WO2024017759A1 - Maschine zur herstellung von elektroden für die energiezellen produzierende industrie - Google Patents

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WO2024017759A1
WO2024017759A1 PCT/EP2023/069508 EP2023069508W WO2024017759A1 WO 2024017759 A1 WO2024017759 A1 WO 2024017759A1 EP 2023069508 W EP2023069508 W EP 2023069508W WO 2024017759 A1 WO2024017759 A1 WO 2024017759A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
machine
electrode
stacking
electrode sheets
section
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/069508
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English (en)
French (fr)
Inventor
Albert-Berend Hebels
Karsten Meinke
Manfred Folger
Nils Hofmann
Original Assignee
Körber Technologies Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • 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
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general

Definitions

  • the present invention relates to a machine for producing electrodes for the energy cell producing industry, the machine comprising the following sections: a feed section for unrolling an electrode web from a bobbin and feeding the electrode web to a subsequent machine section; a cutting apparatus for cutting the supplied electrode sheet into individual electrode sheets; a transport section for transporting the electrode sheets to a subsequent stacking section; and a stacking section for placing the electrode sheets in a magazine.
  • Energy cells or energy storage cells are used for galvanic accumulators, for example in motor vehicles, other land vehicles, ships and aircraft, in which a significant amount of energy must be stored in such a way that it can be accessed over long periods of time.
  • energy cells have a structure made up of a large number of elements stacked to form a cell stack, namely alternating anode sheets and cathode sheets, which are also referred to as electrodes and which are separated from one another by separator sheets.
  • a termination element for example a single electrode sheet of a certain type, preferably an anode, is placed on the cell stack, thereby obtaining a finished cell stack for enclosing in a housing.
  • Devices for producing battery cells are known, for example, from WO 2016/041713 A1, DE 10 2017 216 213 A1, WO 2019 092585 A1, WO 2020 192845 A1 and US 2022/0173427 A1.
  • the manufacturing speed of electrode sheet production must be exactly adapted to the processing speed of the subsequent machine sections. If the production speed of electrode sheet production is too low, the production speed of the entire system decreases. If the manufacturing speed of electrode sheet production is too high, there may be traffic jams in the production process. What makes matters worse is that the manufacturing speed of electrode sheet production cannot be set arbitrarily, but rather depends, for example, on the cutting process in the electrode manufacturing machine when cutting an electrode web into individual electrode sheets.
  • the invention is based on the object of providing a machine for the production of electrodes for the energy cell producing industry, which enables easy adaptation to both the processing speed of subsequent machine sections and to individual process steps in the electrode production machine itself.
  • the stacking section for storing the electrode sheets is inserted in the magazine in an unconnected state and without intermediate layers between the electrode sheets. directed.
  • the individual electrode sheets of one type are therefore not further processed directly, but rather stacked in a magazine and thereby buffered.
  • the electrode manufacturing machine is therefore decoupled from the subsequent processing of the electrodes and therefore does not have to be adapted to the processing speed of subsequent machines.
  • the machine according to the invention differs fundamentally from machines for producing and stacking electrode-separator composite elements, which have, for example, pitch changing devices and connecting devices for connecting individual electrode and separator layers to form composite elements, which are dispensable in the machine according to the invention.
  • the stacking section advantageously has at least one stacking station.
  • the stacking section has a plurality of stacking stations, with at least one stacking station having a product switch for dividing the incoming product stream into a plurality of outgoing product streams corresponding to the plurality of stacking stations.
  • the number of stacking stations arranged parallel to one another in this way determines the cycle rate of depositing, and can be selected appropriately with regard to the processing speed in the machine, in particular the cutting speed in the cutting apparatus, and the depositing speed in the stacking station.
  • the number of stacking stations is therefore preferably selected depending on a desired deposit rate of the electrode sheets into the magazines.
  • the output of electrodes can be gradually increased in the stacking section due to the described scalability and an adaptation to the cutting process in the machine is also possible.
  • Each stacking station preferably has a rotatable distributor body, in particular a rotatingly driven distributor drum.
  • the rotatable distributor body can advantageously serve as a product diverter for dividing the incoming product stream into several outgoing product streams.
  • the or each stacking station preferably has a rotatable segment body arranged downstream of the distributor body, with the magazine advantageously being arranged downstream of the segment body in the or each stacking station.
