EP3794660A1 - Device for the electrochemical processing of components of a battery cell, method for operating same and use thereof - Google Patents

Device for the electrochemical processing of components of a battery cell, method for operating same and use thereof

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EP3794660A1
EP3794660A1 EP19721594.0A EP19721594A EP3794660A1 EP 3794660 A1 EP3794660 A1 EP 3794660A1 EP 19721594 A EP19721594 A EP 19721594A EP 3794660 A1 EP3794660 A1 EP 3794660A1
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EP
European Patent Office
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coating
cavity
electrode
walls
electrodes
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Application number
EP19721594.0A
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German (de)
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Inventor
Ulrich Berner
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
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    • H01M4/139Processes of manufacture
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    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B05D3/002Pretreatement
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    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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Definitions

  • the present invention relates to a device for
  • Batteries are usually used to store electrical energy. With these one differentiates so-called primary batteries, which can be loaded only once and so-called secondary batteries, which are several times rechargeable. Typically, such batteries include a plurality of individual battery cells. In the area of secondary battery cells, too
  • Lithium-ion battery cells each include a cathode as positive
  • Electrode and an anode as a negative electrode each comprise a metallic current collector, on or on which an electrochemical active material is applied, on the surface of which the electrical Electricity storage underlying electrochemical processes run off.
  • metal oxides are usually used as active material for cathodes.
  • carbonaceous active materials such as graphite or amorphous carbon (hard carbon) are used or silicon or a lithium titanate. If metallic lithium is used as the electrode material, then this serves as a current conductor geichzeitig.
  • Battery cells are used in particular solid electrolyte materials. These support in a deposition of lithium, for example, when charging the battery cell a flat level deposition of metallic lithium in the anode and prevent lithium grows up in the form of dendrites.
  • solid electrolytes with a submicron or nanostructure are used.
  • a metal-air battery in which the air supplied to the battery is cleaned before entering via a cleaning unit.
  • the cleaning is done by the absorption of impurities. In this way, for example, water can be removed from the supplied air.
  • a monitoring device in a motor vehicle battery determines the water content within the battery. In this way, safety-critical conditions can be avoided.
  • Coatings partly undergo a complex drying process.
  • An alternative to this is the use of solvent-free processes for the production of electrodes and separators for battery cells. For example, if a corresponding electrode by means of such
  • Dry prepared, for example, a mixture of a
  • Solvent brought into a flowable state and then applied to a corresponding substrate.
  • a similar procedure is also possible in the production of separators or solid electrolytes.
  • the resulting electrodes or separators contain no solvent residues, but it can still be expected with small amounts of water, which are bound in the material of the electrode or the separator. These are ultimately difficult to remove.
  • an apparatus for the production of components for battery cells, in particular for lithium-containing battery cells which in addition to a receiving device for reversibly receiving a
  • coating substrate further comprises a coating device.
  • This comprises a cavity for guiding a coating agent.
  • the cavity itself is limited by walls, wherein at least part of the walls is at least partially formed by an electrode.
  • the electrode is electrically contacted, so that within the cavity in a simple manner, an electrochemical machining of the coating composition is possible.
  • the cavity provided within the coating device has two electrodes for guiding a coating agent, these at least partially being two
  • Coating means leading cavity is relatively low and in this way a high conversion rate of an electrochemical treatment of the guided in the cavity coating agent is achieved.
  • Coating agent is greater than transverse to the flow direction of the
  • the device comprises a means for translational movement of the receiving device and / or the coating agent, so that during a coating the receiving device and the coating agent can be guided relative to each other in the longitudinal direction of a substrate to be coated. In this way, a particularly uniform coating of a substrate to be coated within the device can be ensured.
  • the invention comprises the device for the production of components for
  • Battery cell control means for controlling a voltage source, by means of which a voltage to electrodes of the coating means of the
  • the control means comprises, for example, a memory for suitable voltage values or voltage profiles.
  • Coating to store existing or expected ingredients can be decomposed by applying a suitable voltage to the electrodes of the coating device, for example, by electrochemical means contained solvent residues or water. If it is already known in advance which solvent residues or whether water is to be expected in a corresponding coating agent, the control means can be used to apply an electrode to the electrodes
  • Coating applied voltage or a corresponding voltage curve can be selected accordingly in advance. It is also possible to address several ingredients of the coating agent in that successively different voltages or
  • Voltage curves are applied to electrodes of the coating device.
  • the invention further provides a method for producing components of battery cells, in particular lithium-containing battery cells.
  • the method initially comprises the step of accommodating a substrate to be coated in a receiving device of a device for producing components for battery cells.
  • a suitable voltage is applied to electrodes of the coating device.
  • a coating agent is passed through a cavity of the coating apparatus and brought into contact with the electrodes of the coating apparatus.
  • anhydrous coating for example, a substrate in a simple manner.
  • the device according to the invention or the method for operating the same can be advantageously used for the production of components for Bateriezellen, especially for Baterien, which find application in mobile applications such as electric vehicles, hybrid vehicles and plug-in hybrid vehicles, in portable applications of telecommunications, home improvement or gardening equipment as well as in stationary Bateriesystemen example, for the storage of renewable electrical energy.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of an apparatus for producing components for Bateriezellen according to a first
  • FIG. 2 shows a schematic plan view of the device according to FIG. 1,
  • Figure 3 is a schematic plan view of an apparatus for the production of
  • FIG. 4 shows a flow chart for the representation of an inventive device
  • FIG. 1 shows an apparatus for producing components for
  • the device 10 comprises, for example, a receiving device 12 for receiving a coating to be coated within the device 10
  • Substrate 14 Furthermore, the device 10 comprises a
  • Coating device 16 by means of which the substrate 14 to be coated can be provided with a coating agent 18.
  • the coating agent 18 passes through the coating device 16, for example, in the flow direction illustrated by an arrow 24.
  • Coating device 16 comprises a coating medium supply 17 as well a cavity 20 and a coating nozzle 22.
  • Coating agent supply 17, the cavity 20 and the coating nozzle 22 are passed through by the coating agent 18 in succession.
  • the coating device 16 is designed, for example, as a so-called slot caster, in which the coating agent 18 already leaves the coating nozzle 22 in a layered form.
  • a first and a second electrode 26, 28 are integrated.
  • walls of the cavity 20 are formed by the first and second electrodes 26, 28 at least partially or also over the entire surface. Surfaces of the first and second electrodes 26, 28 face the interior of the cavity 20 and are in contact with the interior of the cavity
  • Coating means 18 Furthermore, a voltage source 30 is provided, which is electrically conductively connected to the first and second electrodes 26, 28. By means of the voltage source 30, a voltage can be applied to the first and second electrodes 26, 28.
  • a control means 32 is provided, by means of which the voltage source 30 is given a corresponding voltage value.
  • the control means 32 contains, for example, a memory or a map in which suitable voltage values or also voltage profiles are stored.
  • Voltage source 30 transmitted and the corresponding voltage to the electrodes 26, 28 are applied. In this way it is possible, for example, to electrochemically decompose water contained in the operating medium 18 and thus to remove it from the coating agent 18.
