EP2409346A1 - Elektrodenstapel für eine galvanische zelle - Google Patents

Elektrodenstapel für eine galvanische zelle

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EP2409346A1
EP2409346A1 EP10709971A EP10709971A EP2409346A1 EP 2409346 A1 EP2409346 A1 EP 2409346A1 EP 10709971 A EP10709971 A EP 10709971A EP 10709971 A EP10709971 A EP 10709971A EP 2409346 A1 EP2409346 A1 EP 2409346A1
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EP
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electrode stack
plate
anode
cathode
separator
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Withdrawn
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EP10709971A
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Andreas Gutsch
Tim Schaefer
Guenter Eichinger
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Li Tec Battery GmbH
Original Assignee
Li Tec Battery GmbH
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Publication date
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Abstract

Ein Elektrodenstapel weist wenigstens eine Kathode, eine Anode und einen Separator mit Elektrolyt auf. Die Kathode, die Anode und der Separator sind jeweils plattenförmig ausgebildet. Die Oberfläche des Separators ist wenigstens so groß, wie die Oberfläche der Kathode und/oder der Anode. Die plattenförmigen Elemente des Elektrodenstapels sind durch Fixierungsmittel wenigstens teilweise miteinander verbunden.

Description

Elektrodenstape! für eine galvanische Zeile
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft einen Elektrodenstapel für eine galvanische Zelle, wobei die Schichten des Elektrodenstapels jeweils als plattenförmige Elemente ausgebildet sind.
Aus dem Stand der Technik sind galvanische Zellen bekannt, deren tatsächliche Ladekapazität die rechnerische Ladekapazität bereits nach der Fertigung unter- schreitet. Weiter sind galvanische Zellen bekannt, deren Ladekapazität während des Betriebs abnimmt.
Aus der DE 19943 961 A1 ist eine Flachzelle der eingangs genannten Art bekannt, bei welcher der Separator eine größere Fläche hat als die Kathode und die Anode. Die bekannte Flachzelle weist Gehäuseteile auf, in welche die Kathode bzw. die Anode eingebracht sind. Die Gehäuseteile werden durch einen Verschlusswerkstoff miteinander verbunden, um die Zelle fertig zu stellen.
Die CH 6947 15 A5 betrifft eine Lithium-Flachzelle, bei der die Kathode, die A- node und der Separator unterschiedliche Längen haben, wobei der Separator als längstes Bauteil ausgebildet ist. Die Gehäuseteile, welche die Kathode und die Anode aufnehmen, sind über eine Verlängerung des Separators und ein entsprechendes, isolierendes Material miteinander verbunden, wobei ein geschlossenes Gehäuse gebildet wird.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Elektrodenstapel für eine galvanische Zelle zur Verfügung zu stellen, dessen rechnerische Ladekapazität auch wäh- rend des Betriebs des Elektrodenstapels bzw. einer zugehörigen galvanischen Zelle weitgehend erhalten wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre der unabhängigen Ansprü- che gelöst. Anspruch 8 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels zur Lösung der Aufgabe. Anspruch 14 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer galvanischen Zelle mit einem erfindungsgemäßen Elektrodenstapel.
Ein erfindungsgemäßer Elektrodenstapel weist wenigstens eine Kathode, eine Anode und einen Separator mit Elektrolyt auf. Die Kathode, die Anode und der Separator sind jeweils plattenförmig ausgebildet. Die Oberfläche des Separators ist wenigstens so groß, wie die Oberfläche der Kathode und/oder der A- node. Die plattenförmigen Elemente des Elektrodenstapels sind durch Fixie- rungsmittel wenigstens teilweise miteinander verbunden.
Im Sinne der Erfindung ist unter einer galvanischen Zelle eine Vorrichtung zu verstehen, welche auch zur Speicherung chemischer Energie und zur Abgabe elektrischer Energie dient. Dazu verfügt die erfindungsgemäße galvanische ZeI- Ie wenigstens über einen Elektrodenstapel. Auch kann die galvanische Zelle ausgestaltet sein, elektrische Energie beim Laden aufzunehmen. Man spricht dann auch von einer Sekundärzelle oder einem Akkumulator.
Im Sinne der Erfindung ist unter einem Elektrodenstapel eine Einrichtung zu verstehen, welche als Baugruppe einer galvanischen Zelle auch der Speicherung chemischer Energie und zur Abgabe elektrischer Energie dient. Dazu weist der Elektrodenstapel mehrere plattenförmige Elemente auf, wenigstens zwei Elektroden, Anode und Kathode, und einen Separator, welcher den Elektrolyt wenigstens teilweise aufnimmt. Vorzugsweise sind wenigstens eine Ano- de, ein Separator und eine Kathode übereinander gelegt bzw. gestapelt, wobei der Separator wenigstens teilweise zwischen Anode und Kathode angeordnet ist. Diese Abfolge von Anode, Separator und Kathode kann sich innerhalb des Elektrodenstapels beliebig oft wiederholen. Vorzugsweise sind die plattenförmi- gen Elemente zu einem Elektrodenwickel aufgewickelt. Nachfolgend wird der Begriff „Elektrodenstapel" auch für Elektrodenwickel verwendet. Vor der Abgabe elektrischer Energie wird gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie gewandelt. Während des Ladens wird die dem Elektrodenstapel bzw. der galvanischen Zelle zugeführte elektrische Energie in chemische Energie gewandelt und abgespeichert.
Vorzugsweise weist der Elektrodenstapel mehrere Elektrodenpaare und Separatoren auf. Besonders bevorzugt sind einige Elektroden untereinander insbeson- dere elektrisch verbunden.
Im Sinne der Erfindung ist unter einer Anode eine Einrichtung zu verstehen, welche beim Laden positiv geladene Ionen durch auf Zwischengitterplätzen einlagert. Vorzugsweise ist die Anode dünnwandig ausgebildet, besonders bevor- zugt als Metallfolie. Vorzugsweise ist die Anode im Wesentlichen rechteckig ausgebildet.
Im Sinne der Erfindung ist unter einer Kathode eine Einrichtung zu verstehen, welche beim Entladen bzw. während der Abgabe elektrischer Energie auch E- lektronen und positiv geladene Ionen aufnimmt. Vorzugsweise ist die Kathode dünnwandig ausgebildet, besonders bevorzugt als Metallfolie. Vorzugsweise entspricht die Gestalt einer Kathode im Wesentlichen der Gestalt einer Anode des Elektrodenstapels. Die Kathode ist auch zur elektrochemischen Wechselwirkung mit der Anode bzw. dem Elektrolyt vorgesehen.
Im Sinne der Erfindung ist unter einem Separator eine Einrichtung zu verstehen, welche eine Anode von einer Kathode trennt und beabstandet. Der Separator nimmt auch den Elektrolyt wenigstens teilweise auf. Vorzugsweise ist ein Separator dünnwandig ausgebildet, besonders bevorzugt als Polymerfolie. Vorzugs- weise entspricht die Gestalt eines Separators im Wesentlichen der Gestalt einer Anode des Elektrodenstapels. Vorzugsweise ist ein Separator mit einem Vlies aus elektrisch nicht leitfähigen Fasern ausgebildet, wobei das Vlies auf mindes- tens einer Seite mit einem anorganischen Material beschichtet ist. EP 1017476 B1 beschreibt einen derartigen Separator und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Ein Separator mit den oben genannten Eigenschaften ist derzeit unter der Bezeichnung "Separion" von der Evonik AG; Deutschland, erhältlich.
Im Sinne der Erfindung ist unter einem Fixierungsmittel eine Einrichtung zu verstehen, welche wenigstens zwei plattenförmige Elemente eines Elektrodenstapels miteinander insbesondere kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig verbindet. Ein Fixierungsmittel dient auch dazu, Relativbewegungen von zwei plattenförmi- gen Elementen des Elektrodenstapels, insbesondere eine unerwünschte Verlagerung wenigstens eines plattenförmigen Elements zu unterbinden. Vorzugsweise sind mehr als zwei plattenförmige Elemente des Elektrodenstapels jeweils miteinander verbunden. Besonders bevorzugt sind sämtliche plattenförmigen Elemente des Elektrodenstapels verbunden. Vorzugsweise dienen als Fixierungsmittel auch Klebstoffe, Klebebänder, eine Lötverbindung oder eine Schweißverbindung.
Im Betrieb kann es infolge von Vibrationen oder Beschleunigungen zur unerwünschten Verlagerung wenigstens eines plattenförmigen Elements des Elekt- rodenstapels kommen. Auch beim Einsetzen des Elektrodenstapels in ein Gehäuse bzw. eine Umhüllung kann bereits eine unerwünschte Verlagerung wenigstens eines plattenförmigen Elementes auftreten. Wenn sich eine Elektrode nicht an dem für Sie vorgesehenen Ort innerhalb des Elektrodenstapels befindet, so ist auch die chemische Wechselwirkung mit anderen plattenförmigen Elementen des Elektrodenstapels verringert, insbesondere die Wandlung bzw. Speicherung von Energie. Die tatsächliche Ladekapazität des Elektrodenstapels ist dadurch verringert.
Mit der Verbindung bzw. Fixierung von plattenförmigen Elementen des Elektrodenstapels wird eine unerwünschte Verlagerung einzelner plattenförmiger EIe- mente verringert. Die chemisch aktiven Bereiche des Elektrodenstapels stehen für die Wandlung bzw. Speicherung von Energie zur Verfügung. Die chemisch aktiven Bereiche des plattenförmigen Elements mit der kleinsten Oberfläche liegt vollständig innerhalb des Elektrodenstapels. So wird die zugrunde liegende Aufgabe gelöst.
Nachfolgend werden zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung beschrie- ben.
Vorteilhaft ist die Länge und/oder Breite des Separators größer, als die entsprechenden Längen und/oder Breiten der Elektroden, d.h. der Anode und/oder der Kathode. Wenn die plattenförmigen Elemente zu einem Elektrodenstapel zu- sammengelegt bzw. gestapelt sind, so ragt der Separator teilweise und bereichsweise über die Elektroden hinaus.
Vorzugsweise sind die plattenförmigen Elemente so bemessen und zusammengelegt, dass der Separator über jede Begrenzungskante bzw. Ränder der Elektroden hinausragt. Vorteilhaft werden so auch etwaige Energieverluste entlang der Ränder der Elektroden verringert.
Vorteilhaft weisen Anode und Kathode unterschiedlich große Oberflächen auf. Aus wirtschaftlichen Erwägungen wären die Elektroden deckungsgleich auszubilden. Das erfordert aber ein genaues Zusammenlegen bzw. Stapeln des E- lektrodenstapels. Bereits geringe Verschiebungen einer Elektrode oder nicht parallel angeordnete Ränder von Elektroden können dazu führen, dass Bereiche einer Elektrode zur Wandlung/Speicherung von Energie nicht nutzbar sind. Die tatsächliche Ladekapazität des Elektrodenstapels wäre verringert. Wenn aber eine Elektrode größer ausgebildet ist, dann führt eine begrenzte Ab- weichung einer Elektrode von ihrer vorbestimmten Lage nicht dazu, dass der kleineren Elektrode kein chemisch aktiver Bereich der größeren Elektrode gegenüber liegt. Eine anspruchsgemäße Dimensionierung verzeiht in gewissem Maß vorteilhaft ein ungenaues Zusammenlegen des Elektrodestapels.
Vorteilhaft ragt der Separator wenigstens teilweise über eine Elektrode hinaus, insbesondere über die größere Elektrode. Vorzugsweise ragt der Separator um 0,01 bis 10 mm, besonders bevorzugt um 1 bis 3 mm über eine Elektrode hin- aus, insbesondere über die größere Elektrode. Vorteilhaft werden auch etwaige Energieverluste entlang der Ränder der Elektroden verringert.
Vorteilhaft weisen die Kathode und die Anode jeweils wenigstens eine Leiterfah- ne auf, welche einen elektrisch leitfähigen Werkstoff aufweist. Eine Leiterfahne dient auch der Kontaktierung einer Elektrode. Vorzugsweise ist eine Leiterfahne mit einer Elektrode elektrisch leitend verbunden. Vorzugsweise ist eine Leiterfahne an eine Elektrode einstückig angeformt. Vorzugsweise sind die Leiterfahnen von Anode und Kathode deckungsgleich. Vorzugsweise sind die Elektroden des Elektrodenstapels so angeordnet, dass je ein Rand bzw. je eine Begrenzungskante von wenigstens zwei Leiterfahnen parallel verlaufen.
