EP3520157A1 - Method for producing a film stack for a battery cell - Google Patents

Method for producing a film stack for a battery cell

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Publication number
EP3520157A1
EP3520157A1 EP17768775.3A EP17768775A EP3520157A1 EP 3520157 A1 EP3520157 A1 EP 3520157A1 EP 17768775 A EP17768775 A EP 17768775A EP 3520157 A1 EP3520157 A1 EP 3520157A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
film
separator
laser
defined locations
separator film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17768775.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Juestel
Thomas Kretschmar
Mathias Derra
Johannes Proell
Juergen Herold
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3520157A1 publication Critical patent/EP3520157A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a film stack for a battery cell. State of the art
  • US 2015/0202647 A shows a method for producing a battery cell in which a separator film is formed, wherein the separator film comprises a substrate made of a porous polyolefin resin film and a substrate disposed thereon
  • the heat-resistant layer is on
  • Battery cell comprises the following steps: a) providing a separator film with at least a first one
  • a layer comprising a polyolefin, and at least one
  • Ceramic layer was removed, dl) with another separator film or d2) after folding with itself
  • Electrode foils to foil stacks Electrode foils to foil stacks.
  • foil is a substantially flat electrode formed
  • the film may have any shape in the surface, for example, square, rectangular, rounded corners, oval, circular or the like.
  • the term “pocket” refers to an arrangement in which the electrode foil is sandwiched between two separator foils, which can be punctually or completely closed on one, two, three or four sides , three jobs, four jobs or even more jobs.
  • the first electrode foil is provided substantially identically sized as the separator foil and positioned on this.
  • the term "essentially the same size” here means that the first electrode foil covers the separator foil over a large area except for the defined locations at which the ceramic layer is or has been removed.
  • the first electrode foil is designed to be smaller around an edge area on which the defined locations are located.
  • a preferred mirror-symmetrical same as the separator formed further educated
  • Separator foil is provided, fed to the array with the separator foil and the first electrode foil and positioned on this assembly.
  • the pocket is formed, in which the first electrode foil is arranged.
  • the films may be continuously provided "off the belt.”
  • the pockets may be produced on the belt and singulated in further steps. According to a second embodiment, it is provided that the first
  • Electrode film is formed substantially the same size as half of the separator.
  • the term "essentially the same size” also means here that the first electrode foil covers over a large area half of the separator foil except for the defined locations where the ceramic layer is or has been removed.
  • the first electrode foil is made smaller around an edge area
  • the first electrode foil is placed on one half of the separator foil, whereupon the separator foil is folded in the middle, so that the half on which the first electrode foil is not arranged on half of the separator foil on which the By connecting the two separator film halves at locations where the ceramic layers have been removed, the pocket is formed, in which the first electrode foil is arranged Foils before folding sporadically.
  • the ceramic coating is located at least on the inside of the bag.
  • the bag contains the first electrode foil and, in a further step, can be built up alternately with a respective second electrode foil rapidly to form an electrode stack.
  • the second electrode film is preferably not arranged in a pocket, d. h. "unpacked".
  • the first layer of the separator film comprises a polyolefin, wherein preferably biaxially drawn PP (polypropylene) or PE (polyethylene) is used.
  • the thickness of the first layer is preferably from 10 to 30 ⁇ .
  • a second layer of the separator film comprises a ceramic, preferably Al 2 O 3 or boehmite.
  • the thickness of the ceramic layer is preferably from 1 to 5 ⁇ .
  • Ceramic coating by multiphoton absorption processes to evaporate which is also referred to as cold material removal.
  • the laser is focused on the coated separator surface in order to remove the ceramic coating in a targeted manner.
  • the laser is preferably arranged so that the first layer with the
  • Polyolefin support material is not affected.
  • the amount of polyolefin support material is not affected.
  • a laser with a pulsed laser beam is preferably used.
  • a laser is used with a pulsed laser beam with pulse widths of 80 fs to 100 ps.
  • the use of ultrashort pulse laser radiation and the resulting high beam intensities on the coated separator surface evaporate the ceramic coating very effectively.
  • the laser preferably has a laser power of 0.1 to 400 W.
  • the laser may have an average laser power of more than 400W.
  • a laser which has a laser scanning speed of 0.1 to 20 m / s. Particularly preferred is a laser is used, the one
  • a laser is used, which has a focus diameter on the material surface of 5 to 100 ⁇ .
  • a laser is used, which has a focus diameter on the material surface of more than 100 ⁇ .
  • the laser used is preferably a laser with a wavelength between 300 nm and 1100 nm, ie. H. from the UV range to the near infrared range.
  • a laser having a wavelength of 343 nm, 515 nm or 1030 to 1064 nm is particularly preferred.
  • an excimer laser which preferably has a wavelength of between 100 and 300 nm, more preferably 157 nm, 193 nm or 248 nm.
  • the excimer laser preferably comprises a flattop beam profile. More preferably, the
  • Excimer laser on a pulse duration in the nanosecond range.
  • the excimer laser is focused on the coated Separatorober Structure and there is a photochemical or photothermal material removal.
  • the defined locations of the separator film of 1 mm 2 to 10 cm 2 are formed large.
  • the size and shape of the defined locations is matched to the method of their connection in step d).
  • the defined locations may, for example, be square, rectangular, circular, oval or linear. preferred
  • Magnitudes of square locations are from 5mm x 5mm to 10mm x 10mm.
  • Preferred sizes of rectangularly shaped ablated points are from 5 mm x 10 mm to 10 mm x 20 mm.
  • Circular locations preferably have a radius of 1 mm to 10 mm.
  • Line-shaped points are given in width by the laser beam and can be z. B. extend over lengths of 1 mm to 20 cm.
  • the defined locations at which the ceramic layer is removed in step b) are preferably arranged symmetrically. In particular, they are preferably arranged mirror-symmetrically to a main axis of the separator film. The latter embodiment is to be preferred in particular in the folding technology.
  • the number of defined locations per pocket is, for example, from 3 to 20, preferably 4 to 12. It can be provided to arrange 3 or 4 defined locations in the manner of an equilateral triangle or a square. It may be provided to interpolate a square or rectangle with further defined locations, for example to provide further points between the corners, so that 8 defined locations 10 are provided here.
  • the defined locations are for example by means of
  • Polymer ultrasonic welding, laser welding, heat sealing, thermal bonding, sewing, knurling and / or needles interconnected It may be provided to first connect some of the defined locations with each other, then insert the electrode and then connect further of the defined locations with each other.
  • the defined locations are connected to one another by means of laser transmission welding. This is z. B. a diode laser radiation, wherein the defined locations, d. H. here too
  • a film stack is produced as described in a first step and arranged in further steps of the film stack in a battery cell housing.
  • the battery cell housing is filled with an electrolyte and sealed.
  • the battery cell can be both a primary battery cell and a
  • Secondary battery cell or accumulator cell which is adapted to store electrical energy and convert chemical reaction energy into electrical energy and vice versa.
  • the invention is applicable to all types of cells made up of individual foils, for example lithium-ion batteries, lithium-sulfur batteries, magnesium batteries.
  • the battery cell may be a lithium-ion cell, which is typically characterized by particularly high
  • the intended use for the presented battery cell can be in particular in motor vehicles such as electric vehicles, hybrid vehicles and plug-in hybrid vehicles.
  • a double-sided coated electrode is preferably used as a first electrode for lithium-ion cells.
  • a cathode for example of the form LiNixMn y Co z 02, LiNiCoAlO 2 , LiCoO 2 , LiMn 2 04, LiFePo 4 or modifications thereof.
  • anodes will be preferably used intercalation anodes, in particular graphite, carbon nanotubes or buckyballs.
  • conversion anodes e.g. As Si, Sn can be used.
  • the site of use of the electrode stacks produced according to the invention is, for example, stacked lithium ion pouch cells, hardcase cells, in particular prismatic hardcase cells, BEV, Nutshell cells and
  • Ceramic-coated separators promises greater safety and reliability of lithium-ion cells for use, for example, in automotive applications. Ceramic-coated polyolefin separators also have advantages in terms of high-voltage stability.
  • the shrinkage of the separator is avoided in the action of temperature.
  • Additional materials such as adhesives or adhesive tapes.
  • the invention allows, in the production of the film stack the
  • the stacking process can be technically further optimized in the direction of high-speed stacking. By increasing the stack speed, cell production can be increased.
  • the invention promises an increase in the volume utilization of
  • Cell housing d. H. the spatial capacity of the cell. Furthermore, the invention also allows a reduction of material scrap.
  • Figure 1 is a plan view of a separator sheet prepared according to the invention
  • Figure 2 is a plan view of an arrangement with an inventive
  • FIG. 3 shows a translucent plan view of a pocket according to the invention, in which a first electrode foil is arranged
  • Figure 4 shows two steps in a manufacturing method according to the invention
  • Figure 5 is a plan view of an arrangement with an inventive
  • FIG. 6 shows a translucent plan view of pockets according to the invention, in which first electrode foils are arranged, in a perspective view
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a method step for
  • FIG. 1 shows a separator film 4 which is prepared for use in the method according to the invention.
