DE2358975C3

DE2358975C3 - Verfahren zum Herstellen von Flachzellenbatterien

Info

Publication number: DE2358975C3
Application number: DE2358975A
Authority: DE
Inventors: Kent V. Madison Anderson; John M. Edgerton Bilhorn
Original assignee: ESB Inc
Current assignee: ESB Inc
Priority date: 1972-12-07
Filing date: 1973-11-27
Publication date: 1978-03-23
Also published as: AU473843B2; GB1405817A; ATA979873A; FR2210019A1; BE808193A; JPS4988047A; BR7309388D0; AR203093A1; NL7316690A; AU6308373A; CA995745A; US3945853A; FR2210019B1; DE2358975A1; IT1000200B; ZA738991B; DE2358975B2

Description

Die Erfindung betrifft ein zum Herstellen von Flachzellenbatteiien, deren einzelne Zellen aus einer flachen positiven und einer flachen negativen Elektrode, einer über diese Elektroden allseitig überstehenden Trägerfolie und einer gleich großen elektrisch leitenden Folie bestehen und durch eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen den über die Elektroden überstehenden Randabschnitten der Folien zur Batterie verbunden sind, bestimmtes Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Hauptanspruches.

Flachzelienbatterien müssen bei ihrer Herstellung rundum vollkommen flüssigkeitsdicht geschlossen werden, da ein Auslecken der Batterieflüssigkeit die Brauchbarkeit und Lebensdauer der Batterie verringert und zu einer Korrosion der im Bereich der Batterie befindlichen Teile führen kann. Die Qualität der Abdichtung wird durch drei Faktoren bestimmt, nämlich die angewendete Hitze, der angewendete Druck und die Einwirkungszeit. Die Einwirkungszeit kann in einem sehr großen Bereich variiert werden, wenn die beiden anderen Faktoren richtig eingestellt sind.

Aus den US-PS 30 04 093 und 30 04 094 ist es bekannt, Flachzellenbatterien aus einzelnen aufeinandergestapelten Schichten zu bilden, welche mit Hilfe von Druckrollen um ihre jeweilige positive Elektrode und dieser gegenüberliegende negative Elektrode unter Abdichtung des Innenraumes der einzelnen Flachzellenbatterien miteinander verbunden werden. Ein ähnliches Verfahren ist aus der US-PS 34 94 776 bekannt.

Mit Hilfe der Druckrollen kann man nur sehr kurzfristig Druck auf die zu verbindenden und abzudichtenden Stellen übertragen, während eine Hitzeübertragung in ausreichendem Umfang mittels der Druckrollen praktisch nicht möglich ist. Hinzu kommt, daß die in Querrichtung verlaufenden Kantenbereiche der einzelnen Flachzellenbatterien in einem gesonderten Arbeitsgang geschlossen werden müssen. Nur bei sehr langsamer Drehgeschwindigkeit der Druckrollen könnten einigermaßen befriedigende Abdichtungen erzielt werden, jedoch sind derart geringe Arbeitsgeschwindigkeiten für moderne und wirtschaftliche Produktionsverfahren nicht akzeptabel.

Aus der US-PS 37 01 690 ist es bekannt, Klebstoff in Form geschlossener Schleifen in das Trennmaterial der Batterie zu imprägnieren und dann diese Schleifen in gestapelte Schichten von Batteriematenalien einzufügen, damit die klebenden Stellen flüssigkeitsundurchlässige Abdichtungen um die einander gegenüberliegenden Batterieelektroden bilden. Auf diese Weise kann man einen zum Herstellen von Flachzelienbatterien kontinuierlich vorlaufenden StaDel aus mehreren übereinander-

liegenden Folien unter Abdichtung der Batterieinnenräume dauerhaft miteinander verbinden, jedoch ist die Anbringung der aus Klebstoff bestehenden Schleifen kostspielig und eine absolut dichte Verbindung bei Verwendung von Druckrollen auch nicht gewährleistet. >

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, mit Hilfe von zwei hin- und hergehenden Druckplatten das aktive Material von Batterieelektroden in Gitter oder N^tze zu pressen (US-PS 30 03 015). Auf diese Weise werden aber keine Flachzellenbatterien hergesieilt. ig

