WO2019052882A1 - Method for correcting the position of electrode stacks when arranging them - Google Patents

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WO2019052882A1
WO2019052882A1 PCT/EP2018/073926 EP2018073926W WO2019052882A1 WO 2019052882 A1 WO2019052882 A1 WO 2019052882A1 EP 2018073926 W EP2018073926 W EP 2018073926W WO 2019052882 A1 WO2019052882 A1 WO 2019052882A1
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WO
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stack
correction
stacking
deposited
segment
Prior art date
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PCT/EP2018/073926
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German (de)
French (fr)
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Thomas Peter
Mirko Maier
Bernhard Gossen
Michael Holm
Christian Diessner
Andreas Letsch
Martin Reusch
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Filing date
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
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • H—ELECTRICITY
    • 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
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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 position correction of
  • Electrical energy can be stored by means of batteries. Batteries convert chemical reaction energy into electrical energy. Here are batteries.
  • Primary batteries and secondary batteries distinguished. Primary batteries are functional only once while secondary batteries, also referred to as rechargeable batteries, are rechargeable. In particular, so-called lithium-ion battery cells are used in an accumulator. These are characterized among other things by high energy densities, thermal stability and extremely low self-discharge.
  • Lithium-ion battery cells have a positive electrode, also referred to as a cathode, and a negative electrode, called an anode.
  • the cathode and the anode each comprise a current conductor, on which an active material is applied.
  • the electrodes of the battery cell are formed like a foil and stacked, for example, to form an electrode stack with the interposition of a separator which separates the anode from the cathode.
  • the electrodes can also be wound into an electrode winding or in some other way form an electrode unit.
  • the two electrodes of the electrode unit are electrically connected to poles of the battery cell, which are also referred to as terminals.
  • the electrodes and separator are surrounded by a generally liquid electrolyte.
  • the battery cell further comprises a cell housing, which is made of aluminum, for example. As a rule, the cell housing is prismatic, in particular cuboid and pressure-resistant. But other forms of housing, such as circular cylindrical or flexible pouch cells are known
  • the electrode stack has proven to be the most suitable design of an electrode unit for maximizing the useful volume, since it can be produced both in an ideal prismatic manner and in any other geometry.
  • the production of electrode stacks is usually carried out on equipment comprising stacking devices on which the individual electrode stacks are stacked.
  • Such stacking devices are known for example from WO 2012/137918 AI.
  • the correction in the X direction is performed by the individual table of the linear conveyor system 76 in the X direction and / or
  • the correction in the Y direction is effected by moving the stacking device in the Y direction.
  • Reference storage position for subsequent stack segments to be deposited when depositing can be achieved by adhering to precise storage positions that on the one hand the stack layers are precisely on top of each other and thereby a maximum active area can be formed, which ultimately the
  • an angle correction about a C axis can be determined, which is implemented by rotation of, for example, a storage station of the stacking device. Accordingly, not only linear corrections in the X or Y direction are advantageously feasible, but the electrode stacks to be deposited, which form the stack, can be produced by angular rotation of the deposition station
  • Stacking device to achieve the reference storage position can be positioned so that the electrode stack to be deposited position correct correct.
  • the first vision system scans a first corner area at the end of one of the first vision systems
  • Vision system feels the first corner area of the still to be deposited
  • the correction in the X-direction is generated in particular by the individual table of the linear conveyor system
  • the correction of the position in the Y-direction of the individual electrode to be deposited can be carried out by a relative movement of the stack of the stacking device.
  • the second vision system scans a second corner area of the already formed stack at the end of surface diagonals of the stack.
  • the second vision system scans the second corner area from the top of the stack already formed of individual electrode stacks. From the scan by the second vision system can advantageously a rotation of a
  • Deposition station of the stacking device can be determined about the C-axis to position the stack already formed relative to the electrode stack to be deposited on the stacking device. If a stack segment to be deposited is detected in which the correction paths, be it in the X direction or in the Y direction, exceed predefined limits with respect to the reference storage position stored and detected in the first storage operation, this electrode stack to be deposited becomes the individual tables of the linear conveyor system transported in the X direction on the stacking device over to a trigger device and removed there.
  • a stack of stacked electrode stacks reaches its predetermined height, it is removed from the stacking device, whereby it is ensured that no new electrode stacks to be deposited are supplied during this removal or replacement process of the stacking device in question.
  • a battery cell which comprises at least one electrode stack, which is produced by the method according to the invention.
  • EV electric vehicle
  • HEV hybrid vehicle
  • PHEV plug-in hybrid vehicle
  • consumer electronics products are in the present
  • Reference storage position is ensured in subsequent storage operations that the largest possible active area of individual formed from stack segments electrode stack later in the operation of one of several
  • Electrode stack formed battery cell is present, which affects their performance of the life and their charge or discharge characteristics during their operation in an extremely advantageous manner.
  • the vision systems used which detect and store the reference storage position at the first depositing and determine the deviation of the position of the stacking segment to be deposited relative to the reference storage position, can advantageously correct the position of the respective stacked segment to be deposited with respect to the first deposit
  • Either the movement of the individual tables on the linear conveyor system in the X direction can be influenced or the unloading station of the stacking device already accommodating the stack of electrodes is moved in the Y direction or the already formed electrode stack received on the unloading station of the stacking device is moved around the C axis, which moves in the vertical direction with respect to the already formed electrode stack extends.
  • a 3-layer stack of separator segment, cathode segment and separator on the one hand and an anode segment on the other hand can each be manufactured separately. These can be done using robots and suction pads of the manufacturing plant each are taken and stored on a common stack each in an alternating sequence.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a battery cell
  • Figure 2 shows the essential components of a plant for the production of
  • Figure 3 shows the representation of a linear conveyor system, with ongoing
  • FIG. 4 shows the vision systems which calculate a deviation of the position of an electrode stack to be deposited with respect to an already formed stack
  • FIG. 5 is a schematic representation of the electrode stack with the
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a battery cell 2
  • Battery cell 2 comprises a housing 3, which is prismatic, in the present cuboid, is formed.
  • the housing 3 is designed to be electrically conductive and manufactured, for example, from aluminum.
  • the housing 3 can also be designed in the form of a flexible pouch film.
  • the battery cell 2 comprises a negative terminal 11 and a positive terminal 12. Via the terminals 11, 12, a voltage provided by the battery cell 2 can be tapped off. Furthermore, the battery cell 2 can also be charged via the terminals 11, 12.
  • an electrode unit is arranged, which is embodied here as an electrode stack 10.
  • the electrode stack 10 has two electrodes, namely an anode 21 and a cathode 22.
  • 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 band-shaped separator 18 is ionically conductive, that is 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 of the battery cell 2.
  • the cathode 22 comprises a cathodic active material 42 and a
  • the cathodic current collector 32 is electrical designed conductive and made of a metal, for example
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the components of a system 58 for
  • FIG. 2 shows a system 58 for producing electrode stacks.
  • a feed 60 for a first belt-shaped separator 18 is fed to a transport device 62.
  • the transport device 62 can be a circulating belt or else 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 of a first band-shaped material 66 for a first electrode, for example the cathode.
  • a peripheral surface 94 of the driven wheel 92 is associated with a laser 96 or a knife-like cutter. Below the laser 96 or cutter, a cut 68 of the first belt-shaped material 66 for the first electrode (cathode) is made, whereby a portion 70, i. on
  • Cathode segment 56 is generated.
  • 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 alternately accelerated and decelerated during its rotation, such that when the sections 70 are deposited on the first belt-shaped separator 18 on the top of the transport device 62 defined gaps are generated. 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.
  • the linear conveyor system 76 comprises
  • individual discrete stacking devices 78 are assigned to the linear conveyor system 76 on its underside.
  • a cut 80 preferably a laser cut, of the arrangement of the first belt-shaped separator 18, section 70 of the first electrode, transferred to the linear conveyor system 76, takes place.