  • the separator film 4 has a rectangular outline and comprises a first separator film half 4a and a second separator film half 4b, each of which has a square plan view by way of example.
  • the first separator film half 4a and a second separator film half 4b, each of which has a square plan view by way of example.
  • Separator film half 4a and the second separator film half 4b are relative to an axis y, which forms a major axis of the separator film 4,
  • the separator film 4 has a first layer 6 which contains a polymer material, in particular a polyolefin film such as biaxially oriented PP, PE, etc.
  • the first layer 6 is coated on one side with a ceramic, z. B. with AI2O3 or boehmite.
  • the ceramic layer 8 first covers the entire first layer 6 of the separator film 4, which is not shown. Shown in FIG. 1 is the separator film 4, after a local removal of the ceramic layer 8 has taken place at defined locations 10.
  • the local ablation may, for example, by means of a fiber laser, preferably pulsed laser radiation, most preferably ultrashort pulse laser radiation with pulse durations in the range of pico or
  • Femtoseconds or be done by means of an excimer laser.
  • the defined locations 10 at which the ceramic layer 8 has been removed are arranged symmetrically with respect to the axis y, ie. H. in that the first separator film half 4a and the second separator film half 4b
  • Separator film halves 4a, 4b is due to the fact that the first Separator film half 4a during the manufacturing process of the film stack 2 on the second separator film half 4b along a fold line 12 which coincides with the axis y, is folded. In Figure 1, this is indicated by the two arrows.
  • the defined locations 10 are located at the edge of the separator film 4.
  • Separator film half 4a, 4b each have seven defined locations 10, which are positioned along the edge. Four defined locations 10 are arranged in the corners of the square outline and further three defined locations 10 are each arranged in the middle of one side. alternative
  • Defined corners 10 located not be present or about lying in the pages defined locations 10 may not be present.
  • FIG 2 shows the Separatorfolie 4 of Figure 1, wherein on the second
  • the first electrode foil 14 comprises an exemplary square-shaped region with active layers 16 and a current conductor 18.
  • the region with the active layers 16 is arranged centrally with respect to the second separator foil half 4b and surrounded by the defined locations 10.
  • Electrode foil 14 is slightly smaller in size than the second
  • FIG. 3 shows a pocket 20 which, after folding, is shown in FIG
  • the pocket 20 therefore comprises two layers of the separator film 4, namely a lower layer which passes through the second separator film half 4b formed thereon, the first electrode film 14 is disposed thereon, and above, an upper layer formed by the first separator film half 4a.
  • the defined locations 10 are now located in the corners of the pocket 20 and in addition there are three defined locations 10 which interpolate the corners.
  • FIG. 4 shows a step in the production process of a film stack 2, wherein the pocket 20 described with reference to FIG. 3 is first processed at the defined locations 10.
  • the defined locations 10 form connection points, where now the superimposed, ceramic-free areas of
  • Separator 4 are present. At the defined locations 10, the respective layers are connected by means of ultrasound or other methods.
  • the bag 20 is transferred to an assembly form, which is indicated by positioning guides 24.
  • the positioning guides 24 are arranged so that an alternating arrangement of pockets 20 and second electrode foils 22 on each other forms the film stack 2.
  • the second electrode foil 22 has approximately similar dimensions as the pocket 20, i. H. dimensions similar to the first or second separator film halves 4a, 4b in this embodiment. Only in the direction of the current collector 18 of the second electrode foil 22 remains
  • Embodiment allows cycle times of 10 Hz or beyond and positioning accuracy of less than 0.5 mm between the separator and electrode films 4, 14, 22 and with respect to the electrode films 14, 22nd
  • the electrode films 14, 22 are preferably coated on both sides
  • unilaterally coated electrode films 14, 22 may be provided.
  • the cathode foil is preferred as the first electrode foil 14 in the Pocket 20 is positioned as this is generally slightly smaller than the
  • Anode foil is formed.
  • the second electrode films 22 are then designed accordingly as anode foils.
  • the anode foil may form the first electrode foil 14 and the cathode foil may form the second electrode foil 22.
  • the separator film 4 which has been illustrated and described with reference to FIG. 1, is provided as a continuously fed film strip.
  • the cutting into the individual separator foils 4 can take place, for example, after the positioning of the first electrode foil 14 or beforehand.
  • the folding and cutting process can take place in a combined assembly step.
  • FIG. 5 a further embodiment of the method according to the invention is shown, wherein initially a separator film 4 is provided, which, as described with reference to FIG. 1, the first layer 6 and the
  • Ceramic layer 8 has (not separately shown in Figure 5), wherein the
  • Ceramic layer 8 was removed at defined locations 10. Furthermore, a further separator film 40 is provided, which is formed in such a way that the defined locations 10 on depositing the further separator film 40 on the
  • the method illustrated and described with reference to FIGS. 5 to 7 does not include a folding step.
  • the separator film 4 and the further separator film 40 are provided as separator film webs 26, 28, an assembly having first electrode films 14 and the first one
  • Separator film web 26 is provided, wherein the first electrode films 14 are positioned on the first Separatorfolienbahn 26.
  • the second Separatorfolienbahn 28 is then supplied and on the arrangement with the first
  • Electrode sheets 14 and the first Separatorfolienbahn 26 positioned.
  • FIG. 6 shows the arrangement described with reference to FIG.
  • the second separator film web 28 is
  • FIG. 6 shows how connecting steps take place at the defined locations, for example by means of ultrasound or the thermal methods described above. Furthermore, it is shown that by means of a
  • the pockets 20 are designed rectangular.
  • Figure 7 shows the step of placing the pockets 20 in one

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Abstract

The invention relates to a method for producing a film stack for a battery cell, having the following steps: providing a separator film (4) with at least one first layer (6), which has a polyolefin, and at least one ceramic layer (8), removing the ceramic layer (8) at defined locations (10) of the separator film (4) by means of a laser, arranging a first electrode film on the separator film (4), connecting the separator film (4) to another separator film at the locations where the ceramic layer (8) has been removed or to itself after a folding process in order to form a pocket in which the first electrode film is arranged, and arranging pockets produced in this manner and second electrode films in order to form film stacks.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Folienstapels für eine Batteriezelle  Method for producing a film stack for a battery cell
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Folienstapels für eine Batteriezelle. Stand der Technik The invention relates to a method for producing a film stack for a battery cell. State of the art
US 2015/0202647 A zeigt ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle, bei dem eine Separatorfolie ausgebildet wird, wobei die Separatorfolie ein Substrat aus einem porösen Polyolefinharzfilm und eine darauf angeordnete US 2015/0202647 A shows a method for producing a battery cell in which a separator film is formed, wherein the separator film comprises a substrate made of a porous polyolefin resin film and a substrate disposed thereon
hitzebeständige Keramikschicht aufweist. Die hitzebeständige Schicht wird anhaving a heat-resistant ceramic layer. The heat-resistant layer is on
Bereichen, an denen der Separator geschweißt wird, ausgespart. Sectors where the separator is welded, recessed.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Stapelgeschwindigkeit und eine Positionierungspräzision bei der Herstellung eines Folienstapels für eine Batteriezelle zu erhöhen. Eine weitere Aufgabe ist es, eine kostengünstigeIt is an object of the invention to increase stacking speed and positioning precision in the manufacture of a film stack for a battery cell. Another task is a cost effective
Verbindungstechnik von Separatorfolien in Folienstapeln bereitzustellen. To provide connection technology of separator foils in film stacks.
Offenbarung der Erfindung Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Folienstapels für eineDISCLOSURE OF THE INVENTION An inventive method for producing a film stack for a
Batteriezelle umfasst die folgenden Schritte: a) Bereitstellen einer Separatorfolie mit zumindest einer ersten Battery cell comprises the following steps: a) providing a separator film with at least a first one
Schicht, die ein Polyolefin aufweist, und zumindest einer  A layer comprising a polyolefin, and at least one
Keramikschicht,  Ceramic layer,
b) Abtragen der Keramikschicht an definierten Stellen der  b) removal of the ceramic layer at defined locations of
Separatorfolie mittels eines Lasers,  Separator foil by means of a laser,
c) Anordnen einer ersten Elektrodenfolie auf der Separatorfolie, d) Verbinden der Separatorfolie an den Stellen, an denen die  c) arranging a first electrode foil on the separator foil, d) connecting the separator foil at the places where the
Keramikschicht abgetragen wurde, dl) mit einer weiteren Separatorfolie oder d2) nach Faltung mit sich selbst Ceramic layer was removed, dl) with another separator film or d2) after folding with itself
zur Ausbildung einer Tasche, in welcher die erste Elektrodenfolie angeordnet ist, und  for forming a pocket, in which the first electrode foil is arranged, and
e) Anordnen derartig hergestellter Taschen und zweiter  e) arranging such manufactured bags and second
Elektrodenfolien zu Folienstapeln.  Electrode foils to foil stacks.