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, beim Herstellen von Flachzellenbatterien das Verbinden der bis zu den Rändern durchgehenden Schichten derselben im Randbereich so zu gestalten, daß bei kontinuierlicher Arbeitsweise die zum Erzielen einer dauerhaften und flüssigkeitsdichten Verbindung erforderliche Energie, nämlich Druck und gegebenenfalls Hitze, ausreichend lange übertragen werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Ar! mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 oder den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der F ^r;ndung wird der zum Verbinden der Randbereiche der die Flachzellenbatterien bildenden Folien benötigte Druck und die zu dies 111 Zweck ebenfalls gegebenenfalls benötigte Hitze auf einen kontinuierlich vorlaufenden Folienstapel mit Hilfe von Druckplatten übertragen, die für eine ausreichende Zeitdauer auf den vorlaufenden Stapel einwirken und dabei die Stellen des Stapels zusammendrücken, welche flüssigkeitsdicht miteinander verbunden werden sollen Die Druckplatten laufen zu diesem Zweck ein gewisses Stück praktisch synchron mit dem vorlaufenden Stapel mit. Andererseits ist es aber auch möglich, den bahnförmigen Stapel zum Verbinden seiner Folien im Bereich einer Abdichtstation für die Dauer der Einwirkung der !Druckplatten anzuhalten und den nachlaufenden Teil des bahnförmigen Stapels in einer Speichereinrichtung zu speichern, so daß der Zulauf des bahnförmigen Stapels nicht unterbrochen zu werden braucht. Daher braucht das Zusammenfügen des Stapels aus den einzelnen Folien mit den daran angebrachten Elektroden nicht unterbrochen bzw. intermittierend ausgeführt zu werden, sondern es ist ein kontinuierlich gleichförmiges Zusammenführen der Folien möglich. Dies ist für die Automatisierung der Herstellung von Flachzellenbatterien mit hohen Produktraten vorteilhaft.

Durch die Erfindung ist es möglich, jede einzelne in einer fortlaufenden Folge hergestellte Flachzellenbatterie gleichzeitig rundum zu schließen und dabei sicher abzudichten, weil der hierzu benötigte Druck und die gegebenenfalls angewendete Hitze ausreichend lange mittels der Druckplatten auf die Dichtstellen übertragen wird. Die Position wenigstens einer der Druckplatten läßt sich in Vorlaufrichtung des bahnförmigen Stapels vorzugsweise einstellen, um kleine Ungenauigkeiten in der Lage der an den Folien angebrachten Elektroden ausgleichen zu können. Druck und Hitze werden nur auf die miteinander zu verbindenden Bereiche, d. h. also die Randbereiche der Flachzellenbalterien ausgeübt. Vorzugsweise beginn·! die Druckeinwirkung vor der Wärmeeinwirkung, was den Vorteil hat. daß durch <>s Wärmeeinwirkung die miteinander zu verbindenden Flächen nicht vorzeitig ungünstig beeinflußt werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläuten, und zwa r zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht der zum Verbinden der übereinanderliegenden Folien mit Hilfe von mit dem Folienstapel mitlaufenden Druckplatten verwendeten Abdichtstation,

F i g. 2 eine schaubildliche Ansicht einer zu Abdichtzwecken bestimmten Folie mit klebenden Stellen,

Fig. 3 eine schaubildiiche Ansicht einer Bahn von Flachzellenbatterien, wobei die einzelnen Schichten bzw. Folien teilweise getrennt voneinander gezeichnet und teilweise weggebrocheri sind,

Fig. 4 eine schaubildiiche Ansicht einer fertigen und von der Bahn gemäß F i g. 3 abgetrennten Fiachzellenbatterie.

F i g. 5 einen Querschnitt durch die Flachzellenbatterie nach Linie A -A aus Fig. 4,

F i g. 6 eine schaubildiiche Ansicht einer der zu Dichtungszwecken vorgesehenen Folien der Flachzellenbaiierie mit im Abstand voneinander angeordneten Öffnungen,

Fig. 7 und 8 Querschnitte durch gegenüber dem Ausführungsbeispiel aus Fig 5 abgewandelte Ausführungsformen der Flachzellenbatterie,

Fig. 9A und 9B schematiche Darstellungen einer Abdichtstation, in welcher die Folienbahn zum Verbinden und Abdichten einzelner Abschnitte derselben angehalten wird und s^h vor der Abdichtstation ein Speicher zum Speichern des; nachlaufenden bahnförmigen Stapels befindet,

Pig. 10 eine schaubildiiche Draufsicht auf eint· der verwendeten Druckplatten,

F i g. 11 eine schaubildliche Ansicht eines Trägers für eine Druckplatte und

Fig. 12 eine schematiche Darstellung einer Anordnung zum Einstellen einer Druckplatte in Längsrichtung gegenüber einer gegenüberliegenden, auf einer endlosen geschlossenen Bahn laufenden Druckplatte.

F i g. 1 zeigt eine Zusammenfassung von kontinuierlichen bzw. durchgehenden Batterieschichten, die sich in Pfeilrichtung zunächst durch eine Abdichtungsmaschine an einer Abdichtstation bewegen. Die Maschine enthält ein Paar von Bahnen Mt jeweils in der Form einer geschlossenen Schleife 1112. Längs jeder Bahn wanden eine Anzahl von Energie-Druckplatten 300, die auf Trägern 320 befestigt sind. Die Druckplatten 300 wandern in derselben Richtung und mit weitgehend derselben Geschwindigkeit wie die Zusammenfassung der sich durch die Abdichumgsmaschine bewegenden Schichten. Die Druckplatten übertragen Energie auf die Schichten, und zwar in einer solchen Weise und Menge, die zur Erzeugung von flüssigkeitsandurchlässigen Dichtungen um entgegengesetzte Paare von positiven und negativen Elektroden in der Zusammenfassung der Schichten ausreicht. Wahrend die geschlossenen Bahnen an ihren Enden jeweils Führungsrollen bzw. Kettenräder 100 aufweisen, befinden sich an ihren Außenseiten Heizbereiche i<i2'. im rechten Bereich aus F i g. 1 schließt sich zwischen dien verschiedenen Bahnen ein Kühlbereich 103 an. In jeder Bahnschleife der Energie-Druckplatten befinden sich einerseits eine Einrichtung zur Zuführung von Energie zu den einzelnen Druckplatten und andererseits eine Einrichtung zum Einstellen der Längs position einer Druckplatte in bezug auf die gegenüberliegende Druckplatte derselben Schleife.

