Bekannte Verfahren zur Herstellung von gehäusen Schichtstapeln, wie beispielsweise Wickeln oder Stapeln, werden insbesondere verwendet zur Herstellung von Batterien, Akkumulatoren oder Elektrolyt-Kondensatoren. Ein Elektrolyt- Kondensator besteht im wesentlichen aus einem Stapel von Anoden-und Kathodenplatten, die abwechselnd übereinander liegen und zwischen denen jeweils eine saugfähige, elektrisch nicht leitende Isolierschicht, wie beispielsweise Papier, angeordnet ist. Die Isolierschicht ist mit einem flüssigen Elektrolyten getränkt. Durch den Einbau des Schichtstapels in ein Gehäuse werden die Anoden und die Kathoden zusammengedrückt, wobei auf einen über die gesamte Querschnittfläche des Stapels gleichmäßigen Anpreßdruck zu achten ist. Diese Forderung rührt daher, daß der Leitungs- mechanismus im Elektrolyten im Vergleich zur Leitung von Elektronen in Metallen gehemmt ist, wodurch dem Abstand, über den mittels Ionen Ladungen transportiert werden sollen, eine besonders große Bedeutung beizumessen ist. Um fest definierte, gleichmäßige Bauelementeigenschaften zu erhalten ist es demnach wichtig, daß der Abstand zwischen den Elektroden (Anode und Kathode) möglichst homogen ist. Des weiteren wird eine Geometrie des Gehäuses gefordert, die sehr leicht stapelbar ist, wobei insbesondere beim Zusammenschalten von mehreren Kondensatoren auf eine gute Ausnutzung des beanspruchten Volumens zu achten ist. In dieser Hinsicht ungeeignet sind zylinderförmige Gehäuse,

während von ebenen Flächen begrenzte Gehäuse, wie beispielsweise Quader, zu bevorzugen sind.

Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung von gehäusen Schichtstapeln besteht darin, vier Bänder übereinander auf einen Rundwickel zu wickeln. Dabei können zwei der Bänder beispielsweise metallisch und die restlichen Bänder ein saugfähiger, isolierender Stoff sein. Der dadurch hergestellte Wickel hat nach Entfernen des Wickeldorns die Form eines Hohlzylinders, der nun bevorzugt in ein zylinderförmiges Gehäuse gedrückt wird. Diese Vorgehensweise hat den Nachteil, daß die Gehäuseform für die Raumausnutzung bei Zusammenschaltung mehrerer gehäuster Schichtstapel nicht optimal ist.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, den hergestellten Wickel in ein prismatisches Gehäuse zu drücken. Dadurch werden insbesondere in den Randbereichen des Gehäuses die Bänder geknickt bzw. gestreckt oder gestaucht. Dies ist von Nachteil, wenn es sich bei einem der Bänder um die metallische Elektrode eines Kondensators handelt, da diese Elektroden sehr empfindlich auf Knicken reagieren und dabei häufig beschädigt werden.

Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Herstellung von gehäusen Schichtstapeln besteht darin, die einzelnen Schichten einfach übereinander zu stapeln. Dadurch kann zwar das Beschädigen von empfindlichen Metallelektroden verhindert werden, dieses Verfahren ist allerdings fertigungstechnisch nur sehr schwierig zu realisieren und ist insbesondere nicht zur Herstellung von großen Stückzahlen geeignet.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen gehäusen Schichtstapel bereitzustellen, bei dem die Beschädigung von Metallelektroden vermieden wird. Ferner ist es ein Ziel, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem der gehäuste Schichtstapel

einfach und schnell hergestellt werden können, ohne daß die Schichten beim Einbau in ein Gehäuse beschädigt werden.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch einen gehäusen Schichtstapel nach Anspruch 1 erreicht. Ein Verfahren zur Herstellung des gehäusen Schichtstapels und eine Verwendung des Verfahrens sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung gibt einen gehäusen Schichtstapel mit übereinanderliegenden, voneinander getrennten Zwischenschichten an, zwischen denen ein gewickeltes Bandmaterial verläuft und die knickfrei gegen eine Seitenfläche eines Gehäuses gedrückt sind.