Mit„Folie" wird eine im Wesentlichen flach ausgebildete Elektrode oder With "foil" is a substantially flat electrode formed or
Separatorschicht bezeichnet. Bei der flachen Elektrode oder Separatorschicht sind zwei räumliche Dimensionen um eine oder bevorzugt mehrere Separator layer called. In the flat electrode or separator layer, two spatial dimensions are one or more preferably
Größenordnungen größer ausgebildet als die dritte räumliche Dimension. Die Folie kann in der Fläche eine beliebige Form aufweisen, zum Beispiel quadratisch, rechteckig, abgerundete Ecken, oval, kreisförmig oder ähnliches. Unter„Tasche" wird eine Anordnung bezeichnet, bei welcher die Elektrodenfolie zwischen zwei Separatorfolien nach Art eines Sandwiches angeordnet ist. Die Tasche kann an einer, zwei, drei oder vier Seiten punktuell oder vollständig geschlossen sein. Punktuell verschlossen bedeutet an einer Stelle, zwei Stellen, drei Stellen, vier Stellen oder noch mehr Stellen.  Magnitudes formed larger than the third spatial dimension. The film may have any shape in the surface, for example, square, rectangular, rounded corners, oval, circular or the like. The term "pocket" refers to an arrangement in which the electrode foil is sandwiched between two separator foils, which can be punctually or completely closed on one, two, three or four sides , three jobs, four jobs or even more jobs.
Gemäß einer ersten Ausführungsform wird zunächst die erste Elektrodenfolie im Wesentlichen gleich groß wie die Separatorfolie ausgebildet bereitgestellt und auf dieser positioniert. Der Begriff„Im Wesentlichen gleich groß" bedeutet dabei, dass die erste Elektrodenfolie die Separatorfolie bis auf die definierten Stellen, an denen die Keramikschicht abgetragen wird oder wurde, großflächig überdeckt.According to a first embodiment, firstly the first electrode foil is provided substantially identically sized as the separator foil and positioned on this. The term "essentially the same size" here means that the first electrode foil covers the separator foil over a large area except for the defined locations at which the ceramic layer is or has been removed.
Beispielsweise ist die erste Elektrodenfolie um einen Randbereich kleiner ausgebildet, auf dem sich die definierten Stellen befinden. Eine bevorzugt spiegelsymmetrisch gleich wie die Separatorfolie ausgebildete weitere By way of example, the first electrode foil is designed to be smaller around an edge area on which the defined locations are located. A preferred mirror-symmetrical same as the separator formed further educated
Separatorfolie wird bereitgestellt, der Anordnung mit der Separatorfolie und der ersten Elektrodenfolie zugeführt und auf dieser Anordnung positioniert. DurchSeparator foil is provided, fed to the array with the separator foil and the first electrode foil and positioned on this assembly. By
Verbinden der Separatorfolien an Stellen, an denen die Keramikschichten abgetragen wurden, wird die Tasche gebildet, in welcher die erste Elektrodenfolie angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform können die Folien kontinuierlich„vom Band" bereitgestellt werden. Dabei können die Taschen am Band produziert und in weiteren Schritten vereinzelt werden. Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die erste Connecting the Separatorfolien at locations where the ceramic layers were removed, the pocket is formed, in which the first electrode foil is arranged. In this embodiment, the films may be continuously provided "off the belt." The pockets may be produced on the belt and singulated in further steps. According to a second embodiment, it is provided that the first
Elektrodenfolie im Wesentlichen gleich groß ausgebildet ist wie die Hälfte der Separatorfolie. Der Begriff„Im Wesentlichen gleich groß" bedeutet hier ebenfalls, dass die erste Elektrodenfolie die Hälfte der Separatorfolie bis auf die definierten Stellen, an denen die Keramikschicht abgetragen wird oder wurde, großflächig überdeckt. Beispielsweise ist die erste Elektrodenfolie um einen Randbereich kleiner ausgebildet, auf dem sich die definierten Stellen befinden. Die erste Elektrodenfolie wird auf einer Hälfte der Separatorfolie angeordnet, woraufhin die Separatorfolie in der Mitte gefaltet wird, so dass die Hälfte, auf welcher die erste Elektrodenfolie nicht angeordnet ist, auf die Hälfte der Separatorfolie, auf welcher die erste Elektrodenfolie angeordnet ist, gefaltet wird. Durch Verbinden der beiden Separatorfolienhälften an Stellen, an denen die Keramikschichten abgetragen wurden, wird die Tasche gebildet, in welcher die erste Elektrodenfolie angeordnet ist. Auch hier kann die Zuführung der Folien vom Band erfolgen. Zweckmäßig werden die Folien vor der Faltung vereinzelt. Electrode film is formed substantially the same size as half of the separator. The term "essentially the same size" also means here that the first electrode foil covers over a large area half of the separator foil except for the defined locations where the ceramic layer is or has been removed. For example, the first electrode foil is made smaller around an edge area The first electrode foil is placed on one half of the separator foil, whereupon the separator foil is folded in the middle, so that the half on which the first electrode foil is not arranged on half of the separator foil on which the By connecting the two separator film halves at locations where the ceramic layers have been removed, the pocket is formed, in which the first electrode foil is arranged Foils before folding sporadically.
Es kann daher vorgesehen sein, die Elektrodenfolien und Separatorfolien kontinuierlich zuzuführen, so dass die definierten, Laser-abgetragenen Bereiche zur Deckung kommen und daraufhin miteinander verbunden werden. Es kann vorgesehen sein, die Separatorfolien und Elektrodenfolien vor dem Verbinden zuzuschneiden oder nach dem Verbinden zuzuschneiden. It can therefore be provided to supply the electrode films and separator films continuously, so that the defined laser-ablated regions come to coincide and are then connected to one another. It may be provided to cut the separator sheets and electrode sheets prior to bonding or to cut them after bonding.
Die Keramikbeschichtung befindet sich zumindest auf der Innenseite der Tasche. Die Tasche beinhaltet nach der Herstellung die erste Elektrodenfolie und kann in einem weiteren Schritt alternierend mit jeweils einer zweiten Elektrodenfolie zügig zu einem Elektrodenstapel aufgebaut werden. Die zweite Elektrodenfolie ist dabei bevorzugt nicht in einer Tasche angeordnet, d. h.„unverpackt". The ceramic coating is located at least on the inside of the bag. After production, the bag contains the first electrode foil and, in a further step, can be built up alternately with a respective second electrode foil rapidly to form an electrode stack. The second electrode film is preferably not arranged in a pocket, d. h. "unpacked".
Die erste Schicht der Separatorfolie weist ein Polyolefin auf, wobei bevorzugt biaxial verstrecktes PP (Polypropylen) oder PE (Polyethylen) eingesetzt wird. Die Dicke der ersten Schicht beträgt bevorzugt von 10 bis 30 μηη. The first layer of the separator film comprises a polyolefin, wherein preferably biaxially drawn PP (polypropylene) or PE (polyethylene) is used. The thickness of the first layer is preferably from 10 to 30 μηη.
Eine zweite Schicht der Separatorfolie umfasst eine Keramik, bevorzugt AI2O3 oder Böhmit. Die Dicke der Keramikschicht beträgt bevorzugt von 1 bis 5 μηη. Das Abtragen der Keramikschicht erfolgt mittels eines Lasers, wobei bevorzugt ein Laser eingesetzt wird, dessen Laserstrahl dazu ausgebildet ist, die A second layer of the separator film comprises a ceramic, preferably Al 2 O 3 or boehmite. The thickness of the ceramic layer is preferably from 1 to 5 μηη. The removal of the ceramic layer by means of a laser, wherein preferably a laser is used, the laser beam is adapted to the
Keramikbeschichtung durch Multiphotonen-Absorptionsprozesse zu verdampfen, was auch als kalter Materialabtrag bezeichnet wird. Der Laser wird auf der beschichteten Separatoroberfläche fokussiert, um dort die Keramikbeschichtung gezielt abzutragen. Ceramic coating by multiphoton absorption processes to evaporate, which is also referred to as cold material removal. The laser is focused on the coated separator surface in order to remove the ceramic coating in a targeted manner.
Der Laser ist bevorzugt so eingerichtet, dass die erste Schicht mit dem The laser is preferably arranged so that the first layer with the
Polyolefin-Trägermaterial nicht beeinträchtigt wird. Insbesondere ist der Polyolefin support material is not affected. In particular, the
Laserstrahl so ausgebildet, dass bei dessen Einwirkung die elektrochemischen Eigenschaften, insbesondere Porengröße, Gurley-Wert und MacMullin-Zahl der ersten Schicht nicht verändert werden. Bevorzugt wird hierzu ein Laser mit einem gepulsten Laserstrahl eingesetzt. Laser beam formed so that when it is acted on the electrochemical properties, in particular pore size, Gurley value and MacMullin number of the first layer are not changed. For this purpose, a laser with a pulsed laser beam is preferably used.
