DE69910500T2

DE69910500T2 - Stromabnahme über thermisch aufgespritzte Laschen an den Enden einer spiralförmig gerollten elektrochemischen Zelle

Info

Publication number: DE69910500T2
Application number: DE69910500T
Authority: DE
Inventors: Salah Ellicott City Oweis; Raymond Zatorski; Guy Chagnon; Gerard Rigobert; Laurent Souliac
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Saft Finance SARL
Priority date: 1998-06-16
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2019-06-11
Also published as: US6187062B1; DE69910500D1; JP2000030731A; EP0966053A1; EP0966053B1

Description

Stromabnahme über thermisch aufgespritzte Laschen an den Enden einer spiralförmig gerollten elektrochemischen Zelle
Diese Erfindung richtet sich im Allgemeinen auf eine Verfahrenstechnik zur Erhöhung der Stromabnahmeleistung in einer elektrochemischen Zelle durch das Aufbringen einer Verbindungsschicht auf den freiliegenden Enden der Elektroden in einer spiralförmig gerollten, elektrochemischen Zelle.
Bei einer in der Regel spiralförmig gerollten, elektrochemischen Zelle werden eine erste Leitungsschicht und eine zweite Leitungsschicht durch Isolierschichten getrennt, die mit den Leitungsschichten alternieren. Die leitfähigen Schichten sind seitlich gegeneinander versetzt angeordnet, so dass sich die erste Leitungsschicht über die Isolierschichten hinaus erstreckt und die zweite Leitungsschicht in die andere Richtung verläuft. Die zweite Leitungsschicht erstreckt sich dann über die Isolierschichten hinaus und die erste Leitungsschicht erstreckt sich in die entgegengesetzte Richtung hervorstehend. Die Schichten werden schließlich miteinander eingerollt, um eine gallertartig gerollte Elektrodenstapelschicht auszubilden, wobei die erste Leitungsschicht eine positive Elektrode an einem Ende der Elektrodenstapelschicht und die zweite Leitungsschicht eine negative Elektrode an einem zweiten Ende der Elektrodenstapelschicht entgegengesetzt zum ersten Stapelschicht-Ende bildet.
Ein erster Spiralzwischenraum wird im ersten Ende der Gallertelektrodenrolle durch den Abschnitt der ersten Leitungsschicht gebildet, der weder mit der Isolierung noch mit der zweiten Leitungsschicht überlagert ist. Ein zweiter Spiralzwischenraum wird im zweiten Ende der Gallertelektrodenrolle durch den Abschnitt der zweiten Leitungsschicht gebildet, die weder mit der Isolierung noch mit der ersten Leitungsschicht überlagert ist. Die Elektroden werden dann mit den Anschlüssen eines flüssigkeitsdichten Gehäuses zum Einsatz als Batterie verbunden. Bevor das Gehäuse abgedichtet verschlossen wird, wird ein Elektrolyt in das Gehäuse eingeführt, das die Elektroden umgibt. Der Elektrolyt unterstützt die Entwicklung einer elektrischen Potenzialdifferenz zwischen den Elektroden in der Zelle.
Bei einer üblichen elektrochemischen Zelle werden die Elektroden mit den Anschlüssen der Batterie über Laschen angeschlossen, die sich direkt aus der Elektrodenplatte selbst erstrecken, oder über Laschenbänder. Eine weitere Anschlussmethode ist das rechtwinkelige Aufschweißen der Laschen an das Spiralen-Ende der Elektroden. Diese Anschlussmethoden weisen jedoch das Problem auf, dass sie nur eine begrenzte Strommenge aus der Zelle befördern können. Die Laschen verbinden keine ausreichend große Elektrodenfläche zur Beförderung von größeren Strommengen, die mit größeren Batterien verbunden sind. Hinzu kommt, dass das Verschweißen von zusätzlichen Laschen einige Probleme bei der Herstellung der Batterien aufwirft, wie beispielsweise die Einschränkung des Bereiches, in welchem der Elektrolyt in die Elektrode eingeführt werden kann, und das Ansteigen der Kosten sowie der Produktionszeit für die Batterie.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Stromabnahmeleistung aus einer elektrochemischen Zelle auf Grund der Bewältigung der Probleme zu verbessern, die mit den derzeitigen Stromabnahmeverfahren verbunden sind.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Stromabnahmeleistung aus einer elektrochemischen Zelle auf Grund der Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens bezüglich des Befestigens eines Kontaktes an eine spiralförmig gerollte Elektrode zu erhöhen.