Vorzugsweise sind wenigstens je eine Leiterfahne von zwei Elektroden miteinander elektrisch leitend verbunden, insbesondere mittels Löten oder Schweißen. Vorzugsweise sind wenigstens je eine Leiterfahne von zwei Elektroden mit einem sog. „Stromableiter" elektrisch leitend verbunden, insbesondere mittels einer Schweißverbindung.
Sofern der Elektrodenstapel mehrere Anoden und Kathoden aufweist, erfolgt eine elektrische Verschaltung, als Reihen- und/oder Parallelschaltung, vorzugs- weise mittels wenigstens einer elektrisch leitenden Verbindung mehrerer Leiterfahnen verschiedener Elektroden.
Vorteilhaft ist die Verbindung der plattenförmigen Elemente des Elektrodenstapels als Klebverbindung ausgebildet. Insbesondere liegt der Klebstoff als we- nigstens ein Klebestreifen vor. Dabei fixiert auch wenigstens ein Klebestreifen die plattenförmigen Elemente sowohl bei der Herstellung als auch bei dem späteren Betrieb. Bei einem Klebestreifen ist ein Klebstoff auf einem Träger angeordnet, wobei der Träger insbesondere dauerhaft an den verbundenen plattenförmigen Elementen verbleibt und auch Kräfte überträgt. Der Träger weist be- vorzugt PET oder Polyamid auf und ist beständig gegenüber dem Elektrolyt. Als Klebstoff wird bevorzugt Acrylatkleber oder Silikonkleber verwendet. Vorzugsweise ist wenigstens ein Klebestreifen an wenigstens einem Außenrand eines oder mehrerer der plattenförmigen Elemente angeordnet. Vorzugsweise verläuft wenigstens ein Klebestreifen wenigstens teilweise um den Elektrodenstapel oder um den gesamten Elektrodenstapel. Vorzugsweise ist wenigstens ein Klebestreifen an wenigstens einer Ecke des Elektrodeπstapels angeordnet. Vorzugsweise ist wenigstens ein Klebestreifen Bestandteil eines Rahmens, welcher die plattenförmigen Elemente auch umgibt und den Elektrodenstapel stabilisiert. Vorteilhaft muss der Klebstreifen auch nicht zusätzlich zu dem Rahmen gefertigt und angebracht werden. Vorzugsweise ist der Klebstoff als wenigstens ein Klebstoffpunkt zwischen plat- tenförmigen Elementen, insbesondere an den Ecken der plattenförmigen Elemente angeordnet. Ein Klebstoffpunkt ist einfach und an wohl definierten Stellen anzubringen und bieten auch eine ordnungsgemäße Fixierung der Elemente des Elektrodenstapels. Vorzugsweise sind plattenförmige Elemente mit mehreren Klebstoffpunkten insbesondere an den Ecken des Elektrodenstapels ver- bunden.
Vorzugsweise ist wenigstens eine Kleberaupe zwischen plattenförmigen Elementen oder entlang wenigstens eines Rands eines plattenförmigen Elements ausgebildet. Besonders bevorzugt sind mehrere plattenförmige Elemente entlang ihrer Begrenzungskanten mit mehreren Kleberaupen verbunden. Derartige Kleberaupen stabilisieren nicht nur die Anordnung einzelner plattenförmiger E- lemente des Elektrodenstapels zueinander, sondern wirken vorteilhaft auch als zusätzliche Isolierung zur Verringerung von Energieverlusten an den Begrenzungskanten der Elektroden.
Vorteilhaft weist eine galvanische Zelle einen Elektrodenstapel der vorstehend beschriebenen Art eine Umhüllung bzw. Verpackung des Elektrodenstapels und elektrische Anschlüsse bzw. Stromableiter zu den Elektroden auf. Die Umhüllung trennt auch den Elektrodenstapel von der Umgebung und verhindert den Austritt von Elektrolyt. Durch die Fixierung der plattenförmigen Elemente des Elektrodenstapels untereinander eignet sich ein solcher Elektrodenstapel besonders für die Konfektionierung einer galvanischen Zelle. Vorteilhaft bleibt auch die gegenseitig fixierte Lage der plattenförmigen Elemente des Elektrodenstapels während des späteren Betriebs der galvanischen Zelle erhalten.
Erfindungsgemäß wird der Elektrodenstape! wie nachfolgend beschrieben her- gestellt. Der Elektrodenstapel weist wenigstens eine Kathode, eine Anode und einen Separator auf, welche jeweils als plattenförmige Elemente ausgebildet sind. Die plattenförmigen Elemente werden so zugeschnitten, dass der Separator nach dem Zuschneiden eine größeren Oberfläche aufweist, als die Kathode und/oder die Anode. Die zugeschnittenen plattenförmigen Elemente werden übereinander gelegt bzw. gestapelt. Die plattenförmigen Elemente des Elektrodenstapels werden nach dem Stapeln in Bezug zu einander bzw. miteinander verbunden.
Durch das Zuschneiden der plattenförmigen Elemente des Elektrodenstapels in dieser Art und Weise, das anschließende Stapeln dieser plattenförmigen Elemente und die Fixierung nach dem Stapeln, wird ein einfaches und zuverlässiges Verfahren bereitgestellt, das sowohl die optimale Ausnutzung der rechnerischen Ladekapazität als auch die Beständigkeit des Elektrodenstapels im Betrieb durch ein in vorteilhafter Weise einfaches Verfahren sichergestellt wird.
Vorteilhaft wird der Elektrodenstapel so hergestellt, dass dessen plattenförmige Elemente beim Stapeln mit wenigstens einem Positionierungshilfsmittel positioniert werden, insbesondere mit wenigstens einer Schablone oder einem Rahmen. Ein Positionierungshilfsmittel dient auch dazu, einen Separator zwischen einer Anode und einer Kathode derart anzuordnen, dass der Separator sich ringsum über die Ränder der berührenden Elektroden erstreckt. Sofern Anode und Kathode verschieden große Oberflächen aufweisen, dient ein Positionierungshilfsmittel auch dazu, die kleinere Elektrode innerhalb der Ränder der größeren Elektrode anzuordnen. Vorzugsweise weist ein Positionierungshilfsmittel wenigstens einen Anschlag für jeweils wenigstens eine Begrenzungskante eines plattenförmigen Elements auf. Vorzugsweise ist ein Positionierungshilfsmittel so beschaffen, dass es als Teil einer Fertigungsvorrichtung ein automatisiertes Positionieren plattenförmiger Elemente leistet.
Vorteilhaft wird der Elektrodenstape!, dessen Elektroden jeweils wenigstens eine Leiterfahne aufweisen, so hergestellt, dass wenigstens je eine Leiterfahne einer Kathode und/oder einer Anode zu deren Positionierung benutzt werden. Dabei werden insbesondere Begrenzungskanten der Leiterfahnen parallel ausgerichtet. Vorzugsweise wirkt bei der Herstellung des Elektrodenstapels, insbesondere beim Stapeln der plattenförmigen Elemente, ein Positionierungshilfsmittel mit Leiterfahnen zusammen. Insbesondere weist ein Positionierungshilfsmittel wenigstens einen Anschlag für jeweils wenigstens eine Begrenzungskante einer Leiterfahne auf.
Vorteilhaft wird der Elektrodenstapel, dessen Elektroden jeweils wenigstens eine Leiterfahne aufweisen, so hergestellt, dass wenigstens zwei Leiterfahnen nach dem Positionieren miteinander verbunden werden. Diese Verbindung erfolgt bevorzugt mittels Löten oder Schweißen. Je nach Anordnung der Elektroden bzw. deren Leiterfahnen können die Elektroden beim Verbinden in Parallel- und/oder Reihenschaltung verschaltet werden. Vorzugsweise wird gemeinsam mit wenigstens zwei Leiterfahnen ein sog. „Stromableiter" verbunden. Dieser dient auch der Stromleitung zum oder vom Verbraucher.
Vorteilhaft wird der Elektrodenstapel so hergestellt, dass wenigstens zwei plat- tenförmige Elemente mit wenigstens einem Klebestreifen verbunden werden. Vorzugsweise werden mehrere plattenförmige Elemente mittels wenigstens eines Klebestreifens verbunden. Bevorzugt wird wenigstens ein Klebestreifen wenigstens teilweise entlang wenigstens je einer Begrenzungskante von wenigstens zwei plattenförmigen Elementen angebracht. Vorzugsweise wird wenigstens ein Klebestreifen an je wenigstens einer Ecke von wenigstens zwei plattenförmigen Elementen angebracht. Bevorzugt wird wenigstens ein Klebestreifen um den Elektrodenstapel angebracht. Vorteilhaft wird der Elektrodenstapel so hergestellt, dass wenigstens ein Klebepunkt zur Verbindung von wenigstens zwei plattenförmigen Elementen angebracht wird. Der wenigstens eine Klebepunkt wird bevorzugt zwischen zwei plattenförmigen Elementen angebracht. Vorzugsweise wird wenigstens ein KIe- bepunkt an je einer Begrenzungskante von wenigstens zwei plattenförmigen Elementen angebracht. Vorzugsweise wird wenigstens eine Kleberaupe zwischen zwei plattenförmigen Elementen aufgetragen. Vorzugsweise wird wenigstens eine Kleberaupe teilweise entlang je einer Begrenzungskante von wenigstens zwei plattenförmigen Elementen aufgetragen.
Vorteilhaft werden vor dem Stapeln Fixierungsmittel an den plattenförmigen E- lementen des Elektrodenstapels angebracht. Damit wird der Stapel auch bereits vor der Fertigstellung fixiert, so dass sich ein ansonsten eventuell erforderliches Ausrichten der plattenförmigen Elemente des Elektrodenstapels erübrigt. In die- sem Fall können die Fixierungsmittel wiederum Klebstoffstreifen oder Klebstoffpunkte sein, wobei jedoch das Material des Klebstoffs nicht unbedingt gegenüber dem Elektrolyt beständig sein muss, da diese Fixierungsmitte! nur während der Herstellungsschritte aushalten müssen und danach durch die Fixierungsmittel nach dem Stapeln und beim Konfektionieren ersetzt werden. Als Fixie- rungsmittel, die vor dem Stapeln der plattenförmigen Elemente des Elektrodenstapels angewendet werden, können vorzugsweise ein flüssiger Kleber oder ein Heißkleber, die sofort aushärten, gewählt werden. Vorzugsweise kommt als Klebstoff ein Acrylatklebstoff oder ein EVA modifizierter PE-Schmelzkleber in Betracht.
Vorteilhaft wird eine galvanische Zelle so hergestellt, dass ein Elektrodenstapel, der in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt worden ist, in eine Verpackung überführt wird, wirkt sich die Vorfixierung des Stapels bei seiner Herstellung sowohl beim Einfügen des Elektrodenstapels in die Verpackung als auch später beim Betrieb in der Verpackung vorteilhaft aus. Bei der Verpackung kann es sich insbesondere um eine Verbundfolie oder ein biegesteifes Gehäuse handeln. Die Verpackung trennt auch den Elektrodenstapel von der Umgebung und verhindert den Austritt von Elektrolyt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Größenverhältnisse der plattenförmi- gen Elemente des Elektrodenstapels;
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem Klebestreifen an den Rändern des Elektrodenstapels angeordnet sind;
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der ein Klebstreifen vollständig um ein Ende des Elektrodenstapels gelegt ist;
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der Klebstoffpunkte an den Ecken der plattenförmigen Elemente des Elektrodenstapels zu dessen Fixierung vorgesehen sind;
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der Kleberaupen an den beiden Längsrändern des Elektrodenstapels angeordnet sind,
Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der Klebeflächen an den plattenförmigen Elementen zur Fixierung der Elemente beim Stapeln ange- ordnet sind.
Gemäß Figur 1 weist ein Elektrodenstapel 2 eine Anode 4, einen Separator 6 und eine Kathode 8 auf. Die Länge LA der Anode ist größer als ihre Breite BA. Der Separator 6 hat eine Länge Ls und eine Breite Bs, wobei in diesem Ausfüh- rungsbeispiel sowohl die Länge Ls des Separators größer ist, als die Länge LA der Anode 4. Die Breite Bs des Separators 6 ebenfalls größer ist als die Breite BA der Anode 4. Ferner ist die Länge Lκ der Kathode 8 größer als die Breite B« der Kathode. Die Breite und die Länge der Kathode 8 sind jeweils kleiner, als die Breite und die Länge des Separators 6.