  • Solvent assigned voltage value via the control means 32 the there stored map removed and a voltage applied to the electrodes 26, 28 voltage can be selected accordingly. In this way, solvent residues from the coating agent 18 can be removed oxidatively or reductively.
  • the electrodes 26, 28 are integrated, for example, in a bottom and a top surface of the cavity 20, the cavity 20 is designed, for example, such that the width of the cavity 20 is significantly greater than the height of the cavity 20.
  • the width of the cavity 20 be in this case, for example, at least five times its height.
  • the longitudinal extent of the cavity 20 in the flow direction 24 of the coating agent 18 is made larger, in particular at least twice as large as its width. In this way, the distance between the first and second electrodes 26, 28 is particularly low and yet a flow zone of the coating agent 18 between the
  • Electrodes 26, 28 particularly large. Both measures, individually or in combination, allow sufficiently good electrochemical treatment of the coating agent 18 within the coating device 16.
  • FIG. 2 shows the device according to FIG. 1 in a schematic plan view. Visible is the areal extent of the first electrode 26 and the embodiment of the coating device 16 in the form of a slot caster.
  • FIG. 3 shows a coating device 16 of a device 10 for
  • the cavity 20 comprises a first electrode 26 in two-part form, comprising a first first electrode 26a and a second first electrode 26b and corresponding thereto and not shown in Figure 3, a first second electrode and a second second electrode.
  • two voltage sources 30a, 30b are provided, wherein a first voltage source 30a is electrically conductively connected to the first first electrode 26a and the first second electrode and the second voltage source 30b to the second first electrode 26b and the second second not shown in FIG Electrode.
  • the advantage of this embodiment is that the coating agent 18 when passing through the coating device 16 successively exposed to different electrochemical stresses and thus different electrochemical reactions within the coating device 16
  • Coating agent can be triggered.
  • a first electrochemical reaction such as, for example, a drying of the
  • Coating means 18 are carried out and in the region of the second electrodes subsequently a second electrochemical reaction as
  • FIG. 4 schematically illustrates a method for producing components for battery cells by means of a device illustrated in FIGS. 1 to 3.
  • a substrate 14 is received in a receiving device 12 of the device 10.
  • a coating device 16 is brought into an initial position, in which a coating of the substrate 14 with a coating agent 18 can take place. Furthermore, in a third step 44, a voltage at electrodes 26, 26 a, 26 b, 28 of the
  • the third step 44 can also take place simultaneously with the step 42 or else in chronological order before it.
  • the substrate 14 is then coated with the coating agent 18.
  • a translational movement of the coating device 16 and the receiving device 12 takes place in such a way that the coating device 16 translates above the substrate 14 in the coating direction or longitudinal direction of the substrate 14 becomes.
  • the device according to the invention or the method according to the invention for operating the same are preferably used for the production of
  • Battery cells for batteries in mobile applications such as electric vehicles, hybrid vehicles or plug-in hybrid vehicles, for portable telecommunications applications, DIY or garden tools, as well as batteries in stationary energy storage, for example, for the storage of renewable electrical energy.

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Abstract

The invention relates to a device for producing components for battery cells, in particular lithium-containing battery cells, having a holding device (12) for reversibly holding a substrate (14) to be coated, and having a coating device (16), wherein the coating device (16) comprises a cavity (20) carrying coating agent (18) and delimited by walls, and wherein at least some of the walls are at least partly formed by an electrically contacted electrode (26, 26a, 26b, 28).

Description

Beschreibung  description
Titel title
Vorrichtung zur elektrochemischen Bearbeitung von Komponenten einer Device for electrochemical machining of components of a
Batteriezelle, Verfahren zum Betrieb derselben sowie deren Verwendung Battery cell, method of operating the same and their use
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur The present invention relates to a device for
elektrochemischen Bearbeitung von Komponenten einer Batteriezelle sowie auf ein Verfahren zum Betrieb derselben und deren Verwendung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche. electrochemical machining of components of a battery cell and a method of operating the same and their use according to the preamble of the independent claims.
Stand der Technik State of the art
Zur Speicherung elektrischer Energie werden üblicherweise Batterien eingesetzt. Bei diesen unterscheidet man sogenannte Primärbatterien, die nur einmal geladen werden können und sogenannte Sekundärbatterien, die mehrfach aufladbar sind. Üblicherweise umfassen derartige Batterien eine Mehrzahl einzelner Batteriezellen. Im Bereich sekundärer Batteriezellen, auch Batteries are usually used to store electrical energy. With these one differentiates so-called primary batteries, which can be loaded only once and so-called secondary batteries, which are several times rechargeable. Typically, such batteries include a plurality of individual battery cells. In the area of secondary battery cells, too
Akkumulatoren genannt, finden insbesondere sogenannte Lithium-Ionen- Batteriezellen Verwendung. Diese zeichnen sich u. a. durch eine hohe Accumulators called, in particular so-called lithium-ion battery cells use. These are u. a. through a high
Energiedichte, eine gute thermische Stabilität sowie eine äußerst geringe Selbstentladung aus. Akkumulatoren auf der Basis von Lithium-Ionen- Batteriezellen finden somit u. a. Anwendung in Kraftfahrzeugen wie insbesondere Elektrofahrzeugen (electric vehicle, EV), in Hybridfahrzeugen (hybrid electric vehicle, HEV) sowie in Plugin-Hybridfahrzeugen (plug-in hybrid electric vehicle, PHEV). Energy density, good thermal stability and extremely low self-discharge. Accumulators based on lithium-ion battery cells thus find u. a. Application in motor vehicles such as in particular electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEV) and plug-in hybrid electric vehicles (PHEV).
Lithium-Ionen-Batteriezellen umfassen jeweils eine Kathode als positive Lithium-ion battery cells each include a cathode as positive
Elektrode sowie eine Anode als negative Elektrode. Beide Elektroden umfassen jeweils einen metallischen Stromableiter, an oder auf dem ein elektrochemisches Aktivmaterial aufgebracht ist, an dessen Oberfläche die der elektrischen Stromspeicherung zugrundeliegenden elektrochemischen Prozesse ablaufen. So werden für Kathoden üblicherweise als Aktivmaterial Metalloxide eingesetzt. Für Anoden werden heute üblicherweise kohlenstoffhaltige Aktivmaterialien wie Graphit oder amorpher Kohlenstoff (hard carbon) eingesetzt oder auch Silizium oder ein Lithium-Titanat. Wird metallisches Lithium als Elektrodenmaterial verwendet, so dient dieses geichzeitig als Stromableiter. Electrode and an anode as a negative electrode. Both electrodes each comprise a metallic current collector, on or on which an electrochemical active material is applied, on the surface of which the electrical Electricity storage underlying electrochemical processes run off. For example, metal oxides are usually used as active material for cathodes. For anodes today usually carbonaceous active materials such as graphite or amorphous carbon (hard carbon) are used or silicon or a lithium titanate. If metallic lithium is used as the electrode material, then this serves as a current conductor geichzeitig.
