WO2019052881A1 - Method for cutting strip-shaped electrode and separator material on a curved surface by means of a laser beam - Google Patents

Method for cutting strip-shaped electrode and separator material on a curved surface by means of a laser beam Download PDF

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WO2019052881A1
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Thomas Kretschmar
Mirko Maier
Adina Kerstin Kanstinger
Bernhard Gossen
Mathias Derra
Martin Scherner
Johannes Proell
Michael Holm
Christian Diessner
Daniel Sauerteig
Andreas Letsch
Juergen Herold
Martin Reusch
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for separating portions of an electrode and separator material, which is in strip form, wherein the separation of the electrode material takes place on a continuously moving, curved surface.
  • Methods are produced electrode / separator stack, find the use in a battery cell.
  • Primary batteries and secondary batteries distinguished. Primary batteries are only functional once, while secondary batteries, also referred to as accumulators, are rechargeable. Find in an accumulator
  • lithium-ion battery cells use. These are characterized among other things by high energy densities, thermal stability with a very low self-discharge.
  • Lithium-ion battery cells have a positive electrode, also known as
  • Cathode is called, and a negative electrode, which is also referred to as anode on.
  • the cathode and the anode each include one
  • the electrodes of the battery cell are designed like a foil and with the interposition of a
  • Separator which separates the anode from the cathode, for example, stacked into an electrode stack.
  • the electrodes can also become one Be bound electrode winding or form an electrode unit in another way.
  • An essential aim in the development of new battery cells is to increase the electrochemical useful volume in the battery cell. As the most suitable
  • the manufactured battery cell comprises stacked electrode and separator sheets, thereby producing at least one half cell containing two separator sheets and an electrode sheet interposed therebetween.
  • a first Separatorfolienbahn is supplied, then followed by the deposition of at least one electrode sheet on the first Separatorfolienbahn.
  • a second Separatorfolienbahn is placed on the at least one electrode sheet. Thereafter, a pocket for the at least one electrode sheet is formed by bonding the two separator sheets outside the electrochemically active region of the sheet at least in regions
  • Electrode sheet whereby a pocket edge is formed. Thereafter, the two separator sheets are cut along the pocket edge (s), thereby producing one or more half cells.
  • EP 2 930 772 A1 relates to a separator conveying device for an electrical device and to a conveying method. There is proposed a separator for an electric device separator which alternately laminates a first electrode and a second electrode of the polarity of the first electrodes and different polarity with a separator interposed therebetween.
  • US 2014/0059875 A1 relates to a position detection device and a position detection method. Even if a separator or an electrode is deformed, this deformation can be detected and a position of the separator or the electrode can be detected with high precision.
  • Position detection device comprises a Anpressech, which a contains leaf-shaped element. This is cut out of an arcuate material and wound up in a roll-shaped form.
  • Position detection unit detects a position of the arcuate portion, which is set against a reference surface, via a Anpressech. Subsequently, the position of the sheet material detected by the position detecting unit is used as position information about the sheet material in a subsequent process step.
  • WO 2014/041588 AI relates to a cutting method for a
  • Electrode material for electronic components using a laser beam and an apparatus for carrying out the method Electrode material for electronic components using a laser beam and an apparatus for carrying out the method.
  • a dust-free cutting device for strip-shaped electrode material is presented in which a laser beam is used.
  • Circumferential segments is subdivided, which are either negative pressure or supplied with blowing air, wherein the peripheral surface of the wheel is associated with a laser which separates a fixed on one of the peripheral segments portion of the strip-shaped material.
  • the inventive solution ensures that when performing the laser cut, ie the generation of a portion of the band-shaped material, this is reliably fixed.
  • the holding and transporting of the band-shaped material which is a first band-shaped material for a first electrode, is ensured with an angle-dependent application and subdivided along the peripheral surface of the wheel vacuum.
  • the individual circumferential segments each represent a curved segment surface, which is made permeable to air, so that both the vacuum for fixing the first band-shaped material for the first electrode is effective, as well as a controlled blowing previously separated by laser cut sections is guaranteed by the respective peripheral segment or its curved segment surface.
  • a vacuum region of the driven wheel, within which the peripheral segments are subjected to negative pressure extends over approximately 270 ° of the circumferential surface, while a blow-off region of the driven wheel extends over approximately 90 ° of the peripheral surface of the driven wheel extends.
  • a transition point at which the sections previously separated by the laser section from the first strip-shaped material for the first electrode are transferred from the peripheral segments to a transport direction is preferably within the blow-off region.
  • the laser that performs the laser section for separating the sections from the first belt-shaped material of the first electrode is a solid-state or pulsed (ns or ps) solid-state laser.
  • the driven wheel is driven by a drive comprising an encoder and a drive control which accelerates and decelerates the driven wheel such that defined gaps are created in the delivery of the sections to the transport direction between the sections. These gaps define the distances of the sections from each other, which are deposited at the transfer point on a belt-shaped first separator, which produce a supernatant sufficient to form a pocket.
  • the device proposed according to the invention comprises a suction device assigned to the driven wheel on an end face. This removes particles formed during laser cutting Cutting gaps between the individual circumferential segments arranged in the circumferential direction, wherein the particles are sucked off within the kerf and above the kerf. Particle-forming particles are extracted by a flow formed transversely to the beam direction of the laser beam. The extraction point is located opposite to the supply of a gas stream, so that a stable suction perpendicular to the
  • Beam direction of the laser forms.
  • a separation perpendicular to the movement of the band-shaped material for the electrodes requires an oblique cut, the helix angle of which
  • Feed rate depends. In order to realize different speeds, the laser guide must have an adapted size.
  • the invention further relates to a method for separating
  • Circumferential segments with curved segment surfaces within a vacuum region of the driven wheel
  • the laser beam is tracked by a combination of polygonal and / or galvo scanners.
  • Polygon scanners include a fast rotating, mirrored polygon
  • Galvo scanners have a drive by means of a galvo drive, similar to a moving coil gage, on.
  • the deflection of the beam takes place by means of rapidly rotatable or tiltable mirrors in the plane in which the particle removal takes place and consequently the cutting is carried out, and in height by means of an active tracking, e.g. by sliding lenses.
  • the path control of the laser beam is to
  • the gaps at the transfer point between the sections are generated by acceleration and deceleration of the driven wheel.
  • acceleration and decelerate the driven wheel about 40% of a cycle is needed, while 60% of a clock, a constant drive, so that the cut quality of the laser cut is particularly good
  • the curved segment surfaces of the circumferential segments are subjected to either negative pressure or blown air.
  • an optical measuring method can be used to check the quality of the laser cut and to calibrate the synchronization. Furthermore, there is the possibility that the driven wheel experiences an additional cleaning process after delivery of the individual separated sections, ie the cathode segments or the anode segments.
  • the invention further relates to a use of the inventively proposed device for producing stacked battery cells in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV), in a plug-in hybrid vehicle (PHEV) or in a consumer electronics product.
  • the device and method can be achieved in an advantageous manner that individual sections are separated from the first or second band-shaped material for a first or a second electrode of a stacked electrode ensemble by means of a laser.
  • This laser cut advantageously takes place on a defined moving and additionally curved surface, which has the beating advantage that the respective section, i. the first
  • Electrode or the second electrode extremely angle true at the transfer point on a transported along this path of a first separator can be stored.
  • a highly accurate, reproducible section between the individual sections separated by the laser can be produced by using a precise encoder and a drive control for the driven wheel.
  • the deposition of the previously separated by laser cutting of the first band-shaped material for a first electrode and the second band-shaped material for a second electrode sections is carried out with a very high deposition rate, which could otherwise be guaranteed only with deposit robots, however, represent a relatively high cost and are more complicated in their handling.
  • the portions to be separated are reliably recorded, which in the proposed solution according to the invention by holding and transporting the band-shaped material an angle-dependent and subdivided vacuum is ensured, with which the peripheral surface of the driven wheel or its individual Circumferential segments are applied specifically and angle-dependent.
  • Transfer point on a conveyed on the conveyor separator takes place by a supporting blowing off.
  • the driven wheel is selectively accelerated and decelerated while the cut is then made while the driven wheel rotates at a constant rotational speed. Due to a perpendicular laser cutting on a curved surface that moves, the laser or the focal point of the laser beam in the X, Y and Z direction is tracked, which can be achieved for example by a combination of polygon or Galvo scanners ,
  • the driven wheel is associated with a suction device, in particular the kerfs between the individual circumferential curved surfaces of the driven wheel forming circumferential segments.
  • the extraction of the particles occurring during laser cutting takes place both above the kerf and inside the kerf.
  • the suction device is assigned to one of the end faces of the driven wheel of the proposed device according to the invention in an advantageous manner.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a battery cell
  • Figure 2 shows the essential components of a plant for the production of
  • FIG. 3 shows a side view of the driven wheel
  • FIG. 4 shows a perspective top view of a driven wheel
  • Figure 5 is a schematic representation of phases of constant
  • FIG. 6 shows a representation of a curved peripheral surface of a
  • Figure 7 is a schematic representation of a particulate extraction in the region of the kerf on the driven wheel
  • FIG. 8 shows a schematic representation of the laser arrangement.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a battery cell 2
  • Battery cell 2 comprises a housing 3, which may be prismatic, in particular cuboid.
  • the housing 3 is designed to be electrically conductive and manufactured, for example, from aluminum.
  • the battery cell 2 includes a negative terminal 11 and a positive terminal 12. About the terminals 11, 12, a voltage provided by the battery cell 2 provided voltage can be tapped. Further, the battery cell 2 via the
  • Terminals 11, 12 are also loaded.
  • an electrode unit is arranged, which is designed as an electrode stack 10 in the present case.
  • the electrode stack 10 has two electrodes, namely an anode 21 and a cathode 22, on.
  • the anode 21 and the cathode 22 are each designed like a foil and separated from each other by a first belt-shaped separator 18.
  • the first belt-shaped separator 18 is ionically conductive, i. permeable to lithium ions.
  • the anode 21 comprises an anodic active material 41 and an anodic current conductor 31.
  • the anodic current conductor 31 is made electrically conductive and made of a metal, for example of copper.
