WO2019052819A1 - Method for producing an electrode arrangement, electrode arrangement and battery cell comprising at least one electrode arrangement - Google Patents

Method for producing an electrode arrangement, electrode arrangement and battery cell comprising at least one electrode arrangement Download PDF

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WO2019052819A1
WO2019052819A1 PCT/EP2018/073303 EP2018073303W WO2019052819A1 WO 2019052819 A1 WO2019052819 A1 WO 2019052819A1 EP 2018073303 W EP2018073303 W EP 2018073303W WO 2019052819 A1 WO2019052819 A1 WO 2019052819A1
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WO
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adhesive
application
separator film
electrode unit
active material
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PCT/EP2018/073303
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German (de)
French (fr)
Inventor
Johannes Proell
Andreas RINGK
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M4/00—Electrodes
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    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
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    • H01M4/0407—Methods of deposition of the material by coating on an electrolyte layer
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an electrode arrangement in which a first separator film is provided, an electrode unit is placed on the first separator film, a second separator film is placed on the free side of the electrode unit and the two separator films are connected to each other by means of an adhesive or a polymer , Further aspects of the invention relate to an electrode arrangement produced according to this method and to a battery cell which comprises at least one such electrode arrangement.
  • Electrical energy can be stored using batteries. In the process, chemical reaction energy is converted into electrical energy in the battery.
  • a primary battery can only be discharged once. The discharge is irreversible and the primary battery can not be recharged.
  • secondary batteries which are also referred to as accumulators, are rechargeable. The following is the general
  • the term battery is used for both primary and secondary batteries.
  • lithium-ion batteries are known, which are characterized by a high energy density.
  • the lithium-ion battery essentially comprises a cathode, an anode, a separator arranged between the anode and cathode, and an ion-conducting electrolyte.
  • the separator has the task of electrically separating anode and cathode from each other, with an ion conduction through the separator is made possible.
  • US 2015/0140394 A1 discloses a method for producing a battery, in which a surface is formed on the surface of a conductive substrate
  • a frame region is defined on which at least partially an adhesive is applied, wherein an area surrounded by the frame area inner region remains substantially free of adhesive.
  • a cathode material is applied to this inner region.
  • a cathode current collector is
  • the cathode material On the cathode material is a
  • Electrolytic material applied which is electrically insulating, but is conductive for ions.
  • An anode material is then applied to the electrolyte material, wherein a cathode current collector is electrically conductively connected to the anode material and projects beyond the substrate.
  • the substrate is folded together with the layers arranged thereon, wherein the resulting battery is sealed with the applied adhesive.
  • a device for the continuous production of battery cells in which a separator material is unwound from a roll, a surface of the separator is coated with an adhesive, an electrode plate is placed on the separator and by means of heat bonding between the separator and the electrode plate is produced.
  • a method for producing an electrode arrangement comprises, in a first step, providing a first
  • a first application of an adhesive takes place according to a first predetermined application pattern on the first Separatorfolie, wherein a first adhesive application is formed.
  • the adhesive is then at least partially cured. This is followed by providing an electrode unit and placing the electrode unit on the first separator film, wherein the
  • Electrode unit comprises a first active material layer, a current collector and a second active material layer.
  • the electrode unit is placed on the first separator film such that the first active material layer directly adjoins the first separator film. This is followed by a second application of the adhesive according to a predetermined second order pattern, wherein a second
  • Adhesive application arises, which at least partially on the first
  • Adhesive application rests.
  • the first order pattern and the second order pattern are selected identically.
  • the second application is
  • Laying electrode unit wherein the second separator film is connected by means of the applied during the first and the second application adhesive with the first separator film.
  • Adhesive application in each case directly after application, preferably correspond to the thickness of the first or the second active material layer of the electrode unit or are preferably selected to be slightly thicker. Therefore, it is preferred that the thickness of the first adhesive application be in the range of 80% to 120% of the first application before performing the steps subsequent to the first application
  • Thickness of the first active material layer is located. It is also preferred that the thickness of the second adhesive application be within the range of 80% to 120% of the thickness of the second active material layer prior to the execution of the steps subsequent to the second application. Particularly preferred for the first adhesive application and / or for the second adhesive application is a thickness in the range from 100% to 120% of the thickness of the first and second active material layers, respectively.
  • the first application and / or the second application of the adhesive can each take place in the form of one layer or in the form of several layers.
  • the same application pattern is used, so that the individual layers of a
  • Adhesive coating on top of each other. If the application takes place in the form of several layers, after the application of each of the layers, at least partial curing of the previously applied layers of the adhesive can take place. Furthermore, it is conceivable such a
  • Intermediate curing only to be carried out when two or more layers have been applied. For example, such intermediate curing may occur every two to five layers.
  • the application pattern used to apply the adhesive preferably comprises one or more continuous adhesive lines.
  • the application pattern used may comprise individual adhesive dots which are arranged, for example, along a straight line.
  • an outer region is defined on the first separator film which is provided for a connection between the first separator film and the second separator film.
  • the inner region is preferably designed to be continuous.
  • the inner region may, for example, be rectangular, with the outer region at least partially enclosing the inner region.
  • the inner region is preferably as a contiguous strip-shaped region on which the first separator film represents
  • the outer region can not be configured contiguously and executed in the form of two strips are each adjacent to a side of the inner region, so that seen along the width of the material web, a first outer region, the inner region and a second outer region are arranged.
  • each of the first and the second outer region in each case one or more continuous adhesive lines are applied, wherein the adhesive lines extend along a transport direction of the material web, wherein each of the first and the second outer region each comprise at least one continuous adhesive line.
  • the adhesive lines extend along a transport direction of the material web, wherein each of the first and the second outer region each comprise at least one continuous adhesive line.
  • glue dots can be arranged in particular along a line, which line preferably extends in the transport direction of the material web.
  • the first and the second outer region each comprise at least one line along which individual adhesive dots are applied.
  • the one or more continuous adhesive line preferably has a thickness which is in the range from 10 ⁇ m to 400 ⁇ m.
  • a ratio of width to thickness is preferably in the range of 0.5: 1 to 2: 1.
  • the thickness of the adhesive is in this case indicated along a direction which runs perpendicular to the surface of the first separator film and corresponds to the stacking direction during the production of the electrode arrangement.
  • the width of a continuous adhesive line is indicated along a direction which is perpendicular to the thickness and perpendicular to the direction of the line along which the adhesive is applied.
  • the adhesive points When applying the adhesive in the form of individual adhesive dots, the adhesive points preferably have a thickness which is in the range of 10 ⁇ to 400 ⁇ . A diameter of such adhesive point is preferably in the range of 10 ⁇ to 400 ⁇ . The diameter of a
  • Adhesive point is related to a plane that corresponds to the level of the first separator.
  • a ratio of diameter to thickness is preferably in the range of 0.5: 1 to 2: 1.
  • the electrode unit preferably further includes a Ableitfähnchen connected to the current collector, which protrudes beyond the first Separatorfolie after laying on the first separator and optionally at least partially rests on the applied by the first adhesive application adhesive. About the Ableitfähnchen an electrical contacting of the electrode unit is possible.
  • the adhesive applied in the previous steps is preferably completely cured.
  • the applied adhesive is preferably a polymer.
  • the applied adhesive is preferably a by means of electromagnetic radiation, in particular UV radiation curable adhesive.
  • UV radiation is in particular electromagnetic radiation having a wavelength in the range from about 200 nm to 380 nm.
  • adhesives which cure by means of UV radiation are acrylates, such as, for example, Vitralit®
  • an adhesive may be used which is cured by the action of heat.
  • Hotmelt adhesives which are processed in a heated state and cure by cooling.
  • Hotmelt adhesives based on olefins such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP).
  • a suitable hotmelt adhesive is, for example, Technomelt® AS4206 from Henkel.
  • the application of the adhesive takes place in the case of a job in the form of continuous lines of adhesive, preferably with a dispenser, is continuously discharged from the adhesive.
  • an applicator head which can selectively deliver individual drops of adhesive on request.
  • Application heads are also referred to as jet dispensers or jetties.
  • the electrode unit used for producing the electrode arrangement is preferably an electrode unit which is suitable for producing a lithium-ion battery. This is in particular a suitable as a cathode or anode of a lithium-ion battery
  • An electrode unit designed as an anode preferably comprises a current conductor, which consists for example of copper, and a lithium-containing active material for the first active material layer and / or for the second active material layer.
  • a current conductor which consists for example of copper
  • a lithium-containing active material for the first active material layer and / or for the second active material layer.
  • metallic lithium is used as
  • Active materials of the anode are pure lithium as well as graphite, silicon and modified graphite.
  • the current conductor is preferably made of aluminum and the first
  • Active material layer and / or the second active material layer comprise a cathode material, which can reversibly intercalate lithium ions and re-store.
  • suitable active materials of the cathode are in particular metal oxides such.
  • B NCA Nickel Cobalt Aluminum Oxide
  • NCM Nickel Cobalt Manganese Oxide
  • the Separatorfolie is designed so that it acts electrically insulating, but is permeable to lithium ions.
  • Suitable materials for the separator film include porous plastic films, for example based on polyethylene or polypropylene. Also suitable are, in particular, polyethylene-coated or polypropylene-coated ceramic films.
  • a liquid electrolyte which contains, for example, the lithium-conductive salt lithium hexa-fluorophosphate (LiPF6) dissolved in organic solvents.
  • LiPF6 lithium hexa-fluorophosphate
  • the invention further relates to an electrode assembly which has been produced by one of the described methods. Depending on the selection of
  • Electrode unit the electrode assembly is a recorded in a separator pocket cathode or anode for a battery cell.
  • the electrode assembly can be combined into a galvanic element by combining an electrode assembly containing a cathode as an electrode unit with an anode and an electrolyte and accommodating it in a housing. It is also possible to combine an electrode arrangement, which contains an anode as the electrode unit, with a cathode and an electrolyte and to receive them in a housing.
  • electrode stacks can be produced in which one of the described electrode arrangements, which have an electrode unit enclosed between the separator foils, is stacked alternately with in each case one further electrode.
  • the electrode unit arranged between the two separator foils is designed as a cathode, so that the electrode arrangement is stacked alternately with anodes and in another
  • Embodiment is taken in each case between two Separatorfolien an anode as the electrode unit, so that the electrode assembly is stacked alternately with a cathode.
  • Another aspect of the invention relates to a battery cell, which comprises at least one of the described electrode arrangement.
  • Electrode arrangement can be combined in particular with other electrodes as well as with an electrolyte.
  • the battery cells can be used in particular in connection with electric vehicles, in particular with hybrid vehicles, or else for electrically driven tools. Advantages of the invention
  • Separator foils is included.
  • the two Separatorfolien be glued together, so that a separator pocket is created.
  • the separator used for the connection of the two separator films should be applied in such a way that the thickness of the adhesive has a thickness of the thickness between the two separator films
  • Adhesive application for example in the form of a continuous adhesive line or
  • Adhesive bead or in the form of adhesive drops is the glue line or bead at least as wide as the glue line or bead is thick. In the usual order of adhesive drops applies accordingly that a diameter of the adhesive drop is at least as large as its thickness. To achieve the desired thickness of the adhesive application is thus comparatively much
  • Adhesive are applied, wherein preferably in each case the same application pattern is used and the at least two adhesive layers are at least partially superposed. In the preferred ideal case, the respective individual layers of the adhesive are superposed without an offset. Since before the second application made at least partial curing of the first adhesive application was, there is no bleeding of the first adhesive application, the first
  • Adhesive application is dimensionally stable. If in each case a layer of adhesive is applied during the first application of adhesive and during the second application of adhesive, a total of two layers of adhesive are applied, and in this way a total thickness of the adhesive can be achieved which is substantially greater than that
  • Width of a continuous glue line or as the diameter of an adhesive point For example, with a total of two layers, a ratio of thickness to width or thickness to diameter of 2: 1 can be achieved.
