DE102022211988A1 - Device and method for producing an electrode stack - Google Patents

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Alexander Breuer
Marco Jordan
Frank Neudel
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (2) zur Herstellung eines Elektrodenstapels (4) aus Elektrodenstapelelementen (6). Diese umfasst ein Stapelrad (8) mit mindestens einer um eine Drehachse (D) rotatorisch antreibbaren Stapelradscheibe (10), welche Fächer (16) zur Aufnahme der Elektrodenstapelelemente (6) aufweist, einen Ausstreifer (34) zum Ausstreifen der Elektrodenstapelelemente (6) aus den Fächern (16) bei einer Rotation des Stapelrads (8), eine Ablage (36) für die aus dem Stapelrad (8) ausgestreiften Elektrodenstapelelemente (6), sowie eine die Fördereinrichtung (18) zum Fördern der Elektrodenstapelelemente (6) in die Fächer (16). Dabei weist die Fördereinrichtung (18) eine Übergabeeinrichtung (22) zum Übergeben der Elektrodenstapelelemente (6) in die Fächer (16) sowie eine Zufuhreinrichtung (20) zum Zuführen der Elektrodenstapelelemente (6) zur Übergabeeinrichtung (22). Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels (4) anhand der Vorrichtung (2).The invention relates to a device (2) for producing an electrode stack (4) from electrode stack elements (6). This comprises a stacking wheel (8) with at least one stacking wheel disk (10) which can be driven in rotation about an axis of rotation (D) and which has compartments (16) for receiving the electrode stack elements (6), a stripper (34) for stripping the electrode stack elements (6) out of the compartments (16) when the stacking wheel (8) rotates, a storage area (36) for the electrode stack elements (6) stripped out of the stacking wheel (8), and a conveyor device (18) for conveying the electrode stack elements (6) into the compartments (16). The conveyor device (18) has a transfer device (22) for transferring the electrode stack elements (6) into the compartments (16) and a feed device (20) for feeding the electrode stack elements (6) to the transfer device (22). The invention further relates to a method for producing an electrode stack (4) using the device (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels anhand eines Stapelrads.The invention relates to a device and a method for producing an electrode stack using a stacking wheel.

Eine Lithium-Ionen-Batterie weist zumindest eine Batteriezelle auf, in welcher ein Elektrodenstapel mit einer Anzahl an blattartigen Kathoden (Kathodenblättern, Kathodenfolien) und blattartigen Anoden (Anodenblättern, Anodenfolien) aufgenommen ist, wobei die Kathoden und die Anoden beispielsweise übereinander gestapelt sind, und wobei zwischen den Kathoden und den Anoden jeweils ein Separator angeordnet ist.A lithium-ion battery has at least one battery cell in which an electrode stack with a number of sheet-like cathodes (cathode sheets, cathode foils) and sheet-like anodes (anode sheets, anode foils) is accommodated, wherein the cathodes and the anodes are stacked on top of each other, for example, and wherein a separator is arranged between the cathodes and the anodes.

Der Elektrodenstapel mit übereinandergestapelten Anoden und Kathoden wird beispielsweise mittels des sogenannten Einzelblattstapelns hergestellt. Typischerweise werden die einzelnen Anoden und die Kathoden hierbei mittels eines Greifersystems (Greifsystems) bewegt. Ein Greifer dieses Greifersystems nimmt die jeweilige Elektrode, also die jeweilige Anode oder Kathode, auf, fördert diese haltend an einen Stapelort und legt die Elektrode dort ab. Allerdings sind solche Greifersysteme vergleichsweise langsam. Infolgedessen ist der Herstellungsprozess eines solchen Elektrodenstapels nachteilig vergleichsweise zeitaufwändig.The electrode stack with anodes and cathodes stacked on top of each other is produced, for example, using what is known as single-sheet stacking. Typically, the individual anodes and cathodes are moved using a gripper system (gripping system). A gripper of this gripper system picks up the respective electrode, i.e. the respective anode or cathode, transports it to a stacking location while holding it, and places the electrode there. However, such gripper systems are comparatively slow. As a result, the manufacturing process of such an electrode stack is disadvantageously comparatively time-consuming.

Alternativ hierzu ist aus der WO 2020/212317 A1 eine Vorrichtung bekannt, welche ein Stapelrad zur Herstellung eines Elektrodenstapels aus Monozellen verwendet.Alternatively, the WO 2020/212317 A1 A device is known which uses a stacking wheel to produce an electrode stack from monocells.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels anzugeben. Insbesondere soll dabei eine möglichst zeitsparende Herstellung des Elektrodenstapels realisiert sein und/oder eine Gefahr der Beschädigung der zu stapelnden Elektrodenstapelelemente reduziert werden.The invention is based on the object of specifying a particularly suitable device and a method for producing an electrode stack. In particular, the electrode stack should be manufactured as quickly as possible and/or the risk of damage to the electrode stack elements to be stacked should be reduced.

Bezüglich der Vorrichtung wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 7 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit der Vorrichtung sinngemäß auch für das Verfahren und umgekehrt.With regard to the device, the object is achieved according to the invention by the features of claim 1 and with regard to the method by the features of claim 7. Advantageous further developments and refinements are the subject of the subclaims. The statements in connection with the device also apply mutatis mutandis to the method and vice versa.

Die Vorrichtung dient zur Herstellung eines Elektrodenstapels aus Elektrodenstapelelementen. Ein solches Elektrodenstapelelement ist dabei beispielsweise eine Anode, eine Kathode, ein Separator, eine mit einem Separator laminierte Anode oder Kathode. Bevorzugt wird als Elektrodenstapelelement ein als Monozelle oder als Einheitszelle bezeichneter Verbund bezeichnet, der mittels einer (einzigen) Anode und einer (einzigen) Kathode gebildet ist, wobei zwischen der Anode und der Kathode ein Separator (eine Separatorfolie) angeordnet ist. Weiterhin ist auf der der Anode abgewandten Seite der Kathode oder auf der der Kathode abgewandten Seite der Anode ein weiterer Separator angeordnet. Vorzugsweise sind die Anode, die Kathode sowie die Separatoren, insbesondere mittels Laminieren, miteinander gefügt. Die Anoden und die Kathoden werden zusammenfassend auch als Elektroden bezeichnet. Diese sind insbesondere folienartig ausgebildet. Die Elektroden weisen also in einer Raumrichtung eine vergleichsweise kleine Ausdehnung auf, mit anderen Worten sind die Elektroden flächig ausgebildet. Der Elektrodenstapel ist bevorzugt für eine Lithium-Ionen-Batteriezelle vorgesehen und eingerichtet, insbesondere für eine Lithium-Ionen-Batteriezelle einer Traktionsbatterie für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug.The device is used to produce an electrode stack from electrode stack elements. Such an electrode stack element is, for example, an anode, a cathode, a separator, an anode or cathode laminated with a separator. Preferably, an electrode stack element is a composite known as a monocell or a unit cell, which is formed by means of a (single) anode and a (single) cathode, with a separator (a separator film) arranged between the anode and the cathode. Furthermore, a further separator is arranged on the side of the cathode facing away from the anode or on the side of the anode facing away from the cathode. Preferably, the anode, the cathode and the separators are joined together, in particular by means of lamination. The anodes and the cathodes are also collectively referred to as electrodes. These are in particular designed like films. The electrodes therefore have a comparatively small extension in one spatial direction, in other words the electrodes are flat. The electrode stack is preferably provided and configured for a lithium-ion battery cell, in particular for a lithium-ion battery cell of a traction battery for an electrically powered motor vehicle.

Die Vorrichtung weist ein Stapelrad auf, welches mindestens ein Stapelradelement, insbesondere mindestens eine Stapelradscheibe, aufweist, das um eine Drehachse rotatorisch antreibbar (drehantreibbar) ist. Das jeweilige Stapelradelement umfasst Fächer zur Aufnahme der Elektrodenstapelelemente. Die Fächer werden hier und im Folgenden auch als Taschen oder als Aufnahmen bezeichnet. Das jeweilige Stapelradelement weist hierbei sogenannte Finger (Arme) auf, die sich von einem zentralen Bereich nach radial außen erstrecken, wobei jeweils eine Tasche zwischen zwei Fingern (Armen) gebildet ist. Zweckmäßiger Weise sind dabei die Finger bzw. die Fächer gebogen, insbesondere spiralförmig ausgebildet. Also weisen die Fächer in einer Ebene senkrecht zur Drehachse Ebene einen bogenförmigen, insbesondere einen spiralförmigen, Querschnitt auf. Mit anderen Worten verläuft das jeweilige Fach von dessen umfangsseitigen Facheingang zu dessen drehachsenseitigen Fachende bogen bzw. spiralförmig. Vorzugsweise wird dabei eine Krümmung der bogenförmigen Aufnahme von der Umfangsseite zur Drehachse hin, also mit kleiner werdendem Radialabstand zur Drehachse, größer. Aufgrund dessen wird eine Reibungskraft zwischen den Aufnahmen und den in diese geförderten Elektrodenstapelelemente von der Umfangsseite zur Drehachse, also nach innen, größer, sodass die Elektrodenstapelelemente zunehmend stark abgebremst werden. Somit werden die Elektrodenstapelelemente zuverlässig zeitlich vor dem Halten der Monozellen durch den Abstreifarm bzw. durch die Abstreifarme relativ zur Aufnahme in den Stillstand abgebremst.The device has a stacking wheel which has at least one stacking wheel element, in particular at least one stacking wheel disk, which can be driven in rotation about an axis of rotation. The respective stacking wheel element comprises compartments for receiving the electrode stack elements. The compartments are also referred to here and below as pockets or receptacles. The respective stacking wheel element has so-called fingers (arms) which extend radially outwards from a central area, with a pocket being formed between two fingers (arms). The fingers or the compartments are expediently curved, in particular spiral-shaped. The compartments therefore have an arcuate, in particular spiral-shaped, cross-section in a plane perpendicular to the axis of rotation. In other words, the respective compartment runs in an arcuate or spiral shape from its peripheral compartment entrance to its rotation axis-side compartment end. A curvature of the arcuate receptacle preferably increases from the peripheral side towards the axis of rotation, i.e. as the radial distance from the axis of rotation decreases. As a result, the frictional force between the holders and the electrode stack elements conveyed into them increases from the peripheral side towards the axis of rotation, i.e. inwards, so that the electrode stack elements are increasingly braked. The electrode stack elements are thus reliably braked to a standstill relative to the holder before the mono cells are held by the stripping arm or by the stripping arms.

Vorzugsweise umfasst das Stapelrad mehr als ein solches Stapelradelement, insbesondere zwei, drei, vier oder fünf Stapelradelemente. Diese sind in einer Axialrichtung, also in einer Richtung entlang der Drehachse, zueinander beabstandet angeordnet. Zweckmäßiger weise sind die Stapelradelemente anhand einer die Drehachse definierenden Achse gemeinsam rotatorisch antreibbar. Bevorzugt fluchten die Stapelradelemente in Axialrichtung miteinander. Mit anderen Worten sind die Stapelradelemente gleich ausgebildet und überdecken sich hinsichtlich der Axialrichtung.Preferably, the stacking wheel comprises more than one such stacking wheel element, in particular two, three, four or five stacking wheel elements. These are arranged in an axial direction, i.e. in a direction long of the axis of rotation, spaced apart from one another. The stacking wheel elements can expediently be driven together in rotation using an axis defining the axis of rotation. The stacking wheel elements are preferably aligned with one another in the axial direction. In other words, the stacking wheel elements are of the same design and overlap with respect to the axial direction.

Die Vorrichtung umfasst des Weiteren einen Ausstreifer zum Ausstreifen der Elektrodenstapelelemente aus den Fächern bei einer Rotation des Stapelrads. So werden die in den Fächern aufgenommenen Elektrodenstapelelemente bei einer Rotation des Stapelrads gegen eine weitere Mitnahme durch das Stapelrad gehalten und aus dem Fach ausgestreift. Der Ausstreifer bildet also eine Art Anschlag für die Elektrodenstapelelemente. Dabei werden die Elektrodenstapelelemente in einer Ablage aufeinander gestapelt, also unter Bildung des Elektrodenstapels aufeinander abgelegt. Die Anschlagsfläche des Ausstreifers für die Elektrodenstapelelemente ist dabei in Axialrichtung vor und/oder hinter dem Stapelradelement, und/oder - sofern mehr als ein Stapelradelement verwendet wird - zwischen den Stapelradelementen angeordnet. Bevorzugt ist (und/oder wird im Zuge des Verfahrens zur Herstellung des Elektrodenstapels) der Abstand der Anschlagsfläche, insbesondere deren der Ablage abgewandten Kante, zur Drehachse derart eingestellt, dass dieser kleiner ist als der kleinste Abstand des Elektrodenstapelelements zur Drehachse während dessen Mitnahme im Fach. Folglich ist ein Anschlagen des Elektrodenstapelelements am Abstreifer vermieden und eine Beschädigung dessen vermieden. Beispielsweise ist ein radialer Abstand des Ausstreifers, insbesondere dessen Anschlagsfläche zur Drehachse kleiner ist als das drehachsenseitige Ende der Fächer.The device further comprises a stripper for stripping the electrode stack elements out of the compartments when the stacking wheel rotates. When the stacking wheel rotates, the electrode stack elements accommodated in the compartments are held against further entrainment by the stacking wheel and are stripped out of the compartment. The stripper thus forms a type of stop for the electrode stack elements. The electrode stack elements are stacked on top of one another in a tray, i.e. placed on top of one another to form the electrode stack. The stop surface of the stripper for the electrode stack elements is arranged in the axial direction in front of and/or behind the stacking wheel element and/or - if more than one stacking wheel element is used - between the stacking wheel elements. Preferably (and/or in the course of the method for producing the electrode stack) the distance of the stop surface, in particular its edge facing away from the tray, from the axis of rotation is set such that it is smaller than the smallest distance of the electrode stack element from the axis of rotation while it is being carried along in the compartment. As a result, the electrode stack element is prevented from striking the stripper and damaging it is avoided. For example, the radial distance of the stripper, in particular its stop surface, to the axis of rotation is smaller than the end of the compartments on the axis of rotation side.

Weiterhin weist die Vorrichtung eine Fördereinrichtung zum Fördern der Elektrodenstapelelemente in die Fächer des Stapelrads auf. Zum einen umfasst die Fördereinrichtung eine Übergabeeinrichtung, welche zum Übergeben der Elektrodenstapelelemente in die Fächer dient. Zum anderen umfasst die Fördereinrichtung eine, insbesondere zur Übergabeeinrichtung separate, also baulich getrennte, Zufuhreinrichtung, welchen dem Zuführen der Elektrodenstapelelemente zur Übergabeeinrichtung dient. Die Zufuhreinrichtung ist zweckmäßigerweise ein Förderband, beispielsweise ein Vakuumförderband.The device also has a conveyor device for conveying the electrode stack elements into the compartments of the stacking wheel. On the one hand, the conveyor device comprises a transfer device, which serves to transfer the electrode stack elements into the compartments. On the other hand, the conveyor device comprises a feed device, which is separate from the transfer device, i.e. structurally separate, and which serves to feed the electrode stack elements to the transfer device. The feed device is expediently a conveyor belt, for example a vacuum conveyor belt.

Besonders vorteilhaft ist anhand der Vorrichtung eine vergleichsweise genaue und definierte Positionierung der Elektrodenstapelelemente im Elektrodenstapel realisiert. Des Weiteren werden die Elektrodenstapelelemente mittels des Stapelrads greiferlos, also ohne die Verwendung eines Greifers oder einer Greifvorrichtung in das Stapelfach überführt. Vorteilhaft erfolgt aufgrund dessen das alternierende Stapeln der Elektrodenstapelelemente, insbesondere im Vergleich zu der eingangs erwähnten Herstellung des Elektrodenstapels mittels einer Greifvorrichtung, vergleichsweise schnell, also zeitsparend. Somit ist eine Prozessrate der Herstellung des Elektrodenstapels vorteilhaft erhöht, mit anderen Worten ist ein Durchsatz erhöht.Particularly advantageously, the device enables comparatively precise and defined positioning of the electrode stack elements in the electrode stack. Furthermore, the electrode stack elements are transferred to the stacking compartment by means of the stacking wheel without the use of a gripper or gripping device. Advantageously, the alternating stacking of the electrode stack elements is carried out comparatively quickly, i.e. time-saving, particularly in comparison to the production of the electrode stack by means of a gripping device mentioned at the beginning. This advantageously increases the process rate of the production of the electrode stack, in other words, throughput is increased.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist anhand der Übergabeeinrichtung, insbesondere lediglich anhand der Übergabeeinrichtung, der Übergabezeitpunkt, also derjenige Zeitpunkt, zu dem die in Übergaberichtung vordere Kante des jeweiligen Elektrodenstapelelements in das Stapelrad eintritt, insbesondere zu dem die vordere Kante des jeweiligen Elektrodenstapelelements das Stapelrad erstmals berührt, änderbar, insbesondere an die Position des zur Aufnahme des jeweiligen Elektrodenstapelelements vorgesehenen Fachs anpassbar. Also ist ein Anpassen (Synchronisieren) des Übergabezeitpunkts und/oder der Übergabegeschwindigkeit, an die Drehgeschwindigkeit und/oder an die (Dreh-, Winkel-)Position des Stapelrads vergleichsweise einfach ermöglicht. Insbesondere sofern das Stapelrad mit einer konstanten Drehgeschwindigkeit rotiert, ist ein derartiges Anpassen lediglich anhand der Übergabeeinrichtung vergleichsweise effizient, da das Stapelrad mit einer vergleichsweise hohen Trägheit nicht beschleunigt werden muss. Zweckmäßigerweise umfasst das Stapelrad und/oder eine Antriebseinheit zum Drehantreiben des Stapelrads hierbei einen Positionssensor, anhand dessen die (Winkel-, Dreh-) Position des Stapelrads bzw. dessen Stapelradelements bzw. Stapelradelemente und daraus die Position des jeweiligen Fachs bestimmt werden kann. Zweckmäßigerweise umfasst die Vorrichtung des Weiteren einen Sensor, beispielsweise eine Kamera, zum Erfassen der Position des jeweiligen Elektrodenstapelelements in der Zufuhreinrichtung, so dass anhand dieser Position der Zufuhrzeitpunkt (Übergabezeitpunkt) bestimmt werden kann.According to an advantageous embodiment of the device, the transfer time, i.e. the time at which the front edge of the respective electrode stack element in the transfer direction enters the stacking wheel, in particular at which the front edge of the respective electrode stack element first touches the stacking wheel, can be changed using the transfer device, in particular only using the transfer device, in particular it can be adapted to the position of the compartment provided for receiving the respective electrode stack element. This makes it comparatively easy to adapt (synchronize) the transfer time and/or the transfer speed, the rotational speed and/or the (rotational, angular) position of the stacking wheel. In particular, if the stacking wheel rotates at a constant rotational speed, such an adaptation using only the transfer device is comparatively efficient, since the stacking wheel with a comparatively high inertia does not have to be accelerated. The stacking wheel and/or a drive unit for rotating the stacking wheel expediently comprises a position sensor, by means of which the (angular, rotational) position of the stacking wheel or its stacking wheel element or elements and from this the position of the respective compartment can be determined. The device expediently also comprises a sensor, for example a camera, for detecting the position of the respective electrode stack element in the feed device, so that the feed time (transfer time) can be determined based on this position.

Weiter vorteilhaft kann im Vergleich zur Förderung der Elektrodenstapelelemente lediglich anhand eines Förderbandes, ist aufgrund der zur Zufuhreinrichtung separaten Ausgestaltung der Übergabeeinrichtung der Übergabezeitpunkt des jeweiligen Elektrodenstapelelementes änderbar, ohne auch die Fördergeschwindigkeit der Zufuhreinrichtung (zumindest zeitweise) zu ändern.Furthermore, in comparison to conveying the electrode stack elements only by means of a conveyor belt, the transfer time of the respective electrode stack element can be changed due to the separate design of the transfer device from the feed device, without also changing the conveying speed of the feed device (at least temporarily).

