DE69404291T2

DE69404291T2 - Verbesserungen bezueglich elektrochemischer zellen

Info

Publication number: DE69404291T2
Application number: DE69404291T
Authority: DE
Inventors: William Miller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-04-07
Filing date: 1994-04-06
Publication date: 1998-02-26
Anticipated expiration: 2014-04-07
Also published as: DE69404291D1; WO1994023465A1; US5633097A; EP0693227B1; EP0693227A1; JPH08508604A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf verbesserte Verfahren und Materialien zur Herstellung von elektrochemischen Zellen, hauptsächlich aber nicht ausschließlich für Trockenzellenbatterien, und verbesserten elektrochemischen Zellen, die dadurch bereitgestellt werden.
Bei der Herstellung von herkömmlichen Trockenzellenbatterien wird das Anoden- und Kathodenmaterial auf zwei gesonderte Fasermatten aus Isoliermaterial aufgetragen, die dann mit einem zwischengesetzten Elektrolytgel aneinandergefügt werden, um eine Elektrolytzelle zu bilden. Einzelne Zellen werden dann aufeinandergeschichtet, um eine Batterie zu bilden. Die nötigen Verbindungen zwischen angrenzenden Anoden und angrenzenden Kathoden (in einer parallel geschalteten Batterie) oder zwischen Anoden und Kathoden von aufeinanderfolgenden Zellen (in einer in Reihe geschalteten Batterie) müssen dann auf andere Art hergestellt werden. Das Anordnen der Zellen und die Verbindung der Anoden und Kathoden ist unpraktisch und zeitaufwendig, da eine hochspezialisierte Anlage nötig ist, wenn das Verfahren automatisch ablaufen soll.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, verbesserte Verfahren und Materialien für die Herstellung von elektrochemischen Zellen bereitzustellen, wodurch das Herstellungsverfahren vereinfacht wird und mittels automatisierter Standardtechniken durchgeführt werden kann.
Entsprechend einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von elektrochemischen Zellen offenbart, bestehend aus den Schritten: Auftragen von Schichten eines elektrischen Leitmaterials, Schichten eines Kathodenmaterials und Schichten eines Anodenmaterials auf erste und zweite biegsame, galvanisch isolierte Oberflächen in jeweils vorbestimmten Mustern, so daß die Bereiche des aufgetragenen Anoden- und Kathodenmaterials, welche mit den Anoden und Kathoden der einzelnen Zellen auf den beiden Oberflächen übereinstimmen, in elektrischer Verbindung mit- oder Isolation voneinander durch das Muster des Leitmaterials gebildet werden, wie sie in der fertigen Batterie benötigt werden; und Zusammensetzen der Oberflächen, so daß die jeweiligen Bereiche des Anoden- und Kathodenmaterials auf der ersten Oberfläche mit entsprechenden Bereichen aus Kathoden- und Anodenmaterial auf der zweiten Oberfläche abgestimmt sind, wobei das Elektrolytmaterial zwischen den ersten und zweiten Oberflächen angebracht ist, so daß dadurch eine Vielzahl von elektrisch miteinander verbundenen Zellen entsteht; dadurch gekennzeichnet, daß:
die jeweiligen Oberflächen, auf die die entsprechenden Materialmuster aufgetragen werden, gegenüberliegende Oberflächen des gleichen Substrats sind, wobei die Zellen dadurch strukturiert werden, daß das Substrat aufgerollt wird, so daß Bereiche des Anodenmaterials auf der einen Seite mit Bereichen des Kathodenmaterials auf der anderen Seite (und umgekehrt) übereinstimmen, wobei ein Elektrolyt dazwischen angebracht ist; und dadurch, daß:
das Substrat ein länglicher Streifen ist, durchgezogen mit Anoden und Kathoden, die Seite an Seite angeordnet sind und sich über dessen Länge erstrecken, so daß eine Vielzahl von Zellen gebildet wird, die der Reihe nach quer über die Breite der Rolle verbunden sind.
Vorzugsweise wird das Leitmaterial vor dem Auftragen des Anoden- und Kathodenmaterials in Mustern auf die Oberflächen appliziert, so daß ausgewählte Anoden und Kathoden auf den beiden Oberflächen jeweils elektrisch verbunden sind, wie es in der zusammengesetzten Batterie beansprucht wird.
