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Patent Searching and Data


Title:
ELECTRODE CASE FOR AN ELECTROCHEMICAL ENERGY STORAGE DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/096412
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electrode case (1) for an electrochemical energy storage device (15), wherein the electrode case (1) is formed by at least two, preferably by a plurality of adjacent small tubes (2). In order to simplify the manufacture and reduce costs, adjacent small tubes (2) are joined together by an adhesive (3) or are welded together. The invention also relates to a device (10) and to a method for producing an electrode case (1).

Inventors:
EIGNER HANNES PETER (AT)
Application Number:
PCT/AT2015/050308
Publication Date:
June 15, 2017
Filing Date:
December 09, 2015
Export Citation:
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Assignee:
HADI MASCHB GES M B H (AT)
International Classes:
B29C65/00; B29C65/02; B29C65/48; H01M10/12; H01M10/14; H01M50/403; H01M50/437; H01M50/469
Domestic Patent References:
WO1993008978A11993-05-13
Foreign References:
EP2886304A12015-06-24
US4250233A1981-02-10
DD977694C
US4303746A1981-12-01
US3467809A1969-09-16
US4906536A1990-03-06
DD977694C
Attorney, Agent or Firm:
KLIMENT & HENHAPEL PATENTANWAELTE OG (AT)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

1 . Elektrodentasche (1 ) für einen elektrochemischen Energiespeicher (15), wobei die Elektrodentasche (1 ) durch zumindest zwei, vorzugsweise durch eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Röhrchen (2) gebildet wird,

dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Röhrchen (2) durch Klebstoff (3) miteinander verbunden oder miteinander verschweißt sind.

2. Elektrodentasche nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die

einander zugewandten Wände benachbarter Röhrchen (2) im Wesentlichen parallel zueinander sind und/oder dass die Röhrchen (2) jeweils rechteckigen, vorzugsweise quadratischen Querschnitt aufweisen.

3. Elektrodentasche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass benachbarte Röhrchen (2) durch zumindest zwei, insbesondere zwei, drei oder vier, diskrete Klebestellen (4) oder

Schweißstellen, die in Längsrichtung der Röhrchen (2) voneinander

beabstandet sind, miteinander verbunden sind, wobei vorzugsweise

benachbarte Röhrchen (2) durch einen Spalt voneinander beabstandet sind.

4. Elektrodentasche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die einzelnen Röhrchen (2) für sich formstabil sind und/oder aus Fasermaterial, vorzugsweise enthaltend Glasfasern, gebildet sind.

5. Elektrochemischer Energiespeicher (15), insbesondere Batterie oder

Akkumulator, mit einer Elektrodentasche (1 ), die durch zumindest zwei, vorzugsweise durch eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Röhrchen (2) gebildet wird, wobei in den Röhrchen (2) jeweils Elektrodenmaterial (5), insbesondere ein Bleistab, untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodentasche (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.

6. Vorrichtung (10) zur Herstellung einer Elektrodentasche (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine Klebstoffapplikationseinrichtung (6) und eine Einrichtung (7) zum

Aneinanderfügen eines mit Klebstoff (3) versehenen Röhrchens (2) an ein anderes Röhrchen (2) umfasst, oder eine Schweißeinrichtung.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die

Aneinanderfüge-Einrichtung (7) zumindest eine Halteeinrichtung (8, 9) zum Halten und/oder Bewegen zumindest eines Röhrchens (2) umfasst, wobei die zumindest eine Halteeinrichtung (8, 9) zwischen einer freigebenden Stellung und einer haltenden Stellung betätigbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Halteeinrichtung (8, 9) aus zwei gegenüberliegenden Greifelementen (18, 19) gebildet wird, wobei eines der Greifelemente (1 8, 19) zum Halten oder Stützen der einen Enden der Röhrchen (2) und das andere Greifelement (18, 19) zum Halten oder Stützen der anderen Enden der Röhrchen (2) ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die

Aneinanderfüge-Einrichtung (7) zumindest zwei Halteeinrichtungen (8, 9) umfasst, die relativ aufeinander zu bewegbar sind, wobei vorzugsweise eine der Halteeinrichtungen (9) zum Halten eines entstehenden Verbundes (12) aus miteinander verbundenen Röhrchen (2) und die andere Halteeinrichtung (8) zum Halten eines an den entstehenden Verbund (12) anzufügenden Röhrchens (2) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifelemente (18, 19) jeweils zumindest einen Stift aufweisen, der

ausgebildet ist, um in ein Röhrchen (2) einzugreifen, wobei vorzugsweise die Greifelemente (19) einer Halteeinrichtung (9) zumindest zwei Stifte aufweisen, die ausgebildet sind, um in benachbarte Röhrchen (2) eines entstehenden Verbundes (12) aus miteinander verbundenen Röhrchen (2) einzugreifen. 1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Stifte zu ihrem Ende hin vorzugsweise konisch verjüngen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine sich von unten nach oben, vorzugsweise vertikal erstreckende Führung (1 1 ) zur Aufnahme des entstehenden Verbundes (12) aus miteinander verklebten oder verschweißten Röhrchen (2) umfasst.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (1 1 ) im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung zumindest einer

Halteeinrichtung (8, 9) ausgerichtet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine vorzugsweise trichterartige Aufgabeeinrichtung

(13) zur Aufgabe und/oder zur Vereinzelung von vorgefertigten Röhrchen (2) und eine Transporteinrichtung (14) zum Transport der Röhrchen (2) quer zu ihrer Längserstreckung zu der Klebstoffapplikationseinrichtung (6) und/oder zu der Schweißeinrichtung und/oder zu der Aneinanderfüge-Einrichtung (7) umfasst.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die

Aufgabeeinrichtung (13) eine Plattform zur Aufnahme von Röhrchen (2) und einen mit der Plattform zusammenwirkenden Antrieb, insbesondere einen

Vibrations- oder Rüttelantrieb, umfasst, wobei die Aufgabeeinrichtung (13) vorzugsweise wannen- oder tischförmig ausgebildet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest eine Versteileinrichtung zur Anpassung der Vorrichtung an unterschiedliche Röhrchenlängen aufweist, wobei die

Versteileinrichtung mit der Klebstoffapplikationseinrichtung (6) und/oder mit der Aneinanderfüge-Einrichtung (7) zusammenwirkt.

17. Verfahren zur Herstellung einer Elektrodentasche nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vorgefertigte, vorzugsweise formstabile, lose Röhrchen (2) durch Klebstoff (3) oder durch Schweißen miteinander verbunden werden, vorzugsweise mit einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 16.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass Klebstoff (3) an zumindest zwei diskreten, in Längsrichtung des Röhrchens (2) voneinander beabstandeten Klebestellen (4), auf ein Röhrchen (2) aufgebracht wird und das Röhrchen (2) mit den Klebestellen (4) an ein anderes Röhrchen (2) angefügt wird, oder dass benachbarte Röhrchen (2) an zumindest zwei diskreten, in Längsrichtung des Röhrchens (2) voneinander beabstandeten Schweißstellen miteinander verschweißt werden.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Röhrchen (2) von unten an den entstehenden Verbund (12) aus miteinander verbundenen Röhrchen (2) angefügt werden und/oder dass der entstehende Verbund (12) aus miteinander verbundenen Röhrchen (2) nach oben bewegt wird, vorzugsweise entlang einer Führung (1 1 ).

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aneinanderfügen der Röhrchen zwischen benachbarten Röhrchen (2) ein Abstand gehalten wird, vorzugsweise mittels zumindest einer

Halteeinrichtung (8, 9), zumindest bis der Klebstoff (3) aufgrund seiner Verfestigung die Abstandsfunktion übernimmt.

Description:
Elektrodentasche für einen elektrochemischen Energiespeicher

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektrodentasche für einen elektrochemischen Energiespeicher, wobei die Elektrodentasche durch zumindest zwei, vorzugsweise durch eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Röhrchen gebildet wird. Die Erfindung betrifft auch einen elektrochemischen Energiespeicher sowie eine

Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrodentasche.

Die mit Röhrchentaschen hergestellten positiven Elektroden werden auch als

Röhrchenplatten bezeichnet. Der Vorteil der heutzutage vorwiegend verwendeten Röhrchenplatten gegenüber den früher verwendeten flachen Platten ist die größere Oberfläche der Platten, wodurch es möglich wird, Batterien mit größerer Kapazität herzustellen.

STAND DER TECHNIK

Die DE977694C offenbart ein Verfahren zur Herstellung poröser Röhren für Röhrchenelektroden von Akkumulatoren. Dabei werden rechteckig geschnittene Glasfasermatten, deren Fasern in den einzelnen Lagen zueinander im schrägen Winkel liegen, mit säurebeständigen Klebemitteln besprüht und dann durch mehrmaliges Rollen um einen Kern zu Röhrchen gewickelt. Die Herstellung derartiger Röhren ist sehr aufwändig. Darüber, wie die Röhren in dem Akkumulator nebeneinander angeordnet werden, enthält diese Druckschrift keine Lehre.

Im Stand der Technik besteht - insbesondere bei Gewebe- oder Vliestaschen - das Problem aufwändiger Handhabbarkeit sowohl bei der Herstellung, als auch bei der Verpackung und Weiterverarbeitung sowie beim Einbau in eine Batterie oder einen Akkumulator. Die Röhrchen der Elektrodentaschen (auch Röhrchentaschen genannt) werden üblicherweise gemeinsam bzw. zeitgleich durch eine Gewebebahn gebildet (d.h. sämtliche Röhrchen der Tasche werden integral in einem Arbeitsschritt gebildet). Andernfalls müssen Röhrchen einzeln in den Batteriespeicher eingesetzt und dort fixiert werden. DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektrodentasche bzw.

Röhrchentasche bereitzustellen, die diese Nachteile nicht aufweist und einfach und kostengünstig herstellbar und in den nachfolgenden Verpackungs- und/oder

Verarbeitungsschritten leicht handhabbar ist. Die Elektrodentasche soll in

vorgefertigtem bzw. leerem Zustand (d.h. noch vor dem Einbringen von

Elektrodenmaterial) kompakt und möglichst formstabil sein.

Diese Aufgabe wird durch Anspruch 1 mit einer eingangs erwähnten

Elektrodentasche - auch Röhrchentasche genannt - dadurch gelöst, dass

benachbarte Röhrchen durch Klebstoff miteinander verbunden oder miteinander verschweißt sind. Diese Maßnahme vereinfacht die Herstellung, da die

Elektrodentasche aus vorgefertigten Röhrchen hergestellt werden kann. Es hat sich gezeigt, dass die Vorfertigung von Röhrchen, die jeweils sämtliche ihrer

Mantelwände selbst ausbilden (d.h. in der fertigen Elektrodentasche müssen Wände nicht miteinander geteilt werden) und anschließendes Verkleben oder Verschweißen nicht nur bei der Herstellung, sondern auch bei der späteren Handhabung vorteilhaft ist.

Die einzelnen Röhrchen sind voneinander klar abgegrenzt (d.h. jedes Röhrchen besitzt seine eigenen Wände) und ausschließlich durch den Klebstoff oder durch diskrete Schweißstellen miteinander verbunden.

Die Röhrchen sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Die

Elektrodentasche ist bei einer einzelnen Lage von Röhrchen flächig bzw.

plattenförmig ausgebildet. Die Röhrchen sind vorzugsweise aus säurebeständigem Material, z.B. aus imprägnierten Glasfasern oder Polyestervlies, gebildet. Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die einander zugewandten Wände benachbarter Röhrchen im Wesentlichen parallel zueinander sind. Dadurch ergibt sich eine große Berührungs- bzw. Klebefläche und in Folge eine stabile Verbindung.

Die einander zugewandten Wände benachbarter Röhrchen können auch

Vertiefungen, z.B. Rillen, aufweisen, in die der Klebstoff eindringen kann, wodurch eine beständigere Verbindung erreicht werden kann. Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Röhrchen jeweils rechteckigen, vorzugsweise quadratischen Querschnitt aufweisen. Die Elektrodentasche erhält dadurch eine Plattenform mit im Wesentlichen planen Oberflächen. Die durch den rechteckigen Querschnitt bewirkte zusätzliche

Formstabilität verbessert die Handhabbarkeit der leeren Elektrodentasche.

Wenn die Variante des Verschweißens gewählt wird, könnten die Röhrchen mit einem unter Temperatureinwirkung schmelzenden Kunststoff oder sonstigen

Thermoplasten imprägniert oder beschichtet sein. Durch eine Schweißeinrichtung (IR-Strahl, Laser, Wärmeleitung, etc.) wird Wärme an die zukünftigen (vorzugsweise diskreten) Schweißstellen appliziert, sodass eine Schweißverbindung zwischen benachbarten Röhrchen entsteht. Alternativ könnte vor dem Schweißvorgang Schweißmaterial auf zumindest eines der Röhrchen aufgebracht werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass benachbarte Röhrchen durch zumindest zwei (insbesondere zwei, drei oder vier) diskrete Klebe- oder Schweißstellen, die in Längsrichtung der Röhrchen voneinander beabstandet sind, miteinander verbunden sind. Das Vorsehen diskreter Klebestellen ermöglicht sparsamen Umgang mit Klebstoff. Bevorzugt wird grundsätzlich, dass höchstens 10, vorzugsweise höchstens 5, diskrete Klebestellen zwischen zwei benachbarten Röhrchen vorgesehen sind. Die Klebestellen können z.B. in Form von Klebepunkten oder Klebestreifen („Klebstoffwürste"), z.B. ca. mit 1 -2cm Länge, ausgebildet sein.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die einzelnen Röhrchen für sich formstabil sind und/oder aus Fasermaterial, vorzugsweise enthaltend Glasfasern, gebildet sind. Die Formstabilität der einzelnen Röhrchen erleichtert die Herstellung und führt auch zu einer erhöhten Stabilität der (leeren) Elektrodentasche.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die

Elektrodentasche durch zumindest 2, insbesondere durch zumindest 10, und/oder durch höchstens 50 Röhrchen, die durch Klebstoff miteinander verbunden oder miteinander verschweißt sind, gebildet wird. In dieser Größe kann eine leichte Weiterverarbeitung erreicht werden. Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass in den Röhrchen der Elektrodentasche jeweils Elektrodenmaterial, insbesondere ein Bleistab, untergebracht ist. Das Einbringen von Elektrodenmaterial erfolgt dabei erst nach Fertigstellung der Elektrodentasche. Die Aufgabe wird auch gelöst mit einem elektrochemischen Energiespeicher, insbesondere einer Batterie oder einem Akkumulator, mit einer erfindungsgemäßen Elektrodentasche, die durch zumindest zwei, vorzugsweise durch eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Röhrchen gebildet wird, wobei in den Röhrchen jeweils Elektrodenmaterial, insbesondere ein Bleistab, untergebracht ist. Die Aufgabe wird auch gelöst mit einer Vorrichtung zur Herstellung einer

erfindungsgemäßen Elektrodentasche, wobei die Vorrichtung eine

Klebstoffapplikationseinrichtung und eine Einrichtung zum Aneinanderfügen eines (gegebenenfalls mit Klebstoff versehenen) Röhrchens an ein anderes Röhrchen umfasst, oder eine Schweißeinrichtung. Durch diese Maßnahme kann die