Die Anode 4 kann auch ebenso groß sein, wie die Kathode 8, oder eine der bei- den Elektroden kann größer sein als die andere. Wenn die Längen der platten- förmigen Elemente gleich groß sind, müssen wenigstens die Breitenabmessungen so sein, dass der Separator 6 größer ist, insbesondere dessen Oberfläche, als die Anode 4 und/oder die Kathode 8.
Wenn umgekehrt die Breiten der Elemente gleich groß sind, ist die Länge Ls des Separators 6 größer, als die Länge LA bzw. Lκ der Anode 4 bzw. der Kathode 8.
Die Figur 2 zeigt schematisch einen Elektrodenstapel aus der Anode 4, dem Separator 6 und der Kathode 8, die durch seitliche Klebestreifen 10, 12 miteinander fixiert sind. Die Klebestreifen 10, 12 erstrecken sich nur über einen Teil der Länge des Elektrodenstapels 2. Die Klebestreifen können jedoch auch entlang die gesamte Länge des Elektrodenstapels verlaufen. Die Klebestreifen 10,12 sollten jedoch an der oder den Seiten des Elektrodenstapels angeordnet sein, wo sich die entsprechenden Abmessungen der plattenförmigen Elemente in der oben beschriebenen Weise unterscheiden.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der ein Klebestreifen 14 an einem Ende des Elektrodenstapels 2 um dessen Anode 4, Separator 6 und Kathode 8 gelegt ist.
Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der Klebepunkte 16, 18, 20, 22 jeweils an den Ecken des Elektrodenstapels 2 vorgesehen sind, um die plattenförmigen Elemente des Elektrodenstapels 2 gegeneinander zu fixieren.
Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der Kleberaupen 24, 26, 28, 30 jeweils an den Längsseiten der Anode 4, des Separators 6 und der Kathode 8 aufgetragen sind, um die plattenförmigen Elemente miteinander zu verbinden und zu stabilisieren. Figur 6 zeigt eine auseinander gezogene Darstellung von Anode 4, Separator 6 und Kathode 8 vor dem Zusammenfügen. An den Ecken der Anode 4 sind jeweils eine Klebeschicht 32, 34 und an den Ecken der Kathode Klebstoffschic-h- ten 36, 38 vorgesehen, welche beim Aufeinanderstapeln der plattenförmigen Elemente jeweils eine Verbindung mit der Oberfläche des Separators 6 herstellen und dabei im Wesentlichen flach gedrückt werden. Die Klebeschichten 32, 34 bzw. 36, 38 können an wenigen Stellen, z.B. an den Ecken oder den seitlichen Rändern des Elektrodenstapels 2, punktförmig oder über längere Strecken erstrecken.
Die Klebstoffschichten 32, 34 bzw. 36, 38 dienen zur wenigstens zeitweisen Fixierung der plattenförmigen Elemente des Stapels während des Stapeins. Wenn diese Klebeschichten 32, 34 bzw. 36, 38 aus einem gegenüber dem Elektrolyt unbeständigen Material bestehen, können sie sich nach der Stapelung auch wieder auflösen, da dann die Fixierung durch die Klebestreifen, Klebepunkte bzw. Kleberaupen ersetzt wird, so dass die Fixierung der plattenförmigen Elemente des Elektrodenstapels erhalten bleibt.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Elektrodenstape! mit wenigstens einer Kathode (8), einer Anode (4), und einem Separator (6) mit Elektrolyt, wobei die Kathode (8), die Anode (4) und der Separator (6) jeweils platten- förmig ausgebildet sind, wobei der Separator (6) eine größere Oberfläche als die Kathode (8) und/oder die Anode (4) hat, und wobei die plattenförmigen Elemente des Elektrodenstapels (2) durch Fixierungsmittel wenigstens teilweise miteinander verbunden sind.
2. Elektrodenstapel nach Anspruch 1 mit im Wesentlichen rechteckigen, plattenförmigen Elementen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Abmessung des Separators (6), insbesondere dessen Länge und/oder dessen Breite, größer ist, als eine entsprechende Abmessung der Kathode (8) und/oder der Anode (4).