Vorzugsweise wird auch eine Schicht aus Isoliermaterial auf zumindest eine der Oberflächen in einem Muster aufgetragen, so daß die Bereiche des Anoden- und Kathodenmaterials freigelegt bleiben.
Am meisten bevorzugt wird es, wenn die Schicht aus Isoliermaterial eine Vielzahl von Schächten, die die Bereiche des Anoden- und Kathodenmaterials umgeben, festlegt, wobei das Elektrolytmaterial auf die Oberfläche aufgetragen wird, um die Schächte vor dem Zusammensetzen der ersten und zweiten Oberflächen zu füllen.
Vorzugsweise besteht das elektrische Leitmaterial aus zumindest einem ersten länglichen Streifen, der sich der Länge nach auf einer ersten Oberfläche des Substrats erstreckt und zumindest ersten und zweiten länglichen, im wesentlichen parallelen Streifen, die galvanisch voneinander isoliert sind und sich Seite an Seite entlang der zweiten Seite des Substrats erstrecken, wobei am ersten Leitmaterialstreifen auf seiner ersten Oberfläche erste und zweite längliche, im wesentlichen parallele Streifen aus Anoden- und Kathodenmaterial auf der Oberfläche angebracht sind und sich Seite an Seite deren Länge nach erstrecken, wobei auf der Oberfläche des einen der Leitmaterialstreifen auf der zweiten Oberfläche ein länglicher Streifen aus Anodenmaterial befestigt ist, welcher sich dessen Länge nach erstreckt, und der andere der Leitmaterialstreifen auf der zweiten Oberfläche mit einem länglichen Streifen aus Kathodenmaterial ausgestattet ist, der auf dessen Oberfläche befestigt ist und sich deren Länge nach erstreckt, wobei der Streifen aus Anodenmaterial auf der ersten Oberfläche mit dem Streifen aus Kathodenmaterial auf der zweiten Oberfläche übereinstimmt und der Streifen aus Kathodenmaterial auf der ersten Oberfläche mit dem Streifen aus Anodenmaterial auf der zweiten Oberfläche übereinstimmt.
Entsprechend einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Reihe von elektrochemischen Zellen mit ersten und zweiten Oberflächen bereitgestellt, auf denen jeweils Reihen von Anoden und Kathoden angeordnet sind, wobei die Anoden und Kathoden jeder Reihe elektrisch in einer, durch die auf die Oberflächen aufgetragenen Muster des elektrischen Leitmaterials vorbestimmten Weise miteinander verbunden sind und die Oberflächen mit den jeweiligen Anoden und Kathoden, welche mit einem dazwischengesetzten Elektrolyten einander gegenüber angebracht sind, zusammengesetzt werden; gekennzeichnet dadurch, daß:
die jeweiligen Oberflächen, auf die die jeweiligen Materialmuster aufgetragen werden, gegenüberliegende Oberflächen des gleichen Substrats sind, die Zellen durch das Aufrollen des Substrats so angeordnet sind, daß Bereiche des Anodenaterials auf der einen Seite mit Bereichen des Kathodenmaterials auf der anderen Seite (und umgekehrt) übereinstimmen, wobei ein Elektrolyt zwischengelegt ist; und wobei das Substrat ein länglicher Streifen mit fortlaufenden Anoden und Kathoden ist, welche Seite an Seite angebracht sind und sich dessen Länge nach erstrecken, so daß eine Vielzahl von der Reihe nach quer über die Breite der Rolle verbundenen Zellen entsteht.
