Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen, insbesondere Separatorfolien, für die Herstellung von Energiezellen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein korrespondierendes Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 14.

Energiezellen oder auch Energiespeicher im Sinne der Erfindung werden z.B. in Kraftfahrzeugen, sonstigen Landfahrzeugen, Schiffen, Flugzeugen oder auch in stationären Anlagen, wie z.B. in Form von Batteriezellen oder Brennstoffzellen verwendet, bei denen sehr große Energiemengen über größere Zeiträume gespeichert werden müssen. Dazu weisen solche Energiezellen eine Struktur aus übereinander geschichteten Materialien auf, welche in der Regel aus einem Anodenmaterial auf einer Leiterfolie und einem Kathodenma- terial auf einer Leiterfolie und einer Separatorfolie bestehen, wobei die Separatorfolie zwischen dem Anodenmaterial und dem Katho- denmaterial angeordnet ist. Ein solcher Materialverbund kann in einer Energiezelle in einer gestapelten, gerollten oder gefalteten Anordnung vorliegen.

Für eine hohe Produktionsgeschwindigkeit werden die Materialien für Anode, Kathode und Separator soweit möglich als Materialbahnen verarbeitet. Hierbei werden die Materialbahnen, welche beispielsweise Halbzeuge oder auch Zwischenprodukte sein können, in der Regel als Bobine oder Coil geliefert oder in dieser Form zwischen unterschiedlichen Anlagen transportiert. Bobinen weisen zwangsläufig eine begrenzte Bahnlänge auf. Für eine möglichst hohe Produktionsrate und somit auch für geringe Produktionskosten ist eine kontinuierliche Produktion mit hoher Geschwindigkeit mit einer Endlosbahn vorteilhaft, so dass jeweils ablaufende Materialbahnen mit neuen Materialbahnen verbunden werden. Für die Sicherstellung einer kontinuierlichen Produktion sind Prozessspeicher oder auch Pufferspeicher bekannt, welche einen Puffer darstellen, so dass die Verbindung von zwei Materialbahnen zum Erreichen einer Endlosbahn hergestellt werden kann, während der weitere Produktionsprozess mit der Materialbahn aus dem Pufferspeicher betrieben wird. Steigende Produktionsgeschwindigkeiten bei der Herstellung von Energiezellen, beispielsweise Li-Ionen Batterien, können jedoch nicht durch immer größere Pufferspeicher kompensiert werden, so dass der Verbindungsprozess möglichst dynamisch während der Förderung, beispielsweise mit Produktionsgeschwindigkeit, ausgeführt werden soll, um den Pufferspeicher möglichst klein auslegen oder vollständig auf einen Pufferspeicher verzichten zu können. Das Verzichten auf einen Pufferspeicher reduziert den Raumbedarf einer Anlage und bietet zudem auch Potential für Kostenvorteile.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, welche eine möglichst schnelle und effiziente Verbindung von Materialbahnen ermöglichen.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der dazugehörigen Beschreibung zu entnehmen.

Es wird eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen, insbesondere Separatorfolien, für die Herstellung von Energiezellen vor- geschlagen, wobei eine ablaufende Materialbahn mit einer neuen Materialbahn verbindbar ist. Die ablaufende Materialbahn und die neue Materialbahn sind in einem Verbindungsabschnitt, mit einem Abstand zueinander führbar, vorzugsweise übereinander mit einem Abstand zueinander führbar. Es sind zwei schwenkbare oder rotierbare Andruckelemente mit Andruckflächen vorgesehen, welche dazu eingerichtet sind, die ablaufende und die neue Materialbahn im Verbindungsabschnitt gegeneinander zu drücken und die ablaufende Materialbahn und die neue Materialbahn miteinander zu verbinden. Die Andruckelemente sind dazu eingerichtet, die Materialbahnen während der Bewegung in Förderrichtung der ablaufenden und der neuen Materialbahn zu verbinden, und die Vorrichtung ist dazu eingerichtet ist, jeweils eine Schwächungslinie, vorzugsweise eine Perforationslinie, in der ablaufenden und in der neuen Materialbahn zu erzeugen und die Materialbahnen jeweils durch Aufbringung einer erhöhten Zugspannung in den Materialbahnen an den Schwächungslinien, vorzugsweise den Perforationslinien, zu trennen.

Die Materialbahnen weisen vor der Verbindung einen Abstand zueinander auf. Die neue und die ablaufende Materialbahn werden vorzugsweise parallel geführt. Weiterhin liegen vorzugsweise die jeweiligen Kanten der neuen und der ablaufenden Materialbahnen in einer Ebene senkrecht zu einer Ebene der Fläche mindestens einer der Materialbahnen in dem Verbindungsabschnitt. Weiterhin liegen die Materialbahnen vorzugsweise mit ihren Ebenen oder ihren Grundflächen übereinander, wobei die Materialbahnen mit einem Abstand zueinander geführt werden. Übereinander bezieht sich in diesem Zusammenhang auf die Ausrichtung der Materialbahnen zueinander in einem Verbindungsabschnitt der Vorrichtung. In dem Verbindungsabschnitt werden die Materialbahnen vor, während und/oder nach der Verbindung geführt. Die Materialbahnen sind im Verbindungsabschnitt vorzugsweise jeweils über zwei Rollen geführt.