Jedoch noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Stromabnahmeleistung aus einer elektrochemischen Zelle zu erhöhen, indem eine vergrößerte Kontaktfläche zwischen dem Kontakt und der spiralförmig gerollten Elektrode zur Verfügung gestellt wird.
Die vorliegende Erfindung erfüllt diese und weitere Aufgaben durch ein Verfahren zur Herstellung einer leitfähigen Beschichtung auf der spiralförmig gerollten Elektrode. Die Kontaktfläche wird vergrößert, da die Beschichtung die Elektrode über einen größeren Bereich als nur über den der spiralförmig gerollten Kante der Elektrodenplatte kontaktiert. Die leitfähige Beschichtung kann auf den gewünschten Flächen einer spiralförmig gerollten Elektrode mittels eines thermischen Aufspritzverfahrens ausgebildet werden.
Die Beschichtung wird auf der spiralförmig gerollten Elektrode so aufgebracht, dass sie nur eine der Elektroden beschichtet, ohne dass irgendein Beschichtungspartikel die Isolierschicht oder die andere Elektrode kontaktiert. Dieses Ziel wird erreicht, indem die Beschichtung in einer Anordnung an einem Winkel zur Längsachse der Elektrodengallertrolle aufgespritzt wird. Der Aufspritzwinkel hängt in Bezug zur Längsachse der Elektrodenstapelschicht von dem Abstand ab, zu dem die zwei Elektrodensubstrate der Zelle seitlich gegeneinander versetzt angeordnet sind. Der Aufspritzwinkel kann zwischen etwa 20° und 80° unterschiedlich gestaltet werden. Beste Ergebnisse werden erzielt, wenn der Aufspritzwinkel zwischen etwa 45° und 70° liegt. Indem die Aufspritzung in einem geeigneten Winkel erfolgt, entfällt die Notwendigkeit des Einsatzes von Isoliermaterial an den Stapelschichtroll-Enden zum Schutz gegen unerwünschte Kontakte zwischen der Aufspritzbeschichtung und der alternierenden Elektrode.
Die leitfähige Beschichtung wird aus Metallpartikel oder dergleichen hergestellt. Sämtliche Metall- oder Cermet-Materialien können für die Aufspritzbeschichtung verwendet werden, welche Aluminium, Kupfer, Zink, Zink-Aluminium-Legierung und Zinn-Legierungen enthalten, jedoch nicht darauf beschränkt sind. Leitfähige oder unter Spannung stehende Polymere können ebenso zum Einsatz kommen. Zink ist ein ökonomisches Metall für die Beschichtungsanwendung und kann entweder mit einer Verbrennungsleitung oder mittels eines zweileitungswinkeligen Thermoaufspritzverfahrens aufgebracht werden. Das Material für die leitfähige Beschichtung sollte mit dem der Elektrode zusammenpasser, auf welcher sie ausgebildet wird.
Eine Reihe von Verfahrenstechnken können zur Aufbringung der leitfähigen Beschichtung auf den spiralförmig gerollten Elektroden zur Anwendung kommen, welche eine Verbrennungsleitungs-Thermoaufspritzpistole, einem zweileitungswinkeliger Strahlerzeuger oder eine Arc-Plasma-Thermoaufspritzvorrichtung (APS) verwenden können, jedoch nicht darauf beschränkt sind. Jedoch muss die Aufspritzbeschichtung so ausgeführt werden, dass die Temperatur der Zellen-Enden unter dem thermischen Schmelzpunkt der zwischen den Elektroden befindlichen Isolierschicht bleibt. Wenn die Temperatur der Zelle über dem Schmelzpunkt der Isolierschicht angehoben wird, kann ein Kurzschluss zwischen den Elektrodenschichten erfolgen, welches die Leistungsfähigkeit der Batterie mindern oder sie sogar funktionsuntüchtig machen kann.