  • each case several layers of the adhesive are applied during the first application and / or during the second application.
  • the ratio between thickness and width or thickness and diameter can be further improved, so that a glue application with a large thickness at relatively small width or
  • Diameter is achieved.
  • attainable thicknesses in the range of 10 ⁇ to 400 ⁇ at widths and diameters of 10 ⁇ to 400 ⁇ .
  • achievable ratios of thickness to width of an adhesive line or thickness to the diameter of an adhesive point are for example in the range of 0.5: 1 to 10: 1.
  • Adhesive amount is applied as a single layer, the amount of adhesive required for an adhesive application thickness can be significantly reduced, whereby in a battery cell more space for active material is available and thus advantageously the power density of a corresponding battery cell is improved.
  • the adhesive may also be used to seal the electrode unit at the edges of the adhesive
  • Electrode unit done.
  • the applied adhesive serves as
  • Sealing material which otherwise would have to be arranged separately on the edges of the electrode unit.
  • the behavior of a battery cell, which contains the electrode assembly can be improved, as this, for example, the lithium plating, at which arranges metallic lithium above the active material of the electrode, prevented or at least reduced.
  • an adhesive line continuous adhesive line can reduce migration of particles through the cell, thereby further increasing the reliability of a battery cell. Another advantage can be seen in the fact that the adhesive seam gives the electrode assembly additional stability.
  • Figure 1 is a schematic perspective view of a first
  • Figure 2 is a schematic representation of the top of the first
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of a first embodiment of the electrode arrangement
  • FIG. 4 shows a schematic sectional illustration of a second embodiment of the electrode arrangement
  • Figure 5 is a schematic perspective view of a second
  • Figure 6 is a schematic representation of the top of the second
  • Figure 1 shows a first embodiment of the method according to the invention schematically, wherein Figure 1 is a perspective view.
  • a first separator film 12 is transported along a transport direction 40.
  • the first separator sheet 12 is provided in the form of a continuous material which is received, for example, on a roll and unwound for processing.
  • Separator film 12 is divided in the first embodiment variant shown in Figure 1 into three strip-shaped regions, along the width of the first Separatorfolie 12, ie along a direction perpendicular to the transport direction 40, the first Separatorfolie 12 in this order, a first outer region 52, an inner Area 54 and second outer area 56 has.
  • the first outer region 52 and the second outer region 56 represent areas in which an adhesive application will take place.
  • the inner region 54 remains free of adhesive.
  • two first dispensers 30 are provided, via which a continuous adhesive line 48 is applied in each case in the first outer region 52 and in the second outer region 56.
  • a first light source 32 is arranged both for the first outer region 52 and for the second outer region 56.
  • UV light is emitted, which is suitable for partially curing the applied adhesive.
  • the respective adhesive lines 48 are partially cured, so that the adhesive lines are dimensionally stable.
  • dimensional stability is understood to mean that the continuous adhesive lines 48 applied by the first dispensers 30 do not run, ie that the ratio between the thickness of the adhesive line 48 and the width of the adhesive line 48 does not change.
  • the partially cured adhesive is not fully cured so that it can bond to a subsequently applied adhesive line 48.
  • the by the first dispenser 30 applied continuous adhesive lines 48 represent the first adhesive application 16.
  • Adhesive lines 48, an electrode unit 20 is placed on the inner region 54 of the first Separatorfolie 12.
  • the electrode unit 20 has a first active material layer 22, a current conductor 24 and a second one
  • the electrode unit 20 further comprises an arrester tab 28 which is electrically connected to the current conductor 24 of FIG. 1
  • Electrode unit 20 is connected.
  • the Ableiterfähnchen 28 protrudes beyond the first Separatorfolie 12 and thus lies on the means of the first
  • Dispenser 30 applied adhesive line 48 and the first adhesive application 16 on.
  • Electrode unit 20 completely within the inner region 54 on the first Separatorfolie 12, so that the first active material layer 22 of the
  • Electrode unit 20 is directly connected to the first Separatorfolie 12.
  • a second application of adhesive takes place.
  • the second application is again such that continuous adhesive lines 48 are dispensed, forming a second adhesive application 18.
  • the second adhesive application 18 takes place according to the same pattern as for the first
  • Adhesive application 16 so that the continuous adhesive lines 48 delivered by the second dispensers 31 lie directly on the continuous adhesive lines 48 emitted by the first dispensers 30. Only at the point at which the Ab qualifyingdähnchen 28 rests on the first adhesive application 16 or on the output by the first dispenser 30 adhesive line 48, the second adhesive application 18 takes place on the Ableitfumblenchen 28th
  • a partial curing of the adhesive follows again, in which connection both for the first outer region 52 and for the second outer region 56 in each case a second light source 33 is provided.
  • the second light sources 33 emit UV light, which is suitable for partially curing the applied adhesive.
  • the continuous adhesive lines 48 applied by the second dispensers 31 are dimensionally stable, but may intermesh with the underlying continuous adhesive lines 48 and with a subsequently applied second
  • a second separator film 14 is provided and using a deflection roller 38 on the electrode unit 20 and on the in the first outer region 52 and in the second outer region 56 adhesive application 16, 18th launched.
  • a connection between the first separator film 12 and the second separator film 14 is provided by the first adhesive application 16 and the second adhesive application 18.
  • the second separator film 14 is preferably provided in the form of a continuous material, which may for example be present wound on a roll and is unrolled for processing.
  • the electrode assembly 10 obtained in this way can be combined with further electrode assemblies for further processing into a galvanic element, for which purpose the electrode assembly 10 produced is subdivided, for example, into individual pieces, each comprising a single electrode unit 20 embedded between two separator sheets 12, 14 or the like
  • Electrode assembly 10 may be folded along fold lines which are each between two electrode units 20.
  • a third light source 34 can be seen in the transport direction 40 for both the first outer region 52 and the second outer region 56 be arranged, which emits UV light, which is set up for complete curing of the adhesive.
  • thermosetting adhesive instead of the light sources 32, 33, 34 each have a thermosetting adhesive
  • FIG. 2 shows the production method of the first embodiment variant shown schematically in FIG. 1 in a representation from above. In the representation in FIG. 2, it is clear that in the illustrated embodiment, both the first adhesive application 16 by the first dispenser 30 and the second adhesive application 18 by the second dispenser 31 according to the same
  • Application pattern takes place, so that the continuous adhesive lines 48 applied by the respective dispensers 30, 31 lie on one another.
  • the applied adhesive lines 48 are in the first outer region 52 and the second outer region 56.
  • the inner region 54 which lies between the first outer region 52 and the second outer region 56, remains free of adhesive.
  • the electrode unit 20 is apart from their
  • FIG. 3 shows a sectional view of an electrode arrangement 10 according to a first embodiment.
  • the representation of FIG. 3 is not complete, only a part of the electrode arrangement 10 is illustrated which comprises the first outer region 52 and a part of the inner region 54.
  • the illustration in Figure 3 can be seen that the electrode unit
  • a first adhesive application 16 can be seen, which has a thickness d and a width b.
  • the thickness d which is identical to a thickness of the first active material layer 22, is slightly smaller than the width b.
  • the electrode unit may deviate from a thickness existing directly after the application.
  • an adhesive application with a thickness which is greater than the thickness of an active material layer is carried out by further adhesive jobs and / or by placing the second
  • Separator foil 14 a deformation of the adhesive, which is characterized by a
  • Adhesive application 16, 18 to the total thickness electrode unit 20 adapts.
  • the Ableiterfähnchen 28 of the electrode unit 20 protrudes over the first
  • Separator 12 and is in the sectional view in Figure 3 on the first adhesive application 16.
  • the second adhesive application 18 is placed, wherein a thickness d of the second adhesive application 18 again corresponds to the thickness of the second active material layer 26.
  • the second separator film 14 is in direct communication with the second one
  • FIG. 4 shows a second embodiment of the invention
  • Electrode assembly 10 Compared with the first embodiment of the electrode assembly 10 described with reference to Figure 3 is in the second
  • the first adhesive application 16 and the second adhesive application 18 each in the form of a first layer 42 and a second layer 43 executed. Due to the multi-layer application of the adhesive, the first Adhesive application 16 or the second adhesive application 18 has a total thickness D, which is composed of the thicknesses d of the individual layers 42, 43. The total thickness D is substantially greater than the width b of the first adhesive application 16 and of the second adhesive application 18. The information regarding the thicknesses of the individual layers 42, 43, the total thickness D and the width b of the first
  • Adhesive application 16 or second adhesive application 18 in each case relate to the state after the second separator film 14 has been applied.
  • Figure 5 shows a second embodiment of the method in a schematic perspective view.
  • first application heads 44 is made on the first Separatorfolie 12 both in the first outer region 52 and in the second outer region 56 of the first adhesive application 16, wherein the Adhesive is dispensed in the form of a pattern, which comprises along a line arranged adhesive dots 50 so.
  • a first partial curing follows after the first application, whereby first light sources 32 are again used for this purpose.
  • the electrode unit 20 is placed on the first Separatorfolie 12, wherein again the first active material layer 22 completely rests in the inner region 54 and is directly in communication with the first Separatorfolie 12.
  • the Ableiterfähnchen 28 again protrudes beyond the first Separatorfolie 12 and may optionally on one or more of the
  • Adhesive dots 50 of the first adhesive application 16 rest.
  • the application of the electrode unit 20 is followed by a second application of adhesive, which is effected by means of second application heads 46. Also for the second application, the same job pattern is used, so that the
  • Adhesive dots 50 of the second adhesive application 18 are applied congruently with the adhesive dots 50 of the first adhesive application 16 and thus lie on this. This is followed by a second partial curing of the adhesive, for which second light sources 33 are used again. it is followed by the laying on of the second separator film 14, wherein the second separator film 14 again by means of the deflection roller 38 to the second
  • Active material layer 26 of the electrode unit 20 and the adhesive present in the first outer region 52 and the second outer region 56 is pressed.
  • FIG. 6 shows the second embodiment of the production method in a schematic view from above.
  • the glue dots 50 are respectively applied in the first outer region 52 and in the second outer region 56, so that the inner region 54 remains free of adhesive.
  • the electrode unit 20 lies apart from its Ableitfähnchen 28 completely in the inner region 54 on the first

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Abstract

The invention relates to a method for producing an electrode arrangement (10). Said method comprises, in a first step, providing a first separator film (12). A first application of an adhesive is carried out on the first separator film (12) according to a predefined first application pattern, creating a first adhesive coating (16). The adhesive is then at least partially hardened. An electrode unit (20) is then provided and the electrode unit is placed on the first separator film (12), the electrode unit (20) comprising a first active material layer (22), a current conductor (24) and a second active material layer (26). The electrode unit (20) is placed on the first separator film (12) such that the first active material layer (22) is directly adjacent to the first separator film. A second application of the adhesive is carried out according to a predefined second application pattern, creating a second adhesive coating (18) which is arranged at least partially on the first adhesive coating (16). The adhesive applied during the second application is at least partially hardened. A second separator film (14) is then provided and placed on the free side of the electrode unit (20), the second separator film (14) being connected to the first separator film (12) by means of the adhesive applied during the first and the second applications. The invention also relates to an electrode arrangement (10) produced according to the method, and to a battery cell comprising such an electrode arrangement.

Description

Beschreibung Titel  Description title
Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung, Elektrodenanordnung und Batteriezelle umfassend mindestens eine Elektrodenanordnung  Method for producing an electrode arrangement, electrode arrangement and battery cell comprising at least one electrode arrangement
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung bei dem eine erste Separatorfolie bereitgestellt wird, eine Elektrodeneinheit auf die erste Separatorfolie aufgelegt wird, eine zweite Separatorfolie auf die freie Seite der Elektrodeneinheit aufgelegt wird und die beiden Separatorfolien miteinander mittels eines Klebstoffs oder eines Polymers verbunden werden. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen eine gemäß diesem Verfahren hergestellte Elektrodenanordnung sowie eine Batteriezelle, welche mindestens eine solche Elektrodenanordnung umfasst. The invention relates to a method for producing an electrode arrangement in which a first separator film is provided, an electrode unit is placed on the first separator film, a second separator film is placed on the free side of the electrode unit and the two separator films are connected to each other by means of an adhesive or a polymer , Further aspects of the invention relate to an electrode arrangement produced according to this method and to a battery cell which comprises at least one such electrode arrangement.
