WO2014012619A1 - Verfahren zur herstellung eines elektrodenstapels einer elektrochemischen zelle und elektrodenstapel einer elektrochemischen zelle - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines elektrodenstapels einer elektrochemischen zelle und elektrodenstapel einer elektrochemischen zelle Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for producing an electrode stack of an electrochemical cell for a battery and to an electrode stack of an electrochemical cell for a battery. More particularly, it relates to a method for producing an electrode stack of an electrochemical cell for a battery for use in motor vehicles and an electrode stack of a battery electrochemical cell for a battery designed for use in motor vehicles battery.
  • the entire contents of the priority application DE 10 2012 014123 by reference is part of the present application.
  • the present invention has for its object to provide an improved method for producing an electrode stack of an electrochemical cell and an improved electrode stack of an electrochemical cell. This object is achieved by an electrode stack according to claim 1, a method for producing an electrode stack according to claim 10 and a battery according to claim 17.
  • the dependent claims relate to advantageous developments of the invention.
  • an electrode stack of an electrochemical cell for a battery in particular for a battery designed for use in motor vehicles, wherein the electrode stack has at least one separator belt and a first number of electrodes of first electrodes of the first polarity and a second number of electrodes of second electrodes of the second polarity, in that the separator belt is arranged in a Z-fold such that a first number of first electrode accommodating spaces and a second number of second electrode accommodating spaces are formed, and in that the first electrodes have a first leg and a second leg and a connecting portion arranged such that respectively the first leg and the second leg of the first electrodes are arranged in the first electrode receiving spaces formed by the separator belt and arranged substantially parallel, and that the second electrodes ei NEN first leg and a second leg and a connecting region arranged such that in each case the first leg and the second leg of the second electrodes are arranged in the second electrode receiving spaces formed by the separator and arranged substantially parallel.
  • An advantage of this embodiment is that the stability of the electrode stack can be increased.
  • An electrochemical cell is understood to mean an electrochemical energy store for the present invention, that is to say a device which stores energy in chemical form, delivers it in electrical form to a consumer and preferably can also receive it in electrical form from a charging device.
  • Such electrochemical energy storage are galvanic cells or fuel cells.
  • the electrochemical The cell has at least a first and a second device for storing electrically different charges, which are configured as an electrode arrangement, as well as a device for producing an electrically active connection of both devices, wherein charge carriers can be displaced between these two devices. Under the means for producing an electrical active compound z. B. to understand an electrolyte, which acts as an ion conductor.
  • a clamping device is preferably arranged and formed around the electrode stack for its fixation. Further preferably, the Separatorenband is arranged penetrating to fix the electrode stack and formed.
  • first leg of the first electrode and the second leg of the first electrode are preferably arranged in adjacently arranged first electrode receiving chambers.
  • the connecting region of the first electrode preferably has a preferably flattened contacting surface, which is arranged and configured to make contact with the first electrode with a first arrester section.
  • the contacting surfaces of the first electrodes with the first arrester section are preferably arranged substantially on one plane.
  • the connecting region of the first electrodes preferably has a curved region arranged in such a way that the first electrodes are designed in a substantially U-shaped manner.
  • the connecting region of the second electrodes has a curved region arranged in such a way that the second electrodes are configured substantially U-shaped.
  • first leg of the second electrode and the second leg of the second electrode are preferably arranged adjacently next to and arranged substantially in parallel with the second electrode receiving chambers.
  • the connecting region of the second electrode preferably has a preferably flattened contacting section, which is arranged and configured for contacting the second electrode with a second arrester section.
  • the contacting surfaces of the second electrodes with the second arrester section are preferably arranged substantially on one plane.
  • One advantage of this embodiment is that the contacting of the second arrester section with the second electrodes can be improved.
  • this object is achieved in a method for producing an at least one separator strip and a first number of electrodes of substantially U-shaped first electrodes of first polarity and a second number of electrodes on substantially U-shaped second electrodes having second polarity electrode stack characterized in that the Method comprises the following steps: a step of arranging the Separatorenbandes in a Z-fold by means of a leadership in such a manner that first electrode receiving spaces for the first electrodes and second electrode receiving spaces for the second electrodes are formed in one direction, a step of introducing the first electrodes into the first electrode seats, a step of introducing the second electrodes Electrodes in the second electrode receptacles, a step of attaching a first Ableiterabêtes each arranged in a connection region of the first electrode contacting surface and a step of attaching a second Ableiterabêtes each arranged in a connection region of the second electrode contacting surface.
  • An advantage of this embodiment is that the capacity of the electrochemical cells can be increased. Another advantage is
  • the step of introducing the first leg and second leg first electrodes into the first electrode receiving spaces is performed such that each of the first leg of the first electrode and the second leg of the first electrode are adjacently adjacent and substantially parallel first electrode receiving spaces are introduced.
  • the step of introducing the second leg having a first leg and a second leg into the second electrode receiving spaces is performed such that each of the first leg of the second electrode and the second leg of the second electrode are adjacently adjacent and substantially parallel second electrode receiving spaces are introduced.
  • the method comprises a step of compacting the Z-fold.
  • the step of compressing the Z-fold comprises at least one of the following steps: a step of attaching a stapling device so as to be arranged around the electrode stack for fixing it, and / or a step of attaching a stapling device so that it is arranged penetrating the separator belt for fixing the electrode stack.
  • this fixation of the electrode stack improves the contacting.
  • the method comprises a welding method selected from a welding method group comprising: laser welding for connecting the first arrester portion to the first electrode, cold welding for connecting the first conductor portion to the first electrode, friction welding for connecting the first conductor portion to the first electrode, and / or ultrasonic welding for connecting the first conductor portion to the first electrode.
  • a welding method group comprising: laser welding for connecting the first arrester portion to the first electrode, cold welding for connecting the first conductor portion to the first electrode, friction welding for connecting the first conductor portion to the first electrode, and / or ultrasonic welding for connecting the first conductor portion to the first electrode.
  • the method comprises a welding method selected from a welding method group comprising: laser welding for connecting the second conductor portion to the second electrode, a cold welding for connecting the second arrester portion to the second electrode, a friction welding for connecting the second arrester portion to the second electrode and / or an ultrasonic welding for connecting the second arrester portion to the second electrode.
  • a welding method group comprising: laser welding for connecting the second conductor portion to the second electrode, a cold welding for connecting the second arrester portion to the second electrode, a friction welding for connecting the second arrester portion to the second electrode and / or an ultrasonic welding for connecting the second arrester portion to the second electrode.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an electrode stack according to a
  • Fig. 2 is a flowchart of a method for producing a
  • Electrode stack according to an embodiment.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an electrode stack 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the electrode stack 10 has at least one separator strip 3 arranged in a Z-fold, which forms first electrode receiving spaces 4a, 4b for first electrodes 1 of first polarity and second electrode receiving spaces 5a, 5b for second electrodes 2 of second polarity.
  • the first electrode 1 has a first leg 1a and a second leg 1b and a connecting region 1c with a contacting surface 8
  • the second electrode 2 has first leg 2a and a second leg 2b and a connecting region 2c with a contacting surface 9.
  • the first leg 1a of the first electrode 1 and the second leg 1b of the first electrode 1 are arranged in adjacently disposed first electrode receiving spaces 4a and 4b, while the first leg 2a of the second electrode 2 and the second leg 2b of the second electrode 2 in over are arranged adjacent to the second electrode accommodating spaces 5a and 5b.
  • the second leg 1b is the first electrode 1 of the first leg 2a of the second electrode 2 and the second leg 2b of the second electrode 2, while the first leg 2a of the second electrode 2 is surrounded by the first leg 1a of the first electrode 1 and the second leg 1b of the first electrode 1.
  • a first arrester section 6 is attached to contacting surfaces 8 of the first electrode 1, while a second arrester section 7 is attached to contacting surfaces 9 of the second electrode 2.
  • FIG. 2 shows a flowchart of a method for producing an electrode stack 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the separator belt 3 is arranged in a Z-fold such that first electrode receiving spaces 4a, 4b for the first electrodes 1 and second electrode housings 5a, 5b for the second electrodes are formed in a direction opposite to the first direction become.
  • the first electrodes 1 are inserted into the first electrode accommodating spaces 4a, 4b, and in a step S3, the second electrodes 2 are inserted into the second electrode accommodating spaces 5a, 5b.
  • the step S1 of arranging the separator belt 3 in the Z-fold, the step S2 of introducing the first electrodes 1 into the first electrode accommodating spaces 4a, 4b, and the step S3 of introducing the second electrodes 2 into the second electrode accommodating spaces 5a, 5b may be sequentially or sequentially Aligned substantially simultaneously.
  • step S1 is followed by disposing the separator belt 3 in the Z-fold and step S2 inserting the first electrodes 1 into the first electrode accommodating spaces 4a, 4b and step S3 inserting the second electrodes 2 into the second electrode accommodating spaces 5a 5b shows a step S4 of compressing the Z-fold.
  • the method comprises a step S5 of attaching the first arrester portion 6 to the contacting surfaces 8 of the first electrode 1 and a step S6 of mounting the second arrester portion 7 on the contacting surfaces 9 of the second electrode 2.
  • the step S5 of the first arrester portion 6 and the step S6 of attaching the second arrester portion 7 are preferably performed by a welding process, which welding methods may include: laser welding for connecting the first arrester portion 6 to the first electrode 1 and the second arrester portion, respectively 7 with the second electrode 2 and / or cold welding for connecting the first arrester section 6 to the first electrode 1 or the second arrester section 7 to the second electrode 2 and / or friction welding for connecting the first arrester section 6 to the first electrode 1 or of the second arrester section 7 with the second electrode 2 and / or ultrasonic welding for connecting the first arrester section 6 to the first electrode 1 and the second arrester section 7 to the second electrode 2.
  • welding methods may include: laser welding for connecting the first arrester portion 6 to the first electrode 1 and the second arrester portion, respectively 7 with the second electrode 2 and / or cold welding for connecting the first arrester section 6 to the first electrode 1 or the second arrester section 7 to the second electrode 2 and / or friction welding for connecting the first arrester section 6 to the first electrode 1 or of

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Description

Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels einer elektro- chemischen Zelle und Elektrodenstapel einer elektrochemischen Zelle
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels einer elektrochemischen Zelle für eine Batterie sowie einen Elektrodenstapel einer elektrochemischen Zelle für eine Batterie und insbesondere betrifft sie ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels einer elektrochemischen Zelle für eine Batterie zur Anwendung in Kraftfahrzeugen ausgestalteten Batterie sowie einen Elektrodenstapel einer elektrochemischen Zelle für eine Batterie zur Anwendung in Kraftfahrzeugen ausgestalteten Batterie. Hiermit wird der gesamte Inhalt der Prioritätsanmeldung DE 10 2012 014123 durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Anmeldung.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels elektrochemischer Zellen sowie verschiedene Elektrodenstapel elektrochemischer Zellen bekannt. Besonders für Anwendungen in Kraft- fahrzeugen sind verbesserte Herstellungsverfahren eines Elektrodenstapels elektrochemischer Zellen bzw. entsprechende Elektrodenstapel elektrochemischer Zellen erwünscht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels einer elektrochemischen Zelle sowie einen verbesserten Elektrodenstapel einer elektrochemischen Zelle bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch einen Elektrodenstapel nach Anspruch 1 , ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels nach Anspruch 10 sowie eine Batterie nach Anspruch 17 gelöst. Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Diese Aufgabe wird bei einem Elektrodenstapel einer elektrochemischen Zelle für eine Batterie, insbesondere für eine zur Anwendung in Kraftfahrzeugen ausgestalteten Batterie, wobei der Elektrodenstapel mindestens ein Separatorenband sowie eine erste Elektrodenanzahl erster Elektroden erster Polarität und eine zweite Elektrodenanzahl zweiter Elektroden zweiter Polarität aufweist, dadurch gelöst, dass das Separatorenband in einer Z-Faltung derart angeordnet ist, dass eine erste Raumanzahl an ersten Elektrodenaufnahmeräumen und eine zweite Raumanzahl an zweiten Elektrodenaufnahmeräumen gebildet werden, und dass die ersten Elektroden einen ersten Schenkel und einen zweiten Schenkel sowie einen Verbindungsbereich derart angeordnet aufweisen, dass jeweils der erste Schenkel und der zweite Schenkel der ersten Elektroden in den von dem Separatorenband gebildeten und im Wesentlichen parallel angeordneten ersten Elektrodenaufnahmeräumen angeordnet sind, und dass die zweiten Elektroden einen ersten Schenkel und einen zweiten Schenkel sowie einen Verbindungsbereich derart angeordnet aufweisen, dass jeweils der erste Schenkel und der zweite Schenkel der zweiten Elektroden in den von dem Separatorenband gebildeten und im Wesentlichen parallel angeordneten zweiten Elektrodenaufnahmeräumen angeordnet sind. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die Stabilität des Elektrodenstapels erhöht werden kann. Unter einer elektrochemischen Zelle ist für die vorliegende Erfindung ein elektrochemischer Energiespeicher zu verstehen, also eine Einrichtung, die Energie in chemischer Form speichern, in elektrischer Form an einen Verbraucher abgeben und vorzugsweise auch in elektrischer Form aus einer Ladeeinrichtung aufnehmen kann. Wichtige Beispiele solcher elektrochemischen Energie- Speicher sind galvanische Zellen oder Brennstoffzellen. Die elektrochemische Zelle weist wenigstens eine erste und eine zweite Einrichtung zur Speicherung elektrisch unterschiedlicher Ladungen, die als eine Elektrodenanordnung ausgestaltet sind, sowie ein Mittel zur Herstellung einer elektrischen Wirkverbindung beider genannten Einrichtungen auf, wobei Ladungsträger zwischen diesen beiden Einrichtungen verschoben werden können. Unter dem Mittel zur Herstellung einer elektrischen Wirkverbindung ist z. B. ein Elektrolyt zu verstehen, welcher als lonenleiter wirkt.
Bevorzugt ist bei dem Elektrodenstapel eine Klammervorrichtung um den Elektrodenstapel zu dessen Fixierung angeordnet und ausgebildet. Weiterhin bevorzugt ist das Separatorenband durchdringend zur Fixierung des Elektrodenstapels angeordnet und ausgebildet. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass diese Fixierung des Elektrodenstapels die Kontaktierung verbessert.
Bevorzugt sind bei dem Elektrodenstapel jeweils der erste Schenkel der ersten Elektrode und der zweite Schenkel der ersten Elektrode in übernächst benach- bart angeordneten ersten Elektrodenaufnahmeräumen angeordnet. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass der Aufbau des Elektrodenstapels stabilisiert und vereinfacht werden kann.
Bevorzugt weist bei dem Elektrodenstapel der Verbindungsbereich der ersten Elektrode eine vorzugsweise abgeflachte Kontaktierungsfläche auf, die zur Kontaktierung der ersten Elektrode mit einem ersten Ableiterabschnitt angeordnet und ausgestaltet ist. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die Kontaktierung des ersten Ableiterabschnittes mit den ersten Elektroden verbessert werden kann.
Bevorzugt sind bei dem Elektrodenstapel die Kontaktierungsflächen der ersten Elektroden mit dem ersten Ableiterabschnitt im Wesentlichen auf einer Ebene angeordnet. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass der Aufbau der elektrochemischen Zelle stabilisiert und vereinfacht werden kann. Bevorzugt weist bei dem Elektrodenstapel der Verbindungsbereich der ersten Elektroden einen Krümmungsbereich derart angeordnet auf, dass die ersten Elektroden im Wesentlichen U-förmig ausgestaltet sind. Weiterhin weist der Verbindungsbereich der zweiten Elektroden einen Krümmungsbereich derart an- geordnet auf, dass die zweiten Elektroden im Wesentlichen U-förmig ausgestaltet sind. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass der Aufbau der elektrochemischen Zelle zusätzlich stabilisiert und vereinfacht werden kann.
Bevorzugt sind bei dem Elektrodenstapel jeweils der erster Schenkel der zweiten Elektrode und der zweite Schenkel der zweiten Elektrode in übernächst benachbart und im Wesentlichen parallel angeordneten zweiten Elektroden- aufnahmeräumen angeordnet. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass der Aufbau des Elektrodenstapels weiter stabilisiert und vereinfacht werden kann.
Bevorzugt weist bei dem Elektrodenstapel der Verbindungsbereich der zweiten Elektrode einen vorzugsweise abgeflachten Kontaktierungsabschnitt auf, der zur Kontaktierung der zweiten Elektrode mit einem zweiten Ableiterabschnitt angeordnet und ausgestaltet ist.
Bevorzugt sind bei dem Elektrodenstapel die Kontaktierungsflächen der zweiten Elektroden mit dem zweiten Ableiterabschnitt im Wesentlichen auf einer Ebene angeordnet. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die Kontaktierung des zweiten Ableiterabschnittes mit den zweiten Elektroden verbessert werden kann.
Weiterhin wird diese Aufgabe bei einem Verfahren zu Herstellung eines mindestens ein Separatorenband und eine erste Elektrodenanzahl an im Wesentlichen U-förmig ausgestalteten ersten Elektroden erster Polarität und eine zweite Elektrodenanzahl an im Wesentlichen U-förmig ausgestalteten zweiten Elektroden zweiter Polarität aufweisenden Elektrodenstapels dadurch gelöst, dass das Verfahren folgende Schritte aufweist: einen Schritt des Anordnens des Separatorenbandes in einer Z-Faltung mittels einer Führungs- einrichtung, derart dass in einer Richtung erste Elektrodenaufnahmeräumen für die ersten Elektroden und in einer der ersten Richtung gegenüber liegenden zweiten Richtung zweite Elektrodenaufnahmeräumen für die zweiten Elektroden gebildet werden, einen Schritt des Einbringens der ersten Elektroden in die ersten Elektrodenaufnahmen, einen Schritt des Einbringens der zweiten Elektroden in die zweiten Elektrodenaufnahmen, einen Schritt des Anbringens eines ersten Ableiterabschnittes an jeweils eine in einem Verbindungsbereiches der ersten Elektrode angeordnete Kontaktierungsfläche und einen Schritt des Anbringens eines zweiten Ableiterabschnittes an jeweils eine in einem Verbindungsbereiches der zweiten Elektrode angeordnete Kontaktierungsfläche. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die Kapazität der elektrochemischen Zellen erhöht werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Stabilität der elektrochemischen Zellen verbessert werden kann.
Bevorzugt wird bei dem Verfahren der Schritt des Einbringens der einen ersten Schenkel und einen zweiten Schenkel aufweisenden ersten Elektroden in die ersten Elektrodenaufnahmeräumen derart durchgeführt, dass jeweils der erste Schenkel der ersten Elektrode und der zweite Schenkel der ersten Elektrode in übernächst benachbart und im Wesentlichen parallel angeordneten ersten Elektrodenaufnahmeräumen eingebracht werden. Ein Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass die Stabilität der elektrochemischen Zellen weiter verbessert werden kann.
Bevorzugt wird bei dem Verfahren der Schritt des Einbringens der einen ersten Schenkel und einen zweiten Schenkel aufweisenden zweiten Elektroden in die zweiten Elektrodenaufnahmeräumen derart durchgeführt, dass jeweils der erste Schenkel der zweiten Elektrode und der zweite Schenkel der zweiten Elektrode in übernächst benachbart und im Wesentlichen parallel angeordneten zweiten Elektrodenaufnahmeräumen eingebracht werden.
Bevorzugt weist das Verfahren einen Schritt des Verdichtens der Z-Faltung auf. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die Kapazität der elektro- chemischen Zellen weiter erhöht werden kann. Bevorzugt weist bei dem Verfahren der Schritt des Verdichtens der Z-Faltung mindestens einen der folgenden Schritte auf: einen Schritt des Anbringens einer Klammervorrichtung derart, dass diese um den Elektrodenstapel zu dessen Fixierung angeordnet wird, und/oder einen Schritt des Anbringens einer Klammervorrichtung derart, dass diese das Separatorenband durchdringend zur Fixierung des Elektrodenstapels angeordnet wird. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass diese Fixierung des Elektrodenstapels die Kontaktierung verbessert.
Bevorzugt weist das Verfahren bei dem Schritt des Anbringens des ersten Ableiterabschnittes an jeweils die in dem Verbindungsbereiches der ersten Elektrode angeordnete Kontaktierungsfläche ein Schweißverfahren auf, das aus einer Schweißverfahrensgruppe ausgewählt worden ist, die umfasst: ein Laserschweißen zum Verbinden des ersten Ableiterabschnittes mit der ersten Elektrode, ein Kaltschweißen zum Verbinden des ersten Ableiterabschnittes mit der ersten Elektrode, ein Reibschweißen zum Verbinden des ersten Ableiterabschnittes mit der ersten Elektrode und/oder ein Ultraschallschweißen zum Verbinden des ersten Ableiterabschnittes mit der ersten Elektrode. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die Kontaktierung des ersten Ableiterabschnittes mit den ersten Elektroden verbessert ist. Bevorzugt weist das Verfahren bei dem Schritt des Anbringens des zweiten Ableiterabschnittes an jeweils die in dem Verbindungsbereiches der zweiten Elektrode angeordnete Kontaktierungsfläche ein Schweißverfahren auf, das aus einer Schweißverfahrensgruppe ausgewählt worden ist, die umfasst: ein Laserschweißen zum Verbinden des zweiten Ableiterabschnittes mit der zweiten Elektrode, ein Kaltschweißen zum Verbinden des zweiten Ableiterabschnittes mit der zweiten Elektrode, ein Reibschweißen zum Verbinden des zweiten Ableiterabschnittes mit der zweiten Elektrode und/oder ein Ultraschallschweißen zum Verbinden des zweiten Ableiterabschnittes mit der zweiten Elektrode. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die Kontaktierung des zweiten Ableiterabschnittes mit den zweiten Elektroden verbessert ist. Weiterhin wird diese Aufgabe bei einer Batterie mit einer elektrochemischen Zelle, dadurch gelöst, dass die elektrochemische Zelle mindestens einen vorstehend beschriebenen Elektrodenstapel aufweist und/oder dass die elektrochemische Zelle mindestens einen nach einem der vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellten Elektrodenstapel aufweist
Im Folgenden werden Gesichtspunkte der Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und mit Hilfe von Figuren näher beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Elektrodenstapels nach einem
Ausführungsbeispiel und
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines
Elektrodenstapels nach einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Elektrodenstapels 10 nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Elektrodenstapel 10 weist mindestens ein in einer Z-Faltung angeordnetes Separatorenband 3 auf, das erste Elektrodenaufnahmeräume 4a, 4b für erste Elektroden 1 erster Polarität und zweiten Elektrodenaufnahmeräume 5a, 5b für zweite Elektroden 2 zweiter Polarität bildet. Die erste Elektrode 1 weist einen ersten Schenkel 1 a und einen zweiten Schenkel 1 b sowie einen Verbindungsbereich 1 c mit einer Kontaktierungsfläche 8 auf und die zweite Elektrode 2 weist ersten Schenkel 2a und einen zweiten Schenkel 2b sowie einen Verbindungsbereich 2c mit einer Kontaktierungsfläche 9 auf.
Der erste Schenkel 1a der ersten Elektrode 1 und der zweite Schenkel 1 b der ersten Elektrode 1 sind in übernächst benachbart angeordneten ersten Elektrodenaufnahmeräumen 4a und 4b angeordnet, während der erste Schenkel 2a der zweiten Elektrode 2 und der zweite Schenkel 2b der zweiten Elektrode 2 in übernächst benachbart angeordneten zweiten Elektrodenaufnahmeräumen 5a und 5b angeordnet sind. Bei dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist jeweils der zweite Schenkel 1 b der ersten Elektrode 1 von dem ersten Schenkel 2a der zweiten Elektrode 2 und dem zweiten Schenkel 2b der zweiten Elektrode 2 umgeben, während der erste Schenkel 2a der zweiten Elektrode 2 von dem ersten Schenkel 1a der ersten Elektrode 1 und dem zweiten Schenkel 1 b der ersten Elektrode 1 umgeben ist.
An Kontaktierungsflächen 8 der ersten Elektrode 1 ist ein erster Ableiter- abschnitt 6 angebracht, während an Kontaktierungsflächen 9 der zweiten Elektrode 2 ein zweiter Ableiterabschnitt 7 angebracht ist.
Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Elektrodenstapels 10 nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In einem Schritt S1 wird das Separatorenband 3 in einer Z-Faltung derart angeordnet, dass in einer Richtung erste Elektrodenaufnahmeräumen 4a, 4b für die ersten Elektroden 1 und in einer der ersten Richtung gegenüber liegenden zweiten Richtung zweite Elektrodenaufnahmeräumen 5a, 5b für die zweiten Elektroden gebildet werden. In einem Schritt S2 werden die ersten Elektroden 1 in die ersten Elektrodenaufnahmeräumen 4a, 4b und in einem Schritt S3 werden die zweiten Elektroden 2 in die zweiten Elektrodenaufnahmeräumen 5a, 5b eingebracht. Der Schritt S1 des Anordnens des Separatorenbandes 3 in der Z-Faltung, der Schritt S2 des Einbringens der ersten Elektroden 1 in die ersten Elektrodenaufnahmeräumen 4a, 4b und der Schritt S3 des Einbringens der zweiten Elektroden 2 in die zweiten Elektrodenaufnahmeräumen 5a, 5b können nacheinander oder aufeinander abgestimmt im Wesentlichen gleichzeitig erfolgen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel folgt dem Schritt S1 des Anordnens des Separatorenbandes 3 in der Z-Faltung und dem Schritt S2 des Einbringens der ersten Elektroden 1 in die ersten Elektrodenaufnahmeräumen 4a, 4b und dem Schritt S3 des Einbringens der zweiten Elektroden 2 in die zweiten Elektrodenaufnahmeräumen 5a, 5b ein Schritt S4 des Verdichtens der Z- Faltung.
Nach dem Schritt S1 des Anordnens des Separatorenbandes 3 in der Z-Faltung, dem Schritt S2 des Einbringens der ersten Elektroden 1 in die ersten Elektrodenaufnahmeräumen 4a, 4b und dem Schritt S3 des Einbringens der zweiten Elektroden 2 in die zweiten Elektrodenaufnahmeräumen 5a, 5b weist das Verfahren einen Schritt S5 des Anbringen des ersten Ableiterabschnittes 6 an die Kontaktierungsflächen 8 der ersten Elektroden 1 und einen Schritt S6 des Anbringen des zweiten Ableiterabschnittes 7 an die Kontaktierungsflächen 9 der zweiten Elektroden 2 auf. Der Schritt S5 des ersten Ableiterabschnittes 6 und der Schritt S6 des Anbringens des zweiten Ableiterabschnittes 7 werden bevorzugt mit einem Schweißverfahren durchgeführt, wobei die Schweißverfahren aufweisen können: ein Laserschweißen zum Verbinden des ersten Ableiter- abschnittes 6 mit der ersten Elektrode 1 bzw. des zweiten Ableiterabschnittes 7 mit der zweiten Elektrode 2 und/oder ein Kaltschweißen zum Verbinden des ersten Ableiterabschnittes 6 mit der ersten Elektrode 1 bzw. des zweiten Ableiterabschnittes 7 mit der zweiten Elektrode 2 und/oder eine Reibschweißen zum Verbinden des ersten Ableiterabschnittes 6 mit der ersten Elektrode 1 bzw. des zweiten Ableiterabschnittes 7 mit der zweiten Elektrode 2 und/oder ein Ultraschallschweißen zum Verbinden des ersten Ableiterabschnittes 6 mit der ersten Elektrode 1 bzw. des zweiten Ableiterabschnittes 7 mit der zweiten Elektrode 2.
