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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung lösemittelfreier Elektroden aus einem Materialgemisch enthaltend ein Aktivmaterial, Leitadditive und mindestens einen Polymerbinder. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des Verfahrens zur Herstellung freistehender Elektroden, laminierter Elektroden, Ultrakondensatoren, Lithium-Ionen-Kondensatoren, Batterien, Brennstoffzellen und Hybridzellen.
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Stand der Technik
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Nach heutigem Stand der Technik werden lösemittelfreie Batterieelektroden, sogenannte „Dry Electrodes“ durch Verpressen von agglomerierten Granulaten (Aktivmaterial, Leitadditive, Polymerbinder) innerhalb eines Walzenspalts hergestellt. Dabei werden in Low- und High-Shear-Prozessen hergestellte Granulate über einen statischen Trichter, Pulverstreuanlagen, Transport- und/oder Vibrationsstrecken dem Walzenspalt zugeführt.
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US 2010/0014215 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines freistehenden Elektrodenfilms in einem Kalanderspalt und eine anschließende beidseitige Lamination auf ein Substrat.
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US 2020/0227722 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Trockenfilms sowie einen Trockenfilm und ein mit dem Trockenfilm beschichtetes Substrat innerhalb eines Vier-Walzen-Walzwerks. Eine Materialzuführung und eine Verteilung im Walzenspalt erfolgt über eine Pulverstreuanlage.
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DE 10 2017 208 220 A1 hat ein Verfahren zum Herstellen eines Trockenfilms sowie einen Trockenfilm und mit dem Trockenfilm beschichtetes Substrat zum Gegenstand. Gemäß diesem Verfahren wird eine Trockenpulvermischung durch eine Walzvorrichtung mit einer ersten Walze und einer zweiten Walze zu dem Trockenfilm verarbeitet. Die erste Walze weist eine höhere Drehumfangsgeschwindigkeit als die zweite Walze auf und der Trockenfilm wird auf der ersten Walze gelagert.
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Die gleichmäße Zuführung von Granulaten über einen statischen Trichter, Pulverstreuanlagen, Transport- und/oder Vibrationsstrecken in den Walzenspalt erfordert hinsichtlich Form und Größe definierte Granulate. Zur Herstellung definierter Granulate bieten sich aus der Verfahrenstechnik das Mahlen oder das Sieben an. Lufteinschlüsse in Granulaten und Luft zwischen Granulatpartikeln können im Walzenspalt schwer entweichen. Wird die Luft nicht verdrängt, kann der Elektrodenfilm nicht verdichtet werden und dehnt sich später wieder aus, was zur Folge hat, dass der Elektrodenfilm zerstört wird (vgl. Prof. Dr. Ing. Kwade/Battery Lab Factory Braunschweig@vdi nachrichten 2019/08/30). Eine ungleichmäßige Dosierung beeinflusst die Elektrodeneigenschaften und kann zur Blockierung des Walzenspalts führen. Hohe Dosierraten führen bei Fertigungsgeschwindigkeiten von 50 m/min bis 100 m/min zu Ungenauigkeiten, welche die Herausforderungen hinsichtlich einer gleichbleibenden Qualität erheblich vergrößern.
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DE 100 07 960 A1 offenbart eine wassergekühlte Walzenpresse für pulverförmiges Material mit auf Lagerwalzen angeordneten Walzenkörpern, in denen Kühlwasserkanäle ausgebildet sind. Solche Walzenpressen dienen dazu, dem Walzenspalt zugeführtes, pulverförmiges Material unter Verdrängung von Luft zu Schülpen zu kompaktieren, welche anschließend zu einem Granulat granuliert werden. Dadurch verbessert sich dessen Rieselfähigkeit, außerdem ist der Lufteinschluss in einem derart aufbereiteten Granulat kleiner verglichen mit den Lufteinschlüssen im pulverförmigen Material.
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DE 40 03 342 C2 hat eine Walzenpresse zum Gegenstand, welche dem natürlichen Lufteinschluss von Pressgütern mit hohem Luftanteil begegnet und der besseren Entlüftung des Gutes dienen soll. Luft, die von dem Gut eingeschlossen in den Walzenspalt gelangt, wird mit dem zu verpressenden Gut hoch komprimiert, was nach Verlassen des Walzenspalts zu einer Zerstörung der hergestellten Agglomerate führen kann, ebenso wie eingeschlossene Luftmengen auch dazu führen können, dass eine die Bildung einwandfreier Agglomerate beziehungsweise ein Erreichen von erforderlichen Drücken unmöglich wird. Folglich wird ein Verfahren beziehungsweise eine entsprechende Walzenpresse für eine ausreichende Entlüftung des zu verpressenden Guts vorgeschlagen.