Herstellung automatisiert werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die

Aneinanderfüge-Einrichtung zumindest eine Halteeinrichtung zum Halten und/oder Bewegen zumindest eines Röhrchens umfasst, wobei die zumindest eine

Halteeinrichtung zwischen einer freigebenden Stellung und einer haltenden Stellung betätigbar ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die zumindest eine Halteeinrichtung aus zwei gegenüberliegenden Greifelementen gebildet wird, wobei eines der Greifelemente zum Halten oder Stützen der einen Enden der Röhrchen und das andere Greifelement zum Halten oder Stützen der anderen Enden der Röhrchen ausgebildet ist. Dies ermöglicht ein zuverlässiges Greifen bzw. Halten, wobei die Greifelemente durch ihre seitliche Anordnung im eigentlichen

Bearbeitungsbereich (Kleben bzw. Schweißen, Aneinanderfügen) keinen Raum beanspruchen.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die

Aneinanderfüge-Einrichtung zumindest zwei Halteeinrichtungen umfasst, die relativ aufeinander zu bewegbar sind, wobei vorzugsweise eine der Halteeinrichtungen zum Halten eines entstehenden Verbundes aus miteinander verklebten oder verschweißten Röhrchen und die andere Halteeinrichtung zum Halten eines an den entstehenden Verbund anzufügenden Röhrchens ausgebildet ist. Dadurch ergibt sich ein definierter Verfahrensablauf, der zu gleichmäßig ausgerichteten Röhrchen im entstehenden Verbund bzw. in der Elektrodentasche führt.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest eine Halteeinrichtung von unten nach oben, vorzugsweise vertikal bewegbar ist. Durch eine solche Maßnahme, die Verfahrensabläufe in die Vertikale verlagert, kann effizient Platz gespart werden. Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Greifelemente jeweils zumindest einen Stift aufweisen, der ausgebildet ist, um in ein Röhrchen einzugreifen, wobei vorzugsweise die Greifelemente einer Halteeinrichtung zumindest zwei Stifte aufweisen, die ausgebildet sind, um in benachbarte Röhrchen eines entstehenden Verbundes aus miteinander verbundenen Röhrchen

einzugreifen. Dadurch können die Röhrchen zuverlässig und ohne Druck gehalten werden, ohne dabei beschädigt zu werden. Bei zwei oder mehreren (an einem Greifelement ausgebildeten) Stiften für benachbarte Röhrchens eines Verbundes kann der Abstand zwischen benachbarten Röhrchen (z.B. während der

Trocknungsphase des Klebstoffes) gezielt eingestellt werden. Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Stifte zu ihrem Ende hin vorzugsweise konisch verjüngen. Das Eingreifen erfolgt hierbei problemlos auch wenn anfänglich keine exakte Ausrichtung des Röhrchens gegeben ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung eine sich von unten nach oben, vorzugsweise vertikal erstreckende Führung zur Aufnahme des entstehenden Verbundes aus miteinander verklebten Röhrchen umfasst. Der entstehende Verbund beansprucht vor seiner Entnahme aus der Vorrichtung nur wenig Raum.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Führung im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung zumindest einer Halteeinrichtung ausgerichtet ist. Die Halteeinrichtung kann dadurch den Röhrchen-Verbund entlang der Führung bewegen.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung eine vorzugsweise trichterartige Aufgabeeinrichtung zur Aufgabe und/oder zur Vereinzelung von vorgefertigten Röhrchen und eine Transporteinrichtung zum

Transport der Röhrchen quer zu ihrer Längserstreckung zu der Klebstoffapplikationsund/oder Schweißeinrichtung und/oder zu der Aneinanderfüge-Einrichtung umfasst. Die Aufgabeeinrichtung sorgt dafür, dass die Röhrchen lagerichtig orientiert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Aufgabeeinrichtung einen Antrieb, insbesondere einen Vibrations- oder Rüttelantrieb, umfassen. Hier ist es bevorzugt, wenn die Aufgabeeinrichtung eine Plattform umfasst, auf die der Antrieb einwirkt. Die Plattform wird durch den Antrieb in Schwingungen versetzt, wodurch auf der

Plattform liegende Röhrchen vereinzelt, weiterbewegt, dem Prozess zugeführt und/oder ausgerichtet werden. Die Aufgabeeinrichtung kann in diesem Fall wannen- oder tischförmig ausgebildet sein, z.B. in Form eines Rütteltisches.

Bevorzugt weist die Vorrichtung zumindest eine Versteileinrichtung zur Anpassung der Vorrichtung an unterschiedliche Röhrchenlängen auf, wobei die

Versteileinrichtung mit der Klebstoffapplikationseinrichtung und/oder mit der

Aneinanderfüge-Einrichtung zusammenwirkt. Typische Röhrchenlängen liegen zwischen 10 cm und 65 cm. Die Röhrchenlänge kann aber für Spezialanwendungen, z.B. für U-Boot-Batterien, auch eine Länge von bis zu ca. 120 cm erreichen. Durch die Versteileinrichtung können z.B. die Klebstoffapplikatoren verschoben und die Halteeinrichtungen, insbesondere der Greifabstand, eingestellt werden.