Fig. 2 und 3 zeigen typische Schichten, die in der Zusammenfassune enth2.11.en uein können. F i e. 2 stellt

einen durchgehenden Streifen 40 dar, der als Dichtgrundträger bzw. als Träger klebender oder haftender Flecken 41 fungiert, welche zur Abdichtung der Batterien und zum Trennen zwischen positiven und negativen Elektroden der Batterien benutzt werden. Um beiden Zwecken gerecht zu werden, ist der Streifen 40 mit haftenden bzw. klebenden Flecken 41 imprägniert, von denen jeder die Form einer geschlossenen Schleife aufweist. Die innerhalb dieser geschlossenen Schleifen liegenden Bereiche 42, die nicht mit dem Haftmittel imprägniert sind, dienen als Trennglieder zwischen den Elektroden in den Batterien und bilden Flächen, an denen der Elektrolyt zurückgehalten werden kann.

Fig.3 zeigt die Batterieschichten in geeigneter Zusammenfassung. Am Boden der Zusammenfassung befindet sich eine durchgehende Schicht, die eine Folie aus elektrisch leitendem Kunststoff 50-A und Metall 70 enthält, während an der oberen oder innen gelegenen Seite dieser Schicht unterbrochene Ablagerungen von negativen Elektroden 30 vorgesehen sind. Jede dieser Elektroden 30 ist von den Kanten der Schicht 50-A abgesetzt, so daß sich ein Bereich dieser Schicht um und außerhalb jeder negativen Elektrode 30 erstreckt. Diese umgebenden Bereiche, die gemäß F i g. 3 mit einem Haftmittel 101 beschichtet sind, bilden die Stellen, an denen die flüssigkeitsundurchlässigen Dichtungen bzw. Abschlüsse von der Abdichtungsmaschine hergestellt werden.

Oberhalb der zuletzt beschriebenen Schicht befindet sich in der Zusammenfassung gemäß Fig. 3 ein Dichtgrundträger 40 der in Fig. 2 dargestellten Art. Dieser ist in der Schichtzusammenfassung derar¹ angeordnet und ausgerichtet, daß seine Haftstellen 41 mit den Haftstellen 101 der darunterliegenden Schicht zusammenfallen, während die Bereiche 42 innerhalb der Haftstellen 41 über den negativen Elektroden 3ö liegen.

Oberhalb der Schicht 40 schließt sich gemäß Fi g. 3 eine Schicht aus elektrisch leitendem Kunststoff 50-S an, der eine Kette von Doppelelektroden bildet. An der Unterseite dieser Schicht befinden sich unterbrochene Ablagerungen von positiven Elektroden 20, die jeweils von den Kanten der Schicht abgesetzt sind, so daß sich ein Bereich der Schicht 50-ß außerhalb jeder positiven Elektrode um diese erstreckt, wobei diese umgebenden Flächen ebenfalls mit einem Haftmittel beschichtet sein können. Die positiven Elektroden 20 an der Unterseite der Schicht 50-ß sind so angeordnet, daß sie sich oberhalb und weitgehend gegenüber den negativen Elektroden 30 befinden und zu diesen weisen. An der Oberseite der Schicht 50-ß befinden sich unterbrochene Ablagerungen von negativen Elektroden 30, und zwar jeweils gegenüber den positiven Elektroden 20 an der anderen Seite der Schicht 50-ß. Die Oberseite der Schicht 50-ß gleicht daher der Oberseite der Schicht 50-A

Oberhalb der Schicht 50-ß folgen in der Schichtzusammenfassung abwechselnd zusätzliche Schichten von Dichtgrundträgern 40 und Elektrodenträgern 50-C, 50-D usw, und zwar in der jeweils gewünschten Anzahl. Die oberste Schicht ist als Gegenstück zur Bodenschicht dergestalt, daß sie eine Folie aus elektrische leitendem Kunststoff 50-fund Metall 60 enthält, wobei die untere oder leitende Kunststoffseite dieser folienartigen Schicht unterbrochene Ablagerungen von positiven Elektroden 20 trägt, die direkt über den unterbrochenen und von den unteren Schichten getragenen positiven und negativen Elektroden 20 und 30 angeordnet sind.

Ferner befindet sich in F i g. 3 ein aufgeprägtes oder eingeschlagenes Registrierzeichen 104.

F i g. 4 zeigt eine Batterie 5 nach dem Zusammenfassen und Verbinden der Schichten aus Fig. 3, wobei entgegengesetzte Paare von Elektroden 20 und 30 rundherum abgedichtet und abgeschnitten sind, um eine Batterie von der anderen zu trennen.