Besonders bevorzugt wird hierzu ein Laser mit einem gepulsten Laserstrahl mit Pulsbreiten von 80 fs bis 100 ps eingesetzt. Durch den Einsatz der Ultrakurzpuls- Laserstrahlung und der daraus resultierenden hohen Strahlintensitäten auf der beschichteten Separatoroberfläche wird die Keramikbeschichtung sehr effektiv verdampft. Particularly preferred for this purpose, a laser is used with a pulsed laser beam with pulse widths of 80 fs to 100 ps. The use of ultrashort pulse laser radiation and the resulting high beam intensities on the coated separator surface evaporate the ceramic coating very effectively.
Der Laser weist bevorzugt eine Laserleistung von 0,1 bis 400 W auf. Alternativ kann der Laser eine mittlere Laserleistung von mehr als 400 W aufweisen. The laser preferably has a laser power of 0.1 to 400 W. Alternatively, the laser may have an average laser power of more than 400W.
Bevorzugt wird ein Laser eingesetzt, welcher eine Laserscangeschwindigkeit von 0,1 bis 20 m/s aufweist. Besonders bevorzugt wird ein Laser eingesetzt, der einePreferably, a laser is used which has a laser scanning speed of 0.1 to 20 m / s. Particularly preferred is a laser is used, the one
Scangeschwindigkeit von mehr als 20 m/s aufweist. Bevorzugt wird ein Laser eingesetzt, der einen Fokusdurchmesser auf der Materialoberfläche von 5 bis 100 μηη aufweist. Alternativ bevorzugt wird ein Laser eingesetzt, welcher einen Fokusdurchmesser auf der Materialoberfläche von mehr als 100 μηη aufweist. Scanning speed of more than 20 m / s. Preferably, a laser is used, which has a focus diameter on the material surface of 5 to 100 μηη. Alternatively, preferably, a laser is used, which has a focus diameter on the material surface of more than 100 μηη.
Als Laser wird bevorzugt ein Laser mit einer Wellenlänge zwischen 300 nm und 1100 nm eingesetzt, d. h. aus dem UV-Bereich bis nahem Infrarotbereich. The laser used is preferably a laser with a wavelength between 300 nm and 1100 nm, ie. H. from the UV range to the near infrared range.
Besonders bevorzugt wird ein Laser mit einer Wellenlänge von 343 nm, 515 nm oder 1030 bis 1064 nm eingesetzt. In einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, einen Excimerlaser einzusetzen, welcher bevorzugt eine Wellenlänge von zwischen 100 und 300 nm aufweist, besonders bevorzugt 157 nm, 193 nm oder 248 nm. Der Excimerlaser umfasst bevorzugt ein Flattop-Strahlprofil. Weiter bevorzugt weist der Particular preference is given to using a laser having a wavelength of 343 nm, 515 nm or 1030 to 1064 nm. In an alternative embodiment it can be provided to use an excimer laser which preferably has a wavelength of between 100 and 300 nm, more preferably 157 nm, 193 nm or 248 nm. The excimer laser preferably comprises a flattop beam profile. More preferably, the
Excimerlaser eine Pulsdauer im Nanosekundenbereich auf. Der Excimerlaser wird auf die beschichtete Separatoroberfläche fokussiert und es erfolgt ein photochemischer oder photothermischer Materialabtrag. Excimer laser on a pulse duration in the nanosecond range. The excimer laser is focused on the coated Separatoroberfläche and there is a photochemical or photothermal material removal.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die definierten Stellen der Separatorfolie von 1 mm2 bis 10 cm2 groß ausgebildet. Die Größe und Form der definierten Stellen ist auf die Methode ihrer Verbindung im Schritt d) abgestimmt. Die definierten Stellen können beispielsweise quadratisch, rechteckig, kreisförmig, oval oder linienförmig ausgebildet sein. Bevorzugte According to a preferred embodiment, the defined locations of the separator film of 1 mm 2 to 10 cm 2 are formed large. The size and shape of the defined locations is matched to the method of their connection in step d). The defined locations may, for example, be square, rectangular, circular, oval or linear. preferred
Größenordnungen quadratischer Stellen sind von 5 mm x 5 mm bis 10 mm x 10 mm. Bevorzugte Größen von rechteckig ausgebildeten abzutragenden Stellen sind von 5 mm x 10 mm bis 10 mm x 20 mm. Kreisförmige Stellen weisen bevorzugt einen Radius von 1 mm bis 10 mm auf. Linienförmige Stellen sind in der Breite durch den Laserstrahl vorgegeben und können sich z. B. über Längen von 1 mm bis 20 cm erstrecken. Magnitudes of square locations are from 5mm x 5mm to 10mm x 10mm. Preferred sizes of rectangularly shaped ablated points are from 5 mm x 10 mm to 10 mm x 20 mm. Circular locations preferably have a radius of 1 mm to 10 mm. Line-shaped points are given in width by the laser beam and can be z. B. extend over lengths of 1 mm to 20 cm.
Die definierten Stellen, an denen die Keramikschicht in Schritt b) abgetragen wird, sind bevorzugt symmetrisch angeordnet. Insbesondere sind sie bevorzugt spiegelsymmetrisch zu einer Hauptachse der Separatorfolie angeordnet. Letztere Ausführungsform ist insbesondere bei der Falttechnologie zu bevorzugen. The defined locations at which the ceramic layer is removed in step b) are preferably arranged symmetrically. In particular, they are preferably arranged mirror-symmetrically to a main axis of the separator film. The latter embodiment is to be preferred in particular in the folding technology.
Die Anzahl der definierten Stellen ist pro Tasche beispielsweise von 3 bis 20, bevorzugt 4 bis 12. Es kann vorgesehen sein, 3 oder 4 definierte Stellen nach Art eines gleichseitigen Dreiecks oder eines Quadrats anzuordnen. Es kann vorgesehen sein, ein Quadrat oder Rechteck mit weiteren definierten Stellen zu interpolieren, beispielsweise zwischen den Ecken noch weitere Punkte vorzusehen, so dass hier 8 definierte Stellen 10 vorgesehen sind. The number of defined locations per pocket is, for example, from 3 to 20, preferably 4 to 12. It can be provided to arrange 3 or 4 defined locations in the manner of an equilateral triangle or a square. It may be provided to interpolate a square or rectangle with further defined locations, for example to provide further points between the corners, so that 8 defined locations 10 are provided here.
Die definierten Stellen werden beispielsweise mittels The defined locations are for example by means of
Polymerultraschallschweißen, Laserschweißen, Heißsiegeln, thermischem Bonden, Nähen, Rändeln und/oder Nadeln miteinander verbunden. Es kann vorgesehen sein, zunächst einige der definierten Stellen miteinander zu verbinden, daraufhin die Elektrode einzusetzen und danach weitere der definierten Stellen miteinander zu verbinden. Polymer ultrasonic welding, laser welding, heat sealing, thermal bonding, sewing, knurling and / or needles interconnected. It may be provided to first connect some of the defined locations with each other, then insert the electrode and then connect further of the defined locations with each other.
In einer alternativen Ausführungsform werden die definierten Stellen mittels Laserdurchstrahlschweißen miteinander verbunden. Hierzu eignet sich z. B. eine Diodenlaserstrahlung, wobei die definierten Stellen, d. h. hier die zu In an alternative embodiment, the defined locations are connected to one another by means of laser transmission welding. This is z. B. a diode laser radiation, wherein the defined locations, d. H. here too
verschweißenden Bereiche, mittels eines transparenten Niederhalters gehalten und anschließend thermisch verbunden werden. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der WO 2006/000273 AI bekannt. welded areas, held by a transparent blank holder and then thermally connected. Such a method is known for example from WO 2006/000273 AI.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle wird in einem ersten Schritt ein Folienstapel wie beschrieben hergestellt und in weiteren Schritten der Folienstapel in einem Batteriezellengehäuse angeordnet. Das Batteriezellengehäuse wird mit einem Elektrolyten befüllt und verschlossen. In a method according to the invention for producing a battery cell, a film stack is produced as described in a first step and arranged in further steps of the film stack in a battery cell housing. The battery cell housing is filled with an electrolyte and sealed.
Die Batteriezelle kann sowohl eine Primärbatteriezelle als auch eine The battery cell can be both a primary battery cell and a
Sekundärbatteriezelle bzw. Akkumulatorzelle sein, welche eingerichtet ist, elektrische Energie zu speichern und chemische Reaktionsenergie in elektrische Energie umzuwandeln und umgekehrt. Secondary battery cell or accumulator cell, which is adapted to store electrical energy and convert chemical reaction energy into electrical energy and vice versa.