  • the rotatable segment body advantageously has a plurality of segments arranged on the circumference of the segment body, which are activated by periodically accelerating the segment body and/or a segment for receiving electrode sheets from the upstream distributor body, and by periodically braking the segment body and/or a segment for dispensing electrodes are set up in the downstream magazine.
  • the machine has a mechanical cutting device with a rotatable knife body and a rotatable cutting body that interacts with it on.
  • the cutting apparatus can, for example, be designed according to the applicant's patent application PCT/EP2022/068879, the disclosure content of which is included in the present application.
  • the cutting apparatus has a laser cutting device.
  • the cutting apparatus can, for example, be designed according to the applicant's patent application PCT/EP2022/068880, the disclosure content of which is included in the present application.
  • the machine has an optical testing device for testing the cut electrode sheets, which is arranged in particular in a measuring relationship to a rotatable test body.
  • the testing device can, for example, be designed as an inspection device according to the applicant's patent application DE 10 2022 205 762.7, the disclosure content of which is included in the present application.
  • the testing device can be used to measure the geometry and/or to determine defects or defects in the cut electrode sheets.
  • the machine has a particularly rotatable ejection device for ejecting individual electrode sheets from the product stream.
  • the ejection device can, for example, be designed as a dispensing device, in particular an ejection drum, according to the applicant's patent application PCT/EP2022/068876, the disclosure content of which is included in the present application.
  • PCT/EP2022/068876 the disclosure content of which is included in the present application.
  • an ejector device for example, it can be identified as faulty or defective.
  • Known electrode sheets can be removed from the product stream.
  • the machine has a device for positioning the electrode track and/or for applying a tensile stress to the electrode track in order to enable precise positioning of the electrode track to subsequent machine sections.
  • the machine has a marking device for applying an identifier to the cut electrode sheets.
  • an identifier may be desirable for tracking individual electrode sheets for quality assurance purposes.
  • Fig. 1 is a schematic side view of a machine for producing electrodes for the energy cell producing industry.
  • the machine 10 is intended and set up for producing electrodes of a certain type, namely either anodes or cathodes, for battery cells.
  • the machine 10 includes a feed section 11 which has a holder 12 for a bobbin 13.
  • the bobbin 13 essentially consists of a wound electrode web, ie a web-shaped electrode material.
  • the electrode web is unrolled from 14 and to a subsequent one Machine section 15 fed.
  • the electrode track 14 can be cleaned.
  • the machine 10 can have a device 17 for positioning the material web 14, in particular laterally, for example in the form of a web edge control, as well as for applying a tensile stress to the material web 14 in order to achieve positionally accurate further processing of the material web 14 both in the lateral direction and in the transport direction.
  • the machine 10 further has a cutting device 16 which is provided for cutting the electrode web 14 in the transverse direction to produce individual electrode sheets.
  • the cutting apparatus 16 can cut mechanically and for this purpose in particular have a rotatable knife body, for example a knife roller, and a rotatable cutting body 18 that interacts therewith, for example a cutting drum.
  • the cutting apparatus 16 can alternatively cut using a laser beam and for this purpose have a laser beam device with a laser beam generated by a laser directed onto a rotatable cutting body 18, for example a cutting drum.
  • the electrode web 14 is guided on the rotatable cutting body 18 and cut either mechanically by the knives of the knife roller or thermally by means of the laser beam.
  • the transport section 19 Downstream of the cutting apparatus 16 is a transport section 19 for transporting the cut and thus separated electrode sheets to a subsequent stacking section 20.
  • the transport section 19 can have one or more rotatable bodies 21, 22, in particular drums.
  • the transport section 19 can, for example, have a rotatable test specimen 21, in particular which have a test drum and an optical inspection device 23 directed thereon, for example comprising at least one camera.
  • the optical inspection device 23 is set up and arranged for geometry measurement and/or for determining defects or defects in the cut electrode sheets. Further details can be found in the applicant's patent application DE 10 2022 205 762.7.
  • the transport section 19 can preferably have a rotatable ejection body 22, in particular an ejection drum, by means of which individual electrode sheets identified as faulty or defective by the upstream inspection device 23 can be removed from the product stream (ejection 24).
  • the stacking section 20 has at least one, preferably several, here for example two stacking stations 25, 26.
  • Each stacking station 25, 26 has on the input side a rotatable distributor 27, 27 ', in particular a distributor drum, which is set up to take over electrode sheets from the transport section 19 or from an upstream stacking station 25, a downstream rotatable segment body 28, 28', in particular a segment drum, which is set up to take over electrode sheets from the associated distributor 27, 27 ', and a magazine 29, 29' in which the associated segment body 28 deposits the electrode sheets in the form of an electrode stack.
