WO2019076592A1 - Method for producing a battery cell and battery cell - Google Patents

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WO2019076592A1
WO2019076592A1 PCT/EP2018/076047 EP2018076047W WO2019076592A1 WO 2019076592 A1 WO2019076592 A1 WO 2019076592A1 EP 2018076047 W EP2018076047 W EP 2018076047W WO 2019076592 A1 WO2019076592 A1 WO 2019076592A1
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cutting
electrode
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Martin Scherner
Johannes Proell
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a field for manufacturing a battery cell and to a battery cell, which are used in batteries for electric vehicles, hybrid vehicles and plug-in hybrid vehicles.
  • JP 2012 221912 relates to a method for producing an electrode by means of a laser.
  • a laser head that emits laser beams is moved along a predetermined cutting path at a predetermined cutting path
  • the laser power and the laser radiation are stored and specified corresponding to the change in the respective cutting region of the ribbon-like electrode material.
  • the storage and setting of the laser light to a corresponding energy is made taking into account the elapsed time that has elapsed since the laser head has set in motion.
  • KR 2008 0101725 relates to a manufacturing method of an electrode of a lithium secondary battery.
  • a pulsed laser is used, which produces minimal burr formation and minimal electrode dust formation, in particular in the cutting region, so that desired different
  • Active materials for example for the production of cathodes, for example, have a relatively high basis weight of more than 30 mg / cm 2 and a relatively high film thickness, which is in the order of 200 ⁇ and more.
  • Cathodes that are to be processed may have complex geometries between an active material and a contact tab transition zone. When producing contact lugs from the electrode material, radii of ⁇ 3 mm must also be observed. These requirements for the
  • the active material of a cathode comprises lithiated transition metal oxides (NCA, i.e. LiNiCoAlO 2 or NCM, i.e. LiNiCoMnO 2, carbon black and a binder)
  • NCA lithiated transition metal oxides
  • the active material may lithiate up to 90% by weight and more
  • Transition metal oxides such as the NCA and NCM mentioned above, which presents a challenge to the processing.
  • the laser processing of NCA and NCM containing active material on the cathode side produced on the re-solidified active material, particles and ridges on the cutting edges, which can penetrate a separator material and the
  • a method for producing a battery cell in which at least the following method steps are performed:
  • the electrode material comprises a foil material and an active material applied thereto
  • both the single cut of the film material and the multiple cut of the active material of the electrode material take place during the movement of the
  • Electrode material in the feed direction As a result, a highly dynamic cutting process can be represented, while, on the one hand, a single cut in the relatively thin foil material of the electrode material and, on the other hand, a Multiple cut partially or completely in the active material of the electrode material can be made, and on the one hand the quality of the cut edges is very high and is ensured during the cutting process and on the other hand, the application rate is at a high level.
  • the film material used in the electrode material is aluminum.
  • the electrode material there is used an active material containing lithiated transition metal oxides (NCA, i.e., LiNiCoAlO 2), NCM (LiNiCoMnO 2), carbon black, and a polymer binder.
  • the active material may contain LiMn204, LiFePO4, LiNiO2, LiMnO2, LiCoO2, lithium-sulfur (Li2S), or even conversion materials.
  • the multi-section of the electrode material advantageously comprises a first cut, a second cut and a further, third cut. The first cut occurs completely or partially within the active material of the electrode material, while the second cut occurs within the framework of the multiple cut within the active material. The multi-section third cut is made entirely or partially within the active material of the electrode material.
  • the first cut and the third cut occur opposite to the advancing direction of the electrode material in the multiple cut, while the second cut takes place in the feed direction of the electrode material in the context of the multiple cut.
  • This procedure saves process time.
  • the scan speed can be reduced to introduce the same path energy (power / scan speed) into the material as moving in the feed direction.
  • a process fine adjustment can take place in such a way that, for example, scanning or cutting can take place at the same speed, and thus the effective
  • Range energy could be minimally increased, which in turn leads to a gentler material removal.
  • the single cut of the sheet material of the electrode material may be part of the first cut or the third cut of the multiple cut.
  • the A single cut of the sheet material is always both part of the first and part of the third cut, wherein both in the first cut and in the third cut each time an area is cut in the active material.
  • the upper horizontal cut in the sheet material may be part of the first or third cut to separate the electrode sheet from the electrode tape at precisely the upper edge of the electrode tape not equal to the upper horizontal edge of the cut edge electrode tab.
  • Electrode material The electrode material in roll form is in
  • the electrode material to be processed within the scope of the method proposed according to the invention has a thickness of> 200 ⁇ m, the basis weight of the electrode material being> 30 mg / cm 2 and the cathodic active material> 90% by weight of lithiated transition metal oxides (NCA, NCM, LiMn204, LiFePO 4, LiNiO 2, LiMnO 2, LiCoO 2, lithium sulfur (Li 2S)) or conversion materials.
  • NCA lithiated transition metal oxides
  • NCM lithiated transition metal oxides
  • LiMn204 LiMn204
  • LiFePO 4 LiNiO 2, LiMnO 2, LiCoO 2, lithium sulfur (Li 2S)
  • a battery cell which at least one
  • Electrode ensemble comprising an electrode stack, which after the
  • a battery cell according to the invention advantageously finds use in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV), in a plug-in hybrid vehicle (PHEV) or in a consumer electronics product.
  • EV electric vehicle
  • HEV hybrid vehicle
  • PHEV plug-in hybrid vehicle
  • consumer electronics product are in particular mobile phones, tablet PCs or notebooks to understand.
  • Has basis weight can by the proposed method according to the invention in the multiple section of the active material a short
  • Interaction times are comparable to the interaction times that occur when using a pulsed laser.
  • Another advantage is that cutting can be done faster than with pulsed systems, and even better edge qualities can be achieved with this cutting strategy compared to pulsed nanosecond systems typically used here. Due to the fact that a multiple cut is made in the active material of the electrode material, reduced thermal stresses occur, which act on the active material, whereby a very high cut edge quality is achieved.
  • a combination of a single cut with a multi-section usually occur in laser cutting process re-solidified lots of active material, the occurrence of particles and electrode dust are avoided, which reduce the cut edge geometry of contact flags in terms of their quality so that it penetrates
  • Separator foils can come, which can lead to a short circuit of a battery cell in the worst case.
  • An application of the proposed method according to the invention avoids excessive thermal loads on the active material when cutting by means of a laser, so that the required cutting edge qualities in the production of the contact lugs during the advancement of the electrode material is achieved.
  • the cutting time is minimized and the movement of the electrode material within the period of the cut minimized, so that a highly effective combined
  • a region to be scanned can be minimized, since the effective cutting time is minimized becomes using highly dynamic scanner systems. It is possible to use fast and highly dynamic scanners which are suitable for high cutting speeds and have a relatively high scanning rate and can run off the smallest radii that are at the contact lugs at the transition point of
  • electrode bands are also inspected for imperfections in the material during processing, which is done via on-line image processing systems. Should such a faulty area be detected in the electrode band, then the cutting laser for this contact lug processing can also directly attach a laser mark on the contact lug in order to exclude this damaged electrode later from the process. Furthermore, there is the possibility that one and the same laser scanner system, due to its inherent dynamics marked each electrode on the AI surface, so as to ensure a clear assignment of the parts in a battery cell.
