WO2007079905A1 - Elektrochemisches speicherelement - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrochemisches Speicherelement mit einem Ensemble (2) aus Elektroden und mindestens einem Separator in einem Foliengehäuse, wobei das Foliengehäuse mit dem Ensemble über mindestens eine Schmelzverbindung (7) verbunden ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Speicherelementes mit einem Ensemble aus Elektroden, mindestens einem Separator und ggf. mit Ableitern in einem Foliengehäuse, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Ensemble mit dem Gehäuse durch Verschmelzen verbunden wird.

Description

Beschreibung

Elektrochemisches Speicherelement

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrochemisches Speicherelement mit einem Ensemble aus Elektroden und mindestens einem Separator in einem Foliengehäuse sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Speicherelemente.

Die Herstellung von elektrochemischen Speicherelementen mit einem Foliengehäuse, in dem sich, vorzugsweise stapelartig angeordnet, Elektroden und ein oder mehrere Separatoren befinden (eine solche Kombination aus Elektroden und einem oder mehreren Separatoren, auch be- kannt als „Stack", wird im folgenden auch als Elektrodenensemble oder kurz als Ensemble bezeichnet), erfolgt in der Regel in mehreren Schritten. Zunächst wird ein Gehäusebecher bereitgestellt, der zuvor, vorzugsweise in einem Tiefziehprozeß, aus einer geeigneten Folie hergestellt wurde. In den Gehäusebecher wird anschließend ein Elektroden- ensemble eingebracht. Gegebenenfalls wird dann ein Elektrolyt eindosiert. In einem weiteren Schritt wird das Foliengehäuse durch Aufbringen eines Gehäusedeckels geschlossen. Dies kann beispielsweise durch Verklebung des Deckelrandes mit dem Rand des Gehäusebechers geschehen.

In der Regel erfolgt die Herstellung derartiger Speicherelemente in einem kontinuierlichen, getakteten Prozeß auf einem Fließband. Bei jedem Takt wirken auf die in die Gehäusebecher eingelegten Elektrodenensembles, bedingt durch das Anfahren und das Stoppen des Fließban- des, Trägheitskräfte. Weist die Seitenwand des Gehäusebechers eine ausreichende Höhe aus, so ist das Elektrodenensemble im Gehäusebecher ausreichend fixiert. Bei der Herstellung von flachen Speicherelementen, insbesondere mit einer Dicke von weniger als 2,6 mm, ist die Höhe der Seitenwand jedoch häufig nicht mehr ausreichend, so daß das Elektrodenensemble beim Anfahren und Stoppen des Fließbandes aus dem tiefgezogenen Gehäusebecher herausrutschen oder zumindest verrutschen kann.

Der Stand der Technik sieht zur Lösung dieses Problems vor, das Elektrodenensemble durch Verklebung im Gehäusebecher zu fixieren. Bekannte Lösungen sind das Fixieren des Ensembles mittels eines Klebebandes oder eines Klebesystems am Boden des Gehäusebechers. Derartige Lösungen verhindern zwar zuverlässig das Herausrutschen des Ensembles aus dem Becher, weisen allerdings auch einige Nachteile auf. So ist bei Verwendung eines Klebebandes oder eines Klebesystems das Volumen des für elektrochemisch aktive Komponenten zur Verfügung stehenden Innenraums des Foliengehäuses reduziert, was zu einer geringeren Energiedichte des elektrochemischen Speicherelements führt. Zudem können das Klebeband bzw. das Klebesystem zu lokalen Ausbeulungen des Foliengehäuses und somit zu einer unerwünschten Veränderung seiner Außenmaße führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt entsprechend die Aufgabe zugrunde, unter Umgehung der geschilderten Nachteile des Standes der Technik eine technische Lösung für das eingangs dargestellte Problem bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das elektrochemische Speicherelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16. Bevorzugte Ausführungsformen dieses elektrochemischen Speicherelements und dieses Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 15 bzw. in den abhängigen Ansprüchen 17 bis 24 dargestellt. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.

Ein elektrochemisches Speicherelement gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Ensemble aus Elektroden und mindestens einem Separator in einem Foliengehäuse auf. Besonders gekennzeichnet ist ein er- findungsgemäßes Speicherelement dadurch, daß das Foliengehäuse mit dem Ensemble über mindestens eine Schmelzverbindung verbunden ist.

Vorzugsweise weist das Foliengehäuse einen Gehäusebecher zur Aufnahme des Ensembles und einen Gehäusedeckel auf. Bei dem Gehäusebecher handelt es sich vorzugsweise um ein tiefgezogenes Formteil.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Ensemble eines er- findungsgemäßen Speicherelements mindestens einen Ableiter. Dieser ist durch das Foliengehäuse nach außen geführt, insbesondere im Kontaktbereich zwischen Gehäusebecher und Gehäusedeckel.

Vorzugsweise weist ein Ensemble jeweils Kollektoren für positive und negative Elektroden auf, die mit den Elektroden in vorzugsweise flächigem Kontakt stehen. Es ist bevorzugt, dass die Kollektoren mit dem mindestens einen Ableiter verbunden, inbesondere mit diesem verschweißt, sind.

Weist ein Ensemble mehrere positive und/oder negative Elektroden mit Kollektoren auf, so ist es bevorzugt, dass Kollektoren gleicher Polarität jeweils gemeinsam an einem Ableiter angebracht, insbesondere an diesen angeschweißt, sind.

Vorzugsweise weist ein Ensemble einen Ableiter auf, der mit mindestens einer positiven Elektrode verbunden ist und einen Ableiter, der mit mindestens einer negativen Elektrode verbunden ist, wobei die Ableiter vorzugsweise jeweils über einen Kollektor mit der jeweiligen Elektrode verbunden sind.

Der mindestens eine Ableiter weist in bevorzugter Ausführungsform auf seiner Oberfläche eine Kunststoffschicht auf, vorzugsweise eine Kunststoffschicht auf Basis eines Polyolefins. Bei dem Polyolefin handelt es sich bevorzugt um ein polar modifiziertes Polyolefin, insbesondere um ein mit Maleinsäure modifiziertes Polypropylen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Gehäusebecher des Fo- liengehäuses mit dem Ensemble schmelzverbunden, insbesondere im Bereich des Becherbodens. Dabei können eine oder mehrere Schmelzverbindungen bevorzugt sein, wobei selbstverständlich auch eine ganzflächige Verbindung des Ensembles mit dem Gehäusebecher, insbesondere mit dem Becherboden, in Frage kommt. Die Schmelzverbin- düng besteht dabei bevorzugt zwischen Becherboden und einer mit diesem in Kontakt stehenden Elektrode des Ensembles (im bevorzugten Falle einer stapelartigen Anordnung von Elektroden und mindestens einem Separator besteht die mindestens eine Schmelzverbindung insbesondere zwischen Becherboden und der flächig angrenzenden unteren Elektrode des Stapels). Zudem oder stattdessen kann in weiteren bevorzugten Ausführungsformen auch mindestens eine Schmelzverbindung zwischen dem Ensemble und der Becherwand bevorzugt sein.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist eine Schmelzver- bindung zwischen Gehäusebecher und Ensemble in einem Teilbereich des Becherbodens, insbesondere in dessen Mitte, vorgesehen. Aus produktionstechnischer Sicht bietet eine solche Lösung die meisten Vorteile.

Durch die mindestens eine Schmelzverbindung zwischen Gehäusebecher und Ensemble ist das Ensemble im Gehäusebecher fixiert und kann im eingangs geschilderten Produktionsprozeß beim Anfahren und Stoppen des Fließbandes aus dem vorzugsweise tiefgezogenen Gehäusebecher nicht mehr verrutschen bzw. herausrutschen. Die Haftung durch die Schmelzverbindung zwischen Ensemble und Gehäuse ist dabei vorzugsweise gerade ausreichend, um während des taktweisen Weitertransportes der Gehäusefolie auf dem Fließband das Verrutschen/Herausrutschen des Ensembles zu verhindern. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Speicherelements ist der mindestens eine Ableiter des Ensembles mit dem Foliengehäuse schmelzverbunden, insbesondere an der Stelle, an der er aus dem Gehäuse herausgeführt ist. Eine Schmelzverbindung zwischen Ableiter und Gehäuse kann zusätzlich zu oder an Stelle der bereits erwähnten Schmelzverbindungen zwischen Elektrodenensemble und Gehäusebecher vorgesehen sein.

Besonders bevorzugt ist der mindestens eine Ableiter über die bereits erwähnte Kunststoffschicht auf seiner Oberfläche mit dem Foliengehäuse schmelzverbunden. Vorzugsweise ist die Beschaffenheit der Kunststoffschicht auf die Beschaffenheit der Foliengehäuses im Hinblick auf eine möglichst gute Schmelzverbindung abgestellt. Die Kunststoffschicht hat primär die Aufgabe, die Haftung zwischen dem mindestens einen Ableiter und dem Foliengehäuse zu verbessern.

Elektrochemische Speicherelemente gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Foliengehäuse und einem mit diesem über mindestens eine Schmelzverbindung verbundenen Ensemble bieten gegenüber den ein- gangs erwähnten, aus dem Stand der Technik bekannten Speicherelementen, in denen das Elektrodenensemble mittels eines Klebebandes oder eines Klebesystems im Gehäusebecher fixiert ist, große Vorteile. Die Schmelzverbindung nimmt keinen Raum ein und reduziert entsprechend - im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen - auch nicht das Volumen des für elektrochemisch aktive Komponenten zur Verfügung stehenden Innenraums des Foliengehäuses. Eine vergleichsweise höhere Energiedichte ist die positive Folge. Auch die Ausbildung lokaler Ausbeulungen des Foliengehäuses durch Anwesenheit eines Klebebands oder ein Klebesystems ist ausgeschlos- sen. Nicht zuletzt bedeutet der Verzicht auf separate Komponenten wie Klebebänder eine erhebliche Materialeinsparung.

Ein erfindungsgemäßes Speicherelement weist vorzugsweise einen Gehäusebecher aus Verbundfolie auf. In einer weiteren bevorzugten Aus- führungsform ist das ganze Foliengehäuse, also auch der Gehäusedeckel, aus Verbundfolie gefertigt.

Dabei wird bevorzugt eine Verbundfolie verwendet, die auf der die In- nenseite des Gehäusebechers bzw. des Foliengehäuses bildenden Seite einen niedrigeren Schmelzpunkt als auf der die Außenseite des Gehäusebechers bzw. des Foliengehäuses bildenden Seite aufweist. So ist es möglich, die Innenseite des Foliengehäuses bzw. des Gehäusebechers einer solchen Verbundfolie bei Temperaturen anzuschmelzen, bei denen die Außenseite des Gehäuses bzw. des Bechers noch nicht schmilzt. Es ist bevorzugt, dass die Differenz der Schmelzpunkte zwischen Innen- und Außenseite zwischen 40 ⁰C und 80 ⁰C liegt, insbesondere ca. 60 ⁰C beträgt.

Vorzugsweise handelt es sich bei der Verbundfolie um eine Folie mit einer Aluminiumschicht und einer die Innenseite des Gehäusebechers bzw. des Foliengehäuses bildenden Polyolefinschicht. Als Polyolefin- schicht wird dabei vorzugsweise eine solche gewählt, die bei Temperaturen um 165 ⁰C schmelzbar ist. Auf der die Außenseite des Gehäuse- bechers bzw. des Foliengehäuses bildenden Seite der Folie ist bevorzugt ein anderes höherschmelzendes Polymermaterial vorgesehen.

Bevorzugt werden Verbundfolien mit einer Folienstärke < 250 μm, besonders bevorzugt < 100 μm, insbesondere < 50 μm, verwendet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist ein erfindungsgemäßes Speicherelement Elektroden mit einem Anteil an Polymerbinder auf. Bei dem Polymerbinder handelt es sich dabei bevorzugt um einen schmelzbaren Binder auf Basis eines Fluor-organischen Polymers wie beispielsweise Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylidendifluorid (PVDF) und Polyvinylidendifluorid-Hexafluorpropylen-Copolymer (PVDF- HFP). Darunter ist PVDF-HFP als Binder besonders bevorzugt. Ein erfindungsgemäßes Speicherelement umfaßt bevorzugt ein Ensemble, das eine Vielzahl (insbesondere zwei oder mehr) von vorzugsweise stapelartig angeordneten Elektroden und Separatoren aufweist. Die Elektroden und der Separator bzw. die Separatoren liegen dabei insbesondere in Form eines laminierten Schichtverbundes vor. Die E- lektroden sind, wie bereits erwähnt, gegebenenfalls mit Kollektoren versehen, an die sich die oben bereits erwähnten Ableiter anschließen.

In bevorzugter Ausführungsform umfasst das Ensemble eine Abfolge von Elektrode/Separator/Elektrode/Separator/Elektrode.

Ein erfindungsgemäßes Speicherelement weist vorzugsweise eine flache Form auf. Bei seinem Foliengehäuse handelt es sich insbesondere um ein Gehäuse mit einer Höhe von weniger als 2,6 mm.

Auch ein Verfahren zur Herstellung eines elektrochemischen Speicherelementes mit einem Ensemble aus Elektroden und mindestens einem Separator in einem Foliengehäuse ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Bei dem Speicherelement handelt es sich dabei insbesondere um ein Speicherelement, wie es oben bereits ausführlich beschrieben wurde.

Vorzugsweise weist das gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbare Speicherlelement ein Ensemble mit mindestens einem, ins- besondere zwei Ableitern auf, der bzw. die aus dem Foliengehäuse nach außen geführt ist bzw. sind. Der mindestens eine Ableiter ist dabei vorzugsweise mit der oben bereits erwähnten Kunststoffschicht versehen.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist besonders dadurch gekennzeichnet, daß das Ensemble mit dem Foliengehäuse durch Verschmelzen verbunden wird. Die wesentlichen Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines elektrochemischen Speicherelementes mit einem Foliengehäuse umfassen - wie eingangs bereits ausgeführt - die Bereitstellung eines Gehäusebechers, das Einbringen bzw. Einlegen eines Ensembles aus Elektroden und mindestens einem Separator in den Gehäusebecher, gegebenenfalls in einem Folgeschritt das Eindosieren eines Elektrolyten sowie abschließend das Schließen des Foliengehäuses durch Aufbringen eines Gehäusedeckels.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Verbinden des Ensembles mit dem Foliengehäuse durch Verschmelzen beim Einlegen des Ensembles in das Gehäuse. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Verbinden des Ensembles mit dem Foliengehäu- se durch Verschmelzen unmittelbar nach dem Einlegen des Ensembles in das Gehäuse.

Es ist bevorzugt, daß das Foliengehäuse zum Verschmelzen in mindestens einem Teilbereich auf Schmelzverbindungstemperatur erwärmt wird. Die Schmelzverbindungstemperatur ist abhängig vom Material des Foliengehäuses. Bei Verwendung binderhaltiger Elektroden kann die Schmelzverbindungstemperatur auch von der Art des verwendeten Binders abhängig sein. Bevorzugt verwendbare Verbundfolien und Binder wurden bereits weiter oben beschrieben.

Besonders bevorzugt wird das Foliengehäuse im Bodenbereich des Gehäusebechers erwärmt, um eine Schmelzverbindung zwischen dem Boden des Gehäusebechers und dem Ensemble herzustellen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Foliengehäuse im Bereich des mindestens einen Ableiters erwärmt, um eine Schmelzverbindung zwischen dem Foliengehäuse und dem mindestens einen Ableiter herzustellen. Zum Erwärmen des Foliengehäuses wird vorzugsweise ein beheizter Stempel verwendet. Alternativ kann beispielsweise auch eine Erwärmung durch Wärmestrahlung, beispielsweise durch Infrarotstrahlung, bevorzugt sein.

Erfolgt das Verbinden des Ensembles mit dem Foliengehäuse durch Verschmelzen beim Einlegen des Ensembles in das Gehäuse, so ist es bevorzugt, das Foliengehäuse vor dem Einlegen des Ensembles von außen, beispielsweise durch Heranführen eines heißen Stempels an die Unterseite des Gehäusebechers, zu erwärmen. Alternativ kann auch eine Erwärmung von der Innenseite des Foliengehäuses her, beispielsweise durch Einführen eines heißen Stempels in den Gehäusebecher, bevorzugt sein.