3. Elektrodenstapel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Abmessung der Anode (4), insbesondere deren Länge und/oder deren Breite, ungleich einer entsprechenden Abmessung der Kathode (8) ist.
4. Elektrodenstapel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Abmessung des Separators (6), insbesondere dessen Länge und/oder dessen Breite, der Separator (6) um 0,01 bis 10 mm größer ist, vorzugsweise um 1 bis 3 mm größer, als eine entsprechende Abmessung der Kathode (8) und/oder der Anode (4).
5. Elektrodenstapel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kathode (8) und der Anode (4) jeweils wenigstens eine Leiterfahne (4a, 8a) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterfahnen, insbesondere von Elektroden gleicher Polarität, vorgesehen sind, ins- besondere durch Fixierungsmittel verbunden zu werden.
6. Elektrodenstapel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der plattenförmigen Elemente des Elektrodenstapels als Klebverbindung ausgebildet ist.
7. Galvanische Zelle mit wenigstens einem Elektrodenstapel (2) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, einer Umhüllung, welche den Elektrodenstapel (2) wenigstens teilweise umgibt, und mit zwei elektrischen Anschlüssen, welche den Elektroden (4, 8) zugeordnet sind und welche sich wenigstens teilweise aus der Umhüllung erstrecken.
8. Elektrodenstapel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator mit einem Vlies aus elektrisch nicht leitfähigen Fasern ausgebildet ist, und wobei das Vlies auf min- destens einer Seite mit einem anorganischen Material beschichtet ist.
9. Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels (2) mit wenigstens einer Kathode (8), einer Anode (4) und einem Separator (6), welche jeweils plat- tenförmig ausgebildet sind, bei dem die plattenförmigen Elemente (4, 6, 8) zugeschnitten und gestapelt werden, bei dem der Separator (6) mit einer größeren Oberfläche zugeschnitten wird, als die Kathode (8) und/oder die Anode (4), und bei dem die plattenförmigen Elemente (4, 6, 8) des Elektrodenstapels
(2) nach dem Stapeln miteinander verbunden werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die plattenförmigen Elemente (4, 6, 8) des Elektrodenstapels (2) beim Stapeln positio- niert werden, wobei wenigstens ein Positionierungshilfsmittel verwendet wird.
11. Verfahren nach mindestens einem der Anspruchs 9 bis 10, wobei wenigs- tens eine Kathode (8) und wenigstens eine Anode (4) mit jeweils wenigstens einer Leiterfahne (4a, 8a) elektrisch leitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die plattenförmigen Elemente (4, 6, 8) des Elektrodenstapels (2) beim Stapeln positioniert werden, insbesondere mittels der Leiterfahnen (4a, 8a) der Kathode (8) und/oder der Anode (4).
12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 11 , wobei wenigstens eine Kathode (8) und wenigstens eine Anode (4) mit jeweils wenigstens einer Leiterfahne (4a, 8a) elektrisch leitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Leiterfahnen (4a, 8a) miteinander elektrisch leitend verbunden werden, insbesondere durch Schweißen.
13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Klebestreifen an wenigstens einem Außenrand eines plattenförmigen Elements (4, 6, 8), an wenigstens einer Ecke eines plattenförmigen Elements (4, 6, 8) und/oder um den Elektrodenstapel (2) angebracht wird, wobei als Klebstoff insbesondere Acry- latkleber oder Silikonkleber verwendet wird.
14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch ge- kennzeichnet, dass wenigstens ein Klebstoffpunkt zwischen den plattenförmigen Elementen (4, 6, 8) und/oder an wenigstens je einem Rand zweier benachbarter plattenförmiger Elemente (4, 6, 8) angebracht wird, insbesondere vor dem Stapeln, wobei als Klebstoff insbesondere ein Acrylatkle- ber oder ein EVA modifizierter PE-Schmelzkleber verwendet wird.
15. Verfahren zur Herstellung einer galvanischen Zelle, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemäß mindestens einem der Ansprüche 9 bis 14 hergestellter Elektrodenstapel in eine Verpackung überführt wird.
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