Neuere Entwicklungen zielen auf die Verwendung von Lithium-Metall als Recent developments are aimed at the use of lithium metal as
Aktivmaterial der Anode. Als Separator derartiger lithiummetallhaltiger Active material of the anode. As a separator such lithium metal-containing
Batteriezellen werden insbesondere feste Elektrolytmaterialien eingesetzt. Diese unterstützen bei einem Abscheiden von Lithium beispielsweise beim Laden der Batteriezelle eine flächig ebene Abscheidung metallischen Lithiums im Bereich der Anode und verhindern, dass Lithium in Form von Dendriten aufwächst. Dafür werden überwiegend steife, insbesondere polymere Festelektrolyte mit einer Submikro- oder Nanostruktur eingesetzt. Diese sind auch bei Battery cells are used in particular solid electrolyte materials. These support in a deposition of lithium, for example, when charging the battery cell a flat level deposition of metallic lithium in the anode and prevent lithium grows up in the form of dendrites. For this purpose, predominantly rigid, in particular polymeric, solid electrolytes with a submicron or nanostructure are used. These are also included
Betriebstemperaturen einer derartigen Batteriezelle im Bereich von ca. 80°C in der Lage, eine entsprechende mechanische Unterstützung der aus Lithiummetall gebildeten Anode zu leisten. Typische verwendete Polymerelektrolyte, beispielsweise auf Polyethylenoxid- Basis (PEO) sind bei Temperaturen oberhalb dieser Betriebstemperaturen flüssig. Ab 180°C ist Lithium in metallischer Form jedoch selbst flüssig und ein in diesem Bereich ebenfalls flüssiger Separator kann dann den Kontakt zwischen dem verwendeten Lithium und einer Kathode der Batteriezelle nicht verhindern. Dies würde zu sicherheitskritischen Zuständen in der Batteriezelle führen. Operating temperatures of such a battery cell in the range of about 80 ° C able to afford a corresponding mechanical support of the anode formed of lithium metal. Typical polymer electrolytes used, for example polyethylene oxide (PEO) based, are liquid at temperatures above these operating temperatures. However, starting from 180 ° C., lithium in metallic form is itself liquid and a separator which is likewise liquid in this area can not prevent the contact between the lithium used and a cathode of the battery cell. This would lead to safety-critical conditions in the battery cell.
Derartige Festelektrolytzellen haben weiterhin den Vorteil, dass auf die Such solid electrolyte cells also have the advantage that on the
Verwendung organischer Lösungsmittel verzichtet werden kann. Diese stellen insbesondere bei höheren Temperaturen ein Sicherheitsrisiko dar, da sie in diesem Bereich zur Zersetzung neigen bzw. zündfähig sind. Darüber hinaus neigen diese zu chemischen Reaktionen mit Elektroden, welche metallisches Lithium enthalten. Use of organic solvents can be dispensed with. These represent a safety risk, especially at higher temperatures, since they tend to decompose in this area or are flammable. In addition, these tend to chemical reactions with electrodes containing metallic lithium.
Voraussetzung ist allerdings, dass derartige Lösungsmittel nach dem Herstellen der entsprechenden Komponenten einer Batteriezelle ausreichend sorgfältig entfernt werden. Üblicherweise werden für derartige Trocknungsprozesse erhöhte Temperaturen bzw. ein Unterdrück eingesetzt. Weiterhin können derartige Komponenten einer Batteriezelle mit einem entsprechenden Gasstrom eines lösungsmittelfreien Gases beaufschlagt werden, um den The prerequisite is, however, that such solvents are sufficiently carefully removed after the preparation of the corresponding components of a battery cell. Usually, for such drying processes used elevated temperatures or a suppression. Furthermore, such components of a battery cell with a corresponding gas stream of a solvent-free gas can be applied to the
Stoffübergangskoeffizient zwischen zu trocknender Batteriezellkomponente und Umgebung zu erhöhen. Bei Anwendung dieser Methodik steigt allerdings der Aufwand, um geringe Restkonzentration an Lösungsmitteln aus den gefertigten Batteriezellkomponenten zu entfernen, überproportional an je geringer die Beladung der herzustellenden Batteriezellkomponenten mit Restlösungsmittel ist. To increase the mass transfer coefficient between the battery cell component to be dried and the environment. When using this method, however, the effort to remove low residual concentration of solvents from the fabricated battery cell components increases disproportionately to the lower the loading of the battery cell components to be produced with residual solvent.
Diesbezüglich ist aus der US 2016/344080 eine Metall- Luft- Batterie bekannt, bei der die der Batterie zugeführte Luft vor dem Eintritt über eine Reinigungseinheit gereinigt wird. Die Reinigung erfolgt durch die Absorption von Verunreinigungen. Auf diese Weise kann beispielsweise Wasser aus der zugeführten Luft entfernt werden. In this regard, from US 2016/344080 a metal-air battery is known in which the air supplied to the battery is cleaned before entering via a cleaning unit. The cleaning is done by the absorption of impurities. In this way, for example, water can be removed from the supplied air.
Weiterhin ist aus der US 2012/106017 eine Überwachungsvorrichtung in einer Kraftfahrzeugbatterie bekannt, die beispielsweise den Wassergehalt innerhalb der Batterie bestimmt. Auf diese Weise können sicherheitskritische Zustände vermieden werden. Furthermore, from US 2012/106017 a monitoring device in a motor vehicle battery is known, for example, determines the water content within the battery. In this way, safety-critical conditions can be avoided.
Die Herstellung von Batteriezellen, bzw. von Elektroden und Separatoren von Batteriezellen erfolgt üblicherweise mit Hilfe von Lösungsmitteln, wobei beispielsweise entsprechende Suspensionen oder Slurries auf ein The production of battery cells, or of electrodes and separators of battery cells is usually carried out with the aid of solvents, for example, corresponding suspensions or slurries on a
entsprechendes Substrat aufgebracht und anschließend getrocknet werden. Der Betrieb derartiger Batteriezellen setzt jedoch voraus, dass im Inneren derselben nur noch sehr geringe Mengen an Lösemittelrückständen und Wasser existiert. Daher werden zum gegenwärtigen Zeitpunkt die dabei erzeugten applied appropriate substrate and then dried. However, the operation of such battery cells requires that only very small amounts of solvent residues and water exist in the interior of the same. Therefore, at the present time, the generated
Beschichtungen zum Teil einem aufwändigen Trocknungsprozess unterzogen. Eine Alternative dazu stellt die Verwendung von lösungsmittelfreien Prozessen zur Herstellung von Elektroden und Separatoren für Batteriezellen dar. Wird beispielsweise eine entsprechende Elektrode mittels eines solchen Coatings partly undergo a complex drying process. An alternative to this is the use of solvent-free processes for the production of electrodes and separators for battery cells. For example, if a corresponding electrode by means of such
Trockenverfahrens hergestellt, so wird beispielsweise ein Gemisch eines Dry prepared, for example, a mixture of a
Elektrolyten mit einem Elektrodenaktivmaterial ohne Verwendung eines Electrolytes with an electrode active material without using a
Lösungsmittels in einen fließfähigen Zustand gebracht und anschließend auf ein entsprechendes Substrat aufgetragen. Eine ähnliche Verfahrensweise ist auch bei der Herstellung von Separatoren oder Festelektrolyten möglich. In diesem Fall enthalten die resultierenden Elektroden bzw. Separatoren zwar keine Lösungsmittelrückstände, es ist aber weiterhin mit geringen Mengen an Wasser zu rechnen, die im Material der Elektrode bzw. des Separators gebunden sind. Auch diese sind letztlich nur schwer zu entfernen. Solvent brought into a flowable state and then applied to a corresponding substrate. A similar procedure is also possible in the production of separators or solid electrolytes. In this case, the resulting electrodes or separators contain no solvent residues, but it can still be expected with small amounts of water, which are bound in the material of the electrode or the separator. These are ultimately difficult to remove.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Herstellung von Komponenten für Batteriezellen, ein Verfahren zum Betrieb derselben sowie deren Verwendung mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche According to the invention, an apparatus for producing components for battery cells, a method for operating the same and their use with the characterizing features of the independent claims
vorgeschlagen. proposed.
