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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laminierungsvorrichtung zum Laminieren von mehrlagigen Endlosbahnen zur Herstellung von Energiezellen mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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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.
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Dazu können solche Energiezellen eine Struktur aus einer Vielzahl von zu einem Stapel gestapelten Segmenten aufweisen. Diese Segmente sind jeweils aus sich abwechselnden Anodenblättern und Kathodenblättern, die durch ebenfalls als Segmente hergestellte Separatorblätter voneinander getrennt sind, gebildet. Die Segmente werden in dem Herstellungsprozess vorgeschnitten und dann zu den Stapeln in der vorbestimmten Reihenfolge aufeinandergelegt und durch Laminieren miteinander verbunden. Dabei 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 oder 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. Ferner können die geschnittenen Elektroden auch auf eine endlose Separatorbahn aufgelegt und durch eine weitere endlose Separatorbahn zu einer dreilagigen Endlosbahn aufeinandergelegt werden, von der dann dreilagige Segmente mit einem Separatorblatt, einem Elektrodenblatt und einem weiteren Separatorblatt geschnitten werden. Segmente im Sinne dieser Erfindung sind demnach einlagige Segmente eines Separatormaterials, Anodenmaterials oder Kathodenmaterials oder auch doppellagige, dreilagige oder vierlagige Segmente des oben beschriebenen Aufbaus.
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Ferner können die oben beschrieben „doppellagigen“ oder „vierlagigen“ Endlosbahnen auch durch Auflegen einer weiteren Separatorbahn auf die Elektroden zu einer „dreilagigen“ oder „fünflagigen“ Endlosbahn ergänzt werden, welche dann auf beiden Seiten jeweils eine Separatorbahn aufweisen.
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Alternativ können die Elektroden auch als Endlosbahnen also ungeschnitten in den „doppellagigen“, „dreilagigen“, „vierlagigen“ oder „fünflagigen“ Endlosbahnen vorliegen, welche dann zu erheblich größeren Längen geschnitten und dann z.B. aufgewickelt werden. Alternativ können die Endlosbahnen auch zuerst gewickelt und dann nach dem Beenden des Wickelns geschnitten werden. In diesem Fall liegen die Elektroden in den Endlosbahnen nicht als beabstandete Segmente vor, sondern stattdessen in einem einzigen Segment, welches sich ohne Unterbrechungen in dem Zwischenraum zwischen den Separatorbahnen erstreckt.
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Ferner kann in der Endlosbahn auch eine Elektrode in Form einer Kupferbahn oder Kupferfolie oder einem vergleichbaren Trägermaterial mit einer intermittierenden Beschichtung vorgesehen sein, bei der die Beschichtungen jeweils sektionale beabstandete Erhöhungen in der Elektrode bilden.
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Zum Laminieren der „doppellagigen“, „dreilagigen“, „vierlagigen“ oder „fünflagigen“ Endlosbahnen werden diese zwischen zwei Presseinrichtungen hindurchgeführt, welche eine Druckkraft auf die Endlosbahnen ausüben. Dabei werden in diesen Endlosbahnen die Elektroden mit den Separatorbahnen verpresst. Grundsätzlich werden die Elektroden mit den Separatorbahnen mittels einer Presseinrichtung durch die Ausübung einer Druckkraft miteinander verbunden und laminiert. Zusätzlich kann das Laminieren durch eine druckkraftbedingte Erzeugung von Wärme unterstützt werden. Ferner können zusätzlich weitere Heiz- oder auch Kühlzonen vorgesehen sein, welche die Endlosbahnen beim Laminieren temperieren. Zur Verwirklichung einer qualitativ hochwertigen Verbindung ist es dabei wünschenswert, dass die Endlosbahnen über ihre Längs- und Quererstreckung einer möglichst gleichen Druckkraft ausgesetzt sind.