Vorzugsweise beinhaltet das elektrische Leitmaterial zumindest einen ersten länglichen Streifen, der sich der Länge nach auf einer ersten Oberfläche des Substrats erstreckt und zumindest erste und zweite längliche, im wesentlichen parallele Streifen, die galvanisch voneinander isoliert sind und sich Seite an Seite entlang der zweiten Seite des Substrats erstrecken, wobei am ersten Leitmaterialstreifen auf der ersten Oberfläche erste und zweite längliche, im wesentlichen parallele Streifen aus Anoden- und Kathodenmaterial auf der Oberfläche angebracht sind und sich Seite and Seite deren Länge nach erstrecken, wobei auf der Oberfläche des einen der Leitmaterialstreifen auf der zweiten Oberfläche ein länglicher Streifen aus Anodenmaterial befestigt ist, welcher sich deren Länge nach erstreckt und der andere der Leitmaterialstreifen auf der zweiten Oberfläche mit einem länglichen Streifen aus Kathodenmaterial ausgestattet ist, der auf dessen Oberfläche befestigt ist und sich deren Länge nach erstreckt, wobei der Streifen aus Anodenmaterial auf der ersten Oberfläche mit dem Streifen aus Kathodenmaterial auf der zweiten Oberfläche übereinstimmt und der Streifen aus Kathodenmaterial auf der ersten Oberfläche mit dem Streifen aus Anodenmaterial auf der zweiten Oberfläche übereinstimmt.
Weitere bevorzugte konstruktionstechnische Details einer solchen Anordnung sind oben bezüglich des Herstellungsverfahrens beschriebenen und werden anschließend beschrieben.
US-A-3 230 115 offenbart eine Batterie mit einer Einzelle, die durch eine Anode und eine Kathode, die sich Seite an Seite befinden und sich der Länge eines länglichen Substrats nach erstrecken, und ein beide Elektroden bedeckendes Elektrolytelement gebildet wird. Das heißt, daß eine Einzelle durch Elektroden gebildet wird, die auf einer einzigen Seite des Streifens angebracht sind.
GB-A-1 078 135 offenbart eine Batterie, in der eine Vielzahl von getrennten Eletroden in Serie der Länge eines länglichen Substrats nach an einer seiner Seiten gebildet wird. Die zusammengebaute Batterie benötigt zwei solche Streifen und einen Trennstreifen.
Ausführungsformen der Erfindung werden im Anschluß durch Beispiele und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
Abb. 1 ein schematischer Grundriß ist, der als Hintergrundinformation darstellt, wie Anoden-, Kathoden- und elektrisches Leitmaterial auf eine erste Substratoberfläche aufgetragen werden können, um einen Teil einer Anordnung der elektrochemischen Zellen zu bilden,
Abb. 2 ein schematischer Grundriß ist, der darstellt, wie Anoden-, Kathoden- und elektrisches Leitmaterial auf eine zweite Substratoberfläche aufgetragen werden können, um einen zweiten Teil einer Anordnung der elektrochemischen Zellen zu bilden;
Abb. 3 ein äquivalentes Verdrahtungsschema einer Batterie von parallel und in Reihe geschalteten Zellen ist, die gebildet wird, indem die Substrate der Abb.1 und 2 mit dazwischengesetztem Elektrolytmaterial zusammengebaut werden;
Abb. 4 ein schematischer Abriß eines Teils der zusammengesetzten ersten und zweiten Substrate von Abb. 1 und 2 ist;
Abb. 5 entsprechend der Erfindung ein schematischer Grundriß eines Streifens aus Schichtmaterial ist, der über eine Querachse gerollt werden kann, um eine Batterie mit drei in Reihe seiner Breite nach geschalteten Zellen zu bilden;
Abb. 6 eine schematische Seitenansicht des Streifens aus Abb. 5 ist;
Abb. 7 eine schematische Seitenansicht einer Länge des Streifens aus Abb. 5 ist, der gerollt ist, um eine Batterie zu bilden;
Abb. 8 ein schematischer Grundriß des Streifens aus Abb. 7 ist.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen stellen Abb. 1 bis 4 als Hintergrundinformation zu der vorliegenden Erfindung dar, wie eine Batterie aus elektrochemischen Zellen gebildet werden kann.
Abb. 1 zeigt ein Muster aus Anodenmaterial 10, Kathodenmaterial 12, elektrischem Leitmaterial 14 und elektrischem Isolatiermaterial 16, das auf ein erstes Substrat 18 aus dünnem, biegsamem, galvanisch isolierendem Material (geeigneterweise Polyamid oder Polyester) aufgetragen wird, um eine Batterie aus elektrochemischen Zellen zu bilden.
