EP4427277A1 - Walze zur verwendung in einem trockenbeschichtungsverfahren zur herstellung von elektroden - Google Patents

Walze zur verwendung in einem trockenbeschichtungsverfahren zur herstellung von elektroden

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EP4427277A1
EP4427277A1 EP22714349.2A EP22714349A EP4427277A1 EP 4427277 A1 EP4427277 A1 EP 4427277A1 EP 22714349 A EP22714349 A EP 22714349A EP 4427277 A1 EP4427277 A1 EP 4427277A1
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EP
European Patent Office
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roller
core
shell
roll
tempering
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Pending
Application number
EP22714349.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Hackfort
Thorsten BÖING
Stefan TERBILLE
Carsten KLEINGRIES
Rene Werner WOLTERS
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.)
Matthews International GmbH
Matthews International Corp
Original Assignee
Matthews International GmbH
Matthews International Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Matthews International GmbH, Matthews International Corp filed Critical Matthews International GmbH
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Pending legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
    • H01M4/0435—Rolling or calendering
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    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/44—Compression means for making articles of indefinite length
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B3/00—Presses characterised by the use of rotary pressing members, e.g. rollers, rings, discs
    • B30B3/005—Roll constructions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05C11/00—Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/02—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface ; Controlling means therefor; Control of the thickness of a coating by spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to the coated surface
    • B05C11/023—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface
    • B05C11/025—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface with an essentially cylindrical body, e.g. roll or rod
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/58—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/62—Rollers, e.g. with grooves
    • B29B7/625—Rollers, e.g. with grooves provided with cooling or heating means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/22—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of indefinite length
    • B29C43/24—Calendering

Definitions

  • the invention relates to a roller for use in a dry coating process for the production of electrodes, comprising: a roller core consisting of a core material; a roll shell consisting of a shell material, the roll shell surrounding the roll core at least in sections.
  • electrodes for batteries and supercapacitors have mainly been processed wet-chemically.
  • the respective active materials, conductive additives and binders are dispersed in a liquid phase (water- or solvent-based) and the resulting paste is then applied to the current collector (foil or foam structure).
  • the electrode is dried.
  • the dryer sections used are long and energy-intensive to operate.
  • there is the necessary periphery which is essential for separating the sometimes toxic solvents from the exhaust air in order to meet the applicable environmental regulations.
  • a new production technique for battery electrodes is the dry coating process. This does not require the use of solvents and requires less energy.
  • the dry coating process thus has great potential for saving production costs.
  • the dry coating process consists of two main steps. First, the powders of the active materials, additives and binders are mixed in a dry mixing process.
  • the decisive factor here is the structure and distribution of the polymeric binder. With an optimal distribution of polymer fibrils, mechanically stable, free-standing films are obtained even with low binder contents of less than 5 percent by weight.
  • the powdery material that comes from the mixing process can now be pressed in a second process step into approx. 50 - 100 ⁇ m thin electrode films, free-standing or on a current collector as a substrate.
  • the even distribution of the powdered material is of great importance. Especially when used of different starting powders, the challenge is to continuously process them into wound electrode films.
  • a major challenge in the field of electrode production using the dry coating process is to manufacture the electrodes precisely and with minimal fluctuations in thickness.
  • the exact thickness of the electrodes is a crucial quality feature in the manufacture of electrochemical cells such as Li-ion cells.
  • the thickness of the electrodes must be uniform over their entire length and width.
  • electrode foils are provided and laminated with other layers such as the separator and current collectors before the entire endless laminated foil is cut to a specific length.
  • the cut composite foil is wound into a lithium-ion cell. Any variation in the thickness of the electrode along its length or width changes the size of the wound foil layers resulting from the above process, which can result in an incorrectly wound body. For these reasons, there is a need for improved systems, methods, and devices to ensure electrode thickness accuracy.
  • the nip must be kept constant regardless of the load and the external environment, for example by maintaining an accurate, uniform temperature across the entire nip.
  • the roller must have the hardest possible surface.
  • the shell material has a greater hardness than the core material
  • the roll core has a device for tempering the roll shell.
  • This configuration has the advantage that the roller has a high degree of hardness on its surface for producing the electrode due to the roller shell and the relatively soft core offers good workability, so that the roller core can be easily machined to accommodate the device for tempering the roller shell. in particular machined, can be.
  • the present invention thus satisfies conflicting requirements for both properties.
  • a hard shaft alone is difficult to process, so that a temperature control function cannot be implemented.
  • a soft wave alone on the other hand, is not suitable for the production of dry electrodes.
  • the roller core or the base body is made of slightly hardened steel, for example heat-treated steel such as 42CrMo4, and therefore has good workability and is easy to mill, for example.
  • the roller core or the base body can also consist of or have a nickel-based alloy.
  • the roll shell consists of a hard material, for example a hardened cold work steel with maximum resistances. Good processability of the jacket material is not necessary or expressly not desired.
  • the jacket can be shrunk or clamped onto the roll core. Another advantage of this configuration is that solid shafts cannot be manufactured from pre-forged cold work steel in the size and hardness required for the production of electrodes. Roll bodies with large diameters are required for battery production.
  • Such bodies can only be hardened from the outside using a water shower or oil bath.
  • solid shafts of this size have a very large heat capacity. If these have been heated up in the hardening furnace, quenching to the desired extent is not possible since the roll surface is relaxed again and again due to the heat constantly flowing in from the inside of the roll body. As a result, only a tough and hard structure can be achieved in this way on the roll surface in a range of up to 3-4mm deep.
  • the roll shell as a tubular structure and to mount it on the roll core, since in this way the roll shell can be heated and quenched from the inside and outside at the same time and does not have such a large heat capacity as a solid shaft, so that it also has a corresponding effect during quenching significantly less heat flows from inside the roll shell than with a solid shaft.
  • This allows the tube to harden up to 20 mm or more.
  • the configuration of the shaft with a soft Roller core and a hard roller shell in the form of a tube construction pulled onto the roller core has two major advantages. On the one hand, as described above, better through-hardening can be achieved when using a roll shell, since this can be quenched both from the inside and from the outside, in particular at the same time. This allows a greater thickness of the hardening zone to be achieved. On the other hand, it is not necessary to introduce cooling channels into the hard roll shell, but can only be provided in the softer core.
  • the invention further relates to a roller for use in a dry coating method for producing electrodes, comprising: a roller core consisting of a core material; a roll shell consisting of a shell material, the roll shell surrounding the roll core at least in sections; wherein the cladding material has a higher hardness than the core material; wherein the roller shell and the roller core are designed as separate components and the essentially tubular roller shell is fastened to the roller core in a non-positive and/or positive manner; wherein the roll shell consists of a hardenable steel, such as a cold work steel, and is hardened on its surface to a depth of at least 5 mm.
  • the jacket material has hardened through by several millimeters, for example at least 5 mm, there is the advantage that hard particles are prevented from being pushed through the hardened coating.
  • the coating itself does not give way under a local pressure peak, but rather that the softer roller core material underneath the coating fails if the surface pressure in the roller gap is too high. This effect can be avoided by providing a minimum thickness for the coating or the hardened roll shell.
  • the invention further relates to a roller for use in a dry coating method for producing electrodes, comprising: a roller core consisting of a core material; a roll shell consisting of a shell material, the roll shell surrounding the roll core at least in sections; and wherein the roll core has a device for tempering of the roll shell; wherein the device for tempering the roll shell has a plurality of tempering zones segmented from one another in the axial direction of the roll, individual temperatures being adjustable in the individual tempering zones. Temperature fluctuations or material distribution fluctuations can occur over the course of the roller gap during electrode production. This can lead to local irregularities in relation to the size of the nip.
  • the nip in the middle of the roll can be temporarily narrower than the nip in the outer areas of the pair of rolls due to certain operational fluctuations.
  • This difference can be compensated for by generating a higher temperature in the edge areas of the roller gap by means of appropriate control of the tempering zones in the edge areas, since the rollers in the corresponding areas expand further due to the higher temperatures generated and the roller gap becomes smaller.
  • the roller gap is larger in the middle area than in the edge areas, the tempering zones in the middle roller area can be controlled accordingly in such a way that the roller gap in the middle area is reduced as a result of the higher temperature.
  • the jacket material can be applied as a coating to the roller core or the roller jacket.
  • the coating can include chromium, diamond-like carbon (DLC), tungsten carbide or a metal matrix composite material such as a tungsten carbide/cobalt alloy or a chromium carbide/nickel-chromium composite material.
  • DLC diamond-like carbon
  • tungsten carbide or a metal matrix composite material such as a tungsten carbide/cobalt alloy or a chromium carbide/nickel-chromium composite material.
  • the roller can be coated in a vacuum environment.
  • the Ephemeral Precursors may comprise one or more of tungsten hexachloride (WC16) with hydrogen (H2) and methane (CH4) or alternatively WCL6 with H2 and methanol (C3OH).
  • a layer of tungsten carbide can be deposited in this way.
  • the deposition of tungsten carbide can be done by chemical vapor deposition as described above, but other CVD methods can also be used, e.g. B. the plasma-enhanced chemical vapor deposition (PACVD). Once the deposition is complete, the roller can be removed from the low pressure environment.
  • WC16 tungsten hexachloride
  • CH4 methane
  • C3OH methanol
  • an underlayer can be provided between the roll surface and the coating, which provides additional protection or surface adhesion of the coating.
  • the undercoat may include one or more diamond-like coatings (DLC), tungsten carbide (WC), or copper (Cu).
  • DLC diamond-like coatings
  • WC tungsten carbide
  • Cu copper
  • the composition and microstructure of the diamond-like coating can be tailored depending on the requirements for surface hardness, chemical resistance, toughness, and other desired properties.
