Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung, Elektrodenanordnung und Batteriezelle umfassend mindestens eine Elektrodenanordnung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung bei dem eine erste Separatorfolie bereitgestellt wird, eine Elektrodeneinheit auf die erste Separatorfolie aufgelegt wird, eine zweite Separatorfolie auf die freie Seite der Elektrodeneinheit aufgelegt wird und die beiden Separatorfolien miteinander mittels eines Klebstoffs oder eines Polymers verbunden werden. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen eine gemäß diesem Verfahren hergestellte Elektrodenanordnung sowie eine Batteriezelle, welche mindestens eine solche Elektrodenanordnung umfasst.

Stand der Technik

Elektrische Energie kann unter Verwendung von Batterien gespeichert werden. Dabei wird in der Batterie chemische Reaktionsenergie in elektrische Energie umgewandelt. Eine Primärbatterie kann dabei nur einmalig entladen werden. Die Entladung ist irreversibel und die Primärbatterie kann nicht wieder aufgeladen werden. Sekundärbatterien hingegen, welche auch als Akkumulator bezeichnet werden, sind wieder aufladbar. Im Folgenden wird dem allgemeinen

Sprachgebrauch folgend der Begriff Batterie sowohl für Primärbatterien als auch für Sekundärbatterien verwendet. Im Stand der Technik sind Lithium- Ionen- Batterien bekannt, welche sich durch eine hohe Energiedichte auszeichnen. Die Lithium-Ionen-Batterie umfasst im Wesentlichen eine Kathode, eine Anode, ein zwischen Anode und Kathode angeordneter Separator und einen Ionen-leitenden Elektrolyten. Der Separator hat dabei die Aufgabe, Anode und Kathode elektrisch voneinander zu trennen, wobei eine lonenleitung durch den Separator hindurch ermöglicht wird. Aus US 2015/0140394 AI ist ein Verfahren zur Herstellung einer Batterie bekannt, bei dem auf der Oberfläche eines leitfähigen Substrats ein

Rahmenbereich definiert wird, auf dem zumindest teilweise ein Klebstoff aufgetragen wird, wobei ein von dem Rahmenbereich umgebener innerer Bereich im Wesentlichen frei von Klebstoff bleibt. Ein Kathodenmaterial wird auf diesen inneren Bereich aufgetragen. Ein Kathodenstromableiter wird

anschließend so angeordnet, dass eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Kathodenmaterial und dem Kathodenstromableiter besteht, wobei der Kathodenstromableiter so angeordnet ist, dass dieser über den mit Klebstoff versehenen Bereich hinausragt. Auf das Kathodenmaterial wird ein

Elektrolytmaterial aufgebracht, welches elektrisch isolierend ist, aber für Ionen leitfähig ist. Auf das Elektrolytmaterial wird anschließend ein Anodenmaterial aufgebracht, wobei ein Kathodenstromableiter elektrisch leitfähig mit dem Anodenmaterial verbunden ist und über das Substrat hinausragt. Zuletzt wird das Substrat mitsamt den darauf angeordneten Schichten gefaltet, wobei die dabei entstandene Batterie mit dem aufgetragenen Klebstoff abgedichtet wird.

Aus KR 2004-0079533 ist eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Batteriezellen bekannt, bei der ein Separatormaterial von einer Rolle abgewickelt wird, eine Oberfläche des Separators mit einem Klebstoff beschichtet wird, eine Elektrodenplatte auf den Separator aufgelegt wird und mittels Einwirkung von Hitze eine Verklebung zwischen dem Separator und der Elektrodenplatte hergestellt wird.

Zur Herstellung von Separatortaschen können zwei Separatorfolien miteinander verklebt werden. Dabei besteht das Problem, dass die Höhe der Klebung ähnlich zu der Höhe der zwischen den beiden Separatorschichten angeordneten Elektrode sein muss. Bei den bekannten Verfahren ist das Verhältnis von Höhe und Breite einer Klebung limitiert, so dass ein vergleichsweise großes Volumen der Batteriezelle von dem Klebstoff eingenommen wird, der keinen aktiven Beitrag zur Energiespeicherung leisten kann. Offenbarung der Erfindung

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst in einem ersten Schritt das Bereitstellen einer ersten

Separatorfolie. Anschließend erfolgt ein erstes Auftragen eines Klebstoffs gemäß einem ersten vorgegebenen Auftragsmuster auf die erste Separatorfolie, wobei ein erster Klebstoffauftrag entsteht. Der Klebstoff wird anschließend zumindest teilweise ausgehärtet. Es folgt ein Bereitstellen einer Elektrodeneinheit und ein Auflegen der Elektrodeneinheit auf die erste Separatorfolie, wobei die

Elektrodeneinheit eine erste Aktivmaterialschicht, einen Stromableiter und eine zweite Aktivmaterialschicht umfasst. Die Elektrodeneinheit wird derart auf die erste Separatorfolie aufgelegt, dass die erste Aktivmaterialschicht direkt an die erste Separatorfolie angrenzt. Es folgt ein zweites Auftragen des Klebstoffs gemäß einem vorgegebenen zweiten Auftragsmuster, wobei ein zweiter

