least two separator material webs forming a material web composite at least in some areas. By connecting two separator material webs, several material webs can be connected in a simple manner. Separator material webs usually consist of plastics that can be thermally bonded to one another, which means that a material web composite can be formed. Preferably, initially only the two separator material webs can be connected at the beginning, which then form, for example, the beginning of the wrap. The anode and/or the cathode material webs can then preferably also be connected to the separator material webs that have already been connected to form a material web composite. In a preferred embodiment, the separator material webs, which are connected to one another at least in some areas, can function as an independent winding core around which the further material webs can be wound during the winding process.
Eine vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens eine Auflageeinrichtung vorgesehen ist, ausgebildet und eingerichtet einen Zusatzmaterialbahnabschnitt auf mindestens einen Teil einer Materialbahn aufzulegen, um den Zusatzmaterialbahnabschnitt mit mindestens einer Materialbahn zumindest bereichsweise mittels mindestens einer Vorbehandlungsstation zu verbinden. Derartige Auflageeinrichtungen sind vorzugsweise einer Vorbehandlungsstation vorgelagert angeordnet, um anschließend einen den Zusatzmaterialbahnabschnitt umfassend Materialbahnenverbund auszubilden und einzurichten. Die Auflageeinrichtung ermöglicht eine direkte Interaktion, um mindestens einen Zusatzmaterialbahnabschnitt auf mindestens einer Materialbahn aufzulegen, das heißt, mindestens eine oberflächliche Auflage einer Materialbahn auszubilden. Derartige Zusatzmaterialbahnabschnitt können vorzugsweise zwei Materialbahnen bei einer Verbindungsstelle miteinander verbinden. Der Zusatzmaterialbahnabschnitt ist dazu beispielsweise als Zuglayer ausgebildet, um die Belastbarkeit der Verbindungsstelle zu optimieren, das heißt zu erhöhen oder zu verringern bzw. bedarfsweise anzupassen. Mittels Zusatzmaterialbahnabschnitte können beispielsweise höhere Zugkräfte übertragen werden. Darüber hinaus ist es möglich, dass ein Zusatzmaterialbahnabschnitt als Wickelanfang fungiert, wodurch ein steifer Wickelkern bereitstellbar ist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Zusatzmaterialbahnabschnitt auf die oberste Materialbahn oder auf die obersten Materialbahnen aufgelegt. Die mindestens eine Auflageeinrichtung ist vorzugsweise der mindestens einen Schneideeinrichtung nachgelagert angeordnet.An advantageous development is characterized in that at least one support device is provided, designed and set up to place an additional material web section on at least part of a material web in order to connect the additional material web section with at least one material web at least in some areas by means of at least one pretreatment station. Such support devices are preferably arranged upstream of a pretreatment station in order to then form and set up a material web composite comprising the additional material web section. The support device enables direct interaction in order to place at least one additional material web section on at least one material web, that is to say, to form at least one superficial support of a material web. Such additional material web sections can preferably connect two material webs to one another at a connection point. For this purpose, the additional material web section is designed, for example, as a tensile layer in order to optimize the load capacity of the connection point, that is to say to increase or decrease it or to adapt it if necessary. For example, higher tensile forces can be transmitted using additional material web sections. In addition, it is possible for an additional material web section to function as the start of the winding, whereby a stiff winding core can be provided. In a preferred embodiment, the additional material web section is placed on the topmost material web or webs. The at least one support device is preferably arranged downstream of the at least one cutting device.