  • These 3-layer stacks 106 are fixed laterally by means of gripping devices or vacuum on individual separate vacuum-loadable tables or carriages of the linear conveyor system 76.
  • band-shaped material 82 for a second electrode the anode, which is cut at position 84, preferably by a laser 96.
  • the sections 70 separated from the second belt-shaped second electrode material 82, i. the anode segments 55, are within the
  • first belt-shaped separator 18, section 70 for the second electrode and second belt-shaped separator 19 are applied and form individual four-layer stack segments 52.
  • the driven wheel 92 which is arranged above the linear conveyor system 76, also a
  • Vacuum region 86 and a blow-off 88 has.
  • a cut 84 of the second second electrode tape material 82 i. the anode, preferably by means of the laser 96.
  • the laser 96 which is preferably a solid or pulsed (ns or ps) working solid-state laser
  • a knife-like cutting device can be used to the individual sections 70 at this point separate from the second band-shaped material 82 for the second electrode.
  • FIG. 3 shows the illustration of a linear conveyor system 76 with circumferential individual tables 102 conveying the stack segments 52 and a number of stacking devices 78 arranged below the linear conveyor system 76.
  • FIG. 3 shows that a number of stacking devices 78 are located below the linear conveyor system 76.
  • Stacking devices include storage stations which are movable in the Y direction 114. Along a rail 104 are on the linear conveyor system 76th
  • the stack segments 52 for the electrode stacks 10 are fixed on the tops of the individual tables 102 by clamps or by gripper systems and pass beneath the linear conveyor system 76 arranged first vision system 118. By means of the first vision system 118, the position of the stack segments 52 is determined.
  • the individual tables 102 with the electrode stacks 10 received thereover move along the rail 104 in the X direction 110.
  • the storage of the stack segments 52 takes place in the Z direction 112.
  • Staging stations of the stacking device 78 can each be moved in the Y direction 114.
  • the linear conveyor system 76 is assigned a take-off device 138.
  • the extraction device 138 comprises a hopper 140, via which to be removed from a single table 102
  • Stacking segments 142 can be deducted.
  • the discharge device 138 is acted upon by a suction air flow 144.
  • FIG. 4 shows a stack segment 52, which is accommodated on a single table 102 of the linear conveyor system 76, which is not shown in FIG. 4 and is located in an overhead position.
  • the stack segment 52 comprises a separator segment 53, a cathode segment 56, a further separator segment 53 and finally the end applied, cf. illustration according to FIG. 3
  • Anode segment 55 (counted from top to bottom).
  • the four-ply stack segments 52 to be deposited in an overhead position as shown in FIG. 4 are measured by the first vision system 118 from the underside within a first corner region 122.
  • an edge 146 in the X direction 110 and an edge 148 in the Y direction 114 converge. From the position of the edges 146, 148, a center point 150 of the stacking segment 52 to be deposited is determined.
  • the C-axis identified by reference numeral 116 extends from this center 150 of the stack segment 52 to be deposited in a vertical downward direction.
  • the top of a formed stack 134 is measured, on the position and position exactly stack segments 52 are stored in a stacking height 136 in the exact position.
  • Their filing was previously made with reference to the first filing
  • the second vision system 120 scans a second corner area 124 of the top of the already formed stack 134. Both the first corner region 122 scanned by the first vision system 118 and the second corner region 124 scanned by the second vision system 120 lie at the end of one of the two diagonals 126, 128 of the stacking segment 52 to be deposited Stack 134 off
  • the reference storage position 152 now represents the theoretical zero point with respect to the X direction 110, the Y direction 114, and the angular position with respect to the C axis 116. At this theoretical zero, i.
  • Reference filing position 152 is referenced each time a stackable segment 52 to be stacked in overhead position is deposited.
  • each newly deposited stack segment 52 is always positioned at this theoretical zero point and not on the previously stored stack segment 52. This avoids a tolerance addition and improves the accuracy of the stack formation.
  • a correction in the X-direction 132, compare representation according to Figure 3 is preferably carried out by a targeted control of the corresponding individual table 102 in the X direction 110, which receives the stacking segment 52 to be deposited.
  • a correction in the Y direction 130 takes place in accordance with the Y axis 114 registered on the stacking device 78 in FIG
  • the second vision system 120 determines an angle correction in which the already formed stack 134 of positionally stored stacking segments 52 with respect to
  • Reference tray position 152 is to be rotated if necessary.
  • To the Angle correction is the storage station of the respective
  • Stacking device 78 to rotate about the C-axis 116 which extends in the vertical direction of Figure 4.
  • Angular deviations of up to 2 ° to maximum deviations in the X direction 110 and Y direction 114 of approximately plus / minus 0.1 millimeters relative to the angular position about the C axis 116 reduced by approximately plus / minus 0.1 ° become.
  • the formed stack 134 has reached its stack height 136, i. If no further stack segments 52 can be deposited on the stack 134 that has been formed, it must be exchanged. For this purpose, a storage station of the stacking device 78 performs a long stroke, while at the same time a new storage station in the
  • Storage station of the stacking device 78 moves in, from which the stack formed 134 was removed. During the meantime passing time is ensured that the individual tables 102 to this concerned
  • Figure 5 shows a schematic representation of one of several
  • Stacking segments 52 formed electrode stack 10. Each stacking segment 52 has an anode segment 55, a cathode segment 56 and two
  • Separator segments 53 on.
  • one of the separator segments 53 is arranged between the anode segment 55 and the cathode segment 56, wherein in the present case the anode segment 55 is arranged between the two separator segments 53.
  • the anode segments 55 together form the anode 21 of the electrode stack
  • the cathode segments 56 together form the cathode 22 of the
  • Electrode stack 10 The Separatorsegmente 53 together form the first band-shaped separator 18 of the electrode stack 10. The not here

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Abstract

The invention relates to a method for correcting the position of electrode stacks (10) to be arranged, during their arrangement on a stack device (78). The following method steps are carried out: a) the position of a stack segment (52) to be arranged on a formed stack (134) is sensed by at least one vision system (118, 120) as a reference arrangement position (152) during the first arrangement process, b) the reference arrangement position (152) which is sensed and stored according to a) forms a theoretical zero point with respect to the X and Y positions and the angular position, c) at least one correction in the Y direction (130) and/or one correction in the X direction (132) are/is determined from a deviation between the reference arrangement position (152) stored according to method step a) and a centre point (150) of a stack segment (52) which is to be subsequently arranged, d) the correction in the X direction (132) is carried out by the single table (102) of the linear conveyor system (76) in the X direction (110) and/or e) the correction in the Y direction (130) is carried out by moving the stack device (78) in the Y direction (114).

Description

Beschreibung Titel  Description title
Verfahren zur Positionskorrektur von Elektrodenstapeln bei deren Ablegen Technisches Gebiet  Method for correcting the position of electrode stacks when they are deposited Technical area
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Positionskorrektur von The invention relates to a method for position correction of
Elektrodenstapeln beim Ablegen auf eine Stapelvorrichtung, eine Batteriezelle, die einen derartig gefertigten Elektrodenstapel umfasst, sowie auf deren Electrode stacks when placed on a stacking device, a battery cell that includes such a manufactured electrode stack, and on the
Verwendung. Use.
Stand der Technik State of the art
Elektrische Energie ist mittels Batterien speicherbar. Batterien wandeln chemische Reaktionsenergie in elektrische Energie um. Hierbei werden Electrical energy can be stored by means of batteries. Batteries convert 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 insbesondere sogenannte Lithium-Ionen-Batteriezellen Verwendung. Diese zeichnen sich unter anderem durch hohe Energiedichten, thermische Stabilität und eine äußerst geringe Selbstentladung aus. Primary batteries and secondary batteries distinguished. Primary batteries are functional only once while secondary batteries, also referred to as rechargeable batteries, are rechargeable. In particular, so-called lithium-ion battery cells are used in an accumulator. These are characterized among other things by high energy densities, thermal stability and extremely low self-discharge.