Die Vorrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die neue und die ablaufenden Materialbahn zumindest unmittelbar vor und/oder während der Verbindung der Materialbahnen durch das Gegeneinanderdrücken mittels der Andruckelemente mit der gleichen Fördergeschwindigkeit zu fördern, so dass keine Relativgeschwindigkeit der Materialbahnen zu der Prozessgeschwindigkeit für die nachfolgenden Prozesse beim Verbindungsprozess vorliegt. Die Verbindung erfolgt in einem Überlappungsbereich der beiden Materialbahnen, auf den die Andruckelemente einwirken, so dass ein Spleiß mit Überlappung gebildet wird. Die Andruckelemente verlagern vorzugsweise die neue und die ablaufende Materialbahn zueinander, so dass der Abstand der Materialbahnen aufgehoben wird und die Materialbahnen aufeinander oder gegeneinander gedrückt werden. Bei der Verlagerung des Verlaufs wenigstens einer Materialbahn und beim Andrücken beider Materialbahnen weisen die rotierbaren Andruckelemente vorzugsweise ebenfalls eine an die Geschwindigkeit der neuen und ablaufenden Materialbahn angepasste und synchronisierte Geschwindigkeit auf. Es kann somit eine dynamische Verbindung oder auch ein dynamischer Spleiß der neuen Materialbahn mit der ablaufenden Materialbahn mit einer Überlappung während der laufenden Förderung hergestellt werden.

Die Andruckelemente weisen vorzugsweise im Moment des Gegeneinanderdrückens oder Verbindens die Prozessgeschwindigkeit oder Fördergeschwindigkeit der Materialbahnen auf, insbesondere der ablaufenden Materialbahn auf der Seite in Förderrichtung Es entsteht vorzugsweise kein Schlupf zwischen den Andruckflächen und Materialbahnen. Die Andruckelemente sind vorzugsweise beidseitig der Materialbahnen im Verbindungsabschnitt angeordnet.

Die Vorrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Schwächungslinien in den Materialbahnen zeitlich vor dem Gegeneinanderdrücken der Materialbahnen zur Verbindung zu erzeugen. Weiterhin kann die Vorrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet sein, die Schwächungslinie während des Gegeneinanderdrückens der Materialbahnen zu erzeugen, insbesondere durch die Andruckelemente selbst.

Die Schwächungslinie in der ablaufenden Materialbahn ist entgegen der Förderrichtung hinter der Verbindung oder der späteren Verbindung der Materialbahnen, und die Schwächungslinie in der neuen Materialbahn ist in Förderrichtung vor der Verbindung oder der späteren Verbindung der Materialbahnen.

Die vorgeschlagene Vorrichtung eignet sich insbesondere für Separatorbahnen oder Separatorfolien einer Energiezelle, insbesondere einer Batteriezelle, da die Separatorfolien vergleichsweise dünn sind und die absolute Erhöhung im Überlappungsbereich der Verbindung beispielsweise im Vergleich zu beschichteten Elektrodenbahnen gering ist.

Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass die Andruckflächen der Andruckelemente Prägeflächen sind, und die Andruckelemente dazu eingerichtet sind, beim Gegeneinanderdrücken der ablaufenden und der neuen Materialbahn eine Prägeverbindung herzustellen. Die Prägeverbindung ermöglicht eine Verbindung der Materialbahnen ohne weitere Fügeelemente sowie auch ohne Temperaturänderungen. Eine Prägeverbindung eignet sich insbesondere für Separatorfolien einer Energiezelle, insbesondere einer Batteriezelle, da die Separatorfolien im Vergleich zu beschichteten Elektrodenbahnen in der Regel homogene Materialbahnen sind. Die Prägeflächen der Andruckelemente weisen hierzu eine entsprechende Oberflächengestaltung auf, insbesondere weisen die Prägeflächen der Andruckelemente vorzugsweise zueinander korrespondierende Prägeflächen auf. Die Andruckelemente können in möglichen Ausführungsformen auch als Prägeelemente bezeichnet werden.

In vorteilhaften Ausführungsformen sind die Andruckelemente, beispielsweise mit den Prägeflächen, dazu eingerichtet, in der neuen und in der ablaufenden Materialbahn jeweils eine Schwächungslinie zu erzeugen.

In möglichen Ausführungsformen kann eine Schwächungslinie auch am Übergang eines geprägten Verbindungsabschnitts zu einem ungeprägten Abschnitt einer Materialbahn vorliegen.

In einer alternativen Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung einen Klebeblatthalter aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, ein beidseitig klebendes Klebeblatt zwischen der ablaufenden und der neuen Materialbahn zu halten, wobei die Andruckelemente dazu eingerichtet sind, beim Gegeneinanderdrücken der ablaufenden und der neuen Materialbahn die Materialbahnen zusammen mit dem Klebeblatt eine Klebeverbindung herzustellen.

Hierdurch kann ebenfalls eine dynamische Verbindung oder ein dynamischer Spleiß der neuen Materialbahn mit der ablaufenden Ma- terialbahn hergestellt werden. Die Klebeverbindung kann durch die Andruckelemente, welche die beiden Materialbahnen zunächst zu dem Klebeblatt hin verlagern und anschließend die Materialbahnen von beiden Seiten auf das Klebeblatt pressen mit hoher Verbindungsfestigkeit hergestellt werden.

In möglichen weiteren Ausführungsformen kann auch durch eine Kombination einer Klebeverbindung und einer Prägeverbindung eine Siegelverbindung der Materialbahnen mit der vorgeschlagenen Vorrichtung erzeugt werden.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, die Zugspannung in der neuen Materialbahn und/oder in der ablaufenden Materialbahn während der Herstellung der Prägeverbindung und/oder der Klebeverbindung zu erhöhen, um durch die jeweils erhöhte Zugspannung die Materialbahn zu trennen.

Dies ermöglicht eine gezielte Trennung an der Schwächungslinie oder Perforationslinie, welche zudem zeitlich im Ablauf durch die Steuerung der Zugspannung beim Gegeneinanderdrücken der Materialbahnen erreicht werden kann. Durch die temporäre Erhöhung der Zugspannung reißt die jeweilige Materialbahn an der Schwächungslinie. Das reißen der Materialbahn erfolgt vorzugsweise beim Gegeneinanderdrücken, was die Materialbahn relativ bei der aktuellen Fördergeschwindigkeit festlegt, so dass ein besonders gezielter Aufbau der Zugspannung in einem Abschnitt mit der Schwächungslinie erfolgen kann. In Förderrichtung von der Verbindungsstelle aus kann beispielsweise die Fördergeschwindigkeit der neuen Materialbahn erhöht werden, um die Zugspannung zu erhöhen. Entgegen der Förderrichtung von der Verbindungsstelle aus kann beispiels- weise die Fördergeschwindigkeit der ablaufenden Materialbahn verringert werden, um die Zugspannung zu erhöhen.

Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, zum Trennen der ablaufenden Materialbahn eine erhöhte Zugspannung in der ablaufenden Materialbahn zwischen der Schwächungslinie und einer Bobine mit der ablaufenden Materialbahn aufzubauen, und zum Trennen der neuen Materialbahn eine erhöhte Zugspannung in der neuen Materialbahn zwischen der Schwächungslinie und einem Vorspannwickler mit der neuen Materialbahn aufzubauen.

Die Bobine mit der ablaufenden Materialbahn kann beispielsweise im Moment des Gegeneinanderdrückens oder Verbindens durch die Andruckelemente mit einer niedrigeren Umfangsgeschwindigkeit als die Prozessgeschwindigkeit laufen, wodurch der restliche Teil der ablaufenden Materialbahn oder auch der Nachspann abgetrennt wird. Der Vorspannwickler kann mit einer höheren Geschwindigkeit als die Prozessgeschwindigkeit oder als die Fördergeschwindigkeit der ablaufenden Materialbahn in Förderrichtung der Verbindung im Moment des Gegeneinanderdrückens oder Verbindens betrieben werden, um eine entsprechende Erhöhung der Zugspannung und eine Trennung an der Schwächungslinie zu erreichen.

Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Andruckelemente jeweils eine gekrümmte, insbesondere einfach gekrümmte, vorzugsweise kreisbogenförmige, Andruckfläche und/oder Prägefläche aufweisen, welche beim Andrücken und/oder Prägen auf einer der Materialbahnen abläuft. Es kann daher ein schlupffreier Kontakt zwischen Andruckelement und Materialbahn mit einer gleichförmigen Bewegung ermöglicht werden, wodurch die Steuerung oder Regelung der Bewegung der Andruckelement vereinfacht und unerwünschte Spannungsspitzen in den Materialbahnen vermieden werden können.

Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass entgegen einer Förderrichtung vor dem Verbindungsabschnitt für die ablaufende Materialbahn und/oder die neue Materialbahn eine Schwächungsvorrichtung, vorzugsweise jeweils eine Schwächungsvorrichtung, vorgesehen ist, welche dazu eingerichtet ist, eine Schwächungslinie in einer Materialbahn zu erzeugen.

Die Schwächungsvorrichtung ist vorzugsweise jeweils zwischen einer Bobine der ablaufenden Materialbahn und einer Bobine der neuen Materialbahn und dem Verbindungsabschnitt angeordnet.