Die Erfindung ist auf alle Arten von Zellen anwendbar, die aus einzelnen Folien aufgebaut werden, zum Beispiel Lithium-Ionen-Batterien, Lithium-Schwefel- Batterien, Magnesium-Batterien. Insbesondere kann die Batteriezelle eine Lithium-Ionen-Zelle sein, die sich typischerweise durch besonders hohe The invention is applicable to all types of cells made up of individual foils, for example lithium-ion batteries, lithium-sulfur batteries, magnesium batteries. In particular, the battery cell may be a lithium-ion cell, which is typically characterized by particularly high
Energiedichte, thermische Stabilität und geringe Selbstentladung auszeichnet. Der Einsatzzweck für die vorgestellte Batteriezelle kann insbesondere in Kraftfahrzeugen sein wie Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeugen und Plug-In- Hybridfahrzeugen. Energy density, thermal stability and low self-discharge distinguishes. The intended use for the presented battery cell can be in particular in motor vehicles such as electric vehicles, hybrid vehicles and plug-in hybrid vehicles.
Als erste Elektrode für Lithium-Ionen-Zellen wird bevorzugt eine doppelseitig beschichtete Elektrode eingesetzt. Insbesondere wird vorgeschlagen, eine Kathode zum Beispiel der Form LiNixMnyCoz02, LiNiCoAI02, LiCo02, LiMn204, LiFeP04 oder Modifikationen daraus zu verwenden. Als Anoden werden bevorzugt Interkalationsanoden eingesetzt, insbesondere Graphit, Carbon Nanotubes oder Buckyballs. Alternativ können Konversionsanoden, z. B. Si, Sn, verwendet werden. As a first electrode for lithium-ion cells, a double-sided coated electrode is preferably used. In particular, it is proposed to use a cathode, for example of the form LiNixMn y Co z 02, LiNiCoAlO 2 , LiCoO 2 , LiMn 2 04, LiFePo 4 or modifications thereof. As anodes will be preferably used intercalation anodes, in particular graphite, carbon nanotubes or buckyballs. Alternatively, conversion anodes, e.g. As Si, Sn can be used.
Der Einsatzort der erfindungsgemäß hergestellten Elektrodenstapel ist beispielsweise gestapelte Lithium-Ionen-Pouchzellen, Hardcase-Zellen, insbesondere prismatische Hardcase-Zellen, BEV, Nutshell-Zellen und The site of use of the electrode stacks produced according to the invention is, for example, stacked lithium ion pouch cells, hardcase cells, in particular prismatic hardcase cells, BEV, Nutshell cells and
Mikrozellen. Microcells.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Der Einsatz keramikbeschichteter Separatoren verspricht eine höhere Sicherheit und Zuverlässigkeit der Lithium-Ionen-Zellen für den Einsatz zum Beispiel in Automotive-Anwendungen. Keramikbeschichtete Polyolefinseparatoren weisen darüber hinaus Vorteile in Bezug auf Hochvoltstabilität auf. The use of ceramic-coated separators promises greater safety and reliability of lithium-ion cells for use, for example, in automotive applications. Ceramic-coated polyolefin separators also have advantages in terms of high-voltage stability.
Vorteilhaft wird die Schrumpfung des Separators bei Temperatureinwirkung vermieden. Advantageously, the shrinkage of the separator is avoided in the action of temperature.
Die vorliegende Erfindung stellt den Erhalt der Vorteile der keramikbeschichteten Polyolefinseparatoren sicher und ermöglicht eine kostengünstige The present invention ensures the preservation of the advantages of the ceramic-coated polyolefin separators and enables a cost-effective
Verbindungstechnik insbesondere ohne den Einsatz von adhäsiven Joining technology in particular without the use of adhesive
Zusatzwerkstoffen wie Klebstoffen oder Klebebändern. Additional materials such as adhesives or adhesive tapes.
Die Erfindung erlaubt, bei der Herstellung der Folienstapel die The invention allows, in the production of the film stack the
Stapelgeschwindigkeit im Vergleich zum Stand der Technik zu erhöhen. Der Stapelprozess kann technisch weiter in Richtung Hochgeschwindigkeitsstapeln optimiert werden. Durch die Erhöhung der Stapelgeschwindigkeit kann die Zellproduktion erhöht werden. Stacking speed compared to the prior art increase. The stacking process can be technically further optimized in the direction of high-speed stacking. By increasing the stack speed, cell production can be increased.
Weiter vorteilhaft wird die Lageänderung der einzelnen Schichten zueinander vermieden, so dass eine zuverlässige Fixierung im Zellverbund erreicht wird. Further advantageously, the change in position of the individual layers is avoided to each other, so that a reliable fixation in the cell assembly is achieved.
Durch die Vorkonditionierung der Separatorfolien zu einer Tasche mit innen liegender und gleichzeitig fixierter Elektrode können z. B. Lithium-Ionen- Zellstapel schnell und positionsgenau aufgebaut werden. Während bei derzeitig eingesetzten Stapelprozessen, welche typischerweise auf Pick&Place-Techniken basieren, bei denen die Kathoden-, Separatoren- und Anodenfolien alternierend aufeinander abgelegt werden, die Taktzeiten unterhalb von 10 Hz und die Positioniergenauigkeiten nur bei 0,5 mm liegen, kann durch die vorgeschlagene Technologie die Taktzeit und die Positioniergenauigkeit über die angegebenen Zahlenwerte hinaus erhöht werden. By preconditioning the Separatorfolien to a bag with internal and simultaneously fixed electrode z. B. lithium-ion Cell stacks are built up quickly and accurately. While in currently used batch processes, which are typically based on pick & place techniques in which the cathode, separator and anode foils are alternately stacked, the cycle times below 10 Hz and the positioning accuracies are only 0.5 mm, can by the proposed Technology the cycle time and the positioning accuracy beyond the specified numerical values are increased.
Die Erfindung verspricht eine Erhöhung der Volumenausnutzung des The invention promises an increase in the volume utilization of
Zellgehäuses, d. h. der räumlichen Kapazität der Zelle. Des Weiteren erlaubt die Erfindung auch eine Verringerung des Materialausschusses. Cell housing, d. H. the spatial capacity of the cell. Furthermore, the invention also allows a reduction of material scrap.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings and the description below.
Es zeigen Show it
Figur 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäß präparierte Separatorfolie, Figur 2 eine Draufsicht auf eine Anordnung mit einer erfindungsgemäß Figure 1 is a plan view of a separator sheet prepared according to the invention, Figure 2 is a plan view of an arrangement with an inventive
präparierten Separatorzelle und einer ersten Elektrodenfolie,  prepared separator cell and a first electrode foil,
Figur 3 eine durchscheinende Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Tasche, in welcher eine erste Elektrodenfolie angeordnet ist, 3 shows a translucent plan view of a pocket according to the invention, in which a first electrode foil is arranged, FIG.
Figur 4 zwei Schritte in einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren, Figur 5 eine Draufsicht auf eine Anordnung mit einer erfindungsgemäß Figure 4 shows two steps in a manufacturing method according to the invention, Figure 5 is a plan view of an arrangement with an inventive
präparierten Separatorfolie und darauf angeordneten ersten prepared Separatorfolie and arranged thereon first
Elektrodenfolien und einer weiteren Separatorfolie Electrode foils and another Separatorfolie
Figur 6 eine durchscheinende Draufsicht auf erfindungsgemäße Taschen, in welchen erste Elektrodenfolien angeordnet sind, in Durchsicht und Figur 7 eine schematische Darstellung eines Verfahrensschritts zur FIG. 6 shows a translucent plan view of pockets according to the invention, in which first electrode foils are arranged, in a perspective view, and FIG. 7 shows a schematic representation of a method step for
Herstellung des Folienstapels.  Production of the film stack.
Ausführungsformen der Erfindung In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Komponenten mit gleichen oder ähnlichen Embodiments of the invention In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar components with the same or similar
Bezugszeichen bezeichnet, wobei in Einzelfällen auf eine wiederholte Designated reference numerals, wherein in individual cases to a repeated
Beschreibung dieser Komponenten verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar. Description of these components is omitted. The figures illustrate the subject matter of the invention only schematically.
Figur 1 zeigt eine Separatorfolie 4, die zur Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren vorbereitet ist. FIG. 1 shows a separator film 4 which is prepared for use in the method according to the invention.
Die Separatorfolie 4 weist einen rechteckigen Grundriss auf und umfasst eine erste Separatorfolienhälfte 4a und eine zweite Separatorfolienhälfte 4b, welche jeweils beispielhaft einen quadratischen Grundriss aufweisen. Die erste The separator film 4 has a rectangular outline and comprises a first separator film half 4a and a second separator film half 4b, each of which has a square plan view by way of example. The first
Separatorfolienhälfte 4a und die zweite Separatorfolienhälfte 4b sind bezüglich einer Achse y, die eine Hauptachse der Separatorfolie 4 bildet, Separator film half 4a and the second separator film half 4b are relative to an axis y, which forms a major axis of the separator film 4,
spiegelsymmetrisch ausgebildet. formed mirror-symmetrically.