Ein solcher Schichtstapel hat den Vorteil, daß die Zwischenschichten nicht durch Knicken beschädigt werden können. Ferner hat der Schichtstapel den Vorteil, daß er mit einem kombinierten Wickel-/Stapelverfahren herstellbar ist.

Die Erfindung gibt ferner ein Verfahren zur Herstellung eines gehäusen Schichtstapels an, das eine Kombination aus Wickeln und Stapeln darstellt. Ausgangspunkt für das Verfahren bildet einerseits ein Bandmaterial und andererseits mehrere Zwischenschichten. In einem ersten Schritt wird das Bandmaterial auf einen Wickeldorn gewickelt, wobei ein mehrlagiger Wickel entsteht. Während des Wickelns werden die Zwischenschichten zwischen je zwei Wickellagen übereinander angeordnet, so daß Bandmaterial und Zwischenschichten abwechselnd übereinander liegen. Dabei wird darauf geachtet, daß die Zwischenschichten auf dem Wickeldorn um höchstens 180 Grad gebogen sind. In einem weiteren Schritt wird der so hergestellte Schichtstapel in ein Gehäuse eingeklemmt, so daß die Zwischenschichten gegen eine Seitenfläche des Gehäuses gedrückt werden. Durch die 180 Grad nicht überschreitende Biegung der Zwischenschichten kann das Einklemmen des Schichtstapels so erfolgen, daß die Zwischenschichten knickfrei zusammengedrückt werden. Dieses erfindungsgemäße

Verfahren hat den Vorteil, daß trotz Verwendung des einfach durchzuführenden Wickelverfahrens die Zwischenschichten ohne das Ausüben von Druck-oder Zugbelastungen und ohne Verknicken flach aufeinander gedrückt werden.

Gemäß der Erfindung kann insbesondere ein runder Wickeldorn verwendet werden, dessen Durchmesser wenigstens dreimal so groß ist, wie die Breite der Zwischenschichten. Auf den Umfang eines solchen Wickeldorns passen mehrere Zwischenschichten nebeneinander, so daß mehrere Stapel von Zwischenschichten auf einem Wickeldorn angebracht werden können. Dazu müssen auf einer Wickellage des Bandmaterials mehrere Zwischenschichten nebeneinander am Umfang des Wickeldorns angeordnet werden. Nach der Fertigstellung des Wickels wird das Bandmaterial zwischen den nebeneinander liegenden Stapeln von Zwischenschichten durchtrennt. Durch Verwenden eines beliebig großen Wickeldorns können somit sehr große Stückzahlen von Schichtstapeln gleichzeitig hergestellt werden.

Anstelle eines runden Wickeldorns kann besonders vorteilhaft auch ein Wickeldorn verwendet werden, dessen Querschnitt erfindungsgemäß ein regelmäßiges Polygon ist, wobei die Seitenlängen des Polygons gleich der Breite der Zwischenschichten sind. Auf einem solchen Wickeldorn gestaltet sich die Positionierung der Zwischenschichten auf je einer Seite des Polygons besonders einfach. Zudem werden die Zwischenschichten eben auf den Dorn gelegt und auch während des Bewickeln des Dorns nicht verkrümmt. Dadurch ist eine minimale mechanische Belastung der Zwischenschichten garantiert.

Des weiteren ist es besonders vorteilhaft, einen runden Wickeldorn zu verwenden, dessen Durchmesser wenigstens halb so groß ist, wie die Breite der Zwischenschichten. Bei einem solchen Wickeldorn wird erfindungsgemäß auf gegenüberliegenden Seiten jeweils ein Stapel

übereinanderliegender Zwischenschichten angeordnet. Nach der Fertigstellung des Wickels wird der Wickel vom Wickeldorn gezogen und im zusammengedrückten Zustand in das Gehäuse eingebaut. Mit einem solchen Verfahren kann besonders schnell ein gehäuster Schichtstapel hergestellt werden.