  • the roller shell has a hardness of at least 53 HRC, preferably at least 57 HRC, particularly preferably at least 62 HRC.
  • the roller shell and the roller core are designed as separate components and the essentially tubular roller shell is fastened to the roller core in a non-positive and/or positive manner.
  • the roll shell can be fixed in a non-positive manner on the roll core by means of shrinking and/or cold stretching.
  • shrinking or cold stretching the roll shell and the roll core must be designed in such a way that they are oversized at room temperature. If the roller shell is heated or the roller core is cooled, there is play between the two components so that the roller shell can be pushed onto the roller core.
  • the roll core is reduced in diameter by cooling for the shrinking process. When the roller cover cools, it shrinks and firmly encloses the roller core. After the two components have been returned to normal temperature, there is therefore a shrinkage connection between the two components.
  • roller shell to be fixed on the roller core by means of a clamping connection.
  • the roll shell has a wall thickness of at least 10 mm, preferably at least 15 mm, particularly preferably at least 20 mm.
  • the coating is applied to the roll shell.
  • the roll shell consists of a hardenable steel, such as a cold work steel, and is hardened on its surface at least to a depth of at least 5 mm.
  • the roll shell is hardened over the entire tube wall cross section.
  • the roll core consists of an easily machinable steel, such as a tempering steel, such as 42CrMo4, or a case-hardening steel.
  • the device for tempering the roll shell has at least one heating and/or cooling element integrated into the roll core.
  • the device for tempering the Roll shell is an inductive heating element.
  • the device for tempering the roll shell can be configured in such a way that a predetermined operating temperature of the roll can be maintained during production. By setting a predetermined operating temperature, it is possible to set the roller during operation to a thermal expansion that correlates with the operating temperature.
  • the device for tempering the roll shell can be a resistance element.
  • the device for tempering the roll shell can be a resistance coil.
  • the device for tempering the roll shell can be inductive. It is also conceivable that several types of heating elements can be combined in order to set a specific temperature in the roller.
  • the device for tempering the roll shell can be embedded in the roll at a constant depth below the roll surface in order to uniformly heat the roll surface.
  • the device for tempering the roll shell can be arranged on the central axis of the roll or in a cavity surrounding the central axis of the roll.
  • the device for tempering the roll shell can have several heating elements.
  • the heating elements may be encased in electrical insulation to ensure that electrical current remains within the heating element and is not conducted through the roller.
  • the electrical insulation can be electrically insulating and thermally conductive. Electrical insulation can include ceramics such as silica, alumina, steatite (magnesium silicate mineral), cordierite (a mineral containing iron, magnesium, aluminum and silicon but no synthetic iron) and polymers. If a polymer is used, it may contain a thermally conductive but electrically insulating component such as aluminum oxide or boron nitride. Because the roller can undergo smooth cyclic bending during operation, the insulation can be flexible, such as: a glass fiber or a polymer, or it can be omitted as is possible with inductive heating elements.
  • the roller core can be hollow and contain a gas, such as. B. Air.
  • the electrical heating element may be located within the core.
  • the core may have an opening that allow the circulation of a gas or fluid to control the temperature of the roll.
  • the heating element may be electrically connected to a power source external to the roller.
  • the power interface can consist of electrical contacts at both ends of the roller.
  • the roller has an electrical contact at only one of its ends.
  • the roller may also include one or more air cooling channels.
  • the cooling channels can extend through the roll core.
  • the channels can be cooled passively or actively with a cooling gas or liquid such as compressed air, nitrogen or other substances, whereby a system external to the roll can be used.
  • the cooling channels can be fed with the cooling medium by an active component such as a fan, a blower, a pump or a compressor.
  • the cooling medium can be circulated during operation in order to obtain an additional possibility of controlling the temperature of the roller.
  • the cooling gas may be provided at ambient temperature (e.g., about 18°C to about 24°C, or about 20°C), higher than ambient temperature, or lower than ambient temperature.
  • the roll can also include one or more sensors for temperature measurement.
  • the temperature sensor can be a resistance temperature sensor.
  • a single temperature sensor can be mounted either centrally in the roll or closer to the operating face, i.e. the roll surface, of the roll. It is also possible for the temperature sensor or sensors to be fitted outside the roller and to measure the temperature emitted by the roller.
  • the heating element, the active cooling elements and/or the temperature sensors can be integrated into a control or regulating circuit outside the roller.
  • the control circuitry may include one or more processors, storage media for storing data and programming instructions/configurations, and communication interfaces. It can also be provided that the device for tempering the roll shell provides a plurality of tempering zones segmented from one another in the axial direction of the roll, with individual temperatures being adjustable in the individual tempering zones.
  • Each tempering zone can have one or more heating elements that do not overlap with other zones.
  • Each heating element may have a separate power supply.
  • the device for tempering the roll shell can have a plurality of axially adjacent inductors which are accommodated in the roll core.
  • Each inductor can have a separate electrical connection or a separate power supply.
  • each inductor can be assigned a separate temperature sensor in order to pick up the temperature locally. The data from the temperature sensors can be transmitted to a higher-level control device by means of a data cable on one end.
  • roller core to have an axial bore in which the at least one heating and/or cooling element is accommodated.
  • the device for tempering the roll shell is a temperature radiator accommodated in the axial bore of the roll core.
  • the roller core has functional bores designed as fluid channels, which run at least in sections on the outer surface of the roller core.
  • the invention also relates to a roller arrangement for use in a dry coating process for the production of electrodes, which has two rollers forming a roller gap between them, of which at least one roller is designed as a roller according to one of the preceding claims, which is also used to detect the thickness of the rollers in the roller gap produced electrode has at least two detection devices that are spaced apart from one another orthogonally to the conveying direction of the electrode, the roller arrangement also having a control device which is designed to compare the at least two detected actual thicknesses with a target thickness and when a deviation of one of the actual thicknesses is detected the temperature control zone assigned to the respective detection device is controlled by the control device based on the desired thickness in such a way that the respective actual thickness is approximated to the desired thickness.
  • each temperature control zone can be assigned at least one respective detection device.
  • the detection device can be a sensor for detecting the electrode thickness.
  • the sensors for measuring the thickness of the electrode produced which are regularly spaced across the width of the roller gap, can be part of a control system which controls the individual tempering zones in response to the individual measured thickness values recorded in the different tempering zones, in order to constantly approximate the electrode thickness produced to a target value.
  • the detection device can also be a temperature sensor, which detects the respective temperature in the respective temperature control zones. Provision can be made for the generated electrode thicknesses to be known as a function of the temperature, so that when a temperature is recorded in a tempering zone, the thickness of the electrode generated in this area is known or can be derived from the recorded temperature.
  • the invention further relates to a method for producing an electrode, comprising the steps of: contacting an electrode precursor material with a roller, the roller comprising: a roller core consisting of a core material; a roll shell consisting of a shell material, the roll shell surrounding the roll core at least in sections; wherein the roller material has a higher hardness than the core material; and wherein the roll core has a tempering device for tempering the roll jacket.
  • the device for tempering the roll shell can have several tempering zones that are segmented from one another in the axial direction of the roll, individual temperatures being adjustable in the individual tempering zones, with the method also being able to have the step:
  • the invention also relates to a method for producing an electrode, comprising the steps: using a roller arrangement which has two rollers forming a roller gap between them and at least two detection devices for detecting a thickness:
  • the invention also relates to an electrochemical laminate having at least one electrode layer formed by calendering an electrode precursor material with a roll comprising: a roll core composed of a core material; a roll shell, which consists of a shell material, the roll shell surrounding the roll core at least in sections; wherein the cladding material has a higher hardness than the core material; and wherein the roller core has a device for tempering the roller jacket.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of an embodiment of the roller according to the invention
  • Fig. 2 is a perspective view in half section of an embodiment of the roller according to the invention.
  • FIG. 3 shows a perspective view of an embodiment of the roller according to the invention
  • FIG. 5 shows a detailed view of an embodiment of a tempering zone of the roller according to the invention.
  • FIG i shows a cross-sectional representation of an embodiment of the roller 1 according to the invention, which can be used in a dry coating process for the production of electrodes.
  • the roller 1 has a roller body which is formed by a roller core 3 and a roller jacket 4 .
  • the roll core 3 essentially consists of a soft core material.
  • the roll core 3 is surrounded by the roll shell 4, which essentially consists of a shell material.
  • An axial bore 8 is provided in the roller core and defines a hollow space in the roller core 3 .
  • a device 5 for tempering the roll shell 4 is accommodated in the axial bore.
  • the device 5 for tempering the roll shell 4 has a plurality of tempering zones 6 segmented from one another in the axial direction X of the roll 1, with individual temperatures being adjustable in the individual tempering zones 6.
  • the device 5 for tempering the roll shell 4 has a total of twelve tempering zones 6 , each tempering zone 6 being formed by a separate inductor 9 . All inductors 9 have the same dimension and are each spaced the same distance from one another. Furthermore, each inductor 9 has a separate voltage connection 20, and each inductor is also assigned a separate temperature sensor 15.
  • the temperature data recorded are transmitted via a data cable 23 to a higher-level control unit, which compares the actual values obtained with the respective target values and consequently regulates the power supply to the individual inductors 9 .
  • This makes it possible to set an individual temperature in each tempering zone 6 .
  • the material of the roller core 3 and the roller jacket 4 expands, so that the outer diameter of the roller 1 is correspondingly increased and as a result the roller gap between the two rollers 1, between which the electrode material is passed, is reduced.
  • the inductors 9 are mounted at a regular distance from one another on a support axle 18 which is accommodated in the axial bore 8 of the roller 1.
  • the carrier axle 18 is mounted in the axial bore 8 via spherical roller bearings 24, so that the carrier axle 18 together with the inductors 9 mounted on it can be rotated relative to the roller body.