Fig. 5 zeigt als Querschnitt der Batterie 5 die flüssigkeitsundurchlässigen Abdichtungen oder Abschlüsse, die nach der vorliegenden Erfindung erzielt werden.

F i g. 6 zeigt einen Dichtgrundträger, der alternativ zu demjenigen aus I"ig. 2 verwendbar ist. Dieser Dichtgrundträger 40/4 (der den Haftstellen 41 des Trägers 40 aus Fig. 2 entspricht), weist im Abstand befindliche öffnungen (entsprechend den Bereichen 42 aus F i g. 2) auf, in denen einzelne Batteriekomponenten 40ß befestigt werden können. Diese Komponenten 40ß können verwendet werden, um positive und negative Elektroden körperlich voneinander zu trennen und um einen Elektrolyten aufzunehmen. Nach dem Aufbau aus Fig.6 ist es anders als bei demjenigen aus Fig. 2 möglich, daß sich das das Haftmittel enthaltende Material von demjenigen unterscheidet, das den Elektrolyten enthält.

Fig. 7 zeigt einen Querschnitt einer Batterie, die derjenigen aus F i g. 5 mit dem Unterschied ähnelt, daß sich die Schichten 40 zum körperlichen Trennen der Elektroden voneinander und zum Aufnehmen des Elektrolyten nicht außerhalb der Elektroden in die Bereiche erstrecken, wo die flüssigkeitsundurchlässige Abdichtung vorgenommen wird. Die in Fig. 7 dargestellten Dichtungen 105 werden mit Ringen aus einem Haftmittel erzielt, die sich um die entgegengesetzten Paare der Elektroden erstrecken und diese einschließen. Diese Haftmittelringe können auf die die Elektroden tragenden Schichten 50-A bis 50-£in einer entsprechenden Weise wie in Fig. 3 aufgeprägt bzw. aufgedruckt werden. Die Schichten 40, die in Fig. 7 als einzelne Stücke und nicht als durchgehende Streifen dargestellt sind, befinden sich in der Zusammenfassung an einem bequemen Punkt etwas stromaufwärts der Abdichtungsstation.

Fig. 8 zeigt einen Querschnitt einer Batterie, deren Aufbau sich etwas von demjenigen aus F i g. 7 unterscheidet. Gemäß Fig.8 bestehen die Schichten 51-ß bis 51-D (entsprechend den Schichten 50-ß bis 50-D aus Fig. 7) aus einem elektrisch nichtleitenden Material, und ein elektrisch leitendes Material 53 ist an beiden Seiten eines jeden nichtleitenden Gliedes 51 angefügt und durch öffnungen geführt. Die elektrische Leitfähigkeit zwischen der positiven Elektrode 20 einer Zelle und der negativen Elektrode 30 der gegenüberliegenden Zelle ergibt sich durch das leitende Material 53. Dieses erstreckt sich nicht bis in den Dichtungsbereich am Umfang der Batterie, und die Dichtungen können dadurch hergestellt werden, daß die Schichten 50-A, 51-ß, 51-C51-Dund50-Edirekt miteinander verbunden und abgedichtet werden, und zwar beispielsweise mittels gegenseitiger Verbindung bzw. Abdichtung durch Wärme.

Die in Fig.3 dargestellten Schichten 5U-A bis 50-£| fungieren als Träger für unterbrochene Ablagerungen von Elektroden während der Anordnung der Batterien. Als Alternative können die Schichten 40, die schon zur Bildung eines Dichtgrundträgers, eines Elektrodentrenners und einer Elektrolytenaufnahme beschrieben sind, auch als Träger oder Untergrund dienen, auf dem die[

Elektroden vor der Batterieanordnung abgelagert sind. Dies gilt dann, wenn die Schichten 40 in der Schichtzusammenfassung als kontinuierliche Streifen oder als kurze, einzelne Stücke eingefügt sind, wobei hinsichtlich der Verwendung eines durchgehenden Trennstreifens in dieser Art auf das US-PS 36 94 268 verwiesen wird. Unabhängig davon, welche Schicht zum Tragen der Elektroden verwendet wird, ergibt es sich, daß in jeder Zelle einer derartigen Schichtzusammenfassung eine Schicht mit einer positiven Elektrode längs einer ihrer Seiten und eine weitere Schicht mit einer negativen Elektrode längs einer ihrer Seiten (beispielsweise Schicht 50-/4 bis 50-£in F i g. 3, 5 und 7, Schichten 50-A 51-ft C. D und 50-£in F i g. 8) vorhanden sind. Die Elektroden sind von den Kanten der Schichten abgesetzt, so daß sich Schichtbereiche außerhalb der Elektroden um diese erstrecken und zur Herstellung von flüssigkeitsundurchlässigen Dichtungen dienen.

