Titel

Verfahren zur Herstellung einer Elektrode und Vorrichtung zur

Herstellung einer Elektrode

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Elektrode.

Elektroden sind allgemein bekannt und stellen einen Bestandteil von Batterien dar.

Typischerweise besteht eine Elektrode, die für eine Batterie vorgesehen ist, aus einem Elektrodensubstrat, vorzugsweise einer Metallfolie, und einer Beschichtung. Die

Beschichtung, vorzugsweise eine Schicht Aktivmaterial, wird üblicherweise auf das

Elektrodensubstrat aufgetragen, wobei sich die Beschichtung nicht über den gesamten Bereich des Elektrodensubstrats erstreckt. Typischerweise ist die Beschichtung so ausgebildet, dass die Metallfolie an ihren Randbereichen unbeschichtet bleibt. Diese nichtbeschichteten Bereiche dienen der Elektrode als Abieiter. Entscheidend für die Qualität der Elektrode ist die gleichförmige bzw. gleichmäßige Beschichtung. Minderwertige

Elektroden können die Performance der späteren Batterie nachteilig beeinflussen. In der Regel wird die Qualität der Elektrode durch die Beschaffenheit der Beschichtung an seinen Randbereichen abgewertet, da die Form der Ränder und deren Positionierung

herstellungsbedingten Schwankungen unterliegen. Ist die Metallfolie auf zwei

gegenüberliegenden Seiten beschichtet, kann ein Versatz der zwei beschichteten Bereiche zueinander dazu führen, dass die beiden Beschichtungsschichten nicht deckungsgleich übereinanderliegen und dadurch die Qualität der Elektrode derart gemindert wird, dass die Elektrode für eine Batterie unbrauchbar wird. Alternativ schlägt der Stand der Technik daher vor, die Metallfolie komplett mit einem Aktivmaterial zu beschichten und anschließend mittels Laserablation den Abieiter freizulegen. Dabei wird in nachteiliger weise großflächig Aktivmaterial abgetragen, wodurch eine große Menge von Aktivmaterial nutzlos verbraucht wird. Ist man darüber hinaus daran interessiert, die Elektroden beidseitig zu beschichten, ergibt sich das Problem, dass ein für den Transport des Elektrodensubstrats vorgesehenes Beförderungsmittel keine Möglichkeit hat, die Elektrode zu greifen ohne die Beschichtung zu kontaktieren. Durch das Kontaktieren der Beschichtung durch das Berförderungsmittel besteht die Gefahr, die Beschichtungsschicht zu verschmutzen und/oder zu deformieren. Als Resultat wird die Qualität der Beschichtung und damit der Elektrode reduziert.

Offenbarung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, kostengünstig Elektroden zu realisieren, deren Beschichtung homogene und gleichmäßige Ränder bzw. Kanten aufweist, wobei

Homogenität und Gleichförmigkeit sowohl die Positionierung auf dem Elektrodensubstrat als auch das Höhenprofil der Beschichtung betrifft. Außerdem wäre es wünschenswert, beidseitig beschichtete Elektroden zu realisieren, deren Beschichtungen im Wesentlichen deckungsgleich übereinander liegen.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode, wobei in einem ersten Verfahrensschritt eine Beschichtung, derart auf ein Elektrodensubstrat, aufgetragen wird, dass mindestens ein beschichteter Bereich und mindestens ein nichtbeschichteter Bereich gebildet werden, wobei der beschichtete Bereich eine Beschichtung aufweist und der nichtbeschichtete Bereich keine Beschichtung aufweist, und, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt zumindest ein Teil der Beschichtung vom beschichteten Bereich abgetragen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass weniger Beschichtung abgetragen werden muss. Darüber hinaus können vorteilhafter Weise die etablierten Beschichtungsverfahren genutzt werden, um im ersten Verfahrensschritt das Elektrodensubstrat zu beschichten. Damit ist es in vorteilhafter Weise möglich, auf bereits vorhandene Fertigungsanlagen bzw. Teile der Fertigungsanlage zurückzugreifen, und damit auf eine mit Zusatzkosten verbundene neue Anschaffung einer Fertigungsanlage zur Beschichtung zu verzichten. Darüber hinaus wird im zweiten Verfahrensschritt weniger Aktivmaterial abgetragen, wenn das beschichtete Elektrodensubstrat - statt komplett beschichtet zu sein - nichtbeschichte Bereiche aufweist. Dadurch kann in vorteilhafter Weise Aktivmaterial gespart werden, das vom Elektrodensubstrat abgetragen wird.

