WO2016030169A1 - Ultraschallschweissanlage mit einem amboss, einer sonotrode und einer absaugvorrichtung - Google Patents

Ultraschallschweissanlage mit einem amboss, einer sonotrode und einer absaugvorrichtung Download PDF

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WO2016030169A1
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WO
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ultrasonic welding
sealing element
sonotrode
particles
welding system
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PCT/EP2015/068250
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Markus Kohlberger
Holger Reinshagen
Martin Gerlach
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic welding apparatus and a method of operating the same according to the preamble of the independent claims.
  • a battery cell is an electrochemical energy storage device that, when discharged, converts the stored chemical energy into electrical energy through an electrochemical reaction. It is becoming apparent that in the future both in stationary applications, for example in
  • Wind turbines as well as in motor vehicles, as hybrid or
  • Electric vehicles are designed, and in electrical appliances new battery systems will be used, are placed on the very high demands in terms of reliability, safety, performance and service life. Due to their high energy density, in particular lithium-ion batteries are used as energy storage for electrically powered vehicles.
  • US 2013052531 A discloses an electrical storage device having an electrode assembly having a protruding portion. When contacting the electrode assembly with a
  • Pantograph is positioned a contact portion of the pantograph on an anvil of an ultrasonic welding machine, the protruding portion of the electrode assembly is placed on the contact portion and another component of the ultrasonic welding system positioned over it.
  • the welding is done by ultrasonic waves.
  • JP 2012204304 A is an ultrasonic welding machine with a
  • Air from outside the welding chamber can flow into the welding chamber, is delimited.
  • the object to be welded is placed in the welding chamber.
  • a unit sucks air from inside the welding chamber, removing solid particles from it.
  • Ultrasonic welding is a process for joining, for example, thermoplastics or metallic materials.
  • Ultrasonic transducer generates, for example, from alternating mechanical
  • Vibrations with ultrasonic frequency which are transmitted to a sonotrode. This transmits the vibrations under pressure to the components to be joined.
  • Surface friction in the joining zone of the components to be welded produces heat, by means of which the material of the corresponding components is plasticized. In this condition, the mates to be joined
  • the components are briefly cooled after the ultrasonic welding process. It is achieved a homogeneous solidification in the joining zone of the corresponding components, whereby exact welds are obtained with very good quality. Also advantageous in ultrasonic welding are fast process times and a high
  • an ultrasonic welding system in particular for welding electrodes to current conductors of batteries, in particular lithium-ion batteries, which discloses a device for aspirating
  • Particles and an ultrasonic welding method in particular for welding electrodes to current conductors of batteries, in particular lithium-ion batteries having the characterizing features of the independent claims.
  • Particles that form during the process of ultrasonic welding are sucked off directly and thus do not remain at the weld to be welded Hang component, thereby avoiding problems such as short circuits.
  • the device for extracting particles has a sealing element, in particular an elastic sealing element, which ensures that the device is sealed off for sucking off particles and the particles can be removed in a targeted manner. This also ensures that the particles neither into the environment of
  • Ultrasonic welding machine can still get out of this back into the welding chamber.
  • the sealing element between the anvil and sonotrode is arranged. This ensures that the space between the anvil and sonotrode is sealed dust-tight and particles can not escape between the anvil and sonotrode.
  • the sealing element is attached to the anvil and comes into sealing contact with the sonotrode during the welding process.
  • the sealing element is attached to the sonotrode and comes into sealing contact with the anvil during the welding process. Will the sonotrode after the
  • the sealing element is designed tubular.
  • the advantage here is that the sealing element is thus carried out in one piece and does not have to be attached at different locations, for example at least two lateral edge regions of the sonotrode or anvil, but only at one point, for example on the anvil or on the sonotrode.
  • the sealing element comprises elastomers. These materials have excellent sealing properties.
  • the elastomer comprises a rubber and / or a polyurethane. Materials made of rubber or polyurethane adapt to contours very well, so that a very good seal.