Lithium-Ionen-Batteriezelle weisen eine positive Elektrode, die auch als Kathode bezeichnet wird und eine negative Elektrode, die als Anode bezeichnet wird, auf. Die Kathode sowie die Anode umfassen je einen Stromableiter, auf den ein Aktivmaterial aufgebracht ist. Die Elektroden der Batteriezelle sind folienartig ausgebildet und unter Zwischenlage eines Separators, welcher die Anode von der Kathode trennt, beispielsweise zu einem Elektrodenstapel gestapelt. Die Elektroden können auch zu einem Elektrodenwickel gewunden sein oder auf eine andere Art eine Elektrodeneinheit bilden. Die beiden Elektroden der Elektrodeneinheit sind elektrisch mit Polen der Batteriezelle verbunden, welche auch als Terminals bezeichnet werden. Die Elektroden und der Separator sind von einem in der Regel flüssigen Elektrolyten umgeben. Die Batteriezelle weist ferner ein Zellengehäuse auf, welches beispielsweise aus Aluminium gefertigt ist. Das Zellengehäuse ist in der Regel prismatisch, insbesondere quaderförmig ausgestaltet und druckfest ausgebildet. Aber auch andere Gehäuseformen, beispielsweise kreiszylindrisch oder auch flexible Pouch-Zellen sind bekannt. Lithium-ion battery cells have a positive electrode, also referred to as a cathode, and a negative electrode, called an anode. The cathode and the anode each comprise a current conductor, on which an active material is applied. The electrodes of the battery cell are formed like a foil and stacked, for example, to form an electrode stack with the interposition of a separator which separates the anode from the cathode. The electrodes can also be wound into an electrode winding or in some other way form an electrode unit. The two electrodes of the electrode unit are electrically connected to poles of the battery cell, which are also referred to as terminals. The electrodes and separator are surrounded by a generally liquid electrolyte. The battery cell further comprises a cell housing, which is made of aluminum, for example. As a rule, the cell housing is prismatic, in particular cuboid and pressure-resistant. But other forms of housing, such as circular cylindrical or flexible pouch cells are known.
Wesentliche Bestrebung bei der Entwicklung von neuen Batteriezellen ist, das elektrochemische Nutzvolumen in der Batteriezelle zu erhöhen. Als geeignetste Bauform einer Elektrodeneinheit zur Maximierung des Nutzvolumens hat sich der Elektrodenstapel herausgestellt, da dieser sowohl ideal prismatisch als auch in einer beliebigen anderen Geometrie hergestellt werden kann. Die Fertigung von Elektrodenstapel erfolgt in der Regel auf Anlagen, die Stapelvorrichtungen umfassen, auf denen die einzelnen Elektrodenstapel aufgestapelt werden. An essential aim in the development of new battery cells is to increase the electrochemical useful volume in the battery cell. The electrode stack has proven to be the most suitable design of an electrode unit for maximizing the useful volume, since it can be produced both in an ideal prismatic manner and in any other geometry. The production of electrode stacks is usually carried out on equipment comprising stacking devices on which the individual electrode stacks are stacked.
Derartige Stapelvorrichtungen sind beispielsweise aus WO 2012/137918 AI bekannt. Such stacking devices are known for example from WO 2012/137918 AI.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Es wird ein Verfahren zur Positionskorrektur von Elektrodenstapeln beim A method for correcting the position of electrode stacks is disclosed
Ablegen auf einer Stapelvorrichtung vorgeschlagen, bei der zumindest die nachfolgenden Verfahrensschritte durchlaufen werden: a) die Position eines auf einen Stapel abzulegenden Stapelsegments wird durch mindestens ein Visionssystem als Referenzablageposition des Stapelsegmentes beim ersten Ablegen erfasst, und Storing proposed on a stacking device, in which at least the following method steps are run through: a) the position of a stacked on a stack stack segment is detected by at least one vision system as the reference storage position of the stack segment at the first depositing, and
b) die gemäß a) erfasste und gespeicherte Referenzablageposition bildet einen theoretischen Nullpunkt in Bezug auf X-,Y- und Winkellage, und c) aus einer Abweichung zwischen der gemäß Verfahrensschritt a) b) the reference storage position recorded and stored according to a) forms a theoretical zero point with regard to the X, Y and angular position, and c) a deviation between the method according to method step a)
gespeicherten Referenzablageposition und einem Mittelpunkt eines nachfolgend abzulegenden Stapelsegments, werden zumindest eine Korrektur in Y-Richtung und/oder eine Korrektur in X-Richtung bestimmt, d) die Korrektur in X-Richtung erfolgt durch den Einzeltisch des linearen Fördersystems 76 in X-Richtung und/oder stored reference storage position and a center of a subsequent stacked stack segment, at least one correction in the Y direction and / or a correction in the X direction are determined, d) the correction in the X direction is performed by the individual table of the linear conveyor system 76 in the X direction and / or
e) die Korrektur in Y- Richtung erfolgt durch Bewegung der Stapelvorrichtung in Y- Richtung. e) the correction in the Y direction is effected by moving the stacking device in the Y direction.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Speicherung der By inventively proposed storage of
Referenzablageposition für nachfolgend abzulegende Stapelsegmente beim Ablegen kann durch die Einhaltung genauer Ablagepositionen erreicht werden, dass einerseits die Stapellagen präzise aufeinanderliegen und dadurch ein maximaler aktiver Bereich gebildet werden kann, der letztendlich die Reference storage position for subsequent stack segments to be deposited when depositing can be achieved by adhering to precise storage positions that on the one hand the stack layers are precisely on top of each other and thereby a maximum active area can be formed, which ultimately the
Leistungsfähigkeit der die Stapelsegmente umfassenden Batteriezelle bestimmt.  Determines the performance of the battery cells comprising the stack segments.
In Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens kann zusätzlich zur Korrektur in Y-Richtung und zur Korrektur in X-Richtung eine Winkelkorrektur um eine C-Achse bestimmt werden, die durch Verdrehung beispielsweise einer Ablagestation der Stapelvorrichtung umgesetzt wird. In vorteilhafter Weise sind demnach nicht nur lineare Korrekturen in X- bzw. Y- Richtung durchführbar, sondern die abzulegenden Elektrodenstapel, die den Stapel bilden, können durch Winkelverdrehung der Ablagestation der In a further development of the method proposed according to the invention, in addition to the correction in the Y direction and the correction in the X direction, an angle correction about a C axis can be determined, which is implemented by rotation of, for example, a storage station of the stacking device. Accordingly, not only linear corrections in the X or Y direction are advantageously feasible, but the electrode stacks to be deposited, which form the stack, can be produced by angular rotation of the deposition station
Stapelvorrichtung zur Erreichung der Referenzablageposition so positioniert werden, dass die abzulegenden Elektrodenstapel positionskorrekt abgelegt werden. Stacking device to achieve the reference storage position can be positioned so that the electrode stack to be deposited position correct correct.
Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren erfolgt durch das erste Visionssystem die Abtastung eines ersten Eckbereiches am Ende einer derBy the method proposed according to the invention, the first vision system scans a first corner area at the end of one of the first vision systems
Flächendiagonale des abzulegenden Elektrodenstapels. Das erste Area diagonal of the electrode stack to be deposited. The first
Visionssystem tastet den ersten Eckbereich des abzulegenden noch am Vision system feels the first corner area of the still to be deposited
Einzeltisch fixierten Elektrodenstapels von der Unterseite des abzulegenden Elektrodenstapels her ab. Beim Abtasten des abzulegenden Elektrodenstapels werden insbesondere die in X-Y-Richtung erforderlichen Korrekturen bestimmt.Single table fixed electrode stack from the bottom of the electrode stack to be deposited ago. When scanning the electrode stack to be deposited, in particular the corrections required in the X-Y direction are determined.
Während die Korrektur in X-Richtung insbesondere durch den Einzeltisch des linearen Fördersystems erzeugt wird, kann die Korrektur der Position in Y- Richtung der abzulegenden Einzelelektrode durch eine Relativbewegung des Stapels der Stapelvorrichtung vorgenommen werden. Das zweite Visionssystem tastet hingegen einen zweiten Eckbereich des bereits gebildeten Stapels am Ende von Flächendiagonalen des Stapels ab. Das zweite Visionssystem tastet den zweiten Eckbereich von der Oberseite des bereits aus Einzelelektrodenstapel gebildeten Stapels her ab. Aus der Abtastung durch das zweite Visionssystem kann in vorteilhafter Weise eine Verdrehung einer While the correction in the X-direction is generated in particular by the individual table of the linear conveyor system, the correction of the position in the Y-direction of the individual electrode to be deposited can be carried out by a relative movement of the stack of the stacking device. The second vision system, on the other hand, scans a second corner area of the already formed stack at the end of surface diagonals of the stack. The second vision system scans the second corner area from the top of the stack already formed of individual electrode stacks. From the scan by the second vision system can advantageously a rotation of a
Ablagestation der Stapelvorrichtung um die C-Achse bestimmt werden, um den bereits gebildeten Stapel relativ zum abzulegenden Elektrodenstapel über die Stapelvorrichtung zu positionieren. Wird ein abzulegendes Stapelsegment detektiert, bei dem die Korrekturwege, sei es in X-Richtung, sei es in Y-Richtung, in Bezug auf die im ersten Ablagevorgang gespeicherte und erfasste Referenzablageposition vorgegebene Grenzen überschreiten, wird dieser abzulegende Elektrodenstapel von den Einzeltischen des linearen Fördersystems in X-Richtung an der Stapelvorrichtung vorbei zu einer Abzugsvorrichtung transportiert und dort entfernt.  Deposition station of the stacking device can be determined about the C-axis to position the stack already formed relative to the electrode stack to be deposited on the stacking device. If a stack segment to be deposited is detected in which the correction paths, be it in the X direction or in the Y direction, exceed predefined limits with respect to the reference storage position stored and detected in the first storage operation, this electrode stack to be deposited becomes the individual tables of the linear conveyor system transported in the X direction on the stacking device over to a trigger device and removed there.
Hat ein Stapel aus gestapelten Elektrodenstapeln seine vorher festgelegte Höhe erreicht, wird dieser aus der Stapelvorrichtung entfernt, wobei sichergestellt ist, dass während dieses Entfernungs- bzw. Austauschvorganges der betreffenden Stapelvorrichtung keine neuen abzulegenden Elektrodenstapel mehr zugeführt werden. If a stack of stacked electrode stacks reaches its predetermined height, it is removed from the stacking device, whereby it is ensured that no new electrode stacks to be deposited are supplied during this removal or replacement process of the stacking device in question.
Des Weiteren wird erfindungsgemäß eine Batteriezelle vorgeschlagen, die mindestens einen Elektrodenstapel umfasst, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Furthermore, according to the invention, a battery cell is proposed which comprises at least one electrode stack, which is produced by the method according to the invention.
Eine derartige erfindungsgemäße Batteriezelle findet vorteilhafterweise Such a battery cell according to the invention advantageously finds
Verwendung in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-in-Hybridfahrzeug (PHEV) oder in einem Consumer- Elektronik- Produkt. Unter Consumer-Elektronik-Produkte sind im vorliegenden Use in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV), in a plug-in hybrid vehicle (PHEV) or in a consumer electronics product. Among consumer electronics products are in the present
Zusammenhang insbesondere Mobiltelefonie, Tablet-PC's oder Notebooks zu verstehen. Vorteile der Erfindung In particular mobile telephony, tablet PCs or notebooks to understand. Advantages of the invention
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren erlaubt in vorteilhafter Weise die Sicherstellung einer hohen Ablagegenauigkeit von flächigen The proposed method according to the invention advantageously allows the guarantee of a high storage accuracy of flat
Stapelsegmenten auf Stapelvorrichtungen und insbesondere auf dort bereits vorhandene gestapelt abgelegte Stapelsegmente. In Bezug auf die Stacking segments on stacking devices and in particular stacked there already stacked stack segments. Regarding the
Referenzablageposition ist bei nachfolgenden Ablagevorgängen sichergestellt, dass eine möglichst große aktive Fläche einzelner aus Stapelsegmenten gebildeter Elektrodenstapelspäter beim Betrieb einer aus mehreren Reference storage position is ensured in subsequent storage operations that the largest possible active area of individual formed from stack segments electrode stack later in the operation of one of several
Elektrodenstapel gebildeten Batteriezelle vorliegt, was deren Leistungsfähigkeit der Lebensdauer und deren Lade- bzw. Entladecharakteristik während ihres Betriebes in vorteilhafter Weise äußerst günstig beeinflusst. Electrode stack formed battery cell is present, which affects their performance of the life and their charge or discharge characteristics during their operation in an extremely advantageous manner.
Durch die eingesetzten Visionssysteme, die die Referenzablageposition beim ersten Ablegen erfassen und speichern und die Abweichung der Position des abzulegenden Stapelsegmentes relativ zur Referenzablageposition bestimmen, kann in vorteilhafter Weise eine Positionskorrektur des jeweils abzulegenden Stapelsegmentes bezüglich der beim ersten Ablegen erfassten The vision systems used, which detect and store the reference storage position at the first depositing and determine the deviation of the position of the stacking segment to be deposited relative to the reference storage position, can advantageously correct the position of the respective stacked segment to be deposited with respect to the first deposit
Referenzablageposition erfolgen. Es kann sowohl eine Korrektur der Reference storage position done. It can be both a correction of
Ablageposition des abzulegenden Stapelsegmentes in Y-Richtung und in X- Richtung als auch eine Korrektur der Winkellage des abzulegenden Storage position of the stacking segment to be deposited in the Y direction and in the X direction as well as a correction of the angular position of the deposited
Stapelsegmentes erfolgen. Stack segment done.
Dazu kann entweder die Bewegung der Einzeltische am linearen Fördersystem in X-Richtung beeinflusst werden oder die den bereits aus Elektrodenstapel gebildeten Stapel aufnehmende Abladestation der Stapelvorrichtung wird in Y- Richtung bewegt oder der bereits gebildete Elektrodenstapel, aufgenommen auf der Abladestation der Stapelvorrichtung, wird um die C-Achse, die sich in vertikale Richtung bewegt in Bezug auf den bereits gebildeten Elektrodenstapel erstreckt. Either the movement of the individual tables on the linear conveyor system in the X direction can be influenced or the unloading station of the stacking device already accommodating the stack of electrodes is moved in the Y direction or the already formed electrode stack received on the unloading station of the stacking device is moved around the C axis, which moves in the vertical direction with respect to the already formed electrode stack extends.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Variante des Ablegens eines Stapels kann ein 3- Lagen-Stapel aus Separatorsegment, Kathodensegment und Separator einerseits und ein Anodensegment andererseits jeweils getrennt gefertigt werden. Diese können mittels Robotern und Sauggreifer der Herstellungsanlage jeweils entnommen werden und auf einem gemeinsamen Stapel jeweils in alternierender Abfolge abgelegt werden. Dies bietet den Vorteil, dass die Genauigkeit im Elektrodenstapel nochmals erhöht wird, weil in diesem Falle die Anode und der zuvor gebildete 3- Lagen-Stapel für sich ausgemessen werden und nicht schon vorher in der Herstellungsanlage zusammengeführt werden. Verfahrensbedingt würden in diesem Falle zwangsläufig größere Toleranzen durch Toleranz-Addition mehrerer auftretender Einzel-Toleranzen in Kauf genommen werden müssen. Dies hat seinen Grund darin, dass beim Ablegen der Anode auf den 3- Lagen-Stapel mittels eines zweiten vakuumbeaufschlagten Rades automatisch zusätzliche Abweichungen durch das Auflegen auf das angetriebene Rad und durch das Ablegen auf den 3- Lagen-Stapel auftreten, die nicht eliminiert werden können. According to a variant of depositing a stack according to the invention, a 3-layer stack of separator segment, cathode segment and separator on the one hand and an anode segment on the other hand can each be manufactured separately. These can be done using robots and suction pads of the manufacturing plant each are taken and stored on a common stack each in an alternating sequence. This offers the advantage that the accuracy in the electrode stack is increased again, because in this case the anode and the previously formed 3-layer stack are measured for themselves and not previously merged in the manufacturing plant. Due to the process, in this case inevitably larger tolerances would have to be taken into account by tolerance addition of several occurring individual tolerances. This is because when placing the anode on the 3-ply stack by means of a second vacuum-loaded wheel automatically additional deviations occur by placing on the driven wheel and by placing on the 3-ply stack, which are not eliminated can.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben. With reference to the drawing, the invention will be described below in more detail.