Ferner wird eine Schablone oder Abschirmplatte zur Abdeckung der Bereiche des Elektroden-Endes eingesetzt, so dass die Beschichtung nur auf dem gewünschten Abschnitt der Elektrode aufgebracht wird. Die Schablone kann elastisch sein, wenn sie beispielsweise aus irgendeinem geeigneten Kunststoffband hergestellt wird. Alternativ dazu kann die Schablone aus einer starren Außenhülle bestehen, die so geformt ist, dass sie über ein Ende der Elektrodenstapelschicht passt. Die Schablone kann mit einem Design ausgestattet sein, damit irgendeine geformte Beschichtung auf der Elektrodenstapelschicht durch Abdeckung der gewünschten Elektrodenbereiche aufgetragen werden kann, um somit unbeschichtete Abschnitte frei zu lassen. Unbeschichtete Abschnitte der Elektrode sind zur Einführung von Flüssigkeit, Elektrolyt oder chemischer Aufschlämmung in den Spiralzwischenraum der Elektrode für den ordnungsgemäßen Betrieb der Batterie notwendig. Die Schablone kann in der Aufspritzweg an irgendeinem Punkt zwischen der Aufspritzaustrittsstelle und der Elektrodenoberfläche eingefügt werden.
Zusätzlich können geeignete elektrisch leitfähige Drähte, Laschen, Metallbänder oder dergleichen auf die thermisch aufgespritzten Schichten zum Beispiel mittels Laserschweißens aufgeschweißt werden. Alternativ dazu können die elektrisch leitfähigen Drähte, Laschen, Metallbänder oder dergleichen in die Beschichtung während des thermischen Aufspritzverfahrens integriert werden, um die spiralförmig gerollten Elektrodensubstrat-Kanten elektrisch anschließen zu können.
Um die Verbundfestigkeit zwischen der Aufspritzbeschichtung und den zu beschichtenden Flächen auf den Elektroden-Enden, den leitfähigen Drähten, Laschen, Metallbändern oder dergleichen zu erhöhen, können die zu beschichtenden Flächen mit einer Texturbindung versehen werden, entweder vor oder nach der Anordnung in einer Stapelschicht, beispielsweise durch Aufstreichen mit einer Drahtbürste, durch Sandstrahlung, Perforierung, durch Herstellung einer Eindrucksprägung oder eines Strukturmusters etc. Das Material, aus dem die elektrisch leitfähigen Drähte, Laschen, Metallbänder oder dergleichen hergestellt sind, ist mit jenem kompatibel, das für das Elektrodensubstrat verwendet wird, an das sie angeschlossen werden, sowie mit dem Aufspritzmaterial, mit dem sie so angeschlossen werden, damit die Bildung einer galvanischen Zelle verhindert wird.
Die Erfindung kann zur Herstellung von Lithium-Ionen-Zellen verwendet werden, jedoch ist sie nicht darauf beschränkt. Ein Ausführungsbeispiel einer Lithium-Ionen-Zelle setzt ein Aluminiumfolien-Substrat für die positive Elektrode und ein Kupferfolien-Substrat für die negative Elektrode ein. Die Erfindung kann zur Herstellung auch anderer Arten von Zellen verwendet werden, welche Nickelmetallhydrid-Zellen und Nickelkadmium-Zellen umfassen; sie ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Erfindung kann auf jede Zellengröße appliziert werden; sie ist jedoch für die Herstellung von Zellen für elektrische Fahrzeuge besonders nützlich.
Die vorstehenden Aufgaben der vorliegenden Erfindung, zusammen mit den Merkmalen und Vorteilen hierfür, gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, bei der die Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche Teile über sämtliche Zeichnungen bestimmen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine durchschnittene Ansicht einer Gallertrollenelektrode mit einer Leitungslasche, die auf Grund eines thermischen Aufspritzverfahrens nach der vorliegenden Erfindung angeschlossen ist.
2 ist eine Draufsicht einer Gallertrollenelektrode mit einer Schablone darauf nach der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Seitenansicht einer Gallertrollenelektrode mit einer Schablone darauf nach der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Draufsicht einer Gallertrollenelektrode, zusammen mit einer Leitungsverbindungslasche, die eine Schablone darauf nach der vorliegenden Erfindung aufweist.
5 ist eine Draufsicht einer starrharten Außenhüllen-Schablone nach der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Draufsicht einer Gallertrollenelektrode mit einer Leitungsverbindungslasche und einer starrharten Außenhüllen-Schablone nach der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine Draufsicht einer Gallertrollenelektrode mit einem Dorn im Innern und einer Schablone nach der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine zum Teil durchschnittene Seitenansicht der Gallertrollenelektrode, die in 7 dargestellt ist.
9 ist eine Draufsicht einer Gallertrollenelektrode mit einem Dorn im Innern sowie ein Leitungsmetallband und einer Schablone darauf nach der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine zum Teil durchschnittene Ansicht der Gallertroilenelektrode, die in 9 dargestellt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine Gallertrollen-Elektrodenstapelschicht 1 umfasst eine erste Elektrode 4 und eine zweite Elektrode 6, die durch die Isolierschichten 8, 10 getrennt sind. Die Elektroden sind mit einem Abstand 6 gegeneinander versetzt angeordnet (dargestellt in 1), so dass ein Ende der ersten Elektrode 4 sich von einem ersten Ende 2 der Elektrodenstapelschicht 1 hervorstehend erstreckt und weder von der Isolierschicht 8, 10 noch von der zweiten Elektrode 6 bedeckt ist. Die zweite Elektrode 6 erstreckt sich hervorstehend von einem zweiten Ende der Elektrodenstapelschicht 1 und ist weder von der Isolierschicht 8, 10 noch von der ersten Elektrode 4 bedeckt. Durch die Ausgestaltung der Elektrodenstapelschicht in solch einer Weise wird ein Spiralzwischenraum an den beiden der ersten und zweiten Enden der Elektrodenstapelschicht gebildet.
Die vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren zur Verbindung der Stromabnehmer mit den Enden der spiralförmig gerollten Elektroden in einer gallertartig gerollten Elektrodenschicht, wodurch ein spiralförmig gerollter Elektroden-Schichtenstapel ausgebildet wird. Das Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung 14 auf den Elektroden ist für beide Elektroden 4, 6 ähnlich und daher wird nur das Verfahren für die erste Elektrode 4 unter der Voraussetzung beschrieben, dass das Verfahren für die zweite Elektrode 6 in der Gallertrollen-Elektrodenstapelschicht 1 ähnlich ist.
Eine thermische Aufspritzung, 12 wird von einer Spritzdüse 24 ausgestoßen. Die Spritzdüse 24 kann die Austrittsstelle von beispielsweise einer Verbrennungsleitungs-Thermoaufspritzpistole, von einer zweileitungswinkeliger Aufspritzpistole oder einer Arc-Plasma-Thermoaufspritzvorrichtung sein. Die Achse der Spritzdüse 24 wird bei einem Winkel von Θ zur Längsachse der Elektrodenstapelschicht 1 eingestellt. Der Winkel Θ ist so eingestellt, dass keine Beschichtungspartikel die Isolierschichten 8 und 10 oder die zweite Elektrode 6 kontaktieren können. Wenn die Beschichtungspartikel die Isolierschichten oder die zweite Elektrode kontaktieren, kann ein Kurzschluss zwischen den Elektrodenschichten erfolgen, welches die Leistungsfähigkeit der Batterie mindern oder sie sogar funktionsuntüchtig machen kann. Der Winkel Θ kann zwischen etwa 20° und 80° unterschiedlich gestaltet werden, was von der Summe des Offsets 6 (des seitlich gegeneinander versetzt angeordneten Abstandsδ) zwischen der ersten und zweiten Elektrode abhängt. Der Winkel Θ liegt vorteilhafterweise zwischen etwa 45° und 70°.
Die thermische Aufspritzung wird aus Metallpartikeln oder dergleichen hergestellt. Sämtliche Metall- oder Cermet-Materialien können verwendet werden, aber vorteilhafterweise passt das Material der Aufspritzung mit dem Material der Elektrode zusammen, auf die es aufgebracht wird. Wenn daher beispielsweise die Elektrode 4 die Kupferelektrode aus einer Lithium-Ionen-Zelle ist, würde die Aufspritzbeschichtung 14 ebenfalls aus Kupfer sein. Die Temperatur der thermischen Aufspritzung muss so eingestellt werden, damit die Temperatur am Ende der Elektrodenstapelschicht unter der Schmelzpunkt-Temperatur der Isolierschichten liegt. Bei einer Lithium-Ionen-Zelle, zum Beispiel, sollte die Temperatur der Elektrodenstapelschicht unter 43,3°C (110°F) gehalten werden. Für diese Handhabung gibt es den einen Weg, indem die Temperatur für die thermische Aufspritzung 12 unter 43,3°C (110°F) gehalten wird.
