Verfahren zum Herstellen eines Stapels von Elektrodenblättern sowie Schneidvorrichtung und Abstandselement, Ablängeinrichtung dafür

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Stapels von Elektrodenblättern. Im Rahmen des Verfahrens werden eine Mehrzahl von Elektrodenfolien gemeinsam abgelängt und die abgelängten Teile der Elektrodenfolien, die Elektrodenblätter, aufeinander gestapelt. Die Elektrodenblätter werden insbesondere in einer Batteriezelle, bevorzugt einer Sekundärbatteriezelle eingesetzt.

Für den Antrieb von Kraftfahrzeugen werden vermehrt Batterien, insbesondere Lithium-Ionen- Batterien eingesetzt. Batterien werden üblicherweise aus Zellen zusammengesetzt, wobei jede Zelle einen Stapel von Elektrodenblättern, nämlich Anoden-, Kathoden- und Separator- Blätter, aufweist. Zumindest ein Teil der Anoden- und Kathodenblätter sind als Stromableiter ausgeführt, zur Ableitung des von der Zelle bereitgestellten Stroms hin zu einem außerhalb der Zelle angeordneten Verbraucher.

Bei der Herstellung einer Lithium-Ionen-Batteriezelle wird ein sogenanntes Trägermaterial, insbesondere ein bandförmiges Trägermaterial, z. B. eine Trägerfolie, bevorzugt beidseitig mit zumindest einem Aktivmaterial beschichtet. Die Trägerfolie bildet einen Stromableiter der Batteriezelle. Das beschichtete Trägermaterial bildet eine Elektrodenfolie, z. B. eine Anode oder eine Kathode.

Andere Trägermaterialien werden mit einem Separatormaterial beschichtet und bilden ebenfalls Elektrodenfolien, nämlich Separatoren.

Die Elektrodenfolie ist insbesondere ein Endlosmaterial, dass durch Schneidprozesse in Elektrodenblätter zerteilt werden kann. Diese Elektrodenblätter können in Batteriezellen eingesetzt werden.

In bekannten Batteriezellen werden die Separatoren regelmäßig größer als die Anoden und die Anoden wiederum größer als die Kathoden ausgeführt. Insbesondere weisen also die Separatoren gegenüber den Anoden eines Stapels ein umlaufendes Übermaß auf, z. B. einen umlaufenden Rand von 1 ,5 Millimetern Breite. Insbesondere weisen die Separatoren gegenüber den Kathoden eines Stapels ein umlaufendes Übermaß auf, z. B. einen umlaufenden Rand von

3 Millimetern. Entsprechend weisen die Anoden gegenüber den Kathoden eines Stapels ein umlaufendes Übermaß auf, z. B. einen umlaufenden Rand von dann 1,5 Millimetern.

Es hat sich als sehr schwierig dargestellt, dieses Übermaß in Hochgeschwindigkeitsstapeleinrichtungen mit einer konstanten Qualität herzustellen. Die übliche Toleranz umfasst hier höchstens 0,5 Millimeter Abweichung. Derzeit wird ein Separator abgelängt und dann in einem Magazin gesammelt. In ähnlicher Weise werden Kathode und Anode in jeweils separaten Magazinen gesammelt. Die einzelnen Elektrodenblätter werden nacheinander aus dem jeweiligen Magazin entnommen (Anode, Separator, Kathode und Separator) und auf einem Drehtisch abgelegt. Eine Kamera wird verwendet, um jedes Elektrodenblatt genau zu positionieren. Dieser Stapelprozess wird auch als Pick-and-Drop- Stapelprozess bezeichnet. Zurzeit benötigt die Positionierung und Platzierung eines einzelnen Elektrodenblatts mindestens 1 Sekunde. Das heißt, ein Stapel von 4 Elektrodenblättern benötigt

4 Sekunden. Eine Batteriezelle mit 30 Stapeln benötigt dann etwa 120 Sekunden. Zudem sind die Elektrodenfolien sehr dünn, insbesondere der Separator ist z. B. nur ca. 0,02 Millimeter dick, und daher schwierig zu transportieren. Es besteht die Gefahr von Faltenbildung. Für die Massenproduktion von Batteriezellen ist ein solches Verfahren nicht geeignet.

Ein anderer Prozess umfasst eine Z-Stapelung. Hier werden Anode und Kathode auf das endgültige Maß abgelängt. Der Separator hat (auch in der Batteriezelle bzw. in dem gebildeten Stapel) die Form einer Spule und macht eine Z-förmige Bewegung. Kathode und Anode werden über dem Z-förmigen Separator positioniert. Der Stapelungsprozess ist schnell, aber es wird mehr Separator an der Biegung um die Anode bzw. Kathode verwendet, was die Kosten und das Gewicht erhöht. Die Biegespannung im Separator ist ungleichmäßig.

Aus der US 2018/0138553 A1 ist eine derartige Stapeleinrichtung für eine Lithium-Ionen Batterie bekannt. Dabei wird ein Separator als Endlosmaterial bereitgestellt und z-förmig gefaltet. Eine Anodenplatte und eine Kathodenplatte werden abwechselnd auf unterschiedlichen Seiten des Separators angeordnet. Der mit den Platten beschichtete Separator wird zu einem Stapel gefaltet.

Aus der US 2014/0212729 A1 ist eine Elektrodenanordnung umfassend zwei Elektroden und zwei Separatoren bekannt. Die Elektroden weisen voneinander unterschiedliche Größen auf. Die Separatoren sind größer als die Elektroden ausgeführt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik angeführten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll ein Verfahren zur Herstellung eines Stapels von Elektrodenblättern vorgeschlagen werden, durch die eine hohe Geschwindigkeit des Herstellungsprozesses bei gleichzeitig geringen Kosten und hoher Produktqualität erreicht werden.

Zur Lösung dieser Aufgaben trägt ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.

Es wird ein Verfahren zum Herstellen eines Stapels von Elektrodenblättern vorgeschlagen. Der Stapel umfasst zumindest zwei entlang einer Stapelrichtung aufeinander angeordnete Elektrodenblätter, die zumindest entlang einer quer zur Stapelrichtung verlaufenden axialen Richtung eine voneinander unterschiedliche Erstreckung aufweisen.

Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte: a) Bereitstellen einer ersten Elektