EP4444496A2 - Vorrichtung und verfahren zur herstellung eines energiespeichers - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur herstellung eines energiespeichers

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Publication number
EP4444496A2
EP4444496A2 EP22838645.4A EP22838645A EP4444496A2 EP 4444496 A2 EP4444496 A2 EP 4444496A2 EP 22838645 A EP22838645 A EP 22838645A EP 4444496 A2 EP4444496 A2 EP 4444496A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrodes
separator
segments
electrode
oval
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP22838645.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias Zill
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.)
Dr Zill Life Science Automation GmbH
Original Assignee
Dr Zill Life Science Automation GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Dr Zill Life Science Automation GmbH filed Critical Dr Zill Life Science Automation GmbH
Publication of EP4444496A2 publication Critical patent/EP4444496A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0838—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction by using an endless conveyor belt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/38—Conductors

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for producing a rechargeable energy store; colloquially also referred to as an accumulator or battery, such as in the embodiment of a lithium-ion battery or a solid-state battery.
  • Rechargeable batteries or accumulators - hereinafter simply referred to as battery(ies) - are energy stores that primarily consist of 2 opposing electrodes (anode and cathode) with a separator placed in between.
  • this composite can be achieved by round or oval winding, or by stacking the individual components flat, with flat stacking having the greater energy density and therefore being treated preferentially in the following.
  • Both the electrodes and the separator are usually in the form of rolled-up web material and have to be unwound for further processing then the electrodes are separated individually from the sheet material and stacked flat on top of one another with the separator in between.
  • the stack basically consists of an anode, a cathode with an intermediate separator and ideally a final separator. Normally, the separator is slightly larger than the voltage generating areas of the electrodes, thus preventing a short circuit between the electrodes.
  • battery cell(s) In order to make the primary combination of anode, cathode and separators - hereinafter referred to as battery cell(s) - more efficient, several battery cells are stacked on top of each other and the respective current collectors of cathode and anode are welded together, so that a stable overall combination of several battery cells with positive and negative poles is formed arises.
  • the stacking accuracy of the electrodes has a significant influence on the performance of the battery cell, which is why special attention must be paid to this aspect.
  • DE 10 2017 216 133 A1 discloses a device and a method in which an electrode web is fed to the circumference of a rotationally driven roller, which consists of a large number of rigid segments, and is cut there with a laser to form electrode pieces, and the pieces remain fixed to the rigid segments of the roller via vacuum until they are deposited on a separator web.
  • the assembly of separator web with an electrode placed thereon is covered with a second separator web and transported to a second roller, which works in the same way as the roller described above, where the counter-electrode is placed on the separator web.
  • the entire composite is then cut into pieces to create a battery cell.
  • the above-mentioned prior art Due to the way in which the devices work or the design of the devices, the above-mentioned prior art has a low yield of battery cells, which impairs economical production. Furthermore, due to the insufficient precision of the processing, a high degree of inaccuracy in the stacking of the components is to be expected, which significantly impairs the quality and performance of the battery cell and ultimately the entire battery.
  • Electrode and counter-electrode are cut into pieces from sheet material
  • Electrode web Coiled web-like material that is either in the form of anode web or cathode web and is unwound for processing and transported as web.
  • Electrode Pieces of sheet material cut out of the electrode sheet, which are either an anode or a cathode.
  • Counter-electrode An electrode which has the opposite polarity (e.g. cathode) of the other electrode (in the example the anode).
  • Separator web Coiled web-like material that is inserted between the active surfaces of the electrodes and is unwound for processing and transported as a web.
  • the web goods are transported at a constant speed while processing or handling operations are carried out on them.
  • Continuous processing is particularly difficult when a work process to be carried out is time-consuming or complex, such as laser cutting of the electrodes, precise placement of the electrodes on the separator, and passing on the stacked assembly consisting of electrodes and separators to subsequent processing steps.
  • This problem is solved according to the invention with the device and the method described below.
  • the electrodes are cut out of a continuously moving electrode web using a laser beam, which follows the moving electrode web in a synchronized manner during the cut by a deflection unit - e.g.
  • the laser cut of the continuously moving electrode web is advantageously carried out on a straight conveying path.
  • each laser can complete its task with sufficient time or sufficient cutting speed, so that the output quantity is advantageously increased without adversely affecting the quality of the cut edge.
  • each laser can cut out an electrode completely in one piece, or several lasers cut out the same electrode, in which case each of the lasers cuts out only a section of the same electrode, but all together cut out the entire piece of the electrode.
  • the oval-shaped transport system has several driven segments that are designed in such a way that a cut-out electrode can be placed on each segment.
  • the segments move along the oval-shaped Track of the transport system, whereby the segments move at different speeds on the oval-shaped conveyor track and can be subjected to negative or positive pressure as required.
  • the segments on the surface on which the electrodes or the electrode web is transported have small air-permeable cross sections, for example in the form of bores, whereby the electrodes or the electrode web are sucked onto the segments when a vacuum is applied and are thereby fixed for transport and the electrodes can be detached from the segments again by deliberately releasing the underpressure or building up an overpressure.
  • the segments are preferably arranged so close together in the direction of travel that there is a small gap of a few tenths of a millimeter between them, and they have the same speed and direction as the electrode track, so that the electrode track - in interaction with the vacuum applied to the segments - can be picked up and transported safely and without slipping onto the segments.
  • the contour of the electrodes is cut out of the electrode track with a laser beam, which is done in the simplest case, for example, by a separating cut that runs at 90° to the transport direction of the electrode track, and the electrode track is cut into individual pieces - the electrodes.
  • the separating cut is made exactly in the gap between the segments, so that the laser can completely cut through the electrode track, but does not damage the segments. It is an advantageous embodiment if there is a negative pressure at the gap, so that particles that arise during cutting are sucked off immediately through the gap and do not contaminate the electrode in this way.
  • several lasers can also be used to cut out the electrodes on the straight conveyor section of the oval-shaped transport system in order to increase the output quantity.
  • the current conductors of the electrodes can also be cut out at the same time with the laser during the separation process of the electrode from the electrode web, insofar as they have not already been produced by a preceding manufacturing process.
  • the distance between the segments including the electrodes located on them is increased on the oval-shaped transport system, with this distance ideally being larger than the previous gap of the segments for laser cutting. Furthermore, the distance is designed so large that after the electrodes have been placed on the separator web, the separator web can be cut there without damaging the electrodes arranged in between or allowing contact with the oppositely arranged counter-electrode.
  • the distance between the electrodes is created by briefly accelerating the segments and then decelerating them again until the desired distance has been created, after which they are transported on to the transfer area at a constant speed while maintaining the distance.
  • the electrodes are first clamped by driven grippers, released from the segments by releasing the vacuum or applying an overpressure and transferred to the separator web, with the separator web and the grippers having the same continuous speed as the segments in the transfer area.
  • the segments are delayed on the oval-shaped transport system until the desired gap between the segments for picking up and laser cutting is present again, and in this way a new work cycle can take place on the oval transport system
  • two oval-shaped transport systems are required, with one of the transport systems being arranged above the separator track and the other below the separator track.
  • the one below the separator web Transport system transfers the electrodes from below to the separator track and the second oval-shaped transport system, which is located above the separator track, transfers the counter-electrode from above to the separator track.
  • the second oval-shaped transport system has the same work steps and features as the first oval transport system described above, namely the continuous recording of the electrode web on the segments, which have a small gap to one another, the laser cutting of the web in the gap to produce the electrodes , creating a greater distance between the segments, while maintaining this distance, clamping at least the electrodes by the grippers, and detaching the electrodes from the segments by reducing the negative pressure.
  • both transport systems the clamping is performed by the grippers and the electrodes are transferred to the separator web in the respective transfer area, whereby the transfer areas can overlap or be at a distance from one another.
  • the transfer areas of both transport systems are arranged parallel to one another and have such a large distance between the respective segments that at least the electrode, the separator web and the counter-electrode are located in them or are safe can be transported through.
  • both electrodes are ideally transferred congruently in the transfer areas on the separator web; can, however, in principle also be transferred offset to one another on the separator track.
  • the segments of the transport systems are fed to the transfer areas in a correspondingly controlled manner.
  • At least one gripper system is provided on the side and parallel to the separator track, which has a large number of driven grippers with openable and closable gripper fingers, with each electrode ideally being assigned a gripper.
  • the open grippers are moved into the transfer area at the same speed and in the same direction as the electrodes or the separator web, and complete their clamping task by closing the gripper fingers - ideally before the negative pressure of the segments is released.
  • the segments ideally have one or more recesses on the outside that runs transversely to the conveying direction, so that the grippers can clamp the electrodes in this area, or the electrodes protrude a little laterally over the segments, so that the clamping can be achieved in the protruding area can be done by the laterally arranged gripper system.
  • the separator web is also included in the clamping by the grippers, it also has a projection over the segments. It is particularly advantageous that the Current conductors of the electrodes usually protrude beyond the separator web, so that, for example, the electrode in the area of its conductor can be clamped together with that part of the separator web on which only the current conductor of the electrode occurs.
  • a prerequisite for this, however, is that the segments have a recess or are smaller than the separator sheet in order to enable clamping—as described above for the electrodes.
  • the grippers can also move on an oval-shaped path - made up of 2 semicircles and 2 straight conveyor sections. It is particularly advantageous if the grippers also have a straight and relatively long conveying path in the transfer area of the electrodes to the separator web, so that the grippers can be closed and the components clamped safely with sufficient time during continuous processing.
  • the purpose of clamping is to maintain the exact position of the clamped components, on the one hand to transport them safely out of the transfer area and to transport them precisely to possible subsequent processing operations.
  • the clamping of the components with the driven grippers has the advantage that the grippers can be guided very precisely via guide rails, particularly during the clamping and the further transport of the clamped components, and the clamped components remain positioned just as precisely in this way.
  • the prior art solves this problem only insufficiently, in that the electrodes loosely placed on the separator web are usually clamped between two conveyor belts, but the conveyor belts can run in principle, and in this way the stacking produced is undesirably shifted in an undefined manner.
  • the clamping function is no longer necessary if the clamped components are fixed in a non-positive, positive or material manner other than by the grippers.
  • Typical subsequent edits that are ideally under closed grippers are, for example, the feeding of a further separator web, which is placed congruently with the first separator web fed onto the electrodes either from above or below, or the welding of the electrodes to the separator webs.
  • the separator webs can then be separated using a laser beam, for example, with the separating cut ideally taking place in the area where there are no electrodes, ie in the area where the transport system previously created a gap between the electrodes.
  • the composite of electrode, separator, counter-electrode and separator now cut into piece goods represents the battery cell described at the beginning.
  • the invention it is also possible with the invention to arrange and fix the electrode and counter-electrode in the transport direction on just one separator web from below and above, with the electrodes being offset from one another in the processing direction, so that e.g. meandering loops or a Z-shaped fold of the Separator web with the electrodes located on it creates a stacked battery cell.
  • An advantageous design of the entire device is if on the transport system that transfers the electrodes from below onto the separator track, on the straight conveyor section directly opposite the separator track, both the feeding of the electrode track, the laser cutting, the feeding of the separator track, and the The electrode is transferred to the separator web.
  • the second transport system arranged above the separator track is slightly offset in the processing direction, and the transfer area is ideally congruent with the transfer area of the first transport system.
  • the feeding of the electrode track and the laser cutting take place on the upper, straight conveyor section of the second transport system, which is opposite the transfer area. Due to the overlapping of the transfer areas of both transport systems, there is now a common transfer area for both transport systems, where the electrodes are clamped by the grippers and can be transferred to the separator track. Here it is advisable to have gripper systems on both sides next to the separator web or the transport systems, which clamp the combination of "electrode - separator web counter-electrode" and transport it further in a correspondingly fixed position.
  • Fig. 1 An illustration of the device in side view; without the depiction of the laterally attached gripper systems and with a greatly simplified depiction of the welding and final cutting process.
  • FIG. 2 A sectional view of the device in the processing direction, the section being taken along section line A-A in FIG.
  • FIG. 3 A sectional representation of the device in top view, above and along the electrodes placed on the separator web, the section being taken along section line B-B according to FIG.
  • FIG.l shows that an electrode track (1) to a receiving area (2a) of a first oval-shaped transport system (2) with continuous speed (5) is fed.
  • the oval-shaped transport system (2) has a large number of driven segments (3), which in the receiving area (2a) have the same speed (4) as the speed (5) of the electrode web (1), and are subjected to negative pressure to transport and fix the electrode web (1), so that the electrode track (1) can be sucked in through holes on the upper side of the segments.
  • the segments In the receiving area of the electrode track (2a) and in the following cutting area (2b), the segments have a small gap (7a) to one another in the direction of travel, which can suck off particles that are produced during the cutting process and enables the separating cut to go completely through the electrode track ( 1) can be done.
  • the cut is produced with a laser source (6) in that the laser beam cuts the electrode track (1) into individual electrodes (1a) transversely (10) to the conveying direction and in the gap (7a) between the segments (3). After the separating cut, the segments (3) together with the electrodes sucked onto them
  • the conveying speed (11) of the separator web (9) is the same as the speed (8) of the segments (3) or the electrodes (la) located thereon, so that the electrodes (la) while maintaining the distance (7b) as well the separator web (9) lying on it are continuously conveyed to the transfer area (2d).
  • the receiving area (2a), the cutting area (2b), the feeding area (2c) and the transfer area (2d) are on the straight area (2e) of the oval-shaped transport system (2) on the overhead side directly opposite the separator track (9). arranged.
  • a small distance above the first transport system (2) and the supplied separator track (9) is a second oval-shaped transport system (18) available, which protrudes slightly offset into the transfer area (2d) of the first transport system (2).
  • Both transport systems (2, 3) are similar in terms of the basic mode of operation, with the electrode material (1, la) being processed on the first transport system (2) and the material of the counter-electrode (12, 12a) being processed on the second transport system (18). .
  • the second oval-shaped transport system (18) has a large number of driven segments (13) which have the same speed (14) in the receiving area (18a) as the speed (15) of the counter-electrode track (12) and for transport and fixing of the counter-electrode track (12) are subjected to negative pressure, so that the counter-electrode track (12) is sucked in through holes on the upper side of the segments (13).
  • the segments (13) In the receiving area of the electrode track (18a) and in the following cutting area (18b), the segments (13) have a small gap (16a) to one another in the direction of travel, which can suck off particles that are produced during the cutting process and also enables the separating cut to be completed here can take place through the counter-electrode track (12).
  • the cut is made with a laser source (17) in that the laser beam cuts the counter-electrode track (12) into individual electrodes (12a) transversely (10) to the conveying direction and in the gap (16a) between the segments (13).
  • the segments (13) together with the electrodes (12a) sucked onto them are briefly accelerated and then decelerated again, so that there is a new distance (16b) between the segments (13), which is larger than the gap (16a ).
  • the segments (13) together with the counter-electrodes (12a) sucked onto them are then transported at a continuous speed (19) to the transfer area (18c) while maintaining the distance (16b).
  • the receiving area (18a) and the cutting area (18b) are arranged on the straight conveying path (18d) on the upper side of the transport system (18).
  • the transfer area (18c) is also located on the straight conveying section (18d), but exactly opposite the receiving area (18a) and the cutting area (18b), or directly above the separator track (9) and only a short distance from the Transfer area (2d) of the first transport system (2).
  • the transfer area (18c) of the second transport system (18) is arranged congruently and parallel to the transfer area (2d) of the first transport system (2), the distance between the two transport systems (2, 18) being so great that at least the electrodes (12a , la) and the separator sheet (9) can fit between the opposing segments (13, 3) or can be transported through there.
  • the speeds (8, 19) of the respective segments (13, 3) or the electrodes (1a, 12a) located thereon are the same as the speed (11) of the separator web (9), the electrodes (1a, 12a) being arranged congruently with one another (see also FIG. 3).
  • Fig. 2 and Fig. 3 show two gripper systems (26, 27) which are arranged laterally next to the transport systems (2, 18) and which have driven grippers (28, 29) which can be moved on an oval-shaped transport path, the grippers (28, 29) during their clamping area (25) on a straight stretch (33) and which are arranged parallel to the separator track (9).
  • the speed (32) of the grippers (28, 29) during their clamping function (25) is exactly the same as the continuous conveying speed (11) of the separator web (9) or the electrodes (1a, 12a) located thereon.
  • Fig. 2 and Fig. 3 also show that in this embodiment, both the electrodes (1a and 12a) including their collectors (1b, 12b) and the separator (9) are somewhat wider than the segments (3, 13), so that a slight overhang (30, 31) arises.
  • the grippers (28, 29) clamp the combination of electrodes (1a, 12a) and separator web (8) in the area of the overhang (30, 31) . Then the electrodes (la, 12a) by releasing the negative pressure of the respective segments (13, 3) while maintaining the distance (16b, 7b) on the separator sheet (9) passed and so the clamped Composite (1a, 9, 12a) fixed in position can be fed from the transfer area (2d, 18c) for subsequent processing (22, 23), while the segments (3, 13) are moved back to the respective receiving areas (2a and 18a). to start a new work cycle.
  • Fig. 1 also shows that after the clamped assembly of separator web (9) and electrodes (1a, 12a) has left the second transport system (18), in this exemplary embodiment another separator web (20) is placed on the electrodes (12a) congruently and is deposited at the same speed (21) as the first separator web (9).
  • Fig.3 makes it clear that after the welding (22) a stable composite of the separator sheets (9, 20) and the electrodes (la, 12a) was generated, the grippers (28, 29) their position and position fixing task in have fulfilled the clamping area (25), so that the grippers (28, 29) can be opened, and then travel back to the transfer area (2d, 18c) on the oval-shaped transport path in order to start a new work cycle; that is, the clamping area (25) of the grippers (28, 29) begins in the transfer area (2d, 16b) and ends in the exemplary embodiment after the weld (22).
  • the invention relates to a device and a method in which battery cells (24) are produced from electrode strips (1, 12) and separator strips (9, 20).
  • battery cells (24) are produced from electrode strips (1, 12) and separator strips (9, 20).