Die bisherigen Darstellungen und Beschreibungen bezogen sich auf Elektroden, die von den Kanten der Schichten, auf denen sie abgelagert sind, abgesetzt sind, wobei die die Elektroden umgebenden Bereiche zur Herstellung der flüssigkeitsundurchlässigen Dichtungen dienen. Alternativ können die Dichtungen direkt an der Peripherie der positiven und/oder negativen Elektroden selbst angebracht werden. Wenn beispielsweise die Zusammensetzung der Elektroden dergestalt ist, daß sie von Natur aus porös sind, können die Dichtungen dadurch hergestellt werden, daß ein Haftmittel zum Eindringen in die Poren veranlaßt wird. Wenn die Elektroden nicht von Natur aus porös sind, beispielsweise bei Blattmaterial negativer Elektroden, können die Dichtungen direkt beispielsweise mittels Haftmaterialien, Wärmedichtmaterialien usw. hergestellt werden. Während die Figuren die die Elektroden umgebenden Bereiche als die Dichtstellen darstellen, können die Dichtungen auch an der Peripherie und in direktem Kontakt mit den Elektroden selbst erzeugt werden.

Während die dargestellten Zusammenfassungen und Batterien Vielzellenbatterieaufbauten zeigen, ist die Erfindung auch für den Aufbau von Einzelzellenbatterien geeignet. Wegen der größeren Anzahl von Schichten bei Vielzellenbatterien ist die Verwendung der vorliegenden Erfindung bei Vielzellenbatterien wichtiger und notwendiger als bei Einzelzellenbatterien, da die zur Erzielung einer zufriedenstellenden, flüssigkeitsundurchlässigen Dichtung erforderliche Abdichtzeit bei Vielzellenbatterien größer als bei Einzelzellenbatterien ist.

F i g. 9A und 9B zeigen, wie die flüssigkeitsundurchlässigen Abdichtungen in einer Zusammenfassung von durchgehenden Schichten mittels Verwendung eines Paares von hin und her gehenden Druckplatten 300 möglich ist Die sich in Pfeilrichtung bewegende Schichtzusammenfassung wandert über eine Abdichtungsstation bzw. entsprechende Abdichtungsmaschine, wo ein Anteil der abzudichtenden Schichtzusammenfassung kurzzeitig angehalten wird, wobei die Teile der Schichtzusammenfassung stromaufwärts der Abdichtstation 106 entweder ebenfalls kurzzeitig angehalten oder in einer Speicherungseinrichtung 107 gesammelt werden, wenn sie ihre Bewegung fortsetzten. Der letztgenannte Fall ist in Fig.9A und 9B dargestellt, wobei gemäß F i g. 9A nur eine vergleichsweise kurze Länge der zusammengefaßten Schichten in der Speicheranordnung 107 zu Beginn des Abdichtungsschrittes vorhanden ist, während gemäß Fig.9B eine größere Länge der Schichten in der Speicheranordnung 107 am Ende des Abdichtungsbetriebes vorhanden ist Nach Beendigung des Abdichtungsschrittes gibt die Speicherungseinrichtung stromaufwärts der Abdich tungsstation einen anderen Anteil der Schichtzusammenfassung frei, der dann zur Durchführung dei Abdichtung zur Abdichtungsstation 106 geführt wird Handelsübliche und zur Durchführung der genannter Schritte geeignete Speicherungsrollen ermöglicher auch andere erforderliche Schritte bei der Herstellung von Batterien aus kontinuierlichen, sich bewegender Streifen stromaufwärts von der Abdichtungsstation während die zusammengefaßten Schichten an dei Abdichtungsstation kurzzeitig angehalten werden Wenn es erwünscht ist, können zusätzliche Speicherungr"^;nrichtungen in den Produktionsablauf dei Batterie stromabwärts von der Abdichtstation eingeschaltet werden, um vorher gespeicherte Längen dei Schichtzusammenfassung freizugeben, während der ar der Abdichtungsstation angehaltene Anteil abgedichtet wird.

Zusammenfassungen von einzelnen, durchgehender Schichten können auch dadurch abgedichtet werden daß sie an den hin und her gehenden Druckplatten 30t der in Fig.9A und 9B dargestellten Abdichtungsma schine kurzzeitig angehalten werden.

Fig. 10 zeigt eine nach der vorliegenden Erfindung verwendbar Energie-Druckplatte 300. Diese kanr entweder bei der Drehtyp-Maschine aus F i g. 1 oder be der in Fig.9A und 9B dargestellten Maschine mit hir und her gehenden Druckplatten 300 verwendet werden Die in F i g. 10 dargestellte Druckplatte bzw. Drucktafe 300 dient zur Erzeugung eines Berührungskontakte! und zur Zuführung von Druck und Wärme auf die sich um die Elektroden der Schichtzusammenfassung erstreckenden Bereiche. Zu diesem Zweck ist die Druckplatte mit einer Oberfläche 305 in Form einei geschlossenen Schleife, die die Schichtzusammenfassung berührt, und mit einem Wärmeübergangssystem 310 versehen, das die Wärme schnell und gleichförmig ir und von der Oberfläche 305 überträgt. Es kanr erwünscht sein, ein oder mehrere Nuten in jede! Drucktafeln vorzusehen, um ein gesteuertes Ausdrükken der Dichtungsmaterialien, wie beispielsweise dei Haftmittel, zu erzeugen.

F i g. 11 zeigt einen Träger 320, auf dem eine Drucktafel 300 befestigt sein kann. Der Träger 320 rollt bzw. läuft längs der Bahn gemäß F i g. 1.

F i g. 12 zeigt schematisch eine Einrichtung, die die Längsposition einer Drucktafel 300 in bezug auf eine gegenüberliegende Drucktafel einstellt, welche sich längs der geschlossenen Schleifenbahn bewegt Eine solche Einstelleinrichtung, die eine genaue Ausrichtung einer jeden Drucktafel 300 in bezug auf den abzudichtenden Anteil der Schichtzusammenfassung ermöglicht sorgt für eine Kornpensation für kleinere und ungewollte Abweichungen in den erwünschten Längen innerhalb der Schichtzusammenfassung. Unter Hinweis auf die Fig. 1 und 12 kann die Einstelleinrichtung einen Fühler 108 aufweisen, der am Äußeren der Schichtzusammenfassung erscheinende Registrierzeichen oder -marken lesen bzw. abtasten kann. Wenn sich ein Registrierzeichen 180 nicht genau dort befindet wo es sich im Hinblick auf die eingreifende Drucktafel 300 befinden sollte, beeinflußt der Fühler einen Steuerungs- und Differentialgeschwindigkeits-Einstellmechanismus, der seinerseits die Rotationsgeschwindigkeit eines Zahn- oder Kettenrades 330 kurzzeitig einstellt Dieses beschleunigt oder verlangsamt die einzelne Drucktafel

300 und den Träger 320, deren Positionen in bezug auf das Registrierzeichen 180 bestimmt werden. Der Fühler, die Steuerung, der Differentialgeschwindigkeits-Einstellmechanismus und das Ketten- oder Zahnrad ermöglichen daher eine Änderung der Lage einer jeden Drucktafel und des dazugehörigen Trägers in bezug auf die Lage einer gegenüberliegenden Drucktafel-Träger-Anordnung innerhalb vorbestimmter Grenzen. Der Drucktafelträger 320 weist Rollenräder 322 (Fig. H) auf, die in Aussparungen im gezahnten Rad 330 eingreifen. Nachdem die Rollen 322 das Rad 330 freigegeben haben, treten sie in die Bahn der Maschine ein, wo sie unter Federbelastung gegen die Schichtzusammenfassung gedrückt werden und wo sie in einer Ebene parallel zur Foribcwcgungsrichtung frei gcführi werden. Diese freie Bewegung hindert die Drucktafeln an der Ausübung von Kräften, die zu einer Längsverschiebung einer Schicht in bezug auf eine andere Schicht der Schichtzusammenfassung führen können.

Die speziell in Fig. 1 dargestellte Maschine verwendet Energie-Druckplatten, die in Berührungskontakt mit der Schichtzusammenfassung von Batterieschichten kommen und die dabei Druck zuführen. Die Maschine ist mit einer Einrichtung 102 zum Erwärmen der Drucktafeln versehen, bevor diese in Berührungskontakt mit der Schichtzusammenfassung kommen, wobei beispielsweise ein Heizbereich 102 mit Bestrahlungslampen verwendet wird. Ferner ist ein Kühlbereich 103 vorgesehen, an dem die Wärme von der Schichtzusammenfassung entfernt werden kann. Vorzugsweise wird von den Drucktafeln Wärme an die Schichtbereiche geliefert, die sich außerhalb der Elektroden und um diese erstrecken, während diese Bereiche mittels der Drucktafeln unter Druck gehalten werden. Die Druckausübung auf die Schichtzusammenfassung wird vorzugsweise ferner fortgesetzt, wenn die erwärmten Bereiche nachfolgend gekühlt werden. Bei thermoplastischen und durch Wärme erhärtbaren Materialien dürfte sich eine bessere Dichtqualität ergeben, da die abzudichtenden bzw. zu verbindenden Oberflächen länger der Wärme und dem Druck ausgesetzt werden, als es bei stationären Druckrollen nach dem Stand der Technik möglich ist. Ferner dürfte sich die Dichtqualität bei thermoplastischen Materialien weiter verbessern, da die verbundenen Bereiche gekühlt werden, während noch ein Druck auf sie ausgeübt wird. Die exakte und richtige Kombination der durch die Drucktafeln zugeführten Wärme und der Zeit sowie Größe des Drucks ist einem großen Variationsbereich unterworden, der beispielsweise von folgenden Faktoren abhängt: der Masse und daher dem thermischen Gehalt der Drucktafeln, der thermischen Leitfähigkeit des Materials der Drucktafeln, dem körperlichen Aufbau der Drucktafeln, der Anzahl sowie der Dicke und der thermischen Leitfähigkeit der Schichten in der Schicht-Zusammenfassung, der Natur der beim Abdichten bzw. Verbinden zweier bestimmter Materialien auftretenden Erscheinung und möglicherweise von anderen Werten. Während es nicht möglich ist, maximale oder minimale Werte der Temperatur, der Zeit und des erforderlichen Drucks für die Drucktafeln zur Erzeugung von Abdichtungen in der Schichtzusammenfassung hoher Qualität anzugeben, ist die Bestimmung eines minimalen relativen Erfordernissen möglich. So müssen die Größe und die Zeitdauer der Wärme- und Druckbeeinflussung größer sein, als es bei der Verwendung herkömmlicher, stationärer Druckrollen erzielbar ist