Es zeigen 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
Elektrodenstapeln,  Electrode stacks,
Figur 3 die Darstellung eines linearen Fördersystems, mit laufenden Figure 3 shows the representation of a linear conveyor system, with ongoing
Einzeltischen, auf denen Elektrodenstapel gefördert werden, sowie unterhalb des linearen Fördersystems angeordneten  Individual tables on which electrode stacks are conveyed, and arranged below the linear conveyor system
Stapelvorrichtungen mit deren Bewegungsrichtungen,  Stacking devices with their directions of movement,
Figur 4 die Visionssysteme, welche eine Abweichung der Position eines abzulegenden Elektrodenstapels in Bezug auf einen bereits gebildeten Stapel berechnen, FIG. 4 shows the vision systems which calculate a deviation of the position of an electrode stack to be deposited with respect to an already formed stack,
Figur 5 eine schematische Darstellung des Elektrodenstapels mit dessen Figure 5 is a schematic representation of the electrode stack with the
Aufbau einzelner Lagen. Ausführungsvarianten Structure of individual layers. variants
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen 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 nur schematisch dar. In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted 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, vorliegend quaderförmig, ausgebildet ist. Das Gehäuse 3 ist vorliegend elektrisch leitend ausgeführt und beispielsweise aus Aluminium gefertigt. Das Gehäuse 3 kann auch in Form einer flexiblen Pouch- Folie ausgebildet sein. Battery cell 2 comprises a housing 3, which is prismatic, in the present cuboid, is formed. In the present case, the housing 3 is designed to be electrically conductive and manufactured, for example, from aluminum. The housing 3 can also be designed in the form of a flexible pouch film.
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 Terminals 11, 12 auch geladen werden. The battery cell 2 comprises a negative terminal 11 and a positive terminal 12. Via the terminals 11, 12, a voltage provided by the battery cell 2 can be tapped off. Furthermore, the battery cell 2 can also be charged via the terminals 11, 12.
Innerhalb des Gehäuses 3 der Batteriezelle 2 ist eine Elektrodeneinheit angeordnet, welche vorliegend als Elektrodenstapel 10 ausgeführt ist. Der Elektrodenstapel 10 weist zwei Elektroden, nämlich 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, also für Lithiumionen durchlässig. Within the housing 3 of the battery cell 2, an electrode unit is arranged, which is embodied here as an electrode stack 10. The electrode stack 10 has two electrodes, namely an anode 21 and a cathode 22. 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 band-shaped separator 18 is ionically conductive, that is permeable to lithium ions.
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 Terminal 11 der Batteriezelle 2 verbunden. 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 of the battery cell 2.
Die Kathode 22 umfasst ein kathodisches Aktivmaterial 42 und einen The cathode 22 comprises a cathodic active material 42 and a
kathodischen Stromableiter 32. Der kathodische Stromableiter 32 ist elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus cathodic current collector 32. The cathodic current collector 32 is electrical designed conductive and made of a metal, for example
Aluminium. Der kathodische Stromableiter 32 ist elektrisch mit dem positiven Terminal 12 der Batteriezelle 2 verbunden. Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung die Komponenten einer Anlage 58 zurAluminum. The cathodic current collector 32 is electrically connected to the positive terminal 12 of the battery cell 2. Figure 2 shows a schematic representation of the components of a system 58 for
Herstellung von Elektrodenstapeln. Production of electrode stacks.
Figur 2 zeigt eine Anlage 58 zur Herstellung von Elektrodenstapeln. An einer Zuführung 60 für einen ersten bandförmigen Separator 18 erfolgt dessen 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. FIG. 2 shows a system 58 for producing electrode stacks. At a feed 60 for a first belt-shaped separator 18, it is fed to a transport device 62. The transport device 62 can be a circulating belt or else 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 eines ersten bandförmigen Materials 66 für eine erste Elektrode, beispielsweise die Kathode. Die Zufuhr des ersten bandförmigen Materials 66 für die erste Elektrode erfolgt über mehrere, hier nicht dargestellte Umlenkrollen an ein angetriebenes Rad 92. Einer Umfangsfläche 94 des angetriebenen Rades 92 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 (Kathode), wodurch ein Abschnitt 70, d.h. ein Above the transport device 62 is a coil supply 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 via a plurality, not shown pulleys to a driven wheel 92. A peripheral surface 94 of the driven wheel 92 is associated with a laser 96 or a knife-like cutter. Below the laser 96 or cutter, a cut 68 of the first belt-shaped material 66 for the first electrode (cathode) is made, whereby a portion 70, i. on
Kathodensegment 56 erzeugt wird. Der abgetrennte Abschnitt 70 wird an der Umfangsfläche 94 des angetriebenen Rades 92 innerhalb eines 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 alternierend beschleunigt und verzögert wird, so dass bei der Ablage der Abschnitte 70 auf dem ersten bandförmigen Separator 18 auf der Oberseite der Transportvorrichtung 62 definierte Lücken erzeugt werden. 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. 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 alternately accelerated and decelerated during its rotation, such that when the sections 70 are deposited on the first belt-shaped separator 18 on the top of the transport device 62 defined gaps are generated. 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 oder for example, individually acted upon with negative pressure slide or
Einzeltische 102. Wie aus Figur 2 hervorgeht, sind dem linearen Fördersystem 76 an dessen Unterseite einzelne diskrete Stapelvorrichtungen 78 zugeordnet. Individual tables 102. As can be seen from FIG. 2, individual discrete stacking devices 78 are assigned to the linear conveyor system 76 on its underside.
Nach Passage des Übergabebereiches 74 erfolgt ein Schnitt 80, bevorzugt ein Laserschnitt, der an das lineare Fördersystem 76 übergebenen Anordnung aus erstem bandförmigen Separator 18, Abschnitt 70 der ersten Elektrode, d.h. dem Kathodensegment 56, sowie des zweiten bandförmigen Separators 19. Diese 3- Lagen-Stapel 106 werden 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, preferably a laser cut, of the arrangement of the first belt-shaped separator 18, section 70 of the first electrode, transferred to the linear conveyor system 76, takes place. the cathode segment 56, as well as the second belt-shaped separator 19. These 3-layer stacks 106 are fixed laterally by means of gripping devices or vacuum on individual separate vacuum-loadable tables or carriages of the linear conveyor system 76.
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, die Anode, beaufschlagt, welches bei Position 84 bevorzugt durch einen Laser 96 geschnitten wird. Die vom zweiten bandförmigen Material 82 für die zweite Elektrode abgetrennten Abschnitte 70, d.h. die Anodensegmente 55, werden innerhalb des band-shaped material 82 for a second electrode, the anode, which is cut at position 84, preferably by a laser 96. The sections 70 separated from the second belt-shaped second electrode material 82, i. the anode segments 55, are within the
Vakuumbereiches 86 auf dem angetriebenen Rad 92 fixiert und auf die von den einzelnen Tischen des linearen Fördersystems 76 herantransportierten Vacuum area 86 fixed on the driven wheel 92 and transported to the zoomed from the individual tables of the linear conveyor system 76
Anordnungen aus erstem bandförmigen Separator 18, dem Abschnitt 70 für die zweite Elektrode und den zweiten bandförmigen Separator 19 aufgebracht und bilden einzelne vierlagige Stapelsegmente 52. Arrangements of first belt-shaped separator 18, section 70 for the second electrode and second belt-shaped separator 19 are applied and form individual four-layer stack segments 52.