Dementsprechend ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Komponenten für Batteriezellen, insbesondere für lithiumhaltige Batteriezellen, vorgesehen, welche neben einer Aufnahmevorrichtung zur reversiblen Aufnahme eines zu Accordingly, an apparatus for the production of components for battery cells, in particular for lithium-containing battery cells, is provided, which in addition to a receiving device for reversibly receiving a
beschichtenden Substrats weiterhin eine Beschichtungsvorrichtung umfasst. Diese umfasst einen Hohlraum zur Führung eines Beschichtungsmittels. Der Hohlraum selbst ist durch Wandungen begrenzt, wobei zumindest ein Teil der Wandungen zumindest teilweise durch eine Elektrode gebildet ist. Die Elektrode ist elektrisch kontaktiert, so dass innerhalb des Hohlraums auf einfache Weise eine elektrochemische Bearbeitung des Beschichtungsmittels möglich ist. coating substrate further comprises a coating device. This comprises a cavity for guiding a coating agent. The cavity itself is limited by walls, wherein at least part of the walls is at least partially formed by an electrode. The electrode is electrically contacted, so that within the cavity in a simple manner, an electrochemical machining of the coating composition is possible.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Further advantageous embodiments of the present invention are
Gegenstand der Unteransprüche. Subject of the dependent claims.
So ist es von Vorteil, wenn der innerhalb der Beschichtungsvorrichtung vorgesehene Hohlraum für die Führung eines Beschichtungsmittels zwei Elektroden aufweist, wobei diese zumindest teilweise zwei einander Thus, it is advantageous if the cavity provided within the coating device has two electrodes for guiding a coating agent, these at least partially being two
gegenüberliegende Wandungen des Hohlraums ausbilden oder in zwei entsprechend einander gegenüberliegende Wandungen des Hohlraums integriert sind. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass ein hoher Anteil eines durch den Hohlraum geführten Beschichtungsmittels einer elektrochemischen Behandlung unterzogen werden kann. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn diejenigen Wandungen des Hohlraums, die eine Elektrode enthalten, eine größere Oberfläche im Kontakt mit einem zu führenden Beschichtungsmittel aufweisen als Wandungen des Hohlraums, die keine Elektrode aufweisen. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Oberfläche von Wandungen, die Elektroden enthalten, mindestens fünfmal so groß ist, wie die Oberfläche von Wandungen, die keine Elektrode enthalten. Auf diese Weise wird erreicht, dass der Abstand derjenigen Wandungen zueinander, die Form opposite walls of the cavity or are integrated into two corresponding opposite walls of the cavity. In this way it is ensured that a high proportion of a guided through the cavity coating agent can be subjected to an electrochemical treatment. It is particularly advantageous if those walls of the cavity, which contain an electrode, have a larger surface area in contact with a coating medium to be guided than walls of the cavity, which have no electrode. In particular, it is advantageous if the surface of walls containing electrodes is at least five times as large as the surface of walls which do not contain an electrode. In this way it is achieved that the distance of those walls to each other, the
Elektroden enthalten, im Verhältnis zum Gesamtquerschnitt des Contain electrodes in proportion to the total cross section of the
Beschichtungsmittel führenden Hohlraums relativ gering wird und auf diese Weise eine hohe Umsatzrate einer elektrochemischen Behandlung des in dem Hohlraum geführten Beschichtungsmittels erreicht wird. Coating means leading cavity is relatively low and in this way a high conversion rate of an electrochemical treatment of the guided in the cavity coating agent is achieved.
Gleichermaßen ist von Vorteil, wenn die Längserstreckung des ein Similarly, it is advantageous if the longitudinal extent of a
Beschichtungsmittel führenden Hohlraums in Strömungsrichtung des Coating agent leading cavity in the flow direction of the
Beschichtungsmittels größer ist als quer zur Strömungsrichtung des Coating agent is greater than transverse to the flow direction of the
Beschichtungsmittels, da auf diese Weise ein im Hohlraum geführtes Coating means, as in this way a guided in the cavity
Beschichtungsmittel über einen längeren Zeitraum zwischen Elektroden der Wandungen des Hohlraums geführt und somit einer entsprechenden Coating agent over a longer period between electrodes of the walls of the cavity and thus a corresponding
elektrochemischen Behandlung ausgesetzt ist. electrochemical treatment is exposed.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden According to a particularly advantageous embodiment of the present invention
Erfindung umfasst die Vorrichtung ein Mittel zur translatorischen Bewegung der Aufnahmevorrichtung und/oder des Beschichtungsmittels, so dass während einer Beschichtung die Aufnahmevorrichtung und das Beschichtungsmittel relativ zueinander in Längsrichtung eines zu beschichtenden Substrats geführt werden kann. Auf diese Weise lässt sich eine besonders gleichmäßige Beschichtung eines innerhalb der Vorrichtung zu beschichtenden Substrats gewährleisten. According to the invention, the device comprises a means for translational movement of the receiving device and / or the coating agent, so that during a coating the receiving device and the coating agent can be guided relative to each other in the longitudinal direction of a substrate to be coated. In this way, a particularly uniform coating of a substrate to be coated within the device can be ensured.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden According to a particularly advantageous embodiment of the present invention
Erfindung umfasst die Vorrichtung zur Herstellung von Komponenten für The invention comprises the device for the production of components for
Batteriezellen ein Steuerungsmittel zur Ansteuerung einer Spannungsquelle, mittels der eine Spannung an Elektroden des Beschichtungsmittels der Battery cell control means for controlling a voltage source, by means of which a voltage to electrodes of the coating means of the
Vorrichtung angelegt werden kann. Das Steuerungsmittel umfasst beispielsweise einen Speicher für geeignete Spannungswerte oder Spannungsverläufe. Device can be created. The control means comprises, for example, a memory for suitable voltage values or voltage profiles.