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Ein Problem ist dabei, dass die Elektroden und das Separatormaterial aus Werkstoffen mit unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten bestehen, so dass die Endlosbahn nach dem Laminieren und/oder die daraus geschnittenen Segmente anschließend gekrümmt sind und/oder eine Wellenform aufweisen können.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Laminierungsvorrichtung zu schaffen, welche ein Laminieren der Endlosbahnen und der daraus geschnittenen Segmente mit einer geringeren Wellenform und Krümmung ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird zur Lösung der Aufgabe eine Laminierungsvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
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Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird nach Anspruch 1 vorgeschlagen, dass die Presseinrichtung zwei Pressflächen aufweist, mit denen sie an unterschiedlichen Seiten der Endlosbahn zur Anlage gelangt, und die Pressflächen unterschiedlich temperiert sind.
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Durch die unterschiedliche Temperierung der Pressflächen, kann der Wärmeeintrag beim Laminieren in die beiden verschiedenen Oberflächen der Endlosbahn unterschiedlich ausgelegt werden. Hierdurch kann die temperaturbedingt unterschiedliche Verformung der Endlosbahn zumindest verringert werden, indem die Endlosbahn an der Seite mit der größeren temperaturbedingten Ausdehnung bewusst geringer erwärmt oder sogar gekühlt wird. Alternativ kann auch die Seite der Endlosbahn mit der niedrigeren temperaturbedingten Ausdehnung bewusst stärker erwärmt werden. Wichtig ist nur, dass die Endlosbahn mit einem Temperaturgradienten zwischen den beiden Oberflächen laminiert wird, welcher umgekehrt zu den unterschiedlichen temperaturbedingten Ausdehnungen der Endlosbahn an ihren beiden Oberflächen ist. Zusätzlich oder alternativ können die Pressflächen auch so ausgebildet sein, dass sie jeweils für sich unterschiedlich temperiert sind, also wärmere Zonen und kältere Zonen aufweisen, so dass unterschiedliche Wärmeausdehnungen aufgrund von unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Endlosbahn an einer Oberfläche entlang ihrer Längserstreckung kompensiert werden können. Ferner kann die Laminierung der Endlosbahn als solche entlang der Endlosbahn angepasst werden, indem z.B. Zonen der Endlosbahn, welche für eine optimale Laminierung eine größere Wärme erfordern, stärker erwärmt werden als die Zonen, welche bereits bei einer geringeren Temperatur ausreichend gut laminiert werden können. Ferner können dadurch Zonen der Endlosbahn, für die eine zu große Wärme bei der Laminierung von Nachteil ist, bewusst nicht oder geringer erwärmt werden. Im Ergebnis kann die Endlosbahn durch die erfindungsgemäße Lösung mit einer geringeren Wellenbildung oder Krümmung laminiert werden. Ferner kann die Laminierung der Endlosbahn durch eine individuelle Temperierung der Pressflächen an die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten in den Oberflächen und die unterschiedlichen Bedingungen für das Laminieren als solches angepasst werden, so dass ein Laminieren der Endlosbahn mit einer wesentlich homogeneren Verbindung der Separatorbahnen und der Elektrode(n) ermöglicht wird.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass in der Endlosbahn eine Vielzahl von in Abständen zueinander regelmäßig angeordneten Elektroden vorgesehen ist. Durch die in Abständen angeordneten Elektroden weist die Endlosbahn in Richtung ihrer Fläche und insbesondere in Richtung ihrer Längserstreckung in Transportrichtung unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, so dass das Problem der unterschiedlichen Wärmedehnungen hier besonders groß ist, und der erfindungsgemäße Vorteil besonders zum Tragen kommt.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Endlosbahn wenigstens zwei Separatorbahnen aufweist, und die Elektroden durch eine Vielzahl von in Reihe angeordneten Anoden und eine Vielzahl von in Reihe angeordneten Kathoden gebildet sind, welche durch eine der Separatorbahnen voneinander getrennt sind, wobei die Pressfläche, welche zur Anlage an der den Kathoden zugeordneten Seite der Endlosbahn gelangt eine geringere Temperatur aufweist als die Pressfläche, welche an der den Anoden zugeordneten Seite der Endlosbahn zur Anlage gelangt. Durch die vorgeschlagene Weiterentwicklung kann die Endlosbahn mit einem geringeren Wärmeeintrag in die Kathodenseite laminiert werden, so dass die größere Wärmedehnung der Kathoden zumindest teilweise kompensiert werden kann und sich die Kathodenseite der Endlosbahn im Idealfall identisch zu der Anodenseite der Endlosbahn wärmebedingt verformt.