Bezugszeichenliste
1 erste Elektrode
1a erster Schenkel der ersten Elektrode
1 b zweiter Schenkel der ersten Elektrode
1c Verbindungsbereich der ersten Elektrode
2 zweite Elektrode
2a erster Schenkel der zweiten Elektrode
2b zweiter Schenkel der zweiten Elektrode
2c Verbindungsbereich der zweiten Elektrode
3 Separatoren band
4a, 4b erster Elektrodenaufnahmeraum
5a, 5b zweiter Elektrodenaufnahmeraum
6 erste Ableiterabschnitt
7 zweiter Ableiterabschnitt
8 Kontaktierungsfläche der ersten Elektrode
9 Kontaktierungsfläche der zweiten Elektrode
10 Elektrodenstapel
S1 Anordnen des Separatorenbandes in einer Z-Faltung
S2 Einbringen der ersten Elektroden in die ersten
Elektrodenaufnahmeräume
53 Einbringen der zweiten Elektroden in die zweiten
Elektrodenaufnahmeräume
54 Verdichten der Z-Faltung
S4a Anbringen einer Klammervorrichtung um den Elektrodenstapel
S4b Anbringen einer das Separatorenband durchdringenden Klammervorrichtung
55 Anbringen eines ersten Ableiterabschnittes an die Kontaktierungs- flächen der ersten Elektroden
S6 Anbringen eines zweiten Ableiterabschnittes an die
Kontaktierungsflächen der zweiten Elektroden

Claims

Patentansprüche
Elektrodenstapel (10) einer elektrochemischen Zelle für eine Batterie, insbesondere für eine zur Anwendung in Kraftfahrzeugen ausgestalteten Batterie, wobei der Elektrodenstapel (10) mindestens ein Separatorenband (3) sowie eine erste Elektrodenanzahl erster Elektroden (1 ) erster Polarität und eine zweite Elektrodenanzahl zweiter Elektroden (2) zweiter Polarität aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Separatorenband (3) in einer Z-Faltung derart angeordnet ist, dass eine erste Raumanzahl an ersten Elektrodenaufnahmeräumen (4a, 4b) und eine zweite Raumanzahl an zweiten Elektrodenaufnahmeräumen (5a, 5b) gebildet werden, und dass die ersten Elektroden (1 ) einen ersten Schenkel (1a) und einen zweiten Schenkel (1 b) sowie einen Verbindungsbereich (1 c) derart angeordnet aufweisen, dass jeweils der erste Schenkel (1 a) und der zweite Schenkel (1 b) der ersten Elektroden (1 ) in den von dem Separatorenband (3) gebildeten und im Wesentlichen parallel angeordneten ersten Elektrodenaufnahmeräumen (4a, 4b) angeordnet sind, und dass die zweiten Elektroden (2) einen ersten Schenkel (2a) und einen zweiten Schenkel (2b) sowie einen Verbindungsbereich (2c) derart angeordnet aufweisen, dass jeweils der erste Schenkel (2a) und der zweite Schenkel (2b) der zweiten Elektroden (2) in den von dem Separatorenband (3) gebildeten und im Wesentlichen parallel angeordneten zweiten Elektrodenaufnahmeräumen (5a, 5b) angeordnet sind.
Elektrodenstapel (10) nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch mindestens eine Klammervorrichtung, welche um den Elektrodenstapel (10) zu dessen Fixierung angeordnet und ausgebildet ist und/oder welche das Separatorenband (3) durchdringend zur Fixierung des Elektrodenstapels (10) angeordnet und ausgebildet ist. Elektrodenstapel (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils der erste Schenkel (1 a) der ersten Elektrode (1) und der zweite Schenkel (1 b) der ersten Elektrode (1 ) in übernächst benachbart angeordneten ersten Elektrodenaufnahmeräumen (4a, 4b) angeordnet sind.
Elektrodenstapel (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (1 c) der ersten Elektrode (1) eine vorzugsweise abgeflachte Kontaktierungsfläche (8) aufweist, die zur Kontaktierung der ersten Elektrode (1) mit einem ersten Ableiterabschnitt (6) angeordnet und ausgestaltet ist.
Elektrodenstapel (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungsflächen (8) der ersten Elektroden (1 ) mit dem ersten Ableiterabschnitt (6) im Wesentlichen auf einer Ebene angeordnet sind.
Elektrodenstapel (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (1c) der ersten Elektroden (1) einen Krümmungsbereich derart angeordnet aufweist, dass die ersten Elektroden (1 ) im Wesentlichen U-förmig ausgestaltet sind, und/oder dass der Verbindungsbereich (2c) der zweiten Elektroden (2) einen Krümmungsbereich derart angeordnet aufweist, dass die zweiten Elektroden (2) im Wesentlichen U-förmig ausgestaltet sind.
Elektrodenstapel (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils der erster Schenkel (2a) der zweiten Elektrode (2) und der zweite Schenkel (2b) der zweiten Elektrode (2) in übernächst benachbart und im Wesentlichen parallel angeordneten zweiten Elektrodenaufnahmeräumen (5a, 5b) angeordnet sind. Elektrodenstapel (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (2c) der zweiten Elektrode (2) einen vorzugsweise abgeflachten Kontaktierungsabschnitt (9) aufweist, der zur Kontaktierung der zweiten Elektrode (2) mit einem zweiten Ableiterabschnitt (7) angeordnet und ausgestaltet ist.
Elektrodenstapel (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungsflächen (9) der zweiten Elektroden (2) mit dem zweiten Ableiterabschnitt (7) im Wesentlichen auf einer Ebene angeordnet sind.
Verfahren zu Herstellung eines mindestens ein Separatorenband (3) und eine erste Elektrodenanzahl an ersten Elektroden (1) erster Polarität und eine zweite Elektrodenanzahl an zweiten Elektroden (2) zweiter Polarität aufweisenden Elektrodenstapels (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist:
(51 ) Anordnen des Separatorenbandes (3) in einer Z-Faltung mittels einer Führungseinrichtung, derart dass in einer Richtung erste Elektrodenaufnahmeräumen (4a, 4b) für die ersten Elektroden (1 ) und in einer der ersten Richtung gegenüber liegenden zweiten Richtung zweite Elektrodenaufnahmeräumen (5a, 5b) für die zweiten Elektroden (2) gebildet werden,
(52) Einbringen der ersten Elektroden (1) in die ersten
Elektrodenaufnahmeräumen (4a, 4b),
(53) Einbringen der zweiten Elektroden (2) in die zweiten
Elektrodenaufnahmeräumen (5a, 5b),
(S5) Anbringen eines ersten Ableiterabschnittes (6) an jeweils eine in einem Verbindungsbereiches (1 c) der ersten
Elektrode (1 ) angeordnete Kontaktierungsfläche (8) und (S6) Anbringen eines zweiten Ableiterabschnittes (7) an jeweils eine in einem Verbindungsbereiches (2c) der zweiten Elektrode (2) angeordnete Kontaktierungsfläche (9).
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der
Schritt (S2) des Einbringens der einen ersten Schenkel (1 a) und einen zweiten Schenkel (1 b) aufweisenden ersten Elektroden (1 ) in die ersten Elektrodenaufnahmeräumen (4a, 4b) derart durchgeführt wird, dass jeweils der erste Schenkel (1a) der ersten Elektrode (1 ) und der zweite Schenkel (1 b) der ersten Elektrode (1 ) in übernächst benachbart und im Wesentlichen parallel angeordneten ersten Elektrodenaufnahmeräumen (4a, 4b) eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S3) des Einbringens der einen ersten Schenkel (2a) und einen zweiten Schenkel (2b) aufweisenden zweiten Elektroden (2) in die zweiten Elektrodenaufnahmeräumen (5a, 5b) derart durchgeführt wird, dass jeweils der erste Schenkel (2a) der zweiten Elektrode (1 ) und der zweite Schenkel (2b) der zweiten Elektrode (1) in übernächst benachbart und im Wesentlichen parallel angeordneten zweiten Elektrodenaufnahmeräumen (5a, 5b) eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt (S3) des Einbringens der einen ersten Schenkel (2a) und einen zweiten Schenkel (2b) aufweisenden zweiten Elektroden (2) in die zweiten Elektrodenaufnahmeräumen (5a, 5b) das Verfahren einen Schritt aufweist:
(S4) Verdichten der Z-Faltung des Separatorenbandes (3).
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der
Schritt (S4) des Verdichtens der Z-Faltung mindestens einen der folgenden Schritte aufweist:
(S4a) Anbringen einer Klammervorrichtung derart, dass diese um den Elektrodenstapel (10) zu dessen Fixierung angeordnet wird, oder
(S4b) Anbringen einer Klammervorrichtung derart, dass diese das Separatorenband (3) durchdringend zur Fixierung des Elektrodenstapels (10) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S5) des Anbringens des ersten Ableiterabschnittes (6) an jeweils die in dem Verbindungsbereiches (1 c) der ersten Elektrode (1 ) angeordnete Kontaktierungsfläche (8) ein Schweißverfahren aufweist, das aus einer Schweißverfahrensgruppe ausgewählt worden ist, die umfasst: ein Laserschweißen zum Verbinden des ersten Ableiterabschnittes (6) mit der ersten Elektrode (1 ), ein Kaltschweißen zum Verbinden des ersten Ableiterabschnittes (6) mit der ersten
Elektrode (1), ein Reibschweißen zum Verbinden des ersten
Ableiterabschnittes (6) mit der ersten Elektrode (1 ) und/oder ein
Ultraschallschweißen zum Verbinden des ersten Ableiterabschnittes (6) mit der ersten Elektrode (1 ).
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S6) des Anbringens des zweiten Ableiterabschnittes (7) an jeweils die in dem Verbindungsbereiches (2c) der zweiten Elektrode (2) angeordnete Kontaktierungsfläche (9) ein Schweißverfahren aufweist, das aus einer Schweißverfahrensgruppe ausgewählt worden ist, die umfasst: ein Laserschweißen zum Verbinden des zweiten Ableiterabschnittes (7) mit der zweiten Elektrode (2), ein Kaltschweißen zum Verbinden des zweiten Ableiterabschnittes (7) mit der zweiten Elektrode (2), ein Reibschweißen zum Verbinden des zweiten Ableiterabschnittes (7) mit der zweiten Elektrode (2) und/oder ein Ultraschallschweißen zum Verbinden des zweiten Ableiterabschnittes (7) mit der zweiten Elektrode (2).
Batterie mit mindestens einer elektrochemischen Zelle, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrochemische Zelle mindestens einen Elektrodenstapel (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist und/oder dass die elektrochemische Zelle mindestens einen nach einem Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16 hergestellten Elektrodenstapel (10) aufweist.
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