Gemäß einer geeigneten Ausgestaltung umfasst die Übergabeeinrichtung zumindest zwei obere Transportelemente, welche beispielsweise als Riemenbänder oder als Rollen ausgebildet sind, und welche in einer Richtung quer zur Übergaberichtung, also in Axialrichtung, zueinander beabstandet sind. Bei der Ausgestaltung der Transportelemente als Riemenbänder sind die Rollen zweckmäßiger Weise zum Antreiben der oberen Riemenbänder anhand einer gemeinsamen ersten Welle mit einem Motor verbunden. Weiterhin umfasst die Übergabeeinrichtung zumindest zwei untere Transportelemente, welche beispielsweise als Riemenbänder oder als Rollen ausgebildet sind, und welche in einer Richtung quer zur Übergaberichtung, also in Axialrichtung, zueinander beabstandet sind. Bei der Ausgestaltung der Transportelemente als Riemenbänder sind die Rollen zweckmäßiger Weise zum Antreiben der unteren Riemenbänder anhand einer gemeinsamen zweiten Welle miteinander verbunden. Insbesondere sind erste und die zweite Welle anhand eines mit Zahnradpaares miteinander gekoppelt.According to a suitable embodiment, the transfer device comprises at least two upper transport elements, which are designed, for example, as belts or as rollers, and which are spaced apart from one another in a direction transverse to the transfer direction, i.e. in the axial direction. In the design of the transport elements As belts, the rollers are expediently connected to a motor for driving the upper belts using a common first shaft. Furthermore, the transfer device comprises at least two lower transport elements, which are designed, for example, as belts or as rollers, and which are spaced apart from one another in a direction transverse to the transfer direction, i.e. in the axial direction. When the transport elements are designed as belts, the rollers are expediently connected to one another for driving the lower belts using a common second shaft. In particular, the first and second shafts are coupled to one another using a pair of gears.

Beispielsweise sind die oberen Transportelemente und die unteren Transportelemente in Axialrichtung zueinander versetzt angeordnet, mit anderen Worten sind die oberen und die unteren Transportelemente kämmend in Axialrichtung hintereinander angeordnet. Bevorzugt jedoch sind zum klemmenden Fördern der Elektrodenstapelelemente die oberen Transportelemente und die unteren Transportelemente in einer Richtung senkrecht zur Förderrichtung, also zur Richtung, in welcher die Elektrodenstapelelemente in der Übergabeeinrichtung gefördert werden, und/oder senkrecht zur Axialrichtung übereinander angeordnet. Also liegen in diesem Fall jeweils eines der oberen Transportelemente einem der unteren Transportelemente gegenüber. Mit anderen Worten ist bevorzugt jeweils ein Paar aus einem der oberen und einem der unteren Transportelemente gebildet, zwischen welchen das jeweilige Elektrodenstapelelement klemmend gefördert wird. Mit noch anderen Worten sind diese in Axialrichtung nicht zueinander versetzt angeordnet. Auf diese Weise ist ein Biegen der Elektrodenstapelelemente durch die Riemenbänder vermieden.For example, the upper transport elements and the lower transport elements are arranged offset from one another in the axial direction, in other words, the upper and lower transport elements are arranged one behind the other in an intermeshing manner in the axial direction. However, for clamping conveying of the electrode stack elements, the upper transport elements and the lower transport elements are preferably arranged one above the other in a direction perpendicular to the conveying direction, i.e. the direction in which the electrode stack elements are conveyed in the transfer device, and/or perpendicular to the axial direction. In this case, one of the upper transport elements is opposite one of the lower transport elements. In other words, a pair is preferably formed from one of the upper and one of the lower transport elements, between which the respective electrode stack element is conveyed in a clamping manner. In still other words, these are not arranged offset from one another in the axial direction. In this way, bending of the electrode stack elements by the belt bands is avoided.

Beispielsweise beträgt eine Breite der Transportelemente, also deren Ausdehnung in Axialrichtung zwischen 1 mm und 250 mm. Beispielsweise wiesen die oberen Transportelemente jeweils eine Breite auf, die unterschiedlich zur Breite der unteren Transportelemente ist. Je nach Ausgestaltung der Elektrodenstapelelemente und einer für diese geeigneten Klemmkraft wird die Breite der Transportelemente und/oder deren Abstand zueinander entsprechend gewählt. Sofern die Elektrodenstapelelemente als Monozellen ausgebildet sind, sind die breiteren Transportelemente auf der Separatorseite der Monozelle vorgesehen, so dass die Gefahr einer Verschmutzung dessen Elektroden reduziert ist.For example, the width of the transport elements, i.e. their extension in the axial direction, is between 1 mm and 250 mm. For example, the upper transport elements each have a width that is different to the width of the lower transport elements. Depending on the design of the electrode stack elements and a clamping force suitable for them, the width of the transport elements and/or their distance from one another is selected accordingly. If the electrode stack elements are designed as monocells, the wider transport elements are provided on the separator side of the monocell, so that the risk of contamination of its electrodes is reduced.

Vorzugsweise weist jedes der Transportelemente eine Breite, also eine Ausdehnung in Axialrichtung auf, welche kleiner als ein Viertel, vorzugsweise kleiner als ein Zehntel, der Ausdehnung des Stapelradelement in Axialrichtung ist, oder - sofern mehrere Stapelradelemente verwendet werden- welche kleiner als ein Viertel, vorzugsweise kleiner als ein Zehntel, der Ausdehnung des Abstands zwischen dem in Axialrichtung ersten und dem in Axialrichtung letzten Stapelradelements ist. Auf diese Weise werden die zu fördernden Elektrodenstapelelemente lediglich an einer vergleichsweise kleinen Fläche von den Riemenbändern berührt. Folglich ist die Gefahr einer Beschädigung oder der Verunreinigung des jeweiligen Elektrodenstapelelements durch die Übergabeeinrichtung zumindest reduziert.Preferably, each of the transport elements has a width, i.e. an extension in the axial direction, which is less than a quarter, preferably less than a tenth, of the extension of the stacking wheel element in the axial direction, or - if several stacking wheel elements are used - which is less than a quarter, preferably less than a tenth, of the extension of the distance between the first and last stacking wheel elements in the axial direction. In this way, the electrode stack elements to be conveyed are only touched by the belt bands on a comparatively small area. Consequently, the risk of damage or contamination of the respective electrode stack element by the transfer device is at least reduced.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind die oberen Transportelemente gegen die unteren Transportelementen angefedert. Mit anderen Worten wirkt eine Federkraft, also eine Rückstellkraft, auf die oberen Transportelemente in Richtung zu den unteren Transportelementen hin, also nach unten. Zusätzlich oder alternativ hierzu sind die unteren Transportelemente gegen die oberen Transportelementen angefedert. Mit anderen Worten wirkt eine Federkraft, also eine Rückstellkraft, auf die unteren Transportelemente in Richtung zu den oberen Transportelementen hin, also nach oben. Auf diese Weise werden also bei der Zufuhr des jeweiligen Elektrodenstapelelements in die Übergabeeinrichtung die oberen bzw. die unteren Transportelemente gegen die Federkraft verstellt. Dies resultiert in einer besseren Klemmung des jeweiligen Elektrodenstapelelements.According to a preferred embodiment, the upper transport elements are spring-loaded against the lower transport elements. In other words, a spring force, i.e. a restoring force, acts on the upper transport elements in the direction of the lower transport elements, i.e. downwards. In addition or alternatively to this, the lower transport elements are spring-loaded against the upper transport elements. In other words, a spring force, i.e. a restoring force, acts on the lower transport elements in the direction of the upper transport elements, i.e. upwards. In this way, when the respective electrode stack element is fed into the transfer device, the upper or lower transport elements are adjusted against the spring force. This results in better clamping of the respective electrode stack element.

Beispielsweise überragen die oberen Transportelemente die unteren Transportelemente in einer Richtung entgegen der Förderrichtung. Bei deren Ausgestaltung als Riemenbänder sind die oberen Riemenbänder länger als die unteren Riemenbänder bezüglich der Förderrichtung. Zweckmäßig überdeckt dabei derjenige Bereich der oberen Riemenbänder, welcher die unteren Riemenbänder überragt, zur Zufuhr des jeweiligen Elektrodenstapelelements die als Förderband ausgebildete Zufuhreinrichtung, insbesondere den übergabeeinrichtungsseitige Endbereich des Förderbands. Zweckmäßig sind dieser Endbereich und die oberen Riemenbänder übereinander angeordnet, so dass die Elektrodenstapelelemente in diesem Bereich klemmend vom Förderband in die Übergabeeinrichtung zugeführt werden. Vorteilhaft ist derart eine vergleichsweise sichere und fehlerunanfällige Zufuhr des jeweiligen Elektrodenstapelelements in die Übergabeeinrichtung realisiert.For example, the upper transport elements protrude over the lower transport elements in a direction opposite to the conveying direction. When designed as belts, the upper belts are longer than the lower belts in terms of the conveying direction. The area of the upper belts that protrudes over the lower belts expediently covers the feed device designed as a conveyor belt, in particular the end area of the conveyor belt on the transfer device side, for feeding the respective electrode stack element. This end area and the upper belts are expediently arranged one above the other so that the electrode stack elements in this area are fed from the conveyor belt into the transfer device in a clamped manner. This advantageously enables a comparatively safe and error-free feed of the respective electrode stack element into the transfer device.