  • the rubber comprises, for example, an ethylene-propylene-diene (monomer) rubber (EPDM), a styrene-butadiene rubber (SBR) and / or a fluoro rubber.
  • EPDM ethylene-propylene-diene
  • SBR styrene-butadiene rubber
  • the sealing element comprises a foamed material, since foamed materials have a low weight and also have good sealing properties.
  • the device for extracting particles immediately after the weld is in the suction direction.
  • the particles can be sucked off directly at the point where they arise. This reduces the likelihood that the particles will come into contact with the components to be welded.
  • the device for extracting particles in the extension of the ultrasonic welding system runs in the suction direction and finally flows into a collecting container. As a result, no unnecessary space for the device for sucking particles is needed.
  • the device for sucking particles through a hole which runs in the anvil and finally leads into a collecting container again, no unnecessary space is needed.
  • an ultrasonic welding method with an ultrasonic welding system according to the invention is advantageous with the following steps
  • Figure 1 the schematic representation of an inventive
  • Ultrasonic welding machine in an open state with an anvil, to which a sealing element is attached and a sonotrode in a side view
  • Figure 2 the schematic representation of an inventive
  • Ultrasonic welding machine in an opened state with an anvil, to which a sealing element is attached and a sonotrode in a frontal three-dimensional view
  • Figure 3 the schematic representation of an inventive
  • Ultrasonic welding machine in an opened state with an anvil and a sonotrode, to which a sealing element is attached in a side view
  • Figure 4 the schematic representation of an inventive
  • Ultrasonic welding machine with an anvil, a sonotrode and a
  • Figure 5 the schematic representation of an inventive
  • Figure 7 the schematic representation of an inventive
  • Ultrasonic welding machine in a closed state with an anvil, a tubular sealing element and a sonotrode in a frontal view
  • FIG. 8 shows the schematic illustration of a sequence of an ultrasonic welding method according to the invention.
  • FIG. 1 shows an ultrasonic welding system 10 with a device 14 for sucking off particles, which comprises an anvil 2, a sonotrode 1 and a sealing element 3, which is arranged immediately after the welding point 4 in the suction direction 7.
  • the suction 7 is shown by an arrow.
  • FIG. 2 shows the ultrasonic welding system 10 according to FIG. 1 in a frontal view, a sealing element 3 in each case being arranged in the lateral edge regions of the anvil 2.
  • the ultrasonic welding system 10 is shown in an open state.
  • Figure 3 shows a particularly preferred embodiment of a
  • Ultrasonic welding machine 10 with a device 14 for sucking off particles, which comprises an anvil 2 and a sonotrode 1, on which a sealing element 3 is arranged.
  • the sealing element 3 is arranged immediately after the weld 4 in the suction 7.
  • the ultrasonic welding system 10 is shown in an open state.
  • FIG. 4 shows an ultrasonic welding system 10 with a device 14 for aspirating particles, with an anvil 2, a sonotrode 1 and a
  • Sealing element 3 which is arranged either on the anvil 2 or the sonotrode 1 immediately after the weld 4 in the suction 7. Through the sealing element 3, the anvil 2 and the sonotrode 1 come into a sealing contact. Air is sucked in from the areas next to sonotrode 1 and anvil 2 in the weld 4 before the weld 4 and ruptures Particles, which arise in the process of welding, in the suction 7 with him in the area between anvil 2 and sonotrode. 1
  • FIG. 5 shows the ultrasonic welding system 10 according to FIG. 4, the anvil 2 having a bore 5 in an advantageous embodiment.
  • the particles formed during welding are sucked into the suction direction 7 in the area between the anvil 2 and sonotrode 1, which are in sealing contact by the sealing element 3 after the weld 4.
  • the continuation of this device 14 for sucking particles passes through the bore 5 in the anvil 2.
  • the bore 5 opens, for example, in a collecting container, not shown.
  • FIG. 6 shows an alternative exemplary embodiment of an ultrasonic welding system 10 with a device 14 for sucking off particles 10 comprising an anvil 2, a sonotrode 1 and a tubular sealing element 3.