Abb. 2 zeigt ein zweites Muster aus Anodenmaterial 20, Kathodenmaterial 22, elektrischem Leitmaterial 24 und elektrischem Isolatiermaterial 26, das auf ein zweites Substrat 28 aus dünnem, biegsamem, galvanisch isolierendem Matieral (geeigneterweise Polyamid oder Polyester) aufgetragen wird, um eine Batterie aus elektrochemischen Zellen zu bilden, wenn das Substrat mit dem ersten Substrat 18 zusammengesetzt wird.
In diesem Beispiel werden Anoden- und Kathodenmaterial 10 und 12 in abwechselnde senkrechte Spalten, die jeweils aus einer Vielzahl von Rechtecken des jeweiligen Materials bestehen, aufgetragen. Eine Anordnung von Elektroden wird so gebildet, wobei gleiche Elektroden in senkrechten Spalten und abwechselnde gegenpolarische Elektroden in waagerechten Reihen angebracht sind.
Wie man aus der Zeichnung ersehen kann, werden die ersten und zweiten Spalten, eine aus Anodenmaterial 10 und eine aus Kathodenmaterial 12, von links nach rechts auf ein erstes, größeres Rechteck aus elektrischem Leitmaterial 14, das sich auf dem Substrat 18 befindet, aufgetragen. Somit sind alle Anoden und Kathoden von den ersten zwei Spalten elektrisch miteinander verbunden. Weitere Spaltenpaare sind ähnlich durch ähnliche Rechtecke aus Leitmaterial 14 miteinander verbunden.
Das Isoliermaterial 16 bedeckt größtenteils die Substratfläche bis auf die Rechtecke aus Anoden- und Kathodenmaterial 10, 12 die freigelegt bleiben. Das Isoliermaterial 16 ist dick genug, um seichte Schächte auszumachen, die jeweils die Anoden und Kathoden umgeben.
Die Muster, mit denen die verschiedenen Materialien auf das zweite Substrat 28 aufgetragen werden, sind denen des ersten Substrats 18 ähnlich. Im besonderen werden Anoden- und Kathodenmaterial 20, 22 auf abwechselnde Spalten aus ähnlichem Material wie in Abb. 1 aufgetragen. Das Leitmaterial 24 wird jedoch so aufgetragen, daß die Paare der elektrisch verbundenen Spalten auf dem zweiten Substrat 28 bezüglich den Spalten auf dem ersten Substrat 18 waagerecht um eine Spalte versetzt sind. In diesem Beispiel sind die rechte und linke Spalte des zweiten Substrats 28 miteinander verbunden, aber von den restlichen Spalten isoliert.
Das Isoliermaterial 26 kann bei dem zweiten Substrat 28 weggelassen werden, wenn es aber eingeschlossen wäre, würde es fluchtrecht mit den Oberflächen des Anoden und Kathodenmaterials 20, 22 sein.
Die Substrate 18 und 28 werden zusamengesetzt, indem ein Substrat auf das andere gelegt wird, so daß die Kathoden der rechten Spalte des ersten Substrats 18 mit den Anoden der linken Spalte des zweiten Substrats 28 übereinstimmen, und die restlichen Spalten stimmen ähnlich miteinander überein (d.h. das erste Substrat 18 wird mit der Vorderseits nach unten auf das zweite Substrat 28 gelegt). Somit stimmen die Anoden und Kathoden des ersten Substrats 18 mit den entsprechenden Kathoden und Anoden des zweiten Substrats 28 überein, wobei das Elektrolytmaterial dazwischengeschoben ist, und wobei eine Anordnung der elektrochemischen Zellen bestimmt wird, die elektrisch in einer durch die Muster des Leitmaterials 14, 24 auf den entsprechenden Substraten 18, 28 bestimmten Art und Weise verbunden sind.
In diesem Beispiel sind die auf diese Art gebildeten Zellenspalten mit allen Anoden und allen Kathoden in jeder Zelle jeder Reihe parallel miteinander verbunden&sub1; während die Zellenreihen in Reihe mit der Kathode jeder Zelle verbunden sind, die mit der Anode der folgenden Zelle in jeder Reihe verbunden ist. Die Reihenverbindung der Zellenreihen wird durch eine relative Verschiebung der verbundenen Spaltenpaare auf den zwei Substraten 18, 28 erreicht.