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DE 10 2018 209 937 A1 hat ein Verfahren zur Herstellung eines Polymerverbundwerkstoffs zum Gegenstand, insbesondere einer Elektrode und/oder eines Separators für eine elektrochemische Zelle, wobei mindestens ein quellbares Polymer mit einer durch Quellen vollständig aufnehmbaren Menge eines Lösungsmittels und mit mindestens einem partikulären Material gemischt wird. In einer Ausführung wird die Mischung zu einem Granulat gepresst, wobei aus dem Granulat, insbesondere durch Extrusion, Pressen, Drucken und/oder durch Auswalzen, insbesondere mittels eines Kalanders, der Polymerverbundwerkstoff, insbesondere die Elektrode und/oder der Separator, ausgebildet wird. So kann in vorteilhafter Weise ein fließfähiges, quasi-trockenes und nicht-staubendes und damit gut verarbeitbares Granulat zur Herstellung des Polymerverbundwerkstoffs, beispielsweise der Elektrode und/oder des Separators, beispielsweise durch Extrusion und/oder durch einen Walzenspalt, insbesondere bei einer erhöhten Temperatur, verwendet werden. Beispielsweise kann dabei das Granulat zunächst durch heißes Pressen zu einem Film ausgeformt und der Film dann ausgewalzt werden. In einer Ausführung kann das partikuläre Material, insbesondere Elektrodenaktivmaterial, durch Scher- und/oder Reibkräfte sowie durch eine leichte Temperaturerhöhung fibrilliert werden, wodurch sich die Homogenität und/oder die mechanische Stabilität des Polymerverbundwerkstoffs in vorteilhafter Weise verbessern lassen.
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Darstellung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung lösemittelfreier Elektroden aus einem Materialgemisch, enthaltend ein Aktivmaterial, Leitadditive und mindestens einen Polymerbinder mit zumindest nachfolgenden Verfahrensschritten vorgeschlagen:
- a) Zufuhr des Materialgemischs über einen Zuführer zu einer hohe Scherraten erzeugenden Extrusionsvorrichtung,
- b) Herstellung von Endlosnetzwerken aus dem Materialgemisch in der Extrusionsvorrichtung,
- c) Überlagerung von gemäß Verfahrensschritt b) erhaltenen Endlosnetzwerken aus dem Materialgemisch in einer Überlagerungsebene,
- d) Erzeugen eines Elektrodenfilms des Formschlusses der Endlosnetzwerke in der Überlagerungsebene und Überführung des erhaltenen Elektrodenfilms in einen Walzenspalt eines Walzenpaars zum Auswalzen des Elektrodenfilms.
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann vor Einlauf eines auszuwalzenden Elektrodenfilms aus einem Materialgemisch durch Formschluss einzelner Endlosnetzwerke die Zugabe von Verklebungen ermöglichenden Additiven zum Elektrodenmaterial eingespart werden. Die aus der Extrusionsvorrichtung erhaltenen Endlosnetzwerke können mehrlagig durch Formschluss miteinander verbunden werden, wobei das Auswalzen des schlussendlich erhaltenen Elektrodenfilms durch die im Walzenspalt erzeugten hohen Kräfte ermöglicht wird.
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In weiterer vorteilhafter Ausbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird das Materialgemisch in der Zufuhr mit niedrigen Scherraten vorgemischt, bevor das vorgemischte Material einer Extrusionsvorrichtung, in der hohe Scherraten erzeugt werden, zugeführt wird. Die Vormischung des Materialgemischs mit geringen Scherraten ermöglicht das Anmischen eines homogenen Gemischs, so dass im anschließenden Verarbeitungsschritt, während dem in der Extrusionsvorrichtung hohe Scherraten erzeugt werden, ein homogenes Materialgemisch erhalten wird, so dass die erhaltenen Endlosnetzwerke eine gleichmäßige Struktur erhalten.