  • the tubular sealing element 3 is located immediately after the welding point 4 between the anvil 2 and the sonotrode 1 arranged.
  • the tubular sealing element 3 is in this case attached, for example, to the anvil 2 or the sonotrode 1.
  • the ultrasonic welding system 10 is shown in an open state.
  • FIG. 7 shows the ultrasonic welding system 10 according to FIG. 6 in one
  • the tubular sealing element 3 is in
  • the sealing element 3 particularly preferably comprises an elastomer, in particular a rubber and / or a polyurethane.
  • the rubber includes, for example, EPDM, SBR and / or fluoro rubber.
  • the sealing element 3 comprises a foamed material.
  • FIG. 8 shows the sequence of an ultrasonic welding process in two steps. In step a), the particles are sucked off during the process
  • Welding process instead of and in step b) is carried out a further suction of the particles immediately after the welding process.
  • Ultrasonic welding system 10 in this case in a closed state alternatively, the sonotrode 1 in this case can already be removed from the weld 4, for example by being driven upwards.
  • electrodes are in particular connected to current conductors of batteries, in particular
  • Lithium ion batteries Lithium ion batteries, welded. Furthermore, for example
  • the battery cell case may be ultrasonically welded to the battery cell lid.
  • Corresponding batteries are used, for example, in motor vehicles designed as hybrid or electric vehicles.
  • a device for aspirating particles analogous to the device for sucking off particles of the ultrasonic welding machine, in more
  • Welding systems are integrated, for example in plants for

Abstract

Es wird eine Ultraschallschweißanlage (10) mit einem Amboss (2) und einer Sonotrode (1), insbesondere zum Verschweißen von Elektroden an Stromableiter von Batterien, beschrieben, wobei die Ultraschallschweißanlage (10) eine Vorrichtung (14) zum Absaugen von Partikeln aufweist, wobei diese Vorrichtung (14) ein Dichtelement (3) aufweist.

Description

Beschreibung
Titel
ULTRASCHALLSCHWEISSANLAGE MIT EINEM AMBOSS,
EINER SONOTRODE UND EINER ABSAUGVORRICHTUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ultraschallschweißanlage sowie auf ein Verfahren zum Betrieb derselben gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
Stand der Technik
Eine Batteriezelle ist ein elektrochemischer Energiespeicher, der bei seiner Entladung die gespeicherte chemische Energie durch eine elektrochemische Reaktion in elektrische Energie umwandelt. Es zeichnet sich ab, dass in der Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen, beispielsweise in
Windkraftanlagen, als auch in Kraftfahrzeugen, die als Hybrid- oder
Elektrofahrzeuge ausgelegt sind, sowie bei Elektrogeräten neue Batteriesysteme zum Einsatz kommen werden, an die sehr hohen Anforderungen bezüglich Zuverlässigkeit, Sicherheit, Leistungsfähigkeit und Lebensdauer gestellt werden. Aufgrund ihrer großen Energiedichte werden insbesondere Lithiumionen- Batterien als Energiespeicher für elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge verwendet.
In der US 2013052531 A ist eine elektrische Speichervorrichtung mit einer Elektrodenanordnung, welche einen hervorstehenden Abschnitt aufweist, offenbart. Bei der Kontaktierung der Elektrodenanordnung mit einem
Stromabnehmer wird ein Kontaktabschnitt des Stromabnehmers auf einem Amboss einer Ultraschallschweißanlage positioniert, der hervorstehende Abschnitt der Elektrodenanordnung wird auf dem Kontaktabschnitt platziert und ein weiteres Bauteil der Ultraschallschweißanlage darüber positioniert. Die Verschweißung erfolgt durch Ultraschallwellen.
In der JP 2012204304 A ist eine Ultraschallschweißanlage mit einer
Schweißkammer offenbart, welche durch Wände mit Öffnungen, durch welche
Luft von außerhalb der Schweißkammer in die Schweißkammer strömen kann, abgegrenzt ist. In der Schweißkammer wird das zu schweißende Objekt platziert. Eine Einheit saugt Luft aus dem Inneren der Schweißkammer und entfernt so feste Partikel aus dieser.