Die Schwächungsvorrichtung erzeugt eine Schwächungslinie, beispielsweise eine perforierte und/oder eine angeschnittene Linie und/oder gequetschte Linie in einer oder beiden Materialbahnen. Die Erzeugung der Schwächungslinie in der neuen Materialbahn wird vorzugsweise von der Schwächungsvorrichtung zeitlich derart mit der Bewegung der Andruckelemente synchronisiert, dass die Schwächungslinie der neuen Materialbahn durch die fortlaufende Förderung beim Gegeneinanderdrücken der Materialbahnen hinter den Andruckelementen liegt, so dass der Vorspann der neuen Materialbahn abgetrennt werden kann. Bei der ablaufenden Materialbahn wird die Erzeugung der Schwächungslinie vorzugsweise von der Schwächungsvorrichtung zeitlich derart mit der Bewegung der Andruckelemente synchronisiert, dass die Schwächungslinie der ablaufenden Materialbahn durch die fortlaufende Förderung beim Gegen- einanderdrücken der Materialbahnen vor den Andruckelementen liegt, so dass der restliche Teil der ablaufenden Materialbahn abgetrennt werden kann.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass die Schwächungsvorrichtung eine Messerwalze und eine Gegenrolle aufweist, wobei die Gegenrolle verschwenkbar und dazu eingerichtet ist, beim Verschwenken in Kontakt mit einer Materialbahn zu gelangen, die Materialbahn zu verlagern und gegen eine Messerwalze zu drücken.

Dies ermöglicht die Erzeugung der Schwächungslinie als Sollbruchstelle in den Materialbahnen während der Bewegung der Materialbahn mit der Fördergeschwindigkeit. Die Gegenrolle verlagert den Verlauf der Materialbahn zur Messerwalze hin, wobei die Gegenrolle vorzugsweise passiv auf der Materialbahn rollt. Die Gegenrolle dient als Gegenhalter für die Messerwalze, welche vorzugsweise aktive angetrieben auf der Materialbahn rollt, und mit einem Messer eine Schwächung und/oder Perforation an einer Schwächungslinie erzeugt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Andruckelemente zur Erzeugung jeweils einer Schwächungslinie in der ablaufenden und in der neuen Materialbahn eingerichtet.

Die Schwächungslinie kann durch die Andruckelemente insbesondere durch eine Prägung oder bei der Herstellung einer Prägeverbindung, beispielsweise am Übergang vom einen geprägten zu einem ungeprägten Abschnitt, erzeugt werden. Weiterhin kann an den Andruckelementen ein Messer oder eine Kante vorgesehen sein, welche in der jeweiligen Materialbahn eine Schwächung des Materials an einer Schwächungslinie erzeugt. Es kann in dieser möglichen Ausführungsform beispielsweise auf eine weitere Schwächungsvorrichtung verzichtet werden.

Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, eine Schwächungslinie in der neuen Materialbahn in Förderrichtung in Bezug zu der Verbindung, beispielsweise der Prägeverbindung und/oder Klebeverbindung, zu erzeugen und/oder eine Schwächungsline in der ablaufenden Materialbahn entgegen der Förderrichtung in Bezug zu der Prägeverbindung oder Klebeverbindung zu erzeugen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass ein Schwenkelement vorgesehen ist, welches dazu eingerichtet ist, die neue Materialbahn von einer neuen Bobine zu greifen, durch den Verbindungsabschnitt zu führen und an ein Vorspannwickler zu übergeben.

Hierdurch kann ein vollautomatischer Verbindungsprozess von zwei Materialbahnen erreicht werden. Weiterhin kann mittels des Vorspannwicklers die neue Materialbahn auf Prozessgeschwindigkeit beschleunigt werden, so dass die Verbindung der beiden Materialbahn dynamisch bei synchronisierter Prozessgeschwindigkeit möglich ist.

Es wird in einer weiteren Weiterentwicklung vorgeschlagen, dass die Vorrichtung eine Zuführeinrichtung aufweist, welche zwei Bobinenaufnahmen für Bobinen der Materialbahnen aufweist.

Die Bobinenaufnahmen für die Bobinen für die ablaufende und die neue Materialbahn sind vorzugsweise aktiv angetrieben. Die Materi- albahnen werden von der Zuführungseinrichtung durch den Verbindungsabschnitt gefördert.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Zuführeinrichtung einen Drehteller auf, auf dem die Bobinenaufnahmen angeordnet sind.

Durch den Drehteller kann die neue Bobinenaufnahme mit der Bobine der neuen Materialbahn nach einer erfolgten Verbindung der Materialbahnen auf die Position der Bobine der ablaufenden Materialbahn drehen.

Weiterhin wird zur Lösung der Aufgabe ein Verfahren zum Verbinden von Materialbahnen für die Energiezellen produzierende Industrie mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 vorgeschlagen.

Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung einen Vorspannwickler mit einem Durchmesser aufweist, wobei ein Teil der neuen Materialbahn von einer Bobine auf einer Bobinenaufnahme auf den Vorspannwickler aufgewickelt wird, wobei die Umdrehungen des Vorspannwicklers und der Bobinenaufnahme erfasst werden, und der Durchmesser und/oder der Umfang der Bobine aus den erfassten Umdrehungen und aus dem Durchmesser des Vorspannwicklers berechnet wird.