Insbesondere bei der Ausgestaltung der Transportelemente als Riemenbänder ist beispielsweise die dem Stapelrad nähere der beiden Drehachsen der oberen Transportelemente in Förderrichtung versetzt zur der dem Stapelrad nähere der beiden Drehachsen der unteren Transportelemente angeordnet. Auf diese Weise ist das jeweilige Elektrodenstapelelemente länger anhand des näher zum Stapelrad hin versetzten Transportelements geführt.In particular, when the transport elements are designed as belts, the one of the two axes of rotation of the upper transport elements that is closer to the stacking wheel is arranged offset in the conveying direction from the one of the two axes of rotation of the lower transport elements that is closer to the stacking wheel. In this way, the respective elect The harvesting stacking elements are guided for a longer period using the transport element which is positioned closer to the stacking wheel.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung weist die Übergabeeinrichtung in Radialrichtung, also in einer Richtung senkrecht zur Drehachse, einen Abstand zur Drehachse auf, der größer ist als der Radius, insbesondere größer als der Durchmesser, des Stapelradelements. Also ist die Übergabeeinrichtung vollständig außerhalb des in Axialrichtung vom Stapelrad verdeckten Bereich angeordnet. Mit anderen Worten ist die Übergabeeinrichtung in Radialrichtung beabstandet zum Stapelrad. Damit einhergehend werden auch die Elektrodenstapelelemente von außerhalb des in Axialrichtung vom Stapelrad verdeckten Bereich in das Stapelrad gefördert. Beim Entlanggleiten des Elektrodenstapelelements an der Innenseite des Fachs im Zuge des Übergebens erfolgt eine Änderung dessen Bewegungsrichtung. Bei der beabstandeten Anordnung der Übergabeeinrichtung zum Stapelrad ist zwischen diesen ein Raum gebildet, in welchen sich das hinsichtlich der Förderrichtung hintere Ende des Elektrodenstapelelements bei der Richtungsänderung bewegen kann, so dass vorteilhaft ein Biegen des Elektrodenstapelelements aufgrund der Änderung dessen Bewegungsrichtung vermieden und damit einhergehend die Gefahr einer Beschädigung reduziert ist. Bevorzugt liegen dabei die Transportelemente in einer Richtung senkrecht zur Axialrichtung den Stapelradelementen gegenüber, mit anderen Worten sind die Transportelemente in Axialrichtung nicht zu den Stapelradelementen versetzt angeordnet. Auf diese Weise liegt lediglich derjenige Bereich der Elektrodenstapelelemente am Stapelrad bzw. an dessen Stapelradelementen an, an welchen auch die Transportelemente auf das jeweilige Elektrodenstapelelement einwirken. Ein Bereich einer Krafteinleitung auf das jeweilige Elektrodenstapelelement ist somit reduziert.According to an advantageous embodiment of the device, the transfer device is at a distance from the axis of rotation in the radial direction, i.e. in a direction perpendicular to the axis of rotation, which is greater than the radius, in particular greater than the diameter, of the stacking wheel element. The transfer device is therefore arranged completely outside the area covered by the stacking wheel in the axial direction. In other words, the transfer device is spaced apart from the stacking wheel in the radial direction. As a result, the electrode stack elements are also conveyed into the stacking wheel from outside the area covered by the stacking wheel in the axial direction. As the electrode stack element slides along the inside of the compartment during the transfer, its direction of movement changes. When the transfer device is arranged at a distance from the stacking wheel, a space is formed between them in which the rear end of the electrode stack element in terms of the conveying direction can move when the direction changes, so that bending of the electrode stack element due to the change in its direction of movement is advantageously avoided and the risk of damage is reduced. Preferably, the transport elements are arranged opposite the stacking wheel elements in a direction perpendicular to the axial direction, in other words, the transport elements are not offset from the stacking wheel elements in the axial direction. In this way, only that area of the electrode stacking elements lies on the stacking wheel or its stacking wheel elements where the transport elements act on the respective electrode stacking element. The area of force introduction onto the respective electrode stacking element is thus reduced.

Alternativ hierzu weist die Übergabeeinrichtung in Radialrichtung, also in einer Richtung senkrecht zur Drehachse, einen Abstand zur Drehachse auf, der kleiner ist als der Radius des Stapelradelements. In diesem Fall ragen die Transportelemente zwischen die Stapelradelemente hinein. Mit anderen Worten sind die Transportelemente dann in Axialrichtung zumindest bereichsweise zwischen den Stapelradelementen angeordnet. Insbesondere sind die Transportelemente und die Stapelradelemente kämmend bezüglich der Axialrichtung angeordnet. Vorteilhaft ist auf diese Weise ein Bauraum für die Vorrichtung kleiner.Alternatively, the transfer device has a distance from the axis of rotation in the radial direction, i.e. in a direction perpendicular to the axis of rotation, which is smaller than the radius of the stacking wheel element. In this case, the transport elements protrude between the stacking wheel elements. In other words, the transport elements are then arranged in the axial direction at least partially between the stacking wheel elements. In particular, the transport elements and the stacking wheel elements are arranged in a meshing manner with respect to the axial direction. In this way, the installation space for the device is advantageously smaller.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Abstand des Ausstreifers, insbesondere dessen Anschlagfläche, zur Drehachse einstellbar. Alternativ oder vorzugsweise zusätzlich ist eine Neigung des Ausstreifers, insbesondere dessen Anschlagfläche, einstellbar.According to an advantageous embodiment, the distance of the stripper, in particular its stop surface, from the axis of rotation is adjustable. Alternatively or preferably additionally, an inclination of the stripper, in particular its stop surface, is adjustable.

Vorzugsweise ist die Anschlagfläche des Ausstreifers stets senkrecht zur Ablagefläche der Ablage. Auf diese Weise kann Lage des Ausstreifers relativ zur den Fächern eingestellt und/oder nachjustiert werden. Insbesondere ist bzw. wird der Ausstreifer derart angeordnet, dass die Elektrodenstapelelemente im Wesentlichen senkrecht auf den Ausstreifer auftreffen, so dass ein Zwicken und somit eine Beschädigung der Elektrodenstapelelemente im Zuge des Ausstreifens vermieden oder ein Gefahr dessen zumindest reduziert werden.Preferably, the stop surface of the stripper is always perpendicular to the storage surface of the storage. In this way, the position of the stripper relative to the compartments can be set and/or readjusted. In particular, the stripper is or will be arranged in such a way that the electrode stack elements hit the stripper essentially perpendicularly, so that pinching and thus damage to the electrode stack elements during stripping is avoided or the risk of this is at least reduced.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels aus Elektrodenstapelelementen. Hierzu wird eine Vorrichtung in einer der oben dargestellten Varianten verwendet, also wird verfahrensgemäß eine solche Vorrichtung bereitgestellt.A further aspect of the invention relates to a method for producing an electrode stack from electrode stack elements. For this purpose, a device in one of the variants shown above is used, i.e. such a device is provided according to the method.

Verfahrensgemäß werden die Elektrodenstapelelemente anhand der Zufuhreinrichtung der Übergabeeinrichtung zugeführt und anhand der Übergabeeinrichtung an das Stapelrad übergeben, also in die Fächer des Stapelradelements oder der Stapelradelemente gefördert. Zweckmäßigerweise wird in jedes Fach lediglich ein einziges der Elektrodenstapelelemente übergeben.According to the method, the electrode stack elements are fed to the transfer device using the feed device and transferred to the stacking wheel using the transfer device, i.e. conveyed into the compartments of the stacking wheel element or elements. Expediently, only one of the electrode stack elements is transferred to each compartment.

Anschließend werden die in den Fächern aufgenommenen Elektrodenstapelelemente anhand der Rotation des Stapelrads zu einer Ablage gefördert. Also werden die Elektrodenstapelelement mittels des Stapelrads geführt zur Ablage hin bewegt.The electrode stack elements stored in the compartments are then transported to a storage area by means of the rotation of the stacking wheel. The electrode stack elements are therefore guided towards the storage area by means of the stacking wheel.

Die Elektrodenstapelelemente werden anschließend anhand des Ausstreifers, im Bereich der Ablage gehalten. Aufgrund der Rotation des Stapelrads werden die Elektrodenstapelelemente aus der jeweiligen Aufnahme heraus und in die Ablage geführt. Mit anderen Worten werden die Elektrodenstapelelemente mittels des Ausstreifers gegen die Rotation des Stapelrads gehalten (gestützt), sodass das jeweilige Fach aufgrund der Rotation des Stapelrads relativ zum jeweiligen Elektrodenstapelelement verstellt und entsprechend aus dem jeweiligen Fach in die Ablage überführt wird. Dabei werden die Elektrodenstapelelemente unter Bildung des Elektrodenstapels in der Ablage aufeinander gestapelt.The electrode stack elements are then held in the storage area using the stripper. Due to the rotation of the stacking wheel, the electrode stack elements are guided out of the respective holder and into the storage area. In other words, the electrode stack elements are held (supported) against the rotation of the stacking wheel using the stripper, so that the respective compartment is adjusted relative to the respective electrode stack element due to the rotation of the stacking wheel and is transferred from the respective compartment into the storage area accordingly. The electrode stack elements are stacked on top of one another in the storage area to form the electrode stack.

Vorzugsweise rotiert das Stapelrad mit einer konstanten Drehgeschwindigkeit.Preferably, the stacking wheel rotates at a constant speed.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird - wie bereits im Zusammenhang mit der Vorrichtung beschrieben - zum Anpassen des Übergabezeitpunkts an eine Position des Stapelrads, insbesondere lediglich, die Fördergeschwindigkeit der Elektrodenstapelelemente in der Übergabeeinrichtung geändert wird. Dabei ist bzw. wird das Stapelrad bevorzugt mit einer konstanten Rotationsgeschwindigkeit angetrieben. Also wird anhand der Übergabeeinrichtung, insbesondere lediglich anhand Übergaberichtung, der Übergabezeitpunkt des jeweiligen Elektrodenstapelelements an eine (Dreh-, Winkel-) Position des Stapelrads, insbesondere an die Position des jeweiligen Fachs zur Aufnahme dieses Elektrodenstapelelements - angepasst. Sofern notwendig, wird hierzu der Übergabezeitpunkt geändert, insbesondere wird der Übergabezeitpunkt im Vergleich zu einem Übergabevorgang, bei dem das jeweilige Elektrodenstapelelement mit konstanter Geschwindigkeit in der Übergabeeinrichtung (Übergabevorrichtung) gefördert wird, verzögert oder zeitlich vorgezogen. Hierzu wird das jeweilige Elektrodenstapelelement in der Übergabevorrichtung zeitweise abgebremst bzw. beschleunigt. Zweckmäßig erfolgt dabei die zeitweise Beschleunigung bzw. das zeitweise Abbremsen derart, dass das jeweilige Elektrodenstapelelement beim Austritt aus der Übergabeeinrichtung eine vorgegebene Übergabegeschwindigkeit aufweist. Insbesondere wird zum anpassen des Übergabezeitpunktes die Laufgeschwindigkeit der oberen und der unteren Riemenbänder entsprechend geändert.According to an advantageous embodiment of the method - as already described in connection with the device - in order to adapt the transfer time to a position of the stacking wheel, in particular only the conveying speed speed of the electrode stack elements in the transfer device. The stacking wheel is preferably driven at a constant rotational speed. The transfer device, in particular solely based on the transfer direction, is used to adjust the transfer time of the respective electrode stack element to a (rotational, angular) position of the stacking wheel, in particular to the position of the respective compartment for receiving this electrode stack element. If necessary, the transfer time is changed for this purpose, in particular the transfer time is delayed or brought forward in time compared to a transfer process in which the respective electrode stack element is conveyed at a constant speed in the transfer device (transfer apparatus). For this purpose, the respective electrode stack element is temporarily braked or accelerated in the transfer device. The temporary acceleration or braking is expediently carried out in such a way that the respective electrode stack element has a predetermined transfer speed when it exits the transfer device. In particular, the running speed of the upper and lower belt bands is changed accordingly to adjust the transfer time.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung werden solche Elektrodenstapelelemente verwendet werden, die eine rechteckige Grundfläche mit unterschiedlichen Kantenlängen aufweisen, die also keine quadratische Grundfläche aufweisen. Sofern das Elektrodenstapelelemente zumindest eine Elektrode aufweist, ragt dabei zweckmäßig eine auch als Tab oder als Kontaktfahne bezeichnete elektrische Kontaktierungen der jeweiligen Elektrode seitlich über die Grundfläche hinaus. Zweckmäßig ragen diese Kontaktierungen an einer oder an beiden kurzen Kanten des jeweiligen Elektrodenstapelelements über die Grundfläche hinaus. Vorzugsweise beträgt dabei die Länge der längeren Kante zwischen dem 1 ,5-fachen und dem 10-fachen, insbesondere zwischen dem 2-fachen und dem 5-fachen, der Länge der kurzen Kante.According to a preferred embodiment, electrode stack elements are used which have a rectangular base area with different edge lengths, i.e. which do not have a square base area. If the electrode stack element has at least one electrode, an electrical contact of the respective electrode, also referred to as a tab or contact lug, expediently protrudes laterally beyond the base area. These contacts expediently protrude beyond the base area on one or both short edges of the respective electrode stack element. The length of the longer edge is preferably between 1.5 times and 10 times, in particular between 2 times and 5 times, the length of the short edge.