Stand der Technik State of the art
Elektrische Energie kann unter Verwendung von Batterien gespeichert werden. Dabei wird in der Batterie chemische Reaktionsenergie in elektrische Energie umgewandelt. Eine Primärbatterie kann dabei nur einmalig entladen werden. Die Entladung ist irreversibel und die Primärbatterie kann nicht wieder aufgeladen werden. Sekundärbatterien hingegen, welche auch als Akkumulator bezeichnet werden, sind wieder aufladbar. Im Folgenden wird dem allgemeinen Electrical energy can be stored using batteries. In the process, chemical reaction energy is converted into electrical energy in the battery. A primary battery can only be discharged once. The discharge is irreversible and the primary battery can not be recharged. By contrast, secondary batteries, which are also referred to as accumulators, are rechargeable. The following is the general
Sprachgebrauch folgend der Begriff Batterie sowohl für Primärbatterien als auch für Sekundärbatterien verwendet. Im Stand der Technik sind Lithium- Ionen- Batterien bekannt, welche sich durch eine hohe Energiedichte auszeichnen. Die Lithium-Ionen-Batterie umfasst im Wesentlichen eine Kathode, eine Anode, ein zwischen Anode und Kathode angeordneter Separator und einen Ionen-leitenden Elektrolyten. Der Separator hat dabei die Aufgabe, Anode und Kathode elektrisch voneinander zu trennen, wobei eine lonenleitung durch den Separator hindurch ermöglicht wird. Aus US 2015/0140394 AI ist ein Verfahren zur Herstellung einer Batterie bekannt, bei dem auf der Oberfläche eines leitfähigen Substrats ein Following the language usage, the term battery is used for both primary and secondary batteries. In the prior art lithium-ion batteries are known, which are characterized by a high energy density. The lithium-ion battery essentially comprises a cathode, an anode, a separator arranged between the anode and cathode, and an ion-conducting electrolyte. The separator has the task of electrically separating anode and cathode from each other, with an ion conduction through the separator is made possible. US 2015/0140394 A1 discloses a method for producing a battery, in which a surface is formed on the surface of a conductive substrate
Rahmenbereich definiert wird, auf dem zumindest teilweise ein Klebstoff aufgetragen wird, wobei ein von dem Rahmenbereich umgebener innerer Bereich im Wesentlichen frei von Klebstoff bleibt. Ein Kathodenmaterial wird auf diesen inneren Bereich aufgetragen. Ein Kathodenstromableiter wird A frame region is defined on which at least partially an adhesive is applied, wherein an area surrounded by the frame area inner region remains substantially free of adhesive. A cathode material is applied to this inner region. A cathode current collector is
anschließend so angeordnet, dass eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Kathodenmaterial und dem Kathodenstromableiter besteht, wobei der Kathodenstromableiter so angeordnet ist, dass dieser über den mit Klebstoff versehenen Bereich hinausragt. Auf das Kathodenmaterial wird ein then arranged so that there is an electrically conductive connection between the cathode material and the Kathodenstromableiter, wherein the Kathodenstromableiter is arranged so that it extends beyond the adhesive provided area. On the cathode material is a
Elektrolytmaterial aufgebracht, welches elektrisch isolierend ist, aber für Ionen leitfähig ist. Auf das Elektrolytmaterial wird anschließend ein Anodenmaterial aufgebracht, wobei ein Kathodenstromableiter elektrisch leitfähig mit dem Anodenmaterial verbunden ist und über das Substrat hinausragt. Zuletzt wird das Substrat mitsamt den darauf angeordneten Schichten gefaltet, wobei die dabei entstandene Batterie mit dem aufgetragenen Klebstoff abgedichtet wird. Electrolytic material applied, which is electrically insulating, but is conductive for ions. An anode material is then applied to the electrolyte material, wherein a cathode current collector is electrically conductively connected to the anode material and projects beyond the substrate. Finally, the substrate is folded together with the layers arranged thereon, wherein the resulting battery is sealed with the applied adhesive.
Aus KR 2004-0079533 ist eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Batteriezellen bekannt, bei der ein Separatormaterial von einer Rolle abgewickelt wird, eine Oberfläche des Separators mit einem Klebstoff beschichtet wird, eine Elektrodenplatte auf den Separator aufgelegt wird und mittels Einwirkung von Hitze eine Verklebung zwischen dem Separator und der Elektrodenplatte hergestellt wird. From KR 2004-0079533 a device for the continuous production of battery cells is known, in which a separator material is unwound from a roll, a surface of the separator is coated with an adhesive, an electrode plate is placed on the separator and by means of heat bonding between the separator and the electrode plate is produced.
Zur Herstellung von Separatortaschen können zwei Separatorfolien miteinander verklebt werden. Dabei besteht das Problem, dass die Höhe der Klebung ähnlich zu der Höhe der zwischen den beiden Separatorschichten angeordneten Elektrode sein muss. Bei den bekannten Verfahren ist das Verhältnis von Höhe und Breite einer Klebung limitiert, so dass ein vergleichsweise großes Volumen der Batteriezelle von dem Klebstoff eingenommen wird, der keinen aktiven Beitrag zur Energiespeicherung leisten kann. Offenbarung der Erfindung To produce separator pockets, two separator films can be glued together. There is the problem that the height of the bond must be similar to the height of the arranged between the two separator layers electrode. In the known methods, the ratio of height and width of a bond is limited, so that a comparatively large volume of the battery cell is occupied by the adhesive, which can make no active contribution to energy storage. Disclosure of the invention
Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst in einem ersten Schritt das Bereitstellen einer erstenA method for producing an electrode arrangement is proposed. The method comprises, in a first step, providing a first
Separatorfolie. Anschließend erfolgt ein erstes Auftragen eines Klebstoffs gemäß einem ersten vorgegebenen Auftragsmuster auf die erste Separatorfolie, wobei ein erster Klebstoffauftrag entsteht. Der Klebstoff wird anschließend zumindest teilweise ausgehärtet. Es folgt ein Bereitstellen einer Elektrodeneinheit und ein Auflegen der Elektrodeneinheit auf die erste Separatorfolie, wobei die Separator. Subsequently, a first application of an adhesive takes place according to a first predetermined application pattern on the first Separatorfolie, wherein a first adhesive application is formed. The adhesive is then at least partially cured. This is followed by providing an electrode unit and placing the electrode unit on the first separator film, wherein the
Elektrodeneinheit eine erste Aktivmaterialschicht, einen Stromableiter und eine zweite Aktivmaterialschicht umfasst. Die Elektrodeneinheit wird derart auf die erste Separatorfolie aufgelegt, dass die erste Aktivmaterialschicht direkt an die erste Separatorfolie angrenzt. Es folgt ein zweites Auftragen des Klebstoffs gemäß einem vorgegebenen zweiten Auftragsmuster, wobei ein zweiter  Electrode unit comprises a first active material layer, a current collector and a second active material layer. The electrode unit is placed on the first separator film such that the first active material layer directly adjoins the first separator film. This is followed by a second application of the adhesive according to a predetermined second order pattern, wherein a second
Klebstoffauftrag entsteht, welcher zumindest teilweise auf dem ersten  Adhesive application arises, which at least partially on the first
Klebstoffauftrag aufliegt. Bevorzugt werden das erste Auftragsmuster und das zweite Auftragsmuster identisch gewählt. Der beim zweiten Auftragen Adhesive application rests. Preferably, the first order pattern and the second order pattern are selected identically. The second application
aufgetragene Klebstoff wird zumindest teilweise ausgehärtet. Anschließend wird eine zweite Separatorfolie bereitgestellt und auf die freie Seite der applied adhesive is at least partially cured. Subsequently, a second Separatorfolie is provided and on the free side of
Elektrodeneinheit aufgelegt, wobei die zweite Separatorfolie mittels des beim ersten und beim zweiten Auftragen aufgetragenen Klebstoffs mit der ersten Separatorfolie verbunden wird. Eine Dicke des ersten Klebstoffauftrags sowie eine Dicke des zweiten  Laying electrode unit, wherein the second separator film is connected by means of the applied during the first and the second application adhesive with the first separator film. A thickness of the first adhesive application and a thickness of the second
Klebstoffauftrags, jeweils direkt nach dem Auftragen, entsprechen dabei bevorzugt der Dicke der ersten bzw. der zweiten Aktivmaterialschicht der Elektrodeneinheit oder sind bevorzugt ein wenig dicker gewählt. Daher ist es bevorzugt, dass die Dicke des ersten Klebstoffauftrags vor Ausführung der auf das erste Auftragen nachfolgenden Schritte im Bereich von 80 % bis 120 % der Adhesive application, in each case directly after application, preferably correspond to the thickness of the first or the second active material layer of the electrode unit or are preferably selected to be slightly thicker. Therefore, it is preferred that the thickness of the first adhesive application be in the range of 80% to 120% of the first application before performing the steps subsequent to the first application
Dicke der ersten Aktivmaterialschicht liegt. Ebenso ist es bevorzugt, dass die Dicke des zweiten Klebstoffauftrags vor dem Ausführung der auf das zweite Auftragen nachfolgenden Schritte im Bereich von 80 % bis 120 % der Dicke der zweiten Aktivmaterialschicht liegt. Besonders bevorzugt wird für den ersten Klebstoffauftrag und/oder für den zweiten Klebstoffauftrag eine Dicke im Bereich von 100% bis 120% der Dicke der ersten bzw. zweiten Aktivmaterialschicht gewählt. Thickness of the first active material layer is located. It is also preferred that the thickness of the second adhesive application be within the range of 80% to 120% of the thickness of the second active material layer prior to the execution of the steps subsequent to the second application. Particularly preferred for the first adhesive application and / or for the second adhesive application is a thickness in the range from 100% to 120% of the thickness of the first and second active material layers, respectively.
Das erste Auftragen und/oder das zweite Auftragen des Klebstoffs kann jeweils in Form von einer Lage oder in Form von mehreren Lagen erfolgen. Dabei wird beim Auftragen von mehreren Lagen für jede der Lagen bevorzugt dasselbe Auftragsmuster verwendet, so dass die die einzelnen Lagen eines The first application and / or the second application of the adhesive can each take place in the form of one layer or in the form of several layers. In this case, when applying several layers for each of the layers preferably the same application pattern is used, so that the individual layers of a
Klebstoffauftrags übereinanderliegen. Falls der Auftrag in Form von mehreren Lagen erfolgt, kann nach dem Auftragen jeder der Lagen ein zumindest teilweise Aushärten der zuvor aufgetragenen Lagen des Klebstoffs erfolgen. Des Weiteren ist es denkbar, ein solches Adhesive coating on top of each other. If the application takes place in the form of several layers, after the application of each of the layers, at least partial curing of the previously applied layers of the adhesive can take place. Furthermore, it is conceivable such a
Zwischenaushärten erst dann durchzuführen, wenn zwei oder mehr Lagen aufgetragen wurden. Beispielsweise kann ein solches Zwischenaushärten alle zwei bis fünf Lagen erfolgen. Intermediate curing only to be carried out when two or more layers have been applied. For example, such intermediate curing may occur every two to five layers.
Das zum Auftragen des Klebstoffs verwendete Auftragsmuster umfasst bevorzugt eine oder mehrere durchgängige Klebstofflinien. Alternativ oder zusätzlich kann das verwendete Auftragsmuster einzelne Klebstoffpunkte umfassen, welche beispielsweise entlang einer geraden angeordnet sind. The application pattern used to apply the adhesive preferably comprises one or more continuous adhesive lines. Alternatively or additionally, the application pattern used may comprise individual adhesive dots which are arranged, for example, along a straight line.