Es ist dabei vorstellbar, dass die Beschichtung in einem Teil völlig abgetragen wird (d.h. das Elektrodensubstrat wird freilegt) oder in diesem Bereich lediglich partiell abgetragen wird, insbesondere nur ein Teil der Oberfläche der Beschichtung, um ein ebenes Höhenprofil der Beschichtung zu realisieren. Dadurch wird in vorteilhafterweise der Rand der Beschichtung nach dem ersten Verfahrensschritt derart korrigiert bzw. überarbeitet, dass die Beschichtung homogen und gleichförmig hinsichtlich Positionierung und Höhenprofil ausgestaltet ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Elektrodensubstrat um eine Metallfolie und/oder bei der Beschichtung um Aktivmaterial. Insbesondere ist Elektrode vorgesehen für eine Batterie, insbesondere einen Lithium-Ionen-Akku, Supercaps oder Ähnliches. Zur Bildung einer Batterie kann die Elektrode beispielsweise aufgewickelt werden oder zusammen mit anderen Elektroden und Separatoren gestapelt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass der Teil der im zweiten Verfahrensschritt abgetragen wird, vor der Abtragung an den nichtbeschichteten Bereich angrenzt. Auf diese Weise ist es in vorteilhafter Weise möglich, „ausgefranste" Teile im Grenzbereich zwischen beschichtetem und nicht beschichtetem Bereich zu korrigieren und eine glatte bzw. geradlinige Kante zwischen beschichtetem und nichtbeschichtetem Bereich zu realisieren. Durch ein vollständiges Abtragen in diesem

Grenzbereich kann vorteilhaft dafür gesorgt werden, dass der Abstand vom Elektrodenrand zum Rand des beschichten Bereichs konstant bleibt, wodurch eine gleichmäßige

Positionierung auf dem Elektrodensubstrat realisierbar ist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass durch den zweiten Verfahrensschritt der Abstand vom Elektrodenrand zum Rand des beschichteten Bereichs für verschiedene Elektroden einer Produktionsserie konstant bleibt. Dabei ist das Abtragen der Beschichtung nicht auf eine Vorzugsrichtung begrenzt. Es ist beispielsweise vorstellbar, dass das Elektrodensubstrat als quasiendloses Band vorliegt, das in einem ersten Verfahrensschritt entlang einer Laufrichtung nicht durchgängig beschichtet wird, und das Abtragung im zweiten Verfahrensschritt sowohl entlang einer im Wesentlichen parallel zur Laufrichtung verlaufenden Richtung als auch im Wesentlichen senkrecht zur Laufrichtung verlaufenden Richtung erfolgt. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die gefertigte Elektrode einen rechteckig geformten beschichteten Bereich aufweist und das Elektrodensubstrat an allen Rändern der Elektrode nichtbeschichtet ist.

In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das Elektrodensubstrat einen Elektrodensubstratrand umfasst und der nichtbeschichtete Bereich am

Elektrodensubstratrand angeordnet ist. Dabei ist ein solch nichtbeschichteter Bereich besonders dazu geeignet, als Abieiter für die Elektrode bzw. eine Batterie zu dienen. Es kann sich dabei als Vorteil herausstellen, die nichtbeschichteten Bereich als Abieiter zu verwenden, wenn das verwendete Abtragungsverfahren die Beschichtung unvollständig bzw. nur teilweise vom Elektrodensubstrat entfernt und dadurch die elektrischen Eigenschaften des Abieiters, wie beispielsweise seine Leitfähigkeit, negativ beeinflusst werden. Es ist auch vorstellbar, dass der Abtragungsprozess selbst die Eigenschaften des zukünftigen Abieiters negativ beeinflusst. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform besteht stattdessen die Möglichkeit, einen Teil des Elektrodensubstrats zu verwenden, der im Rahmen des

Herstellungsprozesses in vorteilhafter Weise gar nicht bzw. nur minimal beschichtet wurde. In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das beschichtete

Elektrodensubstrat während der Abtragung mit Hilfe eines Beförderungsmittels transportiert wird. Es ist dabei vorgesehen, dass eine Abtragungseinheit bzw. ein Abtragungsmittel, ortsfest angeordnet ist, während das beschichtete Elektrodensubstrat relativ zum

Abtragungsmittel transportiert wird. Dadurch kann in vorteilhafter Weise dafür gesorgt werden, dass das Verfahren als Herstellungsbestandteil in die Fertigung von Batterien integriert werden, wobei die Fertigung beispielsweise auch das Aufwickeln der Elektrode oder das Stapeln von mehreren Elektrode und mehreren Separatoren umfasst.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der

nichtbeschichtete Bereich vom Beförderungsmittel und/oder einer Führungseinrichtung zur Beförderung und/oder Führung des Elektrodensubstrat genutzt wird. Es ist dabei vorteilhaft, dass der nichtbeschichtete Bereich dafür geeignet ist, dem Beförderungsmittel eine