Erfolgt das Verbinden des Ensembles mit dem Foliengehäuse durch Verschmelzen unmittelbar nach dem Einlegen des Ensembles in das Gehäuse, so ist es bevorzugt, das Foliengehäuse mit dem eingelegten Ensemble von außen, beispielsweise durch Heranführen eines heißen Stempels an die Unterseite des Gehäusebechers, zu erwärmen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Verschmelzen das Ensemble in mindestens einem Teilbereich auf Schmelzverbindungstemperatur erwärmt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird dabei die untere Elektroden- schicht eines stapelartig angeordneten Elektrodenensembles erwärmt und anschließend in den Gehäusebecher eingelegt, um den Boden des Gehäusebechers mit der flächig angrenzenden, unteren Elektrodenschicht des Ensembles durch Verschmelzen zu verbinden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der mindestens eine Ableiter auf Schmelzverbindungstemperatur erwärmt, um eine Schmelzverbindung zwischen dem Foliengehäuse und dem mindestens einen Ableiter herzustellen. Weist der mindestens eine Ableiter die erwähnte Kunststoffschicht auf seiner Oberfläche auf, so ist es bevorzugt, die Kunststoffschicht zu erwärmen, um eine Schmelzverbindung zwischen dem Foliengehäuse und dem mindestens einen Ableiter herzustellen. Die Kunststoffschicht kann dabei direkt oder indirekt (über den Ableiter) erwärmt werden. Zum Erwärmen wird vorzugsweise ebenfalls ein beheizter Stempel eingesetzt.

Die Kunstoff Schicht kann vor dem Verschmelzen auf den Ableiter in einem separaten Arbeitsschritt aufgebracht werden. Es ist grundsätzlich aber auch möglich, einen Ableiter in einem Ensemble zu verbauen, der bereits an entsprechenden Stellen mit einer solchen Kunststoffschicht versehen ist.

Es ist bevorzugt, das Gehäuse und das Ensemble nach dem und/oder bereits beim Erwärmen zum Verschmelzen mechanisch aneinander zu pressen, insbesondere in dem mindestens einen auf Schmelzverbindungstemperatur erwärmten Teilbereich. Das Anpressen kann beispielsweise mittels einer Walze oder mittels eines Stempels erfolgen. Bei diesem Prozeß werden, wie auch durch die vorangehende Erwär- mung, weder das Foliengehäuse noch das Elektrodenensemble geschädigt.

Alle angeführten, in einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbaren Bestandteile eines elektrochemischen Speicherelements, wurden bereits oben ausführlich erläutert. Auf die entsprechenden Stellen der Beschreibung wird hiermit verwiesen und ausdrücklich Bezug genommen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausfüh- rungsformen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder zu mehreren in Kombination miteinander bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein. Die beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen dienen lediglich zur Erläuterung und zum besseren Verständnis der Erfindung und sind in keiner Weise einschränkend zu verstehen. Auch die nachstehend beschriebenen Zeichnungen sind Bestandteil der vorliegenden Beschreibung, was hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme bekräftigt wird.

Fiqurenbeschreibunq

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 : Elektrochemisches Speicherelement aus dem Stand der Technik, in dem ein in ein Foliengehäuse eingelegtes Elektrodenensemble über ein Klebeband fixiert ist.

Fig. 2: Elektrochemisches Speicherelement aus dem Stand der Tech- nik, in dem ein in ein Foliengehäuse eingelegtes Elektrodenensemble über einen Flüssigkleber fixiert ist.

Fig. 3: Elektrochemisches Speicherelement gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Foliengehäuse, das mit einem eingelegten Ensemble über mindestens eine Schmelzverbindung verbunden ist.

Fig. 4: Schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 5: Erwärmen des Bodenbereichs eines Gehäusebechers im Rahmen einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 6: Anpressen eines Elektrodenensembles gegen den erwärmten Bodenbereich eines Gehäusebechers im Rahmen einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In der Zeichnung gemäß Fig. 1 ist ein elektrochemisches Speicherelement aus dem Stand der Technik dargestellt. Dieses umfaßt einen Gehäusebecher 1 mit einer Vertiefung 3, in die ein Elektrodenensemble 2 eingelegt und über ein Klebeband 4 fixiert ist. Unterhalb des Klebebands 4 ist das Foliengehäuse gut erkennbar nach außen ausgebeult.

In der Zeichnung gemäß Fig. 2 ist ein weiteres elektrochemisches Speicherelement aus dem Stand der Technik dargestellt. Dieses umfaßt einen Gehäusebecher 1 mit einer Vertiefung 3, in die ein Elektrodenen- semble 2 eingelegt und über einen Flüssigkleber 5 fixiert ist. Unterhalb des mit dem Flüssigkleber 5 versehenen Bodenbereiches des Gehäusebechers ist das Foliengehäuse gut erkennbar nach außen ausgebeult.

In der Zeichnung gemäß Fig. 3 ist ein elektrochemisches Speicherele- ment gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dieses umfaßt einen Gehäusebecher 1 , in den ein Elektrodenensemble 2 eingelegt und über eine Schmelzverbindung 7 fixiert ist. Der Gehäusebecher ist aus einer mehrschichtigen Verbundfolie gefertigt. Diese weist eine innenliegende Polyolefinschicht 6 auf.

In der Zeichnung gemäß Fig. 4 ist schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Auf einem Fließband werden von links kommend tiefgezogene Gehäusebecher 1 herangeführt. Der Gehäusebecher 1 ist aus einer Aluminiumver- bundfolie, die eine Polyolefinschicht aufweist, gefertigt (siehe Beispiele). Die innenliegende Polyolefinschicht 6 des Gehäusebechers 1 wird in einem begrenzten Bereich (schwarz markiert in der Mitte des Becherbodens) mittels eines beheizten Stempels angeschmolzen. Der angeschmolzene Gehäusebecher 1 wird weitertransportiert, und in einem weiteren Schritt wird ein mit Ableitern versehenes Elektrodenensemble 2 in den Becher eingelegt. Mittels einer Walze 9 wird das Elektrodenensemble anschließend angepreßt. Im angeschmolzenen Bereich haftet das Elektrodenensemble 2 am Gehäusebecher 1. Dadurch wird das E- lektrodenensemble während des Weitertransportes im Gehäusebecher fixiert.

In der Zeichnung gemäß Fig. 5 ist das Erwärmen des Bodenbereichs eines Gehäusebechers 1 im Rahmen der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Die Polyole- finschicht 6 der Aluminiumverbundfolie wird in einem begrenzten Bereich des Gehäusebechers 1 durch einen von unten herangeführten beheizten Stempel 8 thermisch angeschmolzen.

In der Zeichnung gemäß Fig. 6 ist das Anpressen eines Elektrodenensembles gegen den erwärmten Bodenbereich eines Gehäusebechers 1 im Rahmen der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Die Walze 9 preßt das Elektro- denensemble 2 in den Gehäusebecher 1 und damit gegen den angeschmolzenen Bereich der Polyolefinschicht 6.

Beispiele

Beispiel 1

Aus einer Aluminium-Verbundfolie wurde ein Gehäusebecher mit einer bei 165 ⁰C schmelzbaren Polyolefinschicht auf der Innenseite und einer um ca. 60 ⁰C höherschmelzenden Polymerschicht auf der Außenseite zur Aufnahme eines polymerbinderhaltigen Elektrodenensembles mit einer Tiefe von 2,4 mm tiefgezogen. Der Boden des Gehäusebechers wurde mittels eines von unten herangeführten, elektrisch beheizbaren Stahlstempels innerhalb von 2 Sekunden auf eine Temperatur von ca. 165 ⁰C erwärmt, wobei die Temperatur des Stempels bei ca. 200 ⁰C lag. Durch die Erwärmung schmolz die Polyolefinschicht in einem Teilbereich des Bodens, so daß sich die Gehäusefolie mit dem Polymerbinder des Elektrodenensembles verbinden kann. Die außenliegende Schicht der Verbundfolie wird aufgrund ihres höheren Schmelzpunkts bei den ge- wählten Temperaturen nicht aufgeschmolzen. In den erwärmten Gehäusebecher wurde das binderhaltige Elektrodenensemble eingelegt und mittels einer Walze während des Weitertransports an den Boden des Gehäusebechers gepreßt. Dabei entstand eine Schmelzverbindung zwi- sehen dem Gehäusebecher und dem eingelegten Elektrodenensemble, die ein Verrutschen oder Herausrutschen des Elektrodenensembles aus dem Gehäusebecher im weiteren Produktionsverlauf zuverlässig verhinderte.

Beispiel 2

Aus einer Aluminium-Verbundfolie wurde ein Gehäusebecher mit einer bei 165 ⁰C schmelzbaren Polyolefinschicht auf der Innenseite und einer um ca. 60 ⁰C höherschmelzenden Polymerschicht auf der Außenseite zur Aufnahme eines polymerbinderhaltigen Elektrodenensembles mit einer Tiefe von 2,4 mm tiefgezogen. Der Gehäusebecher wurde im für die Ableiter vorgesehenen Bereich mittels eines elektrisch beheizbaren Stahlstempels innerhalb von 2 Sekunden auf eine Temperatur von ca. 165 ⁰C erwärmt, wobei die Temperatur des Stempels bei ca. 200 ⁰C lag. In den erwärmten Gehäusebecher wurde ein Elektrodenensemble mit Ableitern eingelegt. Während des Weitertransports wurden die Ableiter mittels einer Rolle an den erwärmten Bereich des Gehäusebechers gepreßt. Dabei entstand eine Schmelzverbindung zwischen dem Ge- häusebecher und den Ableitern des eingelegten Elektrodenensembles, die ein Verrutschen oder Herausrutschen des Elektrodenensembles aus dem Gehäusebecher im weiteren Produktionsverlauf zuverlässig verhinderte.