Ein direkter Berührungskontakt zwischen den Ener

gie-Drucktafeln und der Schichtzusammenfassung ist nicht bei allen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung notwendig. Beispielsweise müssen Energietafeln in Form dielektrischer Energieplatten, welche die Energie durch Abgabe von Energiewellen auf die Schichtzusammenfassung übertragen, nicht notwendigerweise die Schichten körperlich berühren. Danach können die zusammengefaßten Schichten gekühlt und gleichzeitig durch einen gesteuerten Luftdruck kompri miert werden. Gleichermaßen ist die Zuführung von Wärme mittels der Platten auf die Schichtzusammenfassung nicht in allen Fällen erforderlich, was beispielsweise dann gilt, wenn die Abdichtung mit druckabhängigen Haftmitteln durchgeführt wird. Ferner kann auch ein

!5 Uitraschaühor« oder trichter zur Erzeugung von Wärme in der Schichtzusammenfassung verwendet werden. Wenn der Schichtzusammenfassung als Schritt des Abdichtens Wärme zugeführt wird, muß diese nicht notwendigerweise weitgehend oder ganz in einer Richtung rechtwinklig zur oberen und unteren Schicht der Schichtzusammenfassung zugeführt werden. Die Wärmeenergie kann auch von den Seiten in Ebenen parallel zu den Schichten nach innen geführt werden. Und wenn eine flüssigkeitsundurchlässige Dichtung um den gesamten Umfang entgegengesetzter positiver und negativer Elektroden in den fertigen Batterien erforderlich ist, muß die Dichtung um den gesamten Umfang nicht in einem einzigen Schritt erzeugt werden. So können eine Platte bzw. Tafel und ein Abdichtschritt benutzt werden, um Abdichtungen über die Breite der Schichtzusammenfassung zu erzielen, und zwar an beiden Enden eines Elektrodenpaares, während eine unterschiedliche Platte oder Tafel und ein anderer Schritt zur Erzeugung einer Abdichtung an beiden

Seiten in Längsrichtung eines Elektrodenpaares dienen. Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung

können Zusammenfassungen von Batterieschichten vielfältiger Materialien abgedichtet bzw. verbunden werden, die sowohl thermoplastische als auch unter Wärme erhärtende Materialien umfassen. Der Abdichtungsbetrieb kann physikalische und/oder chemische Änderungen in zumindest einigen der Schichten und zumindest auf zeitlicher Basis hervorrufen, oder ein durch ausreichenden Druck begründeter einfacher Benetzungsvorgang kann sich ohne andere physikalische oder chemische Änderungen einstellen.

Die vorstehend verwendeten Ausdrücke 'Dichtung', 'abdichten' usw. sind sehr allgemein zu verstehen und beinhalten den Vorgang eines Anheftens, Anklebens oder dergleichen eines Körpers aus einem Material an einen solchen aus einem anderen Material und/oder zweier aneinander haftender Materialkörper, wobei die Bedeutung der genannten Ausdrücke sich nach dem Inhalt richtet, mit dem die Ausdrücke erscheinen.

Abgesehen von den Fälle, wo es tatsächlich erforderlich ist, beinhalten die genannten Ausdrücke nicht das Erfordernis, daß die zwei Materialkörper voneinander unterschiedliche physikalische und/oder chemische Zusammensetzungen vor, während und nach der

<o Abdichtung aufweisen oder daß die Abdichtung notwendigerweise eine physikalische und/oder chemische Änderung in allen Fällen auch auf einer zeitlichen Basis erzeugt Es kann wünschenswert sein, die Schichtzusammen fassungsbereiche, welche entgegengesetzte Elektroden paare fiberlagern, vor dem Abdichten zusammenzupressen bzw. anzudrucken, entweder um die Elektroden mit einem Elektrolyten zu benetzen und/oder Luft aus der

Schichtzusammenfassung auszudrücken. Das Ausdrükken bzw. die Kompression kann durch Kissen erzielt werden, die innerhalb der die Abdichtung erzeugenden Komponenten der Energie-Platten angeordnet sind.

Die nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Batterien können eine große Vielzahl von positiven und negativen Elektrodenmaterialien und einen weiten Bereich elektrochemischer Systeme mit ersten und zweiten Systemen aufweisen. Zwischen den positiven Elektrodenmaterialien befinden sich solche anorgani- |₀ sehen Metalloxide wie Mangandioxid, Bleidioxid, Nickeloxyhydroxid, Quecksilberoxid, und Silberoxid, anorganische Metallhalogenide wie Silberchlorid und Bleichlorid sowie organische und reduzierbare Materialien wie Dinitrobenzo! und Azodicarbonamid-Verbindüngen. Zwischen den negativen Elektrodenmaterialien befinden sich üblicherweise verwendete Metalle wie Zink, Aluminium, Magnesium, Blei, Kadmium und Eisen. Die vorliegende Erfindung kann Elektrolyten umfassen, die herkömmlich im LeClanche-System (Ammoniumchlorid und/oder Zinkchlorid) benutzt werden, ferner alkalische Elektrolyten wie Hydroxide von Kalium, Natrium und/oder Lithium, saure Elektrolyten wie Schwefel- oder Phosphorsäure, ferner nichtwäßrige Elektrolyten, wobei die Elektrolyten selbstverständlich so ausgewählt sind, dal! sie mit den positiven und negativen Elektroden verträglich sind.