Klebstoffauftrag entsteht, welcher zumindest teilweise auf dem ersten

Klebstoffauftrag aufliegt. Bevorzugt werden das erste Auftragsmuster und das zweite Auftragsmuster identisch gewählt. Der beim zweiten Auftragen

aufgetragene Klebstoff wird zumindest teilweise ausgehärtet. Anschließend wird eine zweite Separatorfolie bereitgestellt und auf die freie Seite der

Elektrodeneinheit aufgelegt, wobei die zweite Separatorfolie mittels des beim ersten und beim zweiten Auftragen aufgetragenen Klebstoffs mit der ersten Separatorfolie verbunden wird. Eine Dicke des ersten Klebstoffauftrags sowie eine Dicke des zweiten

Klebstoffauftrags, jeweils direkt nach dem Auftragen, entsprechen dabei bevorzugt der Dicke der ersten bzw. der zweiten Aktivmaterialschicht der Elektrodeneinheit oder sind bevorzugt ein wenig dicker gewählt. Daher ist es bevorzugt, dass die Dicke des ersten Klebstoffauftrags vor Ausführung der auf das erste Auftragen nachfolgenden Schritte im Bereich von 80 % bis 120 % der

Dicke der ersten Aktivmaterialschicht liegt. Ebenso ist es bevorzugt, dass die Dicke des zweiten Klebstoffauftrags vor dem Ausführung der auf das zweite Auftragen nachfolgenden Schritte im Bereich von 80 % bis 120 % der Dicke der zweiten Aktivmaterialschicht liegt. Besonders bevorzugt wird für den ersten Klebstoffauftrag und/oder für den zweiten Klebstoffauftrag eine Dicke im Bereich von 100% bis 120% der Dicke der ersten bzw. zweiten Aktivmaterialschicht gewählt.

Das erste Auftragen und/oder das zweite Auftragen des Klebstoffs kann jeweils in Form von einer Lage oder in Form von mehreren Lagen erfolgen. Dabei wird beim Auftragen von mehreren Lagen für jede der Lagen bevorzugt dasselbe Auftragsmuster verwendet, so dass die die einzelnen Lagen eines

Klebstoffauftrags übereinanderliegen. Falls der Auftrag in Form von mehreren Lagen erfolgt, kann nach dem Auftragen jeder der Lagen ein zumindest teilweise Aushärten der zuvor aufgetragenen Lagen des Klebstoffs erfolgen. Des Weiteren ist es denkbar, ein solches

Zwischenaushärten erst dann durchzuführen, wenn zwei oder mehr Lagen aufgetragen wurden. Beispielsweise kann ein solches Zwischenaushärten alle zwei bis fünf Lagen erfolgen.

Das zum Auftragen des Klebstoffs verwendete Auftragsmuster umfasst bevorzugt eine oder mehrere durchgängige Klebstofflinien. Alternativ oder zusätzlich kann das verwendete Auftragsmuster einzelne Klebstoffpunkte umfassen, welche beispielsweise entlang einer geraden angeordnet sind.

Durch die eine oder mehrere durchgängige Klebstofflinien und/oder durch die einzelnen Klebstoffpunkte wird auf der ersten Separatorfolie ein äußerer Bereich definiert, der für eine Verbindung zwischen der ersten Separatorfolie und der zweiten Separatorfolie vorgesehen ist. Ein innerer Bereich auf der ersten

Separatorfolie dient dem Auflegen der Elektrodeneinheit und bleibt frei von Klebstoff. Der innere Bereich ist bevorzugt zusammenhängend ausgeführt. Der innere Bereich kann beispielsweise rechteckförmig ausgeführt sein, wobei der äußere Bereich den inneren Bereich zumindest teilweise umschließt.

Insbesondere dann, wenn die erste Separatorfolie in Form eines Endlosmaterials bereitgestellt wird, ist der innere Bereich bevorzugt als ein zusammenhängender streifenförmiger Bereich auf der die erste Separatorfolie darstellende

Materialbahn definiert. Der äußere Bereich kann dabei insbesondere nicht zusammenhängend ausgestaltet sein und in Form von zwei Streifen ausgeführt sein, die jeweils an eine Seite des inneren Bereichs angrenzen, so dass entlang der Breite der Materialbahn gesehen ein erster äußerer Bereich, der innere Bereich und ein zweiter äußerer Bereich angeordnet sind. In dieser

Ausführungsform können sowohl im ersten als auch im zweiten äußeren Bereich jeweils eine oder mehrere durchgehende Klebstofflinien aufgetragen werden, wobei sich die Klebstofflinien entlang einer Transportrichtung der Materialbahn erstrecken, wobei jeweils der erste sowie der zweite äußere Bereich jeweils mindestens eine durchgängige Klebstofflinie umfassen. Im Fall eines

Auftragsmusters, welches einzelne Klebstoff punkte umfasst, können diese Klebstoffpunkte insbesondere entlang einer Linie angeordnet sein, wobei diese Linie sich bevorzugt in Transportrichtung der Materialbahn erstreckt. Dabei umfassen jeweils der erste sowie der zweite äußere Bereich jeweils zumindest eine Linie, entlang der einzelne Klebstoff punkte aufgetragen werden.

Die eine oder mehrere durchgängige Klebstofflinie weist bevorzugt eine Dicke auf, welche im Bereich von 10 μηη bis 400 μηη liegt. Ein Verhältnis von Breite zu Dicke beträgt dabei bevorzugt im Bereich von 0,5 : 1 bis 2 : 1.