Weiterhin ist es möglich, die gespeicherten bzw. in einem Kennfeld abgelegten Spannungswerte bzw. Spannungsverläufe in Korrelation mit in dem Furthermore, it is possible to stored or stored in a map Voltage values or voltage curves in correlation with in the
Beschichtungsmittel vorhandenen oder erwarteten Inhaltsstoffen zu speichern. Auf diese Weise lässt sich durch Anlegen einer geeigneten Spannung an die Elektroden der Beschichtungsvorrichtung beispielsweise auf elektrochemischem Wege enthaltene Lösungsmittelrückstände oder auch Wasser zersetzen. Ist im Voraus bereits bekannt, mit welchen Lösungsmittelrückständen oder ob mit Wasser in einem entsprechenden Beschichtungsmittel zu rechnen ist, so kann mittels des Steuerungsmittels eine an den Elektroden der Coating to store existing or expected ingredients. In this way can be decomposed by applying a suitable voltage to the electrodes of the coating device, for example, by electrochemical means contained solvent residues or water. If it is already known in advance which solvent residues or whether water is to be expected in a corresponding coating agent, the control means can be used to apply an electrode to the electrodes
Beschichtungsvorrichtung anliegende Spannung bzw. ein entsprechender Spannungsverlauf entsprechend im Vorfeld ausgewählt werden. Dabei ist es auch möglich, mehrere Inhaltsstoffe des Beschichtungsmittels dadurch zu adressieren, dass nacheinander unterschiedliche Spannungen oder Coating applied voltage or a corresponding voltage curve can be selected accordingly in advance. It is also possible to address several ingredients of the coating agent in that successively different voltages or
Spannungsverläufe an Elektroden der Beschichtungsvorrichtung angelegt werden. Voltage curves are applied to electrodes of the coating device.
Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Komponenten von Batteriezellen, insbesondere lithiumhaltigen Batteriezellen bereitgestellt. Das Verfahren umfasst zunächst den Schritt, dass ein zu beschichtendes Substrat in eine Aufnahmevorrichtung einer Vorrichtung zur Herstellung von Komponenten für Batteriezellen aufgenommen wird. In einem zweiten Schritt wird an Elektroden der Beschichtungsvorrichtung eine geeignete Spannung angelegt. Danach wird ein Beschichtungsmittel durch einen Hohlraum der Beschichtungsvorrichtung geführt und in Kontakt mit den Elektroden der Beschichtungsvorrichtung gebracht. Danach erfolgt eine Beschichtung des Substrats mit dem The invention further provides a method for producing components of battery cells, in particular lithium-containing battery cells. The method initially comprises the step of accommodating a substrate to be coated in a receiving device of a device for producing components for battery cells. In a second step, a suitable voltage is applied to electrodes of the coating device. Thereafter, a coating agent is passed through a cavity of the coating apparatus and brought into contact with the electrodes of the coating apparatus. Thereafter, a coating of the substrate with the
Beschichtungsmittel. Coating agents.
Diese Vorgehensweise ermöglicht es in vorteilhafter Weise, eine This approach makes it possible, in an advantageous manner
elektrochemische Behandlung des Beschichtungsmittels, beispielsweise in Form einer Trocknung oder eine Entfernung von Lösungsmittelrückständen mit dem Beschichtungsprozess selbst zu koppeln und somit auf einfache Weise eine wasserfreie Beschichtung beispielsweise eines Substrats gewährleisten zu können. electrochemical treatment of the coating composition, for example in the form of drying or removal of solvent residues to couple with the coating process itself and thus to be able to ensure an anhydrous coating, for example, a substrate in a simple manner.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das Verfahren zum Betrieb derselben lässt sich in vorteilhafter Weise anwenden zur Herstellung von Komponenten für Bateriezellen, insbesondere für Baterien, die Anwendung finden in mobilen Anwendungen wie Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeugen und Plugin- Hybridfahrzeugen, in portablen Anwendungen der Telekommunikation, in Heimwerker- oder Gartengeräten sowie in stationären Bateriesystemen beispielsweise zur Speicherung regenerativ erzeugter elektrischer Energie. The device according to the invention or the method for operating the same can be advantageously used for the production of components for Bateriezellen, especially for Baterien, which find application in mobile applications such as electric vehicles, hybrid vehicles and plug-in hybrid vehicles, in portable applications of telecommunications, home improvement or gardening equipment as well as in stationary Bateriesystemen example, for the storage of renewable electrical energy.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in der Advantageous embodiments of the present invention are in the
Zeichnung verdeutlicht und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigt: Drawing clarified and explained in more detail in the following description of the figures. It shows:
Figur 1 eine schematische Schnitdarstellung einer Vorrichtung zur Herstellung von Komponenten für Bateriezellen gemäß einer ersten Figure 1 is a schematic sectional view of an apparatus for producing components for Bateriezellen according to a first
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,  Embodiment of the present invention
Figur 2 eine schematische Aufsicht auf die Vorrichtung gemäß Figur 1, FIG. 2 shows a schematic plan view of the device according to FIG. 1,
Figur 3 eine schematische Aufsicht auf eine Vorrichtung zur Herstellung vonFigure 3 is a schematic plan view of an apparatus for the production of
Komponenten für Bateriezellen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und Components for Bateriezellen according to a second embodiment of the present invention and
Figur 4 ein Flussdiagramm zur Darstellung eines erfindungsgemäßen FIG. 4 shows a flow chart for the representation of an inventive device
Verfahrens zur Herstellung von Komponenten für Bateriezellen.  Process for the production of components for battery cells.
In Figur 1 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Komponenten für FIG. 1 shows an apparatus for producing components for
Bateriezellen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung 10 umfasst beispielsweise eine Aufnahmevorrichtung 12 zur Aufnahme eines innerhalb der Vorrichtung 10 zu beschichtenden Bateriezellen according to a first embodiment of the present invention shown. The device 10 comprises, for example, a receiving device 12 for receiving a coating to be coated within the device 10
Substrats 14. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 10 eine Substrate 14. Furthermore, the device 10 comprises a
Beschichtungsvorrichtung 16, mitels der das zu beschichtende Substrat 14 mit einem Beschichtungsmitel 18 versehen werden kann. Dabei durchläuft das Beschichtungsmitel 18 die Beschichtungsvorrichtung 16 beispielsweise in der durch einen Pfeil 24 verdeutlichten Strömungsrichtung. Die Coating device 16, by means of which the substrate 14 to be coated can be provided with a coating agent 18. In this case, the coating agent 18 passes through the coating device 16, for example, in the flow direction illustrated by an arrow 24. The
Beschichtungsvorrichtung 16 umfasst eine Beschichtungsmitelzufuhr 17 sowie einen Hohlraum 20 und eine Beschichtungsdüse 22. Die Coating device 16 comprises a coating medium supply 17 as well a cavity 20 and a coating nozzle 22. The
Beschichtungsmittelzufuhr 17, der Hohlraum 20 und die Beschichtungsdüse 22 werden von dem Beschichtungsmittel 18 nacheinander durchlaufen. Dabei ist die Beschichtungsvorrichtung 16 beispielsweise als sogenannter Schlitzgießer ausgeführt, bei dem das Beschichtungsmittel 18 die Beschichtungsdüse 22 bereits in schichtförmiger Form verlässt. Coating agent supply 17, the cavity 20 and the coating nozzle 22 are passed through by the coating agent 18 in succession. In this case, the coating device 16 is designed, for example, as a so-called slot caster, in which the coating agent 18 already leaves the coating nozzle 22 in a layered form.