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Kathoden weisen in der Regel eine Leiterfolie aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung auf. Dagegen weisen Anoden in der Regel eine Leiterfolie aus Kupfer oder einer Kupferlegierung auf. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminium oder eine Aluminiumlegierung ist grundsätzlich höher als der Wärmeausdehnungskoeffizient von Kupfer oder einer Kupferlegierung, was die Wärmeausdehnung der Kathode im Vergleich zur Anode erhöht.
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Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Pressflächen eine Temperatur von -40 bis 150 Grad Celsius, bevorzugt von 55 bis 80 Grad Celsius aufweisen, wobei die Pressflächen bevorzugt einen Temperaturunterschied von 20 bis 60 Grad Celsius, bevorzugt 35-45 Grad Celsius, aufweisen. Damit kann insbesondere die unterschiedliche Wärmeausdehnung bei der Verwendung von Cu und AI kompensiert werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass in den Pressflächen individuell temperierbare Heizsegmente oder Kühlsegmente vorgesehen sind. Durch die Heiz- oder Kühlsegmente können die Temperaturen der Pressflächen individuell und/oder lokal verändert werden, wobei hierdurch die Temperaturgradienten zwischen den beiden Pressflächen und/oder entlang der jeweiligen Pressflächen individuell verändert werden können. Dabei sind die Temperaturgradienten gezielt so eingestellt, dass die unterschiedlichen Temperaturdehnungen der Endlosbahn an ihren verschiedenen Oberflächen und/oder entlang der jeweiligen Oberfläche berücksichtigt werden.
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Ferner können die Pressflächen auch unterschiedliche Wärmeleitkoeffizienten aufweisen. Hierdurch kann eine zentrale oder identische Wärmequelle oder Wärmesenke verwendet werden, und die unterschiedliche Temperatur der Pressflächen wird durch die unterschiedliche Wärmeleitungen bedingt durch die unterschiedlichen Wärmeleitkoeffizienten der Pressflächen erreicht. Die Pressflächen weisen damit eine unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit auf.
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Ferner können die Pressflächen unterschiedliche Wärmekapazitäten aufweisen, so dass sich durch die eingeleitete Wärme unterschiedliche Temperaturen der Pressflächen ergeben, indem die Wärme unterschiedlich gespeichert wird.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Presseinrichtung zwei Presswalzen mit einem kreisförmigen Querschnitt umfasst, und die Pressflächen durch die Mantelflächen der Presswalzen gebildet sind. Durch die Ausbildung der Presseinrichtung der Laminierungsvorrichtung als Presswalzen kann die Laminierungsvorrichtung besonders einfach in einen Trommellauf integriert werden, welcher sich wiederum durch eine besonders hohe Produktionskapazität und/oder Transportgeschwindigkeit der Endlosbahn auszeichnet.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Presswalzen so angeordnet sind, dass zwischen ihren Mantelflächen ein Spalt vorgesehen ist, durch welchen die Endlosbahn verläuft, wobei der Spalt eine Spaltweite aufweist, welche kleiner als die Dicke der Endlosbahn ist. Durch die vorgeschlagene Lösung wird die Endlosbahn allein durch die Anordnung der Presswalzen zum Laminieren leicht komprimiert. Eine zusätzliche Zustellbewegung der Presswalzen kann damit entfallen.
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Dabei sind die Presswalzen bevorzugt zylindrisch mit einem identischen Durchmesser in Richtung ihrer Längsachse ausgebildet. Die Presswalzen sind damit so ausgebildet, dass ihre Mantelflächen in einer senkrecht durch die Drehachse verlaufenden Ebene kreisförmig ausgebildet sind und in ihren Längserstreckungen in Richtung der Drehachsen parallel zu den Drehachsen ausgerichtet sind. Damit bilden die beiden Mantelflächen zwischen sich einen Spalt mit einer über seine Längserstreckung konstanten Spaltweite aus, welche unabhängig von der Drehwinkelstellung der Presswalzen ist.