Die Dicke des Klebstoffs wird dabei entlang einer Richtung angegeben, die senkrecht zur Fläche der ersten Separatorfolie verläuft und der Stapelrichtung bei der Herstellung der Elektrodenanordnung entspricht. Die Breite einer durchgängigen Klebstofflinie wird dabei entlang einer Richtung angegeben, die senkrecht zur Dicke und senkrecht zur Richtung der Linie ist, entlang der der Klebstoffauftrag erfolgt.

Bei einem Auftragen des Klebstoffs in Form von einzelnen Klebstoff punkten weisen die Klebstoffpunkte bevorzugt eine Dicke auf, welche im Bereich von 10 μηη bis 400 μηη liegt. Ein Durchmesser eines solchen Klebstoff punkts beträgt bevorzugt im Bereich von 10 μηη bis 400 μηη. Der Durchmesser eines

Klebstoffpunkts ist dabei auf eine Ebene bezogen, die der Ebene der ersten Separatorfolie entspricht. Ein Verhältnis von Durchmesser zu Dicke liegt dabei bevorzugt im Bereich von 0,5 : 1 bis 2 : 1. Das Muster, welches den Klebstoffauftrag in Form von einzelnen

Klebstoffpunkten oder durchgehenden Klebstofflinien kennzeichnet, wird als Auftragsmuster bezeichnet. Die Elektrodeneinheit umfasst bevorzugt des Weiteren ein mit dem Stromableiter verbundenes Ableiterfähnchen, welches nach dem Auflegen auf die erste Separatorfolie über die erste Separatorfolie hinausragt und gegebenenfalls zumindest teilweise auf dem durch den ersten Klebstoffauftrag aufgetragenen Klebstoff aufliegt. Über das Ableiterfähnchen ist eine elektrische Kontaktierung der Elektrodeneinheit möglich.

Bevorzugt erfolgt nach dem Auflegen der zweiten Separatorfolie in einem weiteren Schritt ein weiteres Aushärten des zuvor aufgetragenen Klebstoffs. Bei diesem weiteren Aushärten wird der in den vorherigen Schritten aufgetragene Klebstoff bevorzugt vollständig ausgehärtet.

Der aufgetragene Klebstoff ist bevorzugt ein Polymer.

Bei dem aufgetragenen Klebstoff handelt es sich bevorzugt um einen mittels elektromagnetischer Strahlung, insbesondere UV-Strahlung, härtbaren Klebstoff.

Dementsprechend ist es bevorzugt, dass das zumindest teilweise Härten des Klebstoffs sowie das weitere Aushärten durch Einwirkung von UV-Strahlung erfolgt. UV-Strahlung ist dabei insbesondere elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 200 nm bis 380 nm. Beispiele für durch UV-Strahlung härtende Klebstoffe sind Acrylate wie beispielsweise Vitralit®

4731-VT von Panacol oder AD491 von Delo. Ein weiteres Beispiel sind lichthärtende Epoxy Klebstoffe wie zum Beispiel KL6006 von der Firma Best.

Alternativ hierzu kann beispielsweise ein Klebstoff verwendet werden, der durch Einwirkung von Wärme ausgehärtet wird. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass das zumindest teilweise Härten und/oder das weitere Härten mittels Einwirkung von Wärme erfolgt.

Es können Schmelzklebstoffe verwendet werden, welche in einem erwärmten Zustand verarbeitet werden und durch Abkühlen aushärten. Beispiele hierfür sind Schmelzklebstoffe, die auf Olefinen wie Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) basieren. Ein geeigneter Schmelzklebstoff ist beispielsweise Technomelt® AS4206 von Henkel.

Das Auftragen des Klebstoffs erfolgt im Fall eines Auftrags in Form von durchgehenden Klebstofflinien, bevorzugt mit einem Dispenser, aus dem kontinuierlich Klebstoff abgegeben wird. Im Fall eines Auftrags in Form von einzelnen Klebstoff punkten wird bevorzugt ein Auftragskopf verwendet, der auf Anforderung gezielt einzelne Klebstofftropfen abgeben kann. Derartige

Auftragsköpfe werden auch als Jet- Dispenser oder Jetter bezeichnet.

Bei der zur Herstellung der Elektrodenanordnung verwendeten Elektrodeneinheit handelt es sich bevorzugt um eine Elektrodeneinheit, welche zur Herstellung einer Lithium- Ionen- Batterie geeignet ist. Dabei handelt es sich insbesondere um eine als Kathode oder als Anode einer Lithium-Ionen-Batterie geeignete

Elektrodeneinheit.

Eine als Anode ausgestaltete Elektrodeneinheit umfasst bevorzugt einen Stromableiter, der beispielsweise aus Kupfer besteht, sowie ein Lithium enthaltendes Aktivmaterial für die erste Aktivmaterialschicht und/oder für die zweite Aktivmaterialschicht. Beispielsweise wird metallisches Lithium als

Aktivmaterial der Anode verwendet. Weitere Beispiele für geeignete

Aktivmaterialien der Anode sind neben reinem Lithium auch Graphit, Silizium und modifiziertes Graphit.