Durch die eine oder mehrere durchgängige Klebstofflinien und/oder durch die einzelnen Klebstoffpunkte wird auf der ersten Separatorfolie ein äußerer Bereich definiert, der für eine Verbindung zwischen der ersten Separatorfolie und der zweiten Separatorfolie vorgesehen ist. Ein innerer Bereich auf der erstenBy means of the one or more continuous adhesive lines and / or through the individual adhesive dots, an outer region is defined on the first separator film which is provided for a connection between the first separator film and the second separator film. An inner area on the first
Separatorfolie dient dem Auflegen der Elektrodeneinheit und bleibt frei von Klebstoff. Der innere Bereich ist bevorzugt zusammenhängend ausgeführt. Der innere Bereich kann beispielsweise rechteckförmig ausgeführt sein, wobei der äußere Bereich den inneren Bereich zumindest teilweise umschließt. Separator film serves to hang up the electrode unit and remains free of adhesive. The inner region is preferably designed to be continuous. The inner region may, for example, be rectangular, with the outer region at least partially enclosing the inner region.
Insbesondere dann, wenn die erste Separatorfolie in Form eines Endlosmaterials bereitgestellt wird, ist der innere Bereich bevorzugt als ein zusammenhängender streifenförmiger Bereich auf der die erste Separatorfolie darstellende In particular, when the first separator film is provided in the form of a continuous material, the inner region is preferably as a contiguous strip-shaped region on which the first separator film represents
Materialbahn definiert. Der äußere Bereich kann dabei insbesondere nicht zusammenhängend ausgestaltet sein und in Form von zwei Streifen ausgeführt sein, die jeweils an eine Seite des inneren Bereichs angrenzen, so dass entlang der Breite der Materialbahn gesehen ein erster äußerer Bereich, der innere Bereich und ein zweiter äußerer Bereich angeordnet sind. In dieser Material web defined. In particular, the outer region can not be configured contiguously and executed in the form of two strips are each adjacent to a side of the inner region, so that seen along the width of the material web, a first outer region, the inner region and a second outer region are arranged. In this
Ausführungsform können sowohl im ersten als auch im zweiten äußeren Bereich jeweils eine oder mehrere durchgehende Klebstofflinien aufgetragen werden, wobei sich die Klebstofflinien entlang einer Transportrichtung der Materialbahn erstrecken, wobei jeweils der erste sowie der zweite äußere Bereich jeweils mindestens eine durchgängige Klebstofflinie umfassen. Im Fall eines Embodiment, in the first and in the second outer region in each case one or more continuous adhesive lines are applied, wherein the adhesive lines extend along a transport direction of the material web, wherein each of the first and the second outer region each comprise at least one continuous adhesive line. In the case of one
Auftragsmusters, welches einzelne Klebstoff punkte umfasst, können diese Klebstoffpunkte insbesondere entlang einer Linie angeordnet sein, wobei diese Linie sich bevorzugt in Transportrichtung der Materialbahn erstreckt. Dabei umfassen jeweils der erste sowie der zweite äußere Bereich jeweils zumindest eine Linie, entlang der einzelne Klebstoff punkte aufgetragen werden. Application pattern, which comprises individual adhesive points, these glue dots can be arranged in particular along a line, which line preferably extends in the transport direction of the material web. In each case, the first and the second outer region each comprise at least one line along which individual adhesive dots are applied.
Die eine oder mehrere durchgängige Klebstofflinie weist bevorzugt eine Dicke auf, welche im Bereich von 10 μηη bis 400 μηη liegt. Ein Verhältnis von Breite zu Dicke beträgt dabei bevorzugt im Bereich von 0,5 : 1 bis 2 : 1. The one or more continuous adhesive line preferably has a thickness which is in the range from 10 μm to 400 μm. A ratio of width to thickness is preferably in the range of 0.5: 1 to 2: 1.
Die Dicke des Klebstoffs wird dabei entlang einer Richtung angegeben, die senkrecht zur Fläche der ersten Separatorfolie verläuft und der Stapelrichtung bei der Herstellung der Elektrodenanordnung entspricht. Die Breite einer durchgängigen Klebstofflinie wird dabei entlang einer Richtung angegeben, die senkrecht zur Dicke und senkrecht zur Richtung der Linie ist, entlang der der Klebstoffauftrag erfolgt. The thickness of the adhesive is in this case indicated along a direction which runs perpendicular to the surface of the first separator film and corresponds to the stacking direction during the production of the electrode arrangement. The width of a continuous adhesive line is indicated along a direction which is perpendicular to the thickness and perpendicular to the direction of the line along which the adhesive is applied.
Bei einem Auftragen des Klebstoffs in Form von einzelnen Klebstoff punkten weisen die Klebstoffpunkte bevorzugt eine Dicke auf, welche im Bereich von 10 μηη bis 400 μηη liegt. Ein Durchmesser eines solchen Klebstoff punkts beträgt bevorzugt im Bereich von 10 μηη bis 400 μηη. Der Durchmesser eines When applying the adhesive in the form of individual adhesive dots, the adhesive points preferably have a thickness which is in the range of 10 μηη to 400 μηη. A diameter of such adhesive point is preferably in the range of 10 μηη to 400 μηη. The diameter of a
Klebstoffpunkts ist dabei auf eine Ebene bezogen, die der Ebene der ersten Separatorfolie entspricht. Ein Verhältnis von Durchmesser zu Dicke liegt dabei bevorzugt im Bereich von 0,5 : 1 bis 2 : 1. Das Muster, welches den Klebstoffauftrag in Form von einzelnen Adhesive point is related to a plane that corresponds to the level of the first separator. A ratio of diameter to thickness is preferably in the range of 0.5: 1 to 2: 1. The pattern showing the adhesive application in the form of individual
Klebstoffpunkten oder durchgehenden Klebstofflinien kennzeichnet, wird als Auftragsmuster bezeichnet. Die Elektrodeneinheit umfasst bevorzugt des Weiteren ein mit dem Stromableiter verbundenes Ableiterfähnchen, welches nach dem Auflegen auf die erste Separatorfolie über die erste Separatorfolie hinausragt und gegebenenfalls zumindest teilweise auf dem durch den ersten Klebstoffauftrag aufgetragenen Klebstoff aufliegt. Über das Ableiterfähnchen ist eine elektrische Kontaktierung der Elektrodeneinheit möglich. Marking glue dots or continuous glue lines is called a job pattern. The electrode unit preferably further includes a Ableitfähnchen connected to the current collector, which protrudes beyond the first Separatorfolie after laying on the first separator and optionally at least partially rests on the applied by the first adhesive application adhesive. About the Ableitfähnchen an electrical contacting of the electrode unit is possible.
Bevorzugt erfolgt nach dem Auflegen der zweiten Separatorfolie in einem weiteren Schritt ein weiteres Aushärten des zuvor aufgetragenen Klebstoffs. Bei diesem weiteren Aushärten wird der in den vorherigen Schritten aufgetragene Klebstoff bevorzugt vollständig ausgehärtet. Preferably, after the second separator film has been applied, further curing of the previously applied adhesive takes place in a further step. In this further curing, the adhesive applied in the previous steps is preferably completely cured.
Der aufgetragene Klebstoff ist bevorzugt ein Polymer. The applied adhesive is preferably a polymer.
Bei dem aufgetragenen Klebstoff handelt es sich bevorzugt um einen mittels elektromagnetischer Strahlung, insbesondere UV-Strahlung, härtbaren Klebstoff.The applied adhesive is preferably a by means of electromagnetic radiation, in particular UV radiation curable adhesive.
Dementsprechend ist es bevorzugt, dass das zumindest teilweise Härten des Klebstoffs sowie das weitere Aushärten durch Einwirkung von UV-Strahlung erfolgt. UV-Strahlung ist dabei insbesondere elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 200 nm bis 380 nm. Beispiele für durch UV-Strahlung härtende Klebstoffe sind Acrylate wie beispielsweise Vitralit®Accordingly, it is preferred that the at least partial curing of the adhesive and the further curing takes place by the action of UV radiation. UV radiation is in particular electromagnetic radiation having a wavelength in the range from about 200 nm to 380 nm. Examples of adhesives which cure by means of UV radiation are acrylates, such as, for example, Vitralit®
4731-VT von Panacol oder AD491 von Delo. Ein weiteres Beispiel sind lichthärtende Epoxy Klebstoffe wie zum Beispiel KL6006 von der Firma Best. 4731-VT from Panacol or AD491 from Delo. Another example is light-curing epoxy adhesives such as KL6006 from Best.
Alternativ hierzu kann beispielsweise ein Klebstoff verwendet werden, der durch Einwirkung von Wärme ausgehärtet wird. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass das zumindest teilweise Härten und/oder das weitere Härten mittels Einwirkung von Wärme erfolgt. Alternatively, for example, an adhesive may be used which is cured by the action of heat. In this case, it is preferred that at least partial curing and / or further curing be effected by the action of heat.
Es können Schmelzklebstoffe verwendet werden, welche in einem erwärmten Zustand verarbeitet werden und durch Abkühlen aushärten. Beispiele hierfür sind Schmelzklebstoffe, die auf Olefinen wie Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) basieren. Ein geeigneter Schmelzklebstoff ist beispielsweise Technomelt® AS4206 von Henkel. It can be used hot melt adhesives, which are processed in a heated state and cure by cooling. examples for this are Hotmelt adhesives based on olefins such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP). A suitable hotmelt adhesive is, for example, Technomelt® AS4206 from Henkel.
Das Auftragen des Klebstoffs erfolgt im Fall eines Auftrags in Form von durchgehenden Klebstofflinien, bevorzugt mit einem Dispenser, aus dem kontinuierlich Klebstoff abgegeben wird. Im Fall eines Auftrags in Form von einzelnen Klebstoff punkten wird bevorzugt ein Auftragskopf verwendet, der auf Anforderung gezielt einzelne Klebstofftropfen abgeben kann. Derartige The application of the adhesive takes place in the case of a job in the form of continuous lines of adhesive, preferably with a dispenser, is continuously discharged from the adhesive. In the case of an order in the form of individual adhesive points, it is preferred to use an applicator head which can selectively deliver individual drops of adhesive on request. such
Auftragsköpfe werden auch als Jet- Dispenser oder Jetter bezeichnet. Application heads are also referred to as jet dispensers or jetties.
Bei der zur Herstellung der Elektrodenanordnung verwendeten Elektrodeneinheit handelt es sich bevorzugt um eine Elektrodeneinheit, welche zur Herstellung einer Lithium- Ionen- Batterie geeignet ist. Dabei handelt es sich insbesondere um eine als Kathode oder als Anode einer Lithium-Ionen-Batterie geeignete The electrode unit used for producing the electrode arrangement is preferably an electrode unit which is suitable for producing a lithium-ion battery. This is in particular a suitable as a cathode or anode of a lithium-ion battery
Elektrodeneinheit. Electrode unit.
Eine als Anode ausgestaltete Elektrodeneinheit umfasst bevorzugt einen Stromableiter, der beispielsweise aus Kupfer besteht, sowie ein Lithium enthaltendes Aktivmaterial für die erste Aktivmaterialschicht und/oder für die zweite Aktivmaterialschicht. Beispielsweise wird metallisches Lithium als An electrode unit designed as an anode preferably comprises a current conductor, which consists for example of copper, and a lithium-containing active material for the first active material layer and / or for the second active material layer. For example, metallic lithium is used as
Aktivmaterial der Anode verwendet. Weitere Beispiele für geeignete Active material of the anode used. Further examples of suitable
Aktivmaterialien der Anode sind neben reinem Lithium auch Graphit, Silizium und modifiziertes Graphit. Active materials of the anode are pure lithium as well as graphite, silicon and modified graphite.