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Dabei ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau der Laminierungsvorrichtung indem die Presswalzen derart angeordnet sind, dass ihre Drehachsen parallel zueinander ausgerichtet sind. Durch die parallele Anordnung der Drehachsen können die Presswalzen besonders einfach mit entsprechenden Einzelantriebseinrichtung gekoppelt werden, wobei die Einzelantriebseinrichtungen z.B. an einem gemeinsamen Maschinengestell gehaltert werden können. Ferner können die Presswalzen dadurch besonders einfach durch ein Getriebe, z.B. in Form eines Zahnradgetriebes mit einer Mehrzahl von in einer Ebene zueinander angeordneten Zahnrädern gekoppelt werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Presseinrichtung wenigstens ein Pressband aufweist, und die Pressfläche durch eine an einer der Oberflächen der Endlosbahn zur Anlage gelangenden Oberfläche des Pressbandes gebildet ist. Durch das Pressband kann die auf die Endlosbahn wirkende Presskraft vergleichmäßigt werden. Dabei kann das Pressband bevorzugt eine identische oder größere Breite quer zu der Transportrichtung der Endlosbahn aufweisen, damit die Endlosbahn über ihre gesamte Breite der Presskraft ausgesetzt und damit laminiert wird. Das Pressband kann dabei so ausgebildet sein, dass es selbst die Druckkraft erzeugt oder über eine gesonderte Druckerzeugungseinrichtung wie z.B. eine Presswalze mit einer Druckkraft beaufschlagt wird. In dem letzteren Fall wird die Druckkraft von dem Pressband auf die Endlosbahn weiter übertragen. Das Pressband selbst kann in Form eines flexiblen faserverstärkten Textilbandes, eines Stahlbandes oder einer sehr feingliedrigen Gliederkette oder dergleichen ausgebildet sein. Das Pressband kann dabei als angetriebenes Endlosband, oder als ortsfestes Pressband mit einer reibungsreduzierten Oberfläche ausgebildet sein. Sofern das Pressband als angetriebenes Endlosband ausgebildet ist, kann dieses zusätzlich zu einem Transport der Endlosbahn genutzt werden. Wenn das Pressband hingegen durch ein ortsfestes Pressband gebildet ist, ist zum Transport der Endlosbahn eine zusätzliche Einrichtung erforderlich. Die Endlosbahn wird in diesem Fall aktiv an dem Pressband vorbeigezogen.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass wenigstens zwei Pressbänder mit jeweils einer Pressfläche vorgesehen sind. Durch die Mehrzahl der Pressbänder kann die Pressfläche in der Summe vergrößert werden. Sofern die Pressbänder in Reihe angeordnet sind, kann hierdurch die Länge der Pressfläche vergrößert werden, während bei einer Parallelanordnung der Pressbänder die Breite der Pressfläche vergrößert werden kann. Ferner kann durch eine gegenüberliegende beabstandete Anordnung der Pressbänder ein Spalt geschaffen werden, durch welchen die Endlosbahn zum Laminieren geführt werden kann. Dabei kann die Endlosbahn von beiden Seiten komprimiert werden, so dass die Endlosbahn an ihren beiden Oberflächen laminiert wird.
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Sofern die Presseinrichtung Presswalzen aufweist, wird weiter vorgeschlagen, dass diese an der freien Oberfläche der Pressbänder anliegen und die Pressbänder unter Ausübung einer Druckkraft gegen die Endlosbahn drängen. Die Presswalzen bilden in diesem Fall eine Druckerzeugungseinrichtung der Presseinrichtung, welche die Pressbänder gegen die Endlosbahn drängt.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Pressfläche in der Breite verstellbar ist. Durch die Breitenverstellbarkeit der Pressfläche kann die Laminierungsvorrichtung zur Laminierung von Endlosbahnen unterschiedlicher Breite eingestellt werden. Die Breite der Pressfläche ist dabei die senkrechte Richtung zu der Längsrichtung der Endlosbahn in der Ebene der Endlosbahn.