  • the anodic current collector 31 is electrically connected to the negative terminal
  • the cathode 22 comprises a cathodic active material 42 and a cathodic current collector 32.
  • the cathodic current collector 32 is made electrically conductive and also made of a metal, for example aluminum.
  • the cathodic current collector 32 is electrically connected to the positive terminal 12 of the battery cell 2.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the components of a system 58 for the production of battery stacks.
  • FIG. 2 shows a system 58 for the production of battery stacks.
  • Feeder 60 for a first belt-shaped separator 18 is carried out
  • the transport device 62 may be a circulating belt or even a linear conveyor system 76 or the like.
  • the first belt-shaped separator 18 is transported in the transport direction 64.
  • the transport device 62 is a coil supply 140 of a first band-shaped material 66 for a first electrode, for example the cathode.
  • the supply of the first band-shaped material 66 for the first electrode for example the cathode.
  • Electrode via a plurality of pulleys, not shown here on a driven wheel 92.
  • a peripheral surface 94 of the driven wheel is associated with a laser 96 or a knife-like cutter.
  • a cut 68 of the first strip-shaped material 66 for the first electrode is generated below the laser 96 or the cutting device.
  • the severed portion 70 becomes on the peripheral surface 94 of the driven wheel 92 within a
  • the driven wheel 92 is provided with a drive 90 which includes an encoder and a drive control such that the driven wheel 92 is alternately accelerated and decelerated during its rotation so as to deposit the portions 70 onto the first belt-shaped separator 18 the gaps defined at the top of the transport device 62 (see FIG.
  • the linear conveyor system 76 comprises
  • a cut 80 of the three-layered arrangement of the first belt-shaped separator 18, section 70 of the first electrode and of the second belt-shaped separator 19 is preferably carried out.
  • This three-layer stack is laterally separated from one another by means of gripping devices or vacuum separate with Vacuum actuated tables or slides of the linear conveyor system 76 fixed.
  • band-shaped material 82 for a second electrode, the anode, applied which experiences a section 84 preferably by a laser 96.
  • the portions 70 of the anode separated from the second band-shaped material 82 for the second electrode are fixed within the vacuum region 86 on the driven wheel 92 and to those of the individual tables of the linear one
  • Conveyor 76 transported arrangements of first belt-shaped separator 18, the portion 70 of the cathode segment 56 and the second belt-shaped separator 19 applied. The obtained, for example, by grippers of the linear conveyor system 76 fixed, now four-ply stack, are in the outlet region of the linear
  • Conveyor system 76 turned by 180 ° in overhead position and in single
  • the driven wheel 92 which is arranged above the linear conveyor system 76, likewise has a vacuum region 86 and a blow-off region 88.
  • Reference numeral 84 denotes the section of the second second electrode strip material 82, preferably by means of the laser 96.
  • the laser 96 which is preferably a short pulsed solid state laser
  • a knife type cutter can also be used to clamp the individual ones Sections 70 at this location of the second band-shaped material 82 for the second electrode, ie to separate the cathode.
  • the illustration according to FIG. 3 shows the view of the driven wheel 92. As can be seen from FIG. 3, the laser 96 is above the
  • Peripheral surface 94 of the driven wheel 92 is arranged.
  • An impingement line of the laser beam is designated by reference numeral 98.
  • Reference numeral 100 indicates a laser beam which, as shown in FIG. 3, is perpendicular to the peripheral surface 94 of the driven wheel 92 incident.
  • the peripheral surface 94 is formed by individual circumferential segments 104.
  • the circumferential segments 104 which surround the peripheral surface 94 of the
  • the individual circumferential segments 104 may be provided with a perforation, for example.
  • the interiors of the individual circumferential segments 104 are via channels 102 either with a vacuum source or with a
  • Position 106 denotes a first ring of arcuately arranged kidneys, via which the vacuum source via the channels 102 on the
  • perforation circumferential segments 104 acts.
  • Reference numeral 108 also designates an arcuate arrangement of bores or kidney-shaped openings, via which the channels 102 are subjected to a blow-generating angle position, compare blow-off area 88 according to FIG. 2, with a blown-air source, so that the individual sections 96 cut off by means of laser 70 contact the respective transfer points 110 (see Fig. 4) are removed from the peripheral surface 94 of the driven wheel 92.
  • FIG. 4 shows the perspective top view of the driven wheel 92 of the device proposed according to the invention.
  • the driven wheel 92 is driven by a drive 90 comprising an encoder and a drive control.
  • the driven wheel 92 and its peripheral surface 94 is composed of a plurality of circumferential segments 104. On one of these peripheral segments 104 is the section 70. This is on the curved segment surface
  • a transfer point 110 for the sections 70 is in the "6 o'clock” position, while the laser beam 100 substantially impacts the peripheral surface 94 of the driven wheel 92 in the "12 o'clock” position.
  • the driven wheel 92 which is driven by the drive 90, is such in that, whenever portions 70 separated from the first band-shaped material 66 for the first electrode and from the second band-shaped material 82 for the second electrode are deposited, respectively
  • Acceleration 116 or delay of the driven wheel 92 is carried out such that upon delivery of the respective separated sections 70 on the
  • Transport device 62 each gaps 148 (see Figure 8) between the individual separated sections 70 arise.
  • FIG. 5 shows the phases of the rotation of the driven wheel during which a laser cut can be made and the acceleration 116 or deceleration thereof.
  • the driven wheel 92 is driven by means of the encoder and the drive control such that when performing the laser cut by the laser 96 in the "12 o'clock" position of the driven wheel 92, a constant rotational speed of the driven In this case, the laser 96 can perform the laser cutting in the X, Y and Z directions following the focus of the laser beam 100.
  • the driven wheel 92 becomes engaged by the drive of the drive 90 the transfer point 110 so controlled that a discharge of the sections 70 of the
  • Circumferential segments 104 are made in such a way that they can be deposited between the individual sections 70 in accordance with defined gaps 148 on the first web-shaped separator 18 with defined gaps 148 (compare FIG. In the illustration according to FIG. 5, the acceleration phases of the driven wheel 92 are indicated by reference numeral 116, while the regions in which the driven wheel 92 rotates at rotational speed are indicated by reference numeral 114. Intersections in which the cut takes place are identified by reference numeral 112.
  • the circumferential segment 104 is formed by a segment surface 126.
  • FIG. 6 shows a curved segment surface 120 of a circumferential segment 10 4.
  • the illustration according to FIG. 6 shows that an electrode material 122 is accommodated on a curved segment surface 120 of a circumferential segment (not illustrated here).
  • a mold 124 of a section 70 including the contact lug is entered.
  • the illustration according to FIG. 6 shows that the beam of the laser 96 is tracked three-dimensionally.
  • FIG. 7 shows a schematic illustration of a suction device 130 in the region of a cutting gap 128.
  • a kerf 128 is defined between adjacent circumferential segments 136, 138.
  • Circumferential segments 136 and 138 which are shown only schematically in FIG. 7, each have a curved segment surface 120.
  • FIG. 7 shows that the laser beam 100 of the laser 96 arrives in the kerf 128 at different angles of incidence 132 and 134, respectively.
  • a first angle of incidence 132 and a second angle of incidence 134 are shown with respect to the kerf 128.
  • extraction of the particles formed during laser cutting takes place essentially in the horizontal direction with respect to the axis of the driven wheel 92.
  • FIG. 8 shows a schematic representation of a laser 96 for cutting a band-shaped material 66, 82 associated with a driven wheel 92.
  • FIG. 8 denotes the illustration according to FIG. 7.
  • the illustration according to FIG. 8 shows that the laser 96 is in the
  • Both materials are included as coil stock 140.
  • the section 80, 84 the already mentioned sections 70 for the first electrode or the second electrode are formed, which are then deposited with formation of defined gaps 148 between the individual sections 70.

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Abstract

The invention relates to a device for cutting off portions (70) of strip-shaped material (66, 82), which is in the form of a reel stock (14). A driven wheel (92) is divided into individual circumferential segments in the circumferential direction. Either vacuum or blowing air is applied to said individual circumferential segments. A laser (96) is associated with the circumferential surface (94) of the driven wheel (92), which laser cuts off a portion (70) of the strip-shaped material (66, 82), which portion is fixed on one of the circumferential segments.

Description

Beschreibung  description
Titel title
VERFAHREN ZUM TRENNEN BANDFÖRMIGEN ELEKTRODEN- UND SEPARATORMATERIALS AUF EINER GEKRÜMMTEN OBERFLÄCHE UNTER VERWENDUNG EINES LASERSTRAHLES  METHOD OF DISCONNECTING BANDED ELECTRODE AND SEPARATOR MATERIALS ON A CURVED SURFACE USING A LASER BEAM
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abtrennen von Abschnitten von einem Elektroden- und Separatormaterial, welches in Bandform vorliegt, wobei das Abtrennen des Elektrodenmaterials auf einer kontinuierlich bewegten, gekrümmten Fläche erfolgt. Mittels des erfindungsgemäß vorgeschlagenen The invention relates to a method for separating portions of an electrode and separator material, which is in strip form, wherein the separation of the electrode material takes place on a continuously moving, curved surface. By means of the invention proposed
Verfahrens werden Elektroden-/Separatorstapel erzeugt, die Verwendung in einer Batteriezelle finden. Method are produced electrode / separator stack, find the use in a battery cell.
Stand der Technik State of the art
Elektrische Energie ist mittels Batterien speicherbar. Batterien wandeln Electrical energy can be stored by means of batteries. Convert batteries
chemische Reaktionsenergie in elektrische Energie um. Hierbei werden chemical reaction energy into electrical energy. Here are
Primärbatterien und Sekundärbatterien unterschieden. Primärbatterien sind nur einmal funktionsfähig, während Sekundärbatterien, die auch als Akkumulator bezeichnet werden, wieder aufladbar sind. In einem Akkumulator finden Primary batteries and secondary batteries distinguished. Primary batteries are only functional once, while secondary batteries, also referred to as accumulators, are rechargeable. Find in an accumulator
insbesondere sogenannte Lithium-Ionen-Batteriezellen Verwendung. Diese zeichnen sich unter anderem durch hohe Energiedichten, thermische Stabilität mit einer äußerst geringen Selbstentladung aus. in particular so-called lithium-ion battery cells use. These are characterized among other things by high energy densities, thermal stability with a very low self-discharge.