In Wandungen des Hohlraums 20 sind beispielsweise eine erste und eine zweite Elektrode 26, 28 integriert. Alternativ sind Wandungen des Hohlraums 20 durch die erste und zweite Elektrode 26, 28 zumindest teilweise oder auch vollflächig gebildet. Oberflächen der ersten und zweiten Elektrode 26, 28 sind dem Inneren des Hohlraums 20 zugewandt und stehen im Betrieb in Kontakt mit dem In walls of the cavity 20, for example, a first and a second electrode 26, 28 are integrated. Alternatively, walls of the cavity 20 are formed by the first and second electrodes 26, 28 at least partially or also over the entire surface. Surfaces of the first and second electrodes 26, 28 face the interior of the cavity 20 and are in contact with the interior of the cavity
Beschichtungsmittel 18. Weiterhin ist eine Spannungsquelle 30 vorgesehen, die mit der ersten und zweiten Elektrode 26, 28 elektrisch leitend verbunden ist. Mittels der Spannungsquelle 30 kann an die erste und zweite Elektrode 26, 28 eine Spannung angelegt werden. Coating means 18. Furthermore, a voltage source 30 is provided, which is electrically conductively connected to the first and second electrodes 26, 28. By means of the voltage source 30, a voltage can be applied to the first and second electrodes 26, 28.
Zur Steuerung der Spannungsquelle 30 ist ein Steuerungsmittel 32 vorgesehen, mittels dessen der Spannungsquelle 30 ein entsprechender Spannungswert vorgegeben wird. Dazu enthält das Steuerungsmittel 32 beispielsweise einen Speicher oder ein Kennfeld, in dem geeignete Spannungswerte oder auch Spannungsverläufe abgelegt sind. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, entsprechende Spannungswerte bzw. Spannungsverläufe mit tatsächlich enthaltenen oder erwartenden Inhaltsstoffen des Beschichtungsmittels zu korrelieren. Ist es beispielsweise bekannt, dass das Beschichtungsmittel 18 Wasser enthält, kann über ein entsprechendes Kennfeld des Steuerungsmittels 32 ein dem Inhaltsstoff Wasser zugeordneter Spannungswert an die For controlling the voltage source 30, a control means 32 is provided, by means of which the voltage source 30 is given a corresponding voltage value. For this purpose, the control means 32 contains, for example, a memory or a map in which suitable voltage values or also voltage profiles are stored. In addition, it is possible to correlate corresponding voltage values or voltage profiles with actually contained or expected ingredients of the coating composition. If it is known, for example, that the coating agent contains water, a voltage value assigned to the ingredient water can be applied to the water via a corresponding characteristic field of the control means 32
Spannungsquelle 30 übermittelt und die entsprechende Spannung an den Elektroden 26, 28 angelegt werden. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, im Betriebsmittel 18 enthaltenes Wasser elektrochemisch zu zersetzen und somit aus dem Beschichtungsmittel 18 zu entfernen. Voltage source 30 transmitted and the corresponding voltage to the electrodes 26, 28 are applied. In this way it is possible, for example, to electrochemically decompose water contained in the operating medium 18 and thus to remove it from the coating agent 18.
Gleichermaßen kann bei Existenz oder vermuteter Existenz von Rückständen eines bestimmten Lösungsmittels im Beschichtungsmittel 18 ein dem Similarly, in existence or suspected existence of residues of a particular solvent in the coating agent 18 a the
Lösungsmittel zugeordneter Spannungswert über das Steuerungsmittel 32 dem dort hinterlegten Kennfeld entnommen und eine an den Elektroden 26, 28 anliegende Spannung entsprechend gewählt werden. Auf diese Weise können auch Lösungsmittelrückstände aus dem Beschichtungsmittel 18 oxidativ oder reduktiv entfernt werden. Solvent assigned voltage value via the control means 32 the there stored map removed and a voltage applied to the electrodes 26, 28 voltage can be selected accordingly. In this way, solvent residues from the coating agent 18 can be removed oxidatively or reductively.
Um eine möglichst weitreichende elektrochemische Behandlung des To the widest possible electrochemical treatment of
Beschichtungsmittels 18 innerhalb des Hohlraums 20 zu gewährleisten, ist die Ausdehnung von Wandungen, die den Hohlraum 20 begrenzen und eine der Elektroden 26, 28 enthalten, größer ausgeführt als die von Wandungen des Hohlraums 20, die keine der Elektroden 26, 26a, 26b, 28 enthalten. Sind die Elektroden 26, 28 beispielsweise in eine Boden- und eine Deckfläche des Hohlraums 20 integriert, so ist der Hohlraum 20 beispielsweise derart ausgeführt, dass die Breite des Hohlraum 20 deutlich größer ist als die Höhe des Hohlraums 20. So kann die Breite des Hohlraums 20 in diesem Fall beispielsweise mindestens fünfmal so groß sein wie dessen Höhe. To ensure coating agent 18 within the cavity 20, the extent of walls defining the cavity 20 and containing one of the electrodes 26, 28, made larger than that of walls of the cavity 20, the none of the electrodes 26, 26 a, 26 b, 28 contain. If the electrodes 26, 28 are integrated, for example, in a bottom and a top surface of the cavity 20, the cavity 20 is designed, for example, such that the width of the cavity 20 is significantly greater than the height of the cavity 20. Thus, the width of the cavity 20 be in this case, for example, at least five times its height.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Längserstreckung des Hohlraums 20 in der Strömungsrichtung 24 des Beschichtungsmittels 18 größer ausgeführt ist, insbesondere mindestens doppelt so groß ist wie dessen Breite. Auf diese Weise ist der Abstand zwischen erster und zweiter Elektrode 26, 28 besonders gering und dennoch eine Fließzone des Beschichtungsmittels 18 zwischen den Furthermore, it is advantageous if the longitudinal extent of the cavity 20 in the flow direction 24 of the coating agent 18 is made larger, in particular at least twice as large as its width. In this way, the distance between the first and second electrodes 26, 28 is particularly low and yet a flow zone of the coating agent 18 between the
Elektroden 26, 28 besonders groß. Beide Maßnahmen ermöglichen einzeln oder auch in Kombination eine ausreichend gute elektrochemische Behandlung des Beschichtungsmittels 18 innerhalb der Beschichtungsvorrichtung 16. Electrodes 26, 28 particularly large. Both measures, individually or in combination, allow sufficiently good electrochemical treatment of the coating agent 18 within the coating device 16.