  • the roller body i.e. the roller core 3 together with the roller shell 4 surrounding it, rotate around the stationary carrier axle 18 with the inductors 9 mounted on it or to protect their electrical connections 20 against overheating.
  • the carrier axle 18 has a compressed air connection 22 on one end face of the roller 1 in order to feed the axial bore of the carrier axle 18 with cooling air.
  • the cooling air duct has radial bores, which serve as an air outlet 19 for the compressed air.
  • Bearing points 14, via which the roller 1 is supported, are connected axially opposite the roller body.
  • a pin 17 protrudes in each case.
  • a slip ring 21 is also mounted on the right in the picture, which ensures electrical power or signal transmission between the components rotating in opposite directions.
  • Connected to the slip ring are data cables 23 for signal transmission between the temperature sensors and the control unit and a power connection 25 for the connection between the control unit and the individual inductors 9.
  • Cooling bores 16 are also provided in the roller core 3, which are located in the area of the roller body essentially parallel to the roll axis X.
  • the cooling bores 16 run at a smaller distance from the roller axis X. Between the cooling bores 16 of the roller core 3 and the cooling bores 16 of the bearing points 14, inclined connecting channels are provided, which connect the cooling bores 16 of the roller core 3 to the cooling bores 16 of the bearing points 14 connect.
  • FIG. 2 shows a perspective view of the embodiment of the roller according to the invention from FIG. 1 in half section.
  • the roller At the outer ends of the roller 1, the latter has pins 17, which each connect to bearing points 14, which are directly adjacent to the roller body.
  • a slip ring 21 is mounted on the lower pin 17 shown in the figure, to which lines for the transmission of electrical power or for the signal transmission are connected.
  • the carrier axle 18 which extends through the roller body and on which the twelve inductors 9 are mounted. It can be seen that the inductors 9 each enclose the carrier axis 18 in a ring-shaped manner.
  • the carrier axle 18 extends on the side of the roll 1 which has the slip ring 21 up to the end face and protrudes from the journal 17 .
  • FIG. 3 shows a perspective view of an embodiment of the roller 1 according to the invention.
  • the roll shell 4 provides the roll surface, which is used to generate the electrodes in the nip.
  • the roller body is axially connected to bearing points 14, via which the roller 1 can be rotatively supported.
  • a pin 17 connects to one of the bearing points 14, via which the roller 1 can be driven.
  • a slip ring 21 connects to the other bearing point 14, into which connections for the power and signal transmission open.
  • a data cable 23 leads into the slip ring, the data cable 23 being connected to a control unit.
  • a power cable 25 leads into the slip ring, via which the inductors 9 inside the roller body can be individually supplied with power.
  • FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of roller 1 for use in a dry coating process for producing electrodes 2.
  • This essentially comprises, on the one hand, a roller core 3 consisting of a core material, the core material being an easily machinable steel.
  • the steel of the core material can be, for example, a tempering steel, such as 42CrMo4, or also a case-hardening steel.
  • the roller 1 comprises a roller shell 4 which surrounds the roller core 3 in an annular manner.
  • the roll shell 4 consists of a shell material which is harder than the core material.
  • the hardness of the roller shell 4 is at least 53 HRC (Rockwell hardness scale C), preferably at least 57 HRC, particularly preferably at least 62 HRC.
  • the roll shell 4 can consist of a hardenable steel, such as a cold work steel.
  • the surface of the roll shell is hardened to a depth of at least 5 mm.
  • the roller shell 4 and the roller core 3 are designed as separate components and the tubular roller shell 4 is fastened to the roller core 3 in a non-positive manner.
  • the roll shell 4 is fixed on the roll core 3 by shrinking the roll shell 4 and/or by cold-stretching the roll core 3 .
  • the roll shell 4 has a wall thickness D of at least 10 mm, preferably at least 15 mm, particularly preferably at least 20 mm.
  • the roll shell 4 is preferably hardened over the entire cross-section of the tube wall.
  • Fig. 5 shows a detailed view of an embodiment of the roller 1 according to the invention in half section. This shows in particular a section through the inductor 9 and the carrier axle 18 and its bearing 24.
  • the copper coils or inductors 9 have a plurality of copper wires. The number and the thickness of the copper wires per inductor can be set in such a way that the heat output required for regulating the roll gap can be achieved.
  • Each inductor 9 has its own electrical connection 20 so that each inductor 9 has its own power supply and the deflection of the roller 1 can be controlled via the different tempering zones 6 resulting therefrom. A small distance is provided between the inductors.
  • the support shaft 18 accommodated in the axial bore 8 of the roller 1 is mounted in relation to the roller 1 via a spherical roller bearing 24 .
  • the air duct formed in the carrier axle 18 has a plurality of air outlets 19 which extend radially away from the air duct and which open into the interior of the roller 1 in which the inductors 9 are accommodated. The air outlets 19 are used to cool this interior.
  • Detection device for detecting the thickness of the electrode

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Walze (1) zur Verwendung in einem Trockenbeschichtungsverfahren zur Herstellung von Elektroden, aufweisend: einen Walzenkern (3) bestehend aus einem Kernmaterial; einen Walzenmantel (4) bestehend aus einem Mantelmaterial, wobei der Walzenmantel den Walzenkern zumindest abschnittsweise umgibt; wobei das Mantelmaterial eine größere Härte aufweist als das Kernmaterial; und wobei der Walzenkern eine Einrichtung zum Temperieren des Walzenmantels aufweist.

Description

Walze zur Verwendung in einem Trockenbeschichtungsverfahren zur Herstellung von Elektroden
Die Erfindung betrifft eine Walze zur Verwendung in einem Trockenbeschichtungsverfahren zur Herstellung von Elektroden, aufweisend: einen Walzenkern bestehend aus einem Kernmaterial; einen Walzenmantel bestehend aus einem Mantelmaterial, wobei der Walzenmantel den Walzenkern zumindest abschnittsweise umgibt.
Bislang wurden Elektroden (Anoden und Kathoden) für Batterien und Superkondensatoren überwiegend nasschemisch prozessiert. Die jeweiligen Aktivmaterialien, Leitadditive und Bindemittel werden hierfür in einer flüssigen Phase (wasser- oder lösemittelbasiert) dispergiert und die so entstandene Paste anschließend auf den Stromsammler (Folie oder Schaumstruktur) aufgetragen. In einem weiteren Prozessschritt wird die Elektrode getrocknet. Die eingesetzten Trocknerstrecken sind lang und energieintensiv im Betrieb. Dazu kommt die notwendige Peripherie, die für eine Trennung der teils toxischen Lösemittel aus der Abluft unerlässlich ist um den geltenden Umweltregularien gerecht zu werden.
Eine neue Produktionstechnik für Batterieelektroden besteht im Trockenbeschichtungsverfahren. Dieses kommt ohne den Einsatz von Lösungsmitteln aus und benötigt einen geringeren Energieeinsatz. Das Trockenbeschichtungsverfahren hat somit ein großes Potenzial für die Einsparung von Produktionskosten. Der Prozess der Trockenbeschichtung umfasst zwei wesentliche Schritte. Zunächst werden in einem Trockenmischprozess die Pulver der Aktivmaterialien, Additive und Binder vermengt. Entscheidend dabei ist die Struktur und Verteilung des polymeren Binders. Bei optimaler Verteilung von Polymerfibrillen werden bereits mit geringen Binder- Anteilen unter 5 Gewichtsprozent mechanisch stabile, freistehende Filme erhalten. Das dem Mischprozess entstammende pulverförmige Material kann nun in einem zweiten Prozessschritt zu ca. 50 - 100 pm dünnen Elektrodenfilmen gepresst werden, freistehend oder auf einem Stromkollektor als Substrat. Von hoher Bedeutung dabei ist die gleichmäßige Verteilung des pulverförmigen Materials. Insbesondere beim Einsatz verschiedener Ausgangspulver besteht die Herausforderung, diese kontinuierlich zu gewickelten Elektrodenfilmen zu verarbeiten.
Eine wesentliche Herausforderung im Bereich der Elektrodenherstellung im Trockenbeschichtungsverfahren besteht darin, die Elektroden präzise und mit minimalen Dickenschwankungen zu fertigen. Die zur wirtschaftlichen Herstellung der Elektroden benötigte große Gesamtgröße der verwendeten Walzen in Verbindung mit der thermischen Ausdehnung von Walzenmaterialien kann zu signifikanten Änderungen des Walzendurchmessers führen, welcher einen unmittelbaren Einfluss auf die Dicke und andere Abmessungen der Elektroden hat. Die exakte Dicke der Elektroden ist jedoch ein entscheidendes Qualitätsmerkmal bei der Herstellung elektrochemischer Zellen wie Li-Ionen-Zellen. Die Dicke der Elektroden muss über ihre gesamte Länge und Breite gleichmäßig sein. Bei der Herstellung von Li-Ionen-Zellen wie zylindrischen, prismatischen oder Pouch-Zellen werden Elektrodenfolien bereitgestellt und mit weiteren Schichten wie dem Separator und den Stromabnehmern laminiert, bevor die gesamte laminierte Endlosfolie auf eine bestimmte Länge geschnitten wird. Die geschnittene Verbundfolie wird zu einer Lithium-Ionen-Zelle gewickelt. Jede Abweichung in der Dicke der Elektrode über ihre Länge oder ihre Breite verändert die Größe der gewickelten Folienschichten, die aus dem obigen Verfahren resultieren, was zu einem fehlerhaft gewickelten Körper führen kann. Aus diesen Gründen besteht ein Bedarf an verbesserten Systemen, Verfahren und Vorrichtungen, um die Genauigkeit der Elektrodendicke zu gewährleisten.