Im Fall einer Kathode zur Herstellung einer Lithium-Ionen-Batterie ist der Stromableiter bevorzugt aus Aluminium gefertigt und die erste

Aktivmaterialschicht und/oder die zweite Aktivmaterialschicht umfassen ein Kathodenmaterial, welches Lithium-Ionen reversibel ein- und wieder auslagern kann. Beispiele für geeignete Aktivmaterialien der Kathode sind insbesondere Metalloxide wie z. B NCA (Nickel Cobalt Aluminium Oxid) NCM (Nickel Cobalt Mangan Oxid).

Die Separatorfolie ist so ausgeführt, dass diese elektrisch isolierend wirkt, jedoch für Lithium-Ionen durchlässig ist. Geeignete Materialien für die Separatorfolie umfassen beispielsweise poröse Kunststofffolien, beispielsweise auf Basis von Polyethylen oder Polypropylen. Ebenfalls geeignet sind insbesondere mit einer Keramik beschichtete Polyethylen- oder Polypropylenfolien.

Als Elektrolyt kann beispielsweise ein Flüssig- Elektrolyt eingesetzt werden, welcher beispielsweise das Lithium- Leitsalz Lithium-Hexa-Fluorophosphat (LiPF6) in organischen Lösungsmitteln gelöst enthält.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Elektrodenanordnung, welche mit einem der beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Je nach Auswahl der

Elektrodeneinheit stellt die Elektrodenanordnung eine in einer Separatortasche aufgenommene Kathode bzw. Anode für eine Batteriezelle dar.

Dementsprechend kann die Elektrodenanordnung zu einem galvanischen Element kombiniert werden, indem eine Elektrodenanordnung, welche als Elektrodeneinheit eine Kathode enthält, mit einer Anode sowie einem Elektrolyt kombiniert wird und in einem Gehäuse aufgenommen wird. Ebenso ist es möglich, eine Elektrodenanordnung, welche als Elektrodeneinheit eine Anode enthält, mit einer Kathode und einem Elektrolyten zu kombinieren und in einem Gehäuse aufzunehmen. Des Weiteren können Elektrodenstapel gefertigt werden, bei denen sich jeweils eine der beschriebenen Elektrodenanordnungen, die eine zwischen den Separatorfolien eingeschlossene Elektrodeneinheit aufweisen, abwechselnd mit jeweils einer weiteren Elektrode gestapelt werden. Dabei ist in einer Ausführungsvariante die zwischen den beiden Separatorfolien angeordnete Elektrodeneinheit als Kathode ausgeführt, so dass die Elektrodenanordnung jeweils alternierend mit Anoden gestapelt wird und in einer weiteren

Ausführungsvariante ist jeweils zwischen zwei Separatorfolien eine Anode als Elektrodeneinheit aufgenommen, so dass die Elektrodenanordnung alternierend mit einer Kathode gestapelt wird.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Batteriezelle, welche zumindest eine der beschriebenen Elektrodenanordnung umfasst. Diese

Elektrodenanordnung kann insbesondere mit weiteren Elektroden sowie mit einem Elektrolyten kombiniert werden. Die Batteriezellen können insbesondere in Zusammenhang mit Elektrofahrzeugen, insbesondere mit Hybridfahrzeugen, oder auch für elektrisch angetriebene Werkzeuge verwendet werden. Vorteile der Erfindung

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren können Elektrodenanordnungen einfach hergestellt werden, bei denen eine Elektrodeneinheit zwischen zwei

Separatorfolien eingeschlossen ist. Die beiden Separatorfolien werden dabei miteinander verklebt, so dass eine Separatortasche entsteht. Für eine optimale

Separatortasche sollte dabei der für die Verbindung der beiden Separatorfolien verwendete Klebstoff derart aufgetragen sein, dass die Dicke des Klebstoffs einer Dicke der zwischen den beiden Separatorfolien aufgenommenen

Elektrodeneinheit im Wesentlichen entspricht. Bei einem üblichen

Klebstoffauftrag, beispielsweise in Form einer durchgehenden Klebstofflinie bzw.

Klebstoffraupe oder in Form von Klebstofftropfen ist dabei die Klebstofflinie bzw. Raupe mindestens so breit wie die Klebstofflinie bzw. Raupe dick ist. Bei dem üblichen Auftrag von Klebstofftropfen gilt entsprechend, dass ein Durchmesser des Klebstofftropfens mindestens so groß ist wie dessen Dicke. Zum Erreichen der gewünschten Dicke des Klebstoffauftrags wird somit vergleichsweise viel

Raum einer Batteriezelle durch den Klebstoff eingenommen. Da der Klebstoff nicht aktiv zu einer Energiespeicherung beiträgt, verringert sich hierdurch die Leistungsdichte der Batteriezelle. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren hingegen ist vorgesehen, den Klebstoff zumindest in zwei Schritten aufzutragen, wobei zwischen dem ersten Auftragen und dem zweiten Auftragen der Klebstoff zumindest teilweise ausgehärtet wird und beim zweiten Auftragen des Klebstoffs zumindest teilweise auf dem ersten Klebstoffauftrag liegt. Somit ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest durch das erste und das zweite Auftragen insgesamt mindestens zwei Lagen des

Klebstoffs aufgetragen werden, wobei bevorzugt jeweils dasselbe Auftragsmuster verwendet wird und die mindestens zwei Klebstofflagen zumindest teilweise aufeinanderliegen. Im bevorzugten Idealfall liegen die jeweiligen einzelnen Lagen des Klebstoffs ohne einen Versatz übereinander. Da vor dem zweiten Auftragen ein zumindest teilweises Aushärten des ersten Klebstoffauftrags vorgenommen wurde, findet kein Verlaufen des ersten Klebstoffauftrags statt, der erste

Klebstoffauftrag ist formstabil. Wird nun bei dem ersten Klebstoffauftrag und beim zweiten Klebstoffauftrag jeweils eine Lage Klebstoff aufgetragen, so werden insgesamt zwei Klebstofflagen aufgetragen und es kann auf diese Weise eine Gesamtdicke des Klebstoffs erreicht werden, die wesentlich stärker ist, als die

Breite einer durchgehenden Klebstofflinie bzw. als der Durchmesser eines Klebstoffpunktes. Beispielsweise kann bei insgesamt zwei Lagen ein Verhältnis von Dicke zu Breite bzw. Dicke zu Durchmesser von 2 : 1 erreicht werden.

In weiteren bevorzugten Varianten des Verfahrens werden beim ersten Auftragen und/oder beim zweiten Auftragen jeweils mehrere Lagen des Klebststoffs aufgetragen. Auf diese Weise kann das Verhältnis zwischen Dicke und Breite bzw. Dicke und Durchmesser noch weiter verbessert werden, so dass ein Klebstoffauftrag mit großer Dicke bei verhältnismäßig geringer Breite bzw.

Durchmesser erzielt wird. Beispielsweise liegen erzielbare Dicken im Bereich von 10 μηη bis 400 μηη bei Breiten bzw. Durchmesser von 10 μηη bis 400 μηη. Die erzielbaren Verhältnisse von Dicke zu Breite einer Klebstofflinie bzw. Dicke zum Durchmesser eines Klebstoffpunktes liegen beispielsweise im Bereich von 0,5 : 1 bis 10 : 1.

Beim Vergleich zu dem üblichen Klebstoffauftrag, bei dem die gesamte

Klebstoffmenge als eine einzige Lage aufgetragen wird, kann die für einen Klebstoffauftrag bestimmter Dicke benötigte Menge an Klebstoff deutlich reduziert werden, wodurch in einer Batteriezelle mehr Raum für Aktivmaterial zur Verfügung steht und damit vorteilhafterweise die Leistungsdichte einer entsprechenden Batteriezelle verbessert wird.

In den Ausführungsformen, in denen das jeweilige Auftragsmuster für den Klebstoff mindestens eine durchgängige Klebstofflinie umfasst, kann mithilfe des Klebstoffs auch eine Versiegelung der Elektrodeneinheit an den Kanten der

Elektrodeneinheit erfolgen. Der aufgetragene Klebstoff dient hierbei als

Dichtmaterial, welches ansonsten separat an den Kanten der Elektrodeneinheit angeordnet werden müsste. Durch das Abdichten der Elektrodeneinheit an den Kanten kann das Verhalten einer Batteriezelle, welche die Elektrodenanordnung enthält, verbessert werden, da dadurch beispielsweise das Lithium-Plating, bei dem sich metallisches Lithium oberhalb des Aktivmaterials der Elektrode anordnet, verhindert oder zumindest reduziert werden.

Des Weiteren kann das Vorsehen einer Klebenaht in Form einer durchgängigen Klebstofflinie eine Wanderung von Partikeln durch die Zelle vermindern, wodurch die Zuverlässigkeit einer Batteriezelle weiter gesteigert wird. Ein weiterer Vorteil kann darin gesehen werden, dass die Klebenaht dem der Elektrodenanordnung zusätzliche Stabilität verleiht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer ersten

Ausführungsvariante des Verfahren,

Figur 2 eine schematische Darstellung von oben der ersten

Ausführungsvariante des Verfahrens,

Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform der Elektrodenanordnung,

Figur 4 eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform der Elektrodenanordnung,

Figur 5 eine schematische perspektivische Darstellung einer zweiten

Ausführungsvariante des Verfahren und

Figur 6 eine schematische Darstellung von oben der zweiten

Ausführungsvariante des Verfahrens.

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche Komponenten und Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Komponenten oder Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.

Figur 1 stellt eine erste Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dar, wobei Figur 1 eine perspektivische Darstellung ist.

In Figur 1 ist zu erkennen, dass eine erste Separatorfolie 12 entlang einer Transportrichtung 40 transportiert wird. Die erste Separatorfolie 12 wird in Form eines Endlosmaterials bereitgestellt, welches beispielsweise auf einer Rolle aufgenommen ist und für die Verarbeitung abgewickelt wird. Die erste

Separatorfolie 12 ist in dem in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsvariante in drei streifenförmige Bereiche unterteilt, wobei entlang der Breite der ersten Separatorfolie 12, also entlang einer Richtung senkrecht zur Transportrichtung 40, die erste Separatorfolie 12 in dieser Reihenfolge einen ersten äußeren Bereich 52, einen inneren Bereich 54 und zweiten äußeren Bereich 56 aufweist. Der erste äußere Bereich 52 und der zweite äußere Bereich 56 stellen dabei Bereiche dar, in denen ein Klebstoffauftrag erfolgen wird. Der innere Bereich 54 bleibt frei von Klebstoff.