Offenbarung der Erfindung
Ultraschallschweißen ist ein Verfahren zum Fügen von beispielsweise thermoplastischen Kunststoffen oder metallischen Werkstoffen. Ein
Ultraschallwandler erzeugt beispielsweise aus Wechselstrom mechanische
Schwingungen mit Ultraschallfrequenz, welche auf eine Sonotrode übertragen werden. Diese überträgt die Schwingungen unter Druck auf die zu fügenden Bauteile. Durch Grenzflächenreibung in der Fügezone der zu verschweißenden Bauteile entsteht Wärme, durch welche das Material der entsprechenden Bauteile plastifiziert wird. In diesem Zustand verbinden sich die zu fügenden
Bauteile. Insbesondere unter Beibehaltung des Fügedrucks werden die Bauteile nach dem Ultraschallschweißvorgang kurz abgekühlt. Es wird eine homogene Verfestigung in der Fügezone der entsprechenden Bauteile erreicht, wodurch exakte Schweißnähte mit sehr guter Qualität erhalten werden. Weiterhin vorteilhaft beim Ultraschallschweißen sind schnelle Prozesszeiten und eine hohe
Wirtschaftlichkeit.
Erfindungsgemäß wird eine Ultraschallschweißanlage, insbesondere zum Verschweißen von Elektroden an Stromableiter von Batterien, insbesondere Lithiumionen-Batterien offenbart, welche eine Vorrichtung zum Absaugen von
Partikeln aufweist sowie ein Ultraschallschweißverfahren, insbesondere zum Verschweißen von Elektroden an Stromableiter von Batterien, insbesondere Lithiumionen-Batterien mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Partikel, die beim Vorgang des Ultraschallschweißens entstehen, werden direkt abgesaugt und bleiben somit nicht an dem zu schweißenden Bauteil hängen, wodurch Probleme wie beispielsweise Kurzschlüsse vermieden werden. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Vorrichtung zum Absaugen von Partikeln ein Dichtelement aufweist insbesondere ein elastisches Dichtelement, welches sicherstellt, dass die Vorrichtung zum Absaugen von Partikeln abgedichtet ist und die Partikel gezielt abgeführt werden können. Dadurch ist zudem sichergestellt, dass die Partikel weder in die Umgebung der
Ultraschallschweißanlage noch aus dieser zurück in die Schweißkammer gelangen können.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
So ist es von Vorteil, wenn das Dichtelement zwischen Amboss und Sonotrode angeordnet ist. Dadurch wird sichergestellt, dass der Raum zwischen Amboss und Sonotrode staubdicht abgedichtet ist und Partikel nicht zwischen Amboss und Sonotrode entweichen können.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Dichtelement am Amboss angebracht und kommt während des Schweißprozesses mit der Sonotrode in abdichtenden Kontakt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Dichtelement an der Sonotrode angebracht, und kommt während des Schweißprozesses mit dem Amboss in abdichtenden Kontakt. Wird die Sonotrode nach dem
Schweißvorgang von der Schweißstelle entfernt, also beispielsweise nach oben gefahren, so behindert das Dichtelement keine weitere Arbeitsschritte da es zusammen mit der Sonotrode nach oben gefahren wird.
In einer alternativen Ausführungsform ist das Dichtelement schlauchförmig ausgeführt. Vorteilhaft hierbei ist, dass das Dichtelement somit einteilig ausgeführt ist und nicht an unterschiedlichen Stellen angebracht werden muss, beispielsweise an mindestens zwei seitlichen Randbereichen der Sonotrode oder des Amboss, sondern nur an einer Stelle, beispielsweise am Amboss oder an der Sonotrode. Desweiteren ist es von Vorteil, wenn das Dichtelement Elastomere umfasst. Diese Materialien weisen hervorragende Dichteigenschaften auf. Zudem ist es von Vorteil wenn das Elastomer ein Gummi und/oder ein Polyurethan umfasst. Materialien aus Gummi oder Polyurethan passen sich Konturen sehr gut an, so dass eine sehr gute Abdichtung erfolgt. Außerdem ist es von Vorteil, wenn der Gummi beispielsweise einen Ethylen-Propylen-Dien-(Monomer)-Kautschuk (EPDM), einen Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und/oder einen Fluor- Kautschuk umfasst. Zudem ist es von Vorteil, wenn das Dichtelement ein aufgeschäumtes Material umfasst, da aufgeschäumte Materialien ein geringes Gewicht aufweisen und zudem gute Dichteigenschaften besitzen.
Desweiteren ist es von Vorteil, wenn sich die Vorrichtung zum Absaugen von Partikeln unmittelbar nach der Schweißstelle in Absaugrichtung befindet. Somit können die Partikel direkt an der Stelle abgesaugt werden, an der sie entstehen. Hiermit schwindet die Wahrscheinlichkeit, dass die Partikel mit den zu schweißenden Bauteilen in Kontakt kommen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform verläuft die Vorrichtung zum Absaugen von Partikeln in der Verlängerung der Ultraschallschweißanlage in Absaugrichtung und mündet schließlich in einen Sammelbehälter. Hierdurch wird kein unnötiger Platz für die Vorrichtung zum Absaugen von Partikeln benötigt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Vorrichtung zum Absaugen von Partikeln durch eine Bohrung, welche im Amboss verläuft geführt und mündet schließlich in einen Sammelbehälter. Auch hier wird kein unnötiger Platz benötigt.
Desweiteren ist ein Ultraschallschweißverfahren mit einer erfindungsgemäßen Ultraschallschweißanlage von Vorteil mit den folgenden Schritten
a) Absaugen der Partikel während des Schweißvorgangs und
b) Weiteres Absaugen der Partikel unmittelbar nach dem Schweißvorgang.
Wird nach dem Schweißvorgang weiter abgesaugt so werden Partikel nahezu restlos von den zu schweißenden Bauteilen und aus der Umgebung der Schweißstelle entfernt. Kurze Beschreibung der Zeichnung:
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1: die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Ultraschallschweißanlage in einem geöffneten Zustand mit einem Amboss, an welchem ein Dichtelement angebracht ist und einer Sonotrode in einer seitlichen Ansicht,
Figur 2: die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Ultraschallschweißanlage in einem geöffneten Zustand mit einem Amboss, an welchem ein Dichtelement angebracht ist und einer Sonotrode in einer frontalen dreidimensionalen Ansicht,
Figur 3: die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Ultraschallschweißanlage in einem geöffneten Zustand mit einem Amboss und einer Sonotrode, an welcher ein Dichtelement angebracht ist in einer seitlichen Ansicht,
Figur 4: die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Ultraschallschweißanlage mit einem Amboss, einer Sonotrode und einem
Dichtelement in einem geschlossenen Zustand,
Figur 5: die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Ultraschallschweißanlage in einem geschlossenen Zustand mit einem Amboss mit Bohrung, einer Sonotrode und einem Dichtelement in einer seitlichen Ansicht, Figur 6: die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Ultraschallschweißanlage in einem geöffneten Zustand mit einem Amboss,
einem schlauchförmigen Dichtelement und einer Sonotrode in einer frontalen dreidimensionalen Ansicht, Figur 7: die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Ultraschallschweißanlage in einem geschlossenen Zustand mit einem Amboss, einem schlauchförmigen Dichtelement und einer Sonotrode in einer frontalen Ansicht, und
Figur 8: die schematische Darstellung eines Ablaufs eines erfindungsgemäßen Ultraschallschweißverfahrens.
Ausführungsformen der Erfindung
In Figur 1 ist eine Ultraschallschweißanlage 10 mit einer Vorrichtung 14 zum Absaugen von Partikeln dargestellt, welche einen Amboss 2, eine Sonotrode 1 und ein Dichtelement 3, welches unmittelbar nach der Schweißstelle 4 in Absaugrichtung 7 angeordnet ist, umfasst. Die Absaugrichtung 7 ist durch einen Pfeil dargestellt.