Ein äquivalenter Anordnungsplan der Zellen wird in Abb. 3 gezeigt. In diesem Beispiel werden die Anoden der linken Zellenspalte durch die isolierte linke Anodenspalte auf dem zweiten Substrat 28 und die Kathoden der rechten Zellenspalte durch die isolierte rechte Spalte auf dem zweiten Substrat 28 bereitgestellt. Somit stellen die isolierte linke und rechte Spalte Anschlußpunkte für die Batterie dar, und die entsprechenden Bereiche des Leitmaterials 24 können bis zum Randbereich des Substrats verlängert werden, um bei einer fertigen Batterie Verbindungen zu externen Anschlußpunkten herzustellen.
Abb. 4 ist ein schematischer Abriß eines Teil einer der Zellenreihen der zusammengebauten Substrate, der die Ausrichtung und elektrische Verbindung der jeweiligen Anoden und Kathoden, die in Reihen verbundene Zellen bilden sollen, zeigt. Das Elekrolytmaterial, das zwischen die entsprechenden Anoden 10, 20 und Kathoden 12, 22 geschoben wird, wird mit der Bezugszahl 30 angezeigt.
Man wird gewiß erkennen, daß das Layout der in den Zeichnungen abgebildeten Materialien recht schematisch ist und daher hauptsächlich zur Veranschaulichung dient.
Dieses Beispiel zeigt eine Anordnung von parallel und in Reihe geschalteten Zellen. Die Größe der Anordnung kann in senkrechter Richtung verändert werden (wie in Abb. 1 und 2 abgebildet), um die Zahl und/oder den Oberflächenbereich der sich senkrecht erstreckenden Zellen zu verändern und somit den Ausgangsstrom der Batterie zu verändern und in waagerechter Richtung, um die Zahl der in Reihe verbundenen Zellen und somit die Ausgangsspannung der Batterie zu verändern. Die Ausmaße der Anordnung kann willkürlich nach Bedarf verändert werden.
Die verschiedenen Materialien können mittels geeigneter Verfahren, wie sie zum Beispiel aus der Herstellung von bedruckten Schaltplatten bekannt sind, auf die Substrate aufgetragen werden. Es wird speziell beabsichtigt, die Materialien auf Endloslängen von Substratmaterial mittels eines Rolle-auf-Rolle- Verfahrens aufzutragen, wobei die Längen anschließend nach Bedarf abgeschnitten werden. Die Spalten der Anordnung können sich entweder der Breite oder der Länge nach über solche Endloslängen erstrecken.
Dieser Ansatz ist vor allem für die Herstellung von Trockenzellenbatterien vorgesehen, man kann ihn aber auch verwenden, um Anordnungen von elektrochemischen Zellen in anderen Batterietypen herzustellen.
Die Erfindung, die anschließend beschrieben wird, stellt einen neuen Ansatz für die Herstellung von elektrochemischen Zellen vor, welcher das Herstellungsverfahren vereinfacht und automatisierte Standardtechnologien verwendet. Die benötigten Materialien können in endlosen Längen auf das Substrat aufgetragen werden, und Mehrfachzellen könnten der Breite nach über ein relativ breites Substrat gebildet werden.
Entsprechend der Erfindung werden die ersten und zweiten Elektrodenanordnungen, die zusammengesetzt werden, um die elektrochemischen Zellen zu bilden, eher auf gegenüberliegenden Seiten des selben Substrats gebildet als auf getrennten Substraten oder Seite an Seite auf der selben Oberfläche des selben Substrats, wie bezüglich Abb. 1 bis 4 beschrieben. In diesem Fall werden die Elektroden der jeweiligen Anordnungen dadurch angeordnet, daß das Substrat gerollt wird, so daß die Elektroden auf der einen Seite nach Bedarf mit den Elektroden auf der gegenüberliegenden Seite übereinstimmen.
Unter Bezugnahme auf Abb. 5 bis 9 der Zeichnungen, zeigen Abb. 5 und 6 einen beschichteten Materialstreifen, der seiner Länge nach um eine Querachse gerollt werden kann, um eine Batterie zu bilden.