Unter der großen Vieli'.ah! elektrochemischer Systeme, die bei der Herstellung von Batterien nach der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, befinden sich auch diejenigen, bei denen die positiven Elektroden Mangandioxid enthalten, während die negativen Elektroden weitgehend eine Säurelösung aus anorganischen Salzen aufweisen. Ein anderes bekanntes System ist das alkalische Mangansystem, bei denen die positiven Elektroden Mangandioxid und die negativen Elektroden Zink aufweisen, während der Elektrolyt weitgehend eine Lösung aus Kaliumhy-droxid darstellt. Ferner können auch andere wäßrige Elektrolytensysteme mit Nickel-Zink, Silber-Zink, Quecksilber-Zink, Quecksilber-Kadmium und Nickel-Kadmium verwendet werden. Auch sind Systeme mit organischen positiven Elektroden und sauren Elektrolyten verwendbar, bei denen wiederaufladbare Systeme unter Verwendung von Azodicarbonamidverbindiingsdektroden und ein LeClanche-Elektrolyt enthalten sind.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Flachzellenbatterien, deren einzelne Zellen aus einer flachen positiven und einer flachen negativen Elektrode, einer über diese Elektroden allseitig überstehenden Trägerfolie und einer gleich großen elektrisch leitenden Folie bestehen und durch eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen den über die Elektroden überstehenden Randabschnitten der Folien zur ι ο Batterie verbunden sind, bei dem die einzelnen Folien mit daran angebrachten Elektroden zu einem Stapel zusammengeführt und der so gebildete Stapel bei kontinuierlichem Vorlauf neben den Längskanten der Elektroden und zwischen aufeinanderfolgen- '5 den Elektroden unter Druck- und gegebenenfalls Hitzeeinwirkung zu einzelnen Flachzellenuatterien verbunden und in die einzelnen Batterien zerlegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die übereinanderliegenden Folien (40; 50) mitteis Druckplatten (300), welche ein Stück mit dem Stapel mitlaufen und dabei für eine bestimmte Zeit flächenmäßig Druck und gegebenenfalls Hitzeübertragen, miteinander verbunden werden.

2. Verfahren zum Herstellen von Flachzelienbatterien, deren einzelne Zellen aus einer flachen positiven und einer flachen negativen Elektrode, einer über diese Elektroden allseitig überstehenden Trägerfolie und einer gleich großen elektrisch leitenden Folie bestehen und durch eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen den über die Elektroden überstehenden Randabschnitten der Folien zur Batterie verbunden sind, bei dem die einzelnen Folien mit daran angebrachten Elektroden zu einem Stapel zusammengeführt und der so gebildete Stapel bei kontinuierlichem Vorlauf neben den Längskanten der Elektroden und zwischen aufeinanderfolgenden Elektroden unter Druck- und gegebenenfalls Hitzeeinwirkung zu einzelnen Flachzellenbatterien verbunden und in die einzelnen Batterien zerlegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die übereinanderliegenden Folien (40; 50) mittels Druckplatten (300), welche für eine bestimmte Zeit flächenmäßig Druck und gegebenenfalls Hitze übertragen, miteinander verbunden werden, während die vorliegenden Stapel zeitweilig bzw. kurzzeitig an einer Abdichtstation (106) angehalten werden, wobei die Druckplatten (300) in bezug auf den angehaltenen Teil in eine solche Lage bewegt werden, daß sie Druck und Hitze auf die Bereiche der angehaltenen Teile, die das Paar entgegengesetzter Elektroden umgeben, übertragen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vor der Abdichtstation (106) befindlichen Teile des Stapels ihre Bewegung fortsetzen und in einer Speichereinrichtung (107) gespeichert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erwärmten Bereiche des Stapels gekühlt werden, während die Druckplatten (300) noch Druck auf sie ausüben.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckeinwirkung vor der Wärmeeinwirkung beginnt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, '"5 dadurch gekennzeichnet, daß zwei Stapel gleichzeitig in derselben Richtung und mit derselben jndipkeit heweel werden und daß zumindest zwei auf Trägern (320) befestigte Druckplatten (300) längs einer Bahn (111) in Fnrm einer geschlossenen Schleife (112) geführt werden, wobei jede Druckplatte auf die Bereiche der miteinander dichtend zu verbindenden Stellen eines Stapels einwirkt, während sie sich in derselben Richtung und mit praktisch derselben Geschwindigkeit wie der jeweilige Stapel bewegt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Druckplatten (300) vor dem Einwirken auf einen Stapel in bezug auf eine andere Druckplatte in Längsrichtung der Bahn (111) eingestellt werden.