Claims

Patentansprüche

1. Elektrochemisches Speicherelement mit einem Ensemble (2) aus Elektroden und mindestens einem Separator in einem Foliengehäuse, wobei das Foliengehäuse mit dem Ensemble über mindestens eine Schmelzverbindung (7) verbunden ist.

2. Speicherelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Foliengehäuse einen Gehäusebecher (1 ) zur Aufnahme des Ensembles und einen Gehäusedeckel umfaßt.

3. Speicherelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ensemble mindestens einen Ableiter umfaßt, der durch das Foliengehäuse nach außen geführt ist.

4. Speicherelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Ableiter auf seiner Oberfläche eine Kunststoffschicht, insbesondere eine Polyolefinschicht, aufweist

5. Speicherelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusebecher (1 ) mit dem Ensemble (2) schmelzverbunden ist, vorzugsweise im Bereich des Becherbodens.

6. Speicherelement nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Foliengehäuse mit dem mindestens einen Ableiter schmelzverbunden ist, vorzugsweise über die Kunststoffschicht auf der Oberfläche des mindestens einen Ableiters.

7. Speicherelement nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusebecher (1 ) aus Verbundfolie gefertigt ist.

8. Speicherelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundfolie auf der die Innenseite des Foliengehäuses und/oder des Gehäusebechers bildenden Seite einen niedrigeren Schmelzpunkt als auf der die Außenseite des Foliengehäuses und/oder des Gehäusebechers bildenden Seite aufweist.

9. Speicherelement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Verbundfolie um eine Folie mit einer Aluminiumschicht und einer die Innenseite des Gehäusebechers/Foliengehäuses bildenden Polyolefinschicht (6) handelt.

10. Speicherelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyolefinschicht bei Temperaturen um 165 ⁰C schmelzbar ist.

11. Speicherelement nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundfolie eine Folienstärke < 250 μm, besonders bevorzugt < 100 μm, insbesondere < 50 μm, aufweist.

12. Speicherelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden einen Polymerbinder aufweisen.

13. Speicherelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Polymerbinder um einen Binder auf Basis eines Fluor-organischen Polymers handelt.

14. Speicherelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ensemble eine Abfolge von E- lektrode/Separator/Elektrode/Separator/Elektrode aufweist.

15. Speicherelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Foliengehäuse um ein Gehäuse mit einer Höhe von < 2,6 mm handelt.

16. Verfahren zur Herstellung eines Speicherelementes mit einem Ensemble aus Elektroden und mindestens einem Separator in einem Foliengehäuse, das Ensemble vorzugsweise mit mindestens einem Ableiter, der aus dem Foliengehäuse nach außen geführt ist und gegebenenfalls eine Kunststoffschicht auf seiner Oberfläche aufweist, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ensemble mit dem Gehäuse durch Verschmelzen verbunden wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschmelzen beim Einlegen des Ensembles in das Gehäuse erfolgt.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschmelzen nach dem Einlegen des Ensembles in das Gehäuse erfolgt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschmelzen das Foliengehäuse in mindestens einem Teilbereich auf Schmelzverbindungstemperatur erwärmt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Erwärmen des Foliengehäuses mittels eines beheizten Stempels (8) erfolgt.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschmelzen das Ensemble in mindestens einem Teilbereich auf Schmelzverbindungstemperatur erwärmt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß die Ableiter auf Schmelzverbindungstemperatur erwärmt werden.

23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kunststoffschicht auf der Oberfläche der Ableiter auf Schmelzverbindungstemperatur erwärmt wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschmelzen das Gehäuse und das Ensemble nach dem Erwärmen mechanisch aneinander gepreßt werden, insbesondere im mindestens einem auf Schmelzverbindungstemperatur erwärmten Teilbereich.