Selbstverständlich könnte auch die Transporteinrichtung, z.B. deren

Umlaufelemente, durch eine Versteileinrichtung anpassbar sein.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer

erfindungsgemäßen Elektrodentasche, wobei vorgefertigte, vorzugsweise

formstabile, lose Röhrchen durch Klebstoff oder durch Verschweißen miteinander verbunden werden, vorzugsweise mit einer zuvor beschriebenen Vorrichtung. Die losen Röhrchen besitzen jeweils einen geschlossenen Mantel. D.h. jedes Röhrchen bildet seinen Mantel bzw. sämtliche seiner Mantelwände selbst aus. Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass Klebstoff an zumindest zwei diskreten, in Längsrichtung des Röhrchens voneinander

beabstandeten Klebestellen, auf ein Röhrchen aufgebracht wird und das Röhrchen mit den Klebestellen an ein anderes Röhrchen angefügt wird. Dies ermöglicht einen sparsamen Umgang mit Klebstoff, während gleichzeitig eine zuverlässige Verbindung gewährleistet ist. Bevorzugt wird, wenn höchstens 1 0, vorzugsweise höchstens 5, insbesondere nur 2, 3 oder 4, diskrete Klebestellen zwischen zwei benachbarten Röhrchen vorgesehen werden. Alternativ oder zusätzlich können benachbarte Röhrchen an zumindest zwei diskreten, in Längsrichtung des Röhrchens

voneinander beabstandeten Schweißstellen miteinander verschweißt werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass ein Röhrchen nach dem anderen mit Klebstoff versehen und zu dem entstehenden Verbund aus miteinander verklebten Röhrchen angefügt wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Röhrchen von unten an den entstehenden Verbund aus miteinander verklebten oder verschweißten Röhrchen angefügt werden und/oder dass der entstehende Verbund aus miteinander verklebten/verschweißten Röhrchen nach oben bewegt wird, vorzugsweise entlang einer Führung.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Röhrchen in leerem Zustand miteinander verbunden werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass beim

Aneinanderfügen der Röhrchen zwischen benachbarten Röhrchen ein Abstand gehalten wird, vorzugsweise mittels zumindest einer Halteeinrichtung, zumindest bis der Klebstoff aufgrund seiner Verfestigung die Abstandsfunktion übernimmt. Ein Verfahrensablauf könnte dabei folgendermaßen aussehen: Ein mit Klebstoff versehenes Röhrchen wird gegen ein anderes Röhrchen bewegt, sodass der

Klebstoff auch auf dem anderen Röhrchen anhaftet. Anschließend werden die Röhrchen um einen vorgegebenen Abstand auseinanderbewegt und in dieser Relativposition gehalten. Während dieses Haltens kann die Verfestigung des

Klebstoffes beschleunigt werden (Abkühlstrecke), z.B. durch Kühlung mittels eines gasförmigen Kühlmediums (z.B. Luft). Sobald der Klebstoff eine ausreichende Eigenfestigkeit aufweist, ist es nicht mehr erforderlich, die Röhrchen von außen, z.B. mittels Halteeinrichtungen, auf Abstand zu halten.

In einer (entsprechenden) Ausführungsform der Elektrodentasche weisen

benachbarte Röhrchen jeweils einen Abstand voneinander auf, d.h. sie sind durch einen Spalt voneinander beabstandet.

Es können somit Elektrodentaschen mit einer bestimmten (regelmäßigen) Teilung (z.B. 9,7mm) bereitgestellt werden. Dies gewährleistet eine Prozesssicherheit in der Weiterverarbeitung der Elektrodentaschen (bzw. Matten). Denn die nachfolgende Befüllmaschine (für das Einbringen von Stäben bzw. Paste) weist ebenfalls eine bestimmte Teilung auf. Die Anpassung kann erfindungsgemäß durch die Höhe bzw. Dicke der Klebestelle eingestellt werden. Dabei können Halteeinrichtungen einen bestimmten Abstand zwischen den Röhrchen einstellen, anschließend kann gekühlt werden, damit der Kleber in dieser Position fest wird und dadurch der Abstand fixiert wird. Die Röhrchen weisen bevorzugt einen Innendurchmesser von ca. 2,5-1 1 mm und einen Außendurchmesser von ca. 3-12 mm auf. Fertigungstoleranzen können dabei durch oben beschriebenes Verfahren zur Einstellung einer regelmäßigen Teilung ausgeglichen werden.

Nach Fertigstellung können mehrere Elektrodentaschen in eine gemeinsame

Verpackung verbracht werden, z.B. in eine Schachtel bzw. Kartonverpackung gelegt oder mittels Verpackungsmaterial (z.B. Klebeband, Folie, etc.) umwickelt oder umreift werden. Eine Umwicklung bzw. Umreifung ermöglicht in nachfolgenden

Arbeitsschritten eine automatische Verarbeitung der entstandenen

Elektrodentaschen (Plattenstapel). Die Erfindung kann Teil einer Anlage zur Herstellung von Blei-Säure-Batterien sein. Dabei wurde eine Prozess bzw. eine Anlage entwickelt, um bei (positiven)

Röhrchenelektroden - anstatt der konventionellen Gewebe- oder Vliestaschen - Röhrchen insbesondere in rechteckiger Form zu verwenden und zu einer Tasche zu verkleben. Diese Taschen können nun vollautomatisch ohne manuelles Handling weiterverarbeitet werden (z.B. in einer Stanz- und Eintaschmaschine oder in der Pastefüllmaschine). Auch das Stapeln bzw. Verpacken der (noch) leeren Elektrodentaschen in Kartons wird durch die Erfindung wesentlich erleichtert.

Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt: Die Röhrchen werden entweder manuell oder automatisch in einen Sammeltrichter befördert bzw. könnte die Anlage auch direkt nach dem Herstellprozesses der Röhrchen integriert werden. Über einen Separierungsvorgang (z.B. mittels Transporteinrichtung) werden die Röhrchen lagerichtig zur Klebestation transportiert. Von speziellen Werkzeugen werden die Röhrchen mittels zumindest zwei, vorzugsweise zwei, drei oder vier Klebstoffapplikatoren auf einer Oberfläche mit Spezialkleber versehen. Die

Spezialwerkzeuge greifen die mit Kleber versehenen Röhrchen und drücken diese nach oben, wo der aufgetragene Kleber am vorher hochgedrückten Röhrchen haftet und austrocknet. Das erste Röhrchen jeder Tasche wird jedoch nicht mit Kleber versehen. In der SPS-Steuerung ist einstellbar, wie viele Röhrchen (15, 18, 19 ....usw.) geklebt werden sollen bzw. wird das erste Röhrchen nicht geklebt. Die Entnahme der geklebten Tasche aus der Vorrichtung erfolgt entweder manuell oder kann vollautomatisiert werden, damit die geklebten Taschen auf Stapel gestapelt werden. Optional besteht auch die Möglichkeit, dass die Taschenstapel auch wieder manuell oder automatisch in die Verpackung, insbesondere eine

Kartonverpackung, eingebracht werden.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In den Figuren sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft und schematisch dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1 lose Röhrchen, Fig. 2 eine erfindungsgemäße Elektrodentasche,

Fig. 3 Klebestellen in vergrößerter Darstellung,

Fig. 4 einen elektrochemischen Energiespeicher in stark schematisierter Darstellung, Fig. 5 eine Vorrichtung zur Herstellung einer Elektrodentasche, Fig. 6 eine Vorrichtung zur Herstellung einer Elektrodentasche in Draufsicht, Fig. 7 einen Ausschnitt der Vorrichtung im Bereich der Aneinanderfüge-Einrichtung, Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel einer Aneinanderfüge-Einrichtung in perspektivischer Ansicht.

Fig. 1 zeigt vorgefertigte, vorzugsweise formstabile, lose Röhrchen 2. Aus diesen Röhrchen 2 wird eine Elektrodentasche 1 für einen elektrochemischen

Energiespeicher 15 hergestellt (Fig. 2 und 4). Die Elektrodentasche 1 wird durch eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Röhrchen 2 gebildet, wobei benachbarte Röhrchen 2 durch Klebstoff 3 miteinander verbunden sind (Fig. 3). Wie bereits erwähnt, können die Röhrchen 2 - anstelle miteinander verklebt zu werden - miteinander verschweißt werden. Die Erfindung wird im Folgenden anhand des Verklebens dargestellt, ohne damit jedoch die Möglichkeit des Verschweißens auszuschließen.

Die einander zugewandten Wände benachbarter Röhrchen 2 sind im Wesentlichen parallel zueinander. In der dargestellten Ausführungsform besitzen die Röhrchen 2 jeweils rechteckigen (hier: quadratischen) Querschnitt.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass benachbarte Röhrchen 2 durch zumindest zwei diskrete Klebestellen 4, die in Längsrichtung der Röhrchen 2 voneinander

beabstandet sind, miteinander verbunden sind.

Die einzelnen Röhrchen 2 sind vorzugsweise für sich formstabil (d.h. auch im losen Zustand gemäß Fig. 1 ). Sie können aus Fasermaterial, vorzugsweise enthaltend Glasfasern, gebildet sein, z.B. aus glasfaserverstärktem Material (Kunststoff, Harz, etc).

Fig. 4 zeigt (rein schematisch) einen elektrochemischen Energiespeicher 15, insbesondere eine Batterie oder einen Akkumulator, mit einer Elektrodentasche 1 . In den Röhrchen 2 ist jeweils Elektrodenmaterial 5, insbesondere ein Bleistab, untergebracht.

Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung 10 zur Herstellung einer Elektrodentasche 1 . Die Vorrichtung 10 umfasst eine Klebstoffapplikationseinrichtung 6 und eine Einrichtung 7 zum Aneinanderfügen eines mit Klebstoff 3 versehenen Röhrchens 2 an ein anderes Röhrchen 2. In der (alternativen) Ausführung mit dem Verschweißen werden die Röhrchen 2 aneinandergefügt, bevor sie dem Schweißvorgang unterzogen werden bzw. bevor sie die Schweißeinrichtung erreichen.

Die Vorrichtung 10 umfasst eine vorzugsweise trichterartige Aufgabeeinrichtung 13 zur Aufgabe von vorgefertigten Röhrchen 2 und eine Transporteinrichtung 14 zum Transport der Röhrchen 2 quer zu ihrer Längserstreckung zu der

Klebstoffapplikationseinrichtung 6 und zu der Aneinanderfüge-Einrichtung 7. Wie aus Fig. 6 zu sehen ist, umfasst die Klebstoffapplikationseinrichtung 6 (hier: vier)

Klebstoffapplikatoren, z.B. in Form von Düsen, die in einer Reihe quer zur

Transportrichtung der Röhrchen 2 angeordnet sind. Eine alternative

Klebstoffapplikationseinrichtung 6 besteht aus nur zwei Klebstoffapplikatoren, die so angeordnet sind, dass die Röhrchen 2 an ihren beiden Enden oder nahe an ihren beiden Enden (insbesondere näher bei einem Ende als bei der Mitte des Röhrchens 2) mit Klebstoff 3 versehen werden. Dabei können die Klebstoffapplikatoren, z.B. Düsen, vertikal oberhalb der Umlaufelemente (z.B. Riemen, Ketten, Bänder, etc.) der Transporteinrichtung 14 angeordnet sein, die hier als Umlaufantrieb bzw.

Riemenantrieb mit zwei Riemen ausgebildet ist, auf denen jeweils die Endabschnitte der Röhrchen 2 aufliegen. Würde die Transporteinrichtung 14 mehr als zwei

Umlaufelemente bzw. Riemen umfassen, kann vertikal über mehr als zwei

Umlaufelementen, insbesondere über jedem Umlaufelement, jeweils ein

Klebstoffapplikator angeordnet sein. Durch die Anordnung des Klebstoffapplikators vertikal über einem Umlaufelement ist sichergestellt, dass die Lage des Röhrchens 2 relativ zum Klebstoffapplikator beim Auftragen des Klebstoffs 3 genau festgelegt ist.

Die Aneinanderfüge-Einrichtung 7 umfasst eine erste Halteeinrichtung 8 zum Halten und Bewegen eines Röhrchens 2. Die erste Halteeinrichtung 8 ist zwischen einer freigebenden Stellung und einer (das Röhrchen 2) haltenden Stellung betätigbar.

Nach der Applikation des Klebstoffes 3 wird das Röhrchen 2 von der ersten

Halteinrichtung 8 gefasst und in Richtung des entstehenden Verbundes 12 aus bereits miteinander verbundenen Röhrchen 2 bewegt.

Die Aneinanderfüge-Einrichtung 7 umfasst auch eine zweite Halteeinrichtungen 9 (Fig. 5, 7 und 8). Die Halteeinrichtungen 8, 9 sind relativ aufeinander zu bewegbar. Die zweite Halteeinrichtung 9 ist zum Halten des entstehenden Verbundes 12 aus miteinander verklebten Röhrchen 2 und die erste Halteeinrichtung 8 zum Halten eines an den entstehenden Verbund 12 anzufügenden Röhrchens 2 ausgebildet.

In der dargestellten Ausführungsform ist die erste (hier: untere) Halteeinrichtung 8 von unten nach oben, vorzugsweise vertikal bewegbar. Dadurch wird das einzelne Röhrchen mit den Klebestellen 4 gegen das unterste Röhrchen 2 des Verbundes 12 gedrückt, wo es somit anhaftet.

Beide Halteeinrichtungen 8, 9 sind zwischen einer freigebenden Stellung und einer haltenden Stellung betätigbar und werden jeweils aus zwei gegenüberliegenden Greifelementen 18, 19 gebildet, siehe Fig. 6, 7, wobei eines der Greifelemente 18, 19 zum Halten oder Stützen der einen Enden der Röhrchen 2 und das andere

Greifelement 18, 19 zum Halten oder Stützen der anderen Enden der Röhrchen 2 ausgebildet ist. Die Greifelemente 18, 19 sind somit jeweils seitlich der

Transporteinrichtung 14 angeordnet.

Die Transporteinrichtung 14, die Klebstoffapplikationseinrichtung 6 und die

Halteeinrichtungen 8, 9 werden durch eine Steuerung angesteuert, etwa eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS). Die von den einzelnen Komponenten ausgeführten Aktionen sind jeweils aufeinander abgestimmt.

Während die erste Halteeinrichtung 8 das einzelne Röhrchen gegen den Verbund 12 (nach oben) drückt (Fig. 7), kann die zweite Halteeinrichtung 9 in die freigebende Stellung gebracht werden, sodass der gesamte Verbund 12 um die Breite eines Röhrchens 2 nach oben bewegt werden kann, bevor er anschließend (nun mit dem hinzugefügten Röhrchen 2) wieder durch die zweite Halteeinrichtung 9 gehalten wird.