In Figur 2 ist die Vorrichtung gemäß Figur 1 in einer schematischen Aufsicht dargestellt. Erkennbar ist die flächige Ausdehnung der ersten Elektrode 26 und die Ausführung der Beschichtungsvorrichtung 16 in Form eines Schlitzgießers. FIG. 2 shows the device according to FIG. 1 in a schematic plan view. Visible is the areal extent of the first electrode 26 and the embodiment of the coating device 16 in the form of a slot caster.
Figur 3 zeigt eine Beschichtungsvorrichtung 16 einer Vorrichtung 10 zur FIG. 3 shows a coating device 16 of a device 10 for
Herstellung von Komponenten für Batteriezellen gemäß einer zweiten Production of components for battery cells according to a second
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gleiche Bezugszeichen Embodiment of the present invention. Same reference numerals
bezeichnen gleiche Bauteilkomponenten wie in den Figuren 1 und 2. Bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung 10 umfasst der Hohlraum 20 eine erste Elektrode 26 in zweigeteilter Form, umfassend eine erste erste Elektrode 26a und eine zweite erste Elektrode 26b sowie dazu korrespondierend und in Figur 3 nicht dargestellt eine erste zweite Elektrode und eine zweite zweite Elektrode. Dazu korrespondierend sind zwei Spannungsquellen 30a, 30b vorgesehen, wobei eine erste Spannungsquelle 30a elektrisch leitend mit der ersten ersten Elektrode 26a und der ersten zweiten Elektrode verbunden ist und die zweite Spannungsquelle 30b mit der zweiten ersten Elektrode 26b und der in Figur 3 nicht dargestellten zweiten zweiten Elektrode. denote the same component components as in FIGS. 1 and 2. In this embodiment of the device 10, the cavity 20 comprises a first electrode 26 in two-part form, comprising a first first electrode 26a and a second first electrode 26b and corresponding thereto and not shown in Figure 3, a first second electrode and a second second electrode. Correspondingly, two voltage sources 30a, 30b are provided, wherein a first voltage source 30a is electrically conductively connected to the first first electrode 26a and the first second electrode and the second voltage source 30b to the second first electrode 26b and the second second not shown in FIG Electrode.
Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass das Beschichtungsmittel 18 beim Durchlaufen der Beschichtungsvorrichtung 16 nacheinander unterschiedlichen elektrochemischen Spannungen ausgesetzt wird und somit unterschiedliche elektrochemische Reaktionen innerhalb des The advantage of this embodiment is that the coating agent 18 when passing through the coating device 16 successively exposed to different electrochemical stresses and thus different electrochemical reactions within the
Beschichtungsmittels ausgelöst werden können. Auf diese Weise kann beispielsweise im Bereich der in Strömungsrichtung ersten Elektroden eine erste elektrochemische Reaktion wie beispielsweise eine Trocknung des Coating agent can be triggered. In this way, for example, in the region of the first electrodes in the flow direction, a first electrochemical reaction such as, for example, a drying of the
Beschichtungsmittels 18 durchgeführt werden und im Bereich der zweiten Elektroden nachfolgend eine zweite elektrochemische Reaktion wie Coating means 18 are carried out and in the region of the second electrodes subsequently a second electrochemical reaction as
beispielsweise die Entfernung eines im Beschichtungsmittel enthaltenen Lösungsmittels. Diese Vorgehensweise kann auch in umgekehrter Reihenfolge erfolgen. for example, the removal of a solvent contained in the coating agent. This procedure can also be done in reverse order.
In Figur 4 ist schematisch ein Verfahren zur Herstellung von Komponenten für Batteriezellen mittels einer in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Vorrichtung verdeutlicht. So wird in einem ersten Verfahrensschritt 40 beispielsweise ein Substrat 14 in eine Aufnahmevorrichtung 12 der Vorrichtung 10 aufgenommen.FIG. 4 schematically illustrates a method for producing components for battery cells by means of a device illustrated in FIGS. 1 to 3. Thus, in a first method step 40, for example, a substrate 14 is received in a receiving device 12 of the device 10.
In einem zweiten Schritt 42 wird beispielsweise eine Beschichtungsvorrichtung 16 in eine Ausgangsposition verbracht, in der eine Beschichtung des Substrats 14 mit einem Beschichtungsmittel 18 erfolgen kann. Weiterhin wird in einem dritten Schritt 44 eine Spannung an Elektroden 26, 26a, 26b, 28 der In a second step 42, for example, a coating device 16 is brought into an initial position, in which a coating of the substrate 14 with a coating agent 18 can take place. Furthermore, in a third step 44, a voltage at electrodes 26, 26 a, 26 b, 28 of the
Beschichtungsvorrichtung 16 angelegt. Der dritte Schritt 44 kann auch simultan zum Schritt 42 oder auch in zeitlicher Reihenfolge vor diesem erfolgen. In einem vierten Schritt 46 erfolgt dann eine Beschichtung des Substrats 14 mit dem Beschichtungsmittel 18. Vorzugsweise simultan erfolgt eine translatorische Bewegung der Beschichtungsvorrichtung 16 und der Aufnahmevorrichtung 12 derart zueinander, dass die Beschichtungsvorrichtung 16 über dem Substrat 14 in Beschichtungsrichtung oder Längsrichtung des Substrats 14 translatorisch bewegt wird. Abschließend erfolgt in einem fünften Schritt die Entnahme des beschichteten Substrats 14 aus der Aufnahmevorrichtung 12. Coating device 16 applied. The third step 44 can also take place simultaneously with the step 42 or else in chronological order before it. In a fourth step 46, the substrate 14 is then coated with the coating agent 18. Preferably, a translational movement of the coating device 16 and the receiving device 12 takes place in such a way that the coating device 16 translates above the substrate 14 in the coating direction or longitudinal direction of the substrate 14 becomes. Finally, in a fifth step, the removal of the coated substrate 14 from the receiving device 12.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb derselben werden vorzugsweise eingesetzt zur Herstellung vonThe device according to the invention or the method according to the invention for operating the same are preferably used for the production of
Batteriezellen für Batterien in mobilen Anwendungen, wie Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge oder Plugin-Hybridfahrzeuge, für portable Anwendungen der Telekommunikation, für Heimwerker- oder Gartengeräte, sowie für Batterien in stationären Energiespeichern beispielsweise zur Speicherung von regenerativ erzeugter elektrischer Energie. Battery cells for batteries in mobile applications, such as electric vehicles, hybrid vehicles or plug-in hybrid vehicles, for portable telecommunications applications, DIY or garden tools, as well as batteries in stationary energy storage, for example, for the storage of renewable electrical energy.