Lithium-Ionen-Batteriezellen weisen eine positive Elektrode, die auch als Lithium-ion battery cells have a positive electrode, also known as
Kathode bezeichnet wird, und eine negative Elektrode, die auch als Anode bezeichnet wird, auf. Die Kathode sowie die Anode umfassen je einen Cathode is called, and a negative electrode, which is also referred to as anode on. The cathode and the anode each include one
Stromableiter, auf dem ein Aktivmaterial aufgebracht ist. Die Elektroden der Batteriezelle sind folienartig ausgeführt und unter Zwischenlage eines Current conductor on which an active material is applied. The electrodes of the battery cell are designed like a foil and with the interposition of a
Separators, welcher die Anode von der Kathode trennt, beispielsweise zu einem Elektrodenstapel gestapelt. Die Elektroden können auch zu einem Elektrodenwickel gebunden sein oder auf eine andere Art eine Elektrodeneinheit bilden. Separator, which separates the anode from the cathode, for example, stacked into an electrode stack. The electrodes can also become one Be bound electrode winding or form an electrode unit in another way.
Wesentliche Bestrebung bei der Entwicklung von neuen Batteriezellen ist, das elektrochemische Nutzvolumen in der Batteriezelle zu erhöhen. Als geeignetsteAn essential aim in the development of new battery cells is to increase the electrochemical useful volume in the battery cell. As the most suitable
Bauform einer Elektrodeneinheit zur Maxim ierung des Nutzvolumens hat sich der Elektrodenstapel herausgestellt, da dieser sowohl idealprismatisch als auch in einer beliebigen anderen Geometrie hergestellt werden kann. DE 10 2014 113 588 AI bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einerDesign of an electrode unit for maximization of the useful volume, the electrode stack has been found, as this can be produced both ideal prismatic and in any other geometry. DE 10 2014 113 588 AI relates to a method for producing a
Batteriezelle. Die hergestellte Batteriezelle umfasst gestapelte Elektroden- und Separatorblätter, wodurch mindestens eine Halbzelle hergestellt wird, die zwei Separatorblätter und ein dazwischen angeordnetes Elektrodenblatt enthält. Battery cell. The manufactured battery cell comprises stacked electrode and separator sheets, thereby producing at least one half cell containing two separator sheets and an electrode sheet interposed therebetween.
Zunächst wird eine erste Separatorfolienbahn zugeführt, danach erfolgt das Ablegen mindestens eines Elektrodenblattes auf der ersten Separatorfolienbahn.First, a first Separatorfolienbahn is supplied, then followed by the deposition of at least one electrode sheet on the first Separatorfolienbahn.
Anschließend wird eine zweite Separatorfolienbahn auf das mindestens eine Elektrodenblatt aufgelegt. Danach wird eine Tasche für das mindestens eine Elektrodenblatt gebildet durch mindestens bereichsweises Verbinden der beiden Separatorfolien außerhalb des elektrochemisch aktiven Bereiches des Subsequently, a second Separatorfolienbahn is placed on the at least one electrode sheet. Thereafter, a pocket for the at least one electrode sheet is formed by bonding the two separator sheets outside the electrochemically active region of the sheet at least in regions
Elektrodenblattes, wodurch ein Taschenrand gebildet wird. Danach werden die beiden Separatorfolien entlang des oder der Taschenränder geschnitten, wodurch eine oder mehrere Halbzellen hergestellt werden. Electrode sheet, whereby a pocket edge is formed. Thereafter, the two separator sheets are cut along the pocket edge (s), thereby producing one or more half cells.
EP 2 930 772 AI bezieht sich auf eine Separatorfördereinrichtung für eine elektrische Einrichtung sowie ein Förderverfahren. Es wird ein Förderapparat für einen Separator einer elektrischen Einrichtung vorgeschlagen, der abwechselnd eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode einer von der Polarität der ersten Elektroden und verschiedenen Polarität mit einem Separator laminiert, welcher zwischen diesen angeordnet ist. EP 2 930 772 A1 relates to a separator conveying device for an electrical device and to a conveying method. There is proposed a separator for an electric device separator which alternately laminates a first electrode and a second electrode of the polarity of the first electrodes and different polarity with a separator interposed therebetween.
US 2014/0059875 AI bezieht sich auf eine Positionsdetektionseinrichtung und ein Positionsdetektionsverfahren. Sogar falls ein Separator oder eine Elektrode deformiert ist, kann diese Deformation detektiert werden und eine Position des Separators oder der Elektrode mit hoher Präzision detektiert werden. Die US 2014/0059875 A1 relates to a position detection device and a position detection method. Even if a separator or an electrode is deformed, this deformation can be detected and a position of the separator or the electrode can be detected with high precision. The
Positionsdetektionseinrichtung umfasst eine Anpresseinheit, welche ein blattförmiges Element enthält. Dieses ist aus einem bogenförmigen Material ausgeschnitten ist und in einer rollenförmigen Gestalt aufgewickelt. Eine Position detection device comprises a Anpresseinheit, which a contains leaf-shaped element. This is cut out of an arcuate material and wound up in a roll-shaped form. A
Positionsdetektionseinheit detektiert eine Position des bogenförmigen Abschnitts, welcher gegen eine Referenzfläche angestellt ist, über eine Anpresseinheit. Anschließend wird die Position des bogenförmigen Materials, welches durch die Positionsdetektionseinheit erfasst wird, als eine Positionsinformation über das bogenförmige Material in einem nachfolgenden Verfahrensschritt genutzt. Position detection unit detects a position of the arcuate portion, which is set against a reference surface, via a Anpresseinheit. Subsequently, the position of the sheet material detected by the position detecting unit is used as position information about the sheet material in a subsequent process step.
WO 2014/041588 AI bezieht sich auf ein Schneidverfahren für ein WO 2014/041588 AI relates to a cutting method for a
Elektrodenmaterial für elektronische Komponenten unter Verwendung eines Laserstrahls und eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens. Es wird eine staubfreiarbeitende Schneideinrichtung für bandförmiges Elektrodenmaterial vorgestellt, bei der ein Laserstrahl Verwendung findet. Electrode material for electronic components using a laser beam and an apparatus for carrying out the method. A dust-free cutting device for strip-shaped electrode material is presented in which a laser beam is used.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Abtrennen von Abschnitten von bandförmigem Material, welches als Spulenvorrat vorliegt, vorgeschlagen, die ein angetriebenes Rad aufweist, welches in Umfangsrichtung in einzelne According to the invention an apparatus for separating portions of strip-shaped material, which is present as a coil stock, proposed, which has a driven wheel, which in the circumferential direction in individual
Umfangssegmente unterteilt ist, die entweder unterdruckbeaufschlagt oder mit Blasluft beaufschlagt sind, wobei der Umfangsfläche des Rades ein Laser zugeordnet ist, der einen auf einem der Umfangssegmente fixierten Abschnitt des bandförmigen Materials abtrennt. Circumferential segments is subdivided, which are either negative pressure or supplied with blowing air, wherein the peripheral surface of the wheel is associated with a laser which separates a fixed on one of the peripheral segments portion of the strip-shaped material.
Durch die erfindungsgemäße Lösung ist gewährleistet, dass bei Durchführung des Laserschnittes, d.h. dem Erzeugen eines Abschnittes vom bandförmigen Material, dieses zuverlässig fixiert ist. Das Festhalten und der Transport des bandförmigen Materials, bei dem es sich um ein erstes bandförmiges Material für eine erste Elektrode handelt, wird mit einem winkelabhängig aufbringbaren und entlang der Umfangsfläche des Rades unterteilten Vakuum gewährleistet. Eine Abgabe des zuvor mittels des Laserschnittes abgetrennten Abschnittes vom ersten bandförmigen Material für die erste Elektrode an einer Übergabestelle erfolgt durch ein unterstützendes Abblasen des zuvor abgetrennten Abschnittes vom jeweiligen Umfangssegment. In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung stellen die einzelnen Umfangssegmente jeweils eine gekrümmte Segmentfläche dar, die luftdurchlässig ausgeführt ist, so dass sowohl das Vakuum zur Fixierung des ersten bandförmigen Materials für die erste Elektrode wirksam ist, wie auch ein kontrolliertes Abblasen zuvor per Laserschnitt abgetrennter Abschnitte vom jeweiligen Umfangssegment bzw. dessen gekrümmter Segmentfläche gewährleistet ist. The inventive solution ensures that when performing the laser cut, ie the generation of a portion of the band-shaped material, this is reliably fixed. The holding and transporting of the band-shaped material, which is a first band-shaped material for a first electrode, is ensured with an angle-dependent application and subdivided along the peripheral surface of the wheel vacuum. A delivery of the previously separated by means of the laser cut portion of the first band-shaped material for the first electrode at a transfer point by an assisting blowing off the previously separated portion of the respective circumferential segment. In an advantageous embodiment of the proposed solution according to the invention, the individual circumferential segments each represent a curved segment surface, which is made permeable to air, so that both the vacuum for fixing the first band-shaped material for the first electrode is effective, as well as a controlled blowing previously separated by laser cut sections is guaranteed by the respective peripheral segment or its curved segment surface.
In weiterer vorteilhafter Ausführung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung erstreckt sich ein Vakuumbereich des angetriebenen Rades, innerhalb dessen die Umfangssegmente mit Unterdruck beaufschlagt sind, über ca. 270° der Umfangsfläche, während sich ein Abblasbereich des angetriebenen Rades über ca. 90° der Umfangsfläche des angetriebenen Rades erstreckt. In a further advantageous embodiment of the proposed solution according to the invention, a vacuum region of the driven wheel, within which the peripheral segments are subjected to negative pressure, extends over approximately 270 ° of the circumferential surface, while a blow-off region of the driven wheel extends over approximately 90 ° of the peripheral surface of the driven wheel extends.
Eine Übergangsstelle, an der die zuvor per Laserabschnitt vom ersten bandförmigen Material für die erste Elektrode abgetrennten Abschnitte von den Umfangssegmenten an eine Transportrichtung übergeben werden, liegt bevorzugter Weise innerhalb des Abblasbereiches. A transition point at which the sections previously separated by the laser section from the first strip-shaped material for the first electrode are transferred from the peripheral segments to a transport direction is preferably within the blow-off region.
Bei dem Laser, der den Laserabschnitt zum Abtrennen der Abschnitte vom ersten bandförmigen Material der ersten Elektrode durchführt, handelt es sich um einen kontinuierlich oder gepulst (ns oder ps) arbeitenden Festkörper- Laser. The laser that performs the laser section for separating the sections from the first belt-shaped material of the first electrode is a solid-state or pulsed (ns or ps) solid-state laser.
In vorteilhafter Weise ist das angetriebene Rad durch einen Antrieb angetrieben, der einen Encoder sowie eine Antriebssteuerung umfasst, die das angetriebene Rad derart beschleunigt und abbremst, dass bei der Abgabe der Abschnitte an die Transportrichtung zwischen den Abschnitten definierte Lücken erzeugt werden. Diese Lücken definieren die Abstände der Abschnitte voneinander, die an der Übergabestelle auf einem bandförmigen ersten Separator abgelegt werden, welche einen Materialüberstand erzeugen, der zur Bildung einer Tasche ausreicht. Advantageously, the driven wheel is driven by a drive comprising an encoder and a drive control which accelerates and decelerates the driven wheel such that defined gaps are created in the delivery of the sections to the transport direction between the sections. These gaps define the distances of the sections from each other, which are deposited at the transfer point on a belt-shaped first separator, which produce a supernatant sufficient to form a pocket.
Darüber hinaus umfasst die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung eine dem angetriebenen Rad an einer Stirnseite zugeordnete Absaugvorrichtung. Diese entfernt während des Laserschnitts entstehende Partikel aus Schnittspalten zwischen den einzelnen in Umfangsrichtung angeordneten Umfangssegmenten, wobei die Partikel innerhalb des Schnittspaltes und oberhalb des Schnittspaltes abgesaugt werden. Beim Schnitt entstehende Partikel werden durch eine quer zur Strahlrichtung des Laserstrahls ausgeformte Strömung abgesaugt. Der Absaugstelle gegenüber liegend erfolgt die Zuführung eines Gasstromes, so dass sich ein stabiler Absaugstrom senkrecht zur In addition, the device proposed according to the invention comprises a suction device assigned to the driven wheel on an end face. This removes particles formed during laser cutting Cutting gaps between the individual circumferential segments arranged in the circumferential direction, wherein the particles are sucked off within the kerf and above the kerf. Particle-forming particles are extracted by a flow formed transversely to the beam direction of the laser beam. The extraction point is located opposite to the supply of a gas stream, so that a stable suction perpendicular to the
Strahlrichtung des Lasers ausbildet. Da sich das angetriebene Rad dreht, fordert ein Trennen senkrecht zur Bewegung des bandförmigen Materials für die Elektroden einen schrägen Schnitt, dessen Schrägungswinkel von der Beam direction of the laser forms. As the driven wheel rotates, a separation perpendicular to the movement of the band-shaped material for the electrodes requires an oblique cut, the helix angle of which
Vorschubgeschwindigkeit abhängt. Um verschiedene Geschwindigkeiten zu realisieren, muss die Laserführung eine angepasste Größe aufweisen. Feed rate depends. In order to realize different speeds, the laser guide must have an adapted size.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Abtrennen von The invention further relates to a method for separating
Abschnitten von bandförmigem Material, das als Spulenvorrat vorliegt, mittels einer erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung, wobei die nachfolgenden Verfahrensschritte durchlaufen werden: a) Fixieren eines bandförmigen Materials an einer Umfangsfläche aus Sections of strip-shaped material, which is present as a supply of bobbins, by means of a device proposed according to the invention, wherein the following method steps are run through: a) Fixing a band-shaped material on a peripheral surface
Umfangssegmenten mit gekrümmten Segmentflächen innerhalb eines Vakuumbereiches des angetriebenen Rades,  Circumferential segments with curved segment surfaces within a vacuum region of the driven wheel,
b) Durchführung eines kontinuierlichen Laserschnittes zum Abtrennen von Abschnitten vom bandförmigen Material, wobei ein gerader Schnitt mit nahezu konstantem lokalem Vorschub bei in erster Näherung konstanter Drehgeschwindigkeit einer gekrümmten, sich definiert bewegenden Segmentfläche durchgeführt wird, b) carrying out a continuous laser cut for separating sections from the strip-shaped material, wherein a straight cut is made with almost constant local advance at a first approximate constant rotational speed of a curved, defined moving segment surface,
c) wobei gemäß Verfahrensschritt b) eine Nachführung des Fokuspunktes des Lasers in X-, Y- und Z-Richtung durchgeführt wird, c) wherein according to method step b) a tracking of the focal point of the laser in the X, Y and Z directions is performed,
d) wobei während Verfahrensschritt c) eine Absaugung von Partikeln im und oberhalb und /oder unterhalb des Schnittspaltes erfolgt und d) wherein during process step c) there is an extraction of particles in and above and / or below the kerf, and
e) die an den Umfangssegmenten jeweils fixierten, abgetrennten Abschnitte an einer Übergabestelle innerhalb eines Abblasbereiches unter Ausbildung von Lücken zwischen den einzelnen Abschnitten an eine e) at the peripheral segments each fixed, separated sections at a transfer point within a Abblasbereiches to form gaps between the individual sections of a
Transportvorrichtung übergeben werden. In vorteilhafter Weise wird beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren der Laserstrahl durch eine Kombination von Polygon- und/oder Galvo-Scannern nachgeführt. Polygon-Scanner umfassen ein schnelldrehendes, verspiegeltes Polygon, Galvo-Scanner weisen einen Antrieb mittels eines Galvo-Antriebes, ähnlich eines Drehspulmessgerätes, auf. Mittels dieser Komponenten kann aus dem durch das angetriebene Rad abgegebenen Encoder Signal und einer entsprechenden Kalibrierung wieder die richtige Stelle auf dem bandförmigen Material zur Durchführung des Schnittes getroffen werden. Dies ermöglicht es, den Laser im Raum mit konstantem lokalem Vorschub, was eine hervorragende Schnittqualität ergibt, auf einer Bahn zu führen, die einen geraden bzw. Transfer device to be handed over. Advantageously, in the method proposed according to the invention, the laser beam is tracked by a combination of polygonal and / or galvo scanners. Polygon scanners include a fast rotating, mirrored polygon, Galvo scanners have a drive by means of a galvo drive, similar to a moving coil gage, on. By means of these components can be taken from the output by the driven wheel encoder signal and a corresponding calibration again the right spot on the band-shaped material to perform the cut. This makes it possible to guide the laser in the space with a constant local feed, which results in an excellent quality of cut, on a track which is a straight or
senkrechten Schnitt ergibt. Durch ein nach der Schnittstelle angeordnetes geeignetes Mess-System mit einer Bildverarbeitung kann ein Regelkreis für Laserführung dargestellt werden. vertical section results. By means of a suitable measuring system with image processing arranged after the interface, a control loop for laser guidance can be represented.
Die Ablenkung des Strahles erfolgt mittels schnelldrehbarer bzw. kippbarer Spiegel in der Ebene, in der der Partikelabtrag erfolgt und demzufolge der Schnitt durchgeführt wird, und in der Höhe mittels einer aktiven Nachführung z.B. durch verschiebbare Linsen. Die Bahnsteuerung des Laserstrahls ist zur The deflection of the beam takes place by means of rapidly rotatable or tiltable mirrors in the plane in which the particle removal takes place and consequently the cutting is carried out, and in height by means of an active tracking, e.g. by sliding lenses. The path control of the laser beam is to
Bahnbewegung des Werkstücks in alle 3 Raumrichtungen synchronisiert. Path movement of the workpiece synchronized in all 3 spatial directions.
In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens werden die Lücken an der Übergabestelle zwischen den Abschnitten durch Beschleunigung und Verzögerung des angetriebenen Rades erzeugt. Zum Beschleunigen und Verzögern des angetriebenen Rades werden ca. 40% eines Taktes benötigt, während bei 60% eines Taktes ein konstanter Antrieb erfolgt, so dass die Schnittqualität des Laserschnittes besonders gut ist In an advantageous embodiment of the method proposed according to the invention, the gaps at the transfer point between the sections are generated by acceleration and deceleration of the driven wheel. To accelerate and decelerate the driven wheel about 40% of a cycle is needed, while 60% of a clock, a constant drive, so that the cut quality of the laser cut is particularly good
Die gekrümmten Segmentflächen der Umfangssegmente sind entweder mit Unterdruck oder mit Blasluft beaufschlagt. The curved segment surfaces of the circumferential segments are subjected to either negative pressure or blown air.
Optional kann ein optisches Messverfahren eingesetzt werden, mit dem die Qualität des Laserschnittes überprüft wird und die Synchronisierung kalibriert werden kann. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass das angetriebene Rad nach Abgabe der einzelnen getrennten Abschnitte, d.h. der Kathodensegmente bzw. der Anodensegmente, einen zusätzlichen Reinigungsvorgang erfährt. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Verwendung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung zur Herstellung von gestapelten Batteriezellen in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-in- Hybridfahrzeug (PHEV) oder in einem Consumer-Elektronik-Produkt. Optionally, an optical measuring method can be used to check the quality of the laser cut and to calibrate the synchronization. Furthermore, there is the possibility that the driven wheel experiences an additional cleaning process after delivery of the individual separated sections, ie the cathode segments or the anode segments. The invention further relates to a use of the inventively proposed device for producing stacked battery cells in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV), in a plug-in hybrid vehicle (PHEV) or in a consumer electronics product.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung gemäß Vorrichtung und Verfahren kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass einzelne Abschnitte vom ersten oder zweiten bandförmigen Material für eine erste oder eine zweite Elektrode eines gestapelten Elektrodenensembles mittels eines Lasers abgetrennt werden. In vorteilhafter Weise erfolgt dieser Laserschnitt auf einer sich definiert bewegenden und zusätzlich gekrümmten Fläche, die den schlagenden Vorteil aufweist, dass der jeweilige Abschnitt, d.h. die erste With the proposed solution according to the invention according to the device and method can be achieved in an advantageous manner that individual sections are separated from the first or second band-shaped material for a first or a second electrode of a stacked electrode ensemble by means of a laser. This laser cut advantageously takes place on a defined moving and additionally curved surface, which has the beating advantage that the respective section, i. the first
Elektrode oder die zweite Elektrode, äußerst winkeltreu an der Übergabestelle auf eine an dieser entlang transportierten Bahn eines ersten Separators abgelegt werden kann. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung lässt sich ein hochgenauer, reproduzierbarer Abschnitt zwischen den einzelnen mittels des Lasers abgetrennten Abschnitte durch Einsatz eines präzisen Encoders und einer Antriebssteuerung für das angetriebene Rad erzeugen. Das Ablegen der zuvor mittels Laserschnittes vom ersten bandförmigen Material für eine erste Elektrode bzw. vom zweiten bandförmigen Material für eine zweite Elektrode abgetrennten Abschnitte erfolgt mit einer sehr hohen Ablagerate, die ansonsten nur mit Einlegerobotern gewährleistet werden könnte, die jedoch einen verhältnismäßig hohen Aufwand darstellen und hinsichtlich ihrer Handhabung komplizierter sind.  Electrode or the second electrode, extremely angle true at the transfer point on a transported along this path of a first separator can be stored. By the solution proposed by the invention, a highly accurate, reproducible section between the individual sections separated by the laser can be produced by using a precise encoder and a drive control for the driven wheel. The deposition of the previously separated by laser cutting of the first band-shaped material for a first electrode and the second band-shaped material for a second electrode sections is carried out with a very high deposition rate, which could otherwise be guaranteed only with deposit robots, however, represent a relatively high cost and are more complicated in their handling.
Um den Laserschnitt zur Abtrennung der Abschnitte vom ersten bandförmigen Material für die erste Elektrode bzw. vom zweiten bandförmigen Material für die zweite Elektrode durchführen zu können, sind die abzutrennenden Abschnitte zuverlässig festzuhalten, was bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung durch Festhalten und Transport des bandförmigen Materials mit einem winkelabhängigen und unterteilten Vakuum gewährleistet wird, mit welchem die Umfangsfläche des angetriebenen Rades bzw. dessen einzelne Umfangssegmente gezielt und winkelabhängig beaufschlagt werden. Durch die Applikation des Vakuums erfolgt die Fixierung und der Transport der durch den Laserschnitt abgetrennten Abschnitte, während eine Übergabe an der In order to perform the laser cut for separating the portions of the first band-shaped material for the first electrode and the second band-shaped material for the second electrode, the portions to be separated are reliably recorded, which in the proposed solution according to the invention by holding and transporting the band-shaped material an angle-dependent and subdivided vacuum is ensured, with which the peripheral surface of the driven wheel or its individual Circumferential segments are applied specifically and angle-dependent. By applying the vacuum, the fixation and transport of the separated by the laser cut sections, while a transfer to the
Übergabestelle auf eine auf der Transportvorrichtung geförderte Separatorbahn durch ein unterstützendes Abblasen erfolgt. Transfer point on a conveyed on the conveyor separator takes place by a supporting blowing off.
Zur Erzeugung der Lücken bzw. von Abständen mittels des Laserschnitts abgetrennten Abschnitte bei Ablegen der Abschnitte auf die Separatorbahn des ersten Separators auf der Transportvorrichtung wird das angetriebene Rad gezielt beschleunigt und abgebremst, während der Schnitt dann erfolgt, während das angetriebene Rad mit konstanter Drehgeschwindigkeit rotiert. Aufgrund eines rechtwinklig durchzuführenden Laserschnittes auf einer gekrümmten Fläche, die sich bewegt, wird der Laser bzw. der Fokuspunkt des Laserstrahls in X-, Y- und Z-Richtung nachgeführt, was beispielsweise durch eine Kombination von Polygon- oder Galvo-Scannern erreicht werden kann. To generate the gaps or intervals separated by the laser cut portions when placing the sections on the separator of the first separator on the transport device, the driven wheel is selectively accelerated and decelerated while the cut is then made while the driven wheel rotates at a constant rotational speed. Due to a perpendicular laser cutting on a curved surface that moves, the laser or the focal point of the laser beam in the X, Y and Z direction is tracked, which can be achieved for example by a combination of polygon or Galvo scanners ,
Als weiteren Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist zu nennen, dass bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung dem A further advantage of the proposed solution according to the invention is to be mentioned that in the proposed solution according to the invention the
angetriebenen Rad eine Absaugvorrichtung zugeordnet ist, insbesondere den Schnittspalten zwischen den einzelnen die gekrümmte Umfangsfläche des angetriebenen Rades bildenden Umfangssegmenten. Die Absaugung der beim Laserschnitt auftretenden Partikel erfolgt sowohl oberhalb des Schnittspaltes wie auch im Inneren des Schnittspaltes. Die Absaugvorrichtung ist in vorteilhafter Weise einer der Stirnseiten des angetriebenen Rades der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung zugeordnet. driven wheel is associated with a suction device, in particular the kerfs between the individual circumferential curved surfaces of the driven wheel forming circumferential segments. The extraction of the particles occurring during laser cutting takes place both above the kerf and inside the kerf. The suction device is assigned to one of the end faces of the driven wheel of the proposed device according to the invention in an advantageous manner.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Anhand der Zeichnung wird die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung nachstehend eingehender erläutert. Es zeigen: Reference to the drawing, the proposed solution according to the invention will be explained in more detail below. Show it:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Batteriezelle, FIG. 1 shows a schematic illustration of a battery cell,
Figur 2 die wesentlichen Komponenten einer Anlage zur Herstellung von Figure 2 shows the essential components of a plant for the production of
Batteriestapeln,  Battery stacks,
Figur 3 eine Seitenansicht des angetriebenen Rades, FIG. 3 shows a side view of the driven wheel,
Figur 4 eine perspektivische Draufsicht auf ein angetriebenes Rad, FIG. 4 shows a perspective top view of a driven wheel,
Figur 5 eine schematische Darstellung von Phasen konstanter Figure 5 is a schematic representation of phases of constant
Drehgeschwindigkeit des Rades, von Verzögerung und  Rotational speed of the wheel, of deceleration and
Beschleunigung,  Acceleration,
Figur 6 eine Darstellung einer gekrümmten Umfangsfläche eines FIG. 6 shows a representation of a curved peripheral surface of a
Umfangssegmentes,  Perimeter segment
Figur 7 eine schematische Darstellung einer Partikelabsaugung im Bereich des Schnittspaltes am angetriebenen Rad und Figure 7 is a schematic representation of a particulate extraction in the region of the kerf on the driven wheel and
Figur 8 eine schematische Darstellung der Laseranordnung. 8 shows a schematic representation of the laser arrangement.
Au sf ü h ru n gs va ria nte n O u rd e rs a n dia ria nte ns
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsform der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung lediglich schematisch dar. In the following description of the embodiment of the invention, the same or similar elements are designated by the same reference numerals, wherein a repeated description of these elements is dispensed with in individual cases. The figures illustrate the subject matter of the invention only schematically.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Batteriezelle 2. Die FIG. 1 shows a schematic representation of a battery cell 2
Batteriezelle 2 umfasst ein Gehäuse 3, welches prismatisch, insbesondere quaderförmig ausgebildet sein kann. Das Gehäuse 3 ist vorliegend elektrisch leitend ausgeführt und beispielsweise aus Aluminium gefertigt. Die Batteriezelle 2 umfasst ein negatives Terminal 11 und ein positives Terminal 12. Über die Terminals 11, 12 kann eine von der Batteriezelle 2 zur Verfügung gestellte Spannung abgegriffen werden. Ferner kann die Batteriezelle 2 über die Battery cell 2 comprises a housing 3, which may be prismatic, in particular cuboid. In the present case, the housing 3 is designed to be electrically conductive and manufactured, for example, from aluminum. The battery cell 2 includes a negative terminal 11 and a positive terminal 12. About the terminals 11, 12, a voltage provided by the battery cell 2 provided voltage can be tapped. Further, the battery cell 2 via the
Terminals 11, 12 auch geladen werden. Terminals 11, 12 are also loaded.
Innerhalb des Gehäuses 3 der Batteriezelle 2 ist eine Elektrodeneinheit angeordnet, welche im vorliegenden Falle als Elektrodenstapel 10 ausgeführt ist. Der Elektrodenstapel 10 weist zwei Elektroden, nämliche eine Anode 21 und eine Kathode 22, auf. Die Anode 21 und die Kathode 22 sind jeweils folienartig ausgeführt und durch einen ersten bandförmigen Separator 18 voneinander separiert. Der erste bandförmige Separator 18 ist ionisch leitfähig, d.h. für Lithium-Ionen durchlässig. Die Anode 21 umfasst ein anodisches Aktivmaterial 41 und einen anodischen Stromableiter 31. Der anodische Stromableiter 31 ist elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Kupfer. Der anodische Stromableiter 31 ist elektrisch mit dem negativen TerminalWithin the housing 3 of the battery cell 2, an electrode unit is arranged, which is designed as an electrode stack 10 in the present case. The electrode stack 10 has two electrodes, namely an anode 21 and a cathode 22, on. The anode 21 and the cathode 22 are each designed like a foil and separated from each other by a first belt-shaped separator 18. The first belt-shaped separator 18 is ionically conductive, i. permeable to lithium ions. The anode 21 comprises an anodic active material 41 and an anodic current conductor 31. The anodic current conductor 31 is made electrically conductive and made of a metal, for example of copper. The anodic current collector 31 is electrically connected to the negative terminal
11 der Batteriezelle 2 verbunden. Die Kathode 22 umfasst ein kathodisches Aktivmaterial 42 und einen kathodischen Stromableiter 32. Der kathodische Stromableiter 32 ist elektrisch leitfähig ausgeführt und ebenfalls aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Aluminium. Der kathodische Stromableiter 32 ist elektrisch mit dem positiven Terminal 12 der Batteriezelle 2 verbunden. 11 of the battery cell 2 connected. The cathode 22 comprises a cathodic active material 42 and a cathodic current collector 32. The cathodic current collector 32 is made electrically conductive and also made of a metal, for example aluminum. The cathodic current collector 32 is electrically connected to the positive terminal 12 of the battery cell 2.
Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung die Komponenten einer Anlage 58 zur Herstellung von Batteriestapeln. Figur 2 zeigt eine Anlage 58 zur Herstellung von Batteriestapeln. An einerFigure 2 shows a schematic representation of the components of a system 58 for the production of battery stacks. FIG. 2 shows a system 58 for the production of battery stacks. At a
Zuführung 60 für einen ersten bandförmigen Separator 18 erfolgt dessen Feeder 60 for a first belt-shaped separator 18 is carried out
Zuführung auf eine Transportvorrichtung 62. Bei der Transportvorrichtung 62 kann es sich um ein umlaufendes Band oder auch um ein lineares Fördersystem 76 oder dergleichen handeln. Auf der Transportvorrichtung 62 wird der erste bandförmige Separator 18 in Transportrichtung 64 transportiert. Feeding on a transport device 62. The transport device 62 may be a circulating belt or even a linear conveyor system 76 or the like. On the transport device 62, the first belt-shaped separator 18 is transported in the transport direction 64.
Oberhalb der Transportvorrichtung 62 befindet sich ein Spulenvorrat 140 eines ersten bandförmigen Materials 66 für eine erste Elektrode beispielsweise der Kathode. Die Zufuhr des ersten bandförmigen Materials 66 für die erste Above the transport device 62 is a coil supply 140 of a first band-shaped material 66 for a first electrode, for example the cathode. The supply of the first band-shaped material 66 for the first
Elektrode erfolgt über mehrere hier nicht dargestellte Umlenkrollen an ein angetriebenes Rad 92. Einer Umfangsfläche 94 des angetriebenen Rades ist ein Laser 96 oder eine messerartige Schneideinrichtung zugeordnet. Unterhalb des Lasers 96 oder der Schneideinrichtung erfolgt ein Schnitt 68 des ersten bandförmigen Materials 66 für die erste Elektrode, wodurch ein Abschnitt 70, d.h. ein Kathodensegment 56, erzeugt wird. Der abgetrennte Abschnitt 70 wird an der Umfangsfläche 94 des angetriebenen Rades 92 innerhalb eines Electrode via a plurality of pulleys, not shown here on a driven wheel 92. A peripheral surface 94 of the driven wheel is associated with a laser 96 or a knife-like cutter. Below the laser 96 or the cutting device, a cut 68 of the first strip-shaped material 66 for the first electrode, whereby a portion 70, ie, a cathode segment 56, is generated. The severed portion 70 becomes on the peripheral surface 94 of the driven wheel 92 within a
Vakuumbereiches 86 fixiert, bevor der jeweilige Abschnitt 70 auf den ersten bandförmigen Separator 18 auf der Transportvorrichtung 62 aufgelegt wird. Vacuum region 86 fixed before the respective section 70 is placed on the first belt-shaped separator 18 on the transport device 62.
Das angetriebene Rad 92 ist mit einem Antrieb 90 versehen, der einen Encoder und eine Antriebssteuerung umfasst, derart, dass das angetriebene Rad 92 während seiner Rotation abwechselnd beschleunigt und verzögert wird, so dass bei der Ablage der Abschnitte 70 auf den ersten bandförmigen Separator 18 auf der Oberseite der Transportvorrichtung 62 definierte Lücken 148 (vgl. Figur 8) erzeugt werden. The driven wheel 92 is provided with a drive 90 which includes an encoder and a drive control such that the driven wheel 92 is alternately accelerated and decelerated during its rotation so as to deposit the portions 70 onto the first belt-shaped separator 18 the gaps defined at the top of the transport device 62 (see FIG.
Danach erfolgt die Zuführung 72 eines zweiten bandförmigen Separators 19. Dieser wird auf die Transportvorrichtung 62 überführt, so dass der erste bandförmige Separator 18 und die regelmäßig beabstandeten abgetrennten Abschnitte 70 von dem zweiten bandförmigen Separator 19 überdeckt sind. Thereafter, the supply 72 of a second belt-shaped separator 19. This is transferred to the transport device 62, so that the first belt-shaped separator 18 and the regularly spaced separated sections 70 are covered by the second belt-shaped separator 19.
Anschließend erfolgt innerhalb eines Übergabebereiches 74 die Überführung des ersten bandförmigen Separators 18, der darauf angeordneten voneinander beabstandeten Abschnitte 70 sowie des zweiten bandförmigen Separators 19 an ein lineares Fördersystem 76. Das lineare Fördersystem 76 umfasst Subsequently, within a transfer region 74, the transfer of the first belt-shaped separator 18, the sections 70 spaced from one another and the second belt-shaped separator 19 to a linear conveyor system 76 takes place. The linear conveyor system 76 comprises
beispielsweise einzelne mit Unterdruck beaufschlagbare Schlitten, wobei aus Figur 2 hervorgeht, dass dem linearen Fördersystem 76 an dessen Unterseite einzelne diskrete Stapelvorrichtungen 78 zugeordnet sind. For example, individual acted upon by vacuum slide, which is apparent from Figure 2 that the linear conveyor system 76 are assigned to the underside of individual discrete stacking devices 78.
Nach Passage des Übergabebereiches 74 erfolgt bevorzugt ein Schnitt 80 der an das lineare Fördersystem 76 übergebenen dreilagigen Anordnung aus erstem bandförmigen Separator 18, Abschnitt 70 der ersten Elektrode sowie des zweiten bandförmigen Separators 19. Dieser dreilagig ausgebildete Stapel wird seitlich über Greifvorrichtungen oder Vakuum auf einzelnen voneinander getrennten mit Vakuum beaufschlagbaren Tischen oder Schlitten des linearen Fördersystems 76 fixiert. After passage of the transfer region 74, a cut 80 of the three-layered arrangement of the first belt-shaped separator 18, section 70 of the first electrode and of the second belt-shaped separator 19 is preferably carried out. This three-layer stack is laterally separated from one another by means of gripping devices or vacuum separate with Vacuum actuated tables or slides of the linear conveyor system 76 fixed.
Aus Figur 2 geht hervor, dass dem linearen Fördersystem 76 ein weiteres angetriebenes Rad 92 zugeordnet ist. Dieses wird mit einem zweiten From Figure 2 shows that the linear conveyor system 76, a further driven wheel 92 is associated. This one comes with a second one
bandförmigen Material 82 für eine zweite Elektrode, der Anode, beaufschlagt, welches einen Schnitt 84 bevorzugt durch einen Laser 96 erfährt. Die vom zweiten bandförmigen Material 82 für die zweite Elektrode abgetrennten Abschnitte 70 der Anode, werden innerhalb des Vakuumbereiches 86 auf dem angetriebenen Rad 92 fixiert und auf die von den einzelnen Tischen des linearenband-shaped material 82 for a second electrode, the anode, applied, which experiences a section 84 preferably by a laser 96. The portions 70 of the anode separated from the second band-shaped material 82 for the second electrode are fixed within the vacuum region 86 on the driven wheel 92 and to those of the individual tables of the linear one
Fördersystems 76 herantransportierten Anordnungen aus erstem bandförmigen Separator 18, dem Abschnitt 70 des Kathodensegmentes 56 und den zweiten bandförmigen Separator 19 aufgebracht. Die erhaltenen, beispielsweise von Greifern des linearen Fördersystems 76 fixierten, nun vierlagigen Stapel, werden im Auslaufbereich des linearen Conveyor 76 transported arrangements of first belt-shaped separator 18, the portion 70 of the cathode segment 56 and the second belt-shaped separator 19 applied. The obtained, for example, by grippers of the linear conveyor system 76 fixed, now four-ply stack, are in the outlet region of the linear
Fördersystems 76 um 180° in Überkopflage gewendet und in einzelnen Conveyor system 76 turned by 180 ° in overhead position and in single
Stapelvorrichtungen 78 abgelegt. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass das angetriebene Rad 92, welches oberhalb des linearen Fördersystems 76 angeordnet ist, ebenfalls einen Vakuumbereich 86 und einen Abblasbereich 88 aufweist. Bezugszeichen 84 bezeichnet den Schnitt des zweiten bandförmigen Materials 82 für die zweite Elektrode bevorzugt mittels des Lasers 96. Alternativ zu dem Laser 96, bei dem es sich bevorzugt um einen kurzgepulsten Festkörper- Laser handelt, kann auch eine messerartige Schneidvorrichtung eingesetzt werden, um die einzelnen Abschnitte 70 an dieser Stelle vom zweiten bandförmigen Material 82 für die zweite Elektrode, d.h. die Kathode abzutrennen. Der Darstellung gemäß Figur 3 ist die Ansicht des angetriebenen Rades 92 zu entnehmen. Wie aus Figur 3 hervorgeht, ist der Laser 96 oberhalb der Stacking devices 78 stored. For the sake of completeness, it should be mentioned that the driven wheel 92, which is arranged above the linear conveyor system 76, likewise has a vacuum region 86 and a blow-off region 88. Reference numeral 84 denotes the section of the second second electrode strip material 82, preferably by means of the laser 96. As an alternative to the laser 96, which is preferably a short pulsed solid state laser, a knife type cutter can also be used to clamp the individual ones Sections 70 at this location of the second band-shaped material 82 for the second electrode, ie to separate the cathode. The illustration according to FIG. 3 shows the view of the driven wheel 92. As can be seen from FIG. 3, the laser 96 is above the
Umfangsfläche 94 des angetriebenen Rades 92 angeordnet. Eine Auftrefflinie des Laserstrahls ist mit Bezugszeichen 98 gekennzeichnet. Durch Peripheral surface 94 of the driven wheel 92 is arranged. An impingement line of the laser beam is designated by reference numeral 98. By
Bezugszeichen 100 ist ein Laserstrahl angedeutet, der gemäß der Darstellung in Figur 3 rechtwinklig auf die Umfangsfläche 94 des angetriebenen Rades 92 auftrifft. Die Umfangsfläche 94 wird durch einzelne Umfangssegmente 104 gebildet. Die Umfangssegmente 104, die die Umfangsfläche 94 des Reference numeral 100 indicates a laser beam which, as shown in FIG. 3, is perpendicular to the peripheral surface 94 of the driven wheel 92 incident. The peripheral surface 94 is formed by individual circumferential segments 104. The circumferential segments 104, which surround the peripheral surface 94 of the
angetriebenen Rades 92 bilden, sind durch Schnittspalte 128 voneinander getrennt. Die einzelnen Umfangssegmente 104 können beispielsweise mit einer Perforation versehen sein. Die Innenräume der einzelnen Umfangssegmente 104 sind über Kanäle 102 entweder mit einer Vakuumquelle oder mit einer driven wheel 92 are separated by kerf 128. The individual circumferential segments 104 may be provided with a perforation, for example. The interiors of the individual circumferential segments 104 are via channels 102 either with a vacuum source or with a
Blasluftquelle verbunden, die winkelabhängig den Vakuumbereich 86 bzw. den Abblasbereich 88, vergleiche insbesondere Darstellung gemäß Figur 2, alternierend beaufschlagt. Blasluftquelle connected, the angle-dependent vacuum region 86 and the blow-off 88, compare in particular representation according to Figure 2, applied alternately.