Die vorgeschlagene Durchmesserberechnung kann vorteilhaft genutzt werden, um die Fördergeschwindigkeit und/oder den Zeitpunkt für den nächsten Bobinenwechsel oder für die Verbindung mit der nächsten Materialbahn einzustellen. Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen mit einer ablaufenden Materialbahn;

Fig. 2 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen mit einer neuen Materialbahn auf einer Bobine;

Fig. 3 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen beim Öffnen der neuen Bobine;

Fig. 4 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen mit einer eingefädelten neuen Materialbahn;

Fig. 5 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen mit der neuen Materialbahn auf einem Vorspannwickler;

Fig. 6 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen mit verschwenkten Gegenrollen;

Fig. 7 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen beim Erzeugen von Schwächungslinien in den Materialbahnen;

Fig. 8 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen mit Andruckelementen beim Herstellen einer Prägeverbindung; Fig. 9 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen mit Andruckelementen beim Trennen der Materialbahnen;

Fig. 10 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen mit einer durch eine Prägeverbindung verbundenen Materialbahn;

Fig. 11 eine weitere Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen mit einem Klebeblatthalter;

Fig. 12 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen mit Andruckelementen beim Herstellen einer Klebeverbindung;

Fig. 13 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen mit einer Klebeverbindung beim Trennen der Materialbahnen;

Fig. 14 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen mit einer durch eine Klebeverbindung verbundenen Materialbahn;

Fig. 15 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen ohne Messerwalzen;

Fig. 16 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen beim Erzeugen einer Prägeverbindung und einer Schwächungslinie; Fig. 17 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen beim Trennen der Materialbahnen;

Fig. 18 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen ohne Messerwalzen mit einer verbundenen Materialbahn;

Fig. 19 eine durch eine Prägeverbindung verbundene Materialbahn; und

Fig. 20 eine durch eine Klebeverbindung verbundene Materialbahn.

In Figur 1 ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 zum Verbinden einer ablaufenden Materialbahn 11 mit einer neuen Materialbahn 12, welche beispielsweise Separatorbahnen für die Herstellung von Batteriezellen sind, schematisch dargestellt. Die ablaufende Materialbahn 11 läuft von einer Bobine 25 auf einer Bobinenaufnahme 34 ab. Die ablaufende Materialbahn 11 wird auf zwei Rollen 37 durch einen Verbindungsabschnitt 13 geführt und ein nachfolgender Prozess mit der ablaufenden Materialbahn 11 mit Prozessgeschwindigkeit versorgt.

Für eine endlose Förderung einer Materialbahn 11 , 12 an nachfolgende Prozesse zur Herstellung einer Energiezelle, insbesondere einer Batteriezelle, wird die ablaufenden Materialbahn 11 mit einer neuen Materialbahn 12 mit einem dynamischen Spleiß in der Vorrichtung 10 verbunden.

In Figur 2 ist die Vorrichtung 10 mit einer neuen Bobine 26 mit der neuen Materialbahn 12 gezeigt, welche auf einer Bobinenaufnahme 35 angeordnet ist. Beide Bobinen 25, 26 sind mit den Bobinenaufnahmen 34, 35 in diesem vorteilhaften Ausführungsbeispiel auf einem Drehteller 36 angeordnet, wodurch eine Zuführeinrichtung 33 gebildet wird.

Figur 3 zeigt einen weiteren Schritt zur Vorbereitung der Verbindung der ablaufenden Materialbahn 11 mit der neuen Materialbahn 12, bei dem ein Schwenkelement 32 einen Bobinenöffner aufweist, mit dem die Bobine 26 geöffnet und der Anfang der Materialbahn 12 gegriffen wird. Die neue Materialbahn 12 wird anschließend durch den Verbindungsabschnitt 13 gefädelt, in dem die neue Materialbahn 12 parallel zur ablaufenden Materialbahn 11 über zwei Rollen 37 geführt wird, was in Figur 4 dargestellt ist. Die neue Materialbahn 12 und die ablaufende Materialbahn 11 sind daher übereinander mit ihren Grundflächen zueinander ausgerichtet in dem Verbindungsabschnitt 13 geführt. Die Materialbahnen 11 , 12 weisen in diesem Zustand einen Abstand zueinander auf, welcher durch die Führung mit den Rollen 37 definiert wird. Die ablaufende Materialbahn 11 kann während dieser Zeit mit der Prozessgeschwindigkeit gefördert werden, wohingegen die neue Materialbahn 12 stillsteht oder mit vergleichsweise geringer Geschwindigkeit zum Einfädeln in den Verbindungsabschnitt 13 bewegt wird.