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In Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens erfolgt gemäß Verfahrensschritt c) die Überlagerung der Endlosnetzwerke in der Überlagerungsebene, die zumindest eine erste und eine zweite Einzelebene umfasst. In der Überlagerungsebene können in vorteilhafter Weise mehrere Lagen von Endlosnetzwerken in mindestens zwei jeweiligen Einzelebenen durch Formschluss adhäsiv zusammengeführt werden. Die Überlagerungsebene umfasst mindestens zwei Einzelebenen, wobei jedoch selbstverständlich auch eine größere Anzahl von Einzelebenen innerhalb der Belagerungsebene verwirklich werden kann.
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In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens erfolgt die Überlagerung der Endlosnetzwerke in einer Gleit- und Verdichtungszone oberhalb eines Walzenpaars. Dadurch ist sichergestellt, dass in den Walzenspalt bereits durch Formschluss miteinander gefügte Endlosnetzwerke in Mehrlagenstruktur in den Walzenspalt einlaufen, wo schlussendlich aufgrund der dort herrschenden hohen Anpresskräfte der Elektrodenfilm ausgewalzt wird. Hohe Scherraten führen insbesondere bei Einsatz von PTFE zur Verstärkung der Bildung von Endlosnetzwerken durch Bildung von Fibrillen in der Extrusionsvorrichtung.
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In Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird der gemäß Verfahrensschritt d) erhaltene Elektrodenfilm entweder freistehend ausgebildet oder dieser kann bereits im Walzenspalt auf ein ebenfalls den Walzenspalt passierendes Substrat aufgewalzt werden. Beide Ausführungsvarianten sind möglich, so dass entweder ein einzelner, freistehend ausgebildeter Elektrodenfilm erhalten wird, oder dieser bereits auf ein Substrat vorab appliziert werden kann. Aufgrund der im Walzenspalt herrschenden großen Kräfte kann zumindest eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Elektrodenfilm einerseits und dem Substrat andererseits, welches ebenfalls den Walzenspalt passiert, erhalten werden.
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In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens rotieren die den Walzenspalt begrenzenden Walzen entweder mit konstanter Drehgeschwindigkeit relativ zueinander oder die beiden Walzen rotieren mit voneinander verschiedenen Drehgeschwindigkeiten.
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Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung können die Drehgeschwindigkeiten der beiden Walzen derart eingestellt werden, dass sich Bahngeschwindigkeiten in Bezug auf den Transport des Elektrodenfilms in einer Größenordnung von zwischen 0,5 m bis 100 m pro Minute erreichen lassen. In einer Serienfertigung werden üblicherweise Transportgeschwindigkeiten eingestellt, die zwischen 40 m/min bis 60 m/min liegen. Die Drehgeschwindigkeiten der beiden Walzen können dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren weiter folgend derart eingestellt werden, dass diese im Verhältnis zwischen 10:10 bis 10:1 liegen. Es können Drehgeschwindigkeitsverhältnisse der ersten Walze zur zweiten Walze im Verhältnis 10:9 bis 10:1, vorzugsweise 10:7 bis 10:3, insbesondere bevorzugt 2:1 eingestellt werden.
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Des Weiteren lassen sich beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren, insbesondere beim Einsatz von PTFE, hohe Scherraten erzeugen, was die Bildung von Endlosnetzwerken durch die Bildung von Fibrillen innerhalb der Extrusionsvorrichtung begünstigt. In vorteilhafter Weise kann beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren ein Substrat eingesetzt werden, welches zuvor mit einer Primerbeschichtung versehen wurde.
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Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des Verfahrens zur Herstellung freistehender Elektrodenfilme, laminierter Elektroden beziehungweise Elektrodenfilme, Ultrakondensatoren, Lithium-Ionen-Kondensatoren, Batterien, Brennstoffzellen und Hybridzellen.
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Vorteile der Erfindung
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Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass Endlosnetzwerke eines Elektrodenmaterials lagenförmig übereinandergeschichtet werden, sich durch Formschluss mechanisch miteinander verbinden und somit eine Filmbildung eines Elektrodenfilms im Walzenspalt beträchtlich verbessert wird. Die in einer hohe Scherraten erzeugenden Extrusionsvorrichtung erhaltenen Endlosnetzwerke lassen sich in vorteilhafter Weise vor Passage des Walzenspalts, in dem der Elektrodenfilm ausgebildet wird, zumindest teilweise in mehreren Lagen übereinander legen, um daraus schlussendlich einen Elektrodenfilm auszuformen. Dieser Elektrodenfilm kann entweder freistehend ausgeführt werden oder direkt auf ein Substrat im Walzenspalt aufgepresst werden. Die im Walzenspalt erzeugten Andruckkräfte sind dafür von ausreichender Stärke.