Wie in 1 dargestellt ist, kontaktiert die Beschichtung 14 nicht nur das Ende der Elektrode 4, wie in einer typischen Verbindung, sondern kontaktiert ebenso die Abschnitte seitlich der Elektrode, wodurch die Fläche für die Stromabnahme vergrößert wird. Die Beschichtung 14 kann in irgendeiner gewünschten Dicke sein, liegt jedoch vorzugsweise bei 0,1 Zoll (2,5 mm). Die Batterieanschlüsse können mit der Beschichtung 14 direkt verbunden werden, oder ein leitfähiger Draht, ein leitfähiges Metallband, eine leitfähige Lasche oder dergleichen 22 können zwischen der Beschichtung 14 und dem Batterieanschluss angeschlossen werden. Wenn ein leitfähiger Draht, ein leitfähiges Metallband, eine leitfähige Lasche oder dergleichen 22 verwendet werden, können diese mit der Oberseite der Beschichtung 14, zum Beispiel durch Laserverschweißung, angeschlossen werden, oder sie können in die Beschichtung 14 eingebettet integriert werden. Der leitfähige Draht, das leitfähige Metallband, die leitfähige Lasche oder dergleichen 22 werden sowohl mit der Beschichtung 14 als auch mit den Elektroden-Enden 4, 6 elektrisch angeschlossen.
Vor dem Aufspritzbeschichten mit der thermischen Aufspritzung 12 kann die Elektrode mit einer Schablone abgedeckt werden, um eine Stromabnahmefläche auszubilden. Das Abdecken der Elektrode mit einer Schablone dient zweierlei Aufgaben: Erstens wird der Abschnitt des Elektrodenstapelschicht-Endes 2, der mit der Schablone bedeckt wird, nicht mit der thermischer Aufspritzung 12 beschichtet, und es bleibt daher ein Raum für die Einführung eines Elektrolyts in die Elektrodenstapelschicht frei. Zweitens wird der Abschnitt des Elektrodenstapelschicht-Endes 2, der mit der Schablone nicht bedeckt ist, mit der thermischen Aufspritzung 12 beschichtet, womit eine Beschichtung 14 für die Stromabnahme aus der Elektrode gebildet wird. Die Größe und Form der Stromabnahmefläche, die durch die Beschichtung 14 ausgebildet wird, wird dabei durch die Größe und Form der Schablone bestimmt, die am Elektrodenstapelschicht-Ende 2 eingesetzt wird.
Um die Verbundfestigkeit zwischen der Aufspritzbeschichtung und den zu beschichtenden Flächen an den Elektroden-Enden, an den leitfähigen Drähten, Laschen, Metallbändern oder dergleichen zu erhöhen, können die zu beschichtenden Flächen an den Elektroden-Enden und optional auch die Drähte, Laschen, Metallbänder oder dergleichen mit einer Texturbindung versehen werden, entweder vor oder nach der Anordnung in einer Elektrodenstapelschicht, beispielsweise durch Aufstreichen mit einer Drahtbürste, durch Sandstrahlung, Perforierung, durch Herstellung einer Eindrucksprägung oder eines Strukturmusters etc.
2 ist eine Draufsicht einer spiralförmig gerollten Gallertrollen-Elektrodenstapelschicht 1, die eine erste Elektrode 4 und eine zweite Elektrode E umfasst, die durch Isolierschichten 8, 10 getrennt sind. Ein Teil des Elektrodenstapelschicht-Endes 2 ist durch eine elastische Schablone 18 abgedeckt. Die elastische Schablone 18 hat den Vorteil, in der Handhabung leicht anwendbar und nicht teuer zu sein. Die elastische Schablone 18 richtet sich übereinstimmend nach der Endoberfläche der Elektroden 4, 6 und kann leicht in der Form angepasst werden. Die elastische Schablone 18 kann beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoffband hergestellt werden.