  • oval-shaped transport systems (2, 18) which, by means of lasers (6, 17), electrodes (la, 12a) from electrode webs (1, 12) and place them on a separator web (9), taking into account a distance (7b, 16b), gripper systems (26, 27) with driven grippers (28, 29) being present, which Clamp the electrodes (1a, 12a) and, fixed in this way, transport them to subsequent processing operations (22, 23).
  • the invention relates to a device for producing an energy store (24), in which electrodes (1a, 12a) are cut out of electrode tracks (1, 12) by means of lasers (6, 17), and the electrodes (1a, 12a) with Distance (7b, 16b) are placed on a separator track (9), characterized in that a) two oval-shaped transport systems (2, 18) are present, which are arranged above and below the separator track (9), b) the oval-shaped Transport systems (2, 18) have driven segments (3, 13) and straight conveyor sections (2e, 18d), c) on the straight conveyor sections (2e, 18d) the receiving area (2a, 18a) of the electrode tracks (1, 12), the Cutting area (2b, 18b) with laser (6.1 7) and the transfer area (2d, 18c) to the separator web (9) are accommodated, d) in the transfer area (2d, 18c) the segments (3, 13) together with the on it located electrodes (1a, 12a) have a distance (7b, 16b) to each other
  • the device can be characterized in that the grippers (28, 29) in the overhang (30, 31) hold the electrodes (1a, 12a) individually (1a or 12a), together (1a and 12a) or in combination with the separator web (9 ) jam.
  • the device can be characterized in that the electrodes (1a, 12a) have a lateral projection (30, 31) to the segments (3, 13).
  • the device can be characterized in that the separator (9) has a projection (30, 31) to the segments (3, 13) at the side.
  • the device can be characterized in that there are 2 gripper systems (26, 27).
  • the device can be characterized in that the clamping area (25) of the grippers (28, 29) begins in the transfer area (2d, 18c) and extends at least to where the electrodes (1a, 12a) are connected by means other than through experience the clamping of the grippers (28, 29), a fixation (22).
  • the device can be characterized in that in the transfer area (2d, 18c) the speed (32) of the grippers (28, 29) is the same as the speed (8, 19) of the segments (3, 13) placed thereon Electrodes (1a, 12a) or the speed (11) of the separator web (9).
  • the device can be characterized in that the segments (3, 13) are designed so large that an electrode (1a, 12a) is accommodated on each of them.
  • the device can be characterized in that there is a gap (7a, 16a) between the segments (3, 13) in the receiving area (2a, 18a) and in the cutting area (2b, 18b).
  • the device can be characterized in that the transfer areas (2d, 18c) of the transport systems (2, 18) have an overlap.
  • the device can be characterized in that in the first oval-shaped transport system (2) the receiving area (2a), the cutting area (2b), the feeding area (2c) and the transfer area (2d) are on the side directly opposite the separator track (9).
  • straight conveyor line (2e) are arranged.
  • the device can be characterized in that the transfer area (18c) of the second oval-shaped transport system (18) is arranged on the side of the straight conveying section (18d) directly opposite the separator track (9), the feed area (18a) and the cutting area (18a) lie on the opposite side of the straight conveying sections (18d).
  • the device can be characterized in that there are several lasers (6, 17) in the cutting area (2b, 18b) for cutting out the electrodes (1a, 12a).
  • the invention relates to a method for producing an energy storage device (24), in which electrodes (1a, 12a) are cut out of electrode tracks (1, 12) by means of a laser (6, 17), and the electrodes (1a, 12a) with Distance (7b, 16b) are placed on a separator track (9), with the following process steps: a) receiving and fixing electrode tracks (1, 12) on driven segments (3, 13) of oval-shaped transport systems (2, 18), b) Cutting out electrodes (1a, 12a) from the electrode tracks (1, 12) by means of a laser (6, 17), c) creating a distance (7b, 16b) between the electrodes (1a, 12a) in that the segments (3, 13 ) together with the electrodes (la, 12a) on it are briefly accelerated and decelerated, d) feeding the separator web (9) between the oval-shaped transport systems (2, 18), e) clamping the electrodes (la, 12a) by driven grippers (28, 29), f) transferring the electrodes (1
  • the method can be characterized in that the transport under the clamping action (25) of the gripper systems (27, 26) is maintained at least until a weld (22) or a different type of fixing of the electrodes (1a, 12) and the separator web (9, 20) is generated apart from the gripper systems.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren, wobei aus Elektrodenbahnen (1, 12) und Separatorbahnen (9, 20) Batteriezellen (24) hergestellt werden. Hierzu sind oval förmige Transportsysteme (2, 18) vorhanden, die mittels Laser (6, 17) Elektroden (1a, 12a) aus Elektrodenbahnen (1, 12) heraustrennen, und diese unter Berücksichtigung eines Abstandes (7b, 16b) auf eine Separatorbahn (9) platzieren, wobei Greifersysteme (26, 27) mit angetriebenen Greifern (28, 29) vorhanden sind, welche die Elektroden (1a, 12a) klemmen und derart fixiert zu nachfolgenden Verarbeitungsvorgängen (22, 23) transportieren.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Energiespeichers
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines wiederaufladbaren Energiespeichers; umgangssprachlich auch als Akkumulator oder Batterie bezeichnet, wie z.B. in der Ausführungsform eines Lithium-Ionen-Akkus oder einer Feststoffbatterie.
Stand der Technik
Wiederaufladbare Batterien oder Akkumulatoren - im Folgenden vereinfacht Batterie(n) genannt - sind Energiespeicher, die primär aus 2 gegensätzlichen Elektroden (Anode und Kathode) mit einem dazwischen platzierten Separator bestehen. Prinzipiell kann dieser Verbund durch runde oder ovale Wickelung, oder durch flache Stapelung der einzelnen Bestandteile erzielt werden, wobei die flache Stapelung die größere Energiedichte aufweist und im Nachfolgenden daher bevorzugt behandelt wird.
Sowohl die Elektroden als auch der Separator liegen üblicherweise als aufgewickelte Bahnware vor und müssen zur weiteren Verarbeitung abgespult werden, alsdann die Elektroden einzeln aus der Bahnware herausgetrennt und flach mit dazwischen liegendem Separator aufeinandergestapelt werden. Der Stapel besteht im Wesentlichen aus einer Anode, einer Kathode mit einem dazwischenliegenden Separator und idealerweise einem abschließenden Separator. Normalerweise ist der Separator etwas größer als die spannungserzeugenden Flächen der Elektroden, und verhindert somit einen Kurzschluss zwischen den Elektroden. Um den primären Verbund aus Anode, Kathode und Separatoren - nachfolgend Batteriezelle(n) genannt leistungsfähiger zu machen, werden mehrere Batteriezellen übereinandergestapelt, und die jeweiligen Stromableiter von Kathode und Anode miteinander verschweißt, sodass ein stabiler Gesamtverbund aus mehreren Batteriezellen mit umgangssprachlich Plus- und Minuspol entsteht. Insbesondere die Stapelgenauigkeit der Elektroden beeinflusst wesentlich die Leistungsfähigkeit der Batteriezelle, weshalb diesem Aspekt besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden muss.
Aus der DE 10 2017 216 133 Al ist eine Vorrichtung und ein Verfahren bekannt, wo auf dem Umfang einer rotativ angetriebenen Walze, die aus einer Vielzahl an starren Segmenten besteht, eine Elektrodenbahn zugeführt wird, dort mit Laser zu Elektrodenstücken geschnitten wird, und die Stücke solange über Unterdrück an den starren Segmenten der Walze fixiert bleiben, bis diese auf eine Separatorbahn abgelegt werden. Der Verbund aus Separatorbahn mit darauf platzierter Elektrode wird mit einer zweiten Separatorbahn überdeckt und zu einer zweiten Walze transportiert, die gleich arbeitet wie die eingangs beschriebene Walze, wo die Gegenelektrode auf der Separatorbahn platziert wird. Anschließend wird der gesamte Verbund in Stücke geschnitten, sodass eine Batteriezelle entsteht.
In der DE 10 2017 215 905 Al werden über mehrere nacheinander angeordnete rotativ arbeitende Schneidsysteme Elektroden als auch die Separatoren aus Bahnen zu Stückgut ausgeschnitten. Ein Transportsystem nimmt jeweils beim Durchfahren der Schneidsysteme die Stückgüter nacheinander auf, sodass eine Stapelung bzw. die Batteriezelle erzeugt wird. Die US 9,385,395 B2 zeigt ein rotativ-arbeitendes Transportsystem in Form einer Walze auf dem als erstes der Separator als Bahnware aufgebracht wird, danach die ausgeschnittene Elektrode platziert wird, diese wiederum mit einer Separatorbahn bedeckt wird, als dann die Gegenelektrode auf dem gesamten Verbund platziert und dieser über Wärme- und Druckeinwirkung zusammenlaminiert wird. Um die Position der einzelnen Bestandteile während des Transportes auf der Walze bis zu der Laminierung zu gewährleisten, sind mehrere Greifer angebracht, welche den Verbund geklemmt halten.