In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst mindestens eine der mindestens zwei Zuführeinrichtungen eine Puffereinrichtung zum verzögerten Bereitstellen einer Materialbahn. Auf diese Weise wird ist eine bedarfsgerechte Zuführung der jeweiligen Materialbahn ausführbar, um die Materialbahnen in Abhängigkeit der weiteren Vorrichtungsbestandteile und mit den damit verbundenen Vorrichtungsschritten bereitzustellen. Die Puffereinrichtung ist vorzugsweise dazu ausgebildet und eingerichtet, eine Strecke der Materialbahnen bei der Zuführung derart anzupassen, dass die Strecke der Zuführung veränderbar ist. Auf diese Weise müssen die Materialbahnen beispielsweise eine längere Strecke zurücklegen, wodurch die Materialbahnen beispielsweise der Vorbehandlungsstation verzögert bereitstellbar sind. Weiter bevorzugt umfasst die Puffereinrichtung einen Spannmechanismus, um bei Materialbahnen eine gewünschte Bahnspannung einzustellen. Die Puffereinrichtung ist vorzugsweise als sogenannter „Tänzer“ ausgebildet und eingerichtet.In a further preferred development of the invention, at least one of the at least two feed devices comprises a buffer device for the delayed provision of a material web. In this way, a needs-based supply of the respective material web can be carried out in order to provide the material webs depending on the other device components and with the device steps associated therewith. The buffer device is preferably designed and set up to adapt a route of the material webs during feeding in such a way that the route of the feed can be changed. In this way, the material webs, for example, have to cover a longer distance, which means that the material webs can be made available to the pretreatment station with a delay, for example. Further preferably, the buffer device comprises a tensioning mechanism in order to set a desired web tension for material webs. The buffer device is preferably designed and set up as a so-called “dancer”.
Die Aufgabe wird auch durch das eingangs genannte Verfahren dadurch gelöst, dass die mindestens zwei Materialbahnen zumindest bereichsweise mittels einer Vorbehandlungsstation aufeinanderliegend verbunden werden, wobei die mindestens zwei Materialbahnen zumindest bereichsweise einen Materialbahnenverbund bilden. Einer der Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens ist darin zu sehen, dass die Materialbahnen mittels der Vorbehandlungsstation bereits vor dem Wickeln zumindest bereichsweise miteinander verbunden werden. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, dass mindestens zwei der Materialbahnen durch den Materialbahnenverbund einen „gemeinsamen“ Anfang erzeugen, der als Ausgangspunkt für eine nachgeordnete Wickelung dienen kann. Alternativ oder ergänzend können mindestens zwei der Materialbahnen an einem Bahnende miteinander verbunden werden. Durch die zumindest bereichsweise Erzeugung eines Materialbahnenverbund mittels der mindestens einen Vorbehandlungsstation wird eine Möglichkeit bereitgestellt, Materialbahnen vor der Wickelung zusammenzufügen, um die aufeinanderliegenden Materialbahnen anschließend weiterzuverarbeiten. Vorzugsweise werden die vorbehandelten Materialbahnen anschließend zu einer gewickelten Energiezelle weiterverarbeitet. Durch die Erzeugung eines bereichsweisen Materialbahnenverbundes wird ein Zwischenprodukt erzeugt, welches in einem nachgeordneten Wickelprozess mit einer einzigen Materialbahn aus einer Mehrzahl an aufeinanderliegenden, bereichsweise verbundenen Materialbahnen eingebracht werden kann. Die verbundenen/vorbehandelten Materialbahnen können höheren stärken mechanischen Kräften ausgesetzt werden, weshalb diese in Bearbeitungsschritten stärker gezogen und bewegt werden können und gemeinsam „als eine Materialbahn“ beispielsweise einem nachgeordneten Wickelprozess zugeführt werden können. Die vorbehandelten Materialbahnen können dann auch im Wechsel mehreren Rollprozessen zugeführt werden, wobei eine Materialbahn n Rollungen ergibt. Dies führt zu einer schnelleren sowie flexibleren Herstellung von Energiezellen. Die bereichsweise verbundene Materialbahnen können zudem flexibler transportiert werden, wodurch eine vergrößerte Anzahl an Wickelungen und Geometrien der Energiezellen erzeugt werden können, die Gefahr des Verrutschens oder des Bruchs der Materialbahnen wird dadurch zudem verringert. Der bereichsweise erzeugte Materialbahnenverbund ist vorzugsweise irreversibel, so dass die Materialbahnen kontinuierlich miteinander verbunden sind. In manchen Ausführungsformen kann es zweckdienlich sein, dass der Materialbahnenverbund reversibel ausgebildet wird.The object is also achieved by the method mentioned at the beginning in that the at least two material webs are connected one on top of the other at least in some areas by means of a pretreatment station, the at least two material webs forming a material web composite at least in some areas. One of the advantages of the proposed method is that the material webs are connected to one another at least in some areas by means of the pretreatment station before winding. In this way, it is possible, for example, for at least two of