Kontaktstelle zur Verfügung zu stellen, damit das Beförderungsmittel eine für den Transport notwendige Kraft auf das beschichtete Elektrodensubstrat übertragen kann, ohne die Beschichtung zu berühren und damit möglicherweise diese Beschichtung zu beschädigen. Genauso ist es denkbar, dass der nichtbeschichtete Bereich dafür vorgesehen ist, die Bewegungsfreiheit des beschichteten Elektrodensubstrats beim Transport einzuschränken, um beispielsweise mögliche seitliche Verschiebungen des beschichteten

Elektrodensubstrats zu verhindern bzw. in ihrer Amplitude auf ein Maß zu begrenzen, das keinen negativen Einfluss auf die Herstellung der Elektrode oder der Batterie nimmt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass durch das Abtragen eines Teils der Beschichtung ein weiterer nichtbeschichtete Bereich gebildet wird und/oder ein Teil der Beschichtung zwischen zwei beschichteten Bereichen abgetragen wird. Dadurch können in vorteilhafter Weise in einem Herstellungsprozess, der den ersten und den zweiten Verfahrensschritt umfasst, eine Vielzahl Elektroden erzeugt werden. Dazu ist es vorgesehen, nach dem zweiten Verfahrensschritt das beschichtete Elektrodensubstrat derart zu zerteilen, dass nichtbeschichtete und/oder weitere nichtbeschichtete Bereiche die Ränder der fertigen Elektrode bilden. Der nichtbeschichtete Bereich erstreckt sich vorzugsweise parallel und/oder senkrecht entlang der Haupterstreckungsrichtung des Elektrodensubstrats bzw. der vorzugsrichtung der Beschichtung durch die Beschichtung. Auf diese Weise können insbesondere hintereinander oder nebeneinander eine Mehrzahl von beschichteten Elektrodenbereichen erzeugt werden und somit eine effiziente Massenherstellung von Elektroden erzielt werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Abtragung mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise Laserlicht, erfolgt. Als

Abtragungseinheit ist dann beispielsweise ein Laser vorgesehen. Die Abtragung mittels elektromagnetischen Wellen kann dafür sorgen, dass in vorteilhafter möglichst präzise und schnell die Beschichtung vom beschichteten Elektrodensubstrat abgetragen werden kann. In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die elektromagnetischen Wellen mit Hilfe einer Fokussierungseinrichtung auf den abzutragenden Teil des beschichteten Bereichs fokussiert werden. Es ist beispielsweise vorstellbar, dass der Strahlquerschnitt mit Hilfe von Linsen verjüngt wird, wenn die Abtragung auf eine geringere Teilfläche des beschichteten Bereichs beschränkt werden soll. Dadurch kann derselbe Abtragungseffekt bei vergleichsweise geringerem Energieaufwand erzielt werden. Auf diese Weise lassen sich Energiekosten bei der Herstellung der Elektrode reduzieren, da mit geringerem Querschnitt bei gleicher Laserleistung höhere Intensitäten, insbesondere Ablationsintensitäten erzielbar sind. Es ist auch vorstellbar, dass ein Linsensystem vorgesehen ist, dass den Grad der Fokussierung an den benötigten Aufwand anpasst, der für die Abtragung der Beschichtung erforderlich ist.

In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass auf einer entlang der senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Elektrodensubstrats verlaufenden Richtung

gegenüberliegenden Seiten des Elektrodensubstrats beschichtete Bereiche und

nichtbeschichtete Bereiche gebildet werden. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, bei beidseitig beschichteten Elektrodensubstraten dafür zu sorgen, dass die

gegenüberliegenden bzw. untereinanderliegenden Beschichtungen deckungsgleich angeordnet sind. Insbesondere können auch solche beidseitig beschichteten

Elektrodensubstrate nachgebessert werden, die andernfalls wegen der unzureichenden Deckungsgleichheit ihrer Beschichtung entsorgt worden wären. Dadurch kann in vorteilhafter Weise auf das Entsorgen bzw. aufwendige Recyceln eines beidseitig beschichteten

Elektrodensubstrats verzichtet werden, wenn die beiden gegenüberliegenden

Beschichtungen nach der Beschichtungen nicht die nötige Deckungsgleichheit aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass für den zweiten Verfahrensschritt das Elektrodensubstrat positioniert wird, wobei mit Hilfe eines Detektionsmittels der nichtbeschichtete und/oder der beschichtete Bereich und/oder die Grenze zwischen nichtbeschichtetem und beschichtetem Bereich zur Positionierung genutzt wird. Dabei ist es vorgesehen, dass das Detektionsmittel die Position des Elektrodensubstrats feststellt, beispielsweise in dem eine Kamera zumindest einen Teil des Elektrodensubstrats beobachtet. Weicht die festgestellte, d. h. die tatsächliche Position von einer Sollposition ab, ist es vorgesehen, dass die Position des Elektrodensubstrats solange geändert wird bis die tatsächliche Position der Sollposition entspricht. Mittels dieses Positionierungsvorgangs kann die Genauigkeit, mit der die Kante des beschichteten Bereichs auf dem Elektrodensubstrat angeordnet wird, in vorteilhafter Weise noch weiter verbessert werden. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Herstellung einer Elektrode, insbesondere nach einem der oben beschriebenen Verfahren, wobei die Vorrichtung eine Beschichtungseinheit aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie in einem ersten Verfahrensschritt auf dem Elektrodensubstrat beschichtete Bereich und