  • the electrode sheets are advantageously stored in magazines for subsequent processing processes.
  • Each stacking station 25, with the exception of the last stacking station 26, has a product switch 30 and a rotary switch connected between the product switch 30 and a subsequent stacking station 26.
  • a plurality of successive transport bodies 31 can also be provided, the number being advantageously odd so that all electrode sheets are stored in the magazines 29 with the same orientation.
  • the product switch 30 is advantageously formed by the rotatable distributor 27 and is set up for the switchable delivery of picked up electrode sheets to the transport body 31, and thus to the subsequent stacking station 26, or to its own segment body 28 for stacking in its own magazine 29.
  • the distributor 27 can alternately attach electrode sheets to the transport body 31, and thus to the subsequent stacking station 26, and to its own segment body 28 for stacking in its own magazine 29.
  • the functionality of the segment body 28, 28 ' is explained below.
  • the segment body 28, 28' has a plurality, preferably an odd number, for example three, of segments 32 arranged on the circumference, for example at equal angular distances.
  • the segment body 28, 28' is advantageously set up for periodically braking and accelerating its rotation. In the position shown in Figure 1, the segment body 28, 28' has a maximum rotational speed which is adapted to the rotational speed of the upstream distributor 27, 27';
  • One of the segments 32, here the one at 12 o'clock, has a minimum distance to the upstream distributor 27, 27 'and can be an electrical take over the sheet from the upstream distributor 27, 27 'in full rotation.
  • the segment body 28, 28' is braked and reaches a minimum at a position where a segment 32 reaches the delivery position (here at 6 o'clock after a rotation of the segment body 28, 28' by 60°). Rotational speed, for example until the segment body 28, 28 'stands still. In this position, the corresponding segment 32 can release the electrode sheet it is holding into the associated magazine 29. The segment body 28, 28' then accelerates again until the takeover position shown in Figure 1 is reached again with maximum rotational speed, and so on.
  • the machine 10 can have a marking device 33 for applying a marking, for example a barcode, to the electrode sheets.
  • a marking device 33 for applying a marking, for example a barcode, to the electrode sheets.
  • This can be provided in the area of the transport section 19 or in the area of the stacking section 20 and is preferably assigned to a rotatable body, here for example the first distributor drum 27.
  • An assignment to the test body 21 or the ejection body 22 is also possible.
  • the rotatable bodies 18, 21, 22, 27, 27', 28, 28', 31 provided in this application are preferably driven in rotation; particularly advantageously, each rotatable body 18, 21, 22, 27, 27', 28, 28', 31 have their own individual drive.
  • the electrode sheets are advantageously held and transported on the rotatable body 18, 21, 22, 27, 27', 28, 28', 31 by means of a vacuum.

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Abstract

Eine Maschine (10) zur Herstellung von Elektroden für die Energiezellen produzierende Industrie umfasst folgende Abschnitte: - einen Zuführabschnitt (11) zum Abrollen einer Elektrodenbahn (14) von einer Bobine (13) und Zuführen der Elektrodenbahn (14) zu einem nachfolgenden Maschinenabschnitt (15); - einen Schneidapparat (16) zum Schneiden der zugeführten Elektrodenbahn (14) zu einzelnen Elektrodenblättern; und - einen Transportabschnitt (19) zum Transportieren der Elektrodenblätter zu einem nachfolgenden Stapelabschnitt (20); und - einen Stapelabschnitt (20) zum Ablegen der Elektrodenblätter in mindestens ein Magazin (29, 29'). Der Stapelabschnitt (20) ist zum Ablegen der Elektrodenblätter in unverbundenem Zustand und ohne Zwischenlagen zwischen den Elektrodenblättern in das Magazin (29, 29') eingerichtet.

Description

Maschine zur Herstellung von Elektroden für die Energiezellen produzierende Industrie
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zur Herstellung von Elektroden für die Energiezellen produzierende Industrie, wobei die Maschine folgende Abschnitte umfasst: einen Zuführabschnitt zum Abrollen einer Elektrodenbahn von einer Bobine und Zuführen der Elektrodenbahn zu einem nachfolgenden Maschinenabschnitt; einen Schneidapparat zum Schneiden der zugeführten Elektrodenbahn zu einzelnen Elektrodenblättern; einen Transportabschnitt zum Transportieren der Elektrodenblätter zu einem nachfolgenden Stapelabschnitt; und einen Stapelabschnitt zum Ablegen der Elektrodenblätter in ein Magazin.
Energiezellen oder Energiespeicherzellen, etwa Batteriezellen, werden für galvanische Akkumulatoren beispielsweise in Kraftfahrzeugen, sonstigen Landfahrzeugen, Schiffen und Flugzeugen verwendet, bei denen eine erhebliche Energiemenge über größere Zeiträume abrufbar gespeichert werden muss. Dazu weisen solche Energiezellen eine Struktur aus einer Vielzahl von zu einem Zellstapel gestapelter Elemente auf, und zwar jeweils sich abwechselnde Anodenblätter und Kathodenblätter, die auch als Elektroden bezeichnet werden und die durch Separatorblätter voneinander getrennt sind.
Zum Abschluss eines Zellstapels wird ein Abschlusselement, beispielsweise ein einzelnes Elektrodenblatt eines bestimmten Typs, vorzugsweise eine Anode, auf den Zellstapel aufgelegt, wodurch ein fertiger Zellstapel zur Einhausung in einem Gehäuse erhalten wird. Vorrichtungen zur Herstellung von Batteriezellen sind beispielsweise aus der WO 2016/041713 A1 , DE 10 2017 216 213 A1 , WO 2019 092585 A1 , WO 2020 192845 A1 und der US 2022/0173427 A1 bekannt.
Überall dort, wo im Herstellungsprozess von Batteriezellen einzelne Elektrodenblätter produziert und weiterverarbeitet werden, besteht ein Problem darin, dass die Herstellungsgeschwindigkeit der Elektrodenblattproduktion exakt an die Verarbeitungsgeschwindigkeit der nachfolgenden Maschinenabschnitte angepasst sein muss. Ist die Herstellungsgeschwindigkeit der Elektrodenblattproduktion zu niedrig, sinkt die Produktionsgeschwindigkeit der gesamten Anlage. Ist die Herstellungsgeschwindigkeit der Elektrodenblattproduktion zu hoch, kann es zu Staus im Produktionsablauf kommen. Erschwerend kommt hinzu, dass die Herstellungsgeschwindigkeit der Elektrodenblattproduktion nicht beliebig eingestellt werden, sondern beispielsweise von dem Schneidverfahren in der Elektrodenherstellmaschine beim Schneiden einer Elektrodenbahn in einzelne Elektrodenblätter abhängt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zur Herstellung von Elektroden für die Energiezellen produzierende Industrie bereitzustellen, die auf einfache Weise eine Anpassung sowohl an die Verarbeitungsgeschwindigkeit nachfolgender Maschinenabschnitte als auch an einzelne Prozessschritte in der Elektrodenherstellmaschine selbst ermöglicht.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß ist der Stapelabschnitt zum Ablegen der Elektrodenblätter in unverbundenem Zustand und ohne Zwischenlagen zwischen den Elektrodenblättern in dem Magazin einge- richtet. Die vereinzelten Elektrodenblätter eines Typs werden demnach nicht direkt weiterverarbeitet, sondern in einem Magazin gestapelt und dadurch gepuffert. Mittels der Erfindung wird daher die Elektrodenherstellmaschine von der nachfolgenden Verarbeitung der Elektroden entkoppelt und muss daher nicht an die Verarbeitungsgeschwindigkeit nachfolgender Maschinen angepasst sein.
In der erfindungsgemäßen Maschine wird vorteilhaft im Wesentlichen nur ein einziger Materialstrom verarbeitet, nämlich die Elektrodenbahn und die daraus geschnittenen Elektrodenblätter desselben Typs, nämlich entweder Anoden oder Kathoden. Hierin unterscheidet sich die erfindungsgemäße Maschine grundlegend von Maschinen zur Herstellung und zum Stapeln von Elektroden-Separator- Verbundelementen, die beispielsweise Teilungsänderungsvorrich- tungen und Verbindungsvorrichtungen zum Verbinden einzelner Elektroden- und Separatorlagen zu Verbundelementen aufweisen, welche in der erfindungsgemäßen Maschine entbehrlich sind.