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Ferner kann die Pressfläche bevorzugt eine Breite aufweisen, welche der Breite der Endlosbahn oder einem Vielfachen davon entspricht. Durch die vorgeschlagene Lösung ist die Laminierungsvorrichtung speziell zur Laminierung einer Endlosbahn bestimmter Breite ausgebildet, oder es können auch eine Mehrzahl von Endlosbahnen einer bestimmten Breite in einer parallelen Anordnung laminiert werden. Sofern die Pressfläche verstellbar ist, können hierzu auch vorbestimmte Stellungen der Breiten der Pressfläche vorgesehen sein, so dass die Pressfläche mit geringem Aufwand aus einer Stellung zur Laminierung einer einzigen Endlosbahn in eine Stellung von zwei oder mehr parallel angeordneten Endlosbahnen verstellt werden kann.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt
- 1: einen Ausschnitt einer Laminierungsvorrichtung mit einer vierlagigen Endlosbahn und einer Pressvorrichtung mit zwei Presswalzen; und
- 2: einen Ausschnitt einer Laminierungsvorrichtung mit einer dreilagigen Endlosbahn und einer Pressvorrichtung mit zwei Presswalzen und zwei Pressbändern.
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In der 1 ist ein Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Laminierungsvorrichtung zu erkennen, bei der die Endlosbahn 3 durch eine „vierlagige“ Endlosbahn 3 mit einer Separatorbahn 4 an der Oberseite und einer Separatorbahn 6 in der Mitte, einer Vielzahl zwischen den Separatorbahnen 4 und 6 angeordneten Anoden 5, und einer Vielzahl von unter der mittigen Separatorbahn 6 angeordneten Kathoden 7 gebildet ist. Die Anoden 5 sind größer als die Kathoden 7 ausgebildet, so dass die Anoden 5 bei einer paarweisen Anordnung zu den Kathoden 7 einen kleineren stirnseitigen Abstand A zueinander aufweisen als die Kathoden 7. Die Laminierungsvorrichtung umfasst weiter eine Presseinrichtung mit zwei Presswalzen 1 und 2, welche als zylindrische Trommeln mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet sind. Die Presswalzen 1 und 2 sind mit ihren Drehachsen parallel zueinander ausgerichtet und so angeordnet, so dass zwischen ihren Mantelflächen 12 und 13 ein Spalt S mit einer in Richtung der Drehachsen, also senkrecht zu der Darstellungsebene, konstanten Spaltweite SW vorhanden ist.
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Die Spaltweite SW des Spaltes S ist kleiner als die Dicke D der Endlosbahn 3 bemessen, so dass die Endlosbahn 3 beim Durchlaufen durch den Spalt S leicht zusammengepresst und laminiert wird. Die Dicke D2 der Separatorbahnen 4 und 6 beträgt jeweils 15 bis 25 µm, während die Anoden 5 und die Kathoden 7 eine Dicke D1 von 150 bis 400 µm aufweisen. Damit ergibt sich eine Dicke D der Endlosbahn 3 von ca. 330 µm bis 850 µm. Die Spaltweite SW ist um 20 bis 100 µm, bevorzugt um 40 bis 60 µm kleiner als die Dicke D der Endlosbahn 3 bemessen, so dass die Endlosbahn 3 beim Durchlaufen durch den Spalt leicht komprimiert wird. Die Zwischenräume 8 werden durch die Beabstandung der Anoden 5 und der Kathoden 7 gebildet und weisen eine Höhe auf, welche der Dicke D1 der Anoden 5 und der Kathoden 7 also 150 bis 400 bis µm entspricht. Ferner weisen die Zwischenräume 8 eine Länge in Transportrichtung entsprechend dem Abstand A der Elektroden 5 von 3 mm zwischen den Anoden und 6 mm zwischen den Kathoden auf, wobei es erstrebenswert ist, die Abstände A zwischen den Elektroden 5 möglichst klein zu bemessen, um den Materialausnutzungsgrad der Endlosbahn 3 und die Anzahl der Elektroden 5 in einer vorbestimmten Länge der Endlosbahn 3 zu erhöhen.