nichtbeschichtete Bereiche bildet, und, wobei die Vorrichtung des Weiteren ein

Abtragungseinheit aufweist, die derart ausgestaltet ist, dass ein Teil der Beschichtung im beschichteten Bereich in einem zweiten Verfahrensschritt abtragbar ist. Mit einer solchen Vorrichtung lässt sich in vorteilhafter Weise eine Elektrode realisieren, deren Grenze zwischen beschichtetem und nichtbeschichtetem Bereich eine geradlinige Kante bildet, deren Beschichtung ein ebenes Höhenprofil hat und deren Beschichtungen deckungsgleich ist, wenn es sich um ein beidseitig beschichtetes Elektrodensubstrat handelt.

In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Vorrichtung ein

Beförderungsmittel umfasst, das derart ausgestaltet ist, dass das Elektrodensubstrat relativ zur Abtragungseinheit bewegbar ist. Dadurch kann in vorteilhafterweise das

Elektrodensubstrat bewegt werden, während die Abtragung von Teilen der Beschichtung erfolgt.

In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Vorrichtung ein

Detektionsmittel aufweist. Das Detektionsmittel unterstützt in vorteilhafter und

unkomplizierter weise die genaue Positionierung des Elektrodensubstrats in der Vorrichtung und sorgt dadurch dafür, dass die Grenze zwischen beschichteten und nichtbeschichtetem Bereich eine geradlinige Kante bildet, die Beschichtung ein ebenes Höhenprofil hat und/oder die Beschichtungen deckungsgleich sind, wenn es sich um ein beidseitig beschichtetes Elektrodensubstrat handelt. In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Abtragungseinheit direkt vor einer Kalandriereinheit und/oder direkt nach einer Trocknungseinrichtung zur Trocknung des beschichteten Elektrodensubstrats in einer Anlage zur Herstellung von Batterien angeordnet ist. Eine solche Anordnung erweist sich insofern als vorteilhaft, als dass sie einfach und unkompliziert in den Herstellungsprozess einer Batterie intergrierbar ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den

Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten

Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen

Erfindungsgedanken nicht einschränken. Kurze Beschreibung der Figuren

Die Figuren 1 a bis d zeigen die Entstehungsgeschichte einer einseitig beschichteten Elektrode gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren in einer Draufsicht, beginnend mit einem nichtbeschichteten Elektrodensubstrat (Figur 1 a), nach dem ersten Verfahrensschritt (Figur 1 b) und nach dem zweiten Verfahrensschritt (Figur 1 c und Figur 1 d ) .

Die Figuren 2 a bis d zeigen die Entstehungsgeschichte einer einseitig beschichteten Elektrode gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren als Querschnitt, beginnend mit einem nichtbeschichteten Elektrodensubstrat (Figur 2a), nach dem ersten Verfahrensschritt (Figur 2b) und nach dem zweiten Verfahrensschritt (Figur 2c und Figur 2d ).

Die Figuren 3 a bis d zeigen die Entstehungsgeschichte einer beidseitig beschichteten Elektrode gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren als Querschnitt, beginnend mit einem nichtbeschichteten Elektrodensubstrat (Figur 2a), nach dem ersten Verfahrensschritt (Figur 2b) und nach dem zweiten Verfahrensschritt (Figur 2c und Figur 2d ).

Die Figuren 6 a und b zeigen einen Teil der Entstehungsgeschichte einer Elektrode gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in einer weiteren Ausführungsform. Figur 7 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung einer Elektrode gemäß einem

erfindungsgemäßen Verfahren.