Im Fall einer Kathode zur Herstellung einer Lithium-Ionen-Batterie ist der Stromableiter bevorzugt aus Aluminium gefertigt und die erste In the case of a cathode for producing a lithium-ion battery, the current conductor is preferably made of aluminum and the first
Aktivmaterialschicht und/oder die zweite Aktivmaterialschicht umfassen ein Kathodenmaterial, welches Lithium-Ionen reversibel ein- und wieder auslagern kann. Beispiele für geeignete Aktivmaterialien der Kathode sind insbesondere Metalloxide wie z. B NCA (Nickel Cobalt Aluminium Oxid) NCM (Nickel Cobalt Mangan Oxid). Active material layer and / or the second active material layer comprise a cathode material, which can reversibly intercalate lithium ions and re-store. Examples of suitable active materials of the cathode are in particular metal oxides such. B NCA (Nickel Cobalt Aluminum Oxide) NCM (Nickel Cobalt Manganese Oxide).
Die Separatorfolie ist so ausgeführt, dass diese elektrisch isolierend wirkt, jedoch für Lithium-Ionen durchlässig ist. Geeignete Materialien für die Separatorfolie umfassen beispielsweise poröse Kunststofffolien, beispielsweise auf Basis von Polyethylen oder Polypropylen. Ebenfalls geeignet sind insbesondere mit einer Keramik beschichtete Polyethylen- oder Polypropylenfolien. The Separatorfolie is designed so that it acts electrically insulating, but is permeable to lithium ions. Suitable materials for the separator film For example, include porous plastic films, for example based on polyethylene or polypropylene. Also suitable are, in particular, polyethylene-coated or polypropylene-coated ceramic films.
Als Elektrolyt kann beispielsweise ein Flüssig- Elektrolyt eingesetzt werden, welcher beispielsweise das Lithium- Leitsalz Lithium-Hexa-Fluorophosphat (LiPF6) in organischen Lösungsmitteln gelöst enthält. As the electrolyte, for example, a liquid electrolyte can be used, which contains, for example, the lithium-conductive salt lithium hexa-fluorophosphate (LiPF6) dissolved in organic solvents.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Elektrodenanordnung, welche mit einem der beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Je nach Auswahl der The invention further relates to an electrode assembly which has been produced by one of the described methods. Depending on the selection of
Elektrodeneinheit stellt die Elektrodenanordnung eine in einer Separatortasche aufgenommene Kathode bzw. Anode für eine Batteriezelle dar. Electrode unit, the electrode assembly is a recorded in a separator pocket cathode or anode for a battery cell.
Dementsprechend kann die Elektrodenanordnung zu einem galvanischen Element kombiniert werden, indem eine Elektrodenanordnung, welche als Elektrodeneinheit eine Kathode enthält, mit einer Anode sowie einem Elektrolyt kombiniert wird und in einem Gehäuse aufgenommen wird. Ebenso ist es möglich, eine Elektrodenanordnung, welche als Elektrodeneinheit eine Anode enthält, mit einer Kathode und einem Elektrolyten zu kombinieren und in einem Gehäuse aufzunehmen. Des Weiteren können Elektrodenstapel gefertigt werden, bei denen sich jeweils eine der beschriebenen Elektrodenanordnungen, die eine zwischen den Separatorfolien eingeschlossene Elektrodeneinheit aufweisen, abwechselnd mit jeweils einer weiteren Elektrode gestapelt werden. Dabei ist in einer Ausführungsvariante die zwischen den beiden Separatorfolien angeordnete Elektrodeneinheit als Kathode ausgeführt, so dass die Elektrodenanordnung jeweils alternierend mit Anoden gestapelt wird und in einer weiteren Accordingly, the electrode assembly can be combined into a galvanic element by combining an electrode assembly containing a cathode as an electrode unit with an anode and an electrolyte and accommodating it in a housing. It is also possible to combine an electrode arrangement, which contains an anode as the electrode unit, with a cathode and an electrolyte and to receive them in a housing. In addition, electrode stacks can be produced in which one of the described electrode arrangements, which have an electrode unit enclosed between the separator foils, is stacked alternately with in each case one further electrode. In one embodiment, the electrode unit arranged between the two separator foils is designed as a cathode, so that the electrode arrangement is stacked alternately with anodes and in another
Ausführungsvariante ist jeweils zwischen zwei Separatorfolien eine Anode als Elektrodeneinheit aufgenommen, so dass die Elektrodenanordnung alternierend mit einer Kathode gestapelt wird. Embodiment is taken in each case between two Separatorfolien an anode as the electrode unit, so that the electrode assembly is stacked alternately with a cathode.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Batteriezelle, welche zumindest eine der beschriebenen Elektrodenanordnung umfasst. Diese Another aspect of the invention relates to a battery cell, which comprises at least one of the described electrode arrangement. These
Elektrodenanordnung kann insbesondere mit weiteren Elektroden sowie mit einem Elektrolyten kombiniert werden. Die Batteriezellen können insbesondere in Zusammenhang mit Elektrofahrzeugen, insbesondere mit Hybridfahrzeugen, oder auch für elektrisch angetriebene Werkzeuge verwendet werden. Vorteile der Erfindung Electrode arrangement can be combined in particular with other electrodes as well as with an electrolyte. The battery cells can be used in particular in connection with electric vehicles, in particular with hybrid vehicles, or else for electrically driven tools. Advantages of the invention
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren können Elektrodenanordnungen einfach hergestellt werden, bei denen eine Elektrodeneinheit zwischen zwei With the proposed method, electrode arrangements can be easily made, in which an electrode unit between two
Separatorfolien eingeschlossen ist. Die beiden Separatorfolien werden dabei miteinander verklebt, so dass eine Separatortasche entsteht. Für eine optimaleSeparator foils is included. The two Separatorfolien be glued together, so that a separator pocket is created. For an optimal
Separatortasche sollte dabei der für die Verbindung der beiden Separatorfolien verwendete Klebstoff derart aufgetragen sein, dass die Dicke des Klebstoffs einer Dicke der zwischen den beiden Separatorfolien aufgenommenen In this case, the separator used for the connection of the two separator films should be applied in such a way that the thickness of the adhesive has a thickness of the thickness between the two separator films
Elektrodeneinheit im Wesentlichen entspricht. Bei einem üblichen Substantially corresponds to electrode unit. At a usual
Klebstoffauftrag, beispielsweise in Form einer durchgehenden Klebstofflinie bzw.Adhesive application, for example in the form of a continuous adhesive line or
Klebstoffraupe oder in Form von Klebstofftropfen ist dabei die Klebstofflinie bzw. Raupe mindestens so breit wie die Klebstofflinie bzw. Raupe dick ist. Bei dem üblichen Auftrag von Klebstofftropfen gilt entsprechend, dass ein Durchmesser des Klebstofftropfens mindestens so groß ist wie dessen Dicke. Zum Erreichen der gewünschten Dicke des Klebstoffauftrags wird somit vergleichsweise vielAdhesive bead or in the form of adhesive drops is the glue line or bead at least as wide as the glue line or bead is thick. In the usual order of adhesive drops applies accordingly that a diameter of the adhesive drop is at least as large as its thickness. To achieve the desired thickness of the adhesive application is thus comparatively much
Raum einer Batteriezelle durch den Klebstoff eingenommen. Da der Klebstoff nicht aktiv zu einer Energiespeicherung beiträgt, verringert sich hierdurch die Leistungsdichte der Batteriezelle. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren hingegen ist vorgesehen, den Klebstoff zumindest in zwei Schritten aufzutragen, wobei zwischen dem ersten Auftragen und dem zweiten Auftragen der Klebstoff zumindest teilweise ausgehärtet wird und beim zweiten Auftragen des Klebstoffs zumindest teilweise auf dem ersten Klebstoffauftrag liegt. Somit ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest durch das erste und das zweite Auftragen insgesamt mindestens zwei Lagen desSpace of a battery cell occupied by the adhesive. As the adhesive does not actively contribute to energy storage, this reduces the power density of the battery cell. In the proposed method, however, is provided to apply the adhesive at least in two steps, wherein between the first application and the second application of the adhesive is at least partially cured and at the second application of the adhesive is at least partially on the first adhesive application. Thus, it is provided according to the invention that, at least by the first and the second application, a total of at least two layers of the
Klebstoffs aufgetragen werden, wobei bevorzugt jeweils dasselbe Auftragsmuster verwendet wird und die mindestens zwei Klebstofflagen zumindest teilweise aufeinanderliegen. Im bevorzugten Idealfall liegen die jeweiligen einzelnen Lagen des Klebstoffs ohne einen Versatz übereinander. Da vor dem zweiten Auftragen ein zumindest teilweises Aushärten des ersten Klebstoffauftrags vorgenommen wurde, findet kein Verlaufen des ersten Klebstoffauftrags statt, der erste Adhesive are applied, wherein preferably in each case the same application pattern is used and the at least two adhesive layers are at least partially superposed. In the preferred ideal case, the respective individual layers of the adhesive are superposed without an offset. Since before the second application made at least partial curing of the first adhesive application was, there is no bleeding of the first adhesive application, the first
Klebstoffauftrag ist formstabil. Wird nun bei dem ersten Klebstoffauftrag und beim zweiten Klebstoffauftrag jeweils eine Lage Klebstoff aufgetragen, so werden insgesamt zwei Klebstofflagen aufgetragen und es kann auf diese Weise eine Gesamtdicke des Klebstoffs erreicht werden, die wesentlich stärker ist, als dieAdhesive application is dimensionally stable. If in each case a layer of adhesive is applied during the first application of adhesive and during the second application of adhesive, a total of two layers of adhesive are applied, and in this way a total thickness of the adhesive can be achieved which is substantially greater than that
Breite einer durchgehenden Klebstofflinie bzw. als der Durchmesser eines Klebstoffpunktes. Beispielsweise kann bei insgesamt zwei Lagen ein Verhältnis von Dicke zu Breite bzw. Dicke zu Durchmesser von 2 : 1 erreicht werden. Width of a continuous glue line or as the diameter of an adhesive point. For example, with a total of two layers, a ratio of thickness to width or thickness to diameter of 2: 1 can be achieved.
In weiteren bevorzugten Varianten des Verfahrens werden beim ersten Auftragen und/oder beim zweiten Auftragen jeweils mehrere Lagen des Klebststoffs aufgetragen. Auf diese Weise kann das Verhältnis zwischen Dicke und Breite bzw. Dicke und Durchmesser noch weiter verbessert werden, so dass ein Klebstoffauftrag mit großer Dicke bei verhältnismäßig geringer Breite bzw. In further preferred variants of the method, in each case several layers of the adhesive are applied during the first application and / or during the second application. In this way, the ratio between thickness and width or thickness and diameter can be further improved, so that a glue application with a large thickness at relatively small width or
Durchmesser erzielt wird. Beispielsweise liegen erzielbare Dicken im Bereich von 10 μηη bis 400 μηη bei Breiten bzw. Durchmesser von 10 μηη bis 400 μηη. Die erzielbaren Verhältnisse von Dicke zu Breite einer Klebstofflinie bzw. Dicke zum Durchmesser eines Klebstoffpunktes liegen beispielsweise im Bereich von 0,5 : 1 bis 10 : 1. Diameter is achieved. For example, attainable thicknesses in the range of 10 μηη to 400 μηη at widths and diameters of 10 μηη to 400 μηη. The achievable ratios of thickness to width of an adhesive line or thickness to the diameter of an adhesive point are for example in the range of 0.5: 1 to 10: 1.
Beim Vergleich zu dem üblichen Klebstoffauftrag, bei dem die gesamte When compared to the usual adhesive application in which the entire
Klebstoffmenge als eine einzige Lage aufgetragen wird, kann die für einen Klebstoffauftrag bestimmter Dicke benötigte Menge an Klebstoff deutlich reduziert werden, wodurch in einer Batteriezelle mehr Raum für Aktivmaterial zur Verfügung steht und damit vorteilhafterweise die Leistungsdichte einer entsprechenden Batteriezelle verbessert wird. Adhesive amount is applied as a single layer, the amount of adhesive required for an adhesive application thickness can be significantly reduced, whereby in a battery cell more space for active material is available and thus advantageously the power density of a corresponding battery cell is improved.