Es kann besonders vorteilhaft auch ein flacher Wickeldorn zur Herstellung des Schichtstapels verwendet werden, wobei die Breite des Wickeldorns gleich der Breite der Zwischenschichten ist. Es wird dann an den gegenüberliegenden Breitseiten des Wickeldorns je ein Stapel von Zwischenschichten angeordnet. Dieses Verfahren unter Verwendung eines flachen Wickeldorns hat wiederum den Vorteil, daß die Zwischenschichten nicht oder nur minimal verkrümmt werden müssen.

Bei Verwendung eines flachen Wickeldorns kommt auch ein Verfahren besonders vorteilhaft in Frage, bei dem erfindungsgemäß ein zweilagiges Bandmaterial verwendet wird, dessen Lagen beim Wickeln V-förmig gespreizt werden. Dabei kann auf einer Seite des Wickeldorns jeweils eine Zwischenschicht zwischen der obersten Wickellage und der inneren Lage des Bandmaterials sowie zwischen der inneren und der äußeren Lage des Bandmaterials angeordnet werden. Ein solches Verfahren hat den Vorteil, daß es die doppelt so schnelle Herstellung eines Schichtstapels erlaubt. Darüber hinaus ist ein zweilagiges Band reißfester als ein einlagiges und kann daher beim Wickeln stärker gespannt werden.

Bei Verwendung eines zweilagigen Bandmaterials ist es besonders vorteilhaft, wenn erfindungsgemäß die beiden Lagen des Bandmaterials um eine halbe Umdrehung des Wickeldorns versetzt aufgewickelt werden. Dann können an gegenüberliegenden Seiten des Wickeldorns Zwischenschichten zwischen den Lagen des Bandmaterials angeordnet werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn zwei verschiedene Sorten von Zwischenschichten bei der Herstellung des

gehäusen Schichtstapels verwendet werden. Dies ist beispielsweise der Fall bei der Herstellung eines Elektrolyt- Kondensators, wo sich Anoden-Zwischenschichten mit Kathoden- Zwischenschichten abwechseln. An jeder Seite des Wickeldorns kann nun eine Sorte von Zwischenschicht zugeführt und zwischen den Lagen des Bandmaterials angeordnet werden. Die beiden Positionen, an denen die jeweilige Sorte von Zwischenschicht angeordnet wird, sind räumlich voneinander getrennt, so daß sich hieraus, besonders im Hinblick auf die Maschinentechnik (Zuführung von Zwischenschichten aus Magazinen), Vorteile ergeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann besonders vorteilhaft zur Herstellung von Batterien, Akkumulatoren oder Kondensatoren verwendet werden, wo es auf die optimale Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Raumes auch bei Zusammenschaltung mehrerer Batterien, Akkumulatoren oder Kondensatoren ankommt, da es den beschädigungsfreien Einbau des Schichtstapels in ein von parallelen Wänden begrenztes und daher stapelbares Gehäuse erlaubt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den dazu gehörigen Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren unter Verwendung eines großen Wickeldorns im schematischen Querschnitt.

Figur 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren unter Verwendung eines kleinen Wickeldorns im schematischen Querschnitt.

Figur 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Schichtstapel, der gemäß dem in Figur 2 gezeigten Verfahren hergestellt ist.

Figur 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren unter Verwendung eines Flachdorns im schematischen Querschnitt.

Figur 5 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren unter Verwendung eines zweilagigen Bandmaterials im schematischen Querschnitt.

Figur 6 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren unter Verwendung eines zweilagigen Bandes, wobei die beiden Lagen des Bandes um eine halbe Umdrehung des Wickeldorns versetzt aufgewickelt werden.