Ausführungsformen der Erfindung In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt. Die Figuren 1 a bis d verfolgen den Herstellungsprozess einer einseitig beschichteten Elektrode 1 aus einer Draufsicht gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren anhand von Momentaufnahmen zu Beginn, während und nach Abschluss des Verfahrens. Figur 1 a illustriert dabei ein nichtbeschichtetes Elektrodensubstrat 39 mit einer

Haupterstreckungsebene und einem Elektrodensubstratrand 41 . Typischerweise handelt es sich bei dem nichtbeschichteten Elektrodensubstrat 39 um eine Metallfolie. Es ist aber auch vorstellbar, dass das nichtbeschichtete Elektrodensubstrat 39 als quasi-endloses Band vorliegt, das kontinuierlich dem Herstellungsprozess der Elektrode zugeführt wird. Wird das nichtbeschichtete Elektrodensubstrat 39 als quasi-endloses Band einer Beschichtungseinheit zugeführt, gibt die Laufrichtung des Bandes durch die Beschichtungseinheit in der Regel eine Vorzugsrichtung A vor, entlang der eine Beschichtung 2 auf das nichtbeschichtete Elektrodensubstrat 39 aufgetragen wird. In Figur 1 b ist gezeigt wie eine Beschichtung 2 gemäß einem ersten Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens entlang einer Vorzugsrichtung A ein beschichtetes Elektrodensubstrat 40 in beschichteter Bereiche 3 und nichtbeschichtete Bereiche 4 unterteilt. Dabei weist der beschichtete Bereich 3 zwei Ränder 8 auf, die im Wesentlichen parallel zueinander und im Wesentlichen parallel zu einem der Elektrodensubstratränder 41 verlaufen. Es ist zu erkennen, dass nach dem ersten

Verfahrensschritt keiner der Ränder des beschichteten Bereichs 8 eine glatte und scharfe Kante bildet. Stattdessen variiert jeweils der Abstand zwischen Elektrodensubstratrand 41 und Rand des beschichteten Bereichs 8 entlang der Vorzugsrichtung A. Insbesondere unterliegen diese Abstandsvariationen Schwankungen, die ihre Ursache im

Beschichtungsprozess haben, und sind stochastisch entlang der Vorzugsrichtung A verteilen. Im Zustand nach dem ersten Verfahrensschritt kann das beschichtete

Elektrodensubstrat 40, insbesondere der Rand des beschichteten Bereichs 8, nicht die Qualität aufweisen, die beispielsweise für die Integration als Elektrode in eine Batterie wünschenswert wäre. In einem zweiten Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen

Verfahrens wird ein Teil der Beschichtung 2 abgetragen, beispielsweise durch Laserablation. Figur 1 c zeigt das beschichtete Elektrodensubstrat nach dem zweiten Verfahrensschritt, wobei zum besseren Verständnis die abgetragene Beschichtungen 5 als gepunktete

Bereiche Bestandteil der Figur sind, aber zu dem Zeitpunkt der Momentaufnahme nicht mehr vorhanden sind. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, eine Elektrode 1 zu realisieren, wie sie in Figur 1 d dargestellt ist, wobei der Rand des beschichteten Bereichs 8 eine gerade Kante bildet. Der Abstand 15 zwischen dem Rand des beschichteten Bereichs 8 und dem Elektrodensubstratrand 41 bleibt entlang der Kante bzw. entlang der

Vorzugsrichtung A in vorteilhafter Weise konstant. Als Resultat wird der Elektrode ein nichtbeschichteter Bereich 4 zur Verfügung gestellt, der der Elektrode 1 als Abieiter 6 dienen kann. Insbesondere ist es vorgesehen, dass nach dem zweiten Verfahrensschritt Abieiter 6 an zwei Elektrodensubstraträndern 41 angeordnet sind. Liegt das beschichtete Elektrodensubstrat 40 nach dem zweiten Verfahrensschritt als quasi-endloses Band vor, ist es insbesondere vorgesehen, das quasiendlose Band zu teilen, um Elektroden 1 zur

Verfügung zu stellen, die vorzugsweise als Bauteil einer Batterie Verwendung finden können. Zur Bildung einer Batterie ist es dabei üblich, die Elektrode 1 aufzuwickeln oder zusammen mit anderen Elektroden und Separatoren zu stapeln.

Die Figuren 2 a bis d verfolgen den Herstellungsprozess einer einseitig beschichteten Elektrode 1 gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren anhand von Momentaufnahmen zu Beginn, während und nach Abschluss des Verfahrens, wobei die Elektrode im Querschnitt dargestellt ist. Nach dem das nichtbeschichtete Elektrodensubstrat 39 aus Figur 2a in einem ersten Verfahrensschritt mit einer Beschichtung 2 versehen wurde, weist das in Figur 2b illustriert beschichtete Elektrodensubstrat 40 beschichtete Bereich 3 und nichtbeschichtete Bereiche 4 auf. Es ist zu erkennen, dass der Rand 8 des beschichteten Bereichs keine scharfe Kante bildet, die senkrecht zur Haupterstreckungsebene verläuft. Stattdessen wird durch den Beschichtungsprozess ein beschichteter Bereich 3 realisiert, der vom