In diesem Beispiel besteht der Streifen aus drei fortlaufenden Zellen, die sich der Länge des Streifens nach erstrecken und seiner Breite nach elektrisch in Serie verbunden sind. Jede Zelle hat eine charakteristische Spannung, so daß man durch das Verändern der Anzahl der der Breite des Streifens nach angebrachten Zellen Batterien mit unterschiedlicher Spannung herstellen kann. Mit dem Zellenbereich verändert sich auch der von der Batterie erzeugte Strom, so daß man durch Verändern der Breite und/oder Länge des Streifens den Strom einstellen kann.
Der Streifen besteht aus einem Substrat 110, das mit zusätzlichen Streifen aus Leitmaterial 112, Anodenmaterial 114 und Kathodenmaterial 116 ausgestattet ist, die auf seine oberen und unteren Flächen aufgetragen sind. Auf der oberen Fläche, in Abb. 5 abgebildet, werden ein erster Streifen aus Anodenmaterial 114 und ein Streifen aus Kathodenmaterial 116 auf einen ersten gemeinsamen Streifen aus Leitmaterial 112 aufgetragen, und ein zweiter Streifen aus Anodenmaterial 114 wird auf einen getrennten zweiten Streifen aus Leitmaterial 112 aufgetragen.
Die beigelegten Zeichnungen dienen hauptsächlich der Veranschaulichung. Vor allem die Dicke des Substrats und der verschiedenen Schichten wurde der Klarheit wegen stark übertrieben.
Auf der unteren Fläche sind, wie man in Abb. 5 sehen kann, erste und zweite Streifen aus Kathodenmaterial 116 gegenüber von den Anoden auf der oberen Fläche angebracht, und ein Streifen aus Anodenmaterial 114 ist gegenüber von der Kathode auf der obersten Fläche angebracht. Die erste untere Kathode wird auf einen getrennten ersten Streifen aus Leitmaterial 112 aufgetragen, während die untere Anode und zweite Kathode auf einen gemeinsamen zweiten Streifen aus Leitmaterial 112 aufgetragen werden.
Wenn dementsprechend der Streifen aufgerollt wird, so daß die oberen und unteren Flächen mit einem dazwischengesetzten Elektrolytmaterial 120 (vgl. Abb. 7) aufeinandergesetzt werden, werden drei elektrochemische Zellen Seite an Seite der Länge des gerollten Streifens nach gebildet und elektrisch in Reihe der Breite des Streifens nach miteinander verbunden.
Abb. 7 zeigt eine Seitenansicht eines gerollten Streifens. Nur zweieinhalb Umdrehungen werden gezeigt, um das Rollen des Streifens zu veranschaulichen, und eine quadratische Rolle wird der Klarheit wegen gezeigt. Die Rolle könnte zylindrisch oder allgemein flach sein. Das Substrat 110 wird im Fettdruck abgebildet. Zwischen den zwei Substratschichten 110 in der Rolle ist jeweils eine erste Leitschicht 112 und eine erste Anodenschicht 14 oder Kathodenschicht 116 auf der Außenfläche der inneren Schicht angebracht; eine Schicht aus Elektrolytmaterial 120; und eine zweite Kathodenschicht 116 oder Anodenschicht 114 und eine zweite Leitschicht 112 ist an der inneren Fläche der äußeren Schicht angebracht.
Verbindungsanschlußpunkte für die fertige Batterie können auf verschiedene Arten bereitgestellt werden. Die Materialien können so aufgetragen werden, daß die Verbindungen mit dem Leitmaterial 112 entweder auf den Seitenkanten des gerollten Streifens oder auf der äußeren Fläche der Rolle hergestellt werden können. Dort wo eine gerade Zahl von Zellen entlang des Streifens angebracht ist, wird die Leitschicht unter den Endelektroden auf der einen oder der anderen Seite des Streifens auf der äußeren Fläche der Rolle freigelegt, so daß es bei der Verbindungsherstellung keine Zugangsprobleme gibt. Bei nur einer Zelle oder bei einer ungeraden Zahl von Zellen wird die Leitschicht 112 einer der Endelektroden auf der inneren Fläche des Substrats angebracht sein. Diese Leitschicht kann für Verbindungszwecke freigelegt werden, indem man das Ende des Streifens abschneidet und das Substrat zurückklappt, wie schematisch in Abb. 7 und 8 gezeigt wird. Andernfalls könnte auch eine Verbindung mit der inneren Leitschicht durch das Zentrum der Rolle zu einem freigelegtem Teil 124 des Leitmaterials auf dem am weitesten innen befindlichen Ende des Streifens hergestellt werden. Ein geeignetes Verbindungsglied könnte in eine Wickelschablone (nicht abgebildet) für den gerollten Streifen eingebaut werden.