Besonders bevorzugt werden hierbei die Elektrodenstapelelemente mit deren längeren Kante, also mit einer der beiden Seiten, die die längere Seite bildet, voraus in die Fächer übergeben werden. Mit anderen Worten erstrecken sich die beiden längeren Kanten quer zur Übergaberichtung und die beiden kürzeren Kanten parallel zur Übergaberichtung. Auf diese Weise ist eine Krafteinwirkung auf das Elektrodenstapelelement beim Anschlag an den Ausstreifer und/oder an das drehachsenseitige Fachende auf einen vergleichsweise großen Bereich des Elektrodenstapelelements verteilt, so dass die Gefahr einer Beschädigung reduziert ist. Zum anderen ist im Vergleich zu einem Übergeben mit der kurzen Kante voraus besonders vorteilhaft für eine vorgegebene Stapelrate eine Drehzahl des Stapelrads reduziert. Damit einhergehend ist auch das Abbremsen der Elektrodenstapelelement in den Fächern besonders schonend ermöglicht.Particularly preferably, the electrode stack elements are transferred into the compartments with their longer edge, i.e. with one of the two sides that forms the longer side, first. In other words, the two longer edges extend transversely to the transfer direction and the two shorter edges parallel to the transfer direction. In this way, the force acting on the electrode stack element when it hits the stripper and/or the compartment end on the rotation axis side is distributed over a comparatively large area of the electrode stack element, so that the risk of damage is reduced. On the other hand, compared to transferring with the short edge first, the speed of the stacking wheel is particularly advantageously reduced for a given stacking rate. This also enables the electrode stack elements in the compartments to be braked particularly gently.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird zu jedem Zeitpunkt maximal ein einziges, also eines oder kein, Elektrodenstapelelement anhand der Übergabeeinrichtung gefördert wird. Mit anderen Worten werden die Elektrodenstapelelemente der Übergabeeinrichtung derart zeitlich beabstandet zugeführt, dass zum Übergeben stets maximal ein einziges Elektrodenstapelelement in der Übergabeeinrichtung vorhanden ist und/oder anhand der oberen Riemen gefördert wird. Auf diese Weise kann der Übergabezeitpunkt eines Elektrodenstapelelement angepasst werden, ohne den Übergabezeitpunkt des darauf folgend zugeführten Elektrodenstapelelements zu beeinflussen.According to a preferred embodiment, at any time a maximum of one electrode stack element, i.e. one or none, is conveyed by means of the transfer device. In other words, the electrode stack elements are fed to the transfer device at such a time interval that a maximum of one electrode stack element is always present in the transfer device for transfer and/or is conveyed by means of the upper belts. In this way, the transfer time of an electrode stack element can be adjusted without influencing the transfer time of the electrode stack element fed in after it.

Bevorzugt ist in bauraumsparender Weise die Länge der Übergabeeinrichtung, insbesondere dessen oberen Riemenbänder, bezüglich der Übergaberichtung kleiner als der Radius des Stapelradelements bzw. der Stapelradelemente und/oder kleiner als das Doppelte der Kantenlänge der kurzen Kante der Elektrodenstapelelemente.Preferably, in a space-saving manner, the length of the transfer device, in particular its upper belt bands, with respect to the transfer direction is smaller than the radius of the stacking wheel element or the stacking wheel elements and/or smaller than twice the edge length of the short edge of the electrode stack elements.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

  • 1 schematisch in einer Seitenansicht eine Vorrichtung zur Herstellung eines Elektrodenstapels aus Elektrodenstapelelementen, wobei die Vorrichtung ein Stapelrad mit als Stapelradscheiben ausgebildeten Stapelradelementen sowie eine Fördereinrichtung mit einer Übergabeeinrichtung aufweist, anhand welcher die Elektrodenstapelelemente in Fächer der Stapelradscheiben übergeben werden können,
  • 2 schematisch und ausschnittsweise die Vorrichtung in perspektivischer Ansicht,
  • 3a,b schematisch in perspektivischer Explosionsdarstellung bzw. in Seitenansicht ein als Monozelle ausgebildetes Elektrodenstapelelement mit einer rechteckigen Grundfläche, und
  • 4 anhand eines Flussdiagramms einen Verfahrensablauf zur Herstellung eines Elektrodenstapels anhand der Vorrichtung.
In the following, embodiments of the invention are explained in more detail with reference to a drawing. In the drawing:
  • 1 schematically shows a side view of a device for producing an electrode stack from electrode stack elements, the device having a stacking wheel with stacking wheel elements designed as stacking wheel disks and a conveyor device with a transfer device by means of which the electrode stack elements can be transferred into compartments of the stacking wheel disks,
  • 2 schematic and partial perspective view of the device,
  • 3a ,b schematically in perspective exploded view or in side view an electrode stack element designed as a monocell with a rectangular base area, and
  • 4 A flow chart shows a process sequence for producing an electrode stack using the device.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference symbols in all figures.

In der 1 ist schematisch eine Vorrichtung 2 zur Herstellung eines Elektrodenstapels 4 aus Elektrodenstapelelementen 6 in Seitenansicht und in der 2 in perspektivischer Darstellung gezeigt. Die Vorrichtung 2 umfasst ein Stapelrad 8, das wiederum mindestens ein Stapelradelement 10, gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel fünf Stapelradelemente 10, aufweist. Die Stapelradelemente 10 sind gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Stapelradscheiben 10 ausgebildet. Diese sind dabei anhand einer gemeinsamen Antriebswelle 12 rotatorisch antreibbar. Die Umdrehungsrichtung des Stapelrads 8 ist in der 1 mit dem Bezugszeichen „U“ versehen. Somit definiert die Antriebswelle 12 die Drehachse D der Stapelradscheiben 10. Jede der Stapelradscheiben 10 umfasst eine Mehrzahl an Fingern 14, die sich von einem zentralen Bereich gebogen, insbesondere spiralartig von diesem Bereich nach außen erstreckt. Somit ist jeweils zwischen zwei der Finger 14 ein Fach 16 gebildet, das zur Aufnahme eines der Elektrodenstapelelements 6 dient. Die Fächer 16 sind als hinsichtlich der Umdrehungsrichtung U hintereinander angeordnet.In the 1 is a schematic view of a device 2 for producing an electrode stack 4 from Electrode stack elements 6 in side view and in the 2 shown in perspective. The device 2 comprises a stacking wheel 8, which in turn has at least one stacking wheel element 10, according to the embodiment shown here five stacking wheel elements 10. The stacking wheel elements 10 are designed as stacking wheel disks 10 according to the embodiment shown here. These can be driven in rotation by means of a common drive shaft 12. The direction of rotation of the stacking wheel 8 is in the 1 provided with the reference symbol "U". The drive shaft 12 thus defines the axis of rotation D of the stacking wheel disks 10. Each of the stacking wheel disks 10 comprises a plurality of fingers 14 which extend outwards from a central region in a curved manner, in particular in a spiral manner. Thus, a compartment 16 is formed between each two of the fingers 14, which serves to accommodate one of the electrode stack elements 6. The compartments 16 are arranged one behind the other with respect to the direction of rotation U.

Die Stapelradscheiben 10 sind dabei zueinander gleichförmig aufgebaut und sind fluchtend in der als Axialrichtung A bezeichneten Richtung entlang der Drehachse D angeordnet. Also sind die Fächer 16 der Stapelradscheiben 10 in Axialrichtung A hintereinander, also miteinander fluchtend, angeordnet.The stacking wheel disks 10 are constructed uniformly to one another and are arranged in alignment in the direction referred to as the axial direction A along the axis of rotation D. The compartments 16 of the stacking wheel disks 10 are therefore arranged one behind the other in the axial direction A, i.e. in alignment with one another.

Die Vorrichtung 2 umfasst weiterhin eine Fördereinrichtung 18, anhand welcher die Elektrodenstapelelemente in das Stapelrad 8, nämlich in die Fächer 16 der Stapelradscheiben gefördert, nämlich übergeben werden. Hierzu ist die Fördereinrichtung 18 zweiteilig ausgestaltet. Die Fördereinrichtung 18 umfasst eine als Förderband ausgebildete Zufuhreinrichtung 20, anhand welcher die Elektrodenstapelelemente 6 einer Übergabeeinrichtung 22 zugeführt werden. Die Zuführeinrichtung 20 ist in der 2 zum Zwecke einer besseren Übersichtlichkeit nicht weiter dargestellt. Die Übergabeeinrichtung 22 dient dazu, die Elektrodenstapelelemente 6 in die Fächer 16 des Stapelrads 10 zu fördern, nämlich zu übergeben. Die Übergaberichtung 22, also diejenige Richtung, welche die Elektrodenstapelelemente beim Verlassen der Übergabeeinrichtung 6 aufweisen, ist in der 1 mit dem Bezugszeichen „F“ versehen.The device 2 further comprises a conveyor device 18, by means of which the electrode stack elements are conveyed into the stacking wheel 8, namely into the compartments 16 of the stacking wheel disks. For this purpose, the conveyor device 18 is designed in two parts. The conveyor device 18 comprises a feed device 20 designed as a conveyor belt, by means of which the electrode stack elements 6 are fed to a transfer device 22. The feed device 20 is in the 2 not shown in more detail for the sake of clarity. The transfer device 22 serves to convey, namely to transfer, the electrode stack elements 6 into the compartments 16 of the stacking wheel 10. The transfer direction 22, i.e. the direction in which the electrode stack elements leave the transfer device 6, is shown in the 1 marked with the reference symbol “F”.