Elektrodensubstratrand 41 gesehen sukzessive an Höhe zunimmt. Insbesondere bilden sich Kuppen aus, d. h. Bereiche, in denen die Beschichtung 2 höher ist als in den anderen Bereichen der Beschichtung. Diese Überhöhungen bzw. Unebenheiten im Höheprofil der Beschichtung können sich nachteilig auf das Stapeln von Elektroden mit Separatoren auswirken, weil sie unter Umständen verhindern, dass nicht die ganze Fläche der

Beschichtung an einem Separator oder an einer anderen beschichteten Elektrode anliegt. Dies führt nachteilig dazu, dass sich möglicherweise gestapelte Schichten - auf Grund der reduzieren Reibungswirkung zwischen ihnen - relativ zueinander bewegen können. Wird darüber hinaus eine Mehrzahl von Elektroden gestapelt, ist damit zu rechnen, dass die Überhöhungen in der Beschichtung zu unnötig erhöhten Platzbedarf für die gestapelten Elektroden führen. In einem zweiten Verfahrensschritt wird ein Teil der Beschichtung derartig abgetragen, dass sowohl die Überhöhung bzw. die Kuppe als auch die sukzessive Zunahme der Beschichtung in der Höhe verschwinden. Dies zeigt Figur 2 c, in der die abgetragen Beschichtung als gepunkteter Bereich 5 dargestellt ist. Es ist aber auch vorstellbar, dass in einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere im zweiten Verfahrensschritt, Überhöhungen in der Beschichtung abgetragen werden, die nicht unmittelbar am Rand des beschichteten Bereichs 4 angeordnet sind sondern beispielsweise in der Mitte des beschichteten Bereichs. In solchen Situationen ist es vorzugsweise vorgesehen, dass nur ein Teil der Beschichtung abgetragen wird. Insbesondere wird nur so viel abgetragen, dass die Beschichtung 2 im beschichteten Bereich 3 ein ebenes Höhenprofil aufweist. Die fertige Elektrode 1 nach dem zweiten Verfahrensschritt zeigt Abbildung 2d. Die dargestellte einseitig beschichtete Elektrode 1 weist in vorteilhafter Weise eine Beschichtung 2 mit einem ebenen Höhenprofil auf und einen Rand 8, der eine Kante bildet, die senkrecht zur Haupterstreckungsebene verläuft. Die Figuren 3 a bis d verfolgen den Herstellungsprozess einer beidseitig beschichteten

Elektrode 1 gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren anhand von Momentaufnahmen zu Beginn, während und nach Abschluss des Verfahrens, wobei die als Querschnitt dargestellt ist. Nach dem das nichtbeschichtete Elektrodensubstrat aus Figur 3a in einem ersten Verfahrensschritt beschichtet wurde, weist das in Figur 3b illustrierte beschichtete

Elektrodensubstrat auf beiden Seiten beschichtete Bereiche 3 und nichtbeschichtete

Bereiche 4 auf. Dabei sind die auf den beiden Seiten beschichten Bereiche so angeordnet, dass eine obere Beschichtung 21 und eine untere Beschichtung 22 einander entlang einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene verlaufenden Richtung im Wesentlichen

gegenüberliegen, wobei das Elektrodensubstrat 40 zwischen oberer und unterer

Beschichtung 21 und 22 angeordnet ist. Figur 3b illustriert aber auch, dass nach dem ersten Verfahrensschritt die obere Beschichtung 21 und die untere Beschichtung nicht

deckungsgleich angeordnet sind, d. h. die Ränder 8 von der oberen Beschichtung 22 und der unteren Beschichtung 21 liegen nicht übereinander. In einem solchen Zustand mit deckungsungleichen Beschichtungen ist ein beschichtetes Elektrodensubstrat für die

Integration als Elektrode in eine Batterie ungeeignet. In einem zweiten Verfahrensschritt wird so viel Beschichtung abgetragen, dass die Ränder 8 von oberer und unterer Beschichtung 22 und 21 entlang einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene verlaufenden Richtung übereinanderliegen. Figur 3 c illustriert gepunktet die abgetragenen Bereiche 5 der

Beschichtung. In einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass im ersten Verfahrensschritt die beidseitige Beschichtung derartig erfolgt, dass beispielsweise die Ränder der unteren Beschichtung immer unter der oberen Beschichtung angeordnet sind, z.B. indem die obere Beschichtung breiter ist als die untere Beschichtung. In dieser alternativen Ausführungsform ist es möglich, in einem zweiten Verfahrensschritt nur Teile der Beschichtung von der oberen Beschichtung abzutragen. Figur 3 d zeigt die Elektrode nach dem zweiten Verfahrensschritt, wenn die obere und untere Beschichtung 21 und 22 in vorteilhafter Weise deckungsgleich übereinanderliegen und auf beiden Seiten des Elektrodensubstrats 40 angeordnet sind. In diesem Fall liegen die Ränder 8 der unteren und oberen Beschichtung übereinander. Die Figuren 4 a bis d verfolgen den Herstellungsprozess einer einseitig, entlang einer