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In vorteilhafter Weise kann beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren eine Vorvermischung der Komponenten des Materialgemischs des Elektrodenmaterials enthaltend ein Aktivmaterial, Leitadditive und einen Polymerbinder durch eine niedrige Scherraten erzeugende Schüttung vorgenommen werden. Dieses vorgemischte Materialgemisch wird dann einer hohe Scherraten erzeugenden Extrusionsvorrichtung, in vorteilhafter Weise in Gestalt eines Doppelschneckenextruders, zugeführt, welcher das vorgemischte Materialgemisch hohen Scherraten aussetzt, so dass ein hochgefülltes Compound erhalten wird, was vorzugsweise unter Beibehaltung entsprechender Prozessparameter als Endlosnetzwerk die Extrusionsvorrichtung wieder verlässt. Die Extrusionsvorrichtung umfasst Bereiche für das Mischen, das Plastifizieren und das Austragen des Materials. Es kommen in Kombination miteinander Förder-, Misch-, Knet-, Rückförder- und Stauelemente in der Extrusionsvorrichtung zum Einsatz. Wird ein Polymerbinder eingesetzt, so liegt dessen Anteil am Elektrodenmaterial zwischen 0,5 und 5 Gew.%.
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In vorteilhafter Weise lassen sich durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren durch Überlagerung einer Vielzahl von unter Einwirkung hoher Scherraten gefertigten Endlosnetzwerken formschlüssig miteinander verbinden, so dass leistungsstarke und kostengünstige Produkte, wie beispielsweise freistehende Elektrodenfilme oder Folien, laminierte Elektrodenfilme oder Folien, Ultrakondensatoren, Lithium-Ionen-Kondensatoren, Batterien, Brennstoffzellen und Hybridzellen erhalten werden.
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung werden Fibrillen gebildet, die bei der Herstellung und Weiterverarbeitung von Endlosnetzwerken in der Größenordnung von 300 mm und mehr liegen. Zum Vergleich werden bei der Herstellung von Granulat nur Fibrillen innerhalb des Granulatdurchmessers von etwa 5 mm erzielt. Die größere Länge der Endlosnetzwerke begünstigt die spätere Bildung von Elektrodenmaterialfilmen. Die Zuführung von Endlosnetzwerken in die Gleit- und Verdichtungszone erleichtert die kontinuierliche Beschickung des Walzenspalts, da sich über das Netzwerk ein Einzug einstellt. Der Aufwand zur Abdichtung einer Aufgabevorrichtung und zur Abdichtung des Walzenspalts reduziert sich im Vergleich zum Einsatz beziehungsweise der Zugabe von Pulver oder Granulatmaterial. Ein weiterer Vorteil von Endlosnetzwerken gegenüber Pulver und Granulat als Einsatzmaterialien liegt darin, dass keine Entmischung des Materials, zum Beispiel bei Transport und Zugabe zum Walzenspalt auftritt, was das Verfahren ebenfalls weiter begünstigt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 Eine schematische Darstellung einer Fertigungseinrichtung für Endlosnetzwerke,
- 2 eine Überlagerung mehrerer Lagen von Endlosnetzwerken in einer Überlagerungsebene vor Einlauf in den Walzenspalt zwischen zwei Walzen zur Ausformung eines Elektrodenfilms,
- 3 die vor einem Walzenspalt liegenden Gleit- und Verdichtungszonen sowie die dem Walzenspalt nachgeordnete Austragszone,
- 4 eine perspektivische Ansicht eines erhaltenen Endlosnetzwerks.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
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1 zeigt die wesentlichen Komponenten einer Fertigungseinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, der Herstellung lösemittelfreier Batterieelektroden, die auch als „Dry Electrodes“ bezeichnet werden.