Die Übergabeeinrichtung 22 umfasst dabei mindestens zwei, gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel fünf obere Transportelemente, welche gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Riemenbänder 24 ausgebildet sind, welche anhand einer gemeinsamen ersten Antriebswelle 26 antreibbar sind. Dabei Sind die oberen Riemenbänder 24 in Axialrichtung A, also quer zur Übergaberichtung F, insbesondere äquidistant, zueinander beabstandet angeordnet. Die Übergabeeinrichtung 22 umfasst weiterhin zumindest zwei, hier fünf, untere Transportelemente, welche gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls als Riemenbänder 28 ausgebildet sind. Hierbei sind fünf Paare aus jeweils einem oberen und einem unteren Riemenband 24, 28 gebildet. Somit die die unteren Riemenbänder 28 in Axialrichtung A, also quer zur Übergaberichtung F, insbesondere äquidistant, zueinander beabstandet angeordnet. Die unteren Riemenbänder 28 sind anhand einerThe transfer device 22 comprises at least two, in the embodiment shown here, five upper transport elements, which according to the embodiment shown here are designed as belts 24, which can be driven by means of a common first drive shaft 26. The upper belts 24 are arranged in the axial direction A, i.e. transversely to the transfer direction F, in particular equidistantly, spaced from one another. The transfer device 22 further comprises at least two, in this case five, lower transport elements, which according to the embodiment shown here are also designed as belts 28. In this case, five pairs are formed, each consisting of an upper and a lower belt 24, 28. Thus, the lower belts 28 are arranged in the axial direction A, i.e. transversely to the transfer direction F, in particular equidistantly, spaced from one another. The lower belts 28 are arranged in the axial direction A, i.e. transversely to the transfer direction F, in particular equidistantly, spaced from one another.

Die oberen Riemenbänder 24 und die unteren Riemenbänder 28 sind in einer Richtung senkrecht zur Übergaberichtung F und senkrecht zur Axialrichtung A übereinander angeordnet, so dass die Elektrodenstapelelemente 6 klemmend anhand einer gemeinsamen zweiten Antriebswelle 30 antreibbar, wobei zweckmäßig die erste Antriebswelle 26 und die zweite Antriebswelle 30 in nicht näher dargestellter Weise miteinander, beispielsweise anhand eines Zahnradpaares miteinander gekoppelt sind. Wie im Zusammenhang mit der 4 näher dargestellt wird, ist anhand der Übergabeeinrichtung 22 der Übergabezeitpunkt tA, des jeweiligen Elektrodenstapelelements 6 änderbar, insbesondere einstellbar. Unter dem Übergabezeitpunkt tA ist dabei derjenige Zeitpunkt zu verstehen, zu dem das jeweilige Elektrodenstapelelement 6 die Übergabeeinrichtung 22 vollständig verlässt.The upper belt bands 24 and the lower belt bands 28 are arranged one above the other in a direction perpendicular to the transfer direction F and perpendicular to the axial direction A, so that the electrode stack elements 6 can be driven in a clamping manner using a common second drive shaft 30, wherein the first drive shaft 26 and the second drive shaft 30 are expediently coupled to one another in a manner not shown in detail, for example using a pair of gears. As in connection with the 4 As shown in more detail, the transfer time t A of the respective electrode stack element 6 can be changed, in particular set, using the transfer device 22. The transfer time t A is understood to be the time at which the respective electrode stack element 6 completely leaves the transfer device 22.

Optional umfasst die Übergabeeinrichtung 22 ein Leitelement 32, insbesondere ein Leitblech für die Elektrodenstapelelemente 6. Das Leitelement 32 weist hierbei Aussparungen 33 für die unteren Riemenbänder auf. Anhand des Leitelements ist zum einen ein Verbiegen der Elektrodenstapelelemente 6 im Zuge des Übergebens vorteilhaft vermieden und zum anderen eine Führung der Elektrodenstapelelemente 6 realisiert.Optionally, the transfer device 22 comprises a guide element 32, in particular a guide plate for the electrode stack elements 6. The guide element 32 has recesses 33 for the lower belt bands. The guide element advantageously prevents bending of the electrode stack elements 6 during transfer and also guides the electrode stack elements 6.

Die Übergabeeinrichtung 22 ist in Radialrichtung, also in einer Richtung senkrecht zur Drehachse D, derart zur Drehachse D beabstandet angeordnet, dass deren Abstand größer als der Radius, der Stapelradscheiben 10 ist. Mit anderen Worten ist die Übergabeeinrichtung, insbesondere deren Riemenbänder 24, 28 und/oder deren Leitelement 32 vollständig außerhalb von dem von den Stapelradscheiben 10 umfassten Bereich angeordnet. Mit anderen Worten überdecken die Stapelradscheiben 10 die Übergabeeinrichtung 22 nicht in Axialrichtung A.The transfer device 22 is arranged in the radial direction, i.e. in a direction perpendicular to the axis of rotation D, at a distance from the axis of rotation D such that their distance is greater than the radius of the stacking wheel disks 10. In other words, the transfer device, in particular its belt bands 24, 28 and/or its guide element 32, is arranged completely outside the area encompassed by the stacking wheel disks 10. In other words, the stacking wheel disks 10 do not cover the transfer device 22 in the axial direction A.

Wie insbesondere in der 1 erkennbar ist, überragen die oberen Riemenbänder 24 die unteren Riemenbänder 28 in einer Richtung entgegen der Übergaberichtung F (Förderrichtung F). Dieser die unteren Riemenbänder 28 überragende Bereich ist in einer Richtung senkrecht zur Übergaberichtung und senkrecht zur Axialrichtung A über dem endseitigen Abschnitt der als Förderband ausgebildeten Zufuhreinrichtung 20 ausgebildet. In Übergaberichtung F ist neben der Zufuhreinrichtung das Leitelement 32 und die zweiten Riemenbänder 28 angeordnet. Auf diese Weise können die Elektrodenstapelelemente 6 sicher von der Zufuhreinrichtung 20 an die Übergabeeinrichtung 22 (Übergabevorrichtung 22) übergeben, also dieser zugeführt, werden. As particularly in the 1 As can be seen, the upper belt bands 24 protrude beyond the lower belt bands 28 in a direction opposite to the transfer direction F (conveying direction F). This area protruding beyond the lower belt bands 28 is in a direction perpendicular to the transfer direction and perpendicular to the axial direction A above the end section of the conveyor belt Feed device 20 is formed. In the transfer direction F, the guide element 32 and the second belt bands 28 are arranged next to the feed device. In this way, the electrode stack elements 6 can be safely transferred from the feed device 20 to the transfer device 22 (transfer apparatus 22), i.e. fed to it.

Gemäß einer nicht weiter dargestellten Variante ist die Antriebswelle 26, über der Antriebswelle 30 angeordnet. Also sind die beiden Antriebswellen 26,30 in einer Richtung senkrecht zur Förderrichtung F übereinander angeordnet.According to a variant not shown in detail, the drive shaft 26 is arranged above the drive shaft 30. The two drive shafts 26, 30 are therefore arranged one above the other in a direction perpendicular to the conveying direction F.

Optional, insbesondere auch bei der nicht weiter dargestellten Variante, sind die oberen Riemenbänder 24 gegen die unteren Riemenbänder 28 angefedert. Also ist die Übergabeeinrichtung 22 derart ausgestaltet, dass bei einer Verstellung der oberen Riemenbänder 24 von den unteren Riemenbändern 28 weg, eine Rückstellkraft in einer Richtung zu den unteren Riemenbändern 28 hin auf die oberen Riemenbänder wirkt. Zusätzlich oder alternativ hierzu sind die unteren Riemenbänder 28 gegen die oberen Riemenbänder 24 angefedert. Also ist die Übergabeeinrichtung 22 derart ausgestaltet, dass bei einer Verstellung der unteren Riemenbänder 28 von den oberen Riemenbändern 24 weg, eine Rückstellkraft in einer Richtung zu den oberen Riemenbändern 24 hin auf die unteren Riemenbänder 28 wirkt.Optionally, and in particular in the variant not shown in detail, the upper belt bands 24 are spring-loaded against the lower belt bands 28. The transfer device 22 is therefore designed such that when the upper belt bands 24 are adjusted away from the lower belt bands 28, a restoring force acts on the upper belt bands in a direction toward the lower belt bands 28. Additionally or alternatively, the lower belt bands 28 are spring-loaded against the upper belt bands 24. The transfer device 22 is therefore designed such that when the lower belt bands 28 are adjusted away from the upper belt bands 24, a restoring force acts on the lower belt bands 28 in a direction toward the upper belt bands 24.

Die Vorrichtung 2 umfasst weiterhin einen Ausstreifer 34, welcher zum Ausstreifen der in den Fächern aufgenommenen und geförderten Elektrodenstapelelemente 6 aus den Fächern auf eine Ablage 36 dient. Die Form des Ausstreifers 34 ist derart an die Form der Fächer 16 angepasst, dass die Elektrodenstapelelemente 6 beim Anschlagen und beim Ausstreifen möglichst rechtwinklig zum Anschlagfläche 38 angeordnet sind. Insbesondere ist die Anschlagsfläche 38 eben ausgebildet. Zum Positionieren des Ausstreifers 34, insbesondere dessen Anschlagsfläche 38 bezüglich der Position und/oder Form der Fächer 16, ist der Abstand dA des Ausstreifers 34 zur Drehachse D und/oder eine Neigung des Ausstreifers 34, insbesondere dessen Anschlagfläche 38, einstellbar.The device 2 further comprises a stripper 34, which serves to strip the electrode stack elements 6 received and conveyed in the compartments from the compartments onto a shelf 36. The shape of the stripper 34 is adapted to the shape of the compartments 16 in such a way that the electrode stack elements 6 are arranged as perpendicular as possible to the stop surface 38 when striking and stripping. In particular, the stop surface 38 is flat. To position the stripper 34, in particular its stop surface 38 with respect to the position and/or shape of the compartments 16, the distance d A of the stripper 34 to the axis of rotation D and/or an inclination of the stripper 34, in particular its stop surface 38, can be adjusted.

Abstand dA des Ausstreifers 34 zur Drehachse D ist dabei kleiner als der Abstand dF des drehachsenseitigen Fachendes 40 zur Drehachse D.The distance d A of the stripper 34 from the rotation axis D is smaller than the distance d F of the rotation axis-side compartment end 40 from the rotation axis D.