3 ist eine Seitenansicht einer Gallertrollen-Elektrodenstapelschicht 1 mit einer elastischen Schablone 18 darauf. Wenn beispielsweise ein Kunststoffband verwendet wird, kann ein erster Streifen des Bandes am Ende 2 der Elektrodenstapelschicht eingesetzt und dann entlang der Seite der Elektrodenstapelschicht gebogen werden. Nun kann ein zweiter Streifen des Kunststoffbands um die Außenumfangsseite der Elektrodenstapelschicht gewickelt werden, um den ersten Streifen des Kunststoffbands in Position zu halten und auch, um einen Overspray (Beschichtungsverlust durch Spritznebel) zu verhindern, welches aus der Kontaktierung der Außenseite der Elektrodenstapelschicht 1 resultieren kann. Wenn, wie aus der 3 zu entnehmen ist, die Elektrode mit einer Schablone richtig abgedeckt worden ist, wird die Oberseite der ersten Elektrode 4 zusammen mit dem Spiralzwischenraum zwischen den gerollten Schichten der ersten Elektrode 4 freigelegt, die nicht mit den Isolierschichten 8, 10 oder der zweiten Elektrode 6 überlagert sind. Die thermische Aufspritzung 12 kann dann über der Oberseite der ersten Elektrode 4 und in den durch die Elektrode 4 gebildeten Spiralzwischenraum aufgebracht werden.
4 zeigt die Anwendung der elastischen Schablone 18 in Zusammenhang mit einem leitfähigen Draht, Metallband, einer leitfähigen Lasche oder dergleichen 22. In diesam Fall wird die Schablone 18 nicht nur zur Bildung der gewünschten Beschichtungsform eingesetzt, sondern auch um den leitfähigen Draht, das leitfähige Metallband, die leitfähige Lasche oder dergleichen 22 am Ende 2 der Gallertrollen-Elektrodenstapelschicht 1 in Position zu halten. Wenn eine elastische Schablone 18 zum Einsatz kommt, werden der leitfähige Draht, das leitfähige Metallband, die leitfähige Lasche oder dergleichen 22 beispielsweise als lineare Schiene geformt. Jedoch kann jede gewünschte Form angewandt werden, solange nur ein Abschnitt des leitfähigen Drahtes, des leitfähigen Metallbands, der leitfähigen Lasche oder dergleichen in die elastische Schablone innerhalb eingeführt werden kann, so dass sie in Position gehalten wird.
Alternativ dazu kann die Schablone die Form einer starren Außenhülle 20 annehmen, wie in 5 dargestellt ist. Die starre Außenhülle ist als ein Zylinder ausgebildet, der an einem Ende geschlossen ist und einen Durchmesser aufweist, der etwas größer ist als jener der zylindrischen Elektrodenstapelschicht 1, so dass er über die Oberseite der Elektrodenstapelschicht gut anliegend zusammenpasst. Die starre Außenhülle 20 umfasst auch einen Abschnitt 26, der am geschlossenen Ende ausgeschnitten ist. Der ausgeschnittene Abschnitt 26 definiert die Form der Beschichtung 14, die auf der Elektrode ausgebildet wird. Der ausgeschnittene Abschnitt 26 wird linear durchgehend im Durchmesser der Elektrodenstapelschicht dargestellt, kann jedoch jede Form annehmen. Die starre Außenhülle 20 kann aus einem geeigneten Hartkunststoff hergestellt werden, welcher einen Schmelzpunkt aufweist, der höher ist, als die Temperatur der thermischen Aufspritzung. Ferner kann die starre Außenhülle 20 mittels eines geeigneten Verfahrens hergestellt werden, wie zum Beispiel mittels eines Spritzgieß- oder Strangpress-Verfahrens.