Der vorgenannte Stand der Technik weist aufgrund der Arbeitsweise oder der Gestaltung der Vorrichtungen eine geringe Ausbringungsmenge an Batteriezellen auf, was die wirtschaftliche Herstellung beeinträchtigt. Weiterhin ist aufgrund der ungenügenden Präzision der Verarbeitung eine hohe Stapelungenauigkeit der Bestandteile zu erwarten, was die Qualität und Leistungsfähigkeit der Batteriezelle und schlussendlich der gesamten Batterie erheblich verschlechtert.
Aufgabenstellung
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Batteriezellen zu schaffen, bei dem mit großer Ausbringungsleistung und hoher Genauigkeit
• Elektrode und Gegenelektrode aus Bahnware in Stücke geschnitten werden,
• Stapel aus Elektroden und Gegenelektroden mit dazwischenliegendem Separator gebildet werden,
• die erzeugten Stapel unter Erhaltung der Position der einzelnen gestapelten Bestandteile an nachfolgende Verarbeitungsschritte sicher übergeben werden.
Die Aufgabe wird im Wesentlichen durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und das Verfahren gemäß Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Darstellung der Erfindung
Im Nachfolgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren beschrieben. Vorweggenommen die Klärung von oft verwendeten Begrifflichkeiten:
• Elektrodenbahn: Aufgewickeltes bahnförmiges Material, das sinngemäß entweder in Form von Anodenbahn oder Kathodenbahn vorliegt und zur Verarbeitung abgewickelt und als Bahn transportiert wird.
• Elektrode: Aus der Elektrodenbahn ausgeschnittenes blattförmiges Stückgut, das sinngemäß entweder als Anode oder Kathode vorliegt.
• Gegenelektrode: Eine Elektrode, welche die gegensätzliche Polung (z.B. Kathode) der anderen Elektrode (im Beispielfall die Anode) aufweist.
• Separatorbahn: Aufgewickeltes bahnförmiges Material, das zwischen die aktiven Flächen der Elektroden eingebracht wird und zur Verarbeitung abgewickelt und als Bahn transportiert wird.
Um die angestrebte große Ausbringungsmenge zu erreichen, sind alle Verarbeitungsvorgänge der nachfolgend beschriebenen Erfindung in kontinuierlicher Arbeitsweise ausgeführt; was jedoch prinzipiell nicht ausschließt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das Verfahren auch alternativ intermittierend durchgeführt werden kann.
Bei kontinuierlicher Arbeitsweise werden die Bahnwaren mit konstanter Geschwindigkeit transportiert, währenddessen an ihnen Verarbeitungs- oder Handhabungsvorgänge durchgekthrt werden. Besonders schwierig ist die kontinuierliche Verarbeitung dann, wenn ein durchzuführender Arbeitsprozess zeitaufwendig oder komplex ist wie z.B. das Laserschneiden der Elektroden, das präzise Platzieren der Elektroden auf dem Separator, als auch die Weitergabe des gestapelten Verbundes bestehend aus Elektroden und Separatoren zu nachfolgenden Verarbeitungsschritten. Mit der nachfolgend beschriebenen Vorrichtung bzw. dem Verfahren wird dieses Problem erfindungsgemäß gelöst. Das Ausschneiden der Elektroden aus einer sich kontinuierlich bewegenden Elektrodenbahn erfolgt mit einem Laserstrahl, wobei dieser während des Schnittes durch eine Ablenkeinheit -z.B. mittels Polygonspiegel - der bewegten Elektrodenbahn synchronisiert folgt, sodass ein exakter Trennschnitt der Elektrodenbahn quer zur Förderrichtung erfolgen kann, wodurch schlussendlich die einzelnen Elektroden als Stückgut entstehen. Bei zu großer Schnittgeschwindigkeit des Lasers leidet jedoch prinzipbedingt die Qualität der Schnittkante, was schlussendlich zu erheblichen Qualitätsproblemen bei der Batterie führt. Die Schnittgeschwindigkeit des Lasers bzw. die damit verbundene Ausbringungsmenge wird weiter reduziert, wenn der Laserschnitt auf einer gekrümmten Fläche erfolgt, wie z.B. wenn die Elektrodenbahn auf einer Walze kontinuierlich transportiert und während des Transportes geschnitten wird, da hier das Lasersystem den Fokuspunkt während des Schneidvorganges ständig auf die sich schnell verändernden Distanzen zur Walzenoberfläche anpassen muss. Um diesen Nachteil zu umgehen, erfolgt bei dieser Erfindung vorteilhafterweise der Laserschnitt der kontinuierlich bewegten Elektrodenbahn auf einer geraden Förderstrecke. Zur Umsetzung der geraden Förderstrecke ist ein erstes oval förmiges Transportsystems vorhanden, das sich idealerweise aus zwei halbkreisförmigen und zwei geraden Förderstecken zusammensetzt. Besonders ideal zeigt sich, dass die geraden Fördertrecken relativ lange Bereiche aufweisen, sodass dort auch mehrere Laser in Reihe angeordnet werden können. Der Einsatz mehrerer Laser bietet den Vorteil, dass jeder der Laser seine Aufgabe unter genügend Zeit bzw. ausreichender Schnittgeschwindigkeit vollziehen kann, sodass es vorteilhafterweise zu einer Erhöhung der Ausbringungsmenge kommt, ohne die Qualität der Schnittkante nachteilig zu beeinflussen. Hierbei kann z.B. jeder Laser eine Elektrode komplett am Stück ausschneiden, oder mehrere Laser schneiden dieselbe Elektrode aus, wobei dann jeder der Laser nur ein Teilstück derselben Elektrode ausschneidet, alle zusammen jedoch das ganze Elektrodenstück ausschneiden.
Das oval förmige Transportsystem weist mehrere angetriebene Segmente auf, die derart gestaltet sind, dass eine ausgeschnittene Elektrode auf jeweils einem Segment Platz findet. Die Segmente bewegen sich entlang der oval förmigen Bahn des Transportsystems, wobei sich die Segmente unterschiedlich schnell auf der oval förmigen Förderbahn bewegen und je nach Bedarf mit Unterdrück oder Überdruck beaufschlagt werden können. Im Speziellen weisen die Segmente an derjenigen Oberfläche, auf welcher die Elektroden bzw. die Elektrodenbahn transportiert wird, kleine luftdurchlässige Querschnitte z.B. in Form von Bohrungen auf, wodurch die Elektroden bzw. die Elektrodenbahn bei Einwirkung eines Unterdruckes auf die Segmente angesaugt und dadurch zum Transport fixiert wird, und durch gezieltes Ablassen des Unterdruckes oder Aufbau eines Überdrucks die Elektroden wieder von den Segmenten gelöst werden können.
Zur Aufnahme der Elektrodenbahn auf das oval förmige Transportsystem sind die Segmente bevorzugt derart eng in Fahrtrichtung zueinander angeordnet, dass ein kleiner Spalt von wenigen zehntel Millimetern zwischen ihnen entsteht, weisen sowohl die gleiche Geschwindigkeit und Richtung wie die Elektrodenbahn auf, sodass die Elektrodenbahn - im Zusammenwirken mit dem an den Segmenten anliegenden Unterdrück - sicher und ohne Schlupf auf die Segmente aufgenommen und befördert werden kann. Unter Erhaltung des Spaltes wird mit einem Laserstrahl die Kontur der Elektroden aus der Elektrodenbahn ausgeschnitten, was beispielsweise im einfachsten Fall durch einen Trennschnitt erfolgt, der 90° zur Transportrichtung der Elektrodenbahn verläuft, und die Elektrodenbahn in einzelne Stücke - die Elektroden - schneidet. Der Trennschnitt erfolgt exakt im Spalt zwischen den Segmenten, sodass der Laser die Elektrodenbahn komplett durchtrennen kann, aber keine Beschädigung der Segmente erzeugt. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist es, wenn an dem Spalt ein Unterdrück anliegt, sodass Partikel, die beim Schneiden entstehen, gleich durch den Spalt abgesaugt werden und derart nicht die Elektrode verschmutzen. Wie bereits zuvor beschrieben können auch mehrere Laser zum Ausschneiden der Elektroden auf der geraden Förderstrecke des oval förmigen Transportsystems eingesetzt werden, um die Ausbringungsmenge zu erhöhen. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass mit dem Laser während der Trennvorgangs der Elektrode aus der Elektrodenbahn auch die Stromableiter der Elektroden gleich mit ausgeschnitten werden können, insofern diese nicht durch einen vorgeschalteten Herstellungsprozess bereits erzeugt wurden. In einem weiteren Verarbeitungsschritt wird auf dem oval förmigen Transportsystem der Abstand zwischen den Segmenten samt den sich darauf befindlichen Elektroden vergrößert, wobei dieser Abstand idealerweise größer ist als der bisherige Spalt der Segmente zum Laserschneiden. Weiterhin ist der Abstand derart groß gestaltet ist, dass nachdem die Elektroden auf der Separatorbahn abgelegt sind, dort ein Trennschnitt der Separatorbahn ermöglicht werden kann, ohne die dazwischen angeordneten Elektroden zu beschädigen oder einen Kontakt zu der gegenüber angeordneten Gegenelektrode zu ermöglichen. Der Abstand zwischen den Elektroden wird erzeugt, indem die Segmente solange kurzzeitig beschleunigt und anschließend wieder verzögert werden, bis der gewünschte Abstand erzeugt ist, alsdann unter Beibehaltung des Abstandes wieder mit kontinuierlicher Geschwindigkeit zum Übergabebereich weitertransportiert werden. Im Übergabebereich werden idealerweise die Elektroden als erstes durch angetriebene Greifer geklemmt, durch Ablassen des Unterdrucks oder das Ansetzen eines Überdruckes von den Segmenten gelöst und auf die Separatorbahn übergeben, wobei die Separatorbahn als auch die Greifer die gleiche kontinuierliche Geschwindigkeit aufweist wie die Segmente im Übergabebereich. Nach der Übergabe werden die Segmente auf dem oval förmigen Transportsystem solange verzögert, bis wieder der gewünschte Spalt zwischen den Segmenten zum Aufnehmen und Laserschneiden vorliegt, und derart ein neuer Arbeitszyklus auf dem ovalen Transportsystem erfolgen kann
Besonders vorteilhaft ist, wenn nicht nur die Aufnahmen und das Laserschneiden auf einer der geraden Förderstecken des ovalen Transportsystems stattfindet, sondern auch die Klemmung der Elektroden durch die Greifer und die Übergabe der Elektroden auf die Separatorbahn, da durch die gerade Förderstrecke diese Vorgänge unter genügend Zeit und somit sehr präzise erfolgen können.
Um sowohl die Elektrode als auch die Gegenelektrode auf die Separatorbahn abzulegen, sind 2 oval förmige Transportsysteme notwendig, wobei eines der Transportsysteme oberhalb der Separatorbahn, das andere unterhalb der Separatorbahn angeordnet sind. Das unterhalb der Separatorbahn angeordnete Transportsystem übergibt die Elektroden von unten auf die Separatorbahn und das zweite oval förmige Transportsystem, das sich oberhalb der Separatorbahn befindet, übergibt die Gegenelektrode von oben auf die Separatorbahn. Das zweite oval förmige Transportsystem weist prinzipiell die gleichen Arbeitsschritte und Merkmale wie das zuvor schon beschriebene erste ovale Transportsystem auf, nämlich die kontinuierliche Aufnahme der Elektrodenbahn auf die Segmente, welche einen kleinen Spalt zueinander aufweisen, das Laserschneiden der Bahn im Spalt um die Elektroden zu erzeugen, das Erzeugen eines größeren Abstandes zwischen den Segmenten, unter Beibehaltung dieses Abstandes die Klemmung mindestens der Elektroden durch die Greifer, als auch das Ablösen der Elektroden von den Segmenten durch Abbau des Unterdruckes.
Bei beiden Transportsystemen erfolgt die Klemmung durch die Greifer und die Übergabe der Elektroden auf die Separatorbahn im jeweiligen Übergabebereich, wobei sich die Übergabebereiche überdecken als auch distanziert voneinander vorliegen können. Im Falle, dass sich die Übergabebereiche überdecken oder sogar deckungsgleich sind, sind die Übergabebereiche beider Transportsysteme parallel gegenüber angeordnet und weisen eine derart große Distanz zwischen den jeweiligen Segmenten auf, dass mindestens die Elektrode, die Separatorbahn als auch die Gegenelektrode sich darin befinden bzw. sicher hindurch transportiert werden können.
Um eine maximale Überdeckung beider Elektroden zu erreichen, werden diese idealerweise deckungsgleich in den Übergabebereichen auf der Separatorbahn übergeben; können jedoch prinzipiell auch versetzt zueinander auf der Separatorbahn übergeben werden. Um den jeweiligen Versatz oder die Deckungsgleichheit der Elektroden zueinander zu erzielen, werden die Segmente der Transportsysteme entsprechend geregelt den Übergabebereichen zugeführt.
Unabhängig davon, wie die Übergabebereiche der beiden Transportsysteme angeordnet sind, oder wie die Elektroden zueinander auf der Separatorbahn platziert werden, sind die spannungserzeugenden Flächen der Elektrode und der Gegenelektrode vollkommen mit der Separatorbahn bedeckt, um einen Kurzschluss zu verhindern. Davon jedoch ausgenommen sind die jeweiligen Stromableiter, die je nach Polung auf entgegengesetzte Seite über den Separator überstehen.
Um den auf den Transportsystemen hergestellten Abstand und die Position der Elektroden, sowohl bei der Übergabe der Elektroden auf die Separatorbahn als auch zur weiteren Beförderung zu gewährleisten, sind beginnende im Übergabebereich Greifersysteme mit angetriebenen Greifern vorhanden, wobei die Greifer mindestens die Elektroden klemmen und entsprechend gesichert weitertransportieren. Denkbar und vorteilhaft sind auch andere Klemmvarianten der Bestandteile durch die Greifer wie z.B. die
• Klemmung der Elektrode oder Gegenelektrode einzeln; oder
• Klemmung der Elektrode und Gegenelektrode gemeinsam; oder
• Klemmung der Elektrode oder Gegenelektrode mit der Separatorbahn; oder
• der gesamte Verbund aus Elektrode, Gegenelektrode und Separatorbahn.
Hierzu ist seitlich und parallel zu der Separatorbahn mindestens ein Greifersystem vorgesehen, welches eine Vielzahl an angetriebenen Greifern mit öffenbaren und schließbaren Greiferfinger aufweist, wobei idealerweise jeder Elektrode ein Greifer zugeordnet ist. Um die gewünschte Klemmfunktion zu erreichen, werden die geöffneten Greifer mit gleicher Geschwindigkeit und Richtung wie die Elektroden bzw. die Separatorbahn in den Übergabebereich gefahren, und voliziehen - idealerweise noch vor dem Ablassen des Unterdruckes der Segmente - ihre Klemmaufgabe durch Schließen der Greiferfinger. Hierzu weisen idealerweise die Segmente an derjenigen Außenseite, welche quer zur Förderrichtung verläuft, eine oder mehrere Aussparungen auf, sodass die Greifer in diesen Bereich die Elektroden klemmen können, oder die Elektroden steht ein wenig seitlich über die Segmente über, sodass im überstehenden Bereich die Klemmung durch das seitlich angeordnete Greifersystem erfolgen kann. Sollte - gemäß der zuvor genannten Klemmvarianten- die Separatorbahn auch in Klemmung durch die Greifer einbezogen werden, so weist diese ebenso einen Überstand über die Segmente auf. Besonders vorteilhaft ist, dass die Stromableiter der Elektroden üblicherweise über die Separatorbahn hinausstehen, sodass z.B. die Elektrode im Bereich ihres Ableiters zusammen mit demjenigen Teil der Separatorbahn geklemmt werden kann, auf dem alleinig der Stromableiter der Elektrode vorkommt. Voraussetzung hierzu ist jedoch, dass die Segmente eine Aussparung aufweisen, oder kleiner ausfallen als die Separatorbahn, um eine Klemmung - wie zuvor beschrieben bei den Elektroden - zu ermöglichen.
Um die Bewegung der Greifer zu gestalten ist es von Vorteil, wenn sich die Greifer auch auf einer oval förmigen Bahn - aufgebaut aus 2 Halbkreise und 2 gerade Förderstrecken - bewegen können. Besonders vorteilhaft ist es, wenn auch die Greifer ebenso im Übergabebereich der Elektroden auf die Separatorbahn eine gerade und relativ lange Förderstrecke aufweisen, sodass das Schließen der Greifer bzw. die Klemmung der Bestandteile während der kontinuierlichen Verarbeitung unter genügend Zeit sicher erfolgen kann.
Sinn der Klemmung ist die exakte Beibehaltung der Position der geklemmten Bestandteile, zum einem um diese sicher aus dem Übergabebereich heraus zu befördern, als auch um diese zu möglichen nachfolgende Bearbeitungsvorgängen präzise zu transportieren. Die Klemmung der Bestandteile mit den angetriebenen Greifern hat den Vorteil, dass die Greifer insbesondere während der Klemmung und der weiteren Beförderung der geklemmten Bestandteile sehr präzise über Führungsschienen geführt werden können, und derart die geklemmten Bestandteile ebenso präzise positioniert bleiben. Der Stand der Technik löst dieses Problem nur ungenügend, indem üblicherweise die losen auf die Separatorbahn abgelegten Elektroden zwischen zwei Förderbänder geklemmt werden, die Förderbänder jedoch prinzipbedingt verlaufen können, und derart die erzeugte Stapelung unerwünschter Weise Undefiniert verschoben wird.
Sollte die Klemmung nicht mehr notwendig sein, öffnen sich die Greifer wieder. Prinzipiell ist die Klemmfunktion nicht mehr notwendig, wenn die geklemmten Bestandteile anderweitig als durch die Greifer kraft-, form, oder stoffschlüssig fixiert werden. Typische nachfolgende Bearbeitungen, die idealerweise unter geschlossenen Greifern vollzogen werden, sind z.B. die Zuführung einer weiteren Separatorbahn, die deckungsgleich zu der ersten zugeführten Separatorbahn auf die Elektroden entweder von oben oder von unten abgelegt wird, oder das Verschweißen der Elektroden mit den Separatorbahnen. Danach können die Separatorbahnen mittels z.B. eines Laserstrahles aufgetrennt werden, wobei der Trennschnitt idealerweise in dem Bereich stattfindet, wo sich keine Elektroden befinden, also in dem Bereich, wo zuvor durch das Transportsystem ein Abstand zwischen den Elektroden erzeugt wurde. Der nun in Stückgut geschnittene Verbund aus Elektrode, Separator, Gegenelektrode und Separator stellt die eingangs beschriebenen Batteriezelle dar.
Grundsätzlich ist es mit der Erfindung auch möglich, die Elektrode und Gegenelektrode in Transportrichtung auf nur einer Separatorbahn von unten und oben anzuordnen und zu fixieren, wobei die Elektroden in Verarbeitungsrichtung zueinander einen Versatz aufweisen, sodass durch z.B. mäanderförmiges Schlingen oder eine Z-förmige Faltung der Separatorbahn mit den darauf befindlichen Elektroden eine gestapelte Batteriezelle entsteht.
Eine vorteilhafte Gestaltung der gesamten Vorrichtung ist es, wenn auf demjenigen Transportsystem, welches die Elektroden von unten auf die Separatorbahn übergibt, auf der der Separatorbahn direkt gegenüber liegenden geraden Förderstrecke sowohl die Zuführung der Elektrodenbahn, das Laserschneiden, die Zuführung der Separatorbahn, als auch die Übergabe der Elektrode zur Separatorbahn erfolgt. Das oberhalb der Separatorbahn angeordnete zweite Transportsystem ist in Verarbeitungsrichtung etwas versetzt, und der Übergabebereich ist hierbei idealerweise deckungsgleich mit dem Übergabebereich des ersten Transportsystems. Die Zuführung der Elektrodenbahn und das Laserschneiden erfolgen auf der oberen geraden Förderstrecke des zweiten Transportsystems, die entgegengesetzt dem Übergabebereich liegt. Durch die Überdeckung der Übergabebereiche beider Transportsysteme liegt sinngemäß nun ein gemeinsamer Übergabebereich für beide Transportsysteme vor, wo die Elektroden durch die Greifer geklemmt und auf die Separatorbahn übergeben werden können. Hier bietet es sich an, beidseitig neben der Separatorbahn bzw. den Transportsystemen Greifersysteme zu haben, welche den Verbund aus "Elektrode - Separatorbahn Gegenelektrode" klemmen, und entsprechend lagefixiert weitertransportieren.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1 : Eine Darstellung der Vorrichtung in der Seitenansicht; ohne die Darstellung der seitlich angebrachten Greifersysteme und unter stark vereinfachter Darstellung des Schweiß- und abschließenden Ausschneidvorganges.
• Fig. 2: Eine Schnittdarstellung der Vorrichtung in Verarbeitungsrichtung, wobei der Schnitt entlang der Schnittlinie A-A gemäß Fig. 1 erfolgt.
• Fig. 3: Eine Schnittdarstellung der Vorrichtung in Draufsicht, oberhalb und entlang der auf der Separatorbahn platzierten Elektroden, wobei der Schnitt entlang der Schnittlinie B-B gemäß Fig. 1 erfolgt.
Ausführungsvariante
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsform der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung lediglich schematisch dar.
Aus Fig.l geht hervor, dass eine Elektrodenbahn (1) zu einem Aufnahmebereich (2a) eines ersten oval förmigen Transportsystems (2) mit kontinuierlich Geschwindigkeit (5) zugeführt wird. Das oval förmigen Transportsystem (2) weist eine Vielzahl von angetriebenen Segmenten (3) auf, welche im Aufnahmebereich (2a) dieselbe Geschwindigkeit (4) aufweisen wie die Geschwindigkeit (5) der Elektrodenbahn (1), und zum Transport und Fixieren der Elektrodenbahn (1) mit Unterdrück beaufschlagt sind, sodass die Elektrodenbahn (1) durch Bohrungen auf der Oberseite der Segmente angesaugt werden. Im Aufnahmebereich der Elektrodenbahn (2a) und beim folgenden Schneidbereich (2b) weisen die Segmente zueinander in Fahrtrichtung einen kleinen Spalt (7a) auf, der Partikeln absaugen kann, die beim Schneidvorgang entstehen, sowie es ermöglicht, dass der Trennschnitt komplett durch die Elektrodenbahn (1) erfolgen kann. Der Schnitt wird mit einer Laserquelle (6) erzeugt, indem der Laserstrahl quer (10) zur Förderrichtung und im Spalt (7a) zwischen den Segmenten (3) die Elektrodenbahn (1) in einzelne Elektroden (la) schneidet. Nach dem Trennschnitt werden die Segmente (3) samt den darauf angesaugten Elektroden
(la) kurzzeitig beschleunigt und wieder verzögert, sodass ein neuer Abstand (7b) zwischen den Segmenten (3) vorliegt, der etwas größer ist als der vorher zum Schneiden benötigte Spalt (7a). Anschließend werden die Segmente (3) bzw. die Elektroden (la) mit kontinuierlicher Geschwindigkeit (8) und unter Erhaltung des Abstandes (7b) weitertransportiert und im Zuführbereich (2c) mit einer Separatorbahn (9) bedeckt. Die Separatorbahn (9) ist etwas breiter als die spannungserzeugenden Flächen der Elektroden (la), wobei der Stromableiter
(lb) der Elektrode (la) etwas seitlich über die Separatorbahn (9) hinausragt (siehe hierzu auch Fig. 2 oder Fig. 3). Die Fördergeschwindigkeit (11) der Separatorbahn (9) ist gleich groß wie die Geschwindigkeit (8) der Segmente (3) bzw. der sich darauf befindenden Elektroden (la), sodass die Elektroden (la) unter Erhaltung des Abstandes (7b) als auch die darauf liegende Separatorbahn (9) kontinuierlich zum Übergabebereich (2d) befördert werden. Der Aufnahmebereich (2a), der Schneidbereich (2b), der Zuführbereich (2c) und der Übergabebereich (2d) sind auf dem geraden Bereich (2e) des oval förmigen Transportsystems (2) auf der obenliegenden und direkt gegenüberliegenden Seite zur Separatorbahn (9) angeordnet.
Mit kleinem Abstand oberhalb des ersten Transportsystems (2) und der zugeführten Separatorbahn (9) ist ein zweites oval förmiges Transportsystem (18) vorhanden, das in den Übergabebereich (2d) des ersten Transportsystems (2) leicht versetzt hineinragt. Von der grundsätzlichen Arbeitsweise ähneln sich beide Transportsysteme (2, 3), wobei auf dem ersten Transportsystem (2) das Elektrodenmaterial (1, la), auf dem zweiten Transportsystem (18) das Material der Gegen-Elektrode (12, 12a) verarbeitet wird.
Das zweite oval förmigen Transportsystem (18) weist eine Vielzahl von angetriebenen Segmenten (13) auf, welche im Aufnahmebereich (18a) dieselbe Geschwindigkeit (14) aufweisen wie die Geschwindigkeit (15) der Gegen- Elektrodenbahn (12), und zum Transport und Fixieren der Gegen-Elektrodenbahn (12) mit Unterdrück beaufschlagt sind, sodass die Gegen-Elektrodenbahn (12) durch Bohrungen auf der Oberseite der Segmente (13) angesaugt werden. Im Aufnahmebereich der Elektrodenbahn (18a) und beim folgenden Schneidbereich (18b) weisen die Segmente (13) zueinander in Fahrtrichtung einen kleinen Spalt (16a) auf, der Partikeln absaugen kann, die beim Schneidvorgang entstehen, sowie es ermöglicht, dass hier der Trennschnitt vollkommen durch die Gegen- Elektrodenbahn (12) erfolgen kann. Der Schnitt wird mit einer Laserquelle (17) erzeugt, indem der Laserstrahl quer (10) zur Förderrichtung und im Spalt (16a) zwischen den Segmenten (13) die Gegen-Elektrodenbahn (12) in einzelne Elektroden (12a) schneidet. Nach dem Trennschnitt werden die Segmente (13) samt den darauf angesaugten Elektroden (12a) kurzzeitig beschleunigt und wieder verzögert, sodass ein neuer Abstand (16b) zwischen den Segmenten (13) vorliegt, der größer ist als der vorher zum Schneiden benötigte Spalt (16a). Anschließend werden die Segmente (13) samt den darauf angesaugten Gegen- Elektroden (12a) unter Erhaltung des Abstandes (16b) mit kontinuierlicher Geschwindigkeit (19) zum Übergabegereich (18c) transportiert.
Beim zweiten Transportsystems (18) ist der Aufnahmebereich (18a) und der Schneidbereich (18b) auf der geraden Förderstrecke (18d) auf der oberen Seite des Transportsystems (18) angeordnet. Der Übergabebereich (18c) befindet sich ebenfalls auf der geraden Förderstrecke (18d), jedoch genau gegenüberliegend dem Aufnahmebereich (18a) und dem Schneidbereich (18b), bzw. direkt oberhalb der Separatorbahn (9) und mit nur geringem Anstand zum Übergabebereich (2d) des ersten Transportsystems (2). Der Übergabebereich (18c) des zweiten Transportsystems (18) ist deckungsgleich und parallel zum Übergabebereich (2d) des ersten Transportsystems (2) angeordnet, wobei der Abstand der beiden Transportsysteme (2, 18) zueinander so groß ausfällt, dass mindestens die Elektroden (12a, la) und die Separatorbahn (9) zwischen den sich gegenüberliegenden Segmenten (13, 3) hineinpassen bzw. dort hindurch transportiert werden können.
Bei beiden Übergabebereichen (2d, 18c) sind die Geschwindigkeiten (8, 19) der jeweiligen Segmente (13, 3) bzw. der darauf befindlichen Elektroden (la, 12a) gleich groß, wie die Geschwindigkeit (11) der Separatorbahn (9), wobei die Elektroden (la, 12a) deckungsgleich zueinander angeordnet sind (siehe hierzu auch Fig.3).
Fig. 2 und Fig. 3 zeigen zwei seitlich neben den Transportsystemen (2, 18) angeordnete Greifersysteme (26, 27), welche angetriebene Greifer (28, 29) besitzen, die auf einer oval förmigen Transportbahn bewegt werden können, wobei sich die Greifer (28, 29) während ihres Klemmbereiches (25) auf einer geraden Strecke (33) und die parallel zu der Separatorbahn (9) angeordnet befinden. Die Geschwindigkeit (32) der Greifer (28, 29) ist während ihrer Klemmfunktion (25) exakt gleich groß wie die kontinuierliche Fördergeschwindigkeit (11) der Separatorbahn (9) bzw. der sich darauf befindlichen Elektroden (la, 12a).
Fig. 2 und Fig. 3 zeigen weiterhin, dass in diesem Ausführungsbeispiel sowohl die Elektroden (la und 12a) inklusive derer Ableiter (lb, 12b) als auch der Separator (9) etwas breiter ausfallen als die Segmente (3, 13), sodass ein leichter Überstand (30, 31) entsteht. Sobald die Segmente (13, 3) in den Übergabebereich (2d, 18c) eingefahren sind, klemmen die Geifer (28, 29) den Verbund aus Elektroden (la, 12a) und Separatorbahn (8) im Bereich des Überstandes (30, 31), alsdann die Elektroden (la, 12a) durch Ablassen des Unterdrucks der jeweiligen Segmente (13, 3) unter Erhaltung des Abstandes (16b, 7b) auf die Separatorbahn (9) übergeben und derart der geklemmte Verbund (la, 9, 12a) lagefixiert aus dem Übergabebereich (2d, 18c) zur nachfolgenden Bearbeitung (22, 23) zugeführt werden kann, währenddessen die Segmente (3, 13) wieder zurück zu den jeweiligen Aufnahmebereichen (2a und 18a) bewegt werden, urn einen neuen Arbeitszyklus zu beginnen.
Fig. 1 zeigt weiterhin, dass nachdem der geklemmte Verbund aus Separatorbahn (9) und Elektroden (la, 12a) das zweite Transportsystem (18) verlassen hat, in diesem Ausführungsbeispiel noch eine weitere Separatorbahn (20) auf die Elektroden (12a) deckungsgleich und mit gleicher Geschwindigkeit (21) wie die erste Separatorbahn (9), abgelegt wird. Anschließend erfolgt - schematisch und in Kastenform dargestellt - eine Verschweißung (22) der Elektroden (la, 12a) mit den Separatorbahnen (9, 20), alsdann — ebenso schematisch und in Kastenform dargestellt - ein Schneidvorgang (23), der quer zur Förderrichtung und im jeweiligen Abstand (16b, 7b) der Elektroden (la, 12a) erfolgt, sodass am Ende ein gestapelter und verschweißter Verbund (24) aus den folgenden Komponenten vorliegt: Separator (20) — Gegen-Elektrode (12a) — Separator (9) — Elektrode (la); wobei dieser Verbund (24) - gemäß der eingangs gewählten Wortwahl - die Batteriezelle (24) ergibt.
Fig.3 verdeutlicht, dass nachdem durch die Verschweißung (22) ein stabiler Verbund aus den Separatorbahnen (9, 20) und den Elektroden (la, 12a) erzeugt wurde, die Greifer (28, 29) ihre die Lage und Position fixierende Aufgabe im Klemmbereich (25) erfüllt haben, somit die Greifer (28, 29) werden geöffnet werden können, und fahren anschließend auf der oval förmigen Transportbahn wieder zurück zum Übergabebereich (2d, 18c), urn einen neuen Arbeitszyklus zu beginnen; das heißt, der Klemmbereich (25) der Greifer (28, 29) beginnt im Übergabebereich (2d, 16b) und endet im Ausführungsbeispiel nach der Verschweißung (22).
Die Erfindung bezieht sich zusammenfassend auf eine Vorrichtung und ein Verfahren, wobei aus Elektrodenbahnen (1, 12) und Separatorbahnen (9, 20) Batteriezellen (24) hergestellt werden. Hierzu sind oval förmige Transportsysteme (2, 18) vorhanden, die mittels Laser (6, 17) Elektroden (la, 12a) aus Elektrodenbahnen (1, 12) heraustrennen, und diese unter Berücksichtigung eines Abstandes (7b, 16b) auf eine Separatorbahn (9) platzieren, wobei Greifersysteme (26, 27) mit angetriebenen Greifern (28, 29) vorhanden sind, welche die Elektroden (la, 12a) klemmen und derart fixiert zu nachfolgenden Verarbeitungsvorgängen (22, 23) transportieren.
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines Energiespeichers (24), indem Elektroden (la, 12a) aus Elektrodenbahnen (1, 12) mittels Laser (6, 17) ausgeschnitten werden, und die Elektroden (la, 12a) mit Abstand (7b, 16b) auf einer Separatorbahn (9) platziert werden, dadurch gekennzeichnet, dass a) zwei oval förmige Transportsysteme (2, 18) vorhanden sind, die oberhalb und unterhalb der Separatorbahn (9) angeordnet sind, b) die oval förmigen Transportsysteme (2, 18) angetriebene Segmente (3, 13) und gerade Förderstrecken (2e, 18d) aufweisen, c) auf den geraden Förderstrecken (2e, 18d) der Aufnahmebereich (2a, 18a) der Elektrodenbahnen (1, 12), der Schneidbereich (2b, 18b) mit Laser (6,1 7) und der Übergabebereich (2d, 18c) zur Separatorbahn (9) untergebracht sind, d) im Übergabebereich (2d, 18c) die Segmente (3, 13) samt den sich darauf befindenden Elektroden (1 a, 12a) einen Abstand (7b, 16b) zueinander aufweisen, e) im Übergabebereich (2d, 18c) mindestens ein Greifersystem (26 oder 27) mit angetriebenen Greifern (28, 29) vorhanden ist, und f) die Greifer (28, 29) eine gerade Förderstrecke (33) aufweisen, die parallel zur Separatorbahn (9) verläuft.
Die Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass die Greifer (28, 29) im Überstand (30, 31) die Elektroden (la, 12a) einzeln (la oder 12a), gemeinsam (la und 12a) oder in Kombination mit der Separatorbahn (9) klemmen.
Die Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass die Elektroden (la, 12a) seitlich einen Überstand (30, 31) zu den Segmenten (3, 13) aufweisen. Die Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass der Separator (9) seitlich einen Überstand (30, 31) zu den Segmenten (3, 13) aufweist.
Die Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass 2 Greifersysteme (26, 27) vorhanden sind.
Die Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass der Klemmbereich (25) der Greifer (28, 29) im Übergabebereich (2d, 18c) beginnt, und sich mindestens bis dahin erstreckt, wo die Elektroden (la, 12a), durch andere Mittel als durch die Klemmung der Greifer (28, 29), eine Fixierung (22) erfahren.
Die Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass im Übergabebereich (2d, 18c) die Geschwindigkeit (32) der Greifer (28, 29) gleich groß ist, wie die Geschwindigkeit (8, 19) der Segmente (3, 13), der darauf platzierten Elektroden (la, 12a) oder die Geschwindigkeit (11) der Separatorbahn (9).
Die Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass die Segmente (3, 13) derart groß gestaltet sind, dass darauf jeweils eine Elektrode (la, 12a) aufgenommen wird.
Die Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass im Aufnahmebereich (2a, 18a) und im Schneidbereich (2b, 18b) ein Spalt (7a, 16a) zwischen den Segmenten (3, 13) vorliegt.
Die Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass die Übergabebereiche (2d, 18c) der Transportsysteme (2, 18) eine Überdeckung aufweisen.
Die Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass beim ersten oval förmigen Transportsystem (2) der Aufnahmebereich (2a), der Schneidbereich (2b), der Zuführbereich (2c) und der Übergabebereich (2d) auf der der Separatorbahn (9) direkt gegenüberliegenden Seite der geraden Förderstrecke (2e) angeordnet sind. Die Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass der Übergabebereich (18c) des zweiten oval förmigen Transportsy stems (18) auf der der Separatorbahn (9) direkt gegenüberliegenden Seite der geraden Förderstrecke (18d) angeordnet ist, wobei der Zuführbereich (18a) und der Schneidbereich (18a) auf der gegenüberliegenden Seite der geraden Förderstrecken (18d) liegen.
Die Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass zum Ausschneiden der Elektroden (la, 12a) mehrere Laser (6, 17) im Schneidbereich (2b, 18b) vorhanden sind.
In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Energiespeichers (24), indem Elektroden (la, 12a) aus Elektrodenbahnen (1, 12) mittels Laser (6, 17) ausgeschnitten werden, und die Elektroden (la, 12a) mit Abstand (7b, 16b) auf einer Separatorbahn (9) platziert werden, mit nachfolgenden Verfahrensschritten : a) aufnehmen und fixieren von Elektrodenbahnen (1, 12) auf angetriebenen Segmenten (3, 13) oval förmiger Transportsysteme (2, 18), b) ausschneiden von Elektroden (la, 12a) aus der Elektrodenbahnen (1, 12) mittels Laser (6, 17), c) erzeugen eines Abstandes (7b, 16b) zwischen den Elektroden (la, 12a), indem die Segmente (3, 13) samt den darauf befindlichen Elektroden (la, 12a) kurzzeitig beschleunigt und verzögert werden, d) zuführen der Separatorbahn (9) zwischen die oval förmigen Transportsy steme (2, 18), e) klemmen der Elektroden (la, 12a) durch angetriebene Greifer (28, 29), f) übergeben der Elektroden (la, 12a) von den Segmenten (3, 13) auf die Separatorbahn (9), g) transportieren der Elektroden (la, 12a) unter Klemmwirkung der Greifer (28, 29), h) wobei die Verfahrensschritte e) bis g) und unter Beibehaltung des Abstandes (7b, 16b) erfolgen, und i) indem die Verfahrensschritte a), b), e) und f) auf den geraden Förderstrecken (2e, 18d) der oval förmigen Transportsysteme (2, 18) erfolgen. Das Verfahren kann dadurch gekennzeichnet sein, dass die Greifer (28, 29) die Elektroden (la, 12a) einzeln (la oder 12a), gemeinsam (la und 12a) oder in Kombination mit der Separatorbahn (9) klemmen.
Das Verfahren kann dadurch gekennzeichnet sein, dass der Transport unter Klemmeinwirkung (25) der Greifersysteme (27, 26) mindestens solange aufrechterhalten wird, bis eine Verschweißung (22) oder eine andersgeartete Fixierung der Elektroden (la, 12) und der Separatorbahn (9, 20) abseits der Greifersysteme erzeugt ist.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Herstellung eines Energiespeichers (24), wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, Elektroden (la, 12a) aus Elektrodenbahnen (1, 12) mittels wenigstens zweier Laser (6, 17) auszuschneiden, und die Elektroden (la, 12a) mit einem Abstand (7b, 16b) voneinander auf einer Separatorbahn (9) zu platzieren, dadurch gekennzeichnet, dass a) zwei oval-förmige Transportsysteme (2, 18) vorhanden sind, zwischen denen die Separatorbahn (9) durchführbar ist, b) die oval-förmigen Transportsysteme (2, 18) jeweils eine ovalförmige Förderbahn mit einer geraden Förderstrecke (2e, 18d) und angetriebene Segmente (3, 13) aufweisen, wobei die angetriebenen Segmente (3, 13) entlang der Förderbahn unterschiedlich schnell bewegbar sind, c) auf den geraden Förderstrecken (2e, 18d) der beiden oval-förmigen Transportsysteme (2, 18) jeweils ein Aufnahmebereich (2a, 18a) für die Elektrodenbahnen (1, 12), ein Schneidbereich (2b, 18b) mit dem jeweiligen Laser (6, 17) und ein Übergabebereich (2d, 18c) zum Übergeben der Elektroden (la, 12a) von oben bzw. unten zur Separatorbahn (9) untergebracht sind, d) die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, im Übergabebereich (2d, 18c) die Segmente (3, 13) samt den sich darauf befindenden Elektroden (la, 12a) in dem Abstand (7b, 16b) zueinander zu bewegen, e) im Übergabebereich (2d, 18c) mindestens ein Greifersystem (26, 27) mit angetriebenen Greifern (28, 29) vorhanden ist, und f) die Greifer (28, 29) entlang einer gerade Strecke (33) bewegbar sind, die parallel zur Separatorbahn (9) verläuft.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Greifersysteme (26, 27) vorhanden sind.
3. Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf den geraden Strecken (33) ein Klemmbereich (25) der Greifer (28, 29) eingerichtet ist, der im Übergabebereich (2d, 18c) beginnt und sich mindestens bis zu einer Einrichtung zum Verschweißen (22) der Elektroden (la, 12a) mit der Separatorbahn (9) erstreckt.
4. Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (3, 13) derart groß gestaltet sind, dass darauf jeweils eine Elektrode (la, 12a) aufgenommen werden kann.
5. Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergabebereiche (2d, 18c) der beiden Transportsysteme (2, 18) eine Überdeckung aufweisen.
6. Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem ersten der oval-förmigen Transportsysteme (2) der Aufnahmebereich (2a), der Schneidbereich (2b), ein Zuführbereich (2c) zum Zuführen der Separatorbahn (9) und der Übergabebereich (2d) auf der der Separatorbahn (9) direkt gegenüberliegenden Seite der geraden Förderstrecke (2e) angeordnet sind.
7. Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergabebereich (18c) eines zweiten der ovalförmigen Transportsysteme (18) auf der der Separatorbahn (9) direkt gegenüberliegenden Seite der geraden Förderstrecke (18d) angeordnet ist, wobei der Aufnahmebereich (18a) und der Schneidbereich (18b) des zweiten oval-förmigen Transportsystems (18) auf der gegenüberliegenden Seite der geraden Förderstrecke (18d) liegen.
8. Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausschneiden der Elektroden (la, 12a) jeweils mehrere Laser (6, 17) in den Schneidbereichen (2b, 18b) vorhanden sind.
9. Verfahren zur Herstellung eines Energiespeichers (24), indem Elektroden (la, 12a) aus Elektrodenbahnen (1, 12) mittels wenigstens zweier Laser (6, 17) ausgeschnitten werden, und die Elektroden (la, 12a) mit einem Abstand (7b, 16b) voneinander auf einer Separatorbahn (9) platziert werden, mit nachfolgenden Verfahrensschritten: a) aufnehmen und fixieren von Elektrodenbahnen (1, 12) auf angetriebenen Segmenten (3, 13) zweier oval-förmiger
Transportsysteme (2, 18), b) ausschneiden von Elektroden (la, 12a) aus den Elektrodenbahnen (1, 12) mittels der Laser (6, 17), c) erzeugen des Abstandes (7b, 16b) zwischen den Elektroden (la, 12a), indem die Segmente (3, 13) samt den darauf befindlichen Elektroden (la, 12a) kurzzeitig beschleunigt und verzögert werden, d) zuführen der Separatorbahn (9) zwischen die oval förmigen Transportsysteme (2, 18), e) klemmen der Elektroden (la, 12a) durch angetriebene Greifer (28, 29), f) übergeben der Elektroden (la, 12a) von den Segmenten (3, 13) auf die Separatorbahn (9), g) transportieren der Elektroden (la, 12a) unter Klemmwirkung der Greifer (28, 29), wobei die Verfahrensschritte e) bis g) und unter Beibehaltung des Abstandes (7b, 16b) erfolgen, und wobei die Verfahrensschritte a), b), e) und f) auf geraden Förderstrecken (2e, 18d) der oval-förmigen Transportsysteme (2, 18) erfolgen.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Greifer (28, 29) die Elektroden (la, 12a) einzeln klemmen oder die Elektroden (la, 12a) gemeinsam klemmen oder die Elektroden (la, 12a) im Verbund mit der Separatorbahn (9) klemmen. Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Separatorbahn (9) und die Elektroden (la, 12a) inklusive ihrer Ableiter (lb, 12b) breiter sind als die Segmente (3, 13). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (la, 12a) seitlich über die Segmente (3, 13) überstehen. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Separatorbahn (9) seitlich über die Segmente (3, 13) übersteht. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Transport unter Klemmeinwirkung (25) der Greifer (28, 29) mindestens solange aufrechterhalten wird, bis eine Verschweißung (22) oder eine andersgeartete Fixierung der Elektroden (la, 12a) und der Separatorbahn (9, 20) abseits der Greifer (28, 29) erzeugt ist. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Übergabebereich (2d, 18c), in welchem die Elektroden (la, 12a) zur Separatorbahn (9) übergeben werden, die Geschwindigkeit (32) der Greifer (28, 29) gleich groß ist, wie die Geschwindigkeit (8, 19) der Segmente (3, 13), der darauf platzierten Elektroden (la, 12a) oder die Geschwindigkeit (11) der Separatorbahn (9). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Aufnahmebereich (2a, 18a), in welchem die
Elektrodenbahnen (1, 12) auf den Segmenten (3, 13) aufgenommen werden, und in einem Schneidbereich (2b, 18b), in welchem die Elektroden (1, 12) aus den Elektrodenbahnen (la, 12a) ausgeschnitten werden, ein Spalt (7a, 16a) zwischen den Segmenten (3, 13) vorliegt.
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