Zur Durchführung eines ersten Klebstoffauftrags 16 sind zwei erste Dispenser 30 vorgesehen, über die im ersten äußeren Bereich 52 sowie im zweiten äußeren Bereich 56 jeweils eine durchgehende Klebstofflinie 48 aufgetragen wird. In Transportrichtung 40 gesehen hinter den ersten Dispensern 30 gesehen sind sowohl für den ersten äußeren Bereich 52 als auch für den zweiten äußeren Bereich 56 jeweils eine erste Lichtquelle 32 angeordnet. Durch die ersten Lichtquellen 32 wird UV-Licht emittiert, welches geeignet ist, den aufgetragenen Klebstoff teilweise auszuhärten. Mittels der ersten Lichtquellen 32 werden die jeweilige Klebstofflinien 48 teilweise ausgehärtet, so dass die Klebstofflinien formstabil sind. Unter formstabil wird hierbei verstanden, dass die durch die ersten Dispenser 30 aufgetragenen durchgehenden Klebstofflinien 48 nicht verlaufen, also dass sich das Verhältnis zwischen der Dicke der Klebstofflinie 48 zu der Breite der Klebstofflinie 48 nicht verändert. Der teilweise ausgehärtete Klebstoff ist jedoch nicht vollständig ausgehärtet, so dass dieser sich mit einer nachfolgend aufgetragenen Klebstofflinie 48 verbinden kann. Die durch die ersten Dispenser 30 aufgetragenen durchgehenden Klebstofflinien 48 stellen den ersten Klebstoffauftrag 16 dar.

In Transportrichtung 40 gesehen nach dem teilweisen Aushärten der

Klebstofflinien 48 wird auf den inneren Bereich 54 der ersten Separatorfolie 12 eine Elektrodeneinheit 20 platziert. Die Elektrodeneinheit 20 weist eine erste Aktivmaterialschicht 22, einen Stromableiter 24 und eine zweite

Aktivmaterialschicht 26 auf, vergleiche hierzu Figuren 3 und 4. In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform umfasst die Elektrodeneinheit 20 des Weiteren ein Ableiterfähnchen 28, welches elektrisch mit dem Stromableiter 24 der

Elektrodeneinheit 20 verbunden ist. Das Ableiterfähnchen 28 ragt dabei über die erste Separatorfolie 12 hinaus und liegt somit auf der mittels der ersten

Dispenser 30 aufgetragenen Klebstofflinie 48 bzw. dem ersten Klebstoffauftrag 16 auf.

Abgesehen von dem überstehenden Ableiterfähnchen 28 liegt die

Elektrodeneinheit 20 vollständig innerhalb des inneren Bereichs 54 auf der ersten Separatorfolie 12 auf, so dass die erste Aktivmaterialschicht 22 der

Elektrodeneinheit 20 mit der ersten Separatorfolie 12 direkt in Verbindung steht.

In Transportrichtung 40 gesehen nach dem Auflegen der Elektrodeneinheit 20, erfolgt mittels zweiter Dispenser 31 ein zweites Auftragen von Klebstoff. Das zweite Auftragen erfolgt wiederum derart, dass durchgehende Klebstofflinien 48 abgegeben werden, wobei diese einen zweiten Klebstoffauftrag 18 bilden. Der zweite Klebstoffauftrag 18 erfolgt nach dem gleichen Muster wie für den ersten

Klebstoffauftrag 16, so dass die durch die zweiten Dispenser 31 abgegebenen durchgehenden Klebstofflinien 48 direkt auf den durch die ersten Dispenser 30 abgegebenen durchgehenden Klebstofflinien 48 liegen. Lediglich an der Stelle, an der das Ableiterfähnchen 28 auf dem ersten Klebstoffauftrag 16 bzw. auf der durch den ersten Dispenser 30 abgegebenen Klebstofflinie 48 aufliegt, erfolgt der zweite Klebstoffauftrag 18 auf das Ableiterfähnchen 28.

In Transportrichtung 40 gesehen, schließt sich nach dem zweiten Auftragen von Klebstoff wieder ein teilweises Aushärten des Klebstoffs an, wobei hierzu sowohl für den ersten äußeren Bereich 52 als auch für den zweiten äußeren Bereich 56 jeweils eine zweite Lichtquelle 33 vorgesehen ist. Auch die zweiten Lichtquellen 33 emittieren UV-Licht, welches geeignet ist, den aufgetragenen Klebstoff teilweise auszuhärten.

Auch nach dem teilweisen Aushärten der zweiten Lichtquellen 33 sind die durch die zweiten Dispenser 31 aufgetragenen durchgehenden Klebstofflinien 48 formstabil, können sich jedoch mit den darunterliegenden durchgehenden Klebstofflinien 48 sowie mit einer nachfolgend aufgetragenen zweiten

Separatorfolie 14 verbinden.

In Transportrichtung 40 gesehen nach dem teilweisen Aushärten mittels der zweiten Lichtquellen 33 wird eine zweite Separatorfolie 14 bereitgestellt und unter Verwendung einer Umlenkwalze 38 auf die Elektrodeneinheit 20 sowie auf den in dem ersten äußeren Bereich 52 und in dem zweiten äußeren Bereich 56 befindlichen Klebstoffauftrag 16, 18 aufgelegt. Dabei erfolgt vermittelt durch den ersten Klebstoffauftrag 16 und den zweiten Klebstoffauftrag 18 eine Verbindung zwischen der ersten Separatorfolie 12 und der zweiten Separatorfolie 14.