the material webs to create a “common” beginning through the material web composite, which can serve as a starting point for a downstream winding. Alternatively or additionally, at least two of the material webs can be connected to one another at one end of the web. The at least partial production of a material web composite by means of the at least one pretreatment station provides a possibility of joining material webs together before winding in order to then further process the material webs lying on top of one another. Preferably, the pretreated material webs are then further processed into a wound energy cell. By producing a region-wise material web composite, an intermediate product is produced which can be introduced in a downstream winding process with a single material web from a plurality of material webs lying on top of each other and connected in regions. The connected/pretreated material webs can be exposed to higher mechanical forces, which is why they can be pulled and moved more strongly in processing steps and can be fed together “as one material web”, for example to a downstream winding process. The pretreated material webs can then be alternately fed to several rolling processes, with one material web resulting in n rolls. This leads to faster and more flexible production of energy cells. The material webs connected in certain areas can also be transported more flexibly, which means that an increased number of windings and geometries of the energy cells can be created, and the risk of the material webs slipping or breaking is also reduced. The material web composite produced in regions is preferably irreversible, so that the material webs are continuously connected to one another. In some embodiments, it may be useful for the material web composite to be designed to be reversible.
Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere auch auf die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Detail geschilderten Vorzüge verwiesen. Diese gelten in analoger Weise auch für das im Folgenden angegebene erfindungsgemäße Verfahren.In order to avoid repetition, in connection with the method according to the invention, reference is made in particular to the advantages already described in detail in connection with the device according to the invention. These also apply in an analogous manner to the method according to the invention specified below.
Eine Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Materialbahnen mittels einer Schneideeinrichtung geschnitten wird.A further development is characterized in that at least one of the material webs is cut using a cutting device.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird mittels mindestens einer als eine Gegenlage umfassende Andruckrollstation ausgebildete und eingerichtete Vorbehandlungsstation zumindest bereichsweise ein Materialbahnenverbund aus mindestens zwei Materialbahnen gebildet.In a further advantageous embodiment of the invention, a material web composite of at least two material webs is formed at least in some areas by means of at least one pretreatment station designed and set up as a pressure rolling station comprising a counter-position.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels vier Zuführeinrichtungen jeweils mindestens eine Materialbahn zugeführt wird, wobei die Materialbahnen vorzugsweise zwei Separatormaterialbahnen und jeweils eine Anodenmaterialbahn und eine Kathodenmaterialbahn sind.An expedient embodiment of the invention is characterized in that at least one material web is fed by means of four feed devices, the material webs preferably being two separator material webs and one anode material web and one cathode material web.
Eine weitere bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass mittels der Zuführeinrichtungen die Materialbahnen der Transporteinrichtung derart zugeführt werden, dass die Materialbahnen in einer vorgegebenen Sequenz aufeinanderliegend angeordnet werden, wobei vorzugsweise die Anodenmaterialbahn oder die Kathodenmaterialbahn zwischen zwei Separatormaterialbahnen angeordnet wird.A further preferred embodiment of the invention is characterized in that the material webs are fed to the transport device by means of the feed devices in such a way that the material webs are arranged one on top of the other in a predetermined sequence, the anode material web or the cathode material web preferably being arranged between two separator material webs.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Materialbahnen derart mittels der Transporteinrichtung transportiert werden, dass die Materialbahnen in einer vorgegebenen Sequenz aufeinanderliegend angeordnet werden, wobei vorzugsweise die Anodenmaterialbahn oder die Kathodenmaterialbahn zwischen zwei Separatormaterialbahnen angeordnet wird.A preferred development of the invention is characterized in that the material webs are transported by means of the transport device in such a way that the material webs are arranged one on top of the other in a predetermined sequence, the anode material web or the cathode material web preferably being arranged between two separator material webs.
Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Vorbehandlungsstation die zwei Separatormaterialbahnen zumindest bereichsweise aufeinanderliegend verbunden werden, wobei die mindestens zwei Separatormaterialbahnen zumindest bereichsweise einen Materialbahnenverbund bilden.A further expedient embodiment of the invention is characterized in that, by means of the pretreatment station, the two separator material webs are connected to one another at least in some areas, with the at least two separator material webs forming a material web composite at least in some areas.
Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels mindestens einer vorgesehenen Auflageeinrichtung ein Zusatzmaterialbahnabschnitt auf mindestens einen Teil einer Materialbahn aufgelegt wird, um den Zusatzmaterialbahnabschnitt mit mindestens einer Materialbahn zumindest bereichsweise mittels mindestens einer Vorbehandlungsstation zu verbinden.A further expedient embodiment of the invention is characterized in that an additional material web section is placed on at least part of a material web by means of at least one provided support device in order to connect the additional material web section with at least one material web at least in regions by means of at least one pretreatment station.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens eine Materialbahn mittels mindestens einer die mindestens eine Zuführeinrichtung umfassenden Puffereinrichtung verzögert bereitgestellt wird.A preferred development of the invention is characterized in that at least one material web is provided in a delayed manner by means of at least one buffer device comprising the at least one feed device.
Weitere zweckmäßige und/oder vorteilhafte Merkmale und Weiterbildungen sowie bevorzugte Vorrichtungsgegenstände ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Besonders bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt, -
2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt und -
3 a bisc jeweils eine schematische Darstellung bevorzugter Ausführungsformen eines mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Materialbahnenverbundes.
-
1 a schematic representation of a device according to the invention in cross section, -
2 a schematic representation of a further embodiment of a device according to the invention in cross section and -
3 a untilc each a schematic representation of preferred embodiments of a material web composite produced using the device according to the invention.
Anhand der vorgenannten Figuren wird die erfindungsgemäße Vorrichtung näher beschrieben.The device according to the invention is described in more detail using the aforementioned figures.
Die in den Zeichnungen dargestellten Vorrichtungen 10 sind exemplarisch als eigenständige und separate Vorrichtung 10 ausgebildet und eingerichtet. Die Erfindung bezieht sich jedoch in gleicher Weise auf vergleichbare Vorrichtungen 10, die in einer komplexeren Anlage mit mehreren Baugruppen oder vor- und/oder nachgelagerten weiteren Vorrichtungs- oder Maschinenbestandteilen integriert ist. Derartige Vorrichtungen 10 können insbesondere in der (Maschinen-)Breite variabel ausgebildet und eingerichtet sein, so dass mehrere Materialbahnen parallel mittels der Vorrichtung bearbeitet werden können. Anders ausgedrückt können auf einer Vorrichtung 10 eine Mehr- oder Vielzahl an Materialbahnen 11, 12, 13, 14 parallel verarbeitet, indem die Vorrichtungsbestandteile in der Breite entsprechend angepasst sind. Hierzu sind die vorgesehenen Einrichtungen und die jeweiligen Mittel korrespondierend anzupassen, um eine Skalierbarkeit in der Breite bereitzustellen.The
Derartige Materialbahnen 11, 12, 13, 14 werden in Herstellmaschine erzeugt, die eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 umfassen kann und/oder der eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 nachgelagert angeordnet ist. Eine derartige - in den Figuren nicht dargestellte - Herstellmaschine umfasst vorzugsweise unterschiedliche Schritte, um die entsprechenden Materialbahnen 11, 12, 13, 14 mit den vorgesehenen Eigenschaften zum Herstellen einer gewickelten Energiezelle zu erzeugen. Die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 werden in der Regel als Endlosbahnen bereitgestellt und können bereits in vorgesehenen Längen und/oder Breiten vorgeschnitten vorliegen.