In Figur 5 hat das Schwenkelement 32 die neue Materialbahn 12 an einen Vorspannwickler 27 übergeben. Der Vorspannwickler 27 dreht sich soweit, dass die neue Materialbahn 12 sicher umschlungen am Vorspannwickler 27 fixiert ist. Etwaiges Verpackungsmaterial sowie der Vorspann der neuen Materialbahn 12 können dementsprechend von dem Vorspannwickler 27 aufgewickelt werden. Die Vorbereitungen für den eigentlichen Verbindungsprozess sind soweit abgeschlossen. In diesem vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 10 zwei Schwächungsvorrichtungen 28, 29 auf, welche jeweils eine Schwächungslinie 19, 20 oder auch eine Sollbruchlinie oder -stelle in den Materialbahnen 11 , 12 erzeugen. Hierfür weist die Schwächungsvorrichtung 28, 29 zwei verschwenkbare Gegenrollen 31 auf, die zur Anlage an die jeweils eine Materialbahn 11 , 12 verschwenkt werden, wie in Figur 6 zu erkennen ist. Hierdurch die werden die Materialbahnen 11 , 12 jeweils derart verlagert, dass sie zur Anlage an jeweils eine Messerwalze 30 gelangen. Die Schwächungsvorrichtungen 28, 29 können beispielsweise aus der Rückwand der Vorrichtung 10 herausbewegt sein.

Die Figuren 7 bis 10 zeigen den Verbindungsprozess mit der Vorrichtung 10 in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Der Vorspannwickler 27 beschleunigt die neue Materialbahn 12. Die Schwächungsvorrichtung 28 erzeugt mit der Messerwalze 30 eine Perforation an einer Schwächungslinie 19, was in Figur 7 dargestellt ist. Figur 8 zeigt einen etwas späteren Zeitpunkt, bei dem die Schwächungslinie 19 bereits an den Andruckelementen 15, 17 vorbei im Verbindungsabschnitt 13 gefördert wurde. Die Vorspanneinheit 27 beschleunigt die Geschwindigkeit vorzugsweise auf etwas mehr als Prozessgeschwindigkeit, um die Trennung an der Schwächungsline 19 durch eine erhöhte Zugspannung in der neuen Materialbahn 12 zu ermöglichen.

Die weitere Schwächungsvorrichtung 29 für die ablaufende Materialbahn 11 hat in der Darstellung der Figur 8 ebenfalls eine Schwächungslinie 20 mittels der Messerwalze 30 erzeugt, die bereits mit der Prozessgeschwindigkeit in den Verbindungsabschnitt 13 zwischen den Rollen 37 gefördert wurde. Die Andruckelemente 15, 17 rotieren und beschleunigen auf eine mit der Prozessgeschwindigkeit abgestimmte Geschwindigkeit und drücken die beiden Materialbahnen 11 , 12 im Verbindungsabschnitt 13 gegeneinander. Die Andruckflächen der Andruckelemente 15, 17, welche in Kontakt mit den Materialbahnen 11 , 12 stehen, weisen in diesem vorteilhaften Ausführungsbeispiel Prägeflächen auf, welche in dem in Figur 8 dargestellten Zeitpunkt zwischen den beiden gegeneinander gedrückten Materialbahnen 11 , 12 eine Prägeverbindung 21 herstellen, siehe auch Figur 19.

Der Vorspannwickler 27 läuft in diesem Moment mit einer höheren Geschwindigkeit als die Prozessgeschwindigkeit, wodurch die Zugspannung in der neuen Materialbahn 11 zwischen dem Vorspannwickler 27 und der zwischen den Andruckelementen 15, 17 in diesem Zeitpunkt mit Prozessgeschwindigkeit fixierten Prägeverbindung 21 erhöht wird. Dies führt zum Trennen der neuen Materialbahn 12 an der hierfür präparierten Schwächungslinie 19. Der Vorspann der neuen Materialbahn 12 ist somit vor der Verbindungsstelle zur ablaufenden Materialbahn 11 abgetrennt.

Die Bobine 25 der ablaufenden Materialbahn 11 auf der Bobinenaufnahme 34 wird in diesem Zeitpunkt abgebremst, so dass die ablaufende Materialbahn 11 mit weniger als der Prozessgeschwindigkeit gefördert wird. Hierdurch wird die Zugspannung in der ablaufenden Materialbahn 11 zwischen der Bobine 25 und den zwischen den Andruckelementen 15, 17 in diesem Zeitpunkt mit Prozessgeschwindigkeit fixierten Prägeverbindung 21 soweit erhöht, dass die ablaufenden Materialbahn 11 an der Schwächungslinie 20 reißt. Der Rest der ablaufenden Materialbahn 11 kann anschließend aufgewi- ekelt werden. Dieser Zustand der Vorrichtung 10 zum Verbinden von Materialbahnen 11 , 12 ist in Figur 9 dargestellt.