In den Ausführungsformen, in denen das jeweilige Auftragsmuster für den Klebstoff mindestens eine durchgängige Klebstofflinie umfasst, kann mithilfe des Klebstoffs auch eine Versiegelung der Elektrodeneinheit an den Kanten derIn the embodiments in which the respective application pattern for the adhesive comprises at least one continuous adhesive line, the adhesive may also be used to seal the electrode unit at the edges of the adhesive
Elektrodeneinheit erfolgen. Der aufgetragene Klebstoff dient hierbei als Electrode unit done. The applied adhesive serves as
Dichtmaterial, welches ansonsten separat an den Kanten der Elektrodeneinheit angeordnet werden müsste. Durch das Abdichten der Elektrodeneinheit an den Kanten kann das Verhalten einer Batteriezelle, welche die Elektrodenanordnung enthält, verbessert werden, da dadurch beispielsweise das Lithium-Plating, bei dem sich metallisches Lithium oberhalb des Aktivmaterials der Elektrode anordnet, verhindert oder zumindest reduziert werden. Sealing material, which otherwise would have to be arranged separately on the edges of the electrode unit. By sealing the electrode unit at the edges, the behavior of a battery cell, which contains the electrode assembly can be improved, as this, for example, the lithium plating, at which arranges metallic lithium above the active material of the electrode, prevented or at least reduced.
Des Weiteren kann das Vorsehen einer Klebenaht in Form einer durchgängigen Klebstofflinie eine Wanderung von Partikeln durch die Zelle vermindern, wodurch die Zuverlässigkeit einer Batteriezelle weiter gesteigert wird. Ein weiterer Vorteil kann darin gesehen werden, dass die Klebenaht dem der Elektrodenanordnung zusätzliche Stabilität verleiht. Furthermore, the provision of an adhesive line continuous adhesive line can reduce migration of particles through the cell, thereby further increasing the reliability of a battery cell. Another advantage can be seen in the fact that the adhesive seam gives the electrode assembly additional stability.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer ersten Figure 1 is a schematic perspective view of a first
Ausführungsvariante des Verfahren,  Variant of the method,
Figur 2 eine schematische Darstellung von oben der ersten Figure 2 is a schematic representation of the top of the first
Ausführungsvariante des Verfahrens,  Variant of the method,
Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform der Elektrodenanordnung, FIG. 3 is a schematic sectional view of a first embodiment of the electrode arrangement,
Figur 4 eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform der Elektrodenanordnung, FIG. 4 shows a schematic sectional illustration of a second embodiment of the electrode arrangement,
Figur 5 eine schematische perspektivische Darstellung einer zweiten Figure 5 is a schematic perspective view of a second
Ausführungsvariante des Verfahren und  Variant of the method and
Figur 6 eine schematische Darstellung von oben der zweiten Figure 6 is a schematic representation of the top of the second
Ausführungsvariante des Verfahrens.  Variant of the method.
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche Komponenten und Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Komponenten oder Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar. In the following description of the embodiments of the invention, like components and elements are designated by like reference numerals, wherein a repeated description of these components or Elements is omitted in individual cases. The figures illustrate the subject matter of the invention only schematically.
Figur 1 stellt eine erste Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dar, wobei Figur 1 eine perspektivische Darstellung ist. Figure 1 shows a first embodiment of the method according to the invention schematically, wherein Figure 1 is a perspective view.
In Figur 1 ist zu erkennen, dass eine erste Separatorfolie 12 entlang einer Transportrichtung 40 transportiert wird. Die erste Separatorfolie 12 wird in Form eines Endlosmaterials bereitgestellt, welches beispielsweise auf einer Rolle aufgenommen ist und für die Verarbeitung abgewickelt wird. Die erste It can be seen in FIG. 1 that a first separator film 12 is transported along a transport direction 40. The first separator sheet 12 is provided in the form of a continuous material which is received, for example, on a roll and unwound for processing. The first
Separatorfolie 12 ist in dem in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsvariante in drei streifenförmige Bereiche unterteilt, wobei entlang der Breite der ersten Separatorfolie 12, also entlang einer Richtung senkrecht zur Transportrichtung 40, die erste Separatorfolie 12 in dieser Reihenfolge einen ersten äußeren Bereich 52, einen inneren Bereich 54 und zweiten äußeren Bereich 56 aufweist. Der erste äußere Bereich 52 und der zweite äußere Bereich 56 stellen dabei Bereiche dar, in denen ein Klebstoffauftrag erfolgen wird. Der innere Bereich 54 bleibt frei von Klebstoff. Separator film 12 is divided in the first embodiment variant shown in Figure 1 into three strip-shaped regions, along the width of the first Separatorfolie 12, ie along a direction perpendicular to the transport direction 40, the first Separatorfolie 12 in this order, a first outer region 52, an inner Area 54 and second outer area 56 has. The first outer region 52 and the second outer region 56 represent areas in which an adhesive application will take place. The inner region 54 remains free of adhesive.
Zur Durchführung eines ersten Klebstoffauftrags 16 sind zwei erste Dispenser 30 vorgesehen, über die im ersten äußeren Bereich 52 sowie im zweiten äußeren Bereich 56 jeweils eine durchgehende Klebstofflinie 48 aufgetragen wird. In Transportrichtung 40 gesehen hinter den ersten Dispensern 30 gesehen sind sowohl für den ersten äußeren Bereich 52 als auch für den zweiten äußeren Bereich 56 jeweils eine erste Lichtquelle 32 angeordnet. Durch die ersten Lichtquellen 32 wird UV-Licht emittiert, welches geeignet ist, den aufgetragenen Klebstoff teilweise auszuhärten. Mittels der ersten Lichtquellen 32 werden die jeweilige Klebstofflinien 48 teilweise ausgehärtet, so dass die Klebstofflinien formstabil sind. Unter formstabil wird hierbei verstanden, dass die durch die ersten Dispenser 30 aufgetragenen durchgehenden Klebstofflinien 48 nicht verlaufen, also dass sich das Verhältnis zwischen der Dicke der Klebstofflinie 48 zu der Breite der Klebstofflinie 48 nicht verändert. Der teilweise ausgehärtete Klebstoff ist jedoch nicht vollständig ausgehärtet, so dass dieser sich mit einer nachfolgend aufgetragenen Klebstofflinie 48 verbinden kann. Die durch die ersten Dispenser 30 aufgetragenen durchgehenden Klebstofflinien 48 stellen den ersten Klebstoffauftrag 16 dar. To carry out a first application of adhesive 16, two first dispensers 30 are provided, via which a continuous adhesive line 48 is applied in each case in the first outer region 52 and in the second outer region 56. As seen in the transport direction 40 behind the first dispensers 30, a first light source 32 is arranged both for the first outer region 52 and for the second outer region 56. By the first light sources 32 UV light is emitted, which is suitable for partially curing the applied adhesive. By means of the first light sources 32, the respective adhesive lines 48 are partially cured, so that the adhesive lines are dimensionally stable. In this case, dimensional stability is understood to mean that the continuous adhesive lines 48 applied by the first dispensers 30 do not run, ie that the ratio between the thickness of the adhesive line 48 and the width of the adhesive line 48 does not change. However, the partially cured adhesive is not fully cured so that it can bond to a subsequently applied adhesive line 48. The by the first dispenser 30 applied continuous adhesive lines 48 represent the first adhesive application 16.
In Transportrichtung 40 gesehen nach dem teilweisen Aushärten der Seen in the direction of transport 40 after the partial curing of the
Klebstofflinien 48 wird auf den inneren Bereich 54 der ersten Separatorfolie 12 eine Elektrodeneinheit 20 platziert. Die Elektrodeneinheit 20 weist eine erste Aktivmaterialschicht 22, einen Stromableiter 24 und eine zweite Adhesive lines 48, an electrode unit 20 is placed on the inner region 54 of the first Separatorfolie 12. The electrode unit 20 has a first active material layer 22, a current conductor 24 and a second one
Aktivmaterialschicht 26 auf, vergleiche hierzu Figuren 3 und 4. In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform umfasst die Elektrodeneinheit 20 des Weiteren ein Ableiterfähnchen 28, welches elektrisch mit dem Stromableiter 24 der3 and 4. In the embodiment shown in FIG. 1, the electrode unit 20 further comprises an arrester tab 28 which is electrically connected to the current conductor 24 of FIG
Elektrodeneinheit 20 verbunden ist. Das Ableiterfähnchen 28 ragt dabei über die erste Separatorfolie 12 hinaus und liegt somit auf der mittels der ersten Electrode unit 20 is connected. The Ableiterfähnchen 28 protrudes beyond the first Separatorfolie 12 and thus lies on the means of the first
Dispenser 30 aufgetragenen Klebstofflinie 48 bzw. dem ersten Klebstoffauftrag 16 auf. Dispenser 30 applied adhesive line 48 and the first adhesive application 16 on.
Abgesehen von dem überstehenden Ableiterfähnchen 28 liegt die Apart from the projecting Ableitfähnchen 28 is the
Elektrodeneinheit 20 vollständig innerhalb des inneren Bereichs 54 auf der ersten Separatorfolie 12 auf, so dass die erste Aktivmaterialschicht 22 der Electrode unit 20 completely within the inner region 54 on the first Separatorfolie 12, so that the first active material layer 22 of the
Elektrodeneinheit 20 mit der ersten Separatorfolie 12 direkt in Verbindung steht. Electrode unit 20 is directly connected to the first Separatorfolie 12.
In Transportrichtung 40 gesehen nach dem Auflegen der Elektrodeneinheit 20, erfolgt mittels zweiter Dispenser 31 ein zweites Auftragen von Klebstoff. Das zweite Auftragen erfolgt wiederum derart, dass durchgehende Klebstofflinien 48 abgegeben werden, wobei diese einen zweiten Klebstoffauftrag 18 bilden. Der zweite Klebstoffauftrag 18 erfolgt nach dem gleichen Muster wie für den erstenAs seen in the transport direction 40 after placing the electrode unit 20, by means of second dispenser 31, a second application of adhesive takes place. The second application is again such that continuous adhesive lines 48 are dispensed, forming a second adhesive application 18. The second adhesive application 18 takes place according to the same pattern as for the first
Klebstoffauftrag 16, so dass die durch die zweiten Dispenser 31 abgegebenen durchgehenden Klebstofflinien 48 direkt auf den durch die ersten Dispenser 30 abgegebenen durchgehenden Klebstofflinien 48 liegen. Lediglich an der Stelle, an der das Ableiterfähnchen 28 auf dem ersten Klebstoffauftrag 16 bzw. auf der durch den ersten Dispenser 30 abgegebenen Klebstofflinie 48 aufliegt, erfolgt der zweite Klebstoffauftrag 18 auf das Ableiterfähnchen 28. Adhesive application 16 so that the continuous adhesive lines 48 delivered by the second dispensers 31 lie directly on the continuous adhesive lines 48 emitted by the first dispensers 30. Only at the point at which the Ableitendähnchen 28 rests on the first adhesive application 16 or on the output by the first dispenser 30 adhesive line 48, the second adhesive application 18 takes place on the Ableitfähnchen 28th
In Transportrichtung 40 gesehen, schließt sich nach dem zweiten Auftragen von Klebstoff wieder ein teilweises Aushärten des Klebstoffs an, wobei hierzu sowohl für den ersten äußeren Bereich 52 als auch für den zweiten äußeren Bereich 56 jeweils eine zweite Lichtquelle 33 vorgesehen ist. Auch die zweiten Lichtquellen 33 emittieren UV-Licht, welches geeignet ist, den aufgetragenen Klebstoff teilweise auszuhärten. As seen in the transport direction 40, after the second application of adhesive, a partial curing of the adhesive follows again, in which connection both for the first outer region 52 and for the second outer region 56 in each case a second light source 33 is provided. The second light sources 33 emit UV light, which is suitable for partially curing the applied adhesive.