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines gehäusen Schichtstapels, bei dem auf einen runden Wickeldorn 3 mit einem Durchmesser D von 0,5 m ein Bandmaterial 1 aufgewickelt wird. Der Wickeldorn 3 besteht vorzugsweise aus Stahl, da dieses Material die notwendige mechanische Steifigkeit besitzt. Als Bandmaterial kommt beispielsweise bei der Herstellung von Elektrolyt- Kondensatoren eine saugfähige Schicht wie Papier aus Zellstoff oder ein Vlies aus Polytetrafluorethylen in Betracht. Während des Wickelns des Bandmaterials 1 auf den Wickeldorn 3 werden Zwischenschichten 2 auf die jeweils äußerste Wickellage 4 gelegt. Während des Wickelns wird auf das Bandmaterial 1 eine Zugspannung ausgeübt, so daß die Zwischenschichten 2 nicht weiter fixiert werden müssen, sondern allein aufgrund des Anpreßdrucks, die das gespannte Bandmaterial 1 auf den Wickeldorn 3 ausübt, fixiert sind. Das Bandmaterial 1 ist beispielsweise bei der Herstellung eines Elektrolyt-Kondensators so beschaffen, daß es aufgrund seiner Kapillarkräfte in der Lage ist, einen Flüssigelektrolyten anzusaugen. Die Breite B der Zwischenschichten 2 beträgt beispielsweise 1,5 cm, so daß auf dem beispielhaft dargestellten Wickeldorn 3 mit einem Durchmesser von 0,5 m ca. 50 Schichtstapel hergestellt werden können. Die Dicke des Bandmaterials 1 beträgt typischerweise zwischen 50 und 500 pm. Die Zwischenschicht 2 kann eine Metallelektrode

darstellen, wie sie beispielsweise bei der Herstellung von Elektrolyt-Kondensatoren benötigt wird. Insbesondere kommen Metalle wie Kupfer, Aluminium oder Nickel in Betracht. Des weiteren ist es ggf. sinnvoll, die metallischen Zwischenschichten 2 aufzurauhen, beispielsweise mittels Elektrolyse. Für die Verwendung als Elektroden bei Batterien bzw. Akkumulatoren kommen auch Metallelektroden in Betracht, die mit Manganoxid oder Nickeloxid bzw. Kohlenstoff beschichtet sind. Die Dicke der Zwischenschichten 2 beträgt zwischen 50 und 500 pm. In einer bevorzugten Ausführungsform haben sie in etwa quadratischen Querschnitt, so daß ihre Länge der Breite B entspricht. Zur elektrischen Kontaktierung können die Zwischenschichten 2 mit Anschlußfahnen versehen sein, die beispielsweise in axiale Richtung des Wickeldorns 3 zeigen. Bei der Herstellung eines Kondensators kann es vorteilhaft sein, die Anschlußfahnen derjenigen Zwischenschichten 2, die eine gemeinsame Elektrode bilden, beispielsweise nach vorne heraus zu führen, während diejenigen Anschlußfahnen der Zwischenschichten 2, die die andere Elektrode bilden, nach hinten aus dem Wickel heraus geführt werden. Somit ist eine problemlose Kontaktierung mit je einem einen Anschlußstift des Kondensators bildenden Draht möglich. Das Bandmaterial 1 ist für die Herstellung von Elektrolyt-Kondensatoren so beschaffen, daß es Kapillarkräfte auf Flüssigkeiten ausübt, die dazu geeignet sind, das gesamte zwischen zwei Zwischenschichten 2 liegende Bandmaterial 1 mit dem Elektrolyten zu durchtränken. Als Elektrolyte kommen insbesondere organische Lösemittel in Frage, die mit Leitsalzen versetzt sind.

Figur 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren für einen gehäusen Schichtstapel, bei dem ein Wickeldorn 3 verwendet wird, dessen Durchmesser D etwa halb so groß ist, wie die Breite B der Zwischenschichten 4. Das Bandmaterial 1 wird auf den runden Wickeldorn 3 gewickelt. Während des Wickelns werden auf gegenüberliegenden Seiten des Wickeldorns jeweils Zwischenschichten 2 zwischen die einzelnen

Wickellagen 4 angeordnet. Nach Fertigstellung des Wickels kann der Wickeldorn 3 aus dem Wickel herausgezogen werden, wodurch im wesentlichen ein Hohlzylinder entsteht, der flachgedrückt werden kann. Der so flachgedrückte Wickel kann in ein quaderförmiges Gehäuse 6 mit parallelen Seitenflächen 5 eingebaut werden, wodurch die Zwischenschichten 2 fest aneinandergepreßt werden (vergleiche Figur 3). Nach dem Einbau des Wickels in das Gehäuse 6 kann das Bandmaterial 1 mit einem Flüssigelektrolyten gefüllt werden.

Figur 3 zeigt einen erfindungsgemäßen gehäusen Schichtstapel, der in ein Gehäuse 6 eingebaut ist. Der Schichtstapel besteht aus übereinanderliegenden Zwischenschichten 2, die durch ein verschiedene Wickellagen 4 aufweisendes, gewickeltes Bandmaterial 1 voneinander getrennt sind. Der Schichtstapel ist zwischen die parallelen Seitenflächen 5 des Gehäuses 6 eingeklemmt. Mit den parallelen Seitenflächen 5 ist das Gehäuse 6 sehr leicht und platzsparend stapelbar. Der Schichtstapel kann besonders vorteilhaft ein elektrochemisches Bauelement mit Metallelektroden sein, die nicht geknickt werden dürfen.

Insbesondere kommt als Bauelement ein Elektrolyt-Kondensator in Betracht.

Figur 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines gehäusen Schichtstapels unter Verwendung eines flachen Wickeldorns 3 und zwei verschiedener Sorten 9,10 von Zwischenschichten. Die Breite des Wickeldorns 3 entspricht der Breite der Zwischenschichten 9,10. Zwei verschiedene Sorten von Zwischenschichten 9,10 treten beispielsweise bei der Herstellung von Elektrolyt-Kondensatoren auf, wobei die erste Sorte von Zwischenschichten 9 die Anode des Kondensators und die zweite Sorte von Zwischenschichten 10 die Kathode des Kondensators bildet. Auf den flachen Wickeldorn 3 wird das Bandmaterial 1 gewickelt. Während des Wickelns werden die Zwischenschichten 9,10 auf

gegenüberliegenden Seiten des Wickeldorns 3 in Stapeln zwischen dem Bandmaterial 1 und der äußersten Wickellage 4 eingelegt.

Figur 5 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines gehäusen Schichtstapels unter Verwendung eines flachen Wickeldorns 3 und eines zweilagigen Bandmaterials 7,8. Beim Wickeln des Bandmaterials 7,8 wird die innere Lage 7 von der äußeren Lage 8 V-förmig weggespreizt, so daß eine erste Sorte von Zwischenschichten 9 zwischen der inneren Lage des Bandmaterials 7 und der äußersten Wickellage 4 und eine zweite Sorte von Zwischenschichten 10 zwischen den Lagen des Bandmaterials 7,8 angeordnet werden kann. Durch diese spezielle Vorgehensweise wird die Zahl der pro Umdrehung in den Stapel eingebrachten Zwischenschichten 9,10 verdoppelt.

Figur 6 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines gehäusen Schichtstapels gemäß Figur 5, wobei allerdings die innere Lage des Bandmaterials 7 und die äußere Lage des Bandmaterials 8 um eine halbe Umdrehung des Wickeldorns 3 versetzt aufgewickelt werden. Dies hat den maschinentechnischen Vorteil, daß zwei verschiedene Sorten von Zwischenschichten 9,10 von räumlich voneinander getrennten Positionen aus zwischen die Lagen des Bandmaterials 7,8 eingelegt werden können. Die verschiedenen Sorten von Zwischenschichten 9,10 werden von einander gegenüberliegenden Seiten des Wickeldorns 3 zugeführt.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die beispielhaft gezeigten Ausführungsformen, sondern wird in ihrer allgemeinsten Form durch Anspruch 1 und 2 definiert.