In Figur 10 ist dargestellt, wie die mit der Prägeverbindung 21 verbundene Materialbahn 11 , 12 von den neuen Bobine 26 auf der Bobinenaufnahme 35 gefördert wird. Die ablaufende Bobine 25 mit dem Rest der Materialbahn 11 kann entfernt und die neue Bobine 26 mit der neuen Materialbahn 12 kann anschließend mit dem Drehteller 36, auf dem Bobinenaufnahmen 34, 35 angeordnet sind, auf die Position der ablaufenden Bobine 25 rotieren. Die neue Bobine 26 mit der neuen Materialbahn 12 kann somit nach der Verbindung die Position der ablaufenden Bobine 25 mit der ablaufenden Bahn 11 einnehmen. Auf diese Weise ist eine Bereitstellung einer endlosen Materialbahn 11 , 12, insbesondere einer Separatorbahn, für die Herstellung von Batteriezellen mit der Vorrichtung 10 ohne Unterbrechung der Förderung und weiterhin vorzugsweise ohne die Verwendung eines Prozesspuffer für die Materialbahn 11 , 12 möglich.

Die Figuren 11 bis 14 zeigen ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel, welches sich an die Vorbereitungsschritte, die in den Figuren 1 bis 6 illustriert sind, anschließt.

Wie in Figur 11 dargestellt, weist die Vorrichtung 10 einen Klebeblatthalter 22 auf, welcher dazu eingerichtet ist, ein beidseitig klebendes Klebeblatt 23 in dem Verbindungsabschnitt 13 zu platzieren. Der Klebeblattblatthalter 22 ist im Verbindungsabschnitt 13 zwischen den Rollen 37 angeordnet, auf denen die Materialbahnen 11 , 12 mit einem Abstand zueinander geführt sind.

In der Darstellung der Figur 12 beschleunigt der Vorspannwickler 27 die neue Materialbahn 12. Die Schwächungsvorrichtung 28 erzeugt mit der Messerwalze 30 eine Perforation an einer Schwächungslinie 19, welche beim Gegeneinanderdrücken der Materialbahnen 11 , 12 bereits an den Andruckelementen 15, 17 vorbei im Verbindungsabschnitt 13 bewegt ist.

Die Schwächungslinie 20, welche durch die Schwächungsvorrichtung 29 mit der Messerwalze 30 und der Gegenrolle 31 in der ablaufenden Materialbahn 11 erzeugt wurde, befindet sich in der Darstellung der Figur 12 zwischen dem Verbindungsabschnitt 13 und der Schwächungsvorrichtung 28.

Die Andruckelemente 15, 17 rotieren und beschleunigen auf eine mit der Prozessgeschwindigkeit abgestimmte Geschwindigkeit und drücken die beiden Materialbahnen 11 , 12 im Verbindungsabschnitt 13 gegeneinander, wobei die Materialbahnen 11 , 12 zueinander verlagert werden, so dass das Klebeblatt 23 zwischen den gegeneinander gedrückten Materialbahnen 11 , 12 an die Materialbahnen 11 , 12 gepresst wird und diese durch eine Klebeverbindung 24 über das Klebeblatt 23 verbunden werden.

In Figur 13 ist ein Zustand der Vorrichtung 10 illustriert, bei dem eine erhöhte Geschwindigkeit im Vergleich zur Prozessgeschwindigkeit des Vorspannwicklers 27 die Zugspannung in der neuen Materialbahn 11 zwischen dem Vorspannwickler 27 und der zwischen den Andruckelementen 15, 17 in diesem Zeitpunkt mit Prozessgeschwindigkeit fixierten Klebeverbindung 24 erhöht. Die erhöhte Zugspannung in der neuen Materialbahn 12 führt zu einer Trennung an der Schwächungslinie 19.

Die Bobine 25 mit der ablaufenden Materialbahn 11 wird auf eine Geschwindigkeit unterhalb der Prozessgeschwindigkeit abgebremst, was zu einer Erhöhung der Zugspannung in der ablaufenden Materialbahn 11 zwischen der Bobine 25 und den zwischen den Andruckelementen 15, 17 in diesem Zeitpunkt mit Prozessgeschwindigkeit fixierten Klebeverbindung 24 führt. Die ablaufende Materialbahn 11 wird dementsprechend an der Schwächungslinie 20 getrennt.

Figur 14 zeigt die Förderung der mit der Klebeverbindung 24 verbundene Materialbahn 11 , 12 von den neuen Bobine 26 auf der Bobinenaufnahme 35. Die neue Bobine 26 mit der neuen Materialbahn 12 kann anschließend mit dem Drehteller 36 auf die Position der ablaufenden Bobine 25 gedreht werden. Die neue Bobine 26 mit der neuen Materialbahn 12 kann somit nach der Verbindung die Position der ablaufenden Bobine 25 mit der ablaufenden Bahn 11 einnehmen. Mit diesem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10 ist eine Bereitstellung einer endlosen Materialbahn 11 , 12, insbesondere einer Separatorbahn, für die Herstellung von Batteriezellen ohne Unterbrechung der Förderung und weiterhin vorzugsweise ohne die Verwendung eines Prozesspuffers für die Materialbahn 11 , 12 möglich.