Die Separatorfolie 4 weist eine erste Schicht 6 auf, die ein Polymermaterial, insbesondere eine Polyolefinfolie wie biaxial verstrecktes PP, PE usw. enthält. Die erste Schicht 6 ist einseitig mit einer Keramik beschichtet, z. B. mit AI2O3 oder Böhmit. Die Keramikschicht 8 bedeckt zunächst die gesamte erste Schicht 6 der Separatorfolie 4, was nicht dargestellt ist. Dargestellt in Figur 1 ist die Separatorfolie 4, nachdem an definierten Stellen 10 ein lokaler Abtrag der Keramikschicht 8 erfolgt ist. Der lokale Abtrag kann beispielsweise mittels eines Faserlasers, vorzugsweise gepulste Laserstrahlung, am meisten bevorzugt Ultrakurzpuls-Laserstrahlung mit Pulsdauern im Bereich von Piko- oder The separator film 4 has a first layer 6 which contains a polymer material, in particular a polyolefin film such as biaxially oriented PP, PE, etc. The first layer 6 is coated on one side with a ceramic, z. B. with AI2O3 or boehmite. The ceramic layer 8 first covers the entire first layer 6 of the separator film 4, which is not shown. Shown in FIG. 1 is the separator film 4, after a local removal of the ceramic layer 8 has taken place at defined locations 10. The local ablation may, for example, by means of a fiber laser, preferably pulsed laser radiation, most preferably ultrashort pulse laser radiation with pulse durations in the range of pico or
Femtosekunden oder mittels eines Excimerlasers erfolgt sein. Femtoseconds or be done by means of an excimer laser.
Die definierten Stellen 10, an denen die Keramikschicht 8 abgetragen wurde, sind bezüglich der Achse y symmetrisch angeordnet, d. h. dass die erste Separatorfolienhälfte 4a und die zweite Separatorfolienhälfte 4b The defined locations 10 at which the ceramic layer 8 has been removed are arranged symmetrically with respect to the axis y, ie. H. in that the first separator film half 4a and the second separator film half 4b
spiegelsymmetrisch definierte Stellen 10 aufweisen, an denen die have mirror-symmetrically defined locations 10, where the
Keramikschicht 8 abgetragen wurde. Ceramic layer 8 was removed.
Der beschriebene spiegelsymmetrische Aufbau der ersten und zweiten The described mirror-symmetrical structure of the first and second
Separatorfolienhälften 4a, 4b ist dadurch bedingt, dass die erste Separatorfolienhälfte 4a während des Herstellungsverfahrens des Folienstapels 2 auf die zweite Separatorfolienhälfte 4b entlang einer Faltlinie 12, welche mit der Achse y zusammenfällt, gefaltet wird. In Figur 1 ist dies durch die beiden Pfeile angedeutet. Die definierten Stellen 10 befinden sich am Rand der Separatorfolie 4. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die erste und die zweite Separator film halves 4a, 4b is due to the fact that the first Separator film half 4a during the manufacturing process of the film stack 2 on the second separator film half 4b along a fold line 12 which coincides with the axis y, is folded. In Figure 1, this is indicated by the two arrows. The defined locations 10 are located at the edge of the separator film 4. In the illustrated embodiment, the first and the second
Separatorfolienhälfte 4a, 4b jeweils sieben definierte Stellen 10 auf, welche entlang des Rands positioniert sind. Vier definierte Stellen 10 sind dabei in den Ecken des quadratischen Grundrisses angeordnet und weitere drei definierte Stellen 10 sind jeweils in der Mitte einer Seite angeordnet. Alternative  Separator film half 4a, 4b each have seven defined locations 10, which are positioned along the edge. Four defined locations 10 are arranged in the corners of the square outline and further three defined locations 10 are each arranged in the middle of one side. alternative
Ausführungsformen sind selbstverständlich möglich, so können etwa die in denEmbodiments are of course possible, such as in the
Ecken gelegenen definierten Stellen 10 nicht vorhanden sein oder etwa die in den Seiten gelegenen definierten Stellen 10 nicht vorhanden sein. Defined corners 10 located not be present or about lying in the pages defined locations 10 may not be present.
Selbstverständlich können weitere definierte Stellen 10 vorgesehen sein, beispielsweise zusätzlich zu den Ecken jeweils zwei oder mehr definierte Stellen 10 pro Seitenkante. Zentral, also jeweils in der Mitte einer SeparatorfolienhälfteOf course, further defined locations 10 may be provided, for example, in addition to the corners in each case two or more defined locations 10 per side edge. Central, ie in the middle of a Separatorfolienhälfte
4a, 4b, kann eine achte definierte Stelle 10 vorgesehen sein. 4a, 4b, an eighth defined point 10 may be provided.
Figur 2 zeigt die Separatorfolie 4 aus Figur 1, wobei auf der zweiten Figure 2 shows the Separatorfolie 4 of Figure 1, wherein on the second
Separatorfolienhälfte 4b eine erste Elektrodenfolie 14 angeordnet ist. Die erste Elektrodenfolie 14 umfasst einen beispielhaft quadratisch geformten Bereich mit aktiven Schichten 16 und einen Stromableiter 18. Der Bereich mit den aktiven Schichten 16 ist bezüglich der zweiten Separatorfolienhälfte 4b zentral angeordnet und von den definierten Stellen 10 umgeben. Die erste Separator film half 4b, a first electrode film 14 is arranged. The first electrode foil 14 comprises an exemplary square-shaped region with active layers 16 and a current conductor 18. The region with the active layers 16 is arranged centrally with respect to the second separator foil half 4b and surrounded by the defined locations 10. The first
Elektrodenfolie 14 ist in ihren Abmessungen etwas kleiner als die zweite Electrode foil 14 is slightly smaller in size than the second
Separatorfolienhälfte 4b ausgebildet, so dass ein Rand in allen Richtungen übersteht, auf dem sich die definierten Stellen 10 befinden. Der Stromableiter 18 steht nach Art eines Fähnchens über die Separatorfolie 4 hinaus und dient der Kontaktierung der ersten Elektrodenfolie 14 von außen. Figur 3 zeigt eine Tasche 20, welche nach Faltung der in Figur 2 dargestelltenSeparator film half 4b formed so that an edge protrudes in all directions on which the defined locations 10 are located. The current collector 18 projects beyond the separator foil 4 in the manner of a flag and serves to contact the first electrode foil 14 from the outside. FIG. 3 shows a pocket 20 which, after folding, is shown in FIG
Anordnung mit der ersten Elektrodenfolie 14 und der Separatorfolie 4 entsteht. Dabei wurde die erste Separatorfolienhälfte 4a entlang der Faltlinie 12 auf die zweite Separatorfolienhälfte 4b gefaltet, wie durch die Pfeile in Figur 2 Arrangement with the first electrode foil 14 and the separator 4 is formed. In this case, the first separator film half 4a was folded along the fold line 12 onto the second separator film half 4b, as indicated by the arrows in FIG. 2
angedeutet. Die Tasche 20 umfasst daher zwei Lagen der Separatorfolie 4, nämlich eine untere Lage, welche durch die zweite Separatorfolienhälfte 4b gebildet ist, darauf angeordnet die erste Elektrodenfolie 14, und darüber eine ober Lage, die durch die erste Separatorfolienhälfte 4a gebildet ist. Der indicated. The pocket 20 therefore comprises two layers of the separator film 4, namely a lower layer which passes through the second separator film half 4b formed thereon, the first electrode film 14 is disposed thereon, and above, an upper layer formed by the first separator film half 4a. Of the
Stromableiter 18 steht über die Tasche 20 hinaus. Current conductor 18 is beyond the bag 20 addition.
Die definierten Stellen 10 sind nun in den Ecken der Tasche 20 angeordnet und zusätzlich gibt es drei definierte Stellen 10, welche die Ecken interpolieren. The defined locations 10 are now located in the corners of the pocket 20 and in addition there are three defined locations 10 which interpolate the corners.
Figur 4 zeigt einen Schritt im Herstellungsverfahren eines Folienstapels 2, wobei die mit Bezug zu Figur 3 beschriebene Tasche 20 zunächst an den definierten Stellen 10 verarbeitet wird. Die definierten Stellen 10 bilden Verbindungsstellen, wo nun die übereinanderliegenden, von Keramik befreiten Bereiche der FIG. 4 shows a step in the production process of a film stack 2, wherein the pocket 20 described with reference to FIG. 3 is first processed at the defined locations 10. The defined locations 10 form connection points, where now the superimposed, ceramic-free areas of
Separatorfolie 4 vorliegen. An den definierten Stellen 10 werden die betreffenden Schichten mittels Ultraschall oder anderen Verfahren verbunden. Separator 4 are present. At the defined locations 10, the respective layers are connected by means of ultrasound or other methods.