  • Figure 1 is a plan view of an electrode material of the one
  • cathode-side contact lug is cut and which is transported in the feed direction
  • Figure 2 is a view of the present invention proposed cutting strategy of single cut and multiple cut and a battery cell. variants
  • the illustration according to FIG. 1 shows the plan view of an electrode material 8 which contains a foil material 10 and an active material 12.
  • the foil material 10 is in particular an aluminum foil, but steel foils or nickel foils could also be used.
  • the active material 12 is lithiated transition metal oxides NCA, i. LiNiCoAlO 2), NCM (LiNiCoMnO 2), carbon black, and a polymer binder. Further, the active material 12 may include LiMn204, LiFePO 4, LiNiO 2, LiMnO 2, LiCoO 2, lithium sulfur (Li 2S), and generally also
  • the electrode material 8 has a thickness of> 200 ⁇ .
  • Basis weight of the electrode material 8 according to the plan view in Figure 1 is> 30 mg / cm 2 , while the active material 12, which is used,> 90 wt .-% of lithiated transition metal oxides (NCA, NCM).
  • Reference numeral 14 denotes a contact lug, which is made of the
  • Electrode material 8, from film material 10 and active material 12 according to the dashed line in Figure 1 is cut out. From Figure 1 it can be seen that with respect to the edges 22, 24 of the active material 12, the film material 10 projects on both sides by a projection 16 with respect to the active material 12. This means that the film material 10 of the electrode material 8 is wider than the active material 12.
  • the electrode material 8 according to FIG. 1 is conveyed in the feed direction 20.
  • the feed rate in the feed direction 20 of the electrode material 8 is> 0.5 m / s,
  • FIG. 2 An outer edge of the sheet material 10 of the electrode material 8 is identified by reference numeral 26. At the transition point in the region of the first edge 22 of the active material 12, a cutting radius 28 is executed. The cutting radius is less than 3 mm.
  • the representation of FIG. 2 essentially corresponds to the illustration of the electrode material 8 according to FIG. 1, but FIG. 2 schematically shows the cutting method proposed according to the invention
  • a contact lug 14 produced by a continuous wave laser essentially lies in the foil material 10 of the electrode material 8.
  • the foil material 10 is, for example, a very thin foil of aluminum.
  • the contact lug 14 as shown in Figure 2 is defined by a horizontal edge 34, a first vertical edge 36 and a second
  • Section 40 of the multi-section 30 completely in the active material 12 and completely in the film material 10.
  • the active material 12 either completely within this or partially along the first edge 22, the first vertical edge 36, the
  • Active material 12 sets along the dashed line.
  • the single cut 18 along the horizontal edge 34 is part of the first cut 40 of the
  • the second section 42 of the multi-section 30 always takes place through the
  • the cutting strategy proposed according to the invention there are always three cuts 40, 42, 44 in the context of the multiple cut 30 in the active material to achieve a very high cut edge quality on the one hand and on the other hand only a single cut 18 in the film material 10 instead.
  • the first cut 40 and the third cut 44 always take place completely in the film material 10 as well as completely in the active material 12. From the perspective of the active material 12, however, this undergoes a total of three cuts. Due to the highly dynamic
  • the multiple section 30 comprises three sections 40, 42, 44, a very short laser beam material interaction can be achieved.
  • Interaction times are quite comparable to the interaction times that can be achieved using pulsed lasers and have two beneficial effects, namely high cutting speeds and very high
  • the third cut 44 of the multiple cut 30 takes place counter to the feed direction 20 of the electrode material 8, so that during the advance of the electrode material 8 in the feed direction 20, the contact lug 14 is continuously formed, while the electrode material 8 is conveyed in a conveying plane and is usually unwound continuously from a reel supply received on a roll.
  • Feed direction 20 is promoted, is> 0.5 m / s.
  • the illustration according to FIG. 3 shows a battery cell 60.
  • the battery cell 60 comprises a negative terminal 62 and a positive terminal 64. A voltage provided by the battery cell 60 can be tapped off via the terminals 62, 64. Furthermore, the battery cell 60 can be charged via the terminals 62, 64.
  • the battery cell 60 includes a housing 66 and the housing 66 of the battery cell 60 is an electrode unit
  • the electrode stack 68 has a negative electrode, which is referred to as anode 70 and a positive electrode, referred to as cathode 72, on.
  • the anode 70 and the cathode 72 are each made like a foil and separated by a separator 74.
  • the separator 74 is ionically conductive, that is permeable to lithium ions, but electrically insulating.
  • the anode 70 comprises an anodic active material and an anodic current collector.
  • the anodic current collector is made electrically conductive and made of a metal, for example copper. From the anodic current collector protrude tabs 76 of the anode 70 away. The tabs 76 of the anode 70 are connected to a negative collector element 78, which is connected to the negative terminal 62.
  • the anodic current collector is made electrically conductive and made of a metal, for example copper. From the anodic current collector protrude tabs 76 of the anode 70 away. The tabs 76 of the anode 70 are connected to a negative collector element 78, which is connected to the negative terminal 62.
  • the cathode 72 includes the cathodic active material 12 and a
  • the cathodic current collector is designed to be electrically conductive and made of a metal, for example aluminum. From the cathodic current collector contact tabs 14 project away from the cathode 72. The contact lugs 14 of the cathode 72 are positive
  • Collector element 80 is connected, which is connected to the positive terminal 64.
  • the cathodic current collector is electrically connected to the positive terminal 64 of the battery cell 60.

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Abstract

The invention relates to a method for producing a battery cell (60) and to a battery cell (60). In order to produce a contact tab (14), an electrode material (8) is cut with a laser. The electrode material (8) comprises a foil material (10) and an active material (12) applied thereon. The foil material (10) is cut in a single pass cut (18) whereas the active material (12) is cut in a multiple pass cutting process (30). For the cutting process, a high-performance continuous wave laser is used.

Description

Beschreibung Titel  Description title
Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle und Batteriezelle Technisches Gebiet  Method of manufacturing a battery cell and battery cell Technical field
Die Erfindung bezieht sich auf ein Gebiet zur Herstellung einer Batteriezelle und auf eine Batteriezelle, die in Batterien für Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge und Plug-In-Hybridfahrzeuge zum Einsatz kommen. The invention relates to a field for manufacturing a battery cell and to a battery cell, which are used in batteries for electric vehicles, hybrid vehicles and plug-in hybrid vehicles.
Stand der Technik State of the art
JP 2012 221912 bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode mittels eines Lasers. Ein Laserkopf, der Laserstrahlen emittiert, wird entlang eines vorgegebenen Schnittweges bei einer vorgegebenen JP 2012 221912 relates to a method for producing an electrode by means of a laser. A laser head that emits laser beams is moved along a predetermined cutting path at a predetermined cutting path
Bewegungsgeschwindigkeit betrieben. Die Laserleistung und die Laserstrahlung werden korrespondierend zur Veränderung des jeweiligen Schneidbereiches des bandartigen Elektrodenmaterials gespeichert und vorgegeben. Die Speicherung sowie das Setzen des Laserlichts auf eine dementsprechende Energie wird unter Berücksichtigung der abgelaufenen Zeit vorgenommen, die verstrichen ist, seit sich der Laserkopf in Bewegung gesetzt hat. Movement speed operated. The laser power and the laser radiation are stored and specified corresponding to the change in the respective cutting region of the ribbon-like electrode material. The storage and setting of the laser light to a corresponding energy is made taking into account the elapsed time that has elapsed since the laser head has set in motion.