Auch nach dem teilweisen Aushärten der zweiten Lichtquellen 33 sind die durch die zweiten Dispenser 31 aufgetragenen durchgehenden Klebstofflinien 48 formstabil, können sich jedoch mit den darunterliegenden durchgehenden Klebstofflinien 48 sowie mit einer nachfolgend aufgetragenen zweiten Even after the partial curing of the second light sources 33, the continuous adhesive lines 48 applied by the second dispensers 31 are dimensionally stable, but may intermesh with the underlying continuous adhesive lines 48 and with a subsequently applied second
Separatorfolie 14 verbinden. Connect separator foil 14.
In Transportrichtung 40 gesehen nach dem teilweisen Aushärten mittels der zweiten Lichtquellen 33 wird eine zweite Separatorfolie 14 bereitgestellt und unter Verwendung einer Umlenkwalze 38 auf die Elektrodeneinheit 20 sowie auf den in dem ersten äußeren Bereich 52 und in dem zweiten äußeren Bereich 56 befindlichen Klebstoffauftrag 16, 18 aufgelegt. Dabei erfolgt vermittelt durch den ersten Klebstoffauftrag 16 und den zweiten Klebstoffauftrag 18 eine Verbindung zwischen der ersten Separatorfolie 12 und der zweiten Separatorfolie 14. As seen in the transport direction 40 after the partial curing by the second light sources 33, a second separator film 14 is provided and using a deflection roller 38 on the electrode unit 20 and on the in the first outer region 52 and in the second outer region 56 adhesive application 16, 18th launched. In this case, a connection between the first separator film 12 and the second separator film 14 is provided by the first adhesive application 16 and the second adhesive application 18.
Auch die zweite Separatorfolie 14 wird bevorzugt in Form eines Endlosmaterials bereitgestellt, welches beispielsweise auf einer Rolle aufgewickelt vorliegen kann und für die Verarbeitung abgerollt wird. Also, the second separator film 14 is preferably provided in the form of a continuous material, which may for example be present wound on a roll and is unrolled for processing.
Die so erhaltene Elektrodenanordnung 10 kann für eine Weiterverarbeitung zu einem galvanischen Element mit weiteren Elektrodenanordnungen kombiniert werden, wobei hierzu die hergestellte Elektrodenanordnung 10 beispielsweise in einzelne Stücke unterteilt wird, die jeweils eine einzige Elektrodeneinheit 20 eingebettet zwischen zwei Separatorfolien 12, 14 umfassen oder die The electrode assembly 10 obtained in this way can be combined with further electrode assemblies for further processing into a galvanic element, for which purpose the electrode assembly 10 produced is subdivided, for example, into individual pieces, each comprising a single electrode unit 20 embedded between two separator sheets 12, 14 or the like
Elektrodenanordnung 10 kann entlang von Faltlinien, welche sich jeweils zwischen zwei Elektrodeneinheiten 20 befinden, gefaltet werden. Electrode assembly 10 may be folded along fold lines which are each between two electrode units 20.
Optional kann im Anschluss an das Auflegen der zweiten Separatorfolie 14 ein vollständiges Aushärten des aufgetragenen Klebstoffs erfolgen. Hierzu kann in Transportrichtung 40 gesehen sowohl für den ersten äußeren Bereich 52 als auch für den zweiten äußeren Bereich 56 jeweils eine dritte Lichtquelle 34 angeordnet sein, die UV-Licht emittiert, welches zum vollständigen Aushärten des Klebstoffs eingerichtet ist. Optionally, following the application of the second separator film 14, complete curing of the applied adhesive takes place. For this purpose, a third light source 34 can be seen in the transport direction 40 for both the first outer region 52 and the second outer region 56 be arranged, which emits UV light, which is set up for complete curing of the adhesive.
In weiteren Ausführungsformen, bei denen anstelle eines mittels UV-Licht aushärtenden Klebstoff ein mittels Wärmeeinwirkung aushärtender Klebstoff eingesetzt wird, kann anstelle der Lichtquellen 32, 33, 34 jeweils eine In further embodiments, in which instead of a curing by means of UV-curing adhesive, a thermosetting adhesive is used, instead of the light sources 32, 33, 34 each have a
Wärmequelle angeordnet sein. Derartige Wärmequellen können beispielsweise als I R-Strahler ausgestaltet sein. Figur 2 zeigt das in Figur 1 schematisch dargestellte Herstellungsverfahren der ersten Ausführungsvariante in einer Darstellung von oben. In der Darstellung in Figur 2 wird deutlich, dass in der dargestellten Ausführungsvariante sowohl der erste Klebstoffauftrag 16 durch die ersten Dispenser 30 als auch der zweite Klebstoffauftrag 18 durch die zweiten Dispenser 31 gemäß demselben Heat source can be arranged. Such heat sources can be designed, for example, as an I R radiator. FIG. 2 shows the production method of the first embodiment variant shown schematically in FIG. 1 in a representation from above. In the representation in FIG. 2, it is clear that in the illustrated embodiment, both the first adhesive application 16 by the first dispenser 30 and the second adhesive application 18 by the second dispenser 31 according to the same
Auftragsmuster erfolgt, so dass die durch die jeweiligen Dispenser 30, 31 aufgetragenen durchgehenden Klebstofflinien 48 aufeinanderliegen. Application pattern takes place, so that the continuous adhesive lines 48 applied by the respective dispensers 30, 31 lie on one another.
Die aufgetragenen Klebstofflinien 48 befinden sich im ersten äußeren Bereich 52 und im zweiten äußeren Bereich 56. Der innere Bereich 54, der zwischen dem ersten äußeren Bereich 52 und dem zweiten äußeren Bereich 56 liegt, bleibt frei von Klebstoff. Die Elektrodeneinheit 20 liegt, abgesehen von deren The applied adhesive lines 48 are in the first outer region 52 and the second outer region 56. The inner region 54, which lies between the first outer region 52 and the second outer region 56, remains free of adhesive. The electrode unit 20 is apart from their
Ableiterfähnchen 28, vollständig im inneren Bereich 54 auf der ersten Ableiterfähnchen 28, completely in the inner region 54 on the first
Separatorfolie 12 auf. Figur 3 zeigt eine Schnittansicht einer Elektrodenanordnung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform. Dabei ist die Darstellung der Figur 3 nicht vollständig, es wird lediglich ein Teil der Elektrodenanordnung 10 dargestellt, welcher den ersten äußeren Bereich 52 und einen Teil des inneren Bereichs 54 umfasst. Der Darstellung in Figur 3 kann entnommen werden, dass die ElektrodeneinheitSeparator 12 on. FIG. 3 shows a sectional view of an electrode arrangement 10 according to a first embodiment. In this case, the representation of FIG. 3 is not complete, only a part of the electrode arrangement 10 is illustrated which comprises the first outer region 52 and a part of the inner region 54. The illustration in Figure 3 can be seen that the electrode unit
20, welche die erste Aktivmaterialschicht 22, den Stromableiter 24 und die zweite Aktivmaterialschicht 26 umfasst, auf der ersten Separatorfolie 12 aufliegt, wobei die erste Aktivmaterialschicht 22 der Elektrodeneinheit 20 direkt mit der ersten Separatorfolie 12 in Verbindung steht. Dabei liegt die erste Aktivmaterialschicht 22 nur im inneren Bereich 54 auf der ersten Separatorfolie 12 auf. In dem sichtbaren ersten äußeren Bereich 52 ist ein erster Klebstoffauftrag 16 zu erkennen, welcher eine Dicke d und eine Breite b aufweist. Die Dicke d, welche zu einer Dicke der ersten Aktivmaterialschicht 22 identisch ist, ist dabei geringfügig kleiner als die Breite b. Die Dicke d des Klebstoffauftrags in der in20, which comprises the first active material layer 22, the current conductor 24 and the second active material layer 26, rests on the first separator foil 12, wherein the first active material layer 22 of the electrode unit 20 is directly in communication with the first separator foil 12. In this case, the first active material layer 22 rests on the first separator film 12 only in the inner region 54. In the visible first outer region 52, a first adhesive application 16 can be seen, which has a thickness d and a width b. The thickness d, which is identical to a thickness of the first active material layer 22, is slightly smaller than the width b. The thickness d of the adhesive application in the in
Figur 3 dargestellten Elektrodeneinheit kann von einer direkt nach dem Auftragen vorliegenden Dicke abweichen. Insbesondere bei einem Klebstoffauftrag mit einer Dicke, die größer ist als die Dicke einer Aktivmaterialschicht erfolgt durch weitere Klebstoffaufträge und/oder durch das Auflegen der zweiten 3, the electrode unit may deviate from a thickness existing directly after the application. In particular, in an adhesive application with a thickness which is greater than the thickness of an active material layer is carried out by further adhesive jobs and / or by placing the second
Separatorfolie 14 eine Verformung des Klebstoffs, wobei sich durch eine Separator foil 14 a deformation of the adhesive, which is characterized by a
Zunahme der jeweiligen Breite die Dicke des ersten bzw. zweiten  Increase of the respective width, the thickness of the first and second
Klebstoffauftrags 16, 18 an die Gesamtdicke Elektrodeneinheit 20 anpasst. Adhesive application 16, 18 to the total thickness electrode unit 20 adapts.
Das Ableiterfähnchen 28 der Elektrodeneinheit 20 ragt über die erste The Ableiterfähnchen 28 of the electrode unit 20 protrudes over the first
Separatorfolie 12 hinaus und liegt in der Schnittdarstellung in Figur 3 auf dem ersten Klebstoffauftrag 16 auf. Separator 12 and is in the sectional view in Figure 3 on the first adhesive application 16.
Auf der dem ersten Klebstoffauftrag 16 abgewandten Seite des Ableiterfähnchen 28 ist der zweite Klebstoffauftrag 18 platziert, wobei eine Dicke d des zweiten Klebstoffauftrags 18 wiederum der Dicke der zweiten Aktivmaterialschicht 26 entspricht. On the side of the Ableitfähnchen 28 facing away from the first adhesive application 16, the second adhesive application 18 is placed, wherein a thickness d of the second adhesive application 18 again corresponds to the thickness of the second active material layer 26.
Die zweite Separatorfolie 14 steht in direkter Verbindung zu der zweiten The second separator film 14 is in direct communication with the second one
Aktivmaterialschicht 26 der Elektrodeneinheit 20 und deckt ebenfalls den zweiten Klebstoffauftrag 18 in Stapelrichtung der Elektrodenanordnung 10 ab, so dass eine Verklebung der ersten Separatorfolie 12 mit der zweiten Separatorfolie 14 mittels des ersten Klebstoffauftrags 16 und des zweiten Klebstoffauftrags 18 erfolgt. Figur 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Active material layer 26 of the electrode unit 20 and also covers the second adhesive application 18 in the stacking direction of the electrode assembly 10, so that an adhesion of the first Separatorfolie 12 with the second Separatorfolie 14 by means of the first adhesive application 16 and the second adhesive application 18 takes place. FIG. 4 shows a second embodiment of the invention
Elektrodenanordnung 10. Gegenüber der mit Bezug zur Figur 3 beschriebenen ersten Ausführungsform der Elektrodenanordnung 10 ist in der zweiten  Electrode assembly 10. Compared with the first embodiment of the electrode assembly 10 described with reference to Figure 3 is in the second
Ausführungsform der Figur 4 der erste Klebstoffauftrag 16 und der zweite Klebstoffauftrag 18 jeweils in Form einer ersten Lage 42 und einer zweiten Lage 43 ausgeführt. Durch das mehrlagige Auftragen des Klebstoffs weist der erste Klebstoffauftrag 16 bzw. der zweite Klebestoffauftrag 18 eine Gesamtdicke D auf, welche sich aus den Dicken d der einzelnen Lagen 42, 43 zusammensetzt. Die Gesamtdicke D ist wesentlich größer als die Breite b des ersten Klebstoffauftrags 16 bzw. des zweiten Klebstoffauftrags 18. Die Angaben betreffend die Dicken der einzelnen Lagen 42, 43, die Gesamtdicke D sowie die Breite b des erstenEmbodiment of Figure 4, the first adhesive application 16 and the second adhesive application 18 each in the form of a first layer 42 and a second layer 43 executed. Due to the multi-layer application of the adhesive, the first Adhesive application 16 or the second adhesive application 18 has a total thickness D, which is composed of the thicknesses d of the individual layers 42, 43. The total thickness D is substantially greater than the width b of the first adhesive application 16 and of the second adhesive application 18. The information regarding the thicknesses of the individual layers 42, 43, the total thickness D and the width b of the first
Klebstoffauftrags 16 bzw. zweiten Klebstoffauftrags 18 beziehen sich dabei jeweils auf den Zustand nachdem die zweite Separatorfolie 14 aufgelegt wurde. Adhesive application 16 or second adhesive application 18 in each case relate to the state after the second separator film 14 has been applied.