Vorteilhaft weist der Stapelabschnitt mindestens eine Stapelstation auf. Vorzugsweise weist der Stapelabschnitt eine Mehrzahl von Stapelstationen auf, wobei mindestens eine Stapelstationen eine Produktweiche zum Aufteilen des einlaufenden Produktstroms in mehrere auslaufende Produktströme entsprechend der Mehrzahl von Stapelstationen aufweist. Die Anzahl der auf diese Weise parallel zueinander angeordneten Stapelstationen bestimmt dabei die Taktrate des Ablegens, und kann im Hinblick auf die Verarbeitungsgeschwindigkeit in der Maschine, insbesondere die Schneidgeschwindigkeit in dem Schneidapparat, und die Ablegegeschwindigkeit in der Stapelstation geeignet gewählt werden. Die Anzahl der Stapelstationen ist demnach vorzugsweise in Abhängigkeit einer gewünschten Ablegerate der Elektrodenblätter in die Magazine gewählt ist. Der Output an Elektroden kann durch die beschriebene Skalierbarkeit im Stapelabschnitt stufenweise erhöht werden und auch eine Anpassung an das Schneidverfahren in der Maschine ist dadurch möglich.
Für die einzelnen Maschinenabschnitte kann vorteilhaft auf bekannte Technologie für die Batteriezellenproduktion zurückgegriffen werden. Dies wird im Folgenden auch durch Verweis auf frühere Patentanmeldungen der Anmelderin zum Ausdruck gebracht. Durch die Verwendung kontinuierlicher Prozesse, insbesondere durch den Einsatz rotierender Körper, beispielsweise rotierend antreibbarer Trommeln, kann eine hohe Produktionsrate erreicht werden.
Vorzugsweise weist jede Stapelstation einen rotierbaren Verteilerkörper, insbesondere eine rotierend angetriebene Verteilertrommel auf. Der rotierbare Verteilerkörper kann vorteilhaft als Produktweiche zum Aufteilen des einlaufenden Produktstroms in mehrere auslaufende Produktströme dienen. Vorzugsweise weist die oder jede Stapelstation einen dem Verteilerkörper nachgeordneten rotierbaren Segmentkörper auf, wobei vorteilhaft in der oder jeder Stapelstation das Magazin dem Segmentkörper nachgeordnet ist. Der rotierbare Segmentkörper weist vorteilhaft eine Mehrzahl am Umfang des Segmentkörpers angeordneter Segmente auf, die durch periodisches Beschleunigen des Segmentkörpers und/oder eines Segments zum Aufnehmen von Elektrodenblättern von dem vorgeordneten Verteilerkörper, und durch periodisches Abbremsen des Segmentkörpers und/oder eines Segments zum Abgeben von Elektroden in das nachgeordnete Magazin eingerichtet sind.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Maschine einen mechanischen Schneidapparat mit einem rotierbaren Messerkörper und einem damit zusammenwirkenden rotierbaren Schneidkörper auf. Der Schneidapparat kann beispielsweise gemäß der Patentanmeldung PCT/EP2022/068879 der Anmelderin ausgeführt sein, deren Offenbarungsgehalt insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform weist der Schneidapparat eine Laserschneidvorrichtung auf. Der Schneidapparat kann beispielsweise gemäß der Patentanmeldung PCT/EP2022/068880 der Anmelderin ausgeführt sein, deren Offenbarungsgehalt insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Maschine eine optische Prüfeinrichtung zur Prüfung der geschnittenen Elektrodenblätter auf, die insbesondere in einer Messbeziehung zu einem rotierbaren Prüfkörper angeordnet ist. Die Prüfeinrichtung kann beispielsweise als Inspektionsvorrichtung gemäß der Patentanmeldung DE 10 2022 205 762.7 der Anmelderin ausgeführt sein, deren Offenbarungsgehalt insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird. Die Prüfeinrichtung kann zur Geometrievermessung und/oder zur Ermittlung von Fehlstellen oder Mängeln der geschnittenen Elektrodenblätter dienen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Maschine eine insbesondere rotierbare Auswerfeinrichtung zum Auswerfen einzelner Elektrodenblätter aus dem Produktstrom auf. Die Auswerfeinrichtung kann beispielsweise als Abgabeeinrichtung, insbesondere Auswerftrommel gemäß der Patentanmeldung PCT/EP2022/068876 der Anmelderin ausgeführt sein, deren Offenbarungsgehalt insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird. Mittels einer Auswerfvorrichtung können beispielsweise als fehler- oder mangelhaft er- kannte Elektrodenblätter aus dem Produktstrom entfernt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Maschine eine Vorrichtung zum Positionieren der Elektrodenbahn und/oder zum Beaufschlagen der Elektrodenbahn mit einer Zugspannung auf, um eine positionsgenaue Zuführung der Elektrodenbahn zu nachfolgenden Maschinenabschnitten zu ermöglichen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Maschine eine Kennzeichnungseinrichtung zur Aufbringung einer Kennung auf die geschnittenen Elektrodenblätter auf. Eine solche Kennung kann für die Nachverfolgung einzelner Elektrodenblätter zu Qualitätssicherungszwecken erwünscht sein.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer bevorzugter Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 eine schematische seitliche Ansicht einer Maschine zur Herstellung von Elektroden für die Energiezellen produzierende Industrie.