KR 2008 0101725 bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für eine Elektrode einer Lithiumsekundärbatterie. Dazu wird ein gepulster Laser eingesetzt, der eine minimale Gratbildung und eine minimale Elektrodenstaubbildung erzeugt, insbesondere im Schneidbereich, so dass gewünschte verschiedene KR 2008 0101725 relates to a manufacturing method of an electrode of a lithium secondary battery. For this purpose, a pulsed laser is used, which produces minimal burr formation and minimal electrode dust formation, in particular in the cutting region, so that desired different
Abmessungen von Elektroden mit nur einem Schneidprozess gefertigt werden können.  Dimensions of electrodes can be manufactured with only one cutting process.
Bei der Großserienproduktion von Lithium-Ionen-Batterien ist die Herstell Kontaktfahnen in entsprechend hoher Qualität, insbesondere was die Schneidkanten betrifft, nach wie vor eine technische Herausforderung. Die Kontaktfahnen werden in der Regel während der Vorschubbewegung von bandförmigen Materialien gefertigt, so dass hohe Anforderungen an die In the mass production of lithium-ion batteries manufacturing is flags in correspondingly high quality, especially what the Cutting edges, still a technical challenge. The contact lugs are usually made during the advancing movement of band-shaped materials, so that high demands on the
Flexibilität und schnelle Bewegbarkeit der Schneidwerkzeuge, bei denen sich in aller Regel um Laser handelt, gestellt werden. Aktivmaterialien, beispielsweise für die Herstellung der von Kathoden, weisen beispielsweise ein relativ hohes Flächengewicht von mehr als 30 mg/cm2 auf sowie eine relativ hohe Filmdicke, die in der Größenordnungen von 200 μηη und mehr liegt. Um beispielsweise als Kathoden ausgebildete Elektroden zu fertigen, was bei Flexibility and fast mobility of the cutting tools, which are usually laser. Active materials, for example for the production of cathodes, for example, have a relatively high basis weight of more than 30 mg / cm 2 and a relatively high film thickness, which is in the order of 200 μηη and more. To manufacture, for example, as cathodes formed electrodes, which at
Vorschubgeschwindigkeiten von >0,5 m/s erfolgt, sind hohe Laserabtragraten erforderlich. Bisher vermögen lediglich Mehrfachschnittstrategien eine Feed rates of> 0.5 m / s, high laser ablation rates are required. So far, only multiple cutting strategies have one
zufriedenstellende Schnittqualität und eine zufriedenstellende Abtragrate darzustellen. Kathoden, die zu verarbeiten sind, können komplexe Geometrien zwischen einem Aktivmaterial und einer Kontaktfahnenübergangszone aufweisen. Bei der Herstellung von Kontaktfahnen aus dem Elektrodenmaterial, sind auch Radien von < 3 mm einzuhalten. Diese Anforderungen an die satisfactory cut quality and a satisfactory removal rate. Cathodes that are to be processed may have complex geometries between an active material and a contact tab transition zone. When producing contact lugs from the electrode material, radii of <3 mm must also be observed. These requirements for the
Herstellung von Kontaktfahnen erfordern hochdynamische Laserscantechniken, um die geforderten kleinen Radien bei hohen Vorschubgeschwindigkeiten von filmartigem Kathodenmaterial darzustellen. Production of tabs requires highly dynamic laser scanning techniques to represent the required small radii at high feed rates of film-like cathode material.
Das Aktivmaterial einer Kathode umfasst lithiierte Übergangsmetalloxide (NCA, d.h. LiNiCoAI02 oder NCM, d.h. LiNiCoMn02, Leitruß (carbon black) und einen Binder. Das Aktivmaterial kann bis zu 90 Gew.-% und mehr lithiierte The active material of a cathode comprises lithiated transition metal oxides (NCA, i.e. LiNiCoAlO 2 or NCM, i.e. LiNiCoMnO 2, carbon black and a binder) The active material may lithiate up to 90% by weight and more
Übergangsmetalloxide wie die obenstehend erwähnten NCA und NCM enthalten, was eine Herausforderung an die Verarbeitung darstellt. Die Laserbearbeitung von NCA und NCM enthaltendem Aktivmaterial auf der Kathodenseite erzeugt beim Schnitt wieder verfestigtes Aktivmaterial, Partikel sowie Grate an den Schnittkanten, die ein Separatormaterial durchdringen können und zum Transition metal oxides such as the NCA and NCM mentioned above, which presents a challenge to the processing. The laser processing of NCA and NCM containing active material on the cathode side produced on the re-solidified active material, particles and ridges on the cutting edges, which can penetrate a separator material and the
Versagen einer Batteriezelle aufgrund sich ausbildender Kurzschlüsse führen können. Das Ausschneiden von Kontaktfahnen muss teilweise innerhalb des Aktivmaterials auf der Kathodenseite erfolgen, um kein Batteriezellenvolumen einzubüßen und um die Energiedichte aufrechtzuerhalten. Im Gegensatz zur Laserschneidbearbeitung von Aktivmaterial ist das Schneiden von Folienmaterial aus Aluminium relativ einfach; das Schneiden des Aktivmaterials kann jedoch zu einer erheblichen Verringerung der Schneidgeschwindigkeit führen sowie zu einer drastischen Abnahme der Schnittkantenqualität. Failure of a battery cell may result due to forming short circuits. The cutting out of tabs must be done in part within the active material on the cathode side so as not to lose battery cell volume and to maintain the energy density. In contrast to laser cutting active material, cutting aluminum foil material is relatively easy; however, the cutting of the active material may increase lead to a significant reduction of the cutting speed and to a drastic reduction in the cut edge quality.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle vorgeschlagen, bei dem zumindest die nachfolgenden Verfahrensschritte durchlaufen werden: According to the invention, a method for producing a battery cell is proposed in which at least the following method steps are performed:
Schneiden eines Elektrodenmaterials mit einem Laser zur Erzeugung einer Kontaktfahne, Cutting an electrode material with a laser to produce a contact lug,
wobei das Elektrodenmaterial ein Folienmaterial und ein auf dieses aufgebrachtes Aktivmaterial umfasst,  wherein the electrode material comprises a foil material and an active material applied thereto,
Schneiden des Folienmaterials in einem Einfachschnitt und Schneiden des Cutting the foil material in a single cut and cutting the
Aktivmaterials in einem Mehrfachschnitt, und Active material in a multi-section, and
wobei für das Schneiden ein Continous-Wave- Laser eingesetzt wird.  whereby a continuous wave laser is used for the cutting.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung lassen sich relativ hohe Schneidgeschwindigkeiten realisieren, da sehr hohe Laserleistungen auf das Aktivmaterial des Elektrodenmaterials übertragen werden können. Der By the solution proposed by the invention, relatively high cutting speeds can be realized because very high laser powers can be transferred to the active material of the electrode material. The
Mehrfachschnitt mittels eines Lasers verwirklicht eine relativ kurze Multiple cutting by means of a laser realizes a relatively short
Laserstrahlmaterialinteraktion. Diese Zeitspannen dieser Interaktion sind durchaus vergleichbar mit gepulsten Lasersystemen, mit welchen sich sowohl hohe Schnittgeschwindigkeiten als auch eine sehr hohe Qualität der Laser material interaction. These periods of this interaction are quite comparable with pulsed laser systems, with which both high cutting speeds and a very high quality of the
ausgebildeten Schnittkanten verwirklichen lassen. Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mehrfachschnitt des Aktivmaterials wird der thermische Einfluss auf das Aktivmaterial erheblich verringert, so dass sich eine make trained cutting edges realize. When inventively proposed multiple section of the active material of the thermal influence on the active material is significantly reduced, so that a
hervorragende Schnittkantenqualität erzielen lässt. achieve excellent cut edge quality.
In Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens erfolgen sowohl der Einfachschnitt des Folienmaterials als auch der Mehrfachschnitt des Aktivmaterials des Elektrodenmaterials während der Bewegung des In a further development of the method proposed according to the invention, both the single cut of the film material and the multiple cut of the active material of the electrode material take place during the movement of the
Elektrodenmaterials in Vorschubrichtung. Dadurch kann ein hochdynamischer Schneidvorgang dargestellt werden, währenddessen einerseits ein Einfachschnitt im relativ dünnen Folienmaterial des Elektrodenmaterials und andererseits ein Mehrfachschnitt teilweise oder vollständig im Aktivmaterial des Elektrodenmaterials vorgenommen werden kann, und einerseits die Qualität der Schnittkanten sehr hoch ist und während des Schneidvorganges gewährleistet bleibt und andererseits die Ausbringungsrate auf einem hohen Niveau liegt. Electrode material in the feed direction. As a result, a highly dynamic cutting process can be represented, while, on the one hand, a single cut in the relatively thin foil material of the electrode material and, on the other hand, a Multiple cut partially or completely in the active material of the electrode material can be made, and on the one hand the quality of the cut edges is very high and is ensured during the cutting process and on the other hand, the application rate is at a high level.
Dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren weiter folgend, ist das Folienmaterial, welches im Elektrodenmaterial eingesetzt wird, Aluminium. Following the method proposed according to the invention, the film material used in the electrode material is aluminum.
Kathodenseitig könnten auch Stahlfolien oder Nickelfolien eingesetzt werden. Im Elektrodenmaterial findet ein Aktivmaterial Verwendung, welches lithiierte Übergangsmetalloxide (NCA, d.h. LiNiCoAI02), NCM (LiNiCoMn02), Leitruß (carbon black) und einen Polymer-Binder enthält. Darüber hinaus kann das Aktivmaterial LiMn204, LiFeP04, LiNi02, LiMn02, LiCo02, Lithium-Schwefel (Li2S) oder auch Konversionsmaterialien enthalten. In vorteilhafter Weise umfasst der Mehrfachschnitt des Elektrodenmaterials einen ersten Schnitt, einen zweiten Schnitt sowie einen weiteren, dritten Schnitt. Der erste Schnitt erfolgt vollständig oder teilweise innerhalb des Aktivmaterials des Elektrodenmaterials, während der zweite Schnitt im Rahmen des Mehrfachschnittes innerhalb des Aktivmaterials erfolgt. Der im Mehrfachschnitt erfolgende dritte Schnitt erfolgt vollständig oder teilweise innerhalb des Aktivmaterials des Elektrodenmaterials. On the cathode side, steel foils or nickel foils could also be used. In the electrode material, there is used an active material containing lithiated transition metal oxides (NCA, i.e., LiNiCoAlO 2), NCM (LiNiCoMnO 2), carbon black, and a polymer binder. In addition, the active material may contain LiMn204, LiFePO4, LiNiO2, LiMnO2, LiCoO2, lithium-sulfur (Li2S), or even conversion materials. The multi-section of the electrode material advantageously comprises a first cut, a second cut and a further, third cut. The first cut occurs completely or partially within the active material of the electrode material, while the second cut occurs within the framework of the multiple cut within the active material. The multi-section third cut is made entirely or partially within the active material of the electrode material.
Im Rahmend es erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens erfolgen beim Mehrfachschnitt der erste Schnitt und der dritte Schnitt entgegengesetzt zur Vorschubrichtung des Elektrodenmaterials, während der zweite Schnitt im Rahmen des Mehrfachschnittes in Vorschubrichtung des Elektrodenmaterials erfolgt. Diese Vorgehensweise spart Prozesszeit. Bei einer Fahrt gegen die Vorschubrichtung kann die Scangeschwindigkeit reduziert werden, um dieselbe Streckenenergie (Leistung / Scangeschwindigkeit) in das Material einzubringen, wie bei der Bewegung in Vorschubrichtung. Außerdem können in vorteilhafter Weise hierbei eine Prozessfeineinstellung derart erfolgen, da man beispielsweise gleich schnell Scannen bzw. Schneiden kann und damit die effektive In the context of the method proposed according to the invention, the first cut and the third cut occur opposite to the advancing direction of the electrode material in the multiple cut, while the second cut takes place in the feed direction of the electrode material in the context of the multiple cut. This procedure saves process time. When driving against the feed direction, the scan speed can be reduced to introduce the same path energy (power / scan speed) into the material as moving in the feed direction. In addition, advantageously a process fine adjustment can take place in such a way that, for example, scanning or cutting can take place at the same speed, and thus the effective
Streckenenergie minimal erhöht werden könnte, was wiederum zu einem schonenderen Materialabtrag führt. Range energy could be minimally increased, which in turn leads to a gentler material removal.
Der Einfachschnitt des Folienmaterials des Elektrodenmaterials kann dabei Teil des ersten Schnittes oder des dritten Schnittes des Mehrfachschnittes sein. Der Einfachschnitt des Folienmaterials ist stets sowohl Teil des ersten als auch Teil des dritten Schnittes, wobei sowohl im ersten Schnitt als auch im dritten Schnitt jedes Mal ein Bereich im Aktivmaterial geschnitten wird. Optional kann der obere horizontale Schnitt im Folienmaterial Teil des ersten oder dritten Schnittes sein, um das Elektrodenblatt aus dem Elektrodenband herauszutrennen und zwar genau dann, wenn die obere Kante des Elektrodenbandes ungleich der oberen horizontalen Kante des Ableiterfähnchens der geschnittenen Elektrode ist. The single cut of the sheet material of the electrode material may be part of the first cut or the third cut of the multiple cut. The A single cut of the sheet material is always both part of the first and part of the third cut, wherein both in the first cut and in the third cut each time an area is cut in the active material. Optionally, the upper horizontal cut in the sheet material may be part of the first or third cut to separate the electrode sheet from the electrode tape at precisely the upper edge of the electrode tape not equal to the upper horizontal edge of the cut edge electrode tab.
Der Einfachschnitt im Folienmaterial erfolgt im erfindungsgemäß The single cut in the film material takes place in accordance with the invention
vorgeschlagenen Verfahren entgegengesetzt zur Vorschubrichtung des proposed method opposite to the feed direction of
Elektrodenmaterials. Das Elektrodenmaterial in Rollenform wird in  Electrode material. The electrode material in roll form is in
Vorschubrichtung mit einer Vorschubgeschwindigkeit > 0,5 m/s bewegt. Feed direction with a feed speed> 0.5 m / s moves.
Das im Rahmen des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens zu bearbeitende Elektrodenmaterial weist eine Dicke von > 200 μηη auf, wobei das Flächengewicht des Elektrodenmaterials > 30 mg/cm2 beträgt und das kathodische Aktivmaterial > 90 Gew.-% lithiierte Übergangsmetalloxide (NCA, NCM, LiMn204, LiFeP04, LiNi02, LiMn02, LiCo02, Lithium-Schwefel (Li2S)) oder Konversionsmaterialien enthält. The electrode material to be processed within the scope of the method proposed according to the invention has a thickness of> 200 μm, the basis weight of the electrode material being> 30 mg / cm 2 and the cathodic active material> 90% by weight of lithiated transition metal oxides (NCA, NCM, LiMn204, LiFePO 4, LiNiO 2, LiMnO 2, LiCoO 2, lithium sulfur (Li 2S)) or conversion materials.