6 zeigt eine starre Außenhüllen-Schablone 20 am Ende 2 einer Gallertrollen-Elektrodenstapelschicht. Hier wird die Schablone 20 nicht nur zur Ausbildung der gewünschten Form der Beschichtung 14 eingesetzt, sondern auch, um einen leitfähigen Draht, ein leitfähiges Metallband, eine leitfähige Lasche oder dergleichen 22 auf der Elektrodenstapelschicht in Position zu halten. Hier wiederum kann der leitfähige Draht, das leitfähige Metallband, die leitfähige Lasche oder dergleichen 22 jede gewünschte Form aufweisen, solange ein Teil davon in die starre Außenhüllen-Schablone 20 hineinpasst, um den Metallstreifen 22 in Position halten zu können. Die Form des leitfähigen Drahtes, des leitfähigen Metallbandes, der leitfähigen Lasche oder dergleichen 22 kann unterschiedlich gestaltet sein, was von der Form des ausgeschnittenen Abschnittes 26 der starren Schablone 20 abhängt. Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft der ausgeschnittene Abschnitt 26 linear durchgehend im Durchmesser der Elektrodenstapelschicht und der leitfähige Draht, das leitfähige Metallband, die leitfähige Lasche oder dergleichen 22 verläuft in Form eines Kreuzes mit einem längeren Teil, der sich längsseits zum Durchmesser der Elektrodenstapelschicht erstreckt und mit einem kürzeren Teil, der sich in die starre Schablone 20 hinein erstreckt.
Sobald die Elektrode mit einer Schablone richtig abgedeckt worden ist, wird dann eine Beschichtung 14 darauf aufgebracht, zum Beispiel eine Aufspritzbeschichtung mit thermischer Aufspritzung 12, wie vorstehend beschrieben, um eine Fläche für die Stromabnahme auszubilden. Die Beschichtung wird auf der Oberseite der Elektrode aufgebracht sowie in einem Bereich des Spiralzwischenraumes, der durch die Elektrode ausgebildet wird. Wenn die Beschichtung mittels einer thermischen Aufspritzung aufgebracht wird, genügt es in der Regel, nur von einer Seite aufzuspritzen. Jedoch kann die Beschichtung auch mittels thermischer Aufspritzung von mehr als nur einer Richtung erfolgen, wie dies zum Beispiel mit den Pfeilen A und B in den 3 und 10 dargestellt ist. 3 zeigt die Anwendung von mehr als nur einer Aufspritzrichtung in Zusammenhang mit einer elastischen Schablone, wogegen 10 die Aufspritzung in mehr als nur eine Richtung in Zusammenhang mit einer starren Schablone 20 sowie mit einem leitfähigen Draht, Metallband, einer leitfähigen Lasche oder dergleichen 22 zeigt. Der Winkel α und β, der für jede der entsprechenden Aufspritzrichtungen A und B zur Längsachse der Elektrodenstapelschicht entsteht, kann zwischen etwa 20° und 80° liegen und liegt vorteilhafterweise zwischen etwa 45° und 70°. Der Winkel α kann entweder der gleiche oder anders als der Winkel β sein.
Wie in den 7 – 10 dargestellt ist, kann die Gallertrollen-Elektrodenstapelschicht 1 um einen Dorn 28 gewickelt werden, der aus einem Zylinder besteht, der an beiden Enden offen ist. Eine Schablone kann in Verbindung mit einer Gallertrollen-Elektrodenstapelschicht 1 eingesetzt werden, welche einen Dorn 28 umfasst, wie in den
7–8 dargestellt ist. Ferner kann ein leitfähiger Draht, ein leitfähiges Metallband, eine leitfähige Lasche oder dergleichen 22 und eine starre Außenhüllen-Schablone 20 zusammen in Verbindung mit einer Gallertrollen-Elektrodenstapelschicht 1 zum Einsatz kommen, welche einen Dorn 28 aufweist, wie in den 9–10 dargestellt ist. Verschiedenartige Kombinationen einer Schablone, eines leitfähigen Drahtes, Metallbandes, einer leitfähigen Lasche oder dergleichen 22, einer Elektrodenstapelschicht und von Aufspritzparametern können zum Einsatz kommen.
