WO2015043951A1 - Verfahren zur herstellung von bändern und streifen aus zwei metallischen materialien - Google Patents

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metallic
recess
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Joachim-Franz Schmidt
Marcel Neubauer
Elisa Wieseler
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Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a strip of two different metals and / or metallic alloys from strips, in which the metals and / or the metallic alloys of the strip are firmly joined together by roll-plating, as well as a method for producing a plurality of strips or punched gratings two
  • the invention also relates to the use of metallic strips produced in this way for the electrical contacting of at least two battery elements or at least two galvanic elements. Furthermore, the invention relates to metallic strips, stamped grids and strips made of two different metals and / or produced in this way
  • Metallic strips of two different metallic materials are used in particular as connectors for battery elements or galvanic elements of batteries or accumulators.
  • lithium-ion batteries or lithium-ion accumulators
  • nickel-metal hydride batteries or nickel-metal hydride accumulators
  • these can be produced, for example, using a cold-rolled plating method, as described, for example, in DE 2008 018 204 A1.
  • a cold-rolled plating method as described, for example, in DE 2008 018 204 A1.
  • Especially the Application of these metallic strips as connectors for battery elements requires a double-sided purity of the different metals and / or metal alloys.
  • US 2011/0 206 943 A1 proposes to solve these problems, to achieve a connection of the two materials by a larger overlap area.
  • the two adjoining points are suitably shaped so that they can be placed inside each other and grip each other. This has the disadvantage that the two parts to be joined together with great care must be elaborately formed and that the two parts must be placed exactly together before they with the subsequent
  • Walz compiler be joined together.
  • the pressure must also be applied with care to the joint, so that the compound remains homogeneous through a uniform flow of material.
  • the object of the invention is therefore to overcome the disadvantages of the prior art.
  • a method is to be found which is as simple as possible to carry out, which can be realized as inexpensively as possible and which is suitable for the
  • Mass production is suitable.
  • the method is also intended to produce connections of the two metallic materials of the metal strips which are as stable as possible.
  • the objects of the invention are achieved by a method for producing a strip of two different metals and / or metallic alloys from strips, in which the metals and / or the metallic alloys of the strip are firmly joined together by roll-bonding, characterized by the following, chronologically
  • Recesses of the first bands are placed adjacent or overlying, and the second band is bridged over the spacing of the first two bands; and D) the bands are joined together by roll-plating the juxtaposed bands, whereby by rolling plating, a continuous third band having two parallel surfaces is produced becomes.
  • the objects according to the invention are also achieved by a method for producing a band of two different metals and / or metallic alloys from strips, in which the metals and / or metallic
  • Alloys of the strip are firmly joined together by roll-bonding
  • Recess of the second band are arranged and that the second band is arranged bridging the distance between the two first bands, and
  • the objects of the invention are also achieved by a method for producing a strip of two different metals and / or metallic alloys from strips, in which the metals and / or the metallic alloys of the strip are firmly joined together by roll-bonding, characterized by the following , chronologically
  • Recess is formed by removing material from the two bands and this edge is removed over the entire length to be joined, C) positioning the bands to each other, wherein the two first bands to each other
  • the parallel surfaces of the first bands are arranged in a plane next to each other, and wherein the second band is disposed in the recess of the profiled first band adjacent or resting, the unprofiled first band is disposed in the recess of the second band and the second volume the
  • the entire length of the bands to be connected preferably extends over the entire length of the bands.
  • the entire length to be connected thereby relates at least to the area of a band which is then to be used to build up the strips, that is to say the area over which the bands are to be connected to one another. It can thus be provided that at the beginning and at the end of the bands or of the band with respect to the total length of the bands or the band short sections are not profiled.
  • the rectangular cross-section of the bands must be only roughly adhered to, so that it is sufficient if the bands have an approximate rectangular cross-section.
  • the four corners of the cross section are formed by the edges.
  • edges can be warped (eg pulled down) during separation.
  • the edges can also be slightly rounded.
  • the edges bound the parallel surfaces of the two bands in their entire length.
  • the two surfaces of the bands are plane-parallel to each other.
  • the ratio of the width of the bands (parallel to the broad sides) to the height of the bands (parallel to the narrow sides, which may also be referred to as the thickness of the bands), in particular also of the produced band is at least 10: 1, preferably between 20: 1 and 100: 1.
  • the third band is thus made from the first two bands and the second. It may be provided that not only the edges from which the recesses extend are removed by the recesses, but also the nearest edge of the same band. This closest edge limits the opposite face of the tape on the same side. This practically creates a new edge on the underside. This is advantageous if the newly created edge is to be executed particularly tapered.
  • the production of the two recesses during profiling is carried out with a machining technique.
  • the profiling preferably takes place by milling.
  • each band consists of only one metal or a metallic alloy, wherein preferably the two first bands consist of the same metal or the same metallic alloy.
  • the method can be simplified because the bands can also be arranged offset in the longitudinal direction against each other, without thereby the wrong areas would be interconnected.
  • the material of which the strips are made is selected from copper, aluminum, aluminum-based alloys and / or
  • the first bands of copper and the second band of aluminum or the first bands of aluminum and the second band of copper are preferferably, the first bands of copper and the second band of aluminum or the first bands of aluminum and the second band of copper.
  • the strips when the strips are connected to one another by roll-plating, the strips are deformed, the height of the generated third strip being less than the height of the first strips and the second strip.
  • the height of a band (which may also be referred to as the thickness of the band) corresponds to the distance between the two parallel faces of the unprofiled band.
  • heat is supplied to the bands during the forming and the height of the generated third band is at least 20% less than the height of the three output bands.
  • the heat can be supplied for example by means of a current, inductive or heated roll cladding.
  • the height of the generated third band is at least 40% less than the height of the three output bands.
  • the method according to the invention can be implemented particularly well if it is provided that the heights of the first two bands and of the second band are between 0.5 mm and 5 mm and after the roll cladding the generated third band has a height of 0.1 mm to 2 mm wherein the height of the generated third band is less than the height of the first bands and the second band.
  • the first two bands have a width between 10 mm and 100 mm and the second band is at least as wide as the first bands and up to three times as wide as the first bands.
  • the width of the bands corresponds to the width of the parallel surfaces of the bands.
  • the first two bands are the same width or width deviates only by a maximum of 10%
  • the second band is between 90% and 140% wider than the equal width first bands. This has the advantage that in a separation of the generated third band by a longitudinal section in the second band two bands are formed, which have approximately the same length of the two materials to the compound and the connection of the two materials runs centrally.
  • an unprofiled band is first unwound from a roll, the recess being produced by a subtractive method, preferably with a chipping technique or a milling technique is generated, and the profiled strip is then wound up again into a roll.
  • the bands are unwound from one roll, then the bands are positioned by deflection rollers in front of a nip in the desired manner to each other, then the thus positioned to each other bands rolled together and with each other and then the third band thus produced is wound into a roll.
  • each profiled band having at least one recess has the same cross-section at least along the length to be joined.
  • profiled tapes are just general cylinders at least along the length to be connected.
  • each of the two recesses is produced with a first, a second and a third flat boundary surface, wherein the first
  • Boundary surface and the third boundary surface to the surface of the belt in which the recess is generated or the recesses are generated are generated inclined towards the second boundary surface parallel to the plane of this surface of the belt, so that the parallel second boundary surface between the two inclined
  • Boundary surfaces is arranged and the first boundary surface adjacent to the surface of the belt, in which the recess is produced or the recesses are generated.
  • Such a recess results in an inserted band having a rectangular cross section to a particularly stable connection after the roll cladding, since the edge of the inserted tape can cut well into the inclined first boundary surface.
  • the recess is produced such that the angle of the first boundary surface to the Lot of the surface of the belt in which the recess is generated or the recesses are generated, between 7 ° and 25 °, preferably between 15 ° and 20 °, and the angle of the third boundary surface to the Lot of the surface of the belt in which the recess is generated or the recesses are generated, is between 20 ° and 60 °, preferably between 30 ° and 45 °. At these angles, a particularly stable incision (sometimes referred to as "beaking") of the applied edges occurs.
  • the recess is produced such that the width of the second boundary surface is between 2 mm and 10 mm.
  • the width ensures a good circulation of the band to be connected via the recess.
  • the recess be produced in such a way that the distance of the second boundary surface from the non-deformed surface of the band is between 60% and 20% of the height of the band without the recess, preferably between 25% and 40%.
  • the recess is able to absorb a suitable volume of the applied band during roll cladding, that is to say during the forming, wherein not too much material has to be displaced from the connection points.
  • Recesses adjacent bands rest on inclined boundary surfaces of the recesses.
  • recesses with an inclined boundary surface may be provided that the edges of the voltage applied to the recesses tapes on the first
  • the objects relating to the production of strips of at least two different metals and / or metallic alloys are achieved by a method for producing a plurality of strips of two different metals and / or metallic alloys from strips, in which the metals and / or metallic alloys pass through one another
  • Rolling cladding are firmly bonded together, wherein the strips are produced from a strip which has been produced by a described method according to the invention, wherein after the production of the third band of the following method step takes place:
  • the metallic strips of two metallic materials are then the battery connectors or accumulator connectors.
  • Accumulator connectors are manufactured quickly and inexpensively in a mass production. This is particularly interesting with increasing economic use of batteries and accumulators.
  • the separation of the generated third band is carried out by cutting or punching in the longitudinal direction of the third band in the metal or the metallic alloy of the second band and the strips are then cut parallel or parallel to the longitudinal direction of the third band third bands are generated.
  • the strips are then produced by parallel cuts or parallel punchings perpendicularly or diagonally to the longitudinal direction of both separate parts or halves of the third strip. This specifies a method which can be implemented easily and inexpensively, with which the strips can be produced.
  • step E) the generated third strip be separated into strips each containing exactly one compound of two different materials of a first band and the second band, the portion of the third band from the second volume has been generated, is separated and perpendicular or diagonal to make several separations to produce the strip.
  • the objects of the invention are further achieved by a method of producing a stamped grid of two or three different metals and / or metallic alloys from tapes, in which the metals and / or metallic alloys pass through one another
  • the punched grid is made of a strip which has been produced by a described method according to the invention, wherein after the production of the third band of the following method step is carried out: E) the thus produced third band is by punching out areas of the third Bands transformed into the punched grid.
  • the objects underlying the invention are also achieved by the use of metallic strips produced in this way for the electrical contacting of at least two battery elements or at least two galvanic elements.
  • the strips produced according to the invention can be used well for the purposes mentioned and at the same time are inexpensive to manufacture.
  • the objects of the invention are also achieved by a metallic strip consisting of two different metals and / or metal alloys prepared by such a method. Furthermore, the objects of the invention are also achieved by a stamped grid consisting of two or three different metals and / or metal alloys, prepared by a described inventive method for its production.
  • a metallic band consisting of at least two different metals and / or metal alloys, produced by one of the above-described methods for producing a band.
  • the invention also consists in a battery having a plurality of battery elements or a plurality of galvanic cells, wherein the Battery elements or galvanic cells are electrically connected or interconnected with such metallic strips.
  • the invention is based on the surprising finding that it is sufficient if two or even only one of the bands to be connected is reshaped or structured before the bands are connected to one another, and yet a stable connection over an extensive connection area is possible. A precise fit of the joints is no longer necessary due to a transformation in roll cladding.
  • a particularly stable connection can be achieved in which the non-planar abutting each other but edges on boundary surfaces adjacent bands are pressed into each other during roll cladding and so by cutting or beaks very stable connect with each other.
  • Figure 1 schematic views of starting, intermediate and end products of a method according to the invention according to claim 1 and 21 for explaining the same;
  • Figure 2 schematic views of starting, intermediate and end products of a method according to the invention according to claim 2 and 21 for explaining the same;
  • FIG. 3 schematic views of starting, intermediate and end products of a method according to the invention according to claim 3 and 21 for explaining the same;
  • Figure 4 an enlarged schematic cross-sectional view through a band with a
  • Figure 5 a flow chart for inventive method.
  • the same reference numerals are sometimes used for the same or similar parts.
  • Figure 1 shows schematic views of chronologically successive starting, intermediate and end products of a method according to the invention according to claim 1 for explaining the same.
  • Figures 1 A) to 1 D) show schematic cross-sectional views and Figures 1 E) and 1 F) show schematic perspective views of these products.
  • the sequence of FIGS. 1 A) to 1 D) corresponds to the chronological sequence of FIG.
  • FIGS. 1 A) to 1 E) corresponds to the chronological sequence of the method steps according to the invention as claimed in claim 21, which refers back to claim 1 or to a dependent claim, while FIG is the strip 1 1 according to the invention shows.
  • FIG. 2 shows schematic views of chronologically successive starting, intermediate and end products of an alternative method according to the invention as claimed in claim 2 for explaining the same.
  • Figures 2 A) to 2 D) show schematic cross-sectional views and Figures 2 E) and 2 F) show schematic perspective views of these products.
  • the sequence of FIGS. 2 A) to 2 D) corresponds to FIG.
  • FIG. 3 also shows schematic views of chronologically successive starting, intermediate and end products of a third invention
  • FIGS. 3 A) to 3 D) show schematic cross-sectional views
  • FIGS. 3 E) and 3 F) show schematic perspective views of these products.
  • the sequence of FIGS. 3 A) to 3 D) corresponds to the chronological sequence of the method steps according to the invention as claimed in claim 3
  • Sequence of Figures 3 A) to 3 E) corresponds to the chronological sequence of
  • the bands 1, 2, 3 may for example consist of aluminum, copper, a copper-based alloy or an aluminum-based alloy. However, the band 3 shown in the middle consists in any case of a different metal or a different metallic alloy than the two outer bands 1, 2.
  • Each band 1, 2, 3 has a rectangular cross-section, four edges 4, 5 (the corners of the rectangular cross section) and two plane-parallel surfaces 6, 7 (the sides of the rectangular cross-section).
  • the surfaces 6, 7 are referred to below as the first surface 6 and the second surface 7.
  • the edges 5 delimit the first surface 6 on one side or on both sides.
  • two recesses 8 are produced in the bands 1, 2, 3 by means of a milling process.
  • the two edges 5 are completely removed.
  • the milled bands 1, 2, 3 are shown in Figures 1 B), 2 B) and 3 B).
  • the two recesses 8 are produced in the outer bands 1, 2 (one each) and the middle band 3 does not become
  • Recess 8 in the middle band 3 and a further recess 8 produced in one of the later outer bands 1 and the other later outer band 2 is not excluded / structured.
  • the milled bands 1, 2, 3 extend with the cross section shown along their entire length or at least along the length on which the bands 1, 2, 3 to each other be added or attached.
  • the recesses 8 extend a few millimeters into one of the surfaces (into the first surface 6) and extend to the edge 4, which is opposite to the distal edge 5 on the second surface 7. It is also possible that this edge 4 is also removed and thus forms a new edge 4.
  • Each recess 8 has three boundary surfaces, which are the recesses 8
  • Boundary surface 9 extends from the first surface 6 in the respective band 1, 2, 3 and is inclined at an angle of 15 ° to 20 ° from the perpendicular of the first surface 6 in the direction of the distal edge 5 of the recess 8.
  • a second boundary surface is parallel to the second side 7 and a third boundary surface of the recess 8 adjoins the edge 4 opposite the former edge 5 and is at an angle of 30 ° to 60 ° from the perpendicular of the second surface 7 in the direction of the distal edge 5 Recess 8 inclined.
  • a detailed representation of the recess 8 is shown in FIG.
  • the boundary surface 9 is used to create a stable connection to the other bands 1, 2, 3 by applying edges 4 of the other bands 1, 2, 3 there.
  • the bands 1, 2, 3 are positioned in this manner to each other immediately before the roll cladding. If the bands 1, 2, 3 are not very long, they can simply be put together. When the bands 1, 2, 3 are long rolled-up bands 1, 2, 3, they must be at
  • FIGS. 1C), 2C) and 3C) Unwinding or unwinding or unwinding over guide rollers or deflection rollers when conveying into the roller are aligned in accordance with each other. After positioning, the arrangements shown in FIGS. 1C), 2C) and 3C) result. In contrast to FIGS. 1 A), 2 A), 3 A), 1 B), 2 B) and 3 B), in FIGS. 1 C), 2 C) and 3 C) the actual arrangements of the bands 1 are the same , 2, 3 shown to each other.
  • the two outer bands 1, 2 are thus arranged at a defined distance from each other and the middle band 3 is placed for example from above exactly on the two outer bands 1, 2, that in each case always an edge 4 of a band 1, 2, 3 at a first boundary surface 9 in a recess 8 of an other band to be connected 1, 2, 3 is applied.
  • the middle band 3 bridges the distance of the outer bands 1, 2.
  • the strips 1, 2, 3 are formed during roll-plating so that the resulting new third strip 10 is flatter than the starting strips 1, 2, 3.
  • the bond line between the metallic materials in Figs. 1 D), 2 D) and 3 D) but also in the figures 1 E), 2 E), 3 E), 1 F), 2 F) and 3 F) are only schematically indicated to understand. In reality, other forms, in particular due to the impressions of the edges 4 will result and the connecting lines are clear in reality
  • FIGS. 1 D), 2 D) and 3 D the method for producing the strip 10 from at least two different metals and / or metallic alloys has already been completed and a strip 10 according to the invention is produced.
  • the resulting third strip 10 is separated by sections which are indicated by dashed lines in FIGS. 1E), 2E) and 3E) , This results in the desired strips 11, one of which is shown in each of Figures 1 F), 2 F) and 3 F) and which can be used as connecting strips for batteries or accumulators, to the individual
  • the advantage of the metal strips 11 of two metallic materials thus produced is that, on the one hand, the connection between the two metallic materials is very stable and, at the same time, the manufacturing process is simple and inexpensive. At least one of the bands does not have to be profiled with the method according to the invention, that is to say not be formed. At the same time, care must not be taken that the shaped recesses 8 fit exactly to a corresponding recess.
  • the strips 11 produced by the method according to the invention are therefore even more stable with regard to Compound of the metallic materials and at the same time cheaper to manufacture than the stable compounds known from the prior art (US 201 1/0 206 943 A1).
  • a punching process may be downstream, are struck at equal intervals uniform areas of the third band 10 and so a continuous punched grid (not shown) with side by side arranged uniform units is generated.
  • the stamped grid may, for example, a coherent substrate for
  • the stamped grid is equipped with a variety of electronic components or assemblies in the prestructured units of the stamped grid and attached to the stamped grid and contacted with the stamped grid and / or each other electrically. Subsequently, the populated stamped grid is separated into individual components.
  • the stamped grid and in particular the prestructured units of the stamped grid all have at least two different, in particular interconnected, metals and / or metallic alloys.
  • Figure 4 shows an enlarged schematic cross-sectional view through a band 1, 2 or 3 with a recess 8, as shown in Figures 1 B), 2 B) and 3 B) is shown.
  • the recess 8 extends from the missing edge 5 in the first surface 6 and extends to the opposite edge 4 of the second surface 7.
  • the original shape of the not yet profiled or not formed bands 1, 2, 3, as shown in the figures 1 A), 2 A) and 3 A) are shown in Figure 4 indicated by dashed line with long dashes.
  • the recess 8 has three flat boundary surfaces 9, 12, 13. The first
  • the boundary surface 9 extends from the first surface 6 into the respective band 1, 2, 3 and is inclined at an angle of 15 ° to 20 ° from the perpendicular of the first surface 6 in the direction of the distal edge 5 of the recess 8.
  • the second boundary surface 12 is parallel to the second side 7 and the third boundary surface 3 of the recess 8 adjacent to the edge 4 opposite the former edge 5 and is at an angle of about 30 ° to 40 ° from the solder of the second surface 7 in the direction of the distant Edge 5 of the recess 8 inclined.
  • ⁇ as the angle of the first boundary surface to the perpendicular of the first surface of the band
  • ⁇ as the angle of the third boundary surface to the perpendicular of the second surface of the band
  • b 0 as the width of the first surface up to to the recess
  • bi as the width of the second delimiting surface
  • ba as the width of the first delimiting surface in the plane of the first surface of the strip
  • b ⁇ as the width of the third delimiting surface in the second surface of the strip
  • hi the height (thickness) bands in Area of the second boundary surface of the recess and h ges as the height (thickness) of the band.
  • the two outer bands 1, 2 are made of copper and the recesses 8 are milled, cut or peeled into the copper bands.
  • the middle band 3 is made of aluminum and is not profiled or reshaped.
  • the aluminum strip has a height (thickness) of 4 mm and a width of 114 mm.
  • FIG. 5 shows a flow chart for a method according to the invention in which long strips, which are present as rolled-up coils, are processed.
  • three rolled-up metallic metal strips of at least two different metals or alloys are provided. These have an at least approximately rectangular cross-section.
  • a tape is unwound and a recess milled at one edge.
  • the milled band is wound up again.
  • a second band or the same band is milled in the same manner, so that either two bands each having a recess or a band with two mirror-image recesses.
  • only one band can be milled out by first providing only two bands, one of which is twice the length of the other band, is milled out, and then the band is separated in the middle of the length and wound up as two coils. Furthermore, theoretically and according to the invention, if only one strip is milled, both recesses can also be milled out in one process step.
  • the un-formed bands or the un-formed band is inserted together with the milled band or the milled bands in a Walzplattier machine in which the bands conveyed at the same speed by a Walzplattier adopted and the Rolling gap can be supplied in a desired positioning.
  • a similar roll-plating machine is described for example in US 4,798,932 A1.
  • Strip according to the invention or a punched grid according to the invention Strip according to the invention or a punched grid according to the invention.
  • the wound coil of the new tape is clamped in an automated cutting device, unrolled there and cut in the middle in the longitudinal direction and then perpendicular or diagonally thereto, so that strips are formed, each two, by
  • the wound coil of the new tape is clamped in an automated punching device, unrolled there and stamped the desired structures of the stamped grid in the new band, so that stamped grid arise, each two or three, joined together by roll-plating metallic Have materials.
  • Embodiments disclosed features of the invention may be essential both individually and in any combination for the realization of the invention in its various embodiments. LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • Second metallic band / middle band made of other material
  • Second metallic band / middle band made of other material

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bands (10) aus zwei unterschiedlichen Metallen und/oder metallischen Legierungen aus Bändern (1, 2, 3), bei dem die Metalle und/oder die metallischen Legierungen des Bands (10) durch Walzplattieren fest miteinander verbunden werden, bei dem zwei erste metallische Bänder (1, 2) und ein zweites Band (3) aus einem anderen Metall oder einer anderen metallischen Legierung, an jeweils zwei Anlegekanten (5) ausgehend von jeweils einer Kante (5) in eine der zueinander parallelen Flächen (6) hinein profiliert werden, wobei bei dem Profilieren über die gesamte zu verbindende Länge der ersten Bänder (1, 2) eine Ausnehmung (8) durch Entfernen von Material aus zweien der Bänder (1, 2, 3) entsteht und diese Kante (5) auf der gesamten zu verbindenden Länge entfernt wird, und die Bänder (1, 2, 3) zueinander positioniert werden, wobei die beiden ersten Bänder (1, 2) zueinander beabstandet angeordnet werden und wobei das zweite Band (3) über jeweils eine Ausnehmung (8) an den ersten Bänder (1, 2) anliegend oder aufliegend angeordnet wird und das zweite Band (3) den Abstand der beiden ersten Bänder (1, 2) überbrückend angeordnet wird, und die Bänder (1, 2, 3) miteinander durch Walzplattieren der aneinander gelegten Bänder (1, 2, 3) verbunden werden, wobei durch das Walzplattieren ein zusammenhängendes drittes Band (10) mit zwei parallelen Flächen erzeugt wird. Die Erfindung betrifft unter anderem auch die Herstellung von Streifen (11) und Stanzgittern und die Verwendung von metallischen Streifen (11) sowie eine Batterie aufweisend mehrere Batterieelemente oder mehrere galvanische Zellen.

Description

Verfahren zur Herstellung von Bändern und Streifen aus zwei metallischen Materialien
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bands aus zwei unterschiedlichen Metallen und/oder metallischen Legierungen aus Bändern, bei dem die Metalle und/oder die metallischen Legierungen des Bands durch Walzplattieren fest miteinander verbunden werden, sowie ein Verfahren zur Herstellung mehrerer Streifen oder von Stanzgittern zweier
unterschiedlicher Metalle und/oder metallischer Legierungen aus Bändern, bei dem die Metalle und/oder metallische Legierungen miteinander durch Walzplattieren fest miteinander verbunden werden.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung von derart hergestellten metallischen Streifen zur elektrischen Kontaktierung zumindest zweier Batterieelemente oder zumindest zweier galvanischen Elemente. Ferner betrifft die Erfindung derart hergestellte metallische Streifen, Stanzgitter und Bänder bestehend aus zwei unterschiedlichen Metallen und/oder
Metalllegierungen und eine Batterie aufweisend mehrere Batterieelemente oder mehrere galvanische Zellen, wobei die Batterieelemente oder galvanischen Zellen mit solchen metallischen Streifen elektrisch verbunden sind.
Metallische Streifen aus zwei unterschiedlichen metallischen Materialien werden insbesondere als Verbinder für Batterieelemente oder galvanische Elemente von Batterien beziehungsweise Akkumulatoren eingesetzt. Derzeit werden Lithium-Ionen-Batterien (beziehungsweise Lithium- Ionen-Akkumulatoren) und Nickel-Metallhydrid-Batterien (beziehungsweise Nickel-Metallhydrid- Akkumulatoren) in großen Stückzahlen produziert. Dabei werden zur Verschaltung und
Verbindung der einzelnen Zellen der Batterien oder der Batterien miteinander solche
metallischen Streifen eingesetzt.
Die Verbindung zweier unterschiedlicher Metalle kann schwierig sein, wenn sich diese nicht einfach fügetechnisch verbinden lassen. Gerne werden hierzu Walzplattierverfahren verwendet, wobei die Metalle bei Massenproduktionen zunächst als Bänder vorliegen, die mit einer Walze durch Walzplattieren aneinander gefügt werden. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der US 4,798,932 A1 bekannt.
Zur Herstellung von Bändern oder daraus hergestellten Streifen zur Verbindung von Batterien oder deren Zellen können diese beispielsweise mit einem Kaltwalzplattierverfahren hergestellt werden, wie dies beispielsweise in der DE 2008 018 204 A1 beschrieben ist. Speziell die Anwendung dieser metallischen Streifen als Verbinder für Batterieelemente erfordert eine beidseitige Sortenreinheit der unterschiedlichen Metalle und/oder Metalllegierungen.
Die US 2011/0 206 943 A1 schlägt zur Lösung dieser Probleme vor, eine Verbindung der beiden Materialien durch einen größeren Überlappungsbereich zu erreichen. Dazu sind die beiden aneinanderzufügenden Stellen zueinander passend geformt, so dass diese ineinander gelegt werden können und einander greifen. Hieran ist nachteilig, dass die beiden aneinander zu fügenden Teile mit großer Sorgfalt aufwendig geformt werden müssen und dass die beiden Teile exakt aneinander gelegt werden müssen, bevor sie mit dem anschließenden
Walzverfahren aneinander gefügt werden. Beim Walzen einer Verbindung muss zudem der Druck mit Sorgfalt auf die Verbindungstelle ausgeübt werden, damit die Verbindung durch einen gleichmäßigen Materialfluss homogen bleibt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden. Insbesondere soll ein Verfahren gefunden werden, das möglichst einfach durchzuführen ist, das sich möglichst kostengünstig realisieren lässt und das für die
Massenproduktion tauglich ist. Gleichzeitig soll das Verfahren aber auch möglichst stabile Verbindungen der beiden metallischen Materialien der Metallstreifen erzeugen.
Die Aufgaben der Erfindung werden gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Bands aus zwei unterschiedlichen Metallen und/oder metallischen Legierungen aus Bändern, bei dem die Metalle und/oder die metallischen Legierungen des Bands durch Walzplattieren fest miteinander verbunden werden, gekennzeichnet durch die folgenden, chronologisch
aufeinander folgenden Schritte:
A) Bereitstellen von zwei ersten metallischen Bändern und eines zweiten Bands aus einem anderen Metall oder einer anderen metallischen Legierung, wobei alle Bänder vier Kanten, zwei zueinander parallele Flächen und einen zumindest Näherungsweise rechteckigen Querschnitt aufweisen,
B) Profilieren der ersten Bänder ausgehend von jeweils einer Kante in eine der zueinander parallelen Flächen hinein, wobei bei dem Profilieren über die gesamte zu verbindende Länge der ersten Bänder eine Ausnehmung durch Entfernen von Material aus den ersten Bändern entsteht und diese Kante auf der gesamten zu verbindenden Länge entfernt wird, C) Positionieren der Bänder zueinander, wobei die beiden ersten Bänder zueinander beabstandet angeordnet werden, die nicht profilierten Flächen der ersten Bänder in einer Ebene nebeneinander angeordnet werden und die Ausnehmungen der ersten Bänder zueinander spiegelbildlich und benachbart angeordnet werden, und wobei das zweite Band in den
Ausnehmungen der ersten Bänder anliegend oder aufliegend angeordnet wird und das zweite Band den Abstand der beiden ersten Bänder überbrückend angeordnet wird, und D) Verbinden der Bänder miteinander durch Walzplattieren der aneinander gelegten Bänder, wobei durch das Walzplattieren ein zusammenhängendes drittes Band mit zwei parallelen Flächen erzeugt wird.
Gemäß einer alternativen Lösung werden die erfindungsgemäßen Aufgaben auch gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Bands aus zwei unterschiedlichen Metallen und/oder metallischen Legierungen aus Bändern, bei dem die Metalle und/oder die metallischen
Legierungen des Bands durch Walzplattieren fest miteinander verbunden werden,
gekennzeichnet durch die folgenden, chronologisch aufeinander folgenden Schritte:
A) Bereitstellen von zwei ersten metallischen Bändern und eines zweiten Bands aus einem anderen Metall oder einer anderen metallischen Legierung, wobei alle Bänder vier Kanten, zwei zueinander parallele Flächen und einen zumindest Näherungsweise rechteckigen Querschnitt aufweisen,
B) Profilieren des zweiten Bands ausgehend von jeweils einer Kante in eine der zueinander parallelen Flächen hinein, wobei diese Fläche diese beiden Kanten verbindet, wobei bei dem Profilieren über die gesamte zu verbindende Länge des zweiten Bands zwei Ausnehmungen durch Entfernen von Material aus dem zweiten Band entstehen und die beiden Kanten auf der gesamten zu verbindenden Länge durch jeweils eine der beiden Ausnehmungen entfernt werden,
C) Positionieren der Bänder zueinander, wobei die beiden ersten Bänder zueinander beabstandet angeordnet werden und die parallelen Flächen der ersten Bänder in je einer Ebene nebeneinander angeordnet werden, und wobei das zweite Band derart an die ersten Bänder anliegend oder aufliegend angeordnet wird, dass die beiden ersten Bänder in je einer
Ausnehmung des zweiten Bands angeordnet werden und dass das zweite Band den Abstand der beiden ersten Bänder überbrückend angeordnet wird, und
D) Verbinden der Bänder miteinander durch Walzplattieren der aneinander gelegten Bänder, wobei durch das Walzplattieren ein zusammenhängendes drittes Band mit zwei parallelen
Flächen erzeugt wird. Die Aufgaben der Erfindung werden aber auch gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Bands aus zwei unterschiedlichen Metallen und/oder metallischen Legierungen aus Bändern, bei dem die Metalle und/oder die metallischen Legierungen des Bands durch Walzplattieren fest miteinander verbunden werden, gekennzeichnet durch die folgenden, chronologisch
aufeinander folgenden Schritte:
A) Bereitstellen von zwei ersten metallischen Bändern und eines zweiten Bands aus einem anderen Metall oder einer anderen metallischen Legierung, wobei alle Bänder vier Kanten, zwei zueinander parallele Flächen und einen zumindest Näherungsweise rechteckigen Querschnitt aufweisen, B) Profilieren eines der ersten Bänder und des zweiten Bands ausgehend von jeweils einer Kante in eine der zueinander parallelen Flächen hinein, wobei bei dem Profilieren über die gesamte zu verbindende Länge des einen ersten Bands und des zweiten Bands eine
Ausnehmung durch Entfernen von Material aus den beiden Bändern entsteht und diese Kante auf der gesamten zu verbindenden Länge entfernt wird, C) Positionieren der Bänder zueinander, wobei die beiden ersten Bänder zueinander
beabstandet angeordnet werden, die parallelen Flächen der ersten Bänder in je einer Ebene nebeneinander angeordnet werden, und wobei das zweite Band in der Ausnehmung des profilierten ersten Bands anliegend oder aufliegend angeordnet wird, das nicht profilierte erste Band in der Ausnehmung des zweiten Bands angeordnet wird und das zweite Band den
Abstand der beiden ersten Bänder überbrückend angeordnet wird, und
D) Verbinden der Bänder miteinander durch Walzplattieren der aneinander gelegten Bänder, wobei durch das Walzplattieren ein zusammenhängendes drittes Band mit zwei parallelen Flächen erzeugt wird.
Die gesamte zu verbindende Länge der Bänder erstreckt sich bevorzugt über die gesamte Länge der Bänder. Die gesamte zu verbindende Länge betrifft dabei zumindest den Bereich eines Bands, der anschließend zum Aufbau der Streifen verwendet soll, also der Bereich, über den die Bänder miteinander verbunden werden sollen. Es kann also vorgesehen sein, dass am Anfang und am Ende der Bänder oder des Bands in Bezug auf die Gesamtlänge der Bänder oder des Bands kurze Abschnitte nicht profiliert sind. Der rechteckige Querschnitt der Bänder muss nur grob eingehalten sein, so dass es ausreicht, wenn die Bänder in einer Näherung einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Bevorzugt weisen die Bänder einen in guter Näherung rechteckigen Querschnitt auf, wobei es ausreicht, wenn die rechten Winkel mit einer Genauigkeit von 5° eingehalten werden. Die vier Ecken des Querschnitts werden durch die Kanten gebildet. Durch den Schneidprozess (Oberschnitt oder Unterschnitt) oder das Abkanten der Bänder kommt es zu Ungenauigkeiten in der Form der Kanten, so dass die Ecken des rechteckigen Querschnitts immer von einer idealen Eckenform abweichen werden. Die Kanten können beispielsweise beim Trennen verzogen erden (zum Beispiel runtergezogen werden). Die Kanten können zudem auch leicht abgerundet sein. Die Kanten begrenzen die parallelen Flächen der beiden Bänder in ihrer gesamten Länge.
Ebenfalls bevorzugt sind die beiden Flächen der Bänder zueinander planparallel. Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn das Verhältnis der Breite der Bänder (parallel zu den breiten Seiten) zu der Höhe der Bänder (parallel zu den schmalen Seiten, die man auch als die Dicke der Bänder bezeichnen kann), insbesondere auch des erzeugten Bands, wenigstens 10:1 ist, bevorzugt zwischen 20:1 und 100:1 ist.
Das dritte Band wird also aus den beiden ersten Bändern und dem zweiten hergestellt. Es kann vorgesehen sein, dass nicht nur die Kanten, von denen aus sich die Ausnehmungen erstrecken, durch die Ausnehmungen entfernt werden sondern auch die nächstgelegene Kante des gleichen Bands. Diese nächstgelegene Kante begrenzt die gegenüberliegende Fläche des Bands auf der gleichen Seite. Dabei wird auf der Unterseite praktisch eine neue Kante erzeugt. Dies ist dann vorteilhaft, wenn die neu erzeugte Kante besonders spitz zulaufend ausgeführt werden soll.
Es kann bei den erfindungsgemäßen Verfahren auch vorgesehen sein, dass das Erzeugen der beiden Ausnehmungen beim Profilieren mit einer Zerspanungstechnik erfolgt. Bevorzugt erfolgt das Profilieren durch Fräsen.
Diese Techniken sind besonders gut bei einer kontinuierlichen Bearbeitung von Bändern anwendbar.
Mit einer bevorzugten Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Verfahren wird
vorgeschlagen, dass jedes Band aus nur aus einem Metall oder einer metallischen Legierung besteht, wobei bevorzugt die beiden ersten Bänder aus dem gleichen Metall oder der gleichen metallischen Legierung bestehen. Hierdurch kann das Verfahren vereinfacht werden, da die Bänder auch in Längsrichtung gegeneinander verschoben angeordnet werden können, ohne dass dadurch die falschen Bereiche miteinander verbunden würden.
Besonders bevorzugt wird vorgeschlagen, dass das Material, aus dem die Bänder bestehen, ausgewählt wird aus Kupfer, Aluminium, Aluminiumbasislegierungen und/oder
Kupferbasislegierungen.
Bevorzugt bestehen die ersten Bänder aus Kupfer und das zweite Band aus Aluminium oder die ersten Bänder aus Aluminium und das zweite Band aus Kupfer.
Diese Materialien sind für Batterieverbinder besonders gut geeignet und die daraus erzeugten Streifen daher wirtschaftlich besonders gut verwertbar.
Gemäß einer Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen sein, dass beim Verbinden der Bänder miteinander durch Walzplattieren die Bänder umgeformt werden, wobei die Höhe des erzeugten dritten Bands geringer ist als die Höhe der ersten Bänder und des zweiten Bands. Die Höhe eines Bands (die auch als die Dicke des Bands bezeichnet werden kann) entspricht dem Abstand der beiden parallelen Flächen des nicht profilierten Bands. Durch die Umformung wird eine stabile Verbindung der unterschiedlichen Materialien der Bänder erreicht.
Bei dieser Weiterentwicklung kann ferner vorgesehen sein, dass bei der Umformung den Bändern Wärme zugeführt wird und die Höhe des erzeugten dritten Bands zumindest um 20% geringer ist als die Höhe der drei Ausgangsbänder.
Diese geringe Umformung kann bei der Zuführung von Wärmeenergie bereits ausreichen, um eine stabile Verbindung der Materialien zu erreichen. Die Wärme kann beispielsweise mit Hilfe eines Stroms, Induktiv oder über beheizten Walzplattieren zugeführt werden.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass bei der Umformung den Bändern keine Wärme zugeführt wird und die Höhe des erzeugten dritten Bands zumindest um 40% geringer ist als die Höhe der drei Ausgangsbänder.
Dieser Grad der Umformung ist notwendig, wenn keine Wärme zugeführt wird, um die gewünschte stabile Verbindung zwischen den Materialien zu erreichen. Besonders gut Umsetzbar sind die erfindungsgemäßen Verfahren, wenn vorgesehen ist, dass die Höhen der beiden ersten Bänder und des zweiten Bands zwischen 0,5 mm und 5 mm betragen und nach dem Walzplattieren das erzeugte dritte Band eine Höhe von 0,1 mm bis 2 mm aufweist, wobei die Höhe des erzeugten dritten Bands geringer ist als die Höhe der ersten Bänder und des zweiten Bands.
Diese Abmessungen sind gut prozessierbar und für die Anwendung von Verbindern für Batterien oder Akkumulatoren oder für Stanzgitter ausreichend.
Auch kann vorgesehen sein, dass die beiden ersten Bänder eine Breite zwischen 10 mm und 100 mm aufweisen und das zweite Band zumindest so breit wie die ersten Bänder ist und bis zu dreimal so breit ist wie die ersten Bänder.
Die Breite der Bänder entspricht der Breite der parallelen Flächen der Bänder. Bevorzugt sind die beiden ersten Bänder gleich breit oder deren Breite weicht nur um maximal 10%
voneinander ab.
Durch diese Breiten der Bänder kann das Verbinden der Bänder durch Walzplattieren ohne großen technischen Aufwand erfolgen. Bevorzugt ist das zweite Band zwischen 90% und 140% breiter als die gleich breiten ersten Bänder. Dies hat den Vorteil, dass bei einer Auftrennung des erzeugten dritten Bands durch einen Längsschnitt im zweiten Band zwei Bänder entstehen, die in etwa die gleiche Länge der beiden Materialien bis zur Verbindung haben und die Verbindung der beiden Materialien mittig verläuft. Um ein für die Massenfertigung besonders geeignetes Verfahren bereitzustellen kann bei allen erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt vorgesehen sein, dass beim Profilieren der beiden Bänder oder des zweiten Bands zunächst ein nicht profiliertes Band von einer Rolle abgespult wird, die Ausnehmung durch ein subtraktives Verfahren erzeugt wird, bevorzugt mit einer Zerspanungstechnik oder einer Frästechnik erzeugt wird, und das profilierte Band anschließend wieder zu einer Rolle aufgewickelt wird.
Die Verwendung von aufgespulten Rollen ermöglicht es, große Mengen der Streifen mit kompakten Anlagen verarbeiten zu können.
Um eine besonders stabile Verbindung herzustellen, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass beim Verbinden der Bänder miteinander ein Walzplattierungsverfahren angewendet wird. Walzplattierungsverfahren sind zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders vorteilhaft.
Für die Massenproduktion der Streifen kann ebenfalls bevorzugt vorgesehen sein, dass beim Positionieren der Bänder zueinander die Bänder von jeweils einer Rolle abgespult werden, anschließend die Bänder durch Umlenkwalzen vor einem Walzspalt in der gewünschten Art und Weise zueinander positioniert werden, anschließend die derart zueinander positionierten Bänder aneinander gewalzt und miteinander und daran anschließend das derart erzeugte dritte Band zu einer Rolle aufgewickelt wird.
Durch das Umlenken mit Hilfe von Umlenkwalzen ist es möglich, die Spulen auch zueinander beabstandet zu lagern und abzuspulen.
Um ein leichtes aneinanderfügen der Bänder zu erreichen wird vorgeschlagen, dass jedes profilierte Band, das wenigstens eine Ausnehmung aufweist, zumindest entlang der zu verbindenden Länge den gleichen Querschnitt aufweist.
Das bedeutet, dass alle profilierten Bänder zumindest entlang der zu verbindenden Länge gerade allgemeine Zylinder sind. Das gleiche gilt selbstverständlich auch für die nicht profilierten Bänder. Das heißt, dass die profilierten Bänder in diesem Bereich eine geometrische Form haben, die durch Verschieben der Querschnittfläche in einer Richtung senkrecht zu der Querschnittfläche entsteht.
Dies vereinfacht die Weiterverarbeitung der Bänder. Beim Walzplattieren beziehungsweise zusammenfügen der metallischen Materialien kann mit einem gleichmäßigen Druck und gegebenenfalls mit einer konstanten Wärmezufuhr gearbeitet werden.
Gemäß einer erfindungsgemäß besonders bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen sein, dass jede der beiden Ausnehmungen mit einer ersten, einer zweiten und einer dritten ebenen Begrenzungsfläche erzeugt wird, wobei die erste
Begrenzungsfläche und die dritte Begrenzungsfläche zu der Fläche des Bands, in der die Ausnehmung erzeugt wird oder die Ausnehmungen erzeugt werden, hin geneigt erzeugt werden, die zweite Begrenzungsfläche parallel zur Ebene dieser Fläche des Bands erzeugt wird, so dass die parallele zweite Begrenzungsfläche zwischen den beiden geneigten
Begrenzungsflächen angeordnet ist und die erste Begrenzungsfläche an die Fläche des Bands grenzt, in der die Ausnehmung erzeugt wird oder die Ausnehmungen erzeugt werden. Eine derartige Ausnehmung führt bei einem eingelegten Band mit rechteckigem Querschnitt zu einer besonders stabilen Verbindung nach dem Walzplattieren, da die Kante des eingelegten Bands gut in die geneigte erste Begrenzungsfläche einschneiden kann.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Ausnehmung derart erzeugt wird, dass der Winkel der ersten Begrenzungsfläche zum Lot der Fläche des Bands, in der die Ausnehmung erzeugt wird oder die Ausnehmungen erzeugt werden, zwischen 7° und 25° liegt, bevorzugt zwischen 15° und 20° liegt, und der Winkel der dritten Begrenzungsfläche zum Lot der Fläche des Bands, in der die Ausnehmung erzeugt wird oder die Ausnehmungen erzeugt werden, zwischen 20° und 60° liegt, bevorzugt zwischen 30° und 45° liegt. Bei diesen Winkeln kommt es zu einem besonders stabilen Einschneiden (das gelegentlich auch als„Einschnäbeln" bezeichnet wird) der angelegten Kanten.
Ferner kann bei diesen Ausführungen vorgesehen sein, dass die Ausnehmung derart erzeugt wird, dass die Breite der zweiten Begrenzungsfläche zwischen 2 mm und 10 mm liegt.
Die Breite sorgt für eine gute Auflage des über die Ausnehmung zu verbindenden Bands. Mit einer Weiterentwicklung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Ausnehmung derart erzeugt wird, dass der Abstand der zweiten Begrenzungsfläche von der nicht umgeformten Fläche des Bands zwischen 60% und 20% der Höhe des Bands ohne die Ausnehmung entspricht, bevorzugt zwischen 25% und 40%.
Durch diese Tiefe der Ausnehmung ist die Ausnehmung in der Lage ein geeignetes Volumen des angelegten Bands beim Walzplattieren, also bei der Umformung aufzunehmen, wobei nicht zu viel Material von den Verbindungsstellen verdrängt werden muss.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der Abstand der beiden ersten Bänder derart eingestellt wird, dass die Kanten der in den
Ausnehmungen anliegenden Bänder auf geneigten Begrenzungsflächen der Ausnehmungen aufliegen. Bei Ausnehmungen mit einer geneigten Begrenzungsfläche kann dabei vorgesehen sein, dass die Kanten der in den Ausnehmungen anliegenden Bänder auf den ersten
Begrenzungsflächen der Ausnehmungen anliegen.
Hierdurch kann durch Einschneiden beziehungsweise Einschnäbeln der angelegten Kanten in den Ausnehmungen beim Walzplattieren eine besonders stabile Verbindung der
unterschiedlichen Materialien erzeugt werden. Die Aufgaben bezüglich der Herstellung von Streifen aus wenigstens zwei unterschiedlichen Metallen und/oder metallischen Legierungen wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung mehrerer Streifen zweier unterschiedlicher Metalle und/oder metallischer Legierungen aus Bändern, bei dem die Metalle und/oder metallische Legierungen miteinander durch
Walzplattieren fest miteinander verbunden werden, wobei die Streifen aus einem Band hergestellt werden, das mit einem beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, wobei nach der Herstellung des dritten Bands der folgende Verfahrensschritt erfolgt:
E) das derart erzeugte dritte Band wird in Streifen getrennt.
Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen sein, dass mit dem Verfahren mehrere Batterieverbinder oder Akkumulatorverbinder hergestellt werden.
Die metallischen Streifen aus zwei metallischen Materialien sind dann die Batterieverbinder oder Akkumulatorverbinder.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Batterieverbinder beziehungsweise
Akkumulatorverbinder schnell und kostengünstig in einer Massenproduktion gefertigt werden. Dies ist bei einer zunehmenden wirtschaftlichen Anwendung von Batterien und Akkumulatoren besonders interessant.
Des Weiteren kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Trennen des erzeugten dritten Bands durch Schneiden oder Stanzen in Längsrichtung des dritten Bands in dem Metall oder der metallischen Legierung des zweiten Bands erfolgt und die Streifen anschließend durch parallele Schnitte oder parallele Stanzungen senkrecht oder diagonal zur Längsrichtung des dritten Bands erzeugt werden.
Genaugenommen werden die Streifen anschließend durch parallele Schnitte oder parallele Stanzungen senkrecht beziehungsweise diagonal zur Längsrichtung beiden getrennten Teile oder Hälften des dritten Bands erzeugt. Hiermit wird ein leicht und kostengünstig umzusetzendes Verfahren angegeben, mit dem die Streifen erzeugt werden können.
Mit einer bevorzugten Weiterentwicklung des auf die Streifen bezogenen Verfahrens wird vorgeschlagen, dass im Verfahrensschritt E) das erzeugte dritte Band in Streifen getrennt wird, die jeweils genau eine Verbindung zweier unterschiedlicher Materialien eines ersten Bands und des zweiten Bands enthalten, wobei der Bereich des dritten Bands, der aus dem zweiten Band erzeugt wurde, getrennt wird und senkrecht oder diagonal dazu mehrere Trennungen zur Herstellung der Streifen erfolgen.
Hierdurch können viele Streifen auf einfach Art und Weise hergestellt werden.
Die Aufgaben der Erfindung werden ferner gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Stanzgitters aus zwei oder drei unterschiedlichen Metalle und/oder metallischen Legierungen aus Bändern, bei dem die Metalle und/oder metallische Legierungen miteinander durch
Walzplattieren fest miteinander verbunden werden, wobei das Stanzgitter aus einem Band hergestellt wird, das mit einem beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, wobei nach der Herstellung des dritten Bands der folgende Verfahrensschritt erfolgt: E) das derart erzeugte dritte Band wird durch Ausstanzen von Bereichen des dritten Bands in das Stanzgitter umgeformt.
Die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben werden auch gelöst durch die Verwendung von derart hergestellten metallischen Streifen zur elektrischen Kontaktierung zumindest zweier Batterieelemente oder zumindest zweier galvanischen Elemente. Die erfindungsgemäß hergestellten Streifen sind zu den genannten Zwecken gut einsetzbar und gleichzeitig in der Herstellung kostengünstig.
Ferner werden die Aufgaben der Erfindung auch gelöst durch einen metallischen Streifen bestehend aus zwei unterschiedlichen Metallen und/oder Metalllegierungen, hergestellt mit einem solchen Verfahren. Des Weiteren werden die Aufgaben der Erfindung auch gelöst durch ein Stanzgitter bestehend aus zwei oder drei unterschiedlichen Metallen und/oder Metalllegierungen, hergestellt mit einem beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zu dessen Herstellung.
Die Aufgaben der Erfindung werden auch gelöst durch ein metallisches Band bestehend aus zumindest zwei unterschiedlichen Metallen und/oder Metalllegierungen, hergestellt mit einem der voranstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Bands.
Schließlich ergeben sich vorteilhafte Batterien oder Akkumulatoren durch den Einsatz der erfindungsgemäßen metallischen Streifen, so dass die Erfindung auch besteht in einer Batterie aufweisend mehrere Batterieelemente oder mehrere galvanische Zellen, wobei die Batterieelemente oder galvanischen Zellen mit solchen metallischen Streifen elektrisch verbunden beziehungsweise verschaltet sind.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass es ausreicht, wenn zwei oder sogar nur eines der zu verbindenden Bänder umgeformt beziehungsweise strukturiert wird, bevor die Bänder miteinander verbunden werden, und dennoch eine stabile Verbindung über eine ausgedehnte Verbindungsfläche möglich ist. Eine genaue Passung der Verbindungsstellen ist aufgrund einer Umformung beim Walzplattieren nicht mehr notwendig. Zudem kann bei geeigneter Form der Ausnehmungen und bei geeigneter Positionierung der Kanten der Bänder in den Ausnehmungen eine besonders stabile Verbindung erreicht werden, in dem die nicht flächig aneinander liegenden sondern über Kanten auf Begrenzungsflächen aneinander anliegenden Bänder beim Walzplattieren ineinander gedrückt werden und sich so durch Einschneiden beziehungsweise Einschnäbeln sehr stabil miteinander verbinden lassen.
Durch die Verbindung eines mittigen zweiten Bands mit zwei das mittlere Band bereichsweise überlappenden ersten Bändern im Bereich von Ausnehmungen wird erreicht, dass an beiden Verbindungsstellen ein homogener Materialfluss beim Walzplattieren erfolgt und dadurch eine gleichmäßig stabile Verbindung erzeugt wird. Der Druck der Walzen wird auf beiden Seiten gleichmäßig erfolgen und daher ein gleichmäßigerer Druck zum Walzplattieren erzeugt, als wenn nur eine Verbindungsfläche hergestellt würde. Die Symmetrie der Positionierung der Bänder bewirkt also eine Vereinfachung des Herstellungsprozesses, da der mechanische Druck beim Walzplattieren und die vorgegebenen Abmessungen der Walzen weniger exakt eingestellt werden müssen, als wenn nur zwei Bänder miteinander verbunden würden.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von fünf schematisch dargestellten Figuren erläutert, ohne jedoch dabei die Erfindung zu beschränken. Dabei zeigt:
Figur 1 : schematische Ansichten von Ausgangs-, Zwischen- und Endprodukten eines erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 1 und 21 zur Erläuterung derselben;
Figur 2: schematische Ansichten von Ausgangs-, Zwischen- und Endprodukten eines erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 2 und 21 zur Erläuterung derselben;
Figur 3; schematische Ansichten von Ausgangs-, Zwischen- und Endprodukten eines erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 3 und 21 zur Erläuterung derselben; Figur 4: eine vergrößerte schematische Querschnittansicht durch ein Band mit einer
Ausnehmung zur Verdeutlichung einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen
Verfahrens; und
Figur 5: ein Ablaufdiagramm für erfindungsgemäße Verfahren. In den Figuren werden teilweise für gleiche oder gleichartige Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Figur 1 zeigt schematische Ansichten von chronologisch aufeinander folgenden Ausgangs-, Zwischen- und Endprodukten eines erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 1 zur Erläuterung desselben. Die Figuren 1 A) bis 1 D) zeigen schematische Querschnittansichten und die Figuren 1 E) und 1 F) zeigen schematische perspektivische Ansichten dieser Produkte. Die Abfolge der Figuren 1 A) bis 1 D) entspricht der chronologischen Abfolge der
erfindungsgemäßen Verfahrensschritte nach Anspruch 1. Die Abfolge der Figuren 1 A) bis 1 E) entspricht der chronologischen Abfolge der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte nach Anspruch 21 , der sich auf Anspruch 1 oder einen davon abhängigen Patentanspruch rückbezieht, während Figur 1 F) das erzeugte Endprodukt, das heißt, den erfindungsgemäßen Streifen 1 1 zeigt.
Analog dazu zeigt Figur 2 schematische Ansichten von chronologisch aufeinander folgenden Ausgangs-, Zwischen- und Endprodukten eines alternativen erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 2 zur Erläuterung desselben. Die Figuren 2 A) bis 2 D) zeigen schematische Querschnittansichten und die Figuren 2 E) und 2 F) zeigen schematische perspektivische Ansichten dieser Produkte. Die Abfolge der Figuren 2 A) bis 2 D) entspricht der
chronologischen Abfolge der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte nach Anspruch 2. Die Abfolge der Figuren 2 A) bis 2 E) entspricht der chronologischen Abfolge der
erfindungsgemäßen Verfahrensschritte nach Anspruch 21 , der sich auf Anspruch 2 oder einen davon abhängigen Patentanspruch rückbezieht, während Figur 2 F) das erzeugte Endprodukt, das heißt, den erfindungsgemäßen Streifen 1 1 zeigt.
Dementsprechend zeigt auch Figur 3 schematische Ansichten von chronologisch aufeinander folgenden Ausgangs-, Zwischen- und Endprodukten eines dritten erfindungsgemäßen
Verfahrens nach Anspruch 3 zur Erläuterung desselben. Die Figuren 3 A) bis 3 D) zeigen schematische Querschnittansichten und die Figuren 3 E) und 3 F) zeigen schematische perspektivische Ansichten dieser Produkte. Die Abfolge der Figuren 3 A) bis 3 D) entspricht der chronologischen Abfolge der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte nach Anspruch 3. Die Abfolge der Figuren 3 A) bis 3 E) entspricht der chronologischen Abfolge der
erfindungsgemäßen Verfahrensschritte nach Anspruch 21 , der sich auf Anspruch 3 oder einen davon abhängigen Patentanspruch rückbezieht, während Figur 3 F) das erzeugte Endprodukt, das heißt, den erfindungsgemäßen Streifen 11 zeigt. Zwei erste metallische Bänder 1 , 2 sind in den Figur 1 A), 2 A) und 3A) dargestellt, die rechts und links neben einem mittleren, zweiten metallischen Band 2 mit größerer Breite gezeigt sind. Die Bänder 1, 2, 3 sind in diesem Verfahrensschritt noch nicht zwingend körperlich
nebeneinander angeordnet. Die Figuren 1 A), 2 A) und 3A) zeigen also zunächst nur, dass diese drei metallischen Bänder 1 , 2, 3 bereitgestellt werden. Das gleiche gilt auch für die Figuren 1 B), 2 B) und 3B).
Die Bänder 1 , 2, 3 können beispielsweise aus Aluminium, Kupfer, einer Kupferbasislegierung oder einer Aluminiumbasislegierung bestehen. Das in der Mitte gezeigte Band 3 besteht aber in jedem Fall aus einem anderen Metall oder einer anderen metallischen Legierung als die beiden äußeren Bänder 1 , 2. Jedes Band 1 , 2, 3 hat einen rechteckigen Querschnitt, vier Kanten 4, 5 (die Ecken des rechteckigen Querschnitts) und zwei zueinander planparallelen Flächen 6, 7 (die Seiten des rechteckigen Querschnitts). Die Flächen 6, 7 werden im Folgenden als die erste Fläche 6 und die zweite Fläche 7 bezeichnet. Zudem wird der einheitlichen Bezeichnung in den Figuren 1 , 2 und 3 wegen immer angenommen, dass die Kanten 5 die erste Fläche 6 auf einer Seite oder auf beiden Seiten begrenzen. In einem nächsten Verfahrensschritt werden zwei Ausnehmungen 8 in den Bändern 1 , 2, 3 mit Hilfe eines Fräsverfahrens erzeugt. Dabei werden die beiden Kanten 5 komplett entfernt. Die gefrästen Bänder 1 , 2, 3 sind in den Figuren 1 B), 2 B) und 3 B) dargestellt. Bei dem Verfahren, das in Figur 1 dargestellt ist, werden die beiden Ausnehmungen 8 in den außenliegenden Bändern 1 , 2 (jeweils eine) erzeugt und das mittlere Band 3 wird nicht
ausgenommen/strukturiert. Bei dem Verfahren, das in Figur 2 dargestellt ist, werden die beiden Ausnehmungen 8 in dem mittleren Band 3 auf der gleichen Seite beziehungsweise der gleichen (ersten) Fläche 6 erzeugt und die später außen liegenden Bänder 1 , 2 werden nicht
ausgenommen/strukturiert. Bei dem Verfahren, das in Figur 3 dargestellt ist, wird eine
Ausnehmung 8 in dem mittleren Band 3 und eine weitere Ausnehmung 8 in einem der später außen liegenden Bänder 1 erzeugt und das andere später außen liegende Band 2 wird nicht ausgenommen/strukturiert.
Die gefrästen Bänder 1 , 2, 3 erstrecken sich mit dem gezeigten Querschnitt entlang ihrer gesamten Länge oder zumindest entlang der Länge, auf der die Bänder 1 , 2, 3 aneinander gefügt beziehungsweise befestigt werden sollen. Die Ausnehmungen 8 erstrecken sich einige Millimeter in eine der Flächen (in die erste Fläche 6) hinein und reichen bis zu der Kante 4, die der entfernten Kante 5 an der zweiten Fläche 7 gegenüberliegt. Es ist auch möglich, dass diese Kante 4 ebenfalls mit entfernt wird und sich so eine neue Kante 4 bildet. Jede Ausnehmung 8 weist drei Begrenzungsflächen auf, die die Ausnehmungen 8
beziehungsweise die Bänder 1 , 2, 3 in den Ausnehmungen 8 begrenzen. Eine erste
Begrenzungsfläche 9 erstreckt sich von der ersten Fläche 6 aus in das jeweilige Band 1 , 2, 3 und ist mit einem Winkel von 15° bis 20° vom Lot der ersten Fläche 6 in Richtung der entfernten Kante 5 der Ausnehmung 8 geneigt. Eine zweite Begrenzungsfläche ist parallel zur zweiten Seite 7 und eine dritte Begrenzungsfläche der Ausnehmung 8 grenzt an die der ehemaligen Kante 5 gegenüberliegenden Kante 4 und ist mit einem Winkel von 30° bis 60° vom Lot der zweiten Fläche 7 in Richtung der entfernten Kante 5 der Ausnehmung 8 geneigt. Eine detaillierte Darstellung der Ausnehmung 8 ist in Figur 4 gezeigt.
Die Begrenzungsfläche 9 wird dazu genutzt, um eine stabile Verbindung zu den anderen Bändern 1 , 2, 3 zu erzeugen, indem Kanten 4 der anderen Bänder 1 , 2, 3 dort angelegt werden. Dazu werden die Bänder 1 , 2, 3 unmittelbar vor dem Walzplattieren in dieser Art zueinander positioniert. Wenn die Bänder 1 , 2, 3 nicht sehr lang sind, können sie einfach aneinander gelegt werden. Wenn die Bänder 1 , 2, 3 lange aufgerollte Bänder 1 , 2, 3 sind, müssen sie beim
Abwickeln beziehungsweise Abrollen oder Abspulen über Umlenkwalzen beziehungsweise Umlenkrollen beim Fördern in die Walze entsprechend zueinander ausgerichtet werden. Nach der Positionierung ergeben sich die in den Figuren 1 C), 2 C) und 3 C) gezeigten Anordnungen. Im Gegensatz zu den Figuren 1 A), 2 A), 3 A), 1 B), 2 B) und 3 B) sind in den Figuren 1 C), 2 C) und 3 C) also die tatsächlichen Anordnungen der Bänder 1 , 2, 3 zueinander dargestellt.
Die beiden äußeren Bänder 1 , 2 werden also in einem definierten Abstand zueinander angeordnet und das mittlere Band 3 wird beispielsweise von oben genau derart auf die beiden äußeren Bänder 1 , 2 aufgelegt, dass jeweils immer eine Kante 4 eines Bands 1 , 2, 3 an einer ersten Begrenzungsfläche 9 in einer Ausnehmung 8 eines damit zu verbindenden anderen Bands 1 , 2, 3 angelegt wird. Das mittlere Band 3 überbrückt dabei den Abstand der äußeren Bänder 1 , 2. Anschließend werden die Bänder 1 , 2, 3 in einem weiteren Verfahrensschritt mit einem
Kaltwalzverfahren, insbesondere durch Walzplattieren, oder mit einem Walzplattierverfahren, bei dem die Bänder 1 , 2, 3 geheizt werden, miteinander verbunden. Das Ergebnis ist in den Figuren 1 D), 2 D) und 3 D) in einer schematischen Querschnittansicht dargestellt. Hierdurch entsteht ein neues drittes Band 10 aus den Bändern 1 , 2, 3, das aus drei Teilbereichen beziehungsweise drei metallischen Materialien besteht, die aus den ursprünglichen Bändern 1 , 2, 3 geformt wurden. Die großflächige Überlappung sorgt dabei ebenso für eine stabile
Verbindung der unterschiedlichen metallischen Materialien, wie die Tatsache, dass die Kanten 4 gut in die Flanken der Begrenzungsflächen 9 einschneiden beziehungsweise einschnäbeln. Der Druck beim Walzplattieren lastet dabei zuerst entlang zweier Linien (nämlich der Kanten 4) auf den Begrenzungsflächen 9. Durch die geringe Auflagefläche entsteht ein hoher Druck, der zu einem starken Verformen und Kalt-Verschweißen der Bänder 1 , 2, 3 an diesen Stellen führt.
Die Bänder 1 , 2, 3 werden beim Walzplattieren umgeformt, so dass das entstehende neue dritte Band 10 flacher ist, als die Ausgangsbänder 1 , 2, 3. Die Verbindungslinie zwischen den metallischen Materialien in den Figuren 1 D), 2 D) und 3 D) aber auch in den Figuren 1 E), 2 E), 3 E), 1 F), 2 F) und 3 F) sind lediglich schematisch angedeutet zu verstehen. In der Realität werden sich andere Formen, insbesondere auch aufgrund des Eindrückens der Kanten 4 ergeben und die Verbindungslinien werden sich in der Realität deutlich
„ausgefranster" beziehungsweise durchmischter und weniger geradlinig darstellen.
In den Figuren 1 D), 2 D) und 3 D) ist das Verfahren zur Herstellung des Bands 10 aus zumindest zwei unterschiedlichen Metallen und/oder metallischen Legierungen bereits abgeschlossen und ein erfindungsgemäßes Band 10 hergestellt.
In einem weiteren nachfolgenden Verfahrensschritt, der zur Umsetzung eines Verfahrens zur Herstellung erfindungsgemäßer Streifen 11 notwendig ist, wird das so entstandene dritte Band 10 durch Schnitte getrennt, die in den Figuren 1 E), 2 E) und 3 E) durch gestrichelte Linien angedeutet sind. Dadurch entstehen die gewünschten Streifen 11 , von denen je einer in den Figuren 1 F), 2 F) und 3 F) dargestellt ist und die als Verbindungsstreifen für Batterien beziehungsweise Akkumulatoren verwendet werden können, um die einzelnen
Batterieelemente oder galvanischen Zellen miteinander zu verbinden und elektrisch zu kontaktieren.
Der Vorteil der so erzeugten Metallstreifen 11 aus zwei metallischen Materialien ist darin zu sehen, dass einerseits die Verbindung zwischen den beiden metallischen Materialien sehr stabil ist und gleichzeitig das Herstellungsverfahren einfach und kostengünstig ist. Zumindest eines der Bänder muss mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht profiliert, das heißt nicht umgeformt werden. Gleichzeitig muss nicht darauf geachtet werden, dass die geformten Ausnehmungen 8 exakt zu einer korrespondierenden Ausnehmung passen. Die mit den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Streifen 11 sind also noch stabiler bezüglich der Verbindung der metallischen Materialien und gleichzeitig kostengünstiger in der Herstellung als die stabilen Verbindungen, die aus dem Stand der Technik (US 201 1/0 206 943 A1 ) bekannt sind.
Alternativ zur Erzeugung von Streifen 1 1 , wie dies in den Figuren 1 bis 3 dargestellt ist, kann auch ein Stanzprozess nachgelagert sein, bei dem in gleichen Abständen gleichförmige Bereiche aus dem dritten Band 10 ausgestanzt werden und so ein zusammenhängendes Stanzgitter (nicht gezeigt) mit nebeneinander angeordneten gleichförmigen Einheiten erzeugt wird. Das Stanzgitter kann beispielsweise ein zusammenhängendes Substrat zur
Massenfertigung von elektronischen Bauelementen oder Baugruppen sein. Dabei wird das Stanzgitter mit einer Vielzahl von elektronischen Bauelementen oder Baugruppen in den vorstrukturierten Einheiten des Stanzgitters bestückt und diese auf dem Stanzgitters befestigt und mit dem Stanzgitter und/oder miteinander elektrisch kontaktiert. Anschließend wird das bestückte Stanzgitter in einzelne Bauteile getrennt. Das Stanzgitter und insbesondere die vorstrukturierten Einheiten des Stanzgitters weisen alle zumindest zwei verschiedene, insbesondere miteinander verbundene Metalle und/oder metallische Legierungen auf.
Figur 4 zeigt eine vergrößerte schematische Querschnittansicht durch ein Band 1 , 2 oder 3 mit einer Ausnehmung 8, wie dies auch in den Figuren 1 B), 2 B) und 3 B) dargestellt ist. Die Ausnehmung 8 erstreckt sich von der fehlenden Kante 5 in die erste Fläche 6 hinein und reicht bis zur gegenüberliegenden Kante 4 der zweiten Fläche 7. Die ursprüngliche Form des noch nicht profilierten beziehungsweise nicht umgeformten Bands 1 , 2, 3, wie sie in den Figuren 1 A), 2 A) und 3 A) dargestellt sind, ist in Figur 4 durch gestrichelte Linie mit langen Strichen angedeutet.
Die Ausnehmung 8 weist drei ebene Begrenzungsflächen 9, 12, 13 auf. Die erste
Begrenzungsfläche 9 erstreckt sich von der ersten Fläche 6 aus in das jeweilige Band 1 , 2, 3 hinein und ist mit einem Winkel von 15° bis 20° vom Lot der ersten Fläche 6 in Richtung der entfernten Kante 5 der Ausnehmung 8 geneigt. Die zweite Begrenzungsfläche 12 ist parallel zur zweiten Seite 7 und die dritte Begrenzungsfläche 3 der Ausnehmung 8 grenzt an die der ehemaligen Kante 5 gegenüberliegenden Kante 4 und ist mit einem Winkel von etwa 30° bis 40° vom Lot der zweiten Fläche 7 in Richtung der entfernten Kante 5 der Ausnehmung 8 geneigt. Als geometrische Größen sind in Figur 4 die folgenden eingezeichnet: α als der Winkel der ersten Begrenzungsfläche zum Lot der ersten Fläche des Bands, ß als der Winkel der dritten Begrenzungsfläche zum Lot der zweiten Fläche des Bands, b0 als die Breite der ersten Fläche bis zur Ausnehmung, bi als die Breite der zweiten Begrenzungsfläche, ba als die Breite der ersten Begrenzungsfläche in der Ebene der ersten Fläche des Bands, bß als die Breite der dritten Begrenzungsfläche in der zweiten Fläche des Bands, hi als die Höhe (Dicke) Bands im Bereich der zweiten Begrenzungsfläche der Ausnehmung und hges als die Höhe (Dicke) des Bands.
Als ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bestehen die beiden äußeren Bänder 1 , 2 aus Kupfer und die Ausnehmungen 8 werden in die Kupferbänder hinein gefräst, geschnitten oder geschält. Das mittlere Band 3 besteht aus Aluminium und wird nicht profiliert beziehungsweise umgeformt. Die geometrischen Größen der Kupferbänder werden wie folgt gewählt: Gesamtbreite 45 mm der Bänder, α = 17°, ß = 45°, b0 = 38 mm, bi = 5 mm, ba = 0,6 mm, bß = 1 ,4 mm, hi = 1 ,4 mm und hges = 3,5 mm. Das Aluminiumband hat eine Höhe (Dicke) von 4 mm und eine Breite von 114 mm.
Figur 5 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem lange Bänder, die als aufgerollte Spulen vorliegen, prozessiert werden. Zunächst werden also drei aufgerollte metallische Metallbänder aus zumindest zwei unterschiedlichen Metallen oder Legierungen bereitgestellt. Diese haben einen zumindest näherungsweise rechteckigen Querschnitt. Ein Band wird abgespult und eine Ausnehmung an einer Kante gefräst. Das gefräste Band wird wieder aufgewickelt. Anschließend wird ein zweites Band oder das gleiche Band in gleicher Art und Weise gefräst, so dass entweder zwei Bänder mit je einer Ausnehmung vorliegen oder ein Band mit zwei spiegelbildlichen Ausnehmungen.
Theoretisch kann auch nur ein Band ausgefräst werden, indem zunächst nur zwei Bänder bereitgestellt werden, eines davon, das die doppelte Länge des anderen Bands hat, wird ausgefräst, und das Band wird danach in der Mitte der Länge getrennt und als zwei Spulen aufgewickelt. Des Weiteren können theoretisch und erfindungsgemäß bevorzugt, wenn nur ein Band gefräst wird, auch beide Ausnehmungen in einem Prozessschritt ausgefräst werden.
Die nicht umgeformten Bänder oder das nicht umgeformte Band wird gemeinsam mit dem gefrästen Band oder den gefrästen Bändern in eine Walzplattier-Maschine eingelegt, in der die Bänder mit gleicher Geschwindigkeit durch eine Walzplattiereinrichtung gefördert und dem Walzspalt in einer gewünschten Positionierung zugeführt werden. Eine ähnliche Walzplattier- Maschine ist beispielsweise in der US 4,798,932 A1 beschrieben.
Anschließend erfolgt ein Abrollen aller Bänder und ein Umlenken der Bänder, so dass ein mittleres Band die beiden anderen Bänder beabstandet, wobei das mittlere Band aus einem anderen metallischen Material besteht als die äußeren und wobei in jeder der beiden gefrästen Ausnehmungen eine Kante eines anderen Bands anliegt. Nach einem Einführen der aneinander gelegten Bänder in den Walzspalt der Walzplattiereinrichtung, werden die Bänder gewalzt und so miteinander verbunden. Das aus den drei Bändern entstehende neue Band wird
anschließend als Spule aufgewickelt. An dieser Stelle ist das erfindungsgemäße Verfahren bezüglich der Herstellung des Bands bereits abgeschlossen. Die letzten drei gezeigten Schritte erfolgen optional und stellen ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von
erfindungsgemäßen Streifen oder eines erfindungsgemäßen Stanzgitters dar.
Die aufgewickelte Spule des neuen Bands wird in einer automatisierten Schneideeinrichtung eingespannt, dort abgerollt und erst in der Mitte in Längsrichtung und anschließend senkrecht oder diagonal dazu geschnitten, so dass Streifen entstehen, die jeweils zwei, durch
Walzplattieren aneinandergefügte metallische Materialien aufweisen.
Wenn ein Stanzgitter hergestellt werden soll, wird die aufgewickelte Spule des neuen Bands wird in einer automatisierten Stanzeinrichtung eingespannt, dort abgerollt und die gewünschten Strukturen des Stanzgitters in das neue Band eingestanzt, so dass Stanzgitter entstehen, die jeweils zwei oder drei, durch Walzplattieren aneinandergefügte metallische Materialien aufweisen.
Alle Verfahrensschritte können vollautomatisiert ablaufen. Das Wechseln der Spulen von einer Vorrichtung in die andere kann auch ohne großen Aufwand manuell erfolgen. Die in der voranstehenden Beschreibung, sowie den Ansprüchen, Figuren und
Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln, als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Bezugszeichenliste
1 Metallisches Band / äußeres Band
2 Metallisches Band / äußeres Band
3 Zweites Metallisches Band / mittleres Band aus anderem Material
4 Kante / beim Profilieren bleibende Kante
5 Kante / beim Profilieren zu entfernende Kante
6 Erste Fläche / Fläche, in die die Ausnehmung geformt wird
7 Zweite Fläche / zur ersten Fläche planparallele Fläche
8 Ausnehmung
9 Erste Begrenzungsfläche der Ausnehmung / Anlagefläche für die Kante eines anderen Bands
10 Drittes Band / neues Band
1 1 Metallischer Streifen / Batterieverbinder
12 Zweite Begrenzungsfläche der Ausnehmung
13 Dritte Begrenzungsfläche der Ausnehmung
α Winkel der ersten Begrenzungsfläche zum Lot der ersten Fläche des Bands ß Winkel der dritten Begrenzungsfiäche zum Lot der zweiten Fläche des Bands b0 Breite der ersten Fläche bis zur Ausnehmung
bi Breite der zweiten Begrenzungsfläche
bot Breite der ersten Begrenzungsfläche in der Ebene der ersten Fläche des Bands bß Breite der dritten Begrenzungsfläche in der zweiten Fläche des Bands
hi Höhe (Dicke) Bands im Bereich der zweiten Begrenzungsfläche der Ausnehmung hges Höhe (Dicke) des Bands Bezugszeichenliste
1 Metallisches Band / äu ßeres Band
2 Metallisches Band / äu ßeres Band
3 Zweites Metallisches Band / mittleres Band aus anderem Material
4 Kante / beim Profilieren bleibende Kante
5 Kante / beim Profilieren zu entfernende Kante
6 Erste Fläche / Fläche, in die die Ausnehmung geformt wird
7 Zweite Fläche / zur ersten Fläche planparallele Fläche
8 Ausnehmung
9 Erste Begrenzungsfläche der Ausnehmung / Anlagefläche für die Kante eines anderen Bands
10 Drittes Band / neues Band
1 1 Metallischer Streifen / Batterieverbinder
12 Zweite Begrenzungsfläche der Ausnehmung
13 Dritte Begrenzungsfläche der Ausnehmung α Winkel der ersten Begrenzungsfläche zum Lot der ersten Fläche des Bands ß Winkel der dritten Begrenzungsfläche zum Lot der zweiten Fläche des Bands b0 Breite der ersten Fläche bis zur Ausnehmung
bi Breite der zweiten Begrenzungsfläche
boc Breite der ersten Begrenzungsfläche in der Ebene der ersten Fläche des Bands bß Breite der dritten Begrenzungsfläche in der zweiten Fläche des Bands i! Höhe (Dicke) Bands im Bereich der zweiten Begrenzungsfläche der Ausnehmung hges Höhe (Dicke) des Bands

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Herstellung eines Bands (10) aus zwei unterschiedlichen Metallen
und/oder metallischen Legierungen aus Bändern (1 , 2, 3), bei dem die Metalle und/oder die metallischen Legierungen des Bands (10) durch Walzplattieren fest miteinander verbunden werden, gekennzeichnet durch die folgenden, chronologisch aufeinander folgenden Schritte:
A) Bereitstellen von zwei ersten metallischen Bändern (1 , 2) und eines zweiten Bands (3) aus einem anderen Metall oder einer anderen metallischen Legierung, wobei alle Bänder (1 , 2, 3) vier Kanten (4, 5), zwei zueinander parallele Flächen (6, 7) und einen zumindest Näherungsweise rechteckigen Querschnitt aufweisen,
B) Profilieren der ersten Bänder (1 , 2) ausgehend von jeweils einer Kante (5) in eine der zueinander parallelen Flächen (6) hinein, wobei bei dem Profilieren über die gesamte zu verbindende Länge der ersten Bänder (1 , 2) eine Ausnehmung (8) durch Entfernen von Material aus den ersten Bändern (1 , 2) entsteht und diese Kante (5) auf der gesamten zu verbindenden Länge entfernt wird,
C) Positionieren der Bänder (1 , 2, 3) zueinander, wobei die beiden ersten Bänder (1 , 2) zueinander beabstandet angeordnet werden, die nicht profilierten Flächen (7) der ersten Bänder (1 , 2) in einer Ebene nebeneinander angeordnet werden und die Ausnehmungen (8) der ersten Bänder (1 , 2) zueinander spiegelbildlich und benachbart angeordnet werden, und wobei das zweite Band (3) in den Ausnehmungen (8) der ersten Bänder (1 , 2) anliegend oder aufliegend angeordnet wird und das zweite Band (3) den Abstand der beiden ersten Bänder (1 , 2) überbrückend angeordnet wird, und
D) Verbinden der Bänder (1 , 2, 3) miteinander durch Walzplattieren der aneinander gelegten Bänder (1 , 2, 3), wobei durch das Walzplattieren ein zusammenhängendes drittes Band (10) mit zwei parallelen Flächen erzeugt wird.
2. Verfahren zur Herstellung eines Bands (10) aus zwei unterschiedlichen Metallen
und/oder metallischen Legierungen aus Bändern (1 , 2, 3), bei dem die Metalle und/oder die metallischen Legierungen des Bands (10) durch Walzplattieren fest miteinander verbunden werden, gekennzeichnet durch die folgenden, chronologisch aufeinander folgenden Schritte:
A) Bereitstellen von zwei ersten metallischen Bändern (1 , 2) und eines zweiten Bands (3) aus einem anderen Metall oder einer anderen metallischen Legierung, wobei alle Bänder (1 , 2, 3) vier Kanten (4, 5), zwei zueinander parallele Flächen (6, 7) und einen zumindest Näherungsweise rechteckigen Querschnitt aufweisen, B) Profilieren des zweiten Bands (3) ausgehend von jeweils einer Kante (5) in eine der zueinander parallelen Flächen (6) hinein, wobei diese Fläche (6) diese beiden Kanten (5) verbindet, wobei bei dem Profilieren über die gesamte zu verbindende Länge des zweiten Bands (3) zwei Ausnehmungen (8) durch Entfernen von Material aus dem zweiten Band (3) entstehen und die beiden Kanten (5) auf der gesamten zu
verbindenden Länge durch jeweils eine der beiden Ausnehmungen (8) entfernt werden,
C) Positionieren der Bänder (1 , 2, 3) zueinander, wobei die beiden ersten Bänder (1 , 2) zueinander beabstandet angeordnet werden und die parallelen Flächen (6, 7) der ersten Bänder (1 , 2) in je einer Ebene nebeneinander angeordnet werden, und wobei das zweite Band (3) derart an die ersten Bänder (1 , 2) anliegend oder aufliegend angeordnet wird, dass die beiden ersten Bänder (1 , 2) in je einer Ausnehmung (8) des zweiten Bands (3) angeordnet werden und dass das zweite Band (3) den Abstand der beiden ersten Bänder (1 , 2) überbrückend angeordnet wird, und
D) Verbinden der Bänder (1 , 2, 3) miteinander durch Walzplattieren der aneinander gelegten Bänder (1 , 2, 3), wobei durch das Walzplattieren ein zusammenhängendes drittes Band (10) mit zwei parallelen Flächen erzeugt wird.
3. Verfahren zur Herstellung eines Bands (10) aus zwei unterschiedlichen Metallen
und/oder metallischen Legierungen aus Bändern (1 , 2, 3), bei dem die Metalle und/oder die metallischen Legierungen des Bands (10) durch Walzplattieren fest miteinander verbunden werden, gekennzeichnet durch die folgenden, chronologisch aufeinander folgenden Schritte:
A) Bereitstellen von zwei ersten metallischen Bändern (1 , 2) und eines zweiten Bands (3) aus einem anderen Metall oder einer anderen metallischen Legierung, wobei alle Bänder (1 , 2, 3) vier Kanten (4, 5), zwei zueinander parallele Flächen (6, 7) und einen zumindest Näherungsweise rechteckigen Querschnitt aufweisen,
B) Profilieren eines der ersten Bänder (1 ) und des zweiten Bands (3) ausgehend von jeweils einer Kante (5) in eine der zueinander parallelen Flächen (6) hinein, wobei bei dem Profilieren über die gesamte zu verbindende Länge des einen ersten Bands (1 ) und des zweiten Bands (3) eine Ausnehmung (8) durch Entfernen von Material aus den beiden Bändern (1 , 3) entsteht und diese Kante (5) auf der gesamten zu verbindenden Länge entfernt wird,
C) Positionieren der Bänder (1 , 2, 3) zueinander, wobei die beiden ersten Bänder (1 , 2) zueinander beabstandet angeordnet werden, die parallelen Flächen (6, 7) der ersten Bänder (1 , 2) in je einer Ebene nebeneinander angeordnet werden, und wobei das zweite Band (3) in der Ausnehmung (8) des profilierten ersten Bands (1 ) anliegend oder aufliegend angeordnet wird, das nicht profilierte erste Band (2) in der Ausnehmung (8) des zweiten Bands (3) angeordnet wird und das zweite Band (3) den Abstand der beiden ersten Bänder (1 , 2) überbrückend angeordnet wird, und
D) Verbinden der Bänder (1 , 2, 3) miteinander durch Walzplattieren der aneinander gelegten Bänder (1 , 2, 3), wobei durch das Walzplattieren ein zusammenhängendes drittes Band (10) mit zwei parallelen Flächen erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen der beiden Ausnehmungen (8) beim Profilieren mit einer
Zerspanungstechnik erfolgt, bevorzugt durch Fräsen.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Band (1 , 2, 3) aus nur aus einem Metall oder einer metallischen Legierung besteht, wobei bevorzugt die beiden ersten Bänder (1 , 2) aus dem gleichen Metall oder der gleichen metallischen Legierung bestehen.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material, aus dem die Bänder (1 , 2, 3) bestehen, ausgewählt wird aus Kupfer, Aluminium, Aluminiumbasislegierungen und/oder Kupferbasislegierungen.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verbinden der Bänder (1 , 2, 3) miteinander durch Walzplattieren die Bänder (1 , 2, 3) umgeformt werden, wobei die Höhe des erzeugten dritten Bands (10) geringer ist als die Höhe der ersten Bänder (1 , 2) und des zweiten Bands (3).
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Umformung den Bändern (1 , 2, 3) Wärme zugeführt wird und die Höhe des erzeugten dritten Bands (10) zumindest um 20% geringer ist als die Höhe der drei Ausgangsbänder (1 , 2, 3).
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Umformung den Bändern (1 , 2, 3) keine Wärme zugeführt wird und die Höhe des erzeugten dritten Bands (10) zumindest um 40% geringer ist als die Höhe der drei Ausgangsbänder (1 , 2, 3).
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhen der beiden ersten Bänder (1 , 2) und des zweiten Bands (3) zwischen 0,5 mm und 5 mm betragen und nach dem Walzplattieren das erzeugte dritte Band (10) eine Höhe von 0,1 mm bis 2 mm aufweist, wobei die Höhe des erzeugten dritten Bands (10) geringer ist als die Höhe der ersten Bänder (1 , 2) und des zweiten Bands (3).
1 1 . Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden ersten Bänder (1 , 2) eine Breite zwischen 10 mm und 100 mm aufweisen und das zweite Band (3) zumindest so breit wie die ersten Bänder (1 , 2) ist und bis zu dreimal so breit ist wie die ersten Bänder (1 , 2).
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Profilieren der beiden Bänder (1 , 3) oder (1 , 2) oder des zweiten Bands (3) zunächst ein nicht profiliertes Band (1 , 2, 3) von einer Rolle abgespult wird, die
Ausnehmung (8) durch ein subtraktives Verfahren erzeugt wird, bevorzugt mit einer Zerspanungstechnik oder einer Frästechnik erzeugt wird, und das profilierte Band (1 , 2, 3) anschließend wieder zu einer Rolle aufgewickelt wird.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Profilieren der beiden Bänder (1 , 3) oder (1 , 2) oder des zweiten Bands (3) zunächst ein nicht profiliertes Band (1 , 2, 3) von einer Rolle abgespult wird, die
Ausnehmung (8) durch ein subtraktives Verfahren erzeugt wird, bevorzugt mit einer Zerspanungstechnik oder einer Frästechnik erzeugt wird, und das profilierte Band (1 , 2, 3) anschließend wieder zu einer Rolle aufgewickelt wird.
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes profilierte Band (1 , 2, 3), das wenigstens eine Ausnehmung (8) aufweist, zumindest entlang der zu verbindenden Länge den gleichen Querschnitt aufweist.
15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der beiden Ausnehmungen (8) mit einer ersten, einer zweiten und einer dritten ebenen Begrenzungsfläche (9, 12, 13) erzeugt wird, wobei die erste Begrenzungsfläche (9) und die dritte Begrenzungsfläche (13) zu der Fläche (6) des Bands (1 , 2, 3), in der die Ausnehmung (8) erzeugt wird oder die Ausnehmungen (8) erzeugt werden, hin geneigt erzeugt werden, die zweite Begrenzungsfläche (12) parallel zur Ebene dieser Fläche (6) des Bands (1 , 2, 3) erzeugt wird, so dass die parallele zweite
Begrenzungsfläche (12) zwischen den beiden geneigten Begrenzungsflächen (9, 13) angeordnet ist und die erste Begrenzungsfläche (9) an die Fläche (6) des Bands (1 , 2, 3) grenzt, in der die Ausnehmung (8) erzeugt wird oder die Ausnehmungen (8) erzeugt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (8) derart erzeugt wird, dass der Winkel ( ) der ersten Begrenzungsfläche (9) zum Lot der Fläche (6) des Bands (1 , 2, 3), in der die Ausnehmung (8) erzeugt wird oder die Ausnehmungen (8) erzeugt werden, zwischen 7° und 25° liegt, bev zugt zwischen 15° und 20 ° liegt, und der Winkel ( ) der dritten Begrenzungsfläche (13) zum Lot der Fläche (6) des Bands (1 , 2, 3), in der die Ausnehmung (8) erzeugt wird oder die Ausnehmungen (8) erzeugt werden, zwischen 20° und 60° liegt, bevorzugt zwischen 30° und 45° liegt.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (8) derart erzeugt wird, dass die Breite (b1 ) der zweiten Begrenzungsfläche (12) zwischen 2 mm und 10 mm liegt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die
Ausnehmung (8) derart erzeugt wird, dass der Abstand (h1 ) der zweiten
Begrenzungsfläche (12) von der nicht umgeformten Fläche (7) des Bands (1 , 2, 3) zwischen 60% und 20% der Höhe (hges) des Bands (1 , 2, 3) ohne die Ausnehmung (8) entspricht, bevorzugt zwischen 25% und 40%.
19. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der beiden ersten Bänder (1 , 2) derart eingestellt wird, dass die Kanten (4) der in den Ausnehmungen (8) anliegenden Bänder (1 , 2, 3) auf geneigten
Begrenzungsflächen (9, 13) der Ausnehmungen (8) aufliegen, bevorzugt auf den ersten Begrenzungsflächen (9) der Ausnehmungen (8) anliegen.
20. Verfahren zur Herstellung mehrerer Streifen (1 1 ) zweier unterschiedlicher Metalle
und/oder metallischer Legierungen aus Bändern (1 , 2, 3), bei dem die Metalle und/oder metallische Legierungen miteinander durch Walzplattieren fest miteinander verbunden werden, wobei die Streifen (1 1 ) aus einem Band (10) hergestellt werden, das mit den Verfahrensschritten nach einem der vorangehenden Ansprüche hergestellt wurde, wobei nach der Herstellung des dritten Bands (10) der folgende Verfahrensschritt erfolgt:
E) das derart erzeugte dritte Band (10) wird in Streifen (1 1 ) getrennt.
21 . Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Verfahren
mehrere Batterieverbinder (10) oder Akkumulatorverbinder (10) hergestellt werden.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Trennen des erzeugten dritten Bands (10) durch Schneiden oder Stanzen in
Längsrichtung des dritten Bands (10) in dem Metall oder der metallischen Legierung des zweiten Bands (3) erfolgt und die Streifen (1 1 ) anschließend durch parallele Schnitte oder parallele Stanzungen senkrecht oder diagonal zur Längsrichtung des dritten Bands (3) erzeugt werden.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass im
Verfahrensschritt E) das erzeugte dritte Band (10) in Streifen (1 1 ) getrennt wird, die jeweils genau eine Verbindung zweier unterschiedlicher Materialien eines ersten Bands (1 , 2) und des zweiten Bands (3) enthalten, wobei der Bereich des dritten Bands (10), der aus dem zweiten Band (3) erzeugt wurde, getrennt wird und senkrecht oder diagonal dazu mehrere Trennungen zur Herstellung der Streifen (1 1 ) erfolgen.
24. Verwendung von metallischen Streifen (1 1 ) hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23 zur elektrischen Kontaktierung zumindest zweier
Batterieelemente oder zumindest zweier galvanischen Elemente.
25. Verfahren zur Herstellung eines Stanzgitters aus zwei oder drei unterschiedlichen
Metalle und/oder metallischen Legierungen aus Bändern (1 , 2, 3), bei dem die Metalle und/oder metallische Legierungen miteinander durch Walzplattieren fest miteinander verbunden werden, wobei das Stanzgitter aus einem Band (10) hergestellt wird, das mit den Verfahrensschritten nach einem der Ansprüche 1 bis 19 hergestellt wurde, wobei nach der Herstellung des dritten Bands (10) der folgende Verfahrensschritt erfolgt:
E) das derart erzeugte dritte Band (10) wird durch Ausstanzen von Bereichen des dritten Bands (10) in das Stanzgitter umgeformt.
26. Metallischer Streifen (1 1 ) bestehend aus zwei unterschiedlichen Metallen und/oder
Metalllegierungen, hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23.
27. Metallisches Band (10) bestehend aus zumindest zwei unterschiedlichen Metallen
und/oder Metalllegierungen, hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19.
28. Stanzgitter bestehend aus zwei oder drei unterschiedlichen Metallen und/oder
Metalllegierungen, hergestellt mit einem Verfahren nach Anspruch 25.
29. Batterie aufweisend mehrere Batterieelemente oder mehrere galvanische Zellen, wobei die Batterieelemente oder galvanischen Zellen mit metallischen Streifen (1 1 ) nach Anspruch 26 elektrisch verbunden sind.
30. Batterie nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieelemente oder die galvanischen Zellen mit den Streifen (1 1 ) elektrisch verschaltet sind.
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