Vorzugsrichtung A nichtdurchgängig beschichteten Elektrode 1 aus einer Draufsicht gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren anhand von Momentaufnahmen zu Beginn, während und nach Abschluss des Verfahrens. Nachdem das nichtbeschichtete Elektrodensubstrat 39 aus Figur 4a in einem ersten Verfahrensschritt mit einer nichtdurchgängigen, entlang einer Vorzugsrichtung A verlaufenden Beschichtung 2 versehen wurde, weist das in Figur 4b illustriert beschichtete Elektrodensubstrat 40 beschichtete Bereich 3 und nichtbeschichtete Bereiche 4 auf. Es ist zu erkennen, dass die beschichteten Bereiche 3 im Grenzbereich zu den nichtbeschichteten Bereichen 4 ausgefranst sind, d. h. keine scharfen bzw. geraden Kanten ausgebildet sind. In einem zweiten Verfahrensschritt wird die Beschichtung 2 derart abgetragen, dass sowohl entlang der Vorzugsrichtung A als auch in eine senkrecht dazu verlaufende Richtung jeweils im Grenzbereich von beschichteten und nichtbeschichteten Bereich 3 und 4 eine scharfe bzw. gerade Kante entsteht. Figur 4 c stellt gepunktet die abgetragenen Bereiche 5 dar. Alternativ kann die Beschichtung 2 derart abgetragen werden, dass ein vorbestimmter und gewünschter Kantenverlauf durch den zweiten Verfahrensschritt realisiert wird. Figur 4d zeigt die Elektrode 1 nach dem zweiten Verfahrensschritt, wenn der beschichtete Bereiche 3 der Elektrode 1 als rechteckige Flächen mit jeweils scharfen und glatten Kantenverläufen ausgebildet sind. Die rechteckig geformten, beschichteten Bereiche 3 ordnen sich entlang der Vorzugsrichtung A mit einem Abstand zueinander auf dem beschichteten Elektrodensubstrat an. Insbesondere ist es vorgesehen, das

Elektrodensubstrat 2 an den nichtbeschichteten Bereichen 4 zwischen den beschichteten Bereichen 3 aufzutrennen, um eine Mehrzahl von flachen, rechteckig beschichteten

Elektroden zu erhalten, die beispielsweise gestapelt einen Teil einer Batterie bilden.

Die Figuren 5 a bis d verfolgen den Herstellungsprozess einer beidseitig, entlang einer Vorzugsrichtung A nichtdurchgängig beschichteten Elektrode 1 aus einer Draufsicht gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren anhand von Momentaufnahmen zu Beginn, während und nach Abschluss des Verfahrens. Nachdem jede Seite des nichtbeschichteten

Elektrodensubstrats 39 aus Figur 5a in einem ersten Verfahrensschritt mit einer

nichtdurchgängigen, entlang einer Vorzugsrichtung A verlaufenden Beschichtung 2 versehen wurde, weist das in Figur 4b illustriert beschichtete Elektrodensubstrat 40 beschichtete Bereich 3 und nichtbeschichtete Bereiche 4 auf. Dabei sind die auf den beiden Seiten beschichten Bereiche 3 so angeordnet, dass eine obere Beschichtung 21 und eine untere Beschichtung 22 einander entlang einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene

verlaufenden Richtung im Wesentlichen gegenüberliegen, wobei das Elektrodensubstrat 40 zwischen oberer und unterer Beschichtung 21 und 22 angeordnet ist. Figur 5b illustriert aber auch, dass nach dem ersten Verfahrensschritt die obere Beschichtung 21 und die untere Beschichtung nicht deckungsgleich angeordnet sind, d. h. die Ränder 8 von der oberen Beschichtung 22 und der unteren Beschichtung 21 liegen nicht übereinander. Dies gilt sowohl in eine entlang der Vorzugsrichtung verlaufende Richtung als auch in eine senkrecht dazu verlaufende Richtung. Zur Verdeutlichung ist als gestrichelte weiße Linie der

Kantenverlauf der unteren Beschichtung 22 eingezeichnet. Mit deckungsungleichen

Beschichtungen ist ein beschichtetes Elektrodensubstrat 40 für die Integration als Elektrode 1 in eine Batterie ungeeignet. In einem zweiten Verfahrensschritt wird die Beschichtung 2 derart abgetragen, dass die übrigbleibenden oberen und unteren Beschichtungen 21 und 22 deckungsgleich übereinanderliegen. Insbesondere liegt sowohl der Rand der oberen Beschichtung 21 , der sich parallel zur Vorzugsrichtung A erstreckt als auch der, der sich senkrecht zur Vorzugsrichtung A erstreckt über den entsprechenden Rändern der unteren Beschichtung 22. Die obere und untere Beschichtung 21 und 22 liegen dann derart deckungsgleich übereinander, dass die entstandene Elektrode Bestandteil einer Batterie werden kann.