Die Vorrichtung 10 zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass mindestens eine Vorbehandlungsstation 21 vorgesehen ist, die ausgebildet und eingerichtet ist, mindestens zwei Materialbahnen 11, 12, 13, 14 zumindest bereichsweise aufeinanderliegend zu verbinden, wobei die mindestens zwei Materialbahnen zumindest bereichsweise einen Materialbahnenverbund 22 bilden. Die
In den
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist entlang des Transportabschnitts mindestens eine zum Schneiden einer Materialbahn 11, 12, 13, 14 ausgebildete und eingerichtete Schneideeinrichtung 23 angeordnet. Die Schneideeinrichtungen 23 sind in den
Vorzugsweise ist mindestens eine Vorbehandlungsstation 21 als eine, eine Gegenlage 26 umfassende Andruckrollstation 27 ausgebildet und eingerichtet, um zumindest bereichsweise einen Materialbahnenverbund 22 aus mindestens zwei Materialbahnen 11, 12, 13, 14 zu bilden. Die Gegenlage 26 kann vorzugsweise trommelförmig ausgebildet sein. In den Ausführungsformen der
Wie in der
In der
Vorzugsweise sind die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 derart mittels der Zuführeinrichtungen 15, 16, 17, 18 zu der Transporteinrichtung 19 zuführbar, dass die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 in einer vorgegebenen Sequenz aufeinanderliegend anordenbar sind, wobei vorzugsweise die Anodenmaterialbahn 12 oder die Kathodenmaterialbahn 14 zwischen zwei Separatormaterialbahnen 11, 13 anordenbar ist. Alternativ oder ergänzend sind die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 derart mittels der Transporteinrichtung 19 transportierbar, dass die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 in einer vorgegebenen Sequenz aufeinanderliegend anordenbar sind, wobei vorzugsweise die Anodenmaterialbahn 12 oder die Kathodenmaterialbahn 14 zwischen zwei Separatormaterialbahnen 11, 13 anordenbar ist.The
Wie in der
In einer weiteren vorteilhaften - in den Figuren nicht gezeigten - Ausführungsform kann mindestens eine Auflageeinrichtung vorgesehen sein, die ausgebildet und eingerichtet ist, einen Zusatzmaterialbahnabschnitt 29 auf mindestens einen Teil einer Materialbahn 11, 12, 13, 14 aufzulegen, um den Zusatzmaterialbahnabschnitt 29 mit mindestens einer Materialbahn 11, 12, 13, 14 zumindest bereichsweise mittels mindestens einer Vorbehandlungsstation 21 zu verbinden. In den
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst mindestens eine der mindestens zwei Zuführeinrichtungen 15, 16, 17, 48 eine Puffereinrichtung 30 zum verzögerten Bereitstellen einer Materialbahn 11, 12, 13, 14. Die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 können hierzu beispielsweise mittels der Transporteinrichtung 19 bzw. mittels mindestens einem Transportelement 20 transportiert werden. Die Puffereinrichtung 30 ist vorzugsweise dazu ausgebildet und eingerichtet, die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 bei der Zuführung derart anzupassen, dass die Strecke der Zuführung veränderbar ist. Durch ein Anpassen der Strecke müssen die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 beispielsweise eine längere Strecke zurücklegen, wodurch die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 beispielsweise der mindestens einen Vorbehandlungsstation 21 verzögert bereitstellbar sind. Bei einem Verkürzen der Strecke können die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 der Vorbehandlungsstation 21 beschleunigt bereitgestellt werden. Damit kann zum Beispiel die aufeinanderliegende Anordnung der entsprechenden Materialbahnen 11, 12, 13, 14 zueinander steuerbar sein. Weiter bevorzugt umfasst die Puffereinrichtung 30 einen Spannmechanismus, um bei Materialbahnen 11, 12, 13, 14 eine gewünschte Bahnspannung einzustellen. Die Puffereinrichtung 30 ist vorzugsweise als sogenannter „Tänzer“ ausgebildet und eingerichtet.In a further preferred embodiment, at least one of the at least two