Die Maschine 10 ist zur Herstellung von Elektroden eines bestimmten Typs, nämlich entweder Anoden oder Kathoden, für Batteriezellen vorgesehen und eingerichtet.
Die Maschine 10 umfasst einen Zuführabschnitt 11 , der eine Halterung 12 für eine Bobine 13 aufweist. Die Bobine 13 besteht im Wesentlichen aus einer aufgewickelten Elektrodenbahn, d.h. eines bahnförmigen Elektrodenmaterials. In dem Zuführabschnitt 11 wird die Elektrodenbahn von 14 abgerollt und zu einem nachfolgenden Maschinenabschnitt 15 zugeführt. In dem Zuführabschnitt 11 kann beispielsweise eine Reinigung der Elektrodenbahn 14 erfolgen. Die Maschine 10 kann ein Vorrichtung 17 zum insbesondere seitlichen Positionieren der Materialbahn 14 aufweisen, beispielsweise in Form einer Bahnkantenregelung, sowie zum Beaufschlagen der Materialbahn 14 mit einer Zugspannung, um eine positionsgenaue Weiterverarbeitung der Materialbahn 14 sowohl in seitlicher Richtung als auch in Transportrichtung zu erreichen.
Die Maschine 10 weist des Weiteren einen Schneidapparat 16 auf, der zum Zerschneiden der Elektrodenbahn 14 in Querrichtung zum Erzeugen einzelner Elektrodenblätter vorgesehen ist. Der Schneidapparat 16 kann mechanisch schneiden und zu diesem Zweck insbesondere einen rotierbaren Messerkörper, beispielsweise eine Messerwalze, und einen damit zusammenwirkenden rotierbaren Schneidkörper 18, beispielsweise eine Schneidtrommel aufweisen. Der Schneidapparat 16 kann alternativ mittels eines Laserstrahls schneiden und zu diesem Zweck eine Laserstrahlvorrichtung mit einem auf einen rotierbaren Schneidkörper 18, beispielsweise eine Schneidtrommel gerichteten, von einem Laser erzeugten Laserstrahl aufweisen. Die Elektrodenbahn 14 wird dabei auf dem rotierbaren Schneidkörper 18 geführt und entweder von den Messern der Messerwalze mechanisch oder mittels des Laserstrahls thermisch geschnitten.
Dem Schneidapparat 16 nachgeordnet ist ein Transportabschnitt 19 zum Transportieren der geschnittenen und somit vereinzelten Elektrodenblätter zu einem nachfolgenden Stapelabschnitt 20. Der Transportabschnitt 19 kann einen oder mehrere rotierbare Körper 21 , 22, insbesondere Trommeln, aufweisen. Der Transportabschnitt 19 kann beispielsweise einen rotierbaren Prüfkörper 21 , insbeson- dere eine Prüftrommel, und eine darauf gerichtete optische Inspektionsvorrichtung 23, beispielsweise umfassend mindestens eine Kamera, aufweisen. Die optische Inspektionsvorrichtung 23 ist zur Geometrievermessung und/oder zur Ermittlung von Fehlstellen oder Mängeln der geschnittenen Elektrodenblätter eingerichtet und angeordnet. Näheres ist der Patentanmeldung DE 10 2022 205 762.7 der Anmelderin zu entnehmen.
Der Transportabschnitt 19 kann vorzugsweise einen rotierbaren Auswerfkörper 22, insbesondere eine Auswerftrommel aufweisen, mittels der von der vorgeordneten Inspektionsvorrichtung 23 als fehlerhaft oder mangelhaft erkannte einzelne Elektrodenblätter aus dem Produktstrom entfernt werden können (Auswurf 24).