Des Weiteren wird eine Batteriezelle vorgeschlagen, die mindestens ein Furthermore, a battery cell is proposed which at least one
Elektrodenensemble, einen Elektrodenstapel umfasst, der nach dem Electrode ensemble, comprising an electrode stack, which after the
erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren hergestellt ist. According to the invention proposed method is prepared.
Eine erfindungsgemäße Batteriezelle findet vorteilhaft Verwendung in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-In- Hybridfahrzeug (PHEV) oder in einem Consumer-Elektronik-Produkt. Unter Consumer-Elektronik-Produkt sind insbesondere Mobiltelefone, Tablet-PC's oder Notebooks zu verstehen. A battery cell according to the invention advantageously finds use in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV), in a plug-in hybrid vehicle (PHEV) or in a consumer electronics product. Under consumer electronics product are in particular mobile phones, tablet PCs or notebooks to understand.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann während der By inventively proposed solution can during the
Bewegung des Kathodenmaterials in Vorschubrichtung eine kathodenseitige Kontaktfahne erzeugt werden, wobei eine kombinierte Schneidstrategie zum Einsatz kommt, bei der das Folienmaterial des Elektrodenmaterials in einem Einfachschnitt bearbeitet wird, während das Aktivmaterial einem Mehrfachschnitt unterliegt. Da das Aktivmaterial auf der Kathodenseite ein relativ hohes Movement of the cathode material in the feed direction a cathode-side contact lug are generated, wherein a combined cutting strategy for Use comes in which the sheet material of the electrode material is processed in a single cut, while the active material is subjected to a multiple cut. Since the active material on the cathode side a relatively high
Flächengewicht aufweist, kann durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren beim Mehrfachschnitt des Aktivmaterials eine kurze Has basis weight, can by the proposed method according to the invention in the multiple section of the active material a short
Laserstrahlmaterialinteraktion erreicht werden. Die erreichbaren Laser beam material interaction can be achieved. The achievable
Interaktionszeiten sind vergleichbar mit den Interaktionszeiten, die bei Einsatz eines gepulsten Lasers auftreten. Ein weiterer Vorteil ist darin zu erblicken, dass schneller als mit gepulsten Systemen geschnitten werden kann und mit dieser Schneidstrategie auch noch bessere Kantenqualitäten erzeugt werden, verglichen mit gepulsten Nanosekundensystemen, die hier typischerweise zum Einsatz gekommen sind. Aufgrund des Umstandes, dass ein Mehrfachschnitt im Aktivmaterial des Elektrodenmaterials erfolgt, treten reduzierte thermische Belastungen auf, die auf das Aktivmaterial einwirken, wodurch eine sehr hohe Schnittkantenqualität erreicht wird. Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren einer Kombination eines Einfachschnittes mit einem Mehrfachschnitt, können bei Laserschneidverfahren üblicherweise auftretende wiederverfestigte Partien von aktivem Material, das Auftreten von Partikeln und Elektrodenstaub vermieden werden, welche die Schnittkantengeometrie bei Kontaktfahnen hinsichtlich ihrer Qualität so vermindern, dass es zur Durchdringung von Interaction times are comparable to the interaction times that occur when using a pulsed laser. Another advantage is that cutting can be done faster than with pulsed systems, and even better edge qualities can be achieved with this cutting strategy compared to pulsed nanosecond systems typically used here. Due to the fact that a multiple cut is made in the active material of the electrode material, reduced thermal stresses occur, which act on the active material, whereby a very high cut edge quality is achieved. By the proposed method according to the invention a combination of a single cut with a multi-section, usually occur in laser cutting process re-solidified lots of active material, the occurrence of particles and electrode dust are avoided, which reduce the cut edge geometry of contact flags in terms of their quality so that it penetrates
Separatorfolien kommen kann, was im ungünstigsten Fall zu einem Kurzschluss einer Batteriezelle führen kann. Separator foils can come, which can lead to a short circuit of a battery cell in the worst case.
Eine Anwendung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens vermeidet zu hohe thermische Belastungen des Aktivmaterials beim Schnitt mittels eines Lasers, so dass die geforderten Schnittkantenqualitäten bei der Herstellung der Kontaktfahnen während des Vorschubs des Elektrodenmaterials erreicht wird. An application of the proposed method according to the invention avoids excessive thermal loads on the active material when cutting by means of a laser, so that the required cutting edge qualities in the production of the contact lugs during the advancement of the electrode material is achieved.
Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren wird die Schneidzeit minimiert und die Bewegung des Elektrodenmaterials innerhalb der Zeitspanne des Schnittes minimiert, so dass sich eine höchst effektive kombinierte By the method proposed according to the invention, the cutting time is minimized and the movement of the electrode material within the period of the cut minimized, so that a highly effective combined
Schneidstrategie erreichen lässt. Achieve cutting strategy.
Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren kann des Weiteren ein abzuscannender Bereich minimiert werden, da die effektive Schneidzeit minimiert wird unter Einsatz hochdynamischer Scannersysteme. Es lassen sich schnelle und hochdynamische Scanner einsetzen, die für hohe Schneidgeschwindigkeiten geeignet sind und eine relativ hohe Scanrate aufweisen und kleinste Radien abfahren können, die bei den Kontaktfahnen an der Übergangsstelle vom Furthermore, by the method proposed according to the invention, a region to be scanned can be minimized, since the effective cutting time is minimized becomes using highly dynamic scanner systems. It is possible to use fast and highly dynamic scanners which are suitable for high cutting speeds and have a relatively high scanning rate and can run off the smallest radii that are at the contact lugs at the transition point of
Aktivmaterial in die eigentliche Kontaktfahne erforderlich sind. Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren können kleinere Laserpunktgrößen erreicht werden, die an der Materialoberseite eine relativ hohe Energiedichte aufweisen, so dass ein höchst effizienter Laserschnitt erhalten wird. Active material in the actual contact lug are required. By the method proposed according to the invention, smaller laser spot sizes can be achieved, which have a relatively high energy density on the upper side of the material, so that a highly efficient laser cut is obtained.
In der Regel werden Elektrodenbänder während der Verarbeitung auch auf Fehlstellen im Material untersucht, was über Online-Bildverarbeitungssysteme erfolgt. Sollte ein solcher fehlerhafter Bereich im Elektrodenband erkannt werden, so kann der Schneidlaser für diese Kontaktfahnenbearbeitung auch direkt eine Laser- Markierung auf der Kontaktfahne anbringen, um diese beschädigte Elektrode später aus dem Prozess auszuschließen. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass ein und dasselbe Laser-Scanner-System aufgrund seiner ihm innewohnenden Dynamik jede Elektrode auf der AI- Fläche markiert, um so eine eindeutige Zuordnung der Teile in einer Batteriezelle sicherzustellen. In general, electrode bands are also inspected for imperfections in the material during processing, which is done via on-line image processing systems. Should such a faulty area be detected in the electrode band, then the cutting laser for this contact lug processing can also directly attach a laser mark on the contact lug in order to exclude this damaged electrode later from the process. Furthermore, there is the possibility that one and the same laser scanner system, due to its inherent dynamics marked each electrode on the AI surface, so as to ensure a clear assignment of the parts in a battery cell.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender With reference to the drawing, the invention will be discussed in more detail below
beschrieben. described.
Es zeigt: It shows:
Figur 1 die Draufsicht auf ein Elektrodenmaterial aus dem eine Figure 1 is a plan view of an electrode material of the one
kathodenseitige Kontaktfahne geschnitten wird und welches in Vorschubrichtung transportiert wird,  cathode-side contact lug is cut and which is transported in the feed direction,
Figur 2 eine Ansicht der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schneidstrategie aus Einfachschnitt und Mehrfachschnitt und eine Batteriezelle. Ausführungsvarianten Figure 2 is a view of the present invention proposed cutting strategy of single cut and multiple cut and a battery cell. variants
Der Darstellung gemäß Figur 1 ist die Draufsicht auf ein Elektrodenmaterial 8 zu entnehmen, welches ein Folienmaterial 10 und ein Aktivmaterial 12 enthält. Bei dem Folienmaterial 10 handelt es sich insbesondere um eine Aluminiumfolie, Es könnten jedoch auch Stahlfolien oder Nickelfolien eingesetzt werden. Bei dem Aktivmaterial 12 handelt es sich um lithiierte Übergangsmetalloxide NCA, d.h. LiNiCoAI02), NCM (LiNiCoMn02), Leitruß (carbon black) und einen Polymer- Binder. Des Weiteren kann das Aktivmaterial 12 LiMn204, LiFeP04, LiNi02, LiMn02, LiCo02, Lithium-Schwefel (Li2S) und generell auch The illustration according to FIG. 1 shows the plan view of an electrode material 8 which contains a foil material 10 and an active material 12. The foil material 10 is in particular an aluminum foil, but steel foils or nickel foils could also be used. The active material 12 is lithiated transition metal oxides NCA, i. LiNiCoAlO 2), NCM (LiNiCoMnO 2), carbon black, and a polymer binder. Further, the active material 12 may include LiMn204, LiFePO 4, LiNiO 2, LiMnO 2, LiCoO 2, lithium sulfur (Li 2S), and generally also
Konversionsmaterialien enthalten. Conversion materials included.
Das Elektrodenmaterial 8 weist eine Dicke von > 200 μηη auf. Das The electrode material 8 has a thickness of> 200 μηη. The
Flächengewicht des Elektrodenmaterials 8 gemäß der Draufsicht in Figur 1 liegt bei > 30 mg/cm2, während das Aktivmaterial 12, welches eingesetzt wird, > 90 Gew.-% lithiierte Übergangsmetalloxide (NCA, NCM) enthält. Basis weight of the electrode material 8 according to the plan view in Figure 1 is> 30 mg / cm 2 , while the active material 12, which is used,> 90 wt .-% of lithiated transition metal oxides (NCA, NCM).
Mit Bezugszeichen 14 ist eine Kontaktfahne bezeichnet, die aus dem Reference numeral 14 denotes a contact lug, which is made of the
Elektrodenmaterial 8, aus Folienmaterial 10 und Aktivmaterial 12 gemäß der gestrichelten Linie in Figur 1 ausgeschnitten wird. Aus Figur 1 ist zu entnehmen, dass in Bezug auf die Ränder 22, 24 des Aktivmaterials 12 das Folienmaterial 10 an beiden Seiten um einen Überstand 16 in Bezug auf das Aktivmaterial 12 übersteht. Dies bedeutet, dass das Folienmaterial 10 des Elektrodenmaterials 8 breiter ist als das Aktivmaterial 12. Electrode material 8, from film material 10 and active material 12 according to the dashed line in Figure 1 is cut out. From Figure 1 it can be seen that with respect to the edges 22, 24 of the active material 12, the film material 10 projects on both sides by a projection 16 with respect to the active material 12. This means that the film material 10 of the electrode material 8 is wider than the active material 12.
Das Elektrodenmaterial 8 gemäß Figur 1 wird in Vorschubrichtung 20 gefördert. Die Vorschubgeschwindigkeit in Vorschubrichtung 20 des Elektrodenmaterials 8 liegt bei > 0,5 m/s, The electrode material 8 according to FIG. 1 is conveyed in the feed direction 20. The feed rate in the feed direction 20 of the electrode material 8 is> 0.5 m / s,
Ein äußerer Rand des Folienmaterials 10 des Elektrodenmaterials 8 ist mit Bezugszeichen 26 identifiziert. An der Übergangsstelle im Bereich des ersten Randes 22 des Aktivmaterials 12, ist ein Schnittradius 28 ausgeführt. Der Schnittradius ist geringer als 3 mm. Die Darstellung der Figur 2 entspricht im Wesentlichen der Darstellung des Elektrodenmaterials 8 gemäß Figur 1, jedoch ist in Figur 2 in schematischer Weise das erfindungsgemäß vorgeschlagene Schneidverfahren mit An outer edge of the sheet material 10 of the electrode material 8 is identified by reference numeral 26. At the transition point in the region of the first edge 22 of the active material 12, a cutting radius 28 is executed. The cutting radius is less than 3 mm. The representation of FIG. 2 essentially corresponds to the illustration of the electrode material 8 according to FIG. 1, but FIG. 2 schematically shows the cutting method proposed according to the invention
Einfachschnitt 18 und Mehrfachschnitt 30 angedeutet. Zur Erklärung sei bemerkt, dass die in Figur 2 dargestellten Pfeile lediglich die Verläufe des EinfachschnittesSingle cut 18 and multiple cut 30 indicated. For explanation, it should be noted that the arrows shown in Figure 2 only the courses of the single section
18 bzw. von Schnitten 40, 42, 44 des Mehrfachschnittes 30 zeigen. Das 18 and sections 40, 42, 44 of the multi-section 30 show. The
Durchfahren der Ein- bzw. Mehrfachschnitte 18, 30 erfolgt entlang auch der in Figur 2 gestrichelt dargestellten Linie innerhalb des Aktivmaterials 12 und des Folienmaterials 10 des Elektrodenmaterials 8. Driving through the single or multiple cuts 18, 30 also takes place along the line in dashed lines in FIG. 2 within the active material 12 and the film material 10 of the electrode material 8.