Ein weiteres Problem im Bereich der Elektrodenherstellung im Trockenbeschichtungsverfahren besteht darin, dass Schmutz, Partikel oder beispielsweise verklumptes Elektrodenbeschichtungsmaterial dazu führen können, dass die Walzenoberfläche beschädigt wird. Wenn sich die Partikel auf der Oberfläche von Walzen ablagern, die während des Maschinenbetriebs miteinander in Kontakt kommen, werden die Partikel zwischen den Walzen zusammengepresst. Wenn solche Partikel zwischen den Walzen zusammengedrückt werden, können diese lokal konzentriert große Kräfte auf die Oberfläche der Walzen ausüben und diese bei Überschreitung der zulässigen Flächenpressung beschädigen. Dies wird als Kontaktermüdung bezeichnet und zeigt sich in Form von Ermüdungslöchern auf beiden Oberflächen der Walzen, zwischen denen der Walzenspalt gebildet wird. Die Kontaktermüdung wirkt sich negativ auf die Qualität der Elektroden aus, da die Walzen Oberflächenfehler aufweisen. Es besteht die Notwendigkeit, die Bildung von Grübchen, Oberflächenverformungen und anderen unerwünschten mikrostrukturellen Merkmalen zu verhindern, die sich auf der Oberfläche von Walzen in einer funktionierenden Produktionsumgebung ansammeln. In Anbetracht der Notwendigkeit einer präzisen und gleichmäßigen Oberfläche der Elektroden können selbst kleine, durch Verunreinigungen verursachte Schäden die Funktion der Elektroden beeinträchtigen, wenn diese zu Endprodukten zusammengesetzt und in Betrieb genommen werden. Daher muss die Härte der Walzen erhöht werden, um Schäden durch den konzentrierten Druck der Verunreinigungen zu vermeiden.
Daher besteht die Notwendigkeit, eine Walze zur Herstellung von Elektroden bereitzustellen, die zum einen eine gleichmäßige Dicke einer den Walzenspalt passierenden Materialbahn gewährleistet und zum anderen widerstandsfähig gegenüber Beschädigungen der Walzenoberfläche ist.
Das bedeutet, dass der Walzenspalt unabhängig von der Belastung und der äußeren Umgebung konstant gehalten werden muss, zum Beispiel durch Aufrechterhaltung einer genauen, gleichmäßigen Temperatur über den gesamten Walzenspalt. Zum anderen muss die Walze eine möglichst harte Oberfläche aufweisen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Walze zur Herstellung von Elektroden bereitzustellen, mittels welcher Elektroden gleichmäßiger Dicke und Qualität herstellbar sind.
Demgemäß ist vorgesehen, dass das Mantelmaterial eine größere Härte aufweist als das Kernmaterial, und dass der Walzenkern eine Einrichtung zum Temperieren des Walzenmantels aufweist. Diese Konfiguration weist den Vorteil auf, dass die Walze durch den Walzenmantel an ihrer Oberfläche zum Erzeugen der Elektrode eine hohe Härte aufweist und durch den relativ weicheren Kern eine gute Verarbeitbarkeit bietet, so dass zur Unterbringung der Einrichtung zum Temperieren des Walzenmantels der Walzenkern einfach bearbeitet, insbesondere zerspant, werden kann. Dies stellt eine Lösung für die Herausforderung bereit, dass die Welle zum einen eine möglichst große Härte aufweisen soll und zum anderen eine Einrichtung zur Beeinflussung des Walzenspalts aufweisen soll. Die vorliegende Erfindung erfüllt somit entgegenlaufende Anforderungen für beide Eigenschaften. Eine harte Welle allein ist schlecht bearbeitbar, so dass eine Temperierfunktion nicht realisierbar ist. Eine weiche Welle allein eignet sich hingegen nicht für die Herstellung von Trockenelektroden.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Walzenkern bzw. der Grundkörper aus leicht gehärtetem Stahl, beispielsweise aus Vergütungsstahl so wie 42CrMo4, gebildet ist und demnach eine gute Verarbeitbarkeit aufweist und beispielsweise gut fräsbar ist. Der Walzenkern bzw. der Grundkörper können auch aus einer Nickelbasislegierung bestehen oder diese aufweisen. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Walzenmantel aus einem harten Material besteht, beispielsweise aus einem gehärteten Kaltarbeitsstahl mit maximalen Resistenzen. Dabei ist keine gute Verarbeitbarkeit des Mantelmaterials notwendig bzw. ausdrücklich nicht gewünscht. Der Mantel kann auf den Walzenkern aufgeschrumpft oder aufgeklemmt werden. Ein weiterer Vorteil dieser Konfiguration besteht darin, dass Vollwellen aus vorgeschmiedetem Kaltarbeitsstahl in der für die Herstellung von Elektroden benötigten Größe und Härte gar nicht herstellbar sind. Für die Batterieherstellung werden Walzenkörper mit großen Durchmessern benötigt. Eine Härtung von derartigen Körpern kann nur von außen per Wasserdusche oder Ölbad vollzogen werden. Allerdings weisen Vollwellen dieser Größe eine sehr große Wärmekapazität auf. Wenn diese im Härteofen aufgeheizt wurden ist danach keine Abschreckung im gewünschten Ausmaß möglich, da die Walzenoberfläche aufgrund der von innen aus dem Walzenkörper immer wieder nachströmenden Wärme immer wieder entspannt wird. Dadurch lässt sich auf diese Weise an der Walzenoberfläche nur ein zähhartes Gefüge in einem Bereich bis in 3- 4mm Tiefe erzielen. Daher ist es vorteilhaft, den Walzenmantel als Rohrkonstruktion auszubilden und auf dem Walzenkern zu montieren, da der Walzenmantel auf diese Weise von innen und außen gleichzeitig aufheiz- und abschreckbar ist und nicht eine derart große Wärmekapazität aufweist wie eine Vollwelle, so dass auch entsprechend beim Abschrecken deutlich weniger Wärme aus dem Inneren des Walzenmantels nachströmt als bei einer Vollwelle. Dadurch wird eine Durchhärtung des Rohrs bis hin zu 20 mm oder mehr möglich. Die Konfiguration der Welle mit einem weichen Walzenkern und einem harten Walzenmantel in Form einer auf den Walzenkern aufgezogenen Rohrkonstruktion weist dabei zwei wesentliche Vorteile auf. Zum einen kann wie oben beschrieben beim Einsatz eines Walzenmantels eine bessere Durchhärtung erzielt werden, da dieser sowohl von innen und als auch von außen, insbesondere gleichzeitig, abschreckbar ist. Dadurch kann eine größere Dicke der Härtezone erreicht werden. Zum anderen ist keine Einbringung von Kühlkanälen in den harten Walzenmantel notwendig, sondern kann ausschließlich im weicheren Kern vorgesehen sein.
Die Erfindung betrifft ferner eine Walze zur Verwendung in einem Trockenbeschichtungsverfahren zur Herstellung von Elektroden, aufweisend: einen Walzenkern bestehend aus einem Kernmaterial; einen Walzenmantel bestehend aus einem Mantelmaterial, wobei der Walzenmantel den Walzenkern zumindest abschnittsweise umgibt; wobei das Mantelmaterial eine größere Härte aufweist als das Kernmaterial; wobei der Walzenmantel und der Walzenkern als separate Bauteile ausgeführt sind und der im Wesentlichen rohrförmige Walzenmantel kraft- und/oder formschlüssig auf dem Walzenkern befestigt ist; wobei der Walzenmantel aus einem härtbaren Stahl, wie beispielsweise einem Kaltarbeitsstahl, besteht und an seiner Oberfläche bis in eine Tiefe von zumindest 5 mm durchgehärtet ist. Bei einer Durchhärtung des Mantelmaterials von mehreren Millimetern, beispielsweise zumindest 5 mm, besteht hingegen der Vorteil, dass das Durchdrücken von harten Partikeln durch die gehärtete Beschichtung hindurch vermieden wird. Bei geringeren Beschichtungsdicken kann es demgegenüber vorkommen, dass nicht die Beschichtung selbst unter einem lokalen Druckpeak nachgibt, sondern bei zu hoher Flächenpressung im Walzenspalt das unter der Beschichtung befindliche, weichere Walzenkernmaterial versagt. Durch Vorsehen einer Mindest dicke für die Beschichtung oder den gehärteten Walzenmantel kann dieser Effekt vermieden werden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Walze zur Verwendung in einem Trockenbeschichtungsverfahren zur Herstellung von Elektroden, aufweisend: einen Walzenkern bestehend aus einem Kernmaterial; einen Walzenmantel bestehend aus einem Mantelmaterial, wobei der Walzenmantel den Walzenkern zumindest abschnittsweise umgibt; und wobei der Walzenkern eine Einrichtung zum Temperieren des Walzenmantels aufweist; wobei die Einrichtung zum Temperieren des Walzenmantels mehrere in Axialrichtung der Walze voneinander segmentierte Temperierzonen aufweist, wobei in den einzelnen Temperierzonen individuelle Temperaturen einstellbar sind. Während der Elektrodenherstellung kann es über den Verlauf des Walzenspalts zu Temperaturschwankungen oder zu Materialverteilungsschwankungen kommen. Dadurch können lokale Unregelmäßigkeiten im Bezug auf die Größe des Walzenspalts auftreten. Beispielsweise kann der Walzenspalt in der Walzenmitte durch bestimmte Betriebsschwankungen temporär schmaler sein als der Walzenspalt in den äußeren Bereichen der Walzenpaarung. Durch Erzeugen einer höheren Temperatur in den Randbereichen des Walzenspalts mittels entsprechender Ansteuerung der Temperierzonen in den Randbereichen kann dieser Unterschied ausgeglichen werden, da sich durch die erzeugten höheren Temperaturen entsprechend auch die Walzen in den entsprechenden Bereichen weiter ausdehnen und den Walzenspalt verkleinern. Wenn der Walzenspalt hingegen im mittleren Bereich größer ist als in den Randbereichen, können entsprechend eben die Temperierzonen im mittleren Walzenbereich so angesteuert werden, dass infolge der höheren Temperatur der Walzenspalt im mittleren Bereich verringert wird.