Figur 5 zeigt eine zweite Ausführungsvariante des Verfahrens in einer schematischen perspektivischen Darstellung. Figure 5 shows a second embodiment of the method in a schematic perspective view.
Im Vergleich zu dem mit Bezug zur Figur 1 beschriebenen ersten Compared to the first described with reference to FIG
Ausführungsvariante des Verfahrens, erfolgt das erste sowie das zweite Embodiment variant of the method, the first and the second takes place
Auftragen des Klebstoffs nicht unter Verwendung von Dispensern 30, 31, sondern mittels Auftragsköpfen 44, 46. Durch erste Auftragsköpfe 44 wird auf die erste Separatorfolie 12 sowohl im ersten äußeren Bereich 52 als auch im zweiten äußeren Bereich 56 der erste Klebstoffauftrag 16 vorgenommen, wobei der Klebstoff in Form eines Musters abgegeben wird, welches entlang einer Linie angeordnete Klebstoffpunkte 50 so umfasst. In Transportrichtung 40 gesehen, schließt sich nach dem ersten Auftragen ein erstes teilweises Aushärten an, wobei hierzu wieder erste Lichtquellen 32 verwendet werden. Nach dem teilweisen Aushärten wird die Elektrodeneinheit 20 auf die erste Separatorfolie 12 aufgelegt, wobei wieder die erste Aktivmaterialschicht 22 vollständig im inneren Bereich 54 aufliegt und direkt mit der ersten Separatorfolie 12 in Verbindung steht. Das Ableiterfähnchen 28 ragt wieder über die erste Separatorfolie 12 hinaus und kann gegebenenfalls auf einem oder auf mehreren der Applying the adhesive not by using dispensers 30, 31, but by means of applicator heads 44, 46. By first application heads 44 is made on the first Separatorfolie 12 both in the first outer region 52 and in the second outer region 56 of the first adhesive application 16, wherein the Adhesive is dispensed in the form of a pattern, which comprises along a line arranged adhesive dots 50 so. As seen in the transport direction 40, a first partial curing follows after the first application, whereby first light sources 32 are again used for this purpose. After the partial curing, the electrode unit 20 is placed on the first Separatorfolie 12, wherein again the first active material layer 22 completely rests in the inner region 54 and is directly in communication with the first Separatorfolie 12. The Ableiterfähnchen 28 again protrudes beyond the first Separatorfolie 12 and may optionally on one or more of the
Klebstoffpunkte 50 des ersten Klebstoffauftrags 16 aufliegen. Adhesive dots 50 of the first adhesive application 16 rest.
An das Auflegen der Elektrodeneinheit 20 schließt sich ein zweites Auftragen von Klebstoff an, welches mittels zweiten Auftragsköpfen 46 erfolgt. Auch für das zweite Auftragen wird dasselbe Auftragsmuster verwendet, so dass die The application of the electrode unit 20 is followed by a second application of adhesive, which is effected by means of second application heads 46. Also for the second application, the same job pattern is used, so that the
Klebstoffpunkte 50 des zweiten Klebstoffauftrags 18 deckungsgleich mit den Klebstoffpunkten 50 des ersten Klebstoffauftrags 16 aufgetragen werden und somit auf diesem liegen. Es schließt sich ein zweites teilweises Aushärten des Klebstoffes an, wofür wieder zweite Lichtquellen 33 verwendet werden. Daran schließt sich das Auflegen der zweiten Separatorfolie 14 an, wobei die zweite Separatorfolie 14 wieder mithilfe der Umlenkwalze 38 auf die zweite Adhesive dots 50 of the second adhesive application 18 are applied congruently with the adhesive dots 50 of the first adhesive application 16 and thus lie on this. This is followed by a second partial curing of the adhesive, for which second light sources 33 are used again. it is followed by the laying on of the second separator film 14, wherein the second separator film 14 again by means of the deflection roller 38 to the second
Aktivmaterialschicht 26 der Elektrodeneinheit 20 sowie den im ersten äußeren Bereich 52 bzw. dem zweiten äußeren Bereich 56 vorhandenen Klebstoff angedrückt wird. Active material layer 26 of the electrode unit 20 and the adhesive present in the first outer region 52 and the second outer region 56 is pressed.
Gegebenenfalls schließt sich ein vollständiges Aushärten des Klebstoffs unter Verwendung von dritten Lichtquellen 34 an. Optionally, a complete curing of the adhesive follows using third light sources 34.
Figur 6 zeigt die zweite Ausführungsvariante des Herstellungsverfahrens in einer schematischen Ansicht von oben. In dieser Ansicht ist gut zu erkennen, dass die Klebstoffpunkte 50 jeweils im ersten äußeren Bereich 52 sowie im zweiten äußeren Bereich 56 aufgetragen werden, so dass der innere Bereich 54 frei von Klebstoff bleibt. Die Elektrodeneinheit 20 liegt dabei abgesehen von ihrem Ableiterfähnchen 28 vollständig im inneren Bereich 54 auf der ersten FIG. 6 shows the second embodiment of the production method in a schematic view from above. In this view, it can be clearly seen that the glue dots 50 are respectively applied in the first outer region 52 and in the second outer region 56, so that the inner region 54 remains free of adhesive. The electrode unit 20 lies apart from its Ableitfähnchen 28 completely in the inner region 54 on the first
Separatorfolie 12 auf. Separator 12 on.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen. The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung (10) umfassend die Schritte A method of making an electrode assembly (10) comprising the steps
a. Bereitstellen einer ersten Separatorfolie (12)  a. Providing a first separator film (12)
b. Erstes Auftragen eines Klebstoffs gemäß eines vorgegebenen  b. First applying an adhesive according to a predetermined
ersten Auftragsmusters auf die erste Separatorfolie (12), wobei ein erster Klebstoffauftrag (16) entsteht,  first application pattern on the first Separatorfolie (12), wherein a first adhesive application (16) is formed,
c. zumindest teilweises Aushärten des in Schritt b) aufgetragenen Klebstoffs,  c. at least partial curing of the adhesive applied in step b),
d. Bereitstellen und Auflegen einer Elektrodeneinheit (20) auf die erste Separatorfolie (12), wobei die Elektrodeneinheit (20) in dieser Reihenfolge eine erste Aktivmaterialschicht (22), einen Stromableiter (24) und eine zweite Aktivmaterialschicht (26) umfasst und wobei die erste Aktivmaterialschicht (22) direkt an die erste Separatorfolie (12) angrenzt,  d. Providing and placing an electrode unit (20) on the first separator foil (12), the electrode unit (20) comprising in this order a first active material layer (22), a current conductor (24) and a second active material layer (26), and wherein the first active material layer (22) directly adjacent to the first separator film (12),
e. Zweites Auftragen des Klebstoffs, gemäß eines vorgegebenen  e. Second application of the adhesive, according to a predetermined
zweiten Auftragsmusters, wobei ein zweiter Klebstoffauftrag (18) entsteht, welcher zumindest teilweise auf dem ersten  second application pattern, wherein a second adhesive application (18) arises, which at least partially on the first
Klebstoffauftrag (16) aufliegt,  Adhesive application (16) rests,
f. zumindest teilweises Aushärten des in Schritt e) aufgetragenen Klebstoffs, und  f. at least partially curing the adhesive applied in step e), and
g. Bereitstellen und Auflegen einer zweiten Separatorfolie (14) auf die freie Seite der Elektrodeneinheit (20), wobei die zweite Separatorfolie (14) mittels des in den Schritten b) und e) aufgetragenen Klebstoffs mit der ersten Separatorfolie (12) verbunden wird.  G. Providing and applying a second separator film (14) on the free side of the electrode unit (20), wherein the second separator film (14) is connected to the first separator film (12) by means of the adhesive applied in steps b) and e).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke der ersten Klebstoffauftrags (16) vor Ausführung der auf den Schritt b) nachfolgenden Schritte im Bereich von 80% bis 120% der Dicke der ersten Aktivmaterialschicht (22) liegt und/oder dass eine Dicke des zweiten Klebstoffauftrags (18) vor Ausführung der auf den Schritt e) nachfolgenden Schritte im Bereich von 80% bis 120% der Dicke der zweiten Aktivmaterialschicht (26) liegt. 2. The method according to claim 1, characterized in that a thickness of the first adhesive application (16) before carrying out the steps subsequent to step b) in the range of 80% to 120% of the thickness of first active material layer (22) is located and / or that a thickness of the second adhesive application (18) prior to carrying out the steps subsequent to step e) in the range of 80% to 120% of the thickness of the second active material layer (26).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch Method according to one of claims 1 or 2, characterized
gekennzeichnet, dass beim ersten Auftragen und/oder beim zweiten Auftragen der Klebstoff jeweils in einer Lage (42) oder in Form von mehreren Lagen (42, 43) aufgetragen wird, wobei beim Auftragen mehrerer Lagen (42, 43) für jede Lage (42, 43) dasselbe Auftragsmuster verwendet wird, so dass die Lagen (42, 43) übereinander liegen. in that, during the first application and / or during the second application, the adhesive is applied in each case in one layer (42) or in the form of a plurality of layers (42, 43), wherein when applying a plurality of layers (42, 43) for each layer (42 , 43) the same application pattern is used so that the layers (42, 43) are superimposed.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragsmuster eine oder mehrere durchgängige Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the order pattern one or more continuous
Klebstofflinien (48) umfasst. Adhesive lines (48).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragsmuster einzelne Klebstoff punkte (50) umfasst. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the application pattern comprises individual adhesive dots (50).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodeneinheit (20) ein mit dem Stromableiter (24) verbundenes Ableiterfähnchen (28) umfasst, welches nach dem Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the electrode unit (20) comprises a Ableitnähnchen (28) connected to the current conductor (24), which after the
Auflegen gemäß Schritt d) über die erste Separatorfolie (12) hinausragt und gegebenenfalls zumindest teilweise auf dem gemäß Schritt b) aufgetragenen Klebstoff aufliegt. Laying according to step d) protrudes beyond the first separator film (12) and, if appropriate, at least partially rests on the adhesive applied in accordance with step b).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Auflegen der zweiten Separatorfolie (14) gemäß Schritt g) in einem weiteren Schritt h) ein weiteres Härten des Klebstoffs erfolgt. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that after placing the second Separatorfolie (14) according to step g) in a further step h) further curing of the adhesive takes place.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest teilweise Härten des Klebstoffs gemäß Schritt c) und/oder f) und/oder das weitere Härten gemäß Schritt h) mittels UV- Strahlung erfolgt. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the at least partial curing of the adhesive according to step c) and / or f) and / or the further curing according to step h) is effected by means of UV radiation.
Elektrodenanordnung (10) hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8. Electrode arrangement (10) produced by a method according to one of claims 1 to 8.
10. Batteriezelle umfassend mindestens eine Elektrodenanordnung (10) hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8. 10. Battery cell comprising at least one electrode arrangement (10) produced by a method according to one of claims 1 to 8.
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