Über so genannte Pick&Place-Techniken, beispielsweise Roboter in Scara- oder Delta-Bauweise, wird die Tasche 20 in eine Montageform überführt, welche durch Positionierführungen 24 angedeutet ist. Die Positionierführungen 24 sind so angeordnet, dass eine wechselnde Anordnung von Taschen 20 und zweiten Elektrodenfolien 22 aufeinander den Folienstapel 2 bildet. Wie in Figur 4 dargestellt, weist die zweite Elektrodenfolie 22 in etwa ähnliche Abmessungen wie die Tasche 20 auf, d. h. in dieser Ausführungsform ähnliche Abmessungen wie die ersten oder zweiten Separatorfolienhälften 4a, 4b. Lediglich in Richtung des Stromableiters 18 der zweiten Elektrodenfolie 22 verbleibt ein About so-called pick & place techniques, such as robots in Scara or delta design, the bag 20 is transferred to an assembly form, which is indicated by positioning guides 24. The positioning guides 24 are arranged so that an alternating arrangement of pockets 20 and second electrode foils 22 on each other forms the film stack 2. As shown in Figure 4, the second electrode foil 22 has approximately similar dimensions as the pocket 20, i. H. dimensions similar to the first or second separator film halves 4a, 4b in this embodiment. Only in the direction of the current collector 18 of the second electrode foil 22 remains
Positionierspalt 25. Positioning gap 25.
Das mit Bezug zu Figuren 1 bis 4 dargestellte und beschriebene The illustrated and described with reference to Figures 1 to 4
Ausführungsbeispiel ermöglicht Taktzeiten von 10 Hz oder darüber hinaus sowie Positioniergenauigkeiten von weniger als 0,5 mm zwischen den Separator- und Elektrodenfolien 4, 14, 22 sowie bezüglich der Elektrodenfolien 14, 22 Embodiment allows cycle times of 10 Hz or beyond and positioning accuracy of less than 0.5 mm between the separator and electrode films 4, 14, 22 and with respect to the electrode films 14, 22nd
untereinander. among themselves.
Die Elektrodenfolien 14, 22 sind bevorzugt doppelseitig beschichtete The electrode films 14, 22 are preferably coated on both sides
Elektrodenfolien 14, 22, was sowohl die Kathode als auch die Anode betrifft. Alternativ können einseitig beschichtete Elektrodenfolien 14, 22 vorgesehen sein. Weiterhin wird bevorzugt die Kathodenfolie als erste Elektrodenfolie 14 in der Tasche 20 positioniert, da diese im Allgemeinen etwas kleiner als die Electrode sheets 14, 22, which affects both the cathode and the anode. Alternatively, unilaterally coated electrode films 14, 22 may be provided. Furthermore, the cathode foil is preferred as the first electrode foil 14 in the Pocket 20 is positioned as this is generally slightly smaller than the
Anodenfolie ausgebildet ist. Die zweiten Elektrodenfolien 22 sind dann entsprechend als Anodenfolien ausgeführt. Alternativ kann die Anodenfolie die erste Elektrodenfolie 14 und die Kathodenfolie die zweite Elektrodenfolie 22 bilden. Anode foil is formed. The second electrode films 22 are then designed accordingly as anode foils. Alternatively, the anode foil may form the first electrode foil 14 and the cathode foil may form the second electrode foil 22.
Es kann vorgesehen sein, dass die Separatorfolie 4, welche mit Bezug zu Figur 1 dargestellt und beschrieben worden ist, als kontinuierlich zugeführtes Folienband bereitgestellt wird. Der Zuschnitt in die einzelnen Separatorfolien 4 kann beispielsweise nach der Positionierung der erste Elektrodenfolie 14 erfolgen oder vorher. Dabei kann der Falt- und Schneideprozess in einem kombinierten Montageschritt erfolgen. It can be provided that the separator film 4, which has been illustrated and described with reference to FIG. 1, is provided as a continuously fed film strip. The cutting into the individual separator foils 4 can take place, for example, after the positioning of the first electrode foil 14 or beforehand. The folding and cutting process can take place in a combined assembly step.
Mit Bezug zu Figur 5 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, wobei zunächst eine Separatorfolie 4 bereitgestellt wird, die, wie mit Bezug zu Figur 1 beschrieben, die erste Schicht 6 und die With reference to FIG. 5, a further embodiment of the method according to the invention is shown, wherein initially a separator film 4 is provided, which, as described with reference to FIG. 1, the first layer 6 and the
Keramikschicht 8 aufweist (in Figur 5 nicht extra dargestellt), wobei die Ceramic layer 8 has (not separately shown in Figure 5), wherein the
Keramikschicht 8 an definierten Stellen 10 abgetragen wurde. Weiterhin wird eine weitere Separatorfolie 40 bereitgestellt, die so ausgebildet ist, so dass die definierten Stellen 10 bei Ablage der weiteren Separatorfolie 40 auf der Ceramic layer 8 was removed at defined locations 10. Furthermore, a further separator film 40 is provided, which is formed in such a way that the defined locations 10 on depositing the further separator film 40 on the
Separatorfolie 4 zur Deckung kommen.  Separator 4 come to cover.
Das mit Bezug zu Figuren 5 bis 7 dargestellte und beschriebene Verfahren umfasst jedoch keinen Faltschritt. Stattdessen werden die Separatorfolie 4 und die weitere Separatorfolie 40 als Separatorfolienbahnen 26, 28 bereitgestellt, eine Anordnung mit ersten Elektrodenfolien 14 und der ersten However, the method illustrated and described with reference to FIGS. 5 to 7 does not include a folding step. Instead, the separator film 4 and the further separator film 40 are provided as separator film webs 26, 28, an assembly having first electrode films 14 and the first one
Separatorfolienbahn 26 geschaffen, wobei die ersten Elektrodenfolien 14 auf der ersten Separatorfolienbahn 26 positioniert sind. Die zweite Separatorfolienbahn 28 wird daraufhin zugeführt und auf der Anordnung mit den ersten Separator film web 26 is provided, wherein the first electrode films 14 are positioned on the first Separatorfolienbahn 26. The second Separatorfolienbahn 28 is then supplied and on the arrangement with the first
Elektrodenfolien 14 und der ersten Separatorfolienbahn 26 positioniert. Electrode sheets 14 and the first Separatorfolienbahn 26 positioned.
Figur 6 zeigt die mit Bezug zu Figur 5 beschriebene Anordnung nach FIG. 6 shows the arrangement described with reference to FIG
Positionierung der zweiten Separatorfolienbahn 28 auf der ersten Positioning the second separator film web 28 on the first
Separatorfolienbahn 26. Die zweite Separatorfolienbahn 28 ist Separator film web 26. The second separator film web 28 is
spiegelsymmetrisch zur ersten Separatorfolienbahn 26 bezüglich der Lage und Anordnung der definierten Stellen 10 ausgebildet, so dass diese bei der mirror-symmetrical to the first Separatorfolienbahn 26 with respect to the position and Arrangement of the defined locations 10 formed so that they in the
Positionierung aufeinanderfallen. Positioning each other.
In Figur 6 ist dargestellt, wie an den definierten Stellen 10 Verbindungsschritte erfolgen, beispielsweise mittels Ultraschall oder den zuvor beschriebenen thermischen Methoden. Weiterhin ist es dargestellt, dass mittels eines FIG. 6 shows how connecting steps take place at the defined locations, for example by means of ultrasound or the thermal methods described above. Furthermore, it is shown that by means of a
Laserschnitts 30 entlang der Schneidelinien 32 die Separatorfolienbahnen 26, 28 in die einzelnen Taschen 20 vereinzelt werden. In dem dargestellten Beispiel sind die Taschen 20 rechteckig ausgestaltet. Laser cut 30 along the cutting lines 32, the Separatorfolienbahnen 26, 28 are separated into the individual pockets 20. In the illustrated example, the pockets 20 are designed rectangular.