Man könnte auch Isoliermaterialien und ähnliches in das Schichtmaterial und den gerollten Streifen einbauen, um Teile der Anordnung nach Bedarf voneinander zu isolieren, wie in bezug auf Abb. 1 bis 4 oben besprochen wurde.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung elektrochemischer Zellen bestehend aus den folgenden Schritten:

Auftragen von Schichten eines elektrischen Leitmaterials (112), Schichten eines Kathodenmaterials (116) und Schichten eines Anodenmaterials (114) auf erste und zweite biegsame, galvanisch isolierte Oberflächen in jeweils vorbestimmten Mustern, so daß die Bereiche des aufgetragenen Anoden- und Kathodenmaterials (114, 116), welche mit den Anoden und Kathoden der einzelnen Zellen auf den beiden Oberflächen übereinstimmen, in elektrischer Verbindung mitoder Isolation voneinander durch das Muster des Leitmaterials (112) gebildet werden, wie sie in der fertigen Batterie benötigt werden;

Zusammensetzen der Oberflächen, so daß die jeweiligen Bereiche des Anoden- und Kathodenmaterials (114, 116) auf der ersten Oberfläche auf die entsprechenden Bereiche des Kathoden- und Anodenmaterials (116, 114) der zweiten Oberfläche abgestimmt sind, wobei das Elektrolytmaterial (120) zwischen den ersten und zweiten Oberflächen angebracht ist, so daß dadurch eine Vielzahl von elektrisch miteinander verbundenen Zellen entsteht; gekennzeichnet dadurch, daß:

die jeweiligen Oberflächen, auf die die entsprechenden Materialmuster aufgetragen werden, gegenüberliegende Oberflächen des gleichen Substrats (110) sind, wobei die Zellen dadurch strukturiert werden, daß das Substrat aufgerollt wird, so daß Bereiche des Anodenmaterials (114) auf der einen Seite mit Bereichen des Kathodenmaterials (116) auf der anderen Seite (und umgekehrt) übereinstimmen, wobei ein Elektrolyt (120) dazwischen angebracht ist; und dadurch, daß:

das Substrat (110) ein länglicher Streifen ist, durchgezogen mit Anoden (114) und Kathoden (116), die Seite an Seite angeordnet sind und sich über dessen Länge erstrecken, so daß eine Vielzahl von Zellen gebildet wird, die der Reihe nach quer über die Breite der Rolle verbunden sind

2. Verfahren nach Anspruch 1, wonach das Leitmaterial (112) vor dem Auftragen des Anoden- und Kathodenmaterials (114, 116) in Mustern auf die Oberflächen appliziert wird, so daß ausgewählte Anoden (114) und Kathoden (116) auf den beiden Oberflächen jeweils elektrisch verbunden sind, wie es in der zusammengesetzten Batterie beansprucht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wonach eine Schicht aus Isoliermaterial auf zumindest eine der Oberflächen in einem Muster aufgetragen wird, so daß die Bereiche des Anoden- und Kathodenmaterials freigelegt bleiben.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wonach die Schicht aus Isoliermaterial eine Vielzahl von Schächten, die die Bereiche des Anoden- und Kathodenmaterials umgeben, festlegt, wobei des Elektrolytmaterial auf die Oberfläche aufgetragen wird, um die Schächte vor dem Zusammensetzen der ersten und zweiten Oberflächen zu füllen.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wonach das elektrische Leitmaterial (112) folgendes beinhaltet: zumindest einen ersten länglichen Streifen, der sich der Länge nach auf einer ersten Oberfläche des Substrats (110) erstreckt und zumindest erste und zweite längliche, im wesentlichen parallele Streifen, die galvanisch voneinander isoliert sind und sich Seite an Seite entlang der zweiten Seite des Substrats erstrecken, wobei am ersten Leitmaterialstreifen (112) auf der ersten Oberfläche erste und zweite längliche, im wesentlichen parallele Streifen aus Anoden- und Kathodenmaterial (114, 116) auf der Oberfläche angebracht sind und sich Seite an Seite deren Länge nach erstrecken, wobei auf der Oberfläche des einen der Leitmaterialstreifen (112) auf der zweiten Oberfläche ein länglicher Streifen aus Anodenmaterial (114) befestigt ist, welcher sich dessen Länge nach erstreckt und der andere der Leitmaterialstreifen (112) auf der zweiten Oberfläche mit einem länglichen Streifen aus Kathodenmaterial (116) ausgestattet ist, der auf dessen Oberfläche befestigt ist und sich dessen Länge nach erstreckt, wobei der Streifen aus Anodenmaterial (114) auf der ersten Oberfläche mit dem Streifen aus Kathodenmaterial (116) auf der zweiten Oberfläche übereinstimmt und der Streifen aus Kathodenmaterial (116) auf der ersten Oberfläche mit dem Streifen aus Anodenmaterial (114) auf der zweiten Oberfläche übereinstimmt.