Mit Position 106 ist ein erster Ring von bogenförmig angeordneten Nieren bezeichnet, über welche die Vakuumquelle via die Kanäle 102 auf die Position 106 denotes a first ring of arcuately arranged kidneys, via which the vacuum source via the channels 102 on the
beispielsweise mit Perforation versehenen Umfangssegmente 104 wirkt. For example, provided with perforation circumferential segments 104 acts.
Bezugszeichen 108 bezeichnet ebenfalls eine bogenförmige Anordnung von Bohrungen oder nierenförmigen Öffnungen, über welche die Kanäle 102 in ihrer ein Abblasen erzeugenden Winkelstellung, vergleiche Abblasbereich 88 gemäß Figur 2, mit einer Blasluftquelle beaufschlagt werden, so dass die einzelnen mittels Laser 96 abgetrennten Abschnitte 70 an den jeweiligen Übergabestellen 110 (vgl. Fig. 4) von der Umfangsfläche 94 des angetriebenen Rades 92 entfernt werden. Reference numeral 108 also designates an arcuate arrangement of bores or kidney-shaped openings, via which the channels 102 are subjected to a blow-generating angle position, compare blow-off area 88 according to FIG. 2, with a blown-air source, so that the individual sections 96 cut off by means of laser 70 contact the respective transfer points 110 (see Fig. 4) are removed from the peripheral surface 94 of the driven wheel 92.
Der Darstellung gemäß Figur 4 ist die perspektivische Draufsicht auf das angetriebene Rad 92 der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung zu entnehmen. The illustration according to FIG. 4 shows the perspective top view of the driven wheel 92 of the device proposed according to the invention.
Aus Figur 4 geht hervor, dass das angetriebene Rad 92 durch einen Antrieb 90 angetrieben ist, der einen Encoder und eine Antriebssteuerung umfasst. Das angetriebene Rad 92 bzw. dessen Umfangsfläche 94 ist aus einer Vielzahl von Umfangssegmenten 104 zusammengesetzt. Auf einem dieser Umfangssegmente 104 befindet sich der Abschnitt 70. Dieser ist auf der gekrümmten SegmentflächeFrom FIG. 4 it can be seen that the driven wheel 92 is driven by a drive 90 comprising an encoder and a drive control. The driven wheel 92 and its peripheral surface 94 is composed of a plurality of circumferential segments 104. On one of these peripheral segments 104 is the section 70. This is on the curved segment surface
120 eines der Umfangssegmente 104 durch Unterdruckbeaufschlagung fixiert. Aus Figur 4 geht hervor, dass eine Übergabestelle 110 für die Abschnitte 70 in„6 Uhr"-Position liegt, während der Laserstrahl 100 im Wesentlichen in der„12 Uhr"- Position auf die Umfangsfläche 94 des angetriebenen Rades 92 auftrifft. Das angetriebene Rad 92, welches durch den Antrieb 90 angetrieben wird, ist derart ausgestaltet, dass immer dann, wenn von dem ersten bandförmigen Material 66 für die erste Elektrode bzw. von dem zweiten bandförmigen Material 82 für die zweite Elektrode abgetrennte Abschnitte 70 abgelegt werden, eine 120 one of the peripheral segments 104 fixed by negative pressure. As shown in FIG. 4, a transfer point 110 for the sections 70 is in the "6 o'clock" position, while the laser beam 100 substantially impacts the peripheral surface 94 of the driven wheel 92 in the "12 o'clock" position. The driven wheel 92, which is driven by the drive 90, is such in that, whenever portions 70 separated from the first band-shaped material 66 for the first electrode and from the second band-shaped material 82 for the second electrode are deposited, respectively
Beschleunigung 116 bzw. Verzögerung des angetriebenen Rades 92 derart erfolgt, dass bei Abgabe der jeweils abgetrennten Abschnitte 70 auf die Acceleration 116 or delay of the driven wheel 92 is carried out such that upon delivery of the respective separated sections 70 on the
Transportvorrichtung 62 jeweils Lücken 148 (vgl. Figur 8) zwischen den einzelnen abgetrennten Abschnitten 70 entstehen. Transport device 62 each gaps 148 (see Figure 8) between the individual separated sections 70 arise.
Figur 5 zeigt die Phasen der Rotation des angetriebenen Rades, während derer ein Laserschnitt vorgenommen werden kann, sowie die Beschleunigung 116 bzw. Verzögerung desselben. FIG. 5 shows the phases of the rotation of the driven wheel during which a laser cut can be made and the acceleration 116 or deceleration thereof.
Aus der Darstellung gemäß Figur 5 geht hervor, dass das angetriebene Rad 92 mittels des Encoders und der Antriebssteuerung derart angetrieben ist, dass bei Ausführung des Laserschnittes durch den Laser 96 in der„12 Uhr"-Position des angetriebenen Rades 92 eine konstante Drehgeschwindigkeit des angetriebenen Rades 92 vorliegt. In diesem Falle kann der Laser 96 bei entsprechender Nachführung des Fokuspunktes des Laserstrahles 100 in X-, Y- und Z- Richtung den Laserschnitt ausführen. Andererseits wird das angetriebene Rad 92 durch den Encoder bzw. die Antriebssteuerung des Antriebs 90 bei der Übergabestelle 110 so gesteuert, dass eine Abgabe der Abschnitte 70 von den From the illustration of Figure 5 shows that the driven wheel 92 is driven by means of the encoder and the drive control such that when performing the laser cut by the laser 96 in the "12 o'clock" position of the driven wheel 92, a constant rotational speed of the driven In this case, the laser 96 can perform the laser cutting in the X, Y and Z directions following the focus of the laser beam 100. On the other hand, the driven wheel 92 becomes engaged by the drive of the drive 90 the transfer point 110 so controlled that a discharge of the sections 70 of the
Umfangssegmenten 104 derart erfolgt, dass diese unter Einhaltung definierter Lücken 148 auf dem ersten bahnförmigen Separator 18 mit definierten Lücken 148 (vgl. Figur 8) zwischen den einzelnen Abschnitten 70 abgelegt werden können. In der Darstellung gemäß Figur 5 sind die Beschleunigungsphasen des angetriebenen Rades 92 durch Bezugszeichen 116 gekennzeichnet, während die Bereiche, in denen das angetriebene Rad 92 mit Rotationsgeschwindigkeit rotiert, durch Bezugszeichen 114 gekennzeichnet sind. Schnittbereiche, in denen der Schnitt erfolgt, sind mit Bezugszeichen 112 gekennzeichnet. Circumferential segments 104 are made in such a way that they can be deposited between the individual sections 70 in accordance with defined gaps 148 on the first web-shaped separator 18 with defined gaps 148 (compare FIG. In the illustration according to FIG. 5, the acceleration phases of the driven wheel 92 are indicated by reference numeral 116, while the regions in which the driven wheel 92 rotates at rotational speed are indicated by reference numeral 114. Intersections in which the cut takes place are identified by reference numeral 112.
Das Umfangssegment 104 ist durch eine Segmentfläche 126 gebildet. The circumferential segment 104 is formed by a segment surface 126.
Figur 6 zeigt eine gekrümmte Segmentfläche 120 eines Umfangssegmentesl04. Aus der Darstellung gemäß Figur 6 geht hervor, dass auf einer gekrümmten Segmentfläche 120 eines hier nicht näher dargestellten Umfangssegmentes ein Elektrodenmaterial 122 aufgenommen ist. Im Elektrodenmaterial 122 ist eine Form 124 eines Abschnittes 70 samt Kontaktfahne eingetragen. FIG. 6 shows a curved segment surface 120 of a circumferential segment 10 4. The illustration according to FIG. 6 shows that an electrode material 122 is accommodated on a curved segment surface 120 of a circumferential segment (not illustrated here). In the electrode material 122, a mold 124 of a section 70 including the contact lug is entered.
Aus der Darstellung gemäß Figur 6 geht hervor, dass der Strahl des Lasers 96 dreidimensional nachgeführt wird. The illustration according to FIG. 6 shows that the beam of the laser 96 is tracked three-dimensionally.
Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Absaugvorrichtung 130 im Bereich eines Schnittspaltes 128. FIG. 7 shows a schematic illustration of a suction device 130 in the region of a cutting gap 128.