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Die Endlosbahn 3 wird in Zuführrichtung T zugeführt und durch den Spalt S gezogen. Die Presswalzen 1 und 2 können selbst aktiv z.B. durch Einzelantriebe in Form von Servomotoren zu den in die Pfeilrichtungen P gerichteten gegensinnigen Drehbewegungen angetrieben werden, so dass sie die Endlosbahn 3 zusätzlich durch den Reibschluss aktiv transportieren. Alternativ können die Presswalzen 1 und 2 aber auch nur drehbar gelagert sein, so dass sie selbst von der Endlosbahn 3 durch den Reibschluss zu den Drehbewegungen angetrieben werden. Die Presswalzen 1 und 2 rollen in diesem Fall nur passiv an den Oberflächen der Endlosbahn 3 ab. Durch passive Abrollbewegung der Presswalzen 1 und 2 ist deren Bewegung synchronisiert zu der der Bewegung der Endlosbahn 3.
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Die obere Presswalze 2 liegt mit ihrer Mantelfläche 12 an der Oberseite der Separatorbahn 4 an und bildet damit eine obere Pressfläche 24 aus. Die untere Presswalze 1 liegt mit ihrer Mantelfläche 13 an den Oberflächen der Kathoden 7 an, so dass die Mantelfläche 13 in diesem Fall eine untere, der oberen Pressfläche 24 gegenüberliegende Pressfläche 25 bildet. Die Presswalzen 1 und 2 liegen damit mit ihren durch die Mantelflächen 12 und 13 gebildeten Pressflächen 24 und 25 an den freien Oberflächen der Endlosbahn 3 an und üben beim Durchlaufen der Endlosbahn 3 durch den Spalt S aufgrund der in Bezug zu der Dicke D der Endlosbahn 3 kleineren Spaltweite SW von beiden Seiten eine Druckkraft auf die Endlosbahn 3 aus, welche das Laminieren der Endlosbahn 3 bewirkt.
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In der 2 ist eine alternative Ausführungsform der Erfindung zu erkennen. Die Presseinrichtung umfasst hier neben den beiden Presswalzen 1 und 2 zusätzlich zwei Pressbänder 20 und 21, welche an der Oberseite und der Unterseite der Endlosbahn 3 anliegen. Die Presswalzen 1 und 2 sind hier identisch zu den Presswalzen 1 und 2 der 1 ausgebildet und angeordnet und unterscheiden sich lediglich dadurch, dass sie nicht unmittelbar an der zu laminierenden Endlosbahn 3 anliegen, sondern stattdessen an den freien Oberflächen der Pressbänder 20 und 21, welcher ihrerseits an der Endlosbahn 3 anliegen. Damit sind die Pressflächen 24 und 25 durch die der Endlosbahn 3 zugewandten Oberflächen der Pressbänder 20 und 21 gebildet. Der Spalt S ist damit durch den Zwischenraum zwischen den beiden Pressflächen 24 und 25 der Pressbänder gebildet, und die Spaltweite SW entspricht dem Abstand beiden Pressflächen 24 und 25. Die Pressbänder 20 und 21 sind so bemessen, dass die Spaltweite SW kleiner als die Dicke der Endlosbahn D ist. Die Dicke D der Endlosbahn 3 beträgt in diesem Fall 180 bis 450 µm. Dies entspricht nicht der Darstellung der 2, in der die Spaltweite SW der besseren Erkennbarkeit halber größer als die Dicke D der Endlosbahn 3 dargestellt ist. Zum Laminieren der Endlosbahn 3 müssen die Pressbänder 20 und 21 aber unter Ausübung einer Druckkraft an den Oberflächen der Endlosbahn 3 anliegen, so dass die Spaltweite SW kleiner als die Dicke D der Endlosbahn 3 bemessen sein muss. Hierzu können die Presswalzen 1 und 2 die Pressbänder 20 und 21 zusätzlich gegen die Endlosbahn 3 drängen und damit die von den Pressbändern 20 und 21 ausgeübte Druckkraft erhöhen.