Figur 2 zeigt die Ultraschallschweißanlage 10 gemäß Figur 1 in einer frontalen Ansicht, wobei hier jeweils ein Dichtelement 3 in den seitlichen Randbereichen des Amboss 2 angeordnet ist. Die Ultraschallschweißanlage 10 ist in einem geöffneten Zustand dargestellt.
Figur 3 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Ultraschallschweißanlage 10 mit einer Vorrichtung 14 zum Absaugen von Partikeln, welche einen Amboss 2 und eine Sonotrode 1, an welcher ein Dichtelement 3 angeordnet ist, umfasst. Das Dichtelement 3 ist unmittelbar nach der Schweißstelle 4 in Absaugrichtung 7 angeordnet. Die Ultraschallschweißanlage 10 ist in einem geöffneten Zustand dargestellt.
Figur 4 zeigt eine Ultraschallschweißanlage 10 mit einer Vorrichtung 14 zum Absaugen von Partikeln, mit einem Amboss 2, einer Sonotrode 1 und einem
Dichtelement 3, welches entweder am Amboss 2 oder der Sonotrode 1 unmittelbar nach der Schweißstelle 4 in Absaugrichtung 7 angeordnet ist. Durch das Dichtelement 3 kommen der Amboss 2 und die Sonotrode 1 in einen abdichtenden Kontakt. Luft wird vor der Schweißstelle 4 aus den Bereichen neben Sonotrode 1 und Amboss 2 in die Schweißstelle 4 eingesogen und reißt Partikel, welche beim Vorgang des Schweißens entstehen, in Absaugrichtung 7 mit sich in den Bereich zwischen Amboss 2 und Sonotrode 1.
In Figur 5 ist die Ultraschallschweißanlage 10 gemäß Figur 4 dargestellt, wobei der Amboss 2 in einer vorteilhaften Ausführungsform eine Bohrung 5 aufweist.
Die beim Schweißen entstehenden Partikel werden nach der Schweißstelle 4 in Absaugrichtung 7 in den Bereich zwischen Amboss 2 und Sonotrode 1, welche durch das Dichtelement 3 in abdichtendem Kontakt stehen, hineingesogen. Die Weiterführung dieser Vorrichtung 14 zum Absaugen von Partikeln verläuft durch die Bohrung 5 im Amboss 2. Die Bohrung 5 mündet beispielsweise in einem nicht dargestellten Sammelbehälter.
Figur 6 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Ultraschallschweißanlage 10 mit einer Vorrichtung 14 zum Absaugen von Partikeln 10 umfassend einen Amboss 2, eine Sonotrode 1 und ein schlauchförmiges Dichtelement 3. Das schlauchförmige Dichtelement 3 ist unmittelbar nach der Schweißstelle 4 zwischen dem Amboss 2 und der Sonotrode 1 angeordnet. Das schlauchförmige Dichtelement 3 ist hierbei beispielsweise am Amboss 2 oder der Sonotrode 1 befestigt. Die Ultraschallschweißanlage 10 ist in einem geöffneten Zustand dargestellt.
Figur 7 zeigt die Ultraschallschweißanlage 10 gemäß Figur 6 in einem
geschlossenen Zustand. Das schlauchförmige Dichtelement 3 wird beim
Schließen der Ultraschallschweißanlage 10 durch den Amboss 2 und die
Sonotrode 1 zusammen gedrückt, wodurch seitlich der Ultraschallschweißanlage 10 Ausstülpungen des schlauchförmigen Dichtelements 3 entstehen. Beim Vorgang des Schweißens entstehen Partikel an der Schweißstelle 4, welche in Absaugrichtung 7 in den Bereich zwischen Amboss 2 und Sonotrode 1, sowie in Absaugrichtung 7 in den Ausstülpungen des schlauchförmigen Dichtelements 3 abgesogen werden.