In der 4 ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels 4 aus Elektrodenstapelelementen 6 repräsentiert. Die Elektrodenstapelelemente 6 sind rechteckig ausgebildet, und weisen unterschiedliche Kantenlängen auf. Die längeren Kanten sind dabei mit KL und die kürzeren Kanten mit KK bezeichnet.In the 4 A flow chart is shown which represents a method for producing an electrode stack 4 from electrode stack elements 6. The electrode stack elements 6 are rectangular and have different edge lengths. The longer edges are designated K L and the shorter edges are designated K K.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden als Elektrodenstapelelemente 6 sogenannte Monozellen herangezogen. Diese sind in den 3a und 3b näher dargestellt. Jede der Monozellen ist ein Verbund aus einer Anode 42, einer Kathode 44, einem ersten Separator 46, der zwischen der Anode 42 und der Kathode 44 angeordnet ist, sowie einem zweiten Separator 48, der auf derjenigen Seite der Anode 42 angeordnet, ist, welcher der Kathode 44 bzw. dem ersten Separator 46 abgewandt ist. Mit anderen Worten sind die Anode 42, die Kathode 44 und die beiden Separatoren 46, 48 in einer Monozellenhochrichtung Z übereinander angeordnet. Gemäß einer nicht weiter dargestellten Alternative ist der zweite Separator 48 auf derjenigen Seite der Kathode 44 angeordnet, ist, welcher der Anode 42 bzw. dem ersten Separator 46 abgewandt ist.According to this embodiment, so-called monocells are used as electrode stack elements 6. These are shown in the 3a and 3b shown in more detail. Each of the monocells is a composite of an anode 42, a cathode 44, a first separator 46, which is arranged between the anode 42 and the cathode 44, and a second separator 48, which is arranged on the side of the anode 42 which faces away from the cathode 44 or the first separator 46. In other words, the anode 42, the cathode 44 and the two separators 46, 48 are arranged one above the other in a monocell vertical direction Z. According to an alternative not shown in further detail, the second separator 48 is arranged on the side of the cathode 44 which faces away from the anode 42 or the first separator 46.

Die Monozellen weisen ein rechteckige Grundfläche in einer Ebene senkrecht zur Monozellenhochrichtung Z (Stapelrichtung Z) auf. Weiterhin umfassen die Anode 42 und die Kathode 44 jeweils eine als Tab bezeichnete elektrische Kontaktierung 50, welche über die Grundfläche hinausragen. Die Separatoren 46, 48 sind überragen dabei die Anode 42 und die Kathode 44 mit Ausnahme der Tabs 50. Mit anderen Worten stehen die Separatoren 46, 48 den Elektroden 42, 44 über. Beim entlanggleiten der Monozelle an der Innenwand des jeweiligen Fachs 16, berührt somit der bzw. die Separatoren 46, 48 diese Innenwand, so dass eine Beschädigung der Elektroden 42, 44 vermieden ist.The monocells have a rectangular base area in a plane perpendicular to the monocell vertical direction Z (stacking direction Z). Furthermore, the anode 42 and the cathode 44 each comprise an electrical contact 50, referred to as a tab, which protrudes beyond the base area. The separators 46, 48 protrude beyond the anode 42 and the cathode 44 with the exception of the tabs 50. In other words, the separators 46, 48 protrude beyond the electrodes 42, 44. When the monocell slides along the inner wall of the respective compartment 16, the separator(s) 46, 48 touch this inner wall, so that damage to the electrodes 42, 44 is avoided.

Vorzugsweise sind die Monozellen für eine Lithium-Ionen-Batteriezelle für eine Traktionsbatterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen und eingerichtet.Preferably, the monocells are provided and configured for a lithium-ion battery cell for a traction battery of an electrically powered motor vehicle.

Die Herstellung des Elektrodenstapels 4 erfolgt verfahrensgemäß anhand der Vorrichtung 2 gemäß der 1 und 2.The electrode stack 4 is manufactured according to the method using the device 2 according to the 1 and 2 .

Hierbei werden in einem ersten Schritt I die Elektrodenstapelelemente 6 anhand der Zufuhreinrichtung 20 der Übergabeeinrichtung 22 zugeführt. Dabei werden die Elektrodenstapelelemente der Übergabeeinrichtung 22 vorzugsweise derart zugeführt, dass zu jedem Zeitpunkt maximal ein einziges der Elektrodenstapelelemente anhand der Übergabeeinrichtung 22 gefördert wird, also dass lediglich ein einziges (oder kein) Elektrodenstapelelement 6 in Kontakt mit den oberen und/oder den unteren Riemenbändern 24, 28 ist.In a first step I, the electrode stack elements 6 are fed to the transfer device 22 using the feed device 20. The electrode stack elements are preferably fed to the transfer device 22 in such a way that at any given time a maximum of one of the electrode stack elements is conveyed using the transfer device 22, i.e. that only a single (or no) electrode stack element 6 is in contact with the upper and/or lower belt bands 24, 28.

In einem zweiten Schritt II wird ein Soll-Übergabezeitpunkt tA,Soll für das jeweilige Elektrodenstapelelement 6 bestimmt. Hierzu wird die aktuelle Position desjenigen Faches 16, in welches dieses Elektrodenstapelelement 6 übergeben werden soll, die (vorzugsweise konstante) Drehgeschwindigkeit der Stapelradscheiben 10 des Stapelrads 8, sowie die Position des jeweiligen Elektrodenstapelelements 6 auf der als Förderband ausgebildeten Zufuhreinrichtung 20, sowie die (vorzugsweise konstante) Fördergeschwindigkeit der Zufuhreinrichtung 20. Hierzu umfasst die Vorrichtung 2 in nicht näher dargestellter Weise einen (Dreh-, Winkel-) Positionssensor für das Stapelrad und eine beispielsweise eine Kamera umfassende Erfassungseinrichtung zur Bestimmung der Position des jeweiligen Elektrodenstapelelements 6 auf der Zufuhreinrichtung 20.In a second step II, a target transfer time t A,target is determined for the respective electrode stack element 6. For this purpose, the current position tion of the compartment 16 into which this electrode stack element 6 is to be transferred, the (preferably constant) rotational speed of the stacking wheel disks 10 of the stacking wheel 8, as well as the position of the respective electrode stack element 6 on the feed device 20 designed as a conveyor belt, as well as the (preferably constant) conveying speed of the feed device 20. For this purpose, the device 2 comprises, in a manner not shown in detail, a (rotational, angular) position sensor for the stacking wheel and a detection device comprising, for example, a camera for determining the position of the respective electrode stack element 6 on the feed device 20.

Weiterhin wird ein erwarteter Übergabezeitpunkt tA,e für eine Förderung des jeweiligen Elektrodenstapelelements 6 mit konstanter Fördergeschwindigkeit dessen in der Übergabeeinrichtung 22, also für eine konstante Laufgeschwindigkeit der oberen und unteren Riemenbänder 24, 28, bestimmt.Furthermore, an expected transfer time t A,e is determined for conveying the respective electrode stack element 6 at a constant conveying speed in the transfer device 22, i.e. for a constant running speed of the upper and lower belt bands 24, 28.

In Schritt III, wird der Übergabezeitpunkt tA dem Soll-Übergabezeitpunkt tA,Soll und somit an die Position des Stapelrads 8 angepasst, sofern der erwartete Übergabezeitpunkt tA,e vom Soll-Übergabezeitpunkt tA,Soll abweicht. Hierzu wird die Laufgeschwindigkeit der oberen und der unteren Riemenbänder 24, 28 zeitweise erhöht, was in einem früheren Übergabezeitpunkt tA resultiert, oder zeitweise reduziert, was in einem verzögerten Übergabezeitpunkt tA resultiert. Zusammenfassend wird lediglich die Laufgeschwindigkeit der Riemenbänder eingestellt. Die Umdrehungsgeschwindigkeit des Stapelrads 8 bleibt vorzugsweise konstant.In step III, the transfer time t A is adjusted to the target transfer time t A,target and thus to the position of the stacking wheel 8, provided that the expected transfer time t A,e deviates from the target transfer time t A, target. To do this, the running speed of the upper and lower belts 24, 28 is temporarily increased, which results in an earlier transfer time t A , or temporarily reduced, which results in a delayed transfer time t A. In summary, only the running speed of the belts is adjusted. The rotational speed of the stacking wheel 8 preferably remains constant.

In Schritt IV werden die Elektrodenstapelelemente 6 entsprechend der jeweiligen Soll-Übergabezeitpunkte tA,Soll anhand der Übergabeeinrichtung 22 an das Stapelrad 8 übergeben. Insbesondere wird dabei das jeweilige Elektrodenstapelelemente in Axialrichtung miteinander fluchtende Fächer 16 aller Stapelradscheiben 10 eingebracht. Zweckmäßig werden die Elektrodenstapelelemente zudem derart an das Stapelrad 8 übergeben, dass lediglich eines der Elektrodenstapelelemente 6 in das jeweilige Fach 16 und das nächstfolgende Elektrodenstapelelemente 6 in das entgegen der Umdrehungsrichtung U nächste Fach übergeben wird.In step IV, the electrode stack elements 6 are transferred to the stacking wheel 8 using the transfer device 22 in accordance with the respective target transfer times t A,target . In particular, the respective electrode stack elements are introduced into compartments 16 of all stacking wheel disks 10 that are aligned with one another in the axial direction. The electrode stack elements are also expediently transferred to the stacking wheel 8 in such a way that only one of the electrode stack elements 6 is transferred to the respective compartment 16 and the next electrode stack element 6 is transferred to the next compartment opposite to the direction of rotation U.

Die Elektrodenstapelelemente 6 werden dabei mit deren längeren Kante KL voraus in das jeweilige Fach 16 übergegeben.The electrode stack elements 6 are transferred into the respective compartment 16 with their longer edge K L first.