Figur 7 zeigt den Schritt des Anordnens der Taschen 20 in einem Figure 7 shows the step of placing the pockets 20 in one
Montagewerkzeug, das durch die Positionierführungen 24 dargestellt ist und der zweiten Elektrodenfolien 22 zum Folienstapel 2. Mit Bezug zu Figuren 1 bis 4 wurde ein Folienstapel 2 beschrieben, welcher imAssembly tool, which is represented by the positioning guides 24 and the second electrode films 22 to the film stack 2. With reference to Figures 1 to 4, a film stack 2 has been described, which in
Wesentlichen quadratisch ausgebildet ist und mit Bezug zu Figuren 5 bis 7 wurde ein Folienstapel 2 beschrieben, welcher rechteckig ausgebildet ist. Dem Essentially square and with reference to Figures 5 to 7, a film stack 2 has been described, which is rectangular. the
Fachmann ist ersichtlich, dass die beschriebenen Verfahren nicht auf die dargestellten Geometrien beschränkt sind. One skilled in the art will appreciate that the described methods are not limited to the illustrated geometries.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr sind innerhalb des angegebenen Bereichs weitere Abwandlungen und Ergänzungen möglich, die dem Fachmann ersichtlich sind. The invention is not limited to the described embodiments. Rather, within the given range further modifications and additions are possible, which are apparent to those skilled.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung eines Folienstapels (2) für eine Batteriezelle mit den folgenden Schritten: A method of making a film stack (2) for a battery cell, comprising the steps of:
a) Bereitstellen einer Separatorfolie (4) mit zumindest einer ersten  a) providing a Separatorfolie (4) with at least a first
Schicht (6), die ein Polyolefin aufweist, und zumindest einer Keramikschicht (8),  Layer (6) comprising a polyolefin and at least one ceramic layer (8),
b) Abtragen der Keramikschicht (8) an definierten Stellen (10) der  b) removal of the ceramic layer (8) at defined locations (10) of
Separatorfolie (4) mittels eines Lasers,  Separator foil (4) by means of a laser,
c) Anordnen einer ersten Elektrodenfolie (14) auf der Separatorfolie (4), d) Verbinden der Separatorfolie (4) an den definierten Stellen (10), an denen die Keramikschicht (8) abgetragen wurde,  c) arranging a first electrode film (14) on the separator film (4), d) connecting the separator film (4) at the defined locations (10) at which the ceramic layer (8) has been removed,
dl) mit einer weiteren Separatorfolie (40) oder d2) nach Faltung mit sich selbst  dl) with another separator film (40) or d2) after folding with itself
zur Ausbildung einer Tasche (20), in welcher die erste Elektrodenfolie (14) angeordnet ist, und  for forming a pocket (20) in which the first electrode foil (14) is arranged, and
e) Anordnen derartig hergestellter Taschen (20) und zweiter  e) arranging such manufactured bags (20) and second
Elektrodenfolien (22) zu Folienstapeln (2).  Electrode foils (22) to foil stacks (2).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser einen gepulsten Laserstrahl mit Pulsbreiten von 80 fs bis 100 ps aufweist. 2. The method according to claim 1, characterized in that the laser has a pulsed laser beam with pulse widths of 80 fs to 100 ps.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass der Laser eine Wellenlänge von 300 nm bis 1100 nm, bevorzugt 343 nm, 515 nm oder 1030 bis 1064 nm aufweist, oder dass der Laser eine Wellenlänge von 100 nm bis 300 nm, bevorzugt 157 nm, 193 nm oder 248 nm aufweist.  in that the laser has a wavelength of 300 nm to 1100 nm, preferably 343 nm, 515 nm or 1030 to 1064 nm, or that the laser has a wavelength of 100 nm to 300 nm, preferably 157 nm, 193 nm or 248 nm ,
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die definierten Stellen (10) der Separatorfolie (4) im Schritt b) von von 1 mm2 bis 10 cm2 groß ausgebildet sind, bevorzugt quadratisch von 5 mm x 5 mm bis 10 mm x 10 mm, rechteckig von 5 mm x 10 mm bis 10 mm x 20 mm oder kreisförmig mit einem Radius von 1 mm bis 10 mm oder linienförmig ausgebildet sind. characterized in that the defined locations (10) of the separator film (4) in step b) are formed from 1 mm 2 to 10 cm 2 in size, preferably square of 5 mm x 5 mm to 10 mm x 10 mm, rectangular of 5 mm x 10 mm to 10 mm x 20 mm or circular with a radius of 1 mm to 10 mm or are formed linear.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die definierten Stellen (10) der Separatorfolie (4) im Schritt b) spiegelsymmetrisch zu einer Hauptachse der Separatorfolie (4) zueinander angeordnet sind. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the defined locations (10) of the separator film (4) in step b) are arranged mirror-symmetrically to a main axis of the separator film (4) to each other.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass pro Tasche (20) die Anzahl der definierten Stellen (10) von 3 bis 20, bevorzugt 4 bis 12 ist. Method according to one of the preceding claims, characterized in that per pocket (20), the number of defined locations (10) of 3 to 20, preferably 4 to 12.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die definierten Stellen (10) mittels Polymer- Ultraschallschweißen, Laserschweißen, Heißsiegeln, thermischem Bonden, Nähen, Rändeln und/oder Nadeln miteinander verbunden werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the defined locations (10) by means of polymer ultrasonic welding, laser welding, heat sealing, thermal bonding, sewing, knurling and / or needles are interconnected.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die definierten Stellen (10) mittels Method according to one of the preceding claims, characterized in that the defined locations (10) by means of
Laserdurchstrahlschweißen miteinander verbunden werden. Laser transmission welding are interconnected.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Separatorfolie (4) und die weitere Method according to one of the preceding claims, characterized in that the separator film (4) and the other
Separatorfolie (40) als Separatorfolienbahnen (26, 28) bereitgestellt werden. Separator film (40) as Separatorfolienbahnen (26, 28) are provided.
Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle, wobei in einem ersten Schritt ein Folienstapel (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt wird und in weiteren Schritten der Folienstapel (2) in einem Batteriezellengehäuse angeordnet wird, das Batteriezellengehäuse mit einem Elektrolyten befüllt und verschlossen wird. A method for producing a battery cell, wherein in a first step, a film stack (2) according to any one of claims 1 to 9 is prepared and in further steps of the film stack (2) is arranged in a battery cell housing, the battery cell housing is filled with an electrolyte and sealed.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018206036A1 (en) * 2018-04-20 2019-10-24 Robert Bosch Gmbh Method for producing a battery element for a battery cell and use
US11171385B2 (en) * 2018-07-12 2021-11-09 GM Global Technology Operations LLC Method of forming a separator for a lithium-ion battery
GB2575785B (en) * 2018-07-20 2021-12-22 Dyson Technology Ltd Stack for an energy storage device
DE102021210275B4 (en) 2021-09-16 2024-02-29 Volkswagen Aktiengesellschaft Process for producing a battery
FR3141802A1 (en) * 2022-11-04 2024-05-10 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Electrochemical accumulator whose separator impregnated with liquid electrolyte presents zones with differentiated thermal stability properties.

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05314994A (en) * 1992-05-12 1993-11-26 Yuasa Corp Manufacture of battery
DE102004030619A1 (en) 2004-06-24 2006-01-12 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Method for joining workpieces made of plastic
JP2008059966A (en) * 2006-09-01 2008-03-13 Hitachi Maxell Ltd Nonaqueous secondary battery
US7862627B2 (en) * 2007-04-27 2011-01-04 Front Edge Technology, Inc. Thin film battery substrate cutting and fabrication process
WO2008153749A1 (en) * 2007-05-25 2008-12-18 Massachusetts Institute Of Technology Batteries and electrodes for use thereof
CN201146222Y (en) * 2007-12-14 2008-11-05 天津力神电池股份有限公司 Novel lamination type lithium ion secondary battery
JP2009289418A (en) * 2008-05-27 2009-12-10 Nec Tokin Corp Manufacturing method of laminated secondary battery
DE102009034674A1 (en) 2009-07-24 2011-01-27 Li-Tec Battery Gmbh Lithium Ion Battery
DE102010044080A1 (en) 2010-11-17 2012-05-24 Varta Microbattery Gmbh Production process for electrodes
CN103608967B (en) * 2011-06-17 2017-05-10 应用材料公司 Thin film battery fabrication with mask-less electrolyte deposition
FR2979473B1 (en) * 2011-08-29 2013-08-16 Batscap Sa LONG-TERM ENERGY STORAGE ASSEMBLY WITH INTERMEDIATE CONNECTION PIECE
JP5333617B2 (en) * 2012-02-03 2013-11-06 株式会社豊田自動織機 Electrode storage separator, power storage device, and vehicle
CN108054326A (en) 2012-08-06 2018-05-18 住友化学株式会社 The manufacturing method of the manufacturing method of separator, separator and secondary cell
CN103094618A (en) * 2012-12-19 2013-05-08 天津市捷威动力工业有限公司 Bag-making type lithium ion battery and preparation method thereof
JP6045921B2 (en) * 2013-01-21 2016-12-14 オートモーティブエナジーサプライ株式会社 Multilayer battery and manufacturing method thereof
JP2015015147A (en) * 2013-07-04 2015-01-22 株式会社東芝 Electrode forming apparatus
DE102013224302A1 (en) 2013-11-27 2015-06-11 Robert Bosch Gmbh Electrochemical cell and method for producing an electrochemical cell
JP2015153579A (en) * 2014-02-13 2015-08-24 住友電気工業株式会社 Bag-shaped separator, manufacturing method for the same and power storage device
WO2015145551A1 (en) * 2014-03-24 2015-10-01 日産自動車株式会社 Separator joining method for electrical device, and separator joining device for electrical device
JP6427909B2 (en) * 2014-03-24 2018-11-28 日産自動車株式会社 Separator joining device for electrical devices
DE102014210803A1 (en) * 2014-06-05 2015-12-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Electric energy storage element, method and apparatus for its manufacture
CN205583052U (en) * 2016-03-18 2016-09-14 中山市众旺德新能源科技有限公司 System pocket type lithium ion battery

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