Die vorstehende Beschreibung ist lediglich exemplarisch und darf daher nicht in eine einschränkende Richtung ausgelegt werden. Abänderungen werden dem technisch begabten Durchschnittsfachmann ganz offensichtlich und liegen im Schutzumfang der Erfindung, welcher nur durch die nachfolgenden Patentansprüche eingeschränkt werden kann.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle mit folgenden Schritten: – Bereitstellen einer ersten leitfähigen Platte (4) mit einem ersten Ende; – Bereitstellen einer Schicht zur Isolierung (8, 10) auf der ersten leitfähigen Platte, so dass die Isolierschicht etwas weniger als die gesamte Fläche der ersten leitfähigen Platte bedeckt; – Bereitstellen einer zweiten leitfähigen Platte (6) mit einem ersten Ende; – Auslegen der zweiten leitfähigen Platte auf der Isolierschicht, so dass das erste Ende der zweiten leitfähigen Platte im Wesentlichen parallel zum ersten Ende der ersten leitfähigen Platte liegt, aber bei Platten mit den ersten Enden in die Querrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind; – Zusammenrollen der ersten leitfähigen Platte (4) mit der Isolierschicht (8, 10) und mit der zweiten leitfähigen Platte (6) zur Ausbildung einer Gallertrollen-Elektrodenstapelschicht (1) mit einer Längsachse quer zu den ersten Enden der ersten und zweiten leitfähiger Platte, so dass das erste Ende der ersten leitfähigen Platte einen Spiralzwischenraum an einem ersten Ende der Elektrodenstapelschicht ausbildet; – Aufspritzen eines leitfähigem Materials (12) entlang eines ersten Aufspritzweges auf das erste Ende der Elektrodenstapelschicht, so dass das leitfähige Material nicht mit der zweiten leitfähigen Platte in Kontakt kommt, wobei der erste Aufspritzweg einen Winkel zwischen 20° und 80° mit Bezug zur Längsachse bildet.
Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle nach Anspruch 1, welcher ferner den Schritt der Bereitstellung einer Schablone (18) auf dem ersten Aufspritzweg umfasst, so dass das erste Material nur in die gewünschten Abschnitte des ersten Spiralzwischenraums eintritt.
Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle nach Anspruch 2, wobei der gewünschte Abschnitt ein durch den Durchmesser des Endes der Elektrodenstapelschicht verlaufendes Metallband umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle nach Anspruch 1, welches ferner den Schritt zur Anordnung eines leitfähigen Metallbandes (22) auf dem ersten Ende der leitfähigen Platte vor dem Schritt des Aufspritzens umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle nach Anspruch 4, wobei das Metallband von sich erstreckende Halterungsabschnitte aufweist, und das Verfahren ferner den Schritt der Bereitstellung einer Schablone über die selektiven Abschnitte am Ende der Elektrodenstapelschicht umfasst, so dass die Schablone die Halterungsabschnitte des leitfähigen Metallbandes bedeckt, womit das Metallband auf dem ersten Ende der Elektrodenstapelschicht während des Schrittes des Aufspritzens abgedeckt ist.
Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle nach Anspruch 4, welcher ferner den Schritt der Bereitstellung einer Texturoberfläche auf der ersten leitfähigen Platte umfasst, zumindest einen Abschnitt als Texturoberfläche, welcher von dem leitfähigen Material während des Schrittes des Aufspritzens abgedeckt ist.
Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle nach Anspruch 6, wobei der Texturoberflächen-Abschritt Perforaticnen durch die erste leitfähige Platte aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle nach Anspruch 6, wobei der Texturoberflächen-Abschnitt Eindrucksprägungen in der ersten leitfähigen Platte aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Bereitstellens einer Texturoberfläche ein Aufbürsten oder Sandstrahlen in der ersten leitfähigen Platte zur Ausbildung eines Texturoberflächen-Abschnittes umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Aufspritzens bei einer Umgebungstemperatur ausgeführt wird, die unter der Schmelzpunkttemperatur der Isolierschicht liegt.
Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Aufspritzens bei einer Umgebungstemperatur ausgeführt wird, die weniger als etwa 43,3°C (110°F) beträgt.
Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle nach Anspruch 1, wobei der Winkel im Bereich von etwa 45° bis 70° liegt.
Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle nach Anspruch 1, wobei das erste Material die gleiche Bestandteil-Zusammensetzung wie die erste leitfähige Platte aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Aufspritzens entlang eines zweiten Aufspritzwegs ein zweites Material auf dem ersten Ende umfasst, der sich in einem Winkel mit Bezug zum ersten Aufspritzweg befindet.
Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle nach Anspruch 14, wobei das zweite Material die gleiche Zusammensetzung wie das erste Material aufweist.