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Ferner ist die zu laminierende Endlosbahn 3 vorgesehen, welche durch den Spalt S verläuft und eine Dicke D aufweist. Die Endlosbahn 3 ist durch eine „dreilagige“ Endlosbahn 3 mit einer Separatorbahn 4 an der Oberseite und einer Separatorbahn 6 an der Unterseite und dazwischen angeordneten Anoden 5 gebildet. Die Anoden 5 sind mit Zwischenräumen 8 in identischen Abständen A zueinander angeordnet und weisen eine geringere Breite als die Separatorbahnen 4 und 6 auf, so dass die Separatorbahnen 4 und 6 die Anoden 5 seitlich überragen.
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In den beiden Pressflächen 23 und 24 der Presswalzen 1 und 2 in dem Ausführungsbeispiel der 1 oder der Pressbänder 20 und 21 in dem Ausführungsbeispiel der 2 sind mehrere Kühl- oder Heizsegmente 23 vorgesehen, welche einzeln oder in Gruppen ansteuerbar sind und eine unterschiedliche Temperierung der Pressflächen 24 und 25 der Presswalzen 1 und 2 oder der Pressbänder 20 und 21 zueinander ermöglichen.
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So kann die obere Presswalze 2 oder das obere Pressband 21, welche an der oberen, die Anoden 5 abdeckenden Separatorbahn 4, also an der Anodenseite der Endlosbahn 3, zur Anlage gelangt, eine Temperatur in ihrer Pressfläche 24 von 50 Grad Celsius aufweisen, während die untere Presswalze 2 oder das untere Pressband 20, welche an den Unterseiten der Kathoden 7, also an der Kathodenseite der Endlosbahn 3, zur Anlage gelangt, eine Temperatur in ihrer Pressfläche 23 von 20 Grad Celsius aufweist. Damit weisen die Pressflächen 24 und 25 einen Temperaturunterschied von 30 Grad Celsius auf, wobei die Pressfläche 23 der Anodenseite bewusst eine höhere Temperatur aufweist und damit die Endlosbahn 3 an der Anodenseite stärker erwärmt als die Pressfläche 24 an der Kathodenseite der Endlosbahn 3.
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Der Temperaturgradient zwischen den Pressflächen 24 und 25 kann durch eine Steuerung oder Regelung der Temperatur der Kühl- oder Heizsegmente 23 gesteuert oder geregelt werden, so dass der Temperaturgradient an unterschiedliche Anoden und Kathoden sowie insbesondere deren unterschiedliche Kombination angepasst werden kann. Beispielsweise kann die Anpassung die Dicke der Leiterfolien der Anoden, in der Regel aus Kupfer, und der Kathoden, in der Regel aus Aluminium, die die Dicken der Anoden und Kathoden insgesamt sowie an die Materialien der Anoden und Kathoden, Leiterfolie und aktives Material angepasst werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Kühl- oder Heizsegmente 23 in beiden Pressflächen 25 und 24 angeordnet, so dass der Temperaturunterschied der Pressflächen 25 und 24 durch eine aktive Veränderung der Temperatur beider Pressflächen 25 und 24 verwirklicht werden kann. Zur Verwirklichung des Temperaturunterschiedes wäre es aber auch denkbar, nur in einer der Pressflächen 24 oder 25 Kühl- oder Heizsegmente 23 vorzusehen und nur eine der Pressflächen 24 oder 25 entsprechend zu erwärmen oder abzukühlen.