Es kann vorgesehen sein, dass das Mantelmaterial als eine Beschichtung auf den Walzenkern oder den Walzenmantel aufgebracht ist. Dabei kann die Beschichtung Chrom, Diamond-Like Carbon (DLC), Wolframkarbid oder einen Metallmatrixverbundwerkstoff wie eine Wolframkarbid/Kobalt-Legierung oder einen Chromkarbid/Nickel-Chrom-Verbundwerkstoff aufweisen. Durch eine CVD- Beschichtung der Kalanderwalze mit einer DLC-Beschichtung und einer PVD- Beschichtung mit Wolframkarbid kann die Härte der Walze erhöht werden, um Schäden zu verhindern, die durch den hohen Druck entstehen, der durch Verunreinigungen auf die Walzen ausgeübt wird. Die Dicke der Beschichtung kann zwischen 1 pm und 50 pm betragen.
Es kann vorgesehen sein, dass das Beschichten der Walze in einer Unterdruckumgebung erfolgt. In der Unterdruckumgebung kann die unbeschichtete Walze flüchtigen Vorläufersubstanzen ausgesetzt werden. Die flüchtigen Vorläufer können eines oder mehrere von Wolframhexachlorid (WC16) mit Wasserstoff (H2) und Methan (CH4) oder alternativ WCL6 mit H2 und Methanol (C3OH) umfassen. Auf diese Weise kann eine Wolframkarbidschicht abgeschieden werden. Die Abscheidung von Wolframkarbid kann wie oben beschrieben durch chemische Gasphasenabscheidung erfolgen, es können jedoch auch andere CVD-Verfahren verwendet werden, z. B. die plasmaaktivierte chemische Gasphasenabscheidung (PACVD). Sobald die Abscheidung abgeschlossen ist, kann die Walze aus der Niederdruckumgebung entfernt werden.
Ferner kann zwischen der Walzenoberfläche und der Beschichtung eine Unterschicht vorgesehen sein, welche zusätzlichen Schutz oder Oberflächenhaftung der Beschichtung bietet. Die Unterschicht kann eine oder mehrere diamantähnliche Beschichtungen (DLC), Wolframkarbid (WC) oder Kupfer (Cu) aufweisen. Die Zusammensetzung und Mikrostruktur der diamantähnlichen Beschichtung kann je nach den Anforderungen an Oberflächenhärte, chemische Beständigkeit, Zähigkeit und andere gewünschte Eigenschaften angepasst werden. Die diamantähnliche Beschichtung kann eine oder mehrere der folgenden Formen umfassen: ta-C (tetraedrisch gebundener wasserstofffreier amorpher Kohlenstoff), a-C:H (amorpher Kohlenstoff mit Wasserstoff, a-C:H:Me (Me = W, Ti, metalldotierter amorpher Kohlenstoff mit Wasserstoff), a-C: H:Si (ein Si-dotierter amorpher Kohlenstoff mit Wasserstoff), Form a-C:H:X (ein nicht-metalldotierter amorpher Kohlenstoff mit Wasserstoff), Form a-C:Me (Me = Ti, metalldotierter wasserstofffreier amorpher Kohlenstoff), Form ta-C:H (ein tetraedrisch gebundener amorpher Kohlenstoff mit Wasserstoff).
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Walzenmantel eine Härte von zumindest 53 HRC, bevorzugt zumindest 57 HRC, besonders bevorzugt zumindest 62 HRC aufweist.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass der Walzenmantel und der Walzenkern als separate Bauteile ausgeführt sind und der im Wesentlichen rohrförmige Walzenmantel kraft- und/oder formschlüssig auf dem Walzenkern befestigt ist. Dabei kann der Walzenmantel mittels Aufschrumpfen und/ oder Kaltdehnen kraftschlüssig auf dem Walzenkern fixiert sein. Für ein Warmschrumpfen bzw. Kaltdehnen müssen der Walzenmantel und der Walzenkern so ausgebildet sein, dass diese bei Raumtemperatur ein Übermaß aufweisen. Wird der Walzenmantel erwärmt bzw. der Walzenkern abgekühlt, entsteht ein Spiel zwischen den beiden Bauteilen, so dass der Walzenmantel auf den Walzenkern aufgeschoben werden kann. Beim Kaltdehnen wird der Walzenkern durch Abkühlen für den Schrumpfvorgang im Durchmesser verkleinert. Beim Erkalten des Walzenmantels schrumpft dieser und umschließt den Walzenkern fest. Nach dem Zurückführen der beiden Bauteile auf Normaltemperatur besteht daher zwischen beiden Bauteilen eine Schrumpfverbindung.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Walzenmantel mittels einer Klemmverbindung auf dem Walzenkern fixiert ist.
Außerdem ist denkbar, dass der Walzenmantel eine Wandungsdicke von zumindest 10 mm, bevorzugt zumindest 15 mm, besonders bevorzugt zumindest 20 mm aufweist. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Beschichtung auf den Walzenmantel aufgebracht ist.
Es kann vorgesehen sein, dass der Walzenmantel aus einem härtbaren Stahl, wie beispielsweise einem Kaltarbeitsstahl, besteht und an seiner Oberfläche zumindest bis in eine Tiefe von zumindest 5 mm durchgehärtet ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Walzenmantel über den gesamten Rohrwandungsquerschnitt durchgehärtet ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Walzenkern aus einem leicht zerspanbaren Stahl, wie etwa einem Vergütungsstahl, wie besipeisleweise 42CrMo4, oder einem Einsatzstahl, besteht.
Es ist ferner denkbar, dass die Einrichtung zum Temperieren des Walzenmantels zumindest ein in den Walzenkern integriertes Heiz- und/oder Kühlelement aufweist.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Einrichtung zum Temperieren des Walzenmantels ein induktives Heizelement ist. Die Einrichtung zum Temperieren des Walzenmantels kann so konfiguriert sein, dass im Produktionsbetrieb eine vorbestimmte Betriebstemperatur der Walze aufrechterhalten werden kann. Über die Einstellung einer vorbestimmten Betriebstemperatur ist es möglich, die Walze im Betrieb auf eine mit der Betriebstemperatur korrelierenden Wärmeausdehnung einzustellen. Die Einrichtung zum Temperieren des Walzenmantels kann ein Widerstandselement sein. Beispielsweise kann die Einrichtung zum Temperieren des Walzenmantels eine Widerstandsspule sein. Alternativ kann die Einrichtung zum Temperieren des Walzenmantels induktiv sein. Ferner ist denkbar, dass mehrere Arten von Heizelementen kombiniert werden können, um eine bestimmte Temperatur in der Walze einzustellen. Die Einrichtung zum Temperieren des Walzenmantels kann in einer konstanten Tiefe unterhalb der Walzenoberfläche in die Walze eingebettet sein, um die Walzenoberfläche gleichmäßig zu erwärmen. Beispielsweise kann die Einrichtung zum Temperieren des Walzenmantels auf der Mittelachse der Walze oder in einem Hohlraum, der die Mittelachse der Walze umgibt, angeordnet sein.
Die Einrichtung zum Temperieren des Walzenmantels kann mehrere Heizelemente aufweisen. Die Heizelemente können mit einer elektrischen Isolierung ummantelt sein, um sicherzustellen, dass der elektrische Strom innerhalb des Heizelements bleibt und nicht durch die Walze geleitet wird. Die elektrische Isolierung kann elektrisch isolierend und wärmeleitend sein. Die elektrische Isolierung kann Keramiken wie Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Steatit (Magnesiumsilikatmineral), Cordierit (ein Mineral, das Eisen, Magnesium, Aluminium und Silizium enthält, aber kein Eisen in synthetischer Form) und Polymere aufweisen. Bei Verwendung eines Polymers kann dieses eine wärmeleitende, aber elektrisch isolierende Komponente enthalten, wie Aluminiumoxid oder Bornitrid. Da die Walze während des Betriebs eine gleichmäßige zyklische Biegung durchlaufen kann, kann die Isolierung flexibel sein, wie z. B. eine Glasfaser oder ein Polymer, oder sie kann weggelassen werden, wie es bei induktiven Heizelementen möglich ist.
Der Walzenkern kann hohl sein und ein Gas enthalten, wie z. B. Luft. Das elektrische Heizelement kann innerhalb des Kerns angeordnet sein. Der Kern kann eine Öffnung aufweisen, die die Zirkulation eines Gases oder Fluids zur Steuerung der Temperatur der Walze ermöglicht.
Das Heizelement kann elektrisch mit einer Stromquelle außerhalb der Walze verbunden sein. Beispielsweise kann die Strom-Schnittstelle aus elektrischen Kontakten an beiden Enden der Walze bestehen. Alternativ weist die Walze nur an einem ihrer Enden einen elektrischen Kontakt auf.
Die Walze kann außerdem einen oder mehrere Luftkühlkanäle umfassen. Die Kühlkanäle können sich durch den Walzenkern erstrecken. Die Kanäle können passiv oder aktiv mit einem Kühlgas oder einer Kühlflüssigkeit wie Druckluft, Stickstoff oder anderen Substanzen gekühlt werden, wobei ein System außerhalb der Walze verwendet werden kann. Die Kühlkanäle können durch eine aktive Komponente wie einen Ventilator, ein Gebläse, eine Pumpe oder einen Kompressor mit dem Kühlmedium gespeist werden. Das Kühlmedium kann während des Betriebs zirkulieren, um eine zusätzliche Steuermöglichkeit über die Temperatur der Walze zu erhalten. Das Kühlgas kann bei Umgebungstemperatur (z.B. ca. 18°C bis ca. 24°C, oder ca. 20°C), höher als die Umgebungstemperatur oder niedriger als die Umgebungstemperatur bereitgestellt werden.