Im Folgenden wird das Verfahren anhand der Zeichnung näher erläutert. Das Verfahren dient zur Vorbehandlung von Materialbahnen 11, 12, 13, 14 für die Herstellung von gewickelten Energiezellen umfassend die Schritte, Bereitstellen von mindestens zwei Materialbahnen 11, 12, 13, 14 mittels mindestens zwei Zuführeinrichtungen 15, 16, 17, 18, Transportieren der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 mittels einer Transporteinrichtung 19, wobei die Transporteinrichtung 19 mindestens zwei Transportelemente 20 zum Transportieren mindestens einer Materialbahn 11, 12, 13, 14 entlang eines Transportabschnitts umfasst, wobei die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 mittels der Transportelemente 30 zumindest bereichsweise übereinander transportiert werden, um eine aufeinanderliegende Anordnung der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 bereitzustellen. In den
Dieses Verfahren zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass die mindestens zwei Materialbahnen 11, 12, 13, 14 zumindest bereichsweise mittels einer Vorbehandlungsstation 21 aufeinanderliegend verbunden werden, wobei die mindestens zwei Materialbahnen 11, 12, 13, 14 zumindest bereichsweise einen Materialbahnenverbund 22 bilden. Die
Die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 werden vorzugsweise von aufgewickelten - in den Figuren nicht gezeigten - Endlosbahnen den Zuführeinrichtungen 15, 16, 17, 18 zur Verfügung gestellt oder können in vorgelagerten - ebenfalls nicht dargestellten - Herstellungsmaschinen direkt vorab hergestellt werden. Weiter bevorzugt wird mindestens eine der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 mittels einer Schneideeinrichtung 23 geschnitten. Mittels der Schneideeinrichtung 23 können unterschiedliche Schnitte zu unterschiedlichen Zwecken ausgeführt werden. Es kann beispielsweise eine Materialbahn 11, 12, 13, 14 abgelängt werden und/oder in einer vorgegebenen Breite zugeschnitten werden.The
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird mittels mindestens einer als eine Gegenlage 26 umfassende Andruckrollstation 27 ausgebildete und eingerichtete Vorbehandlungsstation 21 zumindest bereichsweise ein Materialbahnenverbund 22 aus mindestens zwei Materialbahnen 11, 12, 13, 14 gebildet. Die Andruckrollstation 27 kann dazu eine Kraft auf mindestens zwei Materialbahnen 11, 12, 13, 14 einbringen, wobei die Gegenlage 26 die entsprechende Gegenkraft aufbringt und/oder als Gegenmittel dient. Durch den Krafteintrag erfolgt die Herstellung des Materialbahnenverbundes 22 in dem vorgesehenen Bereich. Mittels der Vorbehandlungsstation 21 wird vorzugsweise auf die Materialbahnen 11, 12, 13,14 thermische Energie eingebracht, wodurch beispielsweise stoffschlüssige Verbindungen ausgebildet werden können. Wie in der
In einer bevorzugten Ausführungsform wird mittels mindestens einer vorgesehenen Auflageeinrichtung ein Zusatzmaterialbahnabschnitt 29 auf mindestens einen Teil einer Materialbahn 11, 12, 13, 14 aufgelegt wird, um den Zusatzmaterialbahnabschnitt 29 mit mindestens einer Materialbahn 11, 12, 13, 14 zumindest bereichsweise mittels mindestens einer Vorbehandlungsstation 21 zu verbinden. Die Auflage des Zusatzmaterialbahnabschnitt 29 auf mindestens einen Teil einer Materialbahn 11, 12, 13, 14 erfolgt bevorzugt online und vor einer Vorbehandlungsstation 21.In a preferred embodiment, an additional
In der
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird mindestens eine Materialbahn 11, 12, 13, 14 mittels mindestens einer die mindestens eine Zuführeinrichtung 15, 16, 17, 18 umfassenden Puffereinrichtung 30 verzögert bereitgestellt. In der
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