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Aus 1 geht in schematischer Weise hervor, dass ein Materialgemisch 10 zur Herstellung eines Elektrodengemischs mehrere Komponenten umfassen kann. Dazu zählen ein Aktivmaterial 12, Leitadditive 14 sowie zumindest ein Polymerbinder 16. Das Materialgemisch 10, welches diese Komponenten umfasst, wird einem Zuführer 18 in Gestalt eines Trichters zugeführt, bis in diesem ein Füllstand 20 erreicht ist. Die im Zuführer 18 vorliegende Schüttung 22 erfährt eine Vormischung mit niedrigen Scherraten, bevor das vorgemischte Materialgemisch 10 einer hohe Scherraten erzeugenden Extrusionsvorrichtung 23 zugeführt wird. Im Ausführungsbeispiel gemäß der Darstellung in 1 ist die Extrusionsvorrichtung 23 als ein Doppelschneckenextruder 24 ausgeführt, welcher beispielsweise einen ersten Schneckenförderer 26 sowie einen zweiten Schneckenförderer 28 umfassen kann, die von einem diese gemeinsam umschließenden Zylindermantel 32 eingehüllt sind und die durch einen Antrieb 30 angetrieben werden. Entsprechend der Länge der Extrusionsvorrichtung 23, über welche das Materialgemisch 10 unter Aufbringung hoher Scherraten und definierter Temperaturen über getrennt einstellbare und speziell konfigurierte Verfahrenszonen einer Düse 38 zugeführt wird, befinden sich eine Anzahl von Temperatursensoren 34, um den Prozess hinsichtlich der erforderlichen Temperaturen zu überwachen.
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Aus der Darstellung gemäß 1 geht hervor, dass der hier beispielsweise eingesetzte Zylindermantel 32 von Bändern 36 umschlossen ist und der Zylindermantel 32 mit einer Düse 38 versehen ist. Alternativ besteht die Möglichkeit, eine Temperierung des Zylindermantels 32 oder von mehreren Abschnitten des Zylinders nicht mit den Heizbändern 36, sondern durch den Einsatz von Öl oder Wasser vorzunehmen. Im Bereich der Düse 38 ist das Materialgemisch 10 in einen hochgefüllten Compound 40 übergegangen, der als Extrudat 42 die Düse 38 der die hohen Scherraten erzeugenden Extrusionsvorrichtung 23 verlässt. Das Extrudat 42 stellt im Wesentlichen entweder ein diskretes Netzwerk 44 dar, welches eine bestimmte Länge 46 und eine bestimmte Breite 48 aufweisen kann, oder ein Endlosnetzwerk 60, welches kontinuierlich aus der Düse 38 der Extrusionsvorrichtung 23 austritt.
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Aus der Darstellung gemäß 1 lässt sich des Weiteren entnehmen, dass sowohl ein diskretes Netzwerk 44 als auch ein Endlosnetzwerk 60, Luftporen 56 aufweisen und ein Gewirk 54 aus Aktivmaterial 12, Leitadditiven 14 und Polymerverbinder 16 bilden. Aufgrund der Herstellung in der hohe Scherraten erzeugenden Extrusionsvorrichtung 23 wird das band- oder streifenförmig erhaltene Extrudat 42 in Form von diskreten Netzwerkabschnitten 44, die eine bestimmte Länge 46 und eine bestimmte Breite 48 aufweisen oder Endlosnetzwerke 60 erhalten, die als endlose Bänder 36 aus der Extrusionsvorrichtung austreten. Die Breite 48 des erhaltenen, beispielsweise hergestellten Endlosnetzwerkes 60, liegt in der Größenordnung von 10 mm und ist durch eine Begrenzung rechts 50 und eine Begrenzung links 52 bestimmt.
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Der Darstellung gemäß 2 lässt sich entnehmen, dass eine Überlagerung 62 einzelner Endlosnetzwerke 60 in einer Überlagerungsebene 64 vorgenommen wird. Die Überlagerungsebene 64 kann mehrere Einzelebenen, beispielsweise eine erste Einzelebene 66, eine zweite Einzelebene 68 und darüber hinaus eine dritte Einzelebene 70 umfassen. Auch eine größere Anzahl von Einzelebenen ist im Rahmen einer Überlagerungsebene 64 zu verwirklichen.
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Die Überlagerung 62 der Endlosnetzwerke 60 erfolgt in einer Gleitzone 72, beziehungsweise einer Vorverdichtungszone 74 (vgl. Darstellung gemäß 3), die einen Walzenspalt 84 zwischen den gegenläufig zueinander rotierenden Walzen, nämlich der ersten Walze 80 sowie der zweiten Walze 82 definiert. Im Walzenspalt 84 besteht eine Spaltbreite 78, welche die Breite 48 eines ausgewalzten Elektrodenfilms 88 bestimmt.