Die Walze kann außerdem einen oder mehrere Sensoren zur Temperaturmessung umfassen. Der Temperatursensor kann ein Widerstandstemperatursensor sein. Beispielsweise kann ein einzelner Temperatursensor entweder zentral in der Walze oder näher an der Betriebsfläche, das heißt, der Walzenoberfläche, der Walze angebracht sein. Es ist ferner möglich, dass der oder die Temperatursensoren außerhalb der Walze angebracht sind und die von der Walze abgestrahlte Temperatur messen.
Das Heizelement, die aktiven Kühlelemente und/oder die Temperatursensoren können in einen Steuer- oder Regelkreis außerhalb der Walze integriert sein. Der Steuer- oder Regelkreis kann einen oder mehrere Prozessoren, Speichermedien zum Speichern von Daten und Programmieranweisungen/Konfigurationen sowie Kommunikationsschnittstellen umfassen. Es kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass die Einrichtung zum Temperieren des Walzenmantels mehrere in Axialrichtung der Walze voneinander segmentierte Temperierzonen bereitstellt, wobei in den einzelnen Temperierzonen individuelle Temperaturen einstellbar sind.
Über die einzelnen Temperierzonen ist es möglich den Außendurchmesser der Walze an verschiedenen Stellen über die Breite der Walze zu variieren, um dadurch über die gesamte Breite des Walzenspalts in Reaktion auf örtlich unterschiedliche Betriebsparameter eine möglichst gleichmäßig dicke Elektrode herstellen zu können. Jede Temperierzone kann ein oder mehrere Heizelemente aufweisen, die sich nicht mit anderen Zonen überschneiden. Jedes Heizelement kann eine separate Stromversorgung aufweisen. Beispielsweise kann die Einrichtung zum Temperieren des Walzenmantels eine Mehrzahl axial benachbarter Induktoren aufweisen, welche im Walzenkern aufgenommen sind. Jeder Induktor kann einen separaten elektrischen Anschluss bzw. eine separate Spannungsversorgung aufweisen. Ferner kann jedem Induktor ein separater Temperatursensor zugeordnet sein, um die Temperatur jeweils örtlich abzugreifen. Die Daten der Temperatursensoren können mittels eines Datenkabels an einer Stirnseite an eine übergeordnete Steuereinrichtung übermittelt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass der Walzenkern eine Axialbohrung aufweist, in welcher das zumindest eine Heiz- und/oder Kühlelement aufgenommen ist.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Einrichtung zum Temperieren des Walzenmantels eine in die Axialbohrung des Walzenkerns aufgenommener Temperaturstrahler ist.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass der Walzenkern als Fluidkanäle ausgebildete Funktionsbohrungen aufweist, welche zumindest abschnittsweise auf der äußeren Oberfläche des Walzenkerns verlaufen. Die Erfindung betrifft ferner eine Walzenanordnung zur Verwendung in einem Trockenbeschichtungsverfahren zur Herstellung von Elektroden, welche zwei einen Walzenspalt zwischen sich ausbildende Walzen aufweist, von denen zumindest eine Walze als Walze nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist, welche ferner zum Erfassen der Dicke der im Walzenspalt erzeugten Elektrode an zumindest zwei orthogonal zur Förderrichtung der Elektrode voneinander beabstandete Erfassungseinrichtungen aufweist, wobei die Walzenanordnung ferner eine Steuereinrichtung aufweist, welche zum Abgleichen der zumindest zwei erfassten Ist- Dicken mit einer Soll-Dicke ausgebildet ist und bei Feststellung einer Abweichung einer der Ist-Dicken von der Soll-Dicke die der jeweiligen Erfassungseinrichtung zugeordnete Temperierzone durch die Steuereinrichtung so angesteuert ist, dass die jeweilige Ist- Dicke der Soll-Dicke angenähert wird.
Es kann vorgesehen sein, dass jeder Temperierzone zumindest eine jeweilige Erfassungseinrichtung zugeordnet ist. Die Erfassungseinrichtung kann ein Sensor zum Erfassen der Elektrodendicke sein. Die über die Breite des Walzenspalts regelmäßig beabstandeten Sensoren zur Dickenmessung der erzeugten Elektrode können Teil einer Regelung sein, welche die einzelnen Temperierzonen in Reaktion auf die einzelnen in den unterschiedlichen Temperierzonen erfassten Dickenmesswerte ansteuert, um so die erzeugte Elektrodendicke stetig einem Soll-Wert anzunähern. Die Erfassungseinrichtung kann ferner ein Temperatursensor sein, welcher die jeweilige Temperatur in den jeweiligen Temperierzonen erfasst. Es kann vorgesehen sein, dass die erzeugten Elektrodendicken in Abhängigkeit der Temperatur bekannt sind, so dass bei Erfassung einer Temperatur in einer Temperierzone die Dicke der in diesem Bereich erzeugten Elektrode bekannt ist bzw. von der erfassten Temperatur abgeleitet werden kann.
Mittels der Temperierzonen ist es möglich, die Temperaturdehnung im Walzenkörper so zu steuern, dass der Walzenspalt zwischen den beiden Walzen möglichst gleichmäßig über die gesamte Walzenbreite einstellbar ist, bzw., dass eine Bombage vermieden oder korrigiert wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode, aufweisend die Schritte: Kontaktieren eines Elektroden-Vorläufermaterials mit einer Walze, wobei die Walze aufweist: einen Walzenkern bestehend aus einem Kernmaterial; einen Walzenmantel bestehend aus einem Mantelmaterial, wobei der Walzenmantel den Walzenkern zumindest abschnittsweise umgibt; wobei das Walzenmaterial eine größere Härte als das Kernmaterial aufweist; und wobei der Walzenkern eine Temperiereinrichtung zum Temperieren des Walzenmantels aufweist.
Dabei kann die Einrichtung zum Temperieren des Walzenmantels mehrere in Axialrichtung der Walze voneinander segmentierte Temperierzonen aufweisen, wobei in den einzelnen Temperierzonen individuelle Temperaturen einstellbar sind, wobei das Verfahren ferner den Schritt aufweisen kann:
Einstellen der Temperatur in zumindest einer Temperierzone unabhängig von den anderen Temperierzonen.
Die Erfidnung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Elektrode, aufweisend die Schritte: mittels einer Walzenanordnung, welche zwei einen Walzenspalt zwischen sich ausbildende Walzen sowie zumindest zwei Erfassungseinrichtungen zum Erfassen einer Dicke aufweist:
Inkontaktbringen eines Elektrodenvorläufermaterials mit der Walzenanordnung; Erfassen der Dicke einer in dem Walzenspalt gebildeten Elektrode mit zumindest einer der Erfassungseinrichtungen;
Und Anpassen der Temperatur zumindest einer der Walzen anhand der erfassten Elektrodendicke.
Außerdem betrifft die Erfindung ein elektrochemisches Laminat mit mindestens einer Elektrodenschicht, die durch Kalandrieren eines Elektrodenvorläufermaterials mit einer Walze gebildet wird, die Folgendes aufweist: einen Walzenkern, der aus einem Kernmaterial besteht; einen Walzenmantel, der aus einem Mantelmaterial besteht, wobei der Walzenmantel den Walzenkern zumindest abschnittsweise umgibt; wobei das Mantelmaterial eine größere Härte aufweist als das Kernmaterial; und wobei der Walzenkern eine Vorrichtung zum Temperieren des Walzenmantels aufweist.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figuren erläutert. Dabei zeigt:
Fig. i eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Walze;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Walze im Halbschnitt;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Walze;
Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Walze;
Fig. 5 eine Detailansicht einer Ausführungsform einer Temperierzone der erfindungsgemäßen Walze.