Die zweite Halteeinrichtung 9 kann ebenfalls vertikal bewegbar sein, wie der

Doppelpfeil in Fig. 7 andeutet. Das Greifelement 19 der zweiten Halteeinrichtung 9 bildet - in der dargestellten Ausführungsform - mehrere (hier: vier) übereinander angeordnete Stifte aus, die in die Röhrchen 2 des Verbundes 12 hineingreifen. Die Halteeinrichtungen 8, 9 fahren aufeinander zu, heben den Verbund 12 von Röhrchen 2 an, fahren auseinander und wieder nach unten, um in das nächstuntere Röhrchen 2 einzugreifen. Das Greifelement 18 der ersten Halteeinrichtung 8 bildet in der dargestellten Ausführungsform nur einen Stift aus, der in das (von unten)

anzufügende Röhrchen 2 eingreift. Beim Aneinanderfügen der Röhrchen 2 kann nun zwischen benachbarten Röhrchen 2 ein Abstand gehalten werden, vorzugsweise mittels der Halteeinrichtungen 8, 9, zumindest bis der Klebstoff aufgrund seiner Verfestigung die Abstandsfunktion übernimmt. Ein Verfahrensablauf könnte dabei folgendermaßen aussehen: Ein mit Klebstoff versehenes Röhrchen 2 wird gegen ein anderes Röhrchen 2 bewegt, sodass der Klebstoff 3 auch auf dem anderen Röhrchen 2 anhaftet. Anschließend werden die Röhrchen 2 um einen vorgegebenen Abstand auseinanderbewegt und in dieser Relativposition gehalten. Während dieses Haltens kann die Verfestigung des Klebstoffes 3 beschleunigt werden (Abkühlstrecke), z.B. durch Kühlung mittels eines gasförmigen Kühlmediums (z.B. Luft). Sobald der Klebstoff 3 eine ausreichende Eigenfestigkeit aufweist, ist es nicht mehr erforderlich, die Röhrchen 2 von außen, z.B. mittels Halteeinrichtungen 8, 9, auf Abstand zu halten.

Im Ergebnis erhält man Elektrodentaschen 1 , bei denen benachbarte Röhrchen 2 jeweils einen Abstand voneinander aufweisen (Fig. 3), d.h. durch einen Spalt voneinander beabstandet sind. Die Stärke des Klebstoffes 3 bestimmt dabei den Röhrchenabstand.

Die Vorrichtung 10 umfasst auch eine sich von unten nach oben, vorzugsweise vertikal erstreckende Führung 1 1 zur Aufnahme des entstehenden Verbundes 12 aus miteinander verklebten Röhrchen 2. Die Führung 1 1 dient zum Halten des Verbundes 12 und dazu, dass die einzelnen Röhrchen 2 in der Elektrodentasche 1 korrekt ausgerichtet sind (Plattenform). Der entstehende Verbund 12 aus miteinander verklebten Röhrchen 2 wird entlang der Führung 1 1 sukzessive nach oben weiter bewegt.

Die Führung 1 1 ist im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung der ersten Halteeinrichtung 8 - von unten nach oben - ausgerichtet. Die erste Halteeinrichtung 8 nimmt das Röhrchen 2 von der Transporteinrichtung 14 und schiebt es von unten in die Führung 1 1 .

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrodentasche 1 wobei vorgefertigte, vorzugsweise formstabile, lose Röhrchen 2 durch Klebstoff 3 (oder: durch Verschweißen) miteinander verbunden werden. Wie aus Fig. 6 zu sehen ist, wird Klebstoff 3 an zumindest zwei (hier: vier) diskreten, in Längsrichtung des Röhrchens 2 voneinander beabstandete Klebestellen 4, auf ein Röhrchen 2 aufgebracht. Das Röhrchen 2 wird anschließend mit den Klebestellen 4 (hier: von unten) an ein anderes Röhrchen 2 angefügt (Fig. 7). Dabei wird ein Röhrchen 2 nach dem anderen mit Klebstoff 3 versehen und zu dem entstehenden Verbund 12 aus miteinander verklebten Röhrchen 2 angefügt.

Bevorzugt wird natürlich, dass die Röhrchen 2 in leerem Zustand miteinander verbunden werden, wodurch eine vorgefertigte Elektrodentasche geschaffen wird, die transportiert, verpackt, weiterverarbeitet (z.B. gestanzt, oberflächenbehandelt, etc.) und befüllt (Paste aus aktivem Material, Bleistäbe) werden kann.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Elektrodentasche

2 Röhrchen

3 Klebstoff

4 Klebestelle

5 Elektrodenmaterial

6 Klebstoffapplikationseinrichtung

7 Einrichtung zum Aneinanderfügen

8 Halteeinrichtung

9 Halteeinrichtung

10 Vorrichtung zur Herstellung einer Elektrodentasche 1

1 1 Führung

12 Verbund aus miteinander verbundenen Röhrchen 2

13 Aufgabeeinrichtung

14 Transporteinrichtung

15 elektrochemischer Energiespeicher

16

17

18 Greifelement

19 Greifelement




 
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