Aus Figur 2 geht hervor, dass das Elektrodenmaterial 8 in Vorschubrichtung 20 bewegt wird. Eine durch einen Continous-Wave- Laser hergestellte Kontaktfahne 14 liegt im Wesentlichen im Folienmaterial 10 des Elektrodenmaterials 8. Bei dem Folienmaterial 10 handelt es sich beispielsweise um eine sehr dünne Folie aus Aluminium. Die Kontaktfahne 14 gemäß der Darstellung in Figur 2 wird durch eine Horizontalkante 34, eine erste Vertikalkante 36 und eine zweite From FIG. 2 it can be seen that the electrode material 8 is moved in the feed direction 20. A contact lug 14 produced by a continuous wave laser essentially lies in the foil material 10 of the electrode material 8. The foil material 10 is, for example, a very thin foil of aluminum. The contact lug 14 as shown in Figure 2 is defined by a horizontal edge 34, a first vertical edge 36 and a second
Vertikalkante 38 definiert. Im Bereich des ersten Randes 22 des Aktivmaterials 12 liegt der Schnittradius 28, der < 3 mm beträgt. Dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren folgend, erfolgt der ersteVertical edge 38 defined. In the region of the first edge 22 of the active material 12 is the cutting radius 28, which is <3 mm. Following the method proposed according to the invention, the first takes place
Schnitt 40 des Mehrfachschnittes 30 vollständig im Aktivmaterial 12 und vollständig im Folienmaterial 10. Beim ersten Schnitt des Mehrfachschnittes 30 wird das Aktivmaterial 12 entweder vollständig innerhalb von diesem oder teilweise entlang des ersten Randes 22, der ersten Vertikalkante 36, der Section 40 of the multi-section 30 completely in the active material 12 and completely in the film material 10. In the first cut of the multi-section 30, the active material 12 either completely within this or partially along the first edge 22, the first vertical edge 36, the
Horizontalkante 34, der zweiten Vertikalkante 38 und des Schnittradius 28, wonach sich im Rahmen des ersten Schnittes 40 wieder ein Schnitt im Horizontal edge 34, the second vertical edge 38 and the cutting radius 28, which in the context of the first cut 40 again a cut in
Aktivmaterial 12 entlang der gestrichelten Linie einstellt. Der Einfachschnitt 18 entlang der Horizontalkante 34 ist Teil des ersten Schnitts 40 des Active material 12 sets along the dashed line. The single cut 18 along the horizontal edge 34 is part of the first cut 40 of the
Mehrfachschnittes 30. Multiple cuts 30.
Der zweite Schnitt 42 des Mehrfachschnittes 30 erfolgt stets durch das The second section 42 of the multi-section 30 always takes place through the
Aktivmaterial 12, während der dritte Schnitt 44 stets vollständig innerhalb des Aktivmaterials 12 und vollständig innerhalb des Folienmaterials 10 erfolgt. Active material 12, while the third section 44 is always completely within the active material 12 and completely within the sheet material 10.
Gemäß der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schneidstrategie finden stets drei Schnitte 40, 42, 44 im Rahmen des Mehrfachschnittes 30 im Aktivmaterial zur Erzielung einer sehr hohen Schnittkantenqualität einerseits und andererseits lediglich ein Einfachschnitt 18 im Folienmaterial 10 statt. Der erste Schnitt 40 und der dritte Schnitt 44 erfolgen immer sowohl vollständig im Folienmaterial 10 als auch vollständig im Aktivmaterial 12. Aus Sicht des Aktivmaterials 12 erfährt dieses in Summe jedoch drei Schnitte. Aufgrund der hochdynamisch According to the cutting strategy proposed according to the invention, there are always three cuts 40, 42, 44 in the context of the multiple cut 30 in the active material to achieve a very high cut edge quality on the one hand and on the other hand only a single cut 18 in the film material 10 instead. The first cut 40 and the third cut 44 always take place completely in the film material 10 as well as completely in the active material 12. From the perspective of the active material 12, however, this undergoes a total of three cuts. Due to the highly dynamic
abzufahrenden Bewegungen des Lasers, ist dessen Bewegung mit einer Schiffsschaukelbewegung vergleichbar. traversed movements of the laser, its movement is comparable to a ship swinging motion.
Dadurch, dass der Mehrfachschnitt 30 drei Schnitte 40, 42, 44 umfasst, kann eine sehr kurze Laserstrahl material Interaktion erreicht werden. Diese The fact that the multiple section 30 comprises three sections 40, 42, 44, a very short laser beam material interaction can be achieved. These
Interaktionszeiten sind durchaus vergleichbar mit den Interaktionszeiten, die sich beim Einsatz gepulster Laser erzielen lassen und zwei vorteilhafte Effekte zur Folgen haben, nämlich hohe Schneidgeschwindigkeiten und sehr hohe  Interaction times are quite comparable to the interaction times that can be achieved using pulsed lasers and have two beneficial effects, namely high cutting speeds and very high
Schnittkantenqualität. Dies hat seine Ursache darin, dass das Aktivmaterial thermisch nicht so hoch belastet wird, wodurch sich eine hohe Cutting edge quality. This is due to the fact that the active material is not thermally stressed so high, resulting in a high
Schnittkantenqualität erreichen lässt. Während der erste Schnitt 40 des  Achieve cut edge quality. During the first cut 40 of the
Mehrfachschnittes 30 entgegen der Vorschubrichtung 20 des Multiple section 30 counter to the feed direction 20 of the
Elektrodenmaterials 8 erfolgt, verläuft der zweite Schnitt 42 in Vorschubrichtung 20 des Elektrodenmaterials 8. Der dritte Schnitt 44 des Mehrfachschnittes 30 erfolgt entgegen der Vorschubrichtung 20 des Elektrodenmaterials 8, so dass während des Vorschubs des Elektrodenmaterials 8 in Vorschubrichtung 20 die Kontaktfahne 14 kontinuierlich geformt wird, während das Elektrodenmaterial 8 in einer Förderebene gefördert wird und in der Regel kontinuierlich von einem auf einer Rolle aufgenommen Spulenvorrat abgewickelt wird. Die The third cut 44 of the multiple cut 30 takes place counter to the feed direction 20 of the electrode material 8, so that during the advance of the electrode material 8 in the feed direction 20, the contact lug 14 is continuously formed, while the electrode material 8 is conveyed in a conveying plane and is usually unwound continuously from a reel supply received on a roll. The
Bewegungsgeschwindigkeit, mit der das Elektrodenmaterial 8 in Movement speed at which the electrode material 8 in
Vorschubrichtung 20 gefördert ist, liegt bei > 0,5 m/s.  Feed direction 20 is promoted, is> 0.5 m / s.
Der Darstellung gemäß Figur 3 ist eine Batteriezelle 60 zu entnehmen. Die Batteriezelle 60 umfasst ein negatives Terminal 62 und ein positives Terminal 64. Über die Terminals 62, 64 kann eine von der Batteriezelle 60 zur Verfügung gestellte Spannung abgegriffen werden. Ferner kann die Batteriezelle 60 über die Terminals 62, 64 aufgeladen werden. Die Batteriezelle 60 umfasst ein Gehäuse 66 und im Gehäuse 66 der Batteriezelle 60 ist eine Elektrodeneinheit The illustration according to FIG. 3 shows a battery cell 60. The battery cell 60 comprises a negative terminal 62 and a positive terminal 64. A voltage provided by the battery cell 60 can be tapped off via the terminals 62, 64. Furthermore, the battery cell 60 can be charged via the terminals 62, 64. The battery cell 60 includes a housing 66 and the housing 66 of the battery cell 60 is an electrode unit
angeordnet, welche als Elektrodenstapel 68 ausgeführt ist. Der Elektrodenstapel 68 weist eine negative Elektrode, die als Anode 70 bezeichnet wird und eine positive Elektrode, die als Kathode 72 bezeichnet wird, auf. Die Anode 70 und die Kathode 72 sind jeweils folienartig ausgeführt und durch einen Separator 74 voneinander getrennt. Der Separator 74 ist ionisch leitfähig, also für Lithiumionen durchlässig, aber elektrisch isolierend. arranged, which is designed as an electrode stack 68. The electrode stack 68 has a negative electrode, which is referred to as anode 70 and a positive electrode, referred to as cathode 72, on. The anode 70 and the cathode 72 are each made like a foil and separated by a separator 74. The separator 74 is ionically conductive, that is permeable to lithium ions, but electrically insulating.