6. Eine Reihe von elektrochemischen Zellen mit ersten und zweiten Oberflächen, auf denen jeweils eine Reihe von Anoden (114) und Kathoden (116) angeordnet ist, wobei die Anoden (114) und Kathoden (116) jeder Reihe elektrisch in einer, durch die auf die Oberflächen aufgetragenen Muster des elektrischen Leitmaterials (112) vorbestimmten Weise miteinander verbunden sind und die Oberflächen mit den jeweiligen Anoden (114) und Kathoden (116), welche mit einem dazwischengesetzten Elektrolyten (120) einander gegenüber angebracht sind, zusammengesetzt werden; gekennzeichnet dadurch, daß:

die jeweiligen Oberflächen, auf die die jeweiligen Materialmuster (112, 114, 116) aufgetragen werden, gegenuberliegende Oberflächen des gleichen Substrats (110) sind, die Zellen durch das Aufrollen des Substrats (110) so angeordnet sind, daß Bereiche des Anodenmaterials (114) auf der einen Seite mit Bereichen des Kathodenmaterials (116) auf der anderen Seite (und umgekehrt) übereinstimmen, wobei ein Elektrolyt (120) zwischengelegt ist; und dadurch, daß

das Substrat (110) ein länglicher Streifen mit fortlaufenden Anoden (114) und Kathoden (116) ist, welche Seite an Seite angebracht sind und sich dessen Länge nach erstrecken, so daß eine Vielzahl von der Reihe nach quer über die Breite der Rolle verbundenen Zellen entsteht.

7. Eine Reihe von elektrochemischen Zellen nach Anspruch 6, wonach das elektrische Leitmaterial (112) folgendes beinhaltet: zumindest einen ersten länglichen Streifen, der sich der Länge nach auf einer ersten Oberfläche des Substrats (110) erstreckt und zumindest erste und zweite längliche, im wesentlichen parallele Streifen, die galvanisch voneinander isoliert sind und sich Seite an Seite entlang der zweiten Seite des Substrats (110) erstrecken, wobei am ersten Leitmaterialstreifen (112) auf der ersten Oberfläche erste und zweite längliche, im wesentlichen parallele Streifen aus Anoden- und Kathodenmaterial (114, 116) auf der Oberfläche angebracht sind und sich Seite an Seite deren Länge nach erstrecken, wobei auf der Oberfläche des einen der Leitmaterialstreifen (112) auf der zweiten Oberfläche ein länglicher Streifen aus Anodenmaterial (114) befestigt ist, welcher sich dessen Länge nach erstreckt und der andere der Leitmaterialstreifen (112) auf der zweiten Oberfläche mit einem länglichen Streifen aus Kathodenmaterial (116) ausgestattet ist, der auf dessen Oberfläche befestigt ist und sich dessen Länge nach erstreckt, wobei der Streifen aus Anodenmaterial (114) auf der ersten Oberfläche mit dem Streifen aus Kathodenmaterial (116) auf der zweiten Oberfläche übereinstimmt und der Streifen aus Kathodenmaterial (116) auf der ersten Oberfläche mit dem Streifen aus Anodenmaterial (114) auf der zweiten Oberfläche übereinstimmt.