Die erhaltenen, beispielsweise von Greifern des linearen Fördersystems 76 fixierten vierlagigen Stapelsegmente 52 werden im Auslaufbereich des linearen Fördersystems 76 um 180° gewendet und in Überkopflage auf einzelne The obtained, for example, by grippers of the linear conveyor system 76 fixed four-ply stack segments 52 are in the outlet region of the linear Conveyor system 76 turned by 180 ° and in an overhead position on individual
Stapelvorrichtungen 78 abgelegt. Stacking devices 78 stored.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass das angetriebene Rad 92, welches oberhalb des linearen Fördersystems 76 angeordnet ist, ebenfalls einen For completeness, it should be mentioned that the driven wheel 92, which is arranged above the linear conveyor system 76, also a
Vakuumbereich 86 und einen Abblasbereich 88 aufweist. Es erfolgt ein Schnitt 84 des zweiten bandförmigen Materials 82 für die zweite Elektrode, d.h. die Anode, bevorzugt mittels des Lasers 96. Alternativ zu dem Laser 96, bei dem es sich bevorzugt um einen kontinuierlich oder gepulst (ns oder ps) arbeitenden Festkörperlaser 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 abzutrennen. Vacuum region 86 and a blow-off 88 has. There is a cut 84 of the second second electrode tape material 82, i. the anode, preferably by means of the laser 96. As an alternative to the laser 96, which is preferably a solid or pulsed (ns or ps) working solid-state laser, a knife-like cutting device can be used to the individual sections 70 at this point separate from the second band-shaped material 82 for the second electrode.
Figur 3 ist die Darstellung eines linearen Fördersystems 76 mit umlaufenden, die Stapelsegmente 52 fördernden Einzeltischen 102 zu entnehmen sowie eine Anzahl von Stapelvorrichtungen 78, die unterhalb des linearen Fördersystems 76 angeordnet sind. FIG. 3 shows the illustration of a linear conveyor system 76 with circumferential individual tables 102 conveying the stack segments 52 and a number of stacking devices 78 arranged below the linear conveyor system 76.
Aus der Darstellung gemäß Figur 3 geht hervor, dass sich unterhalb des linearen Fördersystems 76 eine Anzahl von Stapelvorrichtungen 78 befindet. Die The illustration according to FIG. 3 shows that a number of stacking devices 78 are located below the linear conveyor system 76. The
Stapelvorrichtungen umfassen Ablagestationen, die in Y- Richtung 114 bewegbar sind. Entlang einer Schiene 104 werden am linearen Fördersystem 76 Stacking devices include storage stations which are movable in the Y direction 114. Along a rail 104 are on the linear conveyor system 76th
Einzeltische 102 in Bewegungsrichtung 100 bewegt. Dies erfolgt üblicherweise mittels Antriebsmagneten. Nach einem Schnitt 80, bei dem aus bandförmigem, zusammengelegtem mehrlagigem Material Separator- Elektroden-Separatorlagen geschnitten werden, sind auf den Einzeltischen 102 3- Lagen-Stapel 106 angeordnet. Auf den 3- Lagen-Stapel 106 wird während des weiteren Vorschubs in Bewegungsrichtung 100 ein Anodensegment 55 aufgebracht, so dass schließlich auf den Einzeltischen 102 entlang der Schiene 104 und einer Umlenkung 108 vollständige vierlagige, einen Elektrodenstapel 10 bildende Stapelelemente 52 vorhanden sind, die durch die Umlenkung 108 in eine Überkopflage überführt werden. Die Stapelsegmente 52 für die Elektrodenstapel 10 sind auf den Oberseiten der Einzeltische 102 durch Klammern oder durch Greifersysteme fixiert und passieren ein unterhalb des linearen Fördersystems 76 angeordnetes erstes Visionssystem 118. Mittels des ersten Visionssystems 118 wird die Position der Stapelsegmente 52 bestimmt. Individual tables 102 moved in the direction of movement 100. This is usually done by means of drive magnets. After a cut 80, in which separator-electrode separator layers are cut from strip-shaped, collapsed multilayer material, 3- layer stacks 106 are arranged on the individual tables 102. On the 3-layer stack 106 an anode segment 55 is applied during the further feed in the direction of movement 100, so that finally on the individual tables 102 along the rail 104 and a reversal 108 complete four-layer, an electrode stack 10 forming stack elements 52 are present through the deflection 108 are transferred into an overhead position. The stack segments 52 for the electrode stacks 10 are fixed on the tops of the individual tables 102 by clamps or by gripper systems and pass beneath the linear conveyor system 76 arranged first vision system 118. By means of the first vision system 118, the position of the stack segments 52 is determined.
Die Einzeltische 102 mit daran aufgenommenen Elektrodenstapel 10 bewegen sich entlang der Schiene 104 in X-Richtung 110. Die Ablage der Stapelsegmente 52 erfolgt in Z- Richtung 112. Ablagestationen der Stapelvorrichtung 78 sind jeweils in Y- Richtung 114 bewegbar. The individual tables 102 with the electrode stacks 10 received thereover move along the rail 104 in the X direction 110. The storage of the stack segments 52 takes place in the Z direction 112. Staging stations of the stacking device 78 can each be moved in the Y direction 114.
Aus Figur 3 geht zudem noch hervor, dass dem linearen Fördersystem 76 eine Abzugsvorrichtung 138 zugeordnet ist. Die Abzugsvorrichtung 138 umfasst einen Trichter 140, über welchen von einem Einzeltisch 102 zu entfernende From FIG. 3, it can also be seen that the linear conveyor system 76 is assigned a take-off device 138. The extraction device 138 comprises a hopper 140, via which to be removed from a single table 102
Stapelsegmente 142 abgezogen werden können. Dazu ist die Abzugsvorrichtung 138 mit einem Saugluftstrom 144 beaufschlagt. Stacking segments 142 can be deducted. For this purpose, the discharge device 138 is acted upon by a suction air flow 144.
Figur 4 zeigt ein Stapelsegment 52, das an einem in Figur 4 nicht dargestellten sich in Überkopflage befindenden Einzeltisch 102 des linearen Fördersystems 76 aufgenommen ist. Das Stapelsegment 52 umfasst ein Separatorsegment 53, ein Kathodensegment 56, ein weiteres Separatorsegment 53 sowie schließlich das zum Schluss, vergleiche Darstellung gemäß Figur 3, aufgebrachte FIG. 4 shows a stack segment 52, which is accommodated on a single table 102 of the linear conveyor system 76, which is not shown in FIG. 4 and is located in an overhead position. The stack segment 52 comprises a separator segment 53, a cathode segment 56, a further separator segment 53 and finally the end applied, cf. illustration according to FIG. 3
Anodensegment 55 (gezählt von oben nach unten). Das in Figur 4 dargestellte, in Überkopflage abzulegende, vierlagige Stapelsegmente 52 wird durch das erste Visionssystem 118 von der Unterseite her innerhalb eines ersten Eckbereiches 122 vermessen. Im ersten Eckbereich 122 des abzulegenden Stapelsegmentes 52 laufen eine Kante 146 in X-Richtung 110 sowie eine Kante 148 in Y-Richtung 114 aufeinander. Aus der Lage der Kanten 146, 148 wird ein Mittelpunkt 150 des abzulegenden Stapelsegmentes 52 ermittelt. Anode segment 55 (counted from top to bottom). The four-ply stack segments 52 to be deposited in an overhead position as shown in FIG. 4 are measured by the first vision system 118 from the underside within a first corner region 122. In the first corner region 122 of the stack segment 52 to be deposited, an edge 146 in the X direction 110 and an edge 148 in the Y direction 114 converge. From the position of the edges 146, 148, a center point 150 of the stacking segment 52 to be deposited is determined.
In der Darstellung gemäß Figur 4 erstreckt sich von diesem Mittelpunkt 150 des abzulegenden Stapelsegmentes 52 in vertikale Richtung nach unten die mit Bezugszeichen 116 identifizierte C-Achse. In the illustration according to FIG. 4, the C-axis identified by reference numeral 116 extends from this center 150 of the stack segment 52 to be deposited in a vertical downward direction.
Mittels eines weiteren zweiten Visionssystems 120 wird die Oberseite eines gebildeten Stapels 134 vermessen, auf dem positions- und lagegenau bereits Stapelsegmente 52 in einer Stapelhöhe 136 lagegenau abgelegt sind. Deren Ablage erfolgte vorangehend jeweils mit Bezug auf die beim ersten Ablegen eines Stapelsegmentes 52 erfasste und gespeicherte Referenzablageposition 152. Das zweite Visionssystem 120 tastet einen zweiten Eckbereich 124 der Oberseite des bereits gebildeten Stapels 134 ab. Sowohl der erste Eckbereich 122, der durch das erste Visionssystem 118 abgetastet wird, als auch der zweite Eckbereich 124, welcher durch das zweite Visionssystem 120 abgetastet wird, liegen am Ende einer der beiden Diagonalen 126, 128 des abzulegenden Stapelsegmentes 52 bzw. des bereits gebildeten Stapels 134 aus By means of a further second vision system 120, the top of a formed stack 134 is measured, on the position and position exactly stack segments 52 are stored in a stacking height 136 in the exact position. Their filing was previously made with reference to the first filing The second vision system 120 scans a second corner area 124 of the top of the already formed stack 134. Both the first corner region 122 scanned by the first vision system 118 and the second corner region 124 scanned by the second vision system 120 lie at the end of one of the two diagonals 126, 128 of the stacking segment 52 to be deposited Stack 134 off
Stapelsegmenten 52. Stack segments 52.
Die Ablage der einzelnen, in Überkopflage auf den diskreten Stapelvorrichtungen 78 abzulegenden Stapelsegmente 52 erfolgt nun derart, dass die Position der Ablagestelle der Stapelsegmente 52 beim ersten Ablegen gespeichert wird. Diese Position entspricht der Referenzablageposition 152. Die The storage of the individual, in Überkopflage deposited on the discrete stacking devices 78 stack segments 52 is now carried out such that the position of the storage location of the stack segments 52 is stored at the first drop. This position corresponds to the reference storage position 152. The
Referenzablageposition 152 stellt nunmehr den theoretischen Nullpunkt in Bezug auf die X-Richtung 110, die Y-Richtung 114 und die Winkellage in Bezug auf die C-Achse 116 dar. Auf diesen theoretischen Nullpunkt, d.h. The reference storage position 152 now represents the theoretical zero point with respect to the X direction 110, the Y direction 114, and the angular position with respect to the C axis 116. At this theoretical zero, i.
Referenzablageposition 152, wird sich bei jedem erneutem Ablegen eines in Überkopflage abzulegenden Stapelsegmentes 52 bezogen. Damit wird jedes neu abgelegte Stapelsegmentes 52 immer auf diesen theoretischen Nullpunkt hin positioniert und nicht auf das zuvor abgelegte Stapelsegment 52. Dadurch wird eine Toleranz-Addition vermieden und die Genauigkeit der Stapelbildung verbessert. Eine Korrektur in X-Richtung 132, vergleiche Darstellung gemäß Figur 3, erfolgt bevorzugt durch eine gezielte Ansteuerung des entsprechenden Einzeltisches 102 in X-Richtung 110, welcher das abzulegende Stapelsegment 52 aufnimmt. Eine Korrektur in Y- Richtung 130 erfolgt entsprechend der in Figur 3 an der Stapelvorrichtung 78 eingetragenen Y-Achse 114 durch eine Reference filing position 152, is referenced each time a stackable segment 52 to be stacked in overhead position is deposited. Thus, each newly deposited stack segment 52 is always positioned at this theoretical zero point and not on the previously stored stack segment 52. This avoids a tolerance addition and improves the accuracy of the stack formation. A correction in the X-direction 132, compare representation according to Figure 3, is preferably carried out by a targeted control of the corresponding individual table 102 in the X direction 110, which receives the stacking segment 52 to be deposited. A correction in the Y direction 130 takes place in accordance with the Y axis 114 registered on the stacking device 78 in FIG
Ablagestation der Stapelvorrichtung 78. Somit kann die Positionskorrektur einerseits durch eine Bewegung in X-Richtung 110 des Einzeltisches 102, andererseits durch die Korrektur in Y- Richtung 130 durch die Bewegung der Ablagestation der Stapelvorrichtung 78, vergleiche Figur 2, erfolgen. Storage position of the stacking device 78. Thus, the position correction on the one hand by a movement in the X direction 110 of the single table 102, on the other hand by the correction in the Y direction 130 by the movement of the storage station of the stacking device 78, see Figure 2, take place.
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass das zweite Visionssystem 120 eine Winkelkorrektur bestimmt, in welcher der bereits gebildete Stapel 134 aus positionsgenau abgelegten Stapelsegmenten 52 in Bezug auf die In addition, there is the possibility that the second vision system 120 determines an angle correction in which the already formed stack 134 of positionally stored stacking segments 52 with respect to
Referenzablageposition 152 gegebenenfalls zu verdrehen ist. Um die Winkelkorrektur durchzuführen, ist die Ablagestation der jeweiligen Reference tray position 152 is to be rotated if necessary. To the Angle correction is the storage station of the respective
Stapelvorrichtung 78 um die C-Achse 116, die sich in vertikale Richtung gemäß Figur 4 erstreckt, zu verdrehen. In Bezug auf die Korrektur in X-Richtung 132, die Korrektur in Y-Richtung 130 sowie die Korrektur der C-Achse 116 können vorhandene Abweichungen bis zu mehreren Millimetern in X-Richtung 110 und Y-Richtung 114 sowie Stacking device 78 to rotate about the C-axis 116 which extends in the vertical direction of Figure 4. With regard to the correction in the X direction 132, the correction in the Y direction 130 and the correction of the C axis 116, existing deviations of up to several millimeters in the X direction 110 and Y direction 114 as well as
Winkelabweichungen von bis zu 2 ° auf maximale Abweichungen in X-Richtung 110 und Y- Richtung 114 von ca. plus/minus 0,1 Millimetern bezogen auf die Winkellage um die C-Achse 116 von ca. plus/minus 0,1° reduziert werden. Angular deviations of up to 2 ° to maximum deviations in the X direction 110 and Y direction 114 of approximately plus / minus 0.1 millimeters relative to the angular position about the C axis 116 reduced by approximately plus / minus 0.1 ° become.
Hat der gebildete Stapel 134 seine Stapelhöhe 136 erreicht, d.h. können keine weiteren Stapelsegmente 52 auf den gebildeten Stapel 134 abgelegt werden, ist dieser auszutauschen. Dazu führt eine Ablagestation der Stapelvorrichtung 78 einen langen Hub durch, während zeitgleich eine neue Ablagestation in dieIf the formed stack 134 has reached its stack height 136, i. If no further stack segments 52 can be deposited on the stack 134 that has been formed, it must be exchanged. For this purpose, a storage station of the stacking device 78 performs a long stroke, while at the same time a new storage station in the
Ablagestation der Stapelvorrichtung 78 hineinfährt, aus der der gebildete Stapel 134 entnommen wurde. Während der inzwischen verstreichenden Wechselzeit ist sichergestellt, dass die Einzeltische 102 an diese betreffende Storage station of the stacking device 78 moves in, from which the stack formed 134 was removed. During the meantime passing time is ensured that the individual tables 102 to this concerned
Stapelvorrichtung 78, an der der Stapelwechsel vorgenommen wird, keine neuen Stapelsegmente 52 anliefert. Stacking device 78, at which the stack change is made, no new stack segments 52 anliefert.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung eines aus mehreren Figure 5 shows a schematic representation of one of several
Stapelsegmenten 52 gebildeten Elektrodenstapels 10. Jedes Stapelsegment 52 weist ein Anodensegment 55, ein Kathodensegment 56 und zwei Stacking segments 52 formed electrode stack 10. Each stacking segment 52 has an anode segment 55, a cathode segment 56 and two
Separatorsegmente 53 auf. Dabei ist eines der Separatorsegmente 53 zwischen dem Anodensegment 55 und dem Kathodensegment 56 angeordnet, wobei vorliegend das Anodensegment 55 zwischen den beiden Separatorsegmenten 53 angeordnet ist. Die Anodensegmente 55 bilden zusammen die Anode 21 des ElektrodenstapelsSeparator segments 53 on. In this case, one of the separator segments 53 is arranged between the anode segment 55 and the cathode segment 56, wherein in the present case the anode segment 55 is arranged between the two separator segments 53. The anode segments 55 together form the anode 21 of the electrode stack
10. Die Kathodensegmente 56 bilden zusammen die Kathode 22 des 10. The cathode segments 56 together form the cathode 22 of the
Elektrodenstapels 10. Die Separatorsegmente 53 bilden zusammen den ersten bandförmigen Separator 18 des Elektrodenstapels 10. Die hier nicht Electrode stack 10. The Separatorsegmente 53 together form the first band-shaped separator 18 of the electrode stack 10. The not here
dargestellten Kontaktfahnen 35 der Anode 21 sind miteinander verschweißt und elektrisch mit dem negativen Terminal 11 der Batteriezelle 2 verbunden. Die hier nicht dargestellten Kontaktfahnen 36 der Kathode 22 sind ebenfalls miteinander verschweißt und elektrisch mit dem positiven Terminal 12 der Batteriezelle 2 verbunden. 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. illustrated contact lugs 35 of the anode 21 are welded together and electrically connected to the negative terminal 11 of the battery cell 2. This one non-illustrated contact lugs 36 of the cathode 22 are also welded together and electrically connected to the positive terminal 12 of the battery cell 2. 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. Verfahren zur Positionskorrektur von Elektrodenstapeln (10) beim 1. A method for correcting the position of electrode stacks (10) during
Ablegen auf einer Stapelvorrichtung (78) mit nachfolgenden  Storing on a stacking device (78) with subsequent
Verfahrensschritten: a) die Position eines auf einem gebildeten Stapel (134) abzulegenden Stapelsegmentes (52) wird durch mindestens ein Visionssystem (118, 120) als Referenzablageposition (152) beim ersten Ablegen erfasst,  Method steps: a) the position of a stack segment (52) to be deposited on a formed stack (134) is detected by at least one vision system (118, 120) as a reference storage position (152) at the first deposition,
b) die gemäß a) erfasste und gespeicherte Referenzablageposition (152) bildet einen theoretischen Nullpunkt in Bezug auf X-,Y- und Winkellage,  b) the reference storage position (152) acquired and stored according to a) forms a theoretical zero point with respect to the X, Y and angular position,
c) aus einer Abweichung zwischen der gemäß Verfahrensschritt a) gespeicherten Referenzablageposition (152) und einem Mittelpunkt (150) eines nachfolgend abzulegenden Stapelsegmentes (52) werden zumindest eine Korrektur in Y- Richtung (130) und/oder eine Korrektur in X-Richtung (132) bestimmt,  c) from a deviation between the reference deposition position (152) stored according to method step a) and a center point (150) of a stack segment (52) to be deposited subsequently, at least one correction in the Y direction (130) and / or one correction in the X direction ( 132),
d) die Korrektur in X-Richtung (132) erfolgt durch den Einzeltisch (102) des linearen Fördersystems 76 in X-Richtung (110) und/oder e) die Korrektur in Y- Richtung (130) erfolgt durch Bewegung der  d) the correction in the X direction (132) takes place through the individual table (102) of the linear conveyor system 76 in the X direction (110) and / or e) the correction in the Y direction (130) is effected by movement of the
Stapelvorrichtung (78) in Y- Richtung (114).  Stacking device (78) in the Y direction (114).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das 2. The method according to claim 1, characterized in that the
mindestens eine Visionssystem (118, 120) zusätzlich eine  at least one vision system (118, 120) in addition to one
Winkelkorrektur um eine C-Achse (116) bestimmen, die durch eine Verdrehung der Stapelvorrichtung (78) umgesetzt wird.  Define angle correction about a C-axis (116), which is converted by a rotation of the stacking device (78).
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 3. The method according to claim 1, characterized in that
des mindestens einen Visionssystem (118, 120) vorhandene  of the at least one vision system (118, 120) existing
Abweichungen in X-Richtung (110) und Y- Richtung (114) in Abweichungen in X-Richtung (110) und Y- Richtung (114) von plus/minus 0,1 Millimeter korrigiert werden. Deviations in X-direction (110) and Y-direction (114) in Deviations in X-direction (110) and Y-direction (114) can be corrected by plus / minus 0.1 millimeters.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Visionssystem (118) einen ersten Eckbereich (122) am Ende einer Diagonalen (126, 128) des abzulegenden Stapelsegments (52) abtastet. A method according to claim 1, characterized in that the first vision system (118) scans a first corner area (122) at the end of a diagonal (126, 128) of the stacking segment (52) to be deposited.
Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Visionssystem (118) den ersten Eckbereich (122) von der Unterseite des abzulegenden Stapelsegments (52) her abtastet. A method according to claim 4, characterized in that the first vision system (118) scans the first corner region (122) from the underside of the stacking segment (52) to be deposited.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Visionssystem (120) einen zweiten Eckbereich (124) des gebildeten Stapels (134) am Ende einer Diagonalen (126, 128) des gebildeten Stapels (134) abtastet. A method according to claim 1, characterized in that the second vision system (120) scans a second corner portion (124) of the formed stack (134) at the end of a diagonal (126, 128) of the formed stack (134).
Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Visionssystem (120) den zweiten Eckbereich (124) von der Oberseite des Stapels (134) her abtastet. A method according to claim 6, characterized in that the second vision system (120) scans the second corner area (124) from the top of the stack (134).
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreitung von Korrekturwerttoleranzen jeweilige zu entfernende Stapelsegmente (142) von dem Einzeltisch (102) in X-Richtung (110) an den Stapelvorrichtungen (78) vorbei zu einer Abzugsvorrichtung (138) transportiert werden. Method according to claim 1, characterized in that, when correction value tolerances are exceeded, respective stacking segments (142) to be removed are transported from the individual table (102) in the X-direction (110) past the stacking devices (78) to a take-off device (138).
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen eines vollständigen Stapels (134) aus Elektrodenstapeln (10), dieser aus der Stapelvorrichtung (78) in Y-Richtung (114) entfernt wird und der Stapelvorrichtung (78) eine neue Ablagefläche/Wechselträger zugeführt wird und während des Wechsels der betreffenden A method according to claim 1, characterized in that on reaching a complete stack (134) of electrode stacks (10), this from the stacking device (78) in the Y direction (114) is removed and the stacking device (78) a new shelf / change carrier and during the change of the concerned
Stapelvorrichtung (78) keine neuen abzulegenden Elektrodenstapel (10) zugeführt werden. Stacking device (78) no new electrodes to be deposited stack (10) are supplied.
10. Batteriezelle (2) umfassend mindestens einen Elektrodenstapel (10), hergestellt nach dem Verfahren nach den vorstehenden Ansprüchen. 10. Battery cell (2) comprising at least one electrode stack (10), produced by the method according to the preceding claims.
11. Verwendung einer Batteriezelle (2) nach Anspruch 10 in einem 11. Use of a battery cell (2) according to claim 10 in one
Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-in- Electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV), in a plug-in
Hybridfahrzeug (PHEV) oder in einem Consumer-Elektronik-Produkt. Hybrid vehicle (PHEV) or in a consumer electronics product.
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