Die Anode 70 umfasst ein anodisches Aktivmaterial und einen anodischen Stromableiter. Der anodische Stromableiter ist elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Kupfer. Von dem anodischen Stromableiter ragen Kontaktfahnen 76 der Anode 70 weg. Die Kontaktfahnen 76 der Anode 70 sind mit einem negativen Kollektorelement 78 verbunden, welches mit dem negativen Terminal 62 verbunden ist. Somit ist der anodische The anode 70 comprises an anodic active material and an anodic current collector. The anodic current collector is made electrically conductive and made of a metal, for example copper. From the anodic current collector protrude tabs 76 of the anode 70 away. The tabs 76 of the anode 70 are connected to a negative collector element 78, which is connected to the negative terminal 62. Thus, the anodic
Stromableiter elektrisch mit dem negativen Terminal 62 der Batteriezelle 60 verbunden. Current conductor electrically connected to the negative terminal 62 of the battery cell 60.
Die Kathode 72 umfasst das kathodische Aktivmaterial 12 und einen The cathode 72 includes the cathodic active material 12 and a
kathodischen Stromableiter. Der kathodische Stromableiter ist elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Aluminium. Von dem kathodischen Stromableiter ragen Kontaktfahnen 14 von der Kathode 72 weg. Die Kontaktfahnen 14 der Kathode 72 sind mit einem positiven cathodic current collector. The cathodic current conductor is designed to be electrically conductive and made of a metal, for example aluminum. From the cathodic current collector contact tabs 14 project away from the cathode 72. The contact lugs 14 of the cathode 72 are positive
Kollektorelement 80 verbunden, welches mit dem positiven Terminal 64 verbunden ist. Somit ist der kathodische Stromableiter elektrisch mit dem positiven Terminal 64 der Batteriezelle 60 verbunden. Collector element 80 is connected, which is connected to the positive terminal 64. Thus, the cathodic current collector is electrically connected to the positive terminal 64 of the battery cell 60.
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. Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle (60) mit nachfolgenden Verfahrensschritten: 1. Method for producing a battery cell (60) with the following method steps:
1.1 Schneiden eines Elektrodenmaterials (8) mit einem Laser zur Erzeugung von Kontaktfahnen (14), 1.1 cutting an electrode material (8) with a laser for producing contact lugs (14),
1.2 wobei das Elektrodenmaterial (8) ein Folienmaterial (10) und ein auf dieses aufgebrachtes Aktivmaterial (12) umfasst, 1.2 wherein the electrode material (8) comprises a foil material (10) and an active material (12) applied thereto,
1.3 Schneiden des Folienmaterials (10) in einem Einfachschnitt (18) und Schneiden des Aktivmaterials (12) in einem Mehrfachschnitt (30), 1.3 cutting the film material (10) in a single cut (18) and cutting the active material (12) in a multi-section (30),
1.4 wobei für das Schneiden ein Hochleistungs-Continous-Wave- Laser eingesetzt wird.  1.4 using a high performance continuous wave laser for cutting.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der 2. The method according to claim 1, characterized in that the
Einfachschnitt (18) und der Mehrfachschnitt (30) während der Bewegung des Elektrodenmaterials (8) in Vorschubrichtung (20) vorgenommen werden.  Single cut (18) and the multiple cut (30) during the movement of the electrode material (8) in the feed direction (20) are made.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das 3. The method according to claim 1, characterized in that the
Folienmaterial (10) Aluminium, Stahl oder Nickel ist.  Foil material (10) is aluminum, steel or nickel.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein 4. The method according to claim 1, characterized in that a
Aktivmaterial (12) eingesetzt wird, welches lithiierte  Active material (12) is used, which lithiated
Übergangsmetalloxide NCA (LiNiCoAI02), NCM (LiNiCoMn02), Leitruß (carbon black), einen Polymer-Binder, LiMn204, LiFeP04, LiNi02, LiMn02, LiCo02, Lithium-Schwefel (Li2S) und/oder  Transition metal oxides NCA (LiNiCoAlO 2), NCM (LiNiCoMnO 2), carbon black, a polymer binder, LiMn 2 O 4, LiFePO 4, LiNiO 2, LiMnO 2, LiCoO 2, lithium sulfur (Li 2S), and / or
Konversionsmaterialien enthält. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrfachschnitt (30) gemäß Verfahrensschritt 1.3 einen ersten Schnitt (40), einen zweiten Schnitt (42) und einen weiteren, dritten Schnitt (44) umfasst. Contains conversion materials. Method according to claim 1, characterized in that the multiple cut (30) according to method step 1.3 comprises a first cut (40), a second cut (42) and a further, third cut (44).
Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schnitt (40) vollständig sowohl innerhalb des Aktivmaterials (12) als auch vollständig innerhalb des Folienmaterials (10) erfolgt. A method according to claim 5, characterized in that the first cut (40) is made entirely both within the active material (12) and completely within the film material (10).
Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schnitt (42) innerhalb des Aktivmaterials (12) erfolgt. A method according to claim 5, characterized in that the second cut (42) takes place within the active material (12).
Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Schnitt (44) vollständig sowohl innerhalb des Aktivmaterials (12) als auch vollständig innerhalb des Folienmaterials (10) erfolgt. A method according to claim 5, characterized in that the third cut (44) is made entirely both within the active material (12) and completely within the film material (10).
Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schnitt (40) und der dritte Schnitt (44) entgegengesetzt zur Method according to claim 5, characterized in that the first cut (40) and the third cut (44) are opposite to
Vorschubrichtung (20) des Elektrodenmaterials (8) erfolgen. Feed direction (20) of the electrode material (8) take place.
Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schnitt (2) in Vorschubrichtung (20) des Elektrodenmaterials (8) erfolgt. A method according to claim 5, characterized in that the second cut (2) in the feed direction (20) of the electrode material (8).
Verfahren gemäß der Ansprüche 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfachschnitt (18) gemäß Verfahrensschritt 1.3 Teil des ersten Schnittes (40) oder des dritten Schnittes (44) des Mehrfachschnittes (30) sind. Method according to claims 1 and 5, characterized in that the single cut (18) according to method step 1.3 is part of the first cut (40) or the third cut (44) of the multiple cut (30).
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfachschnitt (18) im Folienmaterial (10) entgegen der A method according to claim 1, characterized in that the single cut (18) in the film material (10) opposite to
Vorschubrichtung (20) des Elektrodenmaterials (8) erfolgt. Feed direction (20) of the electrode material (8).
Verfahren gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenmaterial (8) eine Dicke von > 200 μηη aufweist. A method according to claim 1, characterized in that the electrode material (8) has a thickness of> 200 μηη.
14. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengewicht des Elektrodenmaterials (8) > 30 mg/cm2 beträgt. 14. The method according to claim 1, characterized in that the basis weight of the electrode material (8)> 30 mg / cm 2 .
15. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das 15. The method according to claim 1, characterized in that the
Aktivmaterial (12) > 90 Gew.-% lithiierte Übergangsmetalloxide (NCA, NCM) enthält.  Active material (12)> 90% by weight of lithiated transition metal oxides (NCA, NCM).
16. Batteriezelle (60) umfassend mindestens einen Elektrodenstapel (68) hergestellt nach einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche. 16. Battery cell (60) comprising at least one electrode stack (68) produced by a method according to one of the preceding claims.
17. Verwendung einer Batteriezelle (60) nach Anspruch 16 in einem 17. Use of a battery cell (60) according to claim 16 in one
Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-In- Hybridfahrzeug (PHEV) oder einem Consumer-Elektronik-Produkt.  Electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV), in a plug-in hybrid vehicle (PHEV) or a consumer electronics product.
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