Die Figur 6 a und b verfolgen den Herstellungsprozess einer Elektrode 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Draufsicht. Figur 6 a zeigt das beschichtete Elektrodensubstrat 40 nach dem ersten Verfahrensschritt, wobei das beschichtete Elektrodensubstrat 40 beschichtete Bereiche 3 aufweist, die entlang der Vorzugsrichtung A zueinander benachbart angeordnet sind. Im zweiten Verfahrensschritt wird derart ein Teil der Beschichtung 2 abgetragen, dass ein weiterer nichtbeschichteter Bereich 4' entsteht. Dadurch sind die beschichteten Bereiche 3 nach dem zweiten

Verfahrensschritt ebenfalls in die senkrecht zur Vorzugsrichtung verlaufende Richtung zueinander benachbart angeordnet. Eine Elektrode 1 mit den entlang einer senkrecht zur Vorzugsrichtung A verlaufenden Richtung benachbarten beschichteten Bereichen 3 zeigt Figur 6b. In einer alternativen Ausführungsform weist das beschichtete Elektrodensubstrat 40 nach dem ersten Verfahrensschritt nur einen einzigen beschichteten Bereich 3 auf, und durch den zweiten Verfahrensschritt werden ein oder mehrere weitere nichtbeschichtete Bereiche 4' durch die Abtragung der Beschichtung erzeugt. In dieser Ausführungsform des Verfahrens können in einem Herstellungsprozess einer Elektrode, der den ersten und zweiten Verfahrensschritt umfasst, eine Vielzahl von Elektroden 1 erzeugt werden, wenn beispielsweise das beschichtete Elektrodensubstrat 40 nach dem zweiten Verfahrensschritt derart geteilt bzw. durchtrennt wird, das zumindest ein beschichteter Bereich 3 auf dem abgetrennten Abschnitt des beschichteten Elektrodensubstrat übrig bleibt.

In Figur 7ist eine Abtragungseinheit für eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100 zur Herstellung einer Elektrode dargestellt, bestehend aus einem in x-Richtung beweglichen Rahmen 10, an dem vier Laserquellen 20 angeordnet sind, die jeweils zur Emission von Laserlicht 25 vorgesehen sind. In der dargestellten Abtragungseinheit ist ein beidseitig beschichtetes Elektrodensubstrat 40 mit beschichteten Bereichen 3 und nichtbeschichteten Bereichen 4 derart angeordnet, dass Laserlicht 25 aus den Laserquellen 20 direkt auf den bzw. die abzutragenden Teile der Beschichtung fällt. Damit der oder die Teile der

Beschichtung 2 abgetragen werden, die abgetragen werden müssen um eine hochqualitative Elektrode zu realisieren, ist es entscheidend, die beschichtete Elektrodenfolie relative zur Abtragungseinheit zu positionieren. Zur Unterstützung der Positionierung ist am beweglichen Rahmen 10 ein Detektionsmittel 30 angeordnet. Das Detektionsmittel registriert

beispielsweise ein seitliches Verschieben des Elektrodensubstrats 40, wenn sich die Position des Elektrodensubstratrands 41 relativ zu einer Sollposition verändert. Mit Hilfe des

Detektionsmittel 30 kann der bewegliche Rahmen 10 so nachgeführt werden, dass das Elektrodensubstrat 40 im Wesentlichen immer in der Sollposition bleibt.. Mit Hilfe einer solchen Abtragungseinheit ist man in der Lage, in vorteilhafter Weise beispielweise eine beidseitig beschichtete Elektrode zu realisieren, deren obere und untere Beschichtung 21 und 22 deckungsgleich sind. Es ist dabei auch vorstellbar, dass während der Abtragung das Elektrodensubstrat 40 von einem Beförderungsmittel transportiert wird.

Bezugszeichenliste

1 Elektrode

2 Beschichtung

3 beschichteter Bereich

4 nichtbeschichteter Bereich

4' weiterer nichtbeschichteter Bereich

5 abgetragene Beschichtung

6 Abieiter

8 Kante/Rand des beschichteten Bereichs

10 beweglicher Rahmen

15 Abstand zwischen Rand des beschichteten Bereichs und Elektrodensubstratrand

20 Lichtquelle

21 obere Beschichtung

22 untere Beschichtung

25 Laserlicht

30 Detektionsmittel

39 nichtbeschichtetes Elektrodensubstrat

40 Elektrodensubstrat

41 Elektrodensubstratrand

100 Vorrichtung

A Vorzugsrichtung der Beschichtung

X Bewegungsrichtung des beweglichen Rahmens