Aus Figur 7 geht hervor, dass ein Schnittspalt 128 zwischen einander angrenzenden Umfangssegmenten 136, 138 definiert ist. Die beiden From FIG. 7, it can be seen that a kerf 128 is defined between adjacent circumferential segments 136, 138. The two
Umfangssegmente 136 bzw. 138, die in Figur 7 nur schematisch dargestellt sind, weisen jeweils eine gekrümmte Segmentfläche 120 auf. Aus Figur 7 geht hervor, dass der Laserstrahl 100 des Lasers 96 in unterschiedlichen Einfallswinkeln 132 bzw. 134 in den Schnittspalt 128 eintrifft. In der Darstellung gemäß Figur 7 sind in Bezug auf den Schnittspalt 128 ein erster Einfallswinkel 132 und ein zweiter Einfallswinkel 134 dargestellt. Circumferential segments 136 and 138, which are shown only schematically in FIG. 7, each have a curved segment surface 120. FIG. 7 shows that the laser beam 100 of the laser 96 arrives in the kerf 128 at different angles of incidence 132 and 134, respectively. In the illustration according to FIG. 7, a first angle of incidence 132 and a second angle of incidence 134 are shown with respect to the kerf 128.
Eine Absaugung der beim Laserschnitt entstehenden Partikel erfolgt gemäß der Darstellung in Figur 7 im Wesentlichen in horizontale Richtung in Bezug auf die Achse des angetriebenen Rades 92. As shown in FIG. 7, extraction of the particles formed during laser cutting takes place essentially in the horizontal direction with respect to the axis of the driven wheel 92.
Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung eines Lasers 96 zum Schneiden eines bandförmigen Materials 66, 82, der einem angetriebenen Rad 92 zugeordnet ist. FIG. 8 shows a schematic representation of a laser 96 for cutting a band-shaped material 66, 82 associated with a driven wheel 92.
VII in Figur 8 bezeichnet die Darstellung gemäß Figur 7. VII in FIG. 8 denotes the illustration according to FIG. 7.
Aus der Darstellung gemäß Figur 8 geht hervor, dass der Laser 96 im The illustration according to FIG. 8 shows that the laser 96 is in the
Wesentlichen in vertikaler Ausrichtung in Bezug auf die Umfangsfläche 94 des angetriebenen Rades 92 angeordnet ist. Innerhalb des Schnittbereiches erfolgt eine Abtrennung eines Abschnittes 70 entweder vom ersten bandförmigen Material 66 für die erste Elektrode, d.h. eines Kathodensegmentes 56, oder vom zweiten bandförmigen Material 82 für die zweite Elektrode, d.h. die Anode. Is arranged substantially in vertical alignment with respect to the peripheral surface 94 of the driven wheel 92. Within the cutting area, a separation of a portion 70 either from the first band-shaped Material 66 for the first electrode, ie, a cathode segment 56, or the second band-shaped material 82 for the second electrode, ie, the anode.
Beide Materialien sind als Spulenvorrat 140 aufgenommen. Beim Schnitt 80, 84 entstehen die bereits erwähnten Abschnitte 70 für die erste Elektrode bzw. die zweite Elektrode, die anschließend unter Ausbildung definierter Lücken 148 zwischen den einzelnen Abschnitten 70 abgelegt werden. Both materials are included as coil stock 140. In the section 80, 84, the already mentioned sections 70 for the first electrode or the second electrode are formed, which are then deposited with formation of defined gaps 148 between the individual sections 70.
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

Ansprüche claims
1. Vorrichtung zum Abtrennen von Abschnitten (70) von bandförmigem Material (66, 82), welches als Spulenvorrat (140) vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass ein angetriebenes Rad (92) in Umfangsrichtung in einzelne Umfangssegmente (104, 136, 138) unterteilt ist, die entweder mit Unterdruck oder mit Blasluft beaufschlagt sind, wobei der An apparatus for severing portions (70) of web material (66,82) present as a reel stock (140), characterized in that a driven wheel (92) circumferentially divides into individual circumference segments (104,136,138) is, which are acted upon either with negative pressure or with blown air, wherein the
Umfangsfläche (94) des angetriebenen Rades (92) ein Laser (96) zugeordnet ist, der einen auf einem der Umfangssegmente (104, 136, 138) fixierten Abschnitt (70) des bandförmigen Materials (66, 82) von diesem abtrennt.  Peripheral surface (94) of the driven wheel (92) is associated with a laser (96) which on one of the peripheral segments (104, 136, 138) fixed portion (70) of the band-shaped material (66, 82) separates therefrom.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Umfangssegmente (104, 136, 138) jeweils eine gekrümmte Segmentfläche (120) aufweisen, die luftdurchlässig ausgeführt ist. 2. Device according to claim 1, characterized in that the individual circumferential segments (104, 136, 138) each have a curved segment surface (120), which is designed to be permeable to air.
3. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vakuumbereich (86) innerhalb dem die Umfangssegmente (104, 136, 138) mit Unterdruck beaufschlagt sind, sich über ca. 270° der Umfangsfläche (94) erstreckt und ein 3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a vacuum region (86) within which the peripheral segments (104, 136, 138) are subjected to negative pressure, extends over approximately 270 ° of the peripheral surface (94) and a
Abblasbereich (88) sich über ca. 90° der Umfangsfläche (94) des angetriebenen Rades (92) erstreckt.  Blow-off (88) extends over approximately 90 ° of the peripheral surface (94) of the driven wheel (92).
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übergabestelle (110), an der die Abschnitte (70) von den 4. A device according to claim 3, characterized in that a transfer point (110) at which the portions (70) of the
Umfangssegmenten (104, 136, 138) an eine Transportvorrichtung (62) übergeben werden, innerhalb des Abblasbereiches (88) liegt.  Circumferential segments (104, 136, 138) are transferred to a transport device (62), located within the blow-off (88).
5. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (96) ein kurzgepulster Feststoff- Laser ist. 5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the laser (96) is a short-pulse solid-state laser is.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das angetriebene Rad (92) mittels eines Antriebes (90) angetrieben ist, der einen Encoder und eine Antriebssteuerung umfasst, die das angetriebene Rad (92) derart beschleunigt und abbremst, dass bei der Abgabe der Abschnitte (70) an die Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the driven wheel (92) is driven by means of a drive (90) comprising an encoder and a drive control which accelerates and decelerates the driven wheel (92) in such a way as to deliver the sections (70) to the
Transportvorrichtung (62) definierte Lücken (148) erzeugt werden. Transport device (62) defined gaps (148) are generated.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schnittspalten (128) zwischen den Device according to one of the preceding claims, characterized in that cutting gaps (128) between the
Umfangssegmenten (136, 138) eine Absaugvorrichtung (130) zugeordnet ist, die die Partikel im Schnittspalt (128) und oberhalb des Schnittspaltes (128) absaugt und einer Stirnseite des angetriebenen Rades (92) zugeordnet ist. Circumferential segments (136, 138) is associated with a suction device (130) which sucks the particles in the kerf (128) and above the kerf (128) and is associated with an end face of the driven wheel (92).
Verfahren zum Abtrennen von Abschnitten (70) von bandförmigem Material (66, 82), das als Spulenvorrat (140) vorliegt, mit einer A method of separating portions (70) of ribbon material (66,82) present as a bobbin supply (140) with one
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, mit nachfolgenden Verfahrensschritten: a) Fixieren eines bandförmigen Materials (66, 82) an einer Device according to one of claims 1 to 7, with the following method steps: a) fixing a band-shaped material (66, 82) to a
Umfangsfläche (94) aus Umfangssegmenten (104, 136, 138) mit gekrümmten Segmentflächen (120) in einem Vakuum- oder Unterdruckbereich (86),  Peripheral surface (94) of circumferential segments (104, 136, 138) with curved segment surfaces (120) in a vacuum or vacuum region (86),
b) Durchführung eines kontinuierlichen Laserschnitts zum Abtrennen des Abschnitts (70) vom bandförmigen Material (66, 82), wobei ein gerader Schnitt mit nahezu konstantem, lokalen Vorschub bei in erster Näherung konstanter Drehgeschwindigkeit einer gekrümmten, sich definiert bewegenden Segmentfläche (120) durchgeführt wird, b) carrying out a continuous laser cut for separating the portion (70) from the band-shaped material (66, 82), wherein a straight cut with almost constant, local advance at a first approximate constant rotational speed of a curved, defined moving segment surface (120) is performed .
c) wobei gemäß Verfahrensschritt b) eine Nachführung des c) wherein according to method step b) a tracking of
Fokuspunkts des Lasers (96) in X-, Y- und Z-Richtung  Focusing point of the laser (96) in the X, Y and Z directions
durchgeführt wird, d) wobei während Verfahrensschritt c) eine Absaugung von Partikeln im und oberhalb und/oder unterhalb des Schnittspaltes (128) erfolgt und is carried out, d) wherein during process step c) an extraction of particles in and above and / or below the kerf (128) takes place, and
e) die an den Umfangssegmenten (104, 136, 138) jeweils fixierten, abgetrennten Abschnitte (70) an eine Übergabestelle (110) innerhalb eines Abblasbereiches (88) unter Ausbildung von Lücken (148) zwischen den Abschnitten (70) an eine Transportvorrichtung (62) übergeben werden.  e) the severed segments (70) respectively fixed to the peripheral segments (104, 136, 138) at a transfer point (110) within a blow-off region (88) forming gaps (148) between the sections (70) to a transport device (70). 62).
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die 9. The method according to claim 8, characterized in that the
Nachführung des Laserstrahls (100) durch eine Kombination von Polygon- und/oder Galvo-Scannern erfolgt.  Tracking the laser beam (100) by a combination of polygon and / or galvo scanners takes place.
10. Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lücken (148) zwischen den Abschnitten (70) gemäß Verfahrensschritt e) durch Beschleunigung (116) und Verzögerung des angetriebenen Rades (92) erzeugt werden. 10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that the gaps (148) between the sections (70) according to step e) by acceleration (116) and delay of the driven wheel (92) are generated.
11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch 11. The method according to any one of claims 8 to 10, characterized
gekennzeichnet, dass die gekrümmte Segmentfläche (120) die eines entweder mit Unterdruck oder mit Blasluft beaufschlagten  in that the curved segment surface (120) is that of one of either negative pressure or blown air
Umfangssegmentes (104, 136, 138) ist.  Peripheral segment (104, 136, 138).
12. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Herstellung gestapelter Batteriezellen (2) in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-in-Hybridfahrzeug (PHEV) oder in einem Consumer-Elektronik-Produkt. 12. Use of the device according to one of claims 1 to 7 for producing stacked battery cells (2) in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV), in a plug-in hybrid vehicle (PHEV) or in a consumer electronics Product.
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