Figur i zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Walze 1, welche in einem Trockenbeschichtungsverfahren zur Herstellung von Elektroden verwendbar ist. Die Walze 1 weist einen Walzenkörper auf, der durch einen Walzenkern 3 und einen Walzenmantel 4 gebildet wird. Der Walzenkern 3 besteht im Wesentlichen aus einem weichen Kernmaterial. Der Walzenkern 3 wird umgeben von dem Walzenmantel 4, welcher im Wesentlichen aus einem Mantelmaterial besteht. Im Walzenkern ist eine Axialbohrung 8 vorgesehen, welche einen Hohlraum im Walzenkern 3 definiert. In der Axialbohrung ist eine Einrichtung 5 zum Temperieren des Walzenmantels 4 aufgenommen. Die Einrichtung 5 zum Temperieren des Walzenmantels 4 weist mehrere in Axialrichtung X der Walze 1 voneinander segmentierte Temperierzonen 6 auf, wobei in den einzelnen Temperierzonen 6 individuelle Temperaturen einstellbar sind. In der gezeigten Ausführungsform weist die Einrichtung 5 zum Temperieren des Walzenmantels 4 insgesamt zwölf Temperierzonen 6 auf, wobei jede Temperierzone 6 durch einen separaten Induktor 9 gebildet ist. Alle Induktoren 9 weisen dieselbe Abmessung auf und sind jeweils um denselben Abstand voneinander beabstandet. Ferner weist jeder Induktor 9 einen separaten Spannungsanschluss 20 auf, außerdem ist jedem Induktor ein separater Temperatursensor 15 zugeordnet. Die erfassten Temperaturdaten werden über ein Datenkabel 23 an eine übergeordnete Steuereinheit übermittelt, welche die erhaltenen Ist-Werte mit jeweiligen Soll-Werten abgleicht und infolgedessen die Stromzufuhr zu den einzelnen Induktoren 9 reguliert. Dadurch ist es möglich, in jeder Temperierzone 6 eine individuelle Temperatur einzustellen. Bei Erhöhung der Temperatur dehnt sich das Material des Walzenkerns 3 und des Walzenmantels 4 aus, so dass entsprechend auch der Außendurchmesser der Walze 1 vergrößert wird und infolgedessen der Walzenspalt zwischen den zwei Walzen 1, zwischen welchen das Elektrodenmaterial hindurchgeführt wird, verkleinert wird. Durch das Bereitstellen mehrerer individuell ansteuerbarer Temperierzonen 6 ist es daher möglich, den Außendurchmesser der Walze 1 und entsprechend den Walzenspalt über die Gesamtbreite des Walzenspalts hinweg abschnittsweise in den einzelnen Temperierzonen 6 individuell zu beeinflussen. Die Induktoren 9 sind regelmäßig voneinander beabstandet montiert auf einer Trägerachse 18, welche in der Axialbohrung 8 der Walze 1 aufgenommen ist. Die Trägerachse 18 ist über Pendelrollenlager 24 in der Axialbohrung 8 gelagert, so dass die Trägerachse 18 mitsamt den darauf montierten Induktoren 9 gegenüber dem Walzenkörper rotierbar sind. Im Betrieb rotieren der Walzenkörper, das heißt der Walzenkern 3 mitsamt dem diesen umgebenden Walzenmantel 4 um die stillstehende Trägerachse 18 mit den darauf montierten Induktoren 9. Die Trägerachse 18 selbst weist ebenfalls eine Axialbohrung auf, welche zum Durchleiten von Kühlluft dient, um die Induktoren 9 bzw. deren elektrische Anschlüsse 20 gegen Überhitzung zu schützen. An einer Stirnseite der Walze 1 weist die Trägerachse 18 dazu einen Druckluftanschluss 22 auf, um die Axialbohrung der Trägerachse 18 mit Kühlluft zu speisen. Am gegenüberliegenden Ende weist der Kühlluftkanal radiale Bohrungen auf, welche als Luftaustritt 19 für die Druckluft dienen. Axial gegenüberliegend an den Walzenkörper schließen sich Lagerstellen 14 an, über welche die Walze 1 gelagert wird. Darüber hinaus ragt jeweils ein Zapfen 17. Auf einem der Zapfen 17, in der gezeigten Darstellung rechts im Bild ist ferner ein Schleifring 21 montiert, welcher eine elektrische Leistungsoder Signalübertragung zwischen den gegeneinander rotierenden Bauteilen gewährleistet. An den Schleifring angeschlossen sind zum einen Datenkabel 23 für die Signalübertragung zwischen den Temperatursensoren und der Steuereinheit und zum anderen ein Stromanschluss 25 für die Verbindung zwischen der Steuereinheit und den einzelnen Induktoren 9. Im Walzenkern 3 sind ferner Kühlbohrungen 16 eingebracht, welche im Bereich des Walzenkörpers im Wesentlichen parallel zur Walzenachse X verlaufen. Im Bereich der Lagerstellen 14 verlaufen die Kühlbohrungen 16 in einem geringeren Abstand zur Walzenachse X. Zwischen den Kühlbohrungen 16 des Walzenkerns 3 und den Kühlbohrungen 16 der Lagerstellen 14 sind schräg verlaufende Verbindungskanäle vorgesehen, welche die Kühlbohrungen 16 des Walzenkerns 3 mit den Kühlbohrungen 16 der Lagerstellen 14 verbinden.
Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Walze aus Figur 1 im Halbschnitt. An den äußeren Enden der Walze 1 weist diese jeweils Zapfen 17 auf, welche sich jeweils an Lagerstellen 14 anschließen, die den Walzenkörper unmittelbar benachbarn. Am im Bild gezeigten unteren Zapfen 17 ist ein Schleifring 21 montiert, an welchem Leitungen für die Übertragung elektrischer Leistung bzw. für die Signalübertragung angeschlossen sind. Zu erkennen ist ferner die sich durch den Walzenkörper erstreckende Trägerachse 18, auf welcher die zwölf Induktoren 9 montiert sind. Es ist zu erkennen, dass die Induktoren 9 die Trägerachse 18 jeweils ringförmig umschließen. Die Trägerachse 18 erstreckt sich auf der Seite der Walze 1, welche den Schleifring 21 aufweist, bis hin zur Stirnseite und ragt aus dem Zapfen 17 heraus. An dieser Stelle befindet sich der Luftanschluss 22 zum Speisen der für die Luftführung vorgesehenen Axialbohrung der Trägerachse 18 mit Kühlluft zum Kühlen der Induktoren 9. Es ist ferner zu erkennen, dass die Lagerstellen 24 der Trägerachse 18 in Axialrichtung X jeweils zwischen dem Walzenkörper und den Lagerstellen 14 angeordnet sind. Es ist ferner zu sehen, dass die Trägerachse 18 in unmittelbarer Nähe zur Lagerstelle 24 der Trägerachse 18 mehrere Luftauslässe 19 aufweist, welche radial in unterschiedliche Richtungen ausgerichtet sind. Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Walze 1. Diese weist im Wesentlichen einen Walzenkörper auf, welcher aus einem Walzenkern 3 und einem Walzenmantel 4 besteht, wobei der Walzenmantel aus einem härteren Material als der Walzenkern 3 besteht. Der Walzenmantel 4 stellt die Walzenoberfläche bereit, welche zur Erzeugung der Elektroden im Walzenspalt dient. An den Walzenkörper schließen sich axial jeweils Lagerstellen 14 an, über welche die Walze 1 rotatorisch gelagert werden kann. An eine der Lagerstellen 14 schließt sich ein Zapfen 17 an, über welche die Walze 1 antreibbar ist. An die andere Lagerstelle 14 schließt sich ein Schleifring 21 an, in welchen Anschlüsse für die Leistungs- und Signalübertragung münden. Zum einen mündet ein Datenkabel 23 in den Schleifring, wobei das Datenkabel 23 an ein Steuergerät angeschlossen wird. Zum anderen mündet ein Stromkabel 25 in den Schleifring, über welches die Induktoren 9 im Innern des Walzenkörpers individuell mit Strom versorgt werden können.
Figur 4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Walze 1 zur Verwendung in einem Trockenbeschichtungsverfahren zur Herstellung von Elektroden 2. Diese umfasst im Wesentlichen zum einen einen Walzenkern 3 bestehend aus einem Kernmaterial, wobei das Kernmaterial ein leicht zerspanbarer Stahl ist. Der Stahl des Kernmaterials kann beispielsweise ein Vergütungsstahl sein, wie besipeisleweise 42CrMo4, oder auch ein Einsatzstahl. Zum anderen umfasst die Walze 1 einen Walzenmantel 4, welcher den Walzenkern 3 ringförmig umgibt. Der Walzenmantel 4 besteht aus einem Mantelmaterial, welches eine größere Härte aufweist als das Kernmaterial. Die Härte des Walzenmantels 4 beträgt zumindest 53 HRC (Härte nach Rockwell, Skala C), bevorzugt zumindest 57 HRC, besonders bevorzugt zumindest 62 HRC. Beispielsweise kann der Walzenmantel 4 aus einem härtbaren Stahl bestehen, wie beispielsweise einem Kaltarbeitsstahl. Der Walzenmantel ist an seiner Oberfläche bis in eine Tiefe von zumindest 5 mm durchgehärtet. In der gezeigten Ausführungsform sind der Walzenmantel 4 und der Walzenkern 3 als separate Bauteile ausgeführt und der rohrförmige Walzenmantel 4 kraftschlüssig auf dem Walzenkern 3 befestigt. Der Walzenmantel 4 ist durch Aufschrumpfen des Walzenmantels 4 und/oder durch Kaltdehnen des Walzenkerns 3 auf dem Walzenkern 3 fixiert. Dabei weist der Walzenmantel 4 eine Wandungsdicke D von zumindest 10 mm, bevorzugt zumindest 15 mm, besonders bevorzugt zumindest 20 mm auf. Vorzugsweise ist der Walzenmantel 4 über den gesamten Rohrwandungsquerschnitt durchgehärtet.