In Schritt V werden die an das Stapelrad 8 übergebenen Elektrodenstapelelemente 6 aufgrund der Rotation des Stapelrads 8 mitgenommen und in den Bereich der Ablage 36 gefördert. Dort ist werden die Elektrodenstapelelemente 6 anhand des Ausstreifers 34 gegen eine weitere Mitnahme gehalten und aufgrund der Rotation des Stapelrads 8 aus dem jeweiligen Fach 16 aus diesem ausgestreift. Die ausgestreiften Elektrodenstapelelemente 6 werden dabei in die Ablage 36 überführt, so dass diese aufeinander abgelegt werden. Dabei ist die in der Übergabeeinrichtung 22 obere Seite im Elektrodenstapel 4 aufgrund des Umlenkens anhand des Stapelrads 8 oben angeordnet und umgekehrt.In step V, the electrode stack elements 6 transferred to the stacking wheel 8 are carried along by the rotation of the stacking wheel 8 and conveyed into the area of the storage area 36. There, the electrode stack elements 6 are held against further movement by the stripper 34 and are stripped out of the respective compartment 16 by the rotation of the stacking wheel 8. The stripped electrode stack elements 6 are transferred to the storage area 36 so that they are placed on top of one another. The upper side in the transfer device 22 in the electrode stack 4 is arranged at the top due to the deflection by the stacking wheel 8 and vice versa.

Zusammenfassend werden also die Elektrodenstapelelemente 6 anhand des Stapelrads 8 unter Bildung des Elektrodenstapels 4 aufeinander gestapelt.In summary, the electrode stack elements 6 are stacked on top of each other using the stacking wheel 8 to form the electrode stack 4.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können hieraus im Rahmen der Ansprüche auch andere Varianten der Erfindung vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen und/oder in den Ansprüchen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the embodiments described above. Rather, other variants of the invention can be derived from this by a person skilled in the art within the scope of the claims without departing from the subject matter of the invention. In particular, all individual features described in connection with the embodiments and/or in the claims can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

22
Vorrichtungcontraption
44
ElektrodenstapelElectrode stack
66
ElektrodenstapelelementElectrode stack element
88th
StapelradStacking wheel
1010
StapelradscheibeStacking wheel disc
1212
Antriebswelle des StapelradsDrive shaft of the stacking wheel
1414
Fingerfinger
1616
FachAcademic subject
1818
FördereinrichtungConveyor system
2020
ZufuhreinrichtungFeeding device
2222
ÜbergabeeinrichtungTransfer device
2424
oberes Transportelement/Riemenbandupper transport element/belt
2626
Antriebswelle der oberen Riemenbänder / erste AntriebswelleDrive shaft of the upper belts / first drive shaft
2828
unteres Transportelement/Riemenbandlower transport element/belt
3030
Antriebswelle der unteren Riemenbänder / zweite AntriebswelleDrive shaft of the lower belts / second drive shaft
3232
LeitelementGuide element
3333
AussparungRecess
3434
AusstreiferStripper
3636
AblageFiling
3838
AnschlagsflächeStop surface
4040
FachendeSubject end
4242
Anodeanode
4444
Kathodecathode
46, 4846, 48
Separatorseparator
5050
Tab, elektrische Kontaktierung Tab, electrical contact
AA
AxialrichtungAxial direction
DD
DrehachseRotation axis
dAthere
Abstand des Ausstreifers zur DrehachseDistance of the stripper to the rotation axis
dFdF
Abstand des Fachendes zur DrehachseDistance of the compartment end to the axis of rotation
FF
Förderrichtung der ÜbergabeeinrichtungConveying direction of the transfer device
KKKK
kurze Kanteshort edge
KLCL
lange Kantelong edge
tAtA
ÜbergabezeitpunktHandover time
tA,etA,e
erwarteter Übergabezeitpunktexpected handover time
tA,SolltA,target
Soll-ÜbergabezeitpunktTarget handover time
UU
UmdrehungsrichtungDirection of rotation
ZZ
Monozellenhochrichtung Monocell direction
II
Zufuhr der ElektrodenstapelelementeSupply of electrode stack elements
IIII
Bestimmen des Soll-ÜbergabezeitpunktsDetermining the target handover time
IIIIII
Anpassen des Übergabezeitpunktes gemäß dem Soll-ÜbergabezeitpunktAdjusting the handover time according to the target handover time
IVIV
Übergeben der Elektrodenstapelelemente in das StapelradTransferring the electrode stack elements into the stacking wheel
VV
Stapeln der Elektrodenstapelelemente anhand des StapelradsStacking the electrode stack elements using the stacking wheel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2020212317 A1 [0004]WO 2020212317 A1 [0004]

Claims (10)

Vorrichtung (2) zur Herstellung eines Elektrodenstapels (4) aus Elektrodenstapelelementen (6), aufweisend - ein Stapelrad (8) mit mindestens einem um eine Drehachse (D) rotatorisch antreibbaren Stapelradelement (10), das Fächer (16) zur Aufnahme der Elektrodenstapelelemente (6)aufweist, - einen Ausstreifer (34) zum Ausstreifen der Elektrodenstapelelemente (6) aus den Fächern (16) bei einer Rotation des Stapelrads (8), - eine Ablage (36) für die aus dem Stapelradscheibe (8) ausgestreiften Elektrodenstapelelemente (6), sowie - eine die Fördereinrichtung (18) zum Fördern der Elektrodenstapelelemente (6) in die Fächer (16), - wobei die Fördereinrichtung (18) eine Übergabeeinrichtung (22) zum Übergeben der Elektrodenstapelelemente (6) in die Fächer (16) sowie eine Zufuhreinrichtung (20) zum Zuführen der Elektrodenstapelelemente (6) zur Übergabeeinrichtung (22) aufweist.Device (2) for producing an electrode stack (4) from electrode stack elements (6), comprising - a stacking wheel (8) with at least one stacking wheel element (10) which can be driven in rotation about an axis of rotation (D) and which has compartments (16) for receiving the electrode stack elements (6), - a stripper (34) for stripping the electrode stack elements (6) out of the compartments (16) when the stacking wheel (8) rotates, - a storage area (36) for the electrode stack elements (6) stripped out of the stacking wheel disk (8), and - a conveyor device (18) for conveying the electrode stack elements (6) into the compartments (16), - wherein the conveyor device (18) has a transfer device (22) for transferring the electrode stack elements (6) into the compartments (16) and a feed device (20) for feeding the electrode stack elements (6) to the transfer device (22). Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergabeeinrichtung (22) in Radialrichtung einen Abstand zur Drehachse (D) aufweist, der größer ist als der Radius der Stapelradscheibe (10).Device (2) according to Claim 1 , characterized in that the transfer device (22) has a distance from the axis of rotation (D) in the radial direction which is greater than the radius of the stacking wheel disc (10). Vorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, - dass die Übergabeeinrichtung (22) zumindest zwei quer zur Übergaberichtung (F) zueinander beabstandete obere Transportelemente (24), insbesondere Riemenbänder, aufweist, - dass die Übergabeeinrichtung (22) zumindest zwei quer zur Übergaberichtung (F) zueinander beabstandete untere Transportelemente (28), insbesondere Riemenbänder, aufweist, und/oder - wobei die oberen Transportelemente (24) und die unteren Transportelemente (28) zum klemmenden Fördern der Elektrodenstapelelemente (6) in einer Richtung senkrecht zur Förderrichtung (F) übereinander angeordnet sind.Device (2) according to Claim 1 or 2 , characterized in that - the transfer device (22) has at least two upper transport elements (24), in particular belt bands, spaced apart from one another transversely to the transfer direction (F), - that the transfer device (22) has at least two lower transport elements (28), in particular belt bands, spaced apart from one another transversely to the transfer direction (F), and/or - wherein the upper transport elements (24) and the lower transport elements (28) are arranged one above the other for clampingly conveying the electrode stack elements (6) in a direction perpendicular to the conveying direction (F). Vorrichtung (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Transportelemente (24) gegen die unteren Transportelemente (28) angefedert sind, und/oder dass die unteren Transportelemente (28) gegen die oberen Transportelemente (24) angefedert sind.Device (2) according to Claim 3 , characterized in that the upper transport elements (24) are spring-loaded against the lower transport elements (28), and/or that the lower transport elements (28) are spring-loaded against the upper transport elements (24). Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Übergabeeinrichtung (22) ein Übergabezeitpunkt (tA) der jeweiligen Elektrodenstapelelements (6) änderbar ist.Device (2) according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that a transfer time (t A ) of the respective electrode stack element (6) can be changed by means of the transfer device (22). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (dA) des Ausstreifers (34) zur Drehachse (D) und/oder eine Neigung dessen Anschlagfläche (38) für die Elektrodenstapelelemente (6) einstellbar ist.Device according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the distance (d A ) of the stripper (34) to the axis of rotation (D) and/or an inclination of its stop surface (38) for the electrode stack elements (6) is adjustable. Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels (4) aus Elektrodenstapelelementen (6), - bei dem eine Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 bereitgestellt wird, - bei dem die Elektrodenstapelelemente (6) anhand der Übergabeeinrichtung (22) an das Stapelrad (8) übergeben werden, und - bei dem die Elektrodenstapelelemente (6) anhand des Stapelrads (8) aufeinander gestapelt werden.Method for producing an electrode stack (4) from electrode stack elements (6), - in which a device (2) according to one of the Claims 1 until 6 is provided, - in which the electrode stack elements (6) are transferred to the stacking wheel (8) by means of the transfer device (22), and - in which the electrode stack elements (6) are stacked on top of one another by means of the stacking wheel (8). Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anpassen des Übergabezeitpunkts (tA) an eine Position des Stapelrads (8), insbesondere lediglich, die Fördergeschwindigkeit der Elektrodenstapelelemente (6) in der Übergabeeinrichtung (6) geändert wird, und/oder wobei das Stapelrad (8) mit einer konstanten Rotationsgeschwindigkeit angetrieben wird.Procedure according to Claim 7 , characterized in that in order to adapt the transfer time (t A ) to a position of the stacking wheel (8), in particular only the conveying speed of the electrode stack elements (6) in the transfer device (6) is changed, and/or wherein the stacking wheel (8) is driven at a constant rotational speed. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, - dass solche Elektrodenstapelelemente (6) verwendet werden, die eine rechteckige Grundfläche mit unterschiedlichen Kantenlängen aufweisen, und/oder - dass die Elektrodenstapelelemente (6) mit deren längeren Kante (KL) voraus in die Fächer (16) übergeben werdenProcedure according to Claim 7 or 8th , characterized in that - such electrode stack elements (6) are used which have a rectangular base area with different edge lengths, and/or - that the electrode stack elements (6) are transferred into the compartments (16) with their longer edge (K L ) first Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem Zeitpunkt maximal ein einziges Elektrodenstapelelement (6) anhand der Übergabeeinrichtung (22) gefördert wird.Method according to one of the Claims 7 until 9 , characterized in that at any one time a maximum of one single electrode stack element (6) is conveyed by means of the transfer device (22).
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