Der Stapelabschnitt 20 weist mindestens eine, vorzugsweise mehrere, hier beispielsweise zwei Stapelstationen 25, 26 auf. Jede Stapelstation 25, 26 weist eingangsseitig einen rotierbaren Verteiler 27, 27’, insbesondere eine Verteilertrommel, der zur Übernahme von Elektrodenblättern von dem Transportabschnitt 19 oder von einer vorgeordneten Stapelstation 25 eingerichtet ist, einen nachgeordneten rotierbaren Segmentkörper 28, 28’ insbesondere eine Segmenttrommel, der zur Übernahme von Elektrodenblättern von dem zugeordneten Verteiler 27, 27‘ eingerichtet ist, und ein Magazin 29, 29’, in das der zugeordnete Segmentkörper 28 die Elektrodenblätter in Form eines Elektrodenstapels ablegt. Auf diese Weise werde die Elektrodenblätter für nachfolgende Verarbeitungsprozesse vorteilhaft magaziniert.
Jede Stapelstation 25, ausgenommen die letzte Stapelstation 26, weist eine Produktweiche 30 und einen zwischen der Produktweiche 30 und einer nachfolgenden Stapelstation 26 geschalteten rotierba- ren Transportkörper 31 auf. Es kann auch eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Transportkörpern 31 vorgesehen sein, wobei die Anzahl vorteilhaft ungerade ist, damit sämtliche Elektrodenblätter mit gleicher Orientierung in den Magazinen 29 abgelegt werden. Die Produktweiche 30 wird vorteilhaft durch den rotierbaren Verteiler 27 gebildet und ist zur schaltbaren Abgabe von aufgenommenen Elektrodenblättern an den Transportkörper 31 , und somit an die nachfolgende Stapelstation 26, oder an den eigenen Segmentkörper 28 zum Stapeln in dem eigenen Magazin 29 eingerichtet. Beispielsweise kann der Verteiler 27 Elektrodenblätter abwechselnd an die an den Transportkörper 31 , und somit an die nachfolgende Stapelstation 26, und an den eigenen Segmentkörper 28 zum Stapeln in dem eigenen Magazin 29 eingerichtet sein. Einzelheiten zu der Produktweiche können der Patentanmeldung PCT/EP2022/068876 entnommen werden. Auf die zuvor beschriebene Weise kann eine grundsätzlich beliebige, geeignet gewählte Anzahl von identischen Stapelstationen 25 hintereinander geschaltet werden. Daraus ergibt sich unter anderem der Vorteil, dass die Anzahl der Stapelstationen 25, 26 die Taktrate des Ablegens der Elektrodenblätter bestimmt.
Im Folgenden wird die Funktionsweise des Segmentkörpers 28, 28‘ erläutert. Der Segmentkörper 28, 28’ weist eine Mehrzahl, vorzugsweise eine ungerade Anzahl, beispielsweise drei, am Umfang beispielsweise mit gleichen Winkelabständen angeordneter Segmente 32 auf. Der Segmentkörper 28, 28’ ist vorteilhaft zum periodischen Abbremsen und Beschleunigen seine Rotation eingerichtet. In der in Figur 1 gezeigten Position hat der Segmentkörper 28, 28’ eine maximale Rotationsgeschwindigkeit, die an die Rotationsgeschwindigkeit des vorgeordneten Verteilers 27, 27’ angepasst ist; eines der Segmente 32, hier das auf 12 Uhr, weist einen minimalem Abstand zu dem vorgeordneten Verteiler 27, 27’ auf und kann ein Elektro- denblatt von dem vorgeordneten Verteiler 27, 27’ in voller Rotation übernehmen.
Anschließend an die in Figur 1 gezeigte Position wird der Segmentkörper 28, 28’ abgebremst und erreicht bei einer Position, wo ein Segment 32 die Abgabeposition erreicht (hier auf 6 Uhr nach einer Rotation des Segmentkörpers 28, 28’ um 60°), eine minimale Rotationsgeschwindigkeit, beispielsweise bis hin zum Stillstand des Segmentkörpers 28, 28’. In dieser Position kann das entsprechende Segment 32 das von ihm gehaltenen Elektrodenblatt in das zugeordnete Magazin 29 abgeben. Anschließend beschleunigt der Segmentkörpers 28, 28’ erneut, bis wieder die in Figur 1 gezeigte Übernahmeposition mit maximaler Rotationsgeschwindigkeit erreicht ist, und so weiter.
Die Maschine 10 kann eine Kennzeichnungseinrichtung 33 zur Aufbringung einer Kennzeichnung, beispielsweise eines Barcodes, auf die Elektrodenblätter aufweisen. Diese kann im Bereich des Transportabschnitts 19 oder im Bereich des Stapelabschnitts 20 vorgesehen sein und ist vorzugsweise einem rotierbaren Körper zugeordnet, hier beispielsweise der ersten Verteilertrommel 27. Eine Zuordnung zu dem Prüfkörper 21 oder dem Auswerfkörper 22 ist ebenso möglich.