In den Figuren 15 bis 18 ist ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 zum Verbinden von Materialbahnen 11 , 12 gezeigt, welches im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsbeispielen auf Schwächungsvorrichtungen 28, 29 verzichtet.

Figur 15 zeigt die Vorrichtung 10 zum Verbinden der Materialbahnen 11 , 12, bei der die neue Materialbahn 12 bereits an den Vorspannwickler 27 übergeben wurde. Die ablaufende und die neue Materialbahn 11 , 12 sind dementsprechend in dem Führungsabschnitt 13 übereinanderliegend mit einem Abstand zueinander geführt. In Figur 16 rotieren die beidseitig der Materialbahnen 11 , 12 angeordneten Andruckelemente 15, 17, wie auch bei den vorherigen Ausführungsbeispielen, so dass diese in Kontakt mit der jeweiligen Materialbahn 11 , 12 gelangen. Die Andruckelemente 15, 17 rotieren mit einer auf die Prozessgeschwindigkeit abgestimmten Geschwindigkeit und drücken die beiden Materialbahnen 11 , 12 im Verbindungsabschnitt 13 gegeneinander. Die Andruckflächen der Andruckelemente 15, 17, welche in Kontakt mit den Materialbahnen 11 , 12 stehen, weisen in diesem vorteilhaften Ausführungsbeispiel Prägeflächen auf, wodurch eine Prägeverbindung 21 hergestellt wird.

Durch den Prägevorgang werden Schwächungslinien 19, 20 in die Materialbahnen 11 , 12 eingebracht. Die Schwächungslinien 19, 20 liegen vorzugsweise am Übergang der Prägeverbindung zu dem unbeeinflussten Abschnitt der Materialbahnen 11 , 12.

Figur 17 illustriert das Trennen der Materialbahnen 11 , 12 während der Verbindung durch die Andruckelemente 15, 17, die die geförderten Materialbahnen 11 , 12 in diesem Moment fixieren. Der Vorspannwickler 27 wird während des Verbindungsvorgangs mit einer höheren Geschwindigkeit als die Prozessgeschwindigkeit betrieben, wodurch die Zugspannung in der neuen Materialbahn 11 zwischen dem Vorspannwickler 27 und der zwischen den Andruckelementen 15, 17 in diesem Zeitpunkt mit Prozessgeschwindigkeit fixierten Prägeverbindung 21 erhöht wird. Dies führt zum Trennen der neuen Materialbahn 12 an der Schwächungslinie 19.

Die Bobine 25 der ablaufenden Materialbahn 11 auf der Bobinenaufnahme 34 wird in diesem Zeitpunkt abgebremst, so dass die ablaufende Materialbahn 11 mit einer Geschwindigkeit unterhalb der Prozessgeschwindigkeit gefördert wird. Hierdurch wird die Zugspan- nung in der ablaufenden Materialbahn 11 zwischen der Bobine 25 und den zwischen den Andruckelementen 15, 17 in diesem Zeitpunkt mit Prozessgeschwindigkeit fixierten Prägeverbindung 21 soweit erhöht, dass die ablaufenden Materialbahn 11 an der Schwächungslinie 20 reißt. Der Rest der ablaufenden Materialbahn 11 kann anschließend aufgewickelt werden.

Die mit der Prägeverbindung 21 verbundene Materialbahn 11 , 12 wird anschließend, wie in Figur 18 gezeigt, von der neuen Bobine 26 auf der Bobinenaufnahme 35 gefördert.

Die neue Bobine 26 mit der neuen Materialbahn 12 kann anschließend mit dem Drehteller 36 auf die Position der ablaufenden Bobine 25 gedreht werden. Die neue Bobine 26 mit der neuen Materialbahn 12 kann somit nach der Verbindung die Position der ablaufenden Bobine 25 mit der ablaufenden Bahn 11 einnehmen.

Figur 19 zeigt eine Verbindung einer ablaufenden Materialbahn 11 mit einer neuen Materialbahn 12 mit einer Prägeverbindung 21 in einer Aufsicht.

In Figur 20 ist eine Verbindung einer ablaufenden Materialbahn 11 mit einer neuen Materialbahn 12 mit einer Klebeverbindung 24 gezeigt.

Bezugszeichenliste:

10 Vorrichtung

11 ablaufende Materialbahn

12 neue Materialbahn

13 Verbindungsabschnitt

14 Andruckelement

15 Andruckelement

16 Andruckfläche

17 Andruckfläche

18 Förderrichtung

19 Schwächungslinie

20 Schwächungslinie

21 Prägeverbindung

22 Klebeblatthalter

23 Klebeblatt

24 Klebeverbindung

25 Bobine

26 Bobine

27 Vorspannwickler

28 Schwächungsvorrichtung

29 Schwächungsvorrichtung

30 Messerwalze

31 Gegenrolle

32 Schwenkelement

33 Zuführeinrichtung

34 Bobinenaufnahme

35 Bobinenaufnahme

36 Drehteller

37 Rolle