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Ferner können in den Pressflächen 24 und 25 auch eine Mehrzahl von beabstandet zueinander angeordneten individuell ansteuerbaren Kühl - oder Heizsegmenten 23 vorgesehen sein, so dass die Pressflächen 24 und 25 auch nur abschnittsweise in sich unterschiedliche Temperaturen aufweisen können. Hierdurch können z.B. unterschiedliche Wärmeausdehnungen der Endlosbahn 3 in Richtung ihrer Längserstreckung an der Anodenseite und/oder der Kathodenseite berücksichtigt werden. So ist die Wärmedehnung der Endlosbahn 3 z.B. im Bereich der Anoden 5 und der dazwischen vorgesehenen Zwischenräume 8 unterschiedlich zu der Wärmedehnung im Bereich der Kathoden 7 und der dazwischen vorgesehenen Zwischenräume 8, was insbesondere auch an den größeren Abständen A der Kathoden 7 und den kleineren Abständen A der Anoden 5 in den Zwischenräumen 8 liegt. Durch die Kühl- oder Heizsegmente 23 können die Pressflächen 24 und 25 z.B. in den Abschnitten, mit denen sie an den Abschnitten der Endlosbahn 3 mit den größeren Wärmedehnungen im Bereich der Mitten der Anoden 5 und der Mitten der Kathoden 7 zur Anlage gelangt, geringer erwärmt werden als in den Abschnitten, mit denen sie im Bereich der Zwischenräume 8 zur Anlage gelangen. Damit ergeben sich für die Pressflächen 24 und 25 unterschiedliche Temperaturen entlang ihrer Längserstreckung und/oder Abwicklung in Form eines regelmäßigen Wechsels von Zonen höherer Temperatur und niedrigerer Temperatur. Dabei hängen die Längen der Zonen mit der niedrigeren Temperatur von der Länge der Anoden 5 und der Länge der Kathoden 7 ab, während die Länge der Zonen mit der höheren Temperatur von der Länge der Zwischenräume 8 abhängt. Somit ergeben sich für das Laminieren der Endlosbahn 3 unterschiedliche Temperaturzonen in den jeweiligen Pressflächen 24 und 25 in einer individuell an die jeweilige Verteilung der Wärmedehnung in der Anodenseite und/oder der Kathodenseite der Endlosbahn 5 angepassten Verteilung und Bemessung.
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Ferner können die Pressflächen 24 und 25 auch in den Randabschnitten, mit denen sie an den seitlich an die Anoden 5 und die Kathoden 7 angrenzenden, in Längsrichtung der Endlosbahn 3 verlaufenden Randabschnitten der Endlosbahn 3 zur Anlage gelangen, durch die Anordnung und Steuerung individueller Kühl- oder Heizsegmente 23 unterschiedlich temperiert sein. Insgesamt können die Pressflächen 24 und 25 der Presswalzen 1 und 2 und/oder der Pressbänder 20 und 21 durch die Anordnung der Kühl- oder Heizsegmente 23 individuell so temperiert sein, dass die Laminierung der Endlosbahn 3 mit einer individuell auf die spezifische Verteilung der Wärmedehnung in der Endlosbahn 3 abgestimmten Wärmeverteilung in den Pressflächen 24 und 25 erfolgt, wodurch im Idealfall eine laminierte, krümmungsfreie Endlosbahn 3 nach dem Austritt der Laminierungsvorrichtung verwirklicht werden kann.
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Selbstverständlich können auch Pressbänder 20 und 21 mit unterschiedlich temperierten Pressflächen 24 und 25 mit Presswalzen 1 und 2 mit unterschiedlich temperierten Pressflächen 24 und 25 kombiniert werden.
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Die Kühl- oder Heizsegmente 23 in den Pressflächen 24 und 25 sind dabei bevorzugt so in die Pressflächen 24 und 25 integriert, dass die Pressflächen 24 und 25 homogen und stufenlos ausgebildet sind.
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Ferner können zusätzlich oder statt der Kühl- oder Heizsegmente 23 in den Pressflächen 24 und 25 auch Zonen mit unterschiedlichen Wärmeleitkoeffizienten in den Pressflächen 24 und 25 vorgesehen sein. In diesem Fall können den Pressbändern 20 und 21 und/oder den Presswalzen 1 und 2 zentrale Wärmequellen oder Wärmesenken zugeordnet sein, welche in Verbindung mit den Zonen der unterschiedlichen Wärmeleitkoeffizienten eine unterschiedliche Temperierung der Pressflächen 24 und 25 bewirken.