In den Stapelstationen 25, 26 können auch andere Ablegeverfahren für die Elektrodenblätter als das zuvor beschriebene zur Anwendung kommen.
Die im Rahmen dieser Anmeldung vorgesehenen rotierbaren Körper 18, 21 , 22, 27, 27’, 28, 28’, 31 sind vorzugsweise rotierend angetrieben, besonders vorteilhaft weist jeder rotierbare Körper 18, 21 , 22, 27, 27’, 28, 28’, 31 einen eigenen Einzelantrieb auf. Die Elektrodenblätter werden auf den rotierbaren Körper 18, 21 , 22, 27, 27’, 28, 28’, 31 vorteilhaft mittels Vakuum gehalten und transportiert.

Claims

Ansprüche:
1. Maschine (10) zur Herstellung von Elektroden für die Energiezellen produzierende Industrie, wobei die Maschine folgende Abschnitte umfasst:
- einen Zuführabschnitt (11) zum Abrollen einer Elektrodenbahn (14) von einer Bobine (13) und Zuführen der Elektrodenbahn (14) zu einem nachfolgenden Maschinenabschnitt (15);
- einen Schneidapparat (16) zum Schneiden der zugeführten Elektrodenbahn (14) zu einzelnen Elektrodenblättern; und
- einen Transportabschnitt (19) zum Transportieren der Elektrodenblätter zu einem nachfolgenden Stapelabschnitt (20); und
- einen Stapelabschnitt (20) zum Ablegen der Elektrodenblätter in mindestens ein Magazin (29, 29’), dadurch gekennzeichnet, dass der Stapelabschnitt (20) zum Ablegen der Elektrodenblätter in unverbundenem Zustand und ohne Zwischenlagen zwischen den Elektrodenblättern in das Magazin (29, 29’) eingerichtet ist.
2. Maschine (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Maschine (10) von der Bobine (13) bis zu den Stapelabschnitt (20) im Wesentlichen nur ein einziger Materialstrom bestehend aus Elektrodenbahn (14) und Elektrodenblättern verarbeitet wird.
3. Maschine (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stapelabschnitt (20) mindestens eine Stapelstation (25, 26) aufweist. Maschine (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stapelabschnitt (20) eine Mehrzahl von Stapelstationen (25, 26) aufweist, wobei mindestens eine Stapelstationen (25) eine Produktweiche (30) zum Aufteilen des einlaufenden Produktstroms in mehrere auslaufende Produktströme entsprechend der Mehrzahl von Stapelstationen (25, 26) aufweist. Maschine (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Stapelstationen (25, 26) in Abhängigkeit einer gewünschten Ablegerate der Elektrodenblätter in die Magazine (29, 29’) gewählt ist. Maschine (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Stapelstation (25, 26) einen rotierbaren Verteilerkörper (27, 27’) aufweist. Maschine (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Stapelstation (25, 26) einen dem Verteilerkörper nachgeordneten rotierbaren Segmentkörper (30, 30’) aufweist. Maschine (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der oder jeder Stapelstation (25, 26) das Magazin (29, 29’) dem Segmentkörper (30, 30’) nachgeordnet ist. Maschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidapparat (16) einen rotierbaren Messerkörper und einen damit zusammenwirkenden rotierbaren Schneidkörper (18) aufweist.
10. Maschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidapparat (16) eine Laserschneidvorrichtung aufweist. 11. Maschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (10) eine oder mehrere aus der Gruppe der folgenden Vorrichtungen aufweist:
- eine Vorrichtung (17) zum Positionieren der Elektrodenbahn (14) und/oder zum Beaufschlagen der Elektrodenbahn (14) mit einer Zugspannung;
- eine optische Prüfeinrichtung (23) zur Prüfung der geschnittenen Elektrodenblätter, wobei die optische Prüfeinrichtung (23) insbesondere in einer Messbeziehung zu einem rotierbaren Prüfkörper (21) angeordnet ist; - eine insbesondere rotierbare Auswerfeinrichtung (22) zum
Auswerfen einzelner Elektrodenblätter aus dem Produktstrom;
- eine Kennzeichnungseinrichtung (33) zur Aufbringung einer Kennung auf die Elektrodenblätter.
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