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In der Gleitzone 72 und der Vorverdichtungszone 74 erfolgt besagte Überlagerung 62 der einzelnen Stränge aus Endlosnetzwerken 60. Hier erfolgt eine Zusammenführung dieser Endlosnetzwerke 60 im Rahmen einer Formschlussverbindung zwischen den einzelnen Lagen, welche in der ersten Einzelebene 66, der zweiten Einzelebene 68 beziehungsweise der dritten Einzelebene 70 vorhanden sind. Der zusammenhängende Strang aus mehreren einzelnen Lagen von Endlosnetzwerken 60 wird nach Passage der Gleitzone 72 beziehungsweise der Vorverdichtungszone 74 in Richtung einer Austragszone 76 (vgl. Darstellung gemäß 3) durch den Walzenspalt 84 gefördert. Im Walzenspalt 84 erfolgt aufgrund der dort herrschenden hohen Kräfte das Auswalzen eines Elektrodenfilms 88, der den Walzenspalt 84 zwischen der ersten Walze 80 und der zweiten Walze 82 in Förderrichtung 86 wieder verlässt.
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Entsprechend der Anzahl der einzelnen Lagen eines Strangs aus Endlosnetzwerken 60 ist die Spaltbreite 78 des Walzenspalts 84 eingestellt. Die beiden gegenläufig zueinander rotierenden Walzen, nämlich die erste Walze 80 sowie die zweite Walze 82, können identische Umfangsgeschwindigkeiten aufweisen; es besteht auch die Möglichkeit, die erste Walze 80 und die zweite Walze 82 mit voneinander verschiedenen Umfangsgeschwindigkeiten anzutreiben. Entsprechend der eingestellten Spaltbreite 78 des Walzenspalts 84 stellt sich die Breite 48 des Elektrodenfilms 88 ein.
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3 ist zu entnehmen, dass in einer Einlaufzone zwischen der ersten Walze 80 und der zweiten Walze 82 die Gleitzone 72 liegt, an welche sich die Vorverdichtungszone 74 anschließt. Nach Passage des Walzenspalts 84 wird die eine Austragzone 76 erreicht, durch welche der erhaltene Elektrodenfilm 88 nach Passage des Walzenspalts 84 in Förderrichtung 86 abtransportiert wird.
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Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf die Verwendung des vorgeschlagenen Verfahrens zur Herstellung von freistehenden Elektrodenfolien oder Elektrodenfilmen, von laminierten Elektrodenfolien, Elektroden oder Elektrodenfilmen, sowie zur Herstellung von Ultrakondensatoren, Lithium-Ionen-Kondensatoren, Batterien, Brennstoffzellen und Hybridzellen.
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Hinsichtlich der Extruderkonfiguration der eingesetzten Extrusionsvorrichtung 23 sollte diese möglichst Bereiche für Mischen, Plastifizieren und Austragen umfassen. Des Weiteren enthält eine derartige Extrusionsvorrichtung 23 eine Kombination in Gestalt von Förder-, Misch-, Knet-, Rückförder- und Stauelementen. Als Aktivmaterialien werden beispielsweise LFP (Lithium-Eisen-Phosphat), LCO (Lithium-Cobalt-Oxid), LMO (Lithium-Mangan-Oxid)(-Spinell)), LNCM (Lithium-Nickel-Cobalt-Mangan), LNCA (Lithium-Nickel-Cobalt-AluminiumOxid), LMNO (Lithium-Mangan-Nickel-Oxid) oder LTO (Lithiumtitanat) eingesetzt. Als Leitadditive kommen insbesondere Materialien wie Carbon Black, Ruß, CNT, SWCNT und MWCNT in Frage. Als Polymerbinder werden vorzugsweise Materialien, wie beispielsweise das bereits erwähnte PTFE (Teflon), PVDF und PEO eingesetzt.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 20100014215 A1 [0003]
- US 20200227722 A1 [0004]
- DE 102017208220 A1 [0005]
- DE 10007960 A1 [0007]
- DE 4003342 C2 [0008]
- DE 102018209937 A1 [0009]