Auch die zweite Separatorfolie 14 wird bevorzugt in Form eines Endlosmaterials bereitgestellt, welches beispielsweise auf einer Rolle aufgewickelt vorliegen kann und für die Verarbeitung abgerollt wird.

Die so erhaltene Elektrodenanordnung 10 kann für eine Weiterverarbeitung zu einem galvanischen Element mit weiteren Elektrodenanordnungen kombiniert werden, wobei hierzu die hergestellte Elektrodenanordnung 10 beispielsweise in einzelne Stücke unterteilt wird, die jeweils eine einzige Elektrodeneinheit 20 eingebettet zwischen zwei Separatorfolien 12, 14 umfassen oder die

Elektrodenanordnung 10 kann entlang von Faltlinien, welche sich jeweils zwischen zwei Elektrodeneinheiten 20 befinden, gefaltet werden.

Optional kann im Anschluss an das Auflegen der zweiten Separatorfolie 14 ein vollständiges Aushärten des aufgetragenen Klebstoffs erfolgen. Hierzu kann in Transportrichtung 40 gesehen sowohl für den ersten äußeren Bereich 52 als auch für den zweiten äußeren Bereich 56 jeweils eine dritte Lichtquelle 34 angeordnet sein, die UV-Licht emittiert, welches zum vollständigen Aushärten des Klebstoffs eingerichtet ist.

In weiteren Ausführungsformen, bei denen anstelle eines mittels UV-Licht aushärtenden Klebstoff ein mittels Wärmeeinwirkung aushärtender Klebstoff eingesetzt wird, kann anstelle der Lichtquellen 32, 33, 34 jeweils eine

Wärmequelle angeordnet sein. Derartige Wärmequellen können beispielsweise als I R-Strahler ausgestaltet sein. Figur 2 zeigt das in Figur 1 schematisch dargestellte Herstellungsverfahren der ersten Ausführungsvariante in einer Darstellung von oben. In der Darstellung in Figur 2 wird deutlich, dass in der dargestellten Ausführungsvariante sowohl der erste Klebstoffauftrag 16 durch die ersten Dispenser 30 als auch der zweite Klebstoffauftrag 18 durch die zweiten Dispenser 31 gemäß demselben

Auftragsmuster erfolgt, so dass die durch die jeweiligen Dispenser 30, 31 aufgetragenen durchgehenden Klebstofflinien 48 aufeinanderliegen.

Die aufgetragenen Klebstofflinien 48 befinden sich im ersten äußeren Bereich 52 und im zweiten äußeren Bereich 56. Der innere Bereich 54, der zwischen dem ersten äußeren Bereich 52 und dem zweiten äußeren Bereich 56 liegt, bleibt frei von Klebstoff. Die Elektrodeneinheit 20 liegt, abgesehen von deren

Ableiterfähnchen 28, vollständig im inneren Bereich 54 auf der ersten

Separatorfolie 12 auf. Figur 3 zeigt eine Schnittansicht einer Elektrodenanordnung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform. Dabei ist die Darstellung der Figur 3 nicht vollständig, es wird lediglich ein Teil der Elektrodenanordnung 10 dargestellt, welcher den ersten äußeren Bereich 52 und einen Teil des inneren Bereichs 54 umfasst. Der Darstellung in Figur 3 kann entnommen werden, dass die Elektrodeneinheit

20, welche die erste Aktivmaterialschicht 22, den Stromableiter 24 und die zweite Aktivmaterialschicht 26 umfasst, auf der ersten Separatorfolie 12 aufliegt, wobei die erste Aktivmaterialschicht 22 der Elektrodeneinheit 20 direkt mit der ersten Separatorfolie 12 in Verbindung steht. Dabei liegt die erste Aktivmaterialschicht 22 nur im inneren Bereich 54 auf der ersten Separatorfolie 12 auf. In dem sichtbaren ersten äußeren Bereich 52 ist ein erster Klebstoffauftrag 16 zu erkennen, welcher eine Dicke d und eine Breite b aufweist. Die Dicke d, welche zu einer Dicke der ersten Aktivmaterialschicht 22 identisch ist, ist dabei geringfügig kleiner als die Breite b. Die Dicke d des Klebstoffauftrags in der in

Figur 3 dargestellten Elektrodeneinheit kann von einer direkt nach dem Auftragen vorliegenden Dicke abweichen. Insbesondere bei einem Klebstoffauftrag mit einer Dicke, die größer ist als die Dicke einer Aktivmaterialschicht erfolgt durch weitere Klebstoffaufträge und/oder durch das Auflegen der zweiten

Separatorfolie 14 eine Verformung des Klebstoffs, wobei sich durch eine

Zunahme der jeweiligen Breite die Dicke des ersten bzw. zweiten

Klebstoffauftrags 16, 18 an die Gesamtdicke Elektrodeneinheit 20 anpasst.

Das Ableiterfähnchen 28 der Elektrodeneinheit 20 ragt über die erste

Separatorfolie 12 hinaus und liegt in der Schnittdarstellung in Figur 3 auf dem ersten Klebstoffauftrag 16 auf.