Fig. 5 zeigt eine Detailansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Walze 1 im Halbschnitt. Diese zeigt insbesondere einen Schnitt durch den Induktor 9 sowie die Trägerachse 18 und deren Lagerung 24. Es ist zu erkennen, dass die Kupferspulen bzw. Induktoren 9 eine Mehrzahl Kupferdrähte aufweist. Dabei kann die Anzahl und die Dicke der Kupferdrähte je Induktor so festgelegt werden, dass die für die Regulierung des Walzenspalts notwendige Heizleistung erzielbar ist. Jeder Induktor 9 weist einen eigenen elektrischen Anschluss 20 auf, sodass jeder Induktor 9 eine eigene Spannungsversorgung hat und über die daraus resultierenden unterschiedlichen Temperierzonen 6 die Auslenkung der Walze 1 gesteuert werden kann. Zwischen den Induktoren ist jeweils ein kleiner Abstand vorgesehen. Es ist zu erkennen, dass die in der Axialbohrung 8 der Walze 1 aufgenommene Trägerachse 18 über ein Pendelrollenlager 24 gegenüber der Walze 1 gelagert ist. Der in der Trägerachse 18 ausgebildete Luftkanal weist mehrere sich radial von dem Luftkanal wegerstreckende Luftaustritte 19 auf, welche in den Innenraum der Walze 1 münden, in welchem die Induktoren 9 aufgenommen sind. Die Luftaustritte 19 dienen zum Kühlen dieses Innenraums.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Figuren sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
Bezugszeichenliste
Walze
Elektrode
Walzenkern
Walzenmantel
Einrichtung zum Temperieren des Walzenmantels
Temperierzone
Heiz- oder Kühlelement
Axialbohrung
Induktor
Fluidkanäle
Walzenanordnung
Walzenspalt
Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Dicke der Elektrode
Lagerstelle
Temperatursensor
Kühlbohrung
Zapfen
Trägerachse
Luftaustritt elektrischer Anschluss
Schleifring
Luftanschluss
Datenkabel
Pendelrollenlager
Stromkabel
Luftkanal

Claims

Ansprüche Walze (1) zur Verwendung in einem Trockenbeschichtungsverfahren zur Herstellung von Elektroden (2), aufweisend: einen Walzenkern (3) bestehend aus einem Kernmaterial; einen Walzenmantel (4) bestehend aus einem Mantelmaterial, wobei der Walzenmantel (4) den Walzenkern (3) zumindest abschnittsweise umgibt; wobei das Mantelmaterial eine größere Härte aufweist als das Kernmaterial; und wobei der Walzenkern (3) eine Einrichtung (5) zum Temperieren des Walzenmantels (4) aufweist. Walze (1) zur Verwendung in einem Trockenbeschichtungsverfahren zur Herstellung von Elektroden (2), aufweisend: einen Walzenkern (3) bestehend aus einem Kernmaterial; einen Walzenmantel (4) bestehend aus einem Mantelmaterial, wobei der Walzenmantel (4) den Walzenkern (3) zumindest abschnittsweise umgibt; wobei das Mantelmaterial eine größere Härte aufweist als das Kernmaterial; wobei der Walzenmantel (4) und der Walzenkern (3) als separate Bauteile ausgeführt sind und der im Wesentlichen rohrförmige Walzenmantel (4) kraft- und/oder formschlüssig auf dem Walzenkern (3) befestigt ist; wobei der Walzenmantel (4) aus einem härtbaren Stahl, wie beispielsweise einem Kaltarbeitsstahl, besteht und an seiner Oberfläche zumindest bis in eine Tiefe von zumindest 5 mm durchgehärtet ist. Walze (1) zur Verwendung in einem Trockenbeschichtungsverfahren zur Herstellung von Elektroden (2), aufweisend: einen Walzenkern (3) bestehend aus einem Kernmaterial; einen Walzenmantel (4) bestehend aus einem Mantelmaterial, wobei der Walzenmantel (4) den Walzenkern (3) zumindest abschnittsweise umgibt; und wobei der Walzenkern (3) eine Einrichtung (5) zum Temperieren des Walzenmantels (4) aufweist; wobei die Einrichtung (5) zum Temperieren des Walzenmantels (4) mehrere in Axialrichtung (X) der Walze (1) voneinander segmentierte Temperierzonen (6) aufweist, wobei in den einzelnen Temperierzonen (6) individuelle Temperaturen einstellbar sind. Walze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Mantelmaterial als eine Beschichtung auf den Walzenkern (3) oder den Walzenmantel (4) aufgebracht ist. Walze (1) nach Anspruch 4, wobei die Beschichtung Chrom, Diamond-Like Carbon, Wolframkarbid oder einen Metallmatrixverbundwerkstoff wie eine Wolframkarbid/Kobalt-Legierung oder einen Chromkarbid/Nickel-Chrom- Verbundwerkstoff aufweist. Walze (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Walzenmantel (4) eine Härte von zumindest 53 HRC, bevorzugt zumindest 57 HRC, besonders bevorzugt zumindest 62 HRC aufweist. Walze (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Walzenmantel (4) und der Walzenkern (3) als separate Bauteile ausgeführt sind und der im Wesentlichen rohrförmige Walzenmantel (4) kraft- und/ oder formschlüssig auf dem Walzenkern (3) befestigt ist. Walze (1) nach Anspruch 7, wobei der Walzenmantel (4) mittels Aufschrumpfen und/oder Kaltdehnen auf dem Walzenkern (3) fixiert ist. Walze (1) nach Anspruch 7, wobei der Walzenmantel (4) mittels einer Klemmverbindung auf dem Walzenkern (3) fixiert ist. Walze (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Walzenmantel (4) eine Wandungsdicke (D) von zumindest 10 mm, bevorzugt zumindest 15 mm, besonders bevorzugt zumindest 20 mm aufweist. Walze (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Walzenmantel (4) aus einem härtbaren Stahl, wie beispielsweise einem Kaltarbeitsstahl, besteht und an seiner Oberfläche bis in eine Tiefe von zumindest 5 mm durchgehärtet ist. Walze (1) nach Anspruch 11, wobei der Walzenmantel (4) über den gesamten Rohrwandungsquerschnitt durchgehärtet ist. Walze (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Walzenkern (3) aus einem leicht zerspanbaren Stahl, wie etwa einem Vergütungsstahl, wie besipeisleweise 42CrMo4, oder einem Einsatzstahl, besteht. Walze (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 13, wobei die Einrichtung (5) zum Temperieren des Walzenmantels (4) zumindest ein in den Walzenkern (3) integriertes Heiz- und/ oder Kühlelement (7) aufweist. Walze (1) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4 bis 14, wobei die Einrichtung (5) zum Temperieren des Walzenmantels (4) mehrere in Axialrichtung (X) der Walze (1) voneinander segmentierte Temperierzonen (6) bereitstellt, wobei in den einzelnen Temperierzonen (6) individuelle Temperaturen einstellbar sind. Walze (1) nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei der Walzenkern (3) eine Axialbohrung (8) aufweist, in welcher das Heiz- und/oder Kühlelement (7) aufgenommen ist. Walze (1) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4 bis 16, wobei die Einrichtung (5) zum Temperieren des Walzenmantels (4) ein induktives Heizelement (9) ist. Walze (1) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4 bis 16, wobei die Einrichtung (5) zum Temperieren des Walzenmantels (4) eine in die Axialbohrung (8) des Walzenkerns (3) aufgenommener Temperaturstrahler ist. Walze (1) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4 bis 18, wobei der Walzenkern (3) als Fluidkanäle (10) ausgebildete Funktionsbohrungen aufweist, welche zumindest abschnittsweise auf der äußeren Oberfläche des Walzenkerns (3) verlaufen. Walzenanordnung (11) zur Verwendung in einem
Trockenbeschichtungsverfahren zur Herstellung von Elektroden (2), welche zwei einen Walzenspalt (12) zwischen sich ausbildende Walzen (1) aufweist, von denen zumindest eine Walze (1) als Walze nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist, welche ferner zum Erfassen der Dicke der im Walzenspalt (12) erzeugten Elektrode (2) an zumindest zwei orthogonal zur Förderrichtung der Elektrode (2) voneinander beabstandete Erfassungseinrichtungen (13) aufweist, wobei die Walzenanordnung (11) ferner eine Steuereinrichtung (14) aufweist, welche zum Abgleichen der zumindest zwei erfassten Ist-Dicken mit einer Soll- Dicke ausgebildet ist und bei Feststellung einer Abweichung einer der Ist- Dicken von der Soll-Dicke die der jeweiligen Erfassungseinrichtung (13) zugeordnete Temperierzone (6) durch die Steuereinrichtung (14) so angesteuert ist, dass die jeweilige Ist-Dicke der Soll-Dicke angenähert wird. Walzenanordnung (11) nach Anspruch 20, wobei jeder Temperierzone (6) zumindest eine jeweilige Erfassungseinrichtung (13) zugeordnet ist. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode, aufweisend die Schritte: Kontaktieren eines Elektroden-Vorläufermaterials mit einer Walze (1), wobei die Walze (1) aufweist: einen Walzenkern (3) bestehend aus einem Kernmaterial; einen Walzenmantel (4) bestehend aus einem Mantelmaterial, wobei der Walzenmantel (4) den Walzenkern (3) zumindest abschnittsweise umgibt; wobei das Walzenmaterial eine größere Härte als das Kernmaterial aufweist; und wobei der Walzenkern (3) eine Temperiereinrichtung zum Temperieren des Walzenmantels (4) aufweist. Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Einrichtung (5) zum Temperieren des Walzenmantels (4) mehrere in Axialrichtung (X) der Walze (1) voneinander segmentierte Temperierzonen (6) aufweist, wobei in den einzelnen Temperierzonen (6) individuelle Temperaturen einstellbar sind, wobei das Verfahren ferner den Schritt aufweist:
Einstellen der Temperatur in zumindest einer Temperierzone (6) unabhängig von den anderen Temperierzonen (6). Verfahren zum Herstellen einer Elektrode, aufweisend die Schritte: mittels einer Walzenanordnung (11), welche zwei einen Walzenspalt (12) zwischen sich ausbildende Walzen (1) sowie zumindest zwei Erfassungseinrichtungen (13) zum Erfassen einer Dicke aufweist: Inkontaktbringen eines Elektrodenvorläufermaterials mit der Walzenanordnung (11);
Erfassen der Dicke einer in dem Walzenspalt (12) gebildeten Elektrode mit zumindest einer der Erfassungseinrichtungen (13);
Und Anpassen der Temperatur zumindest einer der Walzen (1) anhand der erfassten Elektrodendicke. Elektrochemisches Laminat mit mindestens einer Elektrodenschicht, die durch Kalandrieren eines Elektrodenvorläufermaterials mit einer Walze (1) gebildet wird, die Folgendes aufweist: einen Walzenkern (3), der aus einem Kernmaterial besteht; einen Walzenmantel (4), der aus einem Mantelmaterial besteht, wobei der Walzenmantel (4) den Walzenkern (3) zumindest abschnittsweise umgibt; wobei das Mantelmaterial eine größere Härte aufweist als das Kernmaterial; und wobei der Walzenkern (3) eine Vorrichtung (5) zum Temperieren des Walzenmantels (4) aufweist.
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