Claims

Ansprüche claims
1. Vorrichtung zur Herstellung von Komponenten für Batteriezellen, 1. Device for the production of components for battery cells,
insbesondere lithiumhaltigen Batteriezellen, mit einer Aufnahmevorrichtung (12) für eine reversible Aufnahme eines zu beschichtenden Substrats (14) und mit einer Beschichtungsvorrichtung (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsvorrichtung (16) einen durch Wandungen begrenzten Beschichtungsmittel (18) führenden Hohlraum (20) umfasst, wobei zumindest ein Teil der Wandungen zumindest teilweise durch eine elektrisch  in particular lithium-containing battery cells, with a receiving device (12) for reversibly receiving a substrate (14) to be coated and with a coating device (16), characterized in that the coating device (16) has a cavity (20) bounded by walls (20) ), wherein at least a part of the walls at least partially by an electrically
kontaktierte Elektrode (26, 26a, 26b, 28) gebildet ist.  contacted electrode (26, 26 a, 26 b, 28) is formed.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the
Beschichtungsvorrichtung (16) einen Hohlraum zur Führung eines  Coating device (16) has a cavity for guiding a
Beschichtungsmittels (18) umfasst, bei dem zwei gegenüberliegende  Coating means (18), wherein the two opposite
Wandungen jeweils zumindest teilweise durch eine Elektrode (26, 26a, 26b, 28) gebildet ist oder in die eine Elektrode (26, 26a, 26b, 28) integriert ist.  Walls each at least partially by an electrode (26, 26a, 26b, 28) is formed or in which an electrode (26, 26a, 26b, 28) is integrated.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektrode (26, 26a, 26b, 28) umfassende Wandungen des Hohlraums (20) eine größere dem Beschichtungsmittel (18) zugewandte Oberfläche aufweisen als die Wandungen des Hohlraums (20) ohne Elektrode, insbesondere weisen die elektrodenhaltigen Wandungen einen mindestens fünfmal so großen 3. A device according to claim 2, characterized in that an electrode (26, 26 a, 26 b, 28) comprising walls of the cavity (20) have a larger coating the surface (18) facing surface than the walls of the cavity (20) without electrode, In particular, the electrode-containing walls have at least five times as large
Flächeninhalt auf wie die Wandungen ohne Elektrode.  Area on like the walls without electrode.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längserstreckung des Hohlraums (20) zur Führung eines 4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that a longitudinal extent of the cavity (20) for guiding a
Beschichtungsmittels (18) in Strömungsrichtung des Beschichtungsmittels (18) größer ist als die Ausdehnung des Hohlraums (20) senkrecht zur Strömungsrichtung des Beschichtungsmittels (18), insbesondere doppelt so groß.  Coating means (18) in the flow direction of the coating means (18) is greater than the extent of the cavity (20) perpendicular to the flow direction of the coating means (18), in particular twice as large.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 5. Device according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass ein translatorisches Mittel vorgesehen ist, um die Aufnahmevorrichtung (12) und die Beschichtungsvorrichtung (16) relativ zueinander translatorisch in Längsrichtung eines zu beschichtenden characterized in that a translational means is provided to the Receiving device (12) and the coating device (16) relative to each other translationally in the longitudinal direction of a to be coated
Substrats (14) zu bewegen.  Substrate (14) to move.
6. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 6. Device according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass eine Spannungsquelle (30, 30a, 30b) zum Anlegen einer Spannung an Elektroden (26, 26a, 26b, 28) der  in that a voltage source (30, 30a, 30b) for applying a voltage to electrodes (26, 26a, 26b, 28) of the
Beschichtungsvorrichtung (16) vorgesehen ist.  Coating device (16) is provided.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein 7. Apparatus according to claim 6, characterized in that a
Steuerungsmittel (32) zur Steuerung der Spannungsquelle (30, 30a, 30b) vorgesehen ist, wobei das Steuerungsmittel (32) einen Speicher oder ein Kennfeld aufweist, in dem Spannungswerte oder Spannungsverläufe insbesondere in Korrelation zu in dem Beschichtungsmittel (18) enthaltenen Inhaltsstoffen vorgesehen ist.  Control means (32) for controlling the voltage source (30, 30a, 30b) is provided, wherein the control means (32) comprises a memory or a map, is provided in the voltage values or voltage waveforms in particular in correlation to in the coating means (18) contained ingredients ,
8. Verfahren zur Herstellung von Komponenten einer Batteriezelle, 8. Method for the production of components of a battery cell,
insbesondere einer lithiumhaltigen Batteriezelle, unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt (40) zunächst ein zu  in particular a lithium-containing battery cell, using a device according to one of the preceding claims, characterized in that in a first step (40), first to
beschichtendes Substrat (14) von einer Aufnahmevorrichtung (12) der Vorrichtung zur Herstellung von Komponenten für Batteriezellen (10) aufgenommen wird, in einem zweiten Schritt (42) eine Spannung an  coating substrate (14) is received by a receiving device (12) of the device for producing components for battery cells (10), in a second step (42) to a voltage
Elektroden (26, 26a, 26b, 28) einer Beschichtungsvorrichtung (16) angelegt wird, in einem dritten Schritt (44) ein Beschichtungsmittel (18) durch einen Hohlraum (20) der Beschichtungsvorrichtung (16) geführt wird, derart, dass das Beschichtungsmittel (18) in Kontakt mit den Elektroden (26, 26a, 26b, 28) der Beschichtungsvorrichtung (16) kommt und in einem vierten Schritt (46) zur Erzeugung einer Beschichtung auf eine Oberfläche des Substrats (14) aufgebracht wird.  Electrodes (26, 26a, 26b, 28) of a coating device (16) is applied, in a third step (44) a coating agent (18) through a cavity (20) of the coating device (16) is guided, such that the coating agent ( 18) comes into contact with the electrodes (26, 26a, 26b, 28) of the coating device (16) and in a fourth step (46) is applied to a surface of the substrate (14) to form a coating.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zeitlich 9. The method according to claim 8, characterized in that temporally
nacheinander unterschiedliche Spannungen oder Spannungsverläufe an Elektroden (26, 26a, 26b, 28) der Beschichtungsvorrichtung (16) angelegt werden. consecutively different voltages or voltage profiles are applied to electrodes (26, 26a, 26b, 28) of the coating device (16).
10. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 8 bis 9 zur Herstellung von 10. Use of a device according to one of claims 1 to 7 or a method according to one of claims 8 to 9 for the production of
Batteriezellen für mobile Anwendungen wie Batterien in Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeugen oder Plugin-Hybridfahrzeugen, in Batterien für  Battery cells for mobile applications such as batteries in electric vehicles, hybrid vehicles or plug-in hybrid vehicles, in batteries for
Heimwerkeranwendungen, in Batterien für Gartengeräte, in Batterien für portable Anwendungen der Telekommunikation oder in Batterien zur Speicherung insbesondere regenerativ erzeugter elektrischer Energie.  Home improvement applications, in batteries for gardening equipment, in batteries for portable applications of telecommunications or in batteries for storing in particular regeneratively generated electrical energy.
EP19721594.0A 2018-05-16 2019-04-30 Device for the electrochemical processing of components of a battery cell, method for operating same and use thereof Pending EP3794660A1 (en)

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