Auf der dem ersten Klebstoffauftrag 16 abgewandten Seite des Ableiterfähnchen 28 ist der zweite Klebstoffauftrag 18 platziert, wobei eine Dicke d des zweiten Klebstoffauftrags 18 wiederum der Dicke der zweiten Aktivmaterialschicht 26 entspricht.

Die zweite Separatorfolie 14 steht in direkter Verbindung zu der zweiten

Aktivmaterialschicht 26 der Elektrodeneinheit 20 und deckt ebenfalls den zweiten Klebstoffauftrag 18 in Stapelrichtung der Elektrodenanordnung 10 ab, so dass eine Verklebung der ersten Separatorfolie 12 mit der zweiten Separatorfolie 14 mittels des ersten Klebstoffauftrags 16 und des zweiten Klebstoffauftrags 18 erfolgt. Figur 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen

Elektrodenanordnung 10. Gegenüber der mit Bezug zur Figur 3 beschriebenen ersten Ausführungsform der Elektrodenanordnung 10 ist in der zweiten

Ausführungsform der Figur 4 der erste Klebstoffauftrag 16 und der zweite Klebstoffauftrag 18 jeweils in Form einer ersten Lage 42 und einer zweiten Lage 43 ausgeführt. Durch das mehrlagige Auftragen des Klebstoffs weist der erste Klebstoffauftrag 16 bzw. der zweite Klebestoffauftrag 18 eine Gesamtdicke D auf, welche sich aus den Dicken d der einzelnen Lagen 42, 43 zusammensetzt. Die Gesamtdicke D ist wesentlich größer als die Breite b des ersten Klebstoffauftrags 16 bzw. des zweiten Klebstoffauftrags 18. Die Angaben betreffend die Dicken der einzelnen Lagen 42, 43, die Gesamtdicke D sowie die Breite b des ersten

Klebstoffauftrags 16 bzw. zweiten Klebstoffauftrags 18 beziehen sich dabei jeweils auf den Zustand nachdem die zweite Separatorfolie 14 aufgelegt wurde.

Figur 5 zeigt eine zweite Ausführungsvariante des Verfahrens in einer schematischen perspektivischen Darstellung.

Im Vergleich zu dem mit Bezug zur Figur 1 beschriebenen ersten

Ausführungsvariante des Verfahrens, erfolgt das erste sowie das zweite

Auftragen des Klebstoffs nicht unter Verwendung von Dispensern 30, 31, sondern mittels Auftragsköpfen 44, 46. Durch erste Auftragsköpfe 44 wird auf die erste Separatorfolie 12 sowohl im ersten äußeren Bereich 52 als auch im zweiten äußeren Bereich 56 der erste Klebstoffauftrag 16 vorgenommen, wobei der Klebstoff in Form eines Musters abgegeben wird, welches entlang einer Linie angeordnete Klebstoffpunkte 50 so umfasst. In Transportrichtung 40 gesehen, schließt sich nach dem ersten Auftragen ein erstes teilweises Aushärten an, wobei hierzu wieder erste Lichtquellen 32 verwendet werden. Nach dem teilweisen Aushärten wird die Elektrodeneinheit 20 auf die erste Separatorfolie 12 aufgelegt, wobei wieder die erste Aktivmaterialschicht 22 vollständig im inneren Bereich 54 aufliegt und direkt mit der ersten Separatorfolie 12 in Verbindung steht. Das Ableiterfähnchen 28 ragt wieder über die erste Separatorfolie 12 hinaus und kann gegebenenfalls auf einem oder auf mehreren der

Klebstoffpunkte 50 des ersten Klebstoffauftrags 16 aufliegen.

An das Auflegen der Elektrodeneinheit 20 schließt sich ein zweites Auftragen von Klebstoff an, welches mittels zweiten Auftragsköpfen 46 erfolgt. Auch für das zweite Auftragen wird dasselbe Auftragsmuster verwendet, so dass die

Klebstoffpunkte 50 des zweiten Klebstoffauftrags 18 deckungsgleich mit den Klebstoffpunkten 50 des ersten Klebstoffauftrags 16 aufgetragen werden und somit auf diesem liegen. Es schließt sich ein zweites teilweises Aushärten des Klebstoffes an, wofür wieder zweite Lichtquellen 33 verwendet werden. Daran schließt sich das Auflegen der zweiten Separatorfolie 14 an, wobei die zweite Separatorfolie 14 wieder mithilfe der Umlenkwalze 38 auf die zweite

Aktivmaterialschicht 26 der Elektrodeneinheit 20 sowie den im ersten äußeren Bereich 52 bzw. dem zweiten äußeren Bereich 56 vorhandenen Klebstoff angedrückt wird.

Gegebenenfalls schließt sich ein vollständiges Aushärten des Klebstoffs unter Verwendung von dritten Lichtquellen 34 an.

Figur 6 zeigt die zweite Ausführungsvariante des Herstellungsverfahrens in einer schematischen Ansicht von oben. In dieser Ansicht ist gut zu erkennen, dass die Klebstoffpunkte 50 jeweils im ersten äußeren Bereich 52 sowie im zweiten äußeren Bereich 56 aufgetragen werden, so dass der innere Bereich 54 frei von Klebstoff bleibt. Die Elektrodeneinheit 20 liegt dabei abgesehen von ihrem Ableiterfähnchen 28 vollständig im inneren Bereich 54 auf der ersten

Separatorfolie 12 auf.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.