In allen Ausführungsformen umfasst das Dichtelement 3 besonders bevorzugt ein Elastomer, insbesondere ein Gummi und/oder ein Polyurethan. Der Gummi umfasst beispielsweise EPDM, SBR und/oder Fluor- Kautschuk. Alternativ umfasst das Dichtelement 3 ein aufgeschäumtes Material. In Figur 8 ist der Ablauf eines Ultraschallschweißverfahrens in zwei Schritten dargestellt. In Schritt a) findet ein Absaugen der Partikel während des
Schweißvorgangs statt und in Schritt b) erfolgt ein weiteres Absaugen der Partikel unmittelbar nach dem Schweißvorgang. Bevorzugt verbleibt die
Ultraschallschweißanlage 10 hierbei in einem geschlossenen Zustand, alternativ kann die Sonotrode 1 hierbei bereits von der Schweißstelle 4 entfernt werden, beispielsweise indem sie nach oben gefahren wird.
Mit der erfindungsgemäßen Ultraschallschweißanlage nach den Figuren 1-7 und dem erfindungsgemäßen Ultraschallschweißverfahren nach Figur 8 werden insbesondere Elektroden an Stromableiter von Batterien, insbesondere
Lithiumionen-Batterien, geschweißt. Desweiteren werden beispielsweise
Zellverbinder und/oder elektrische Kontakte beim Modul- und Zellverbau ultraschallgeschweißt. Zudem kann beispielsweise das Batteriezellgehäuse mit dem Batteriezelldeckel ultraschallverschweißt sein.
Entsprechende Batterien finden beispielsweise in Kraftfahrzeugen, die als Hybrid- oder Elektrofahrzeuge ausgelegt sind Anwendung.
Auch kann eine Vorrichtung zum Absaugen von Partikeln, analog der Vorrichtung zum Absaugen von Partikeln der Ultraschallschweißanlage, in weitere
Schweißanlagen integriert werden, beispielsweise in Anlagen zum
Widerstandspunktschweißen oder Laserschweißen.

Claims

Ansprüche
Anspruch 1
Ultraschallschweißanlage (10) mit einem Amboss (2) und einer Sonotrode (1), insbesondere zum Verschweißen von Elektroden an Stromableiter von Batterien, insbesondere Lithiumionen- Batterien, dadurch gekennzeichnet, dass die
Ultraschallschweißanlage (10) eine Vorrichtung (14) zum Absaugen von Partikeln aufweist, welche zumindest ein Dichtelement (3), insbesondere ein elastisches
Dichtelement (3) umfasst.
Anspruch 2
Ultraschallschweißanlage (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Dichtelement (3) zwischen Amboss (2) und Sonotrode (1) angeordnet ist.
Anspruch 3
Ultraschallschweißanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Dichtelement (3) am Amboss (2) angebracht ist und während des Schweißprozesses mit der Sonotrode (1) in abdichtenden Kontakt kommt.
Anspruch 4
Ultraschallschweißanlage (10) nach der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Dichtelement (3) an der Sonotrode (1) angebracht ist, und während des Schweißprozesses mit dem Amboss (2) in
abdichtenden Kontakt kommt.
Anspruch 5
Ultraschallschweißanlage (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Dichtelement (3) schlauchförmig ist. Anspruch 6
Ultraschallschweißanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Dichtelement (3) ein Elastomer umfasst.
Anspruch 7
Ultraschallschweißanlage (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer Gummi, und/oder Polyurethan umfasst.
Anspruch 8
Ultraschallschweißanlage (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gummi EPDM, SBR und/oder Fluor- Kautschuk umfasst.
Anspruch 9
Ultraschallschweißanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (3) ein aufgeschäumtes Material umfasst.
Anspruch 10
Ultraschallschweißanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vorrichtung (14) zum Absaugen von Partikeln unmittelbar nach einer Schweißstelle (4) in Absaugrichtung (7) befindet.
Anspruch 11
Ultraschallschweißanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterführung der Vorrichtung (14) zum Absaugen von Partikeln in der Verlängerung der Ultraschallschweißanlage (10) verläuft und schließlich in einen Sammelbehälter mündet.
Anspruch 12
Ultraschallschweißanlage (10) nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch
gekennzeichnet, dass die Weiterführung der Vorrichtung (14) zum Absaugen von Partikeln durch eine Bohrung (5) im Amboss (2) verläuft und schließlich in einen Sammelbehälter mündet. Anspruch 13
Ultraschallschweißverfahren mit einer Ultraschallschweißanlage (10) nach einem der Ansprüche 1-12, insbesondere zum Verschweißen von Elektroden an Stromableiter von Batterien, insbesondere Lithiumionen-Batterien, dadurch gekennzeichnet, dass Partikel, welche insbesondere beim Vorgang des
Schweißens entstehen, durch eine Vorrichtung (14) zum Absaugen von
Partikeln, welche zumindest ein Dichtelement (3), insbesondere ein elastisches Dichtelement (3) umfasst, abgesaugt werden, enthaltend die folgenden Schritte: a) Absaugen der Partikel während des Schweißvorgangs und
b) weiteres Absaugen der Partikel unmittelbar nach dem Schweißvorgang
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3599627A1 (de) * 2018-07-24 2020-01-29 Armor Herstellungsverfahren eines stromkollektors und entsprechende vorrichtungen

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016208238A1 (ja) * 2015-06-25 2016-12-29 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 電気化学デバイスの製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5199593A (en) * 1990-08-14 1993-04-06 Fuji Photo Film Co., Ltd. Plastic case having improved ultrasonic welds between halves thereof and method for producing same
JPH1110742A (ja) * 1997-06-24 1999-01-19 Fuji Photo Film Co Ltd 磁気テープカートリッジ用リールの溶着方法及び溶着装置
CN201632760U (zh) * 2009-12-10 2010-11-17 天津力神电池股份有限公司 一种锂离子电池焊台上的自动除尘装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6152350A (en) * 1997-06-19 2000-11-28 Fuji Photo Film Co., Ltd. Ultrasonic welding device and method, and a magnetic tape cartridge reel welding device and method
JP5008787B2 (ja) * 2000-04-10 2012-08-22 パナソニック株式会社 電池用電極及びその製造方法
DE10028634A1 (de) * 2000-06-09 2001-12-13 Ultrasonics Steckmann Gmbh Ultraschallsiegeleinrichtung zum Veriegeln von flächigen Objekten
US7896219B2 (en) * 2009-03-03 2011-03-01 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for ultrasonic welding of terminals
DE102010043090A1 (de) * 2010-10-29 2012-05-03 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum Trennen eines Packstoffs für eine Verpackung
JP2012204304A (ja) 2011-03-28 2012-10-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 溶接装置
CN105977057B (zh) 2011-08-31 2019-07-05 株式会社杰士汤浅国际 蓄电元件
CN203003334U (zh) * 2012-11-23 2013-06-19 合肥国轩高科动力能源股份公司 一种去除锂离子电池极柱焊接时产生的金属屑的装置
CN103272821A (zh) * 2013-06-06 2013-09-04 天津力神电池股份有限公司 一种电极材料的表面除尘工装

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5199593A (en) * 1990-08-14 1993-04-06 Fuji Photo Film Co., Ltd. Plastic case having improved ultrasonic welds between halves thereof and method for producing same
JPH1110742A (ja) * 1997-06-24 1999-01-19 Fuji Photo Film Co Ltd 磁気テープカートリッジ用リールの溶着方法及び溶着装置
CN201632760U (zh) * 2009-12-10 2010-11-17 天津力神电池股份有限公司 一种锂离子电池焊台上的自动除尘装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3599627A1 (de) * 2018-07-24 2020-01-29 Armor Herstellungsverfahren eines stromkollektors und entsprechende vorrichtungen
FR3084529A1 (fr) * 2018-07-24 2020-01-31 Armor Procede de fabrication d'un collecteur de courant et dispositifs associes
US11594711B2 (en) 2018-07-24 2023-02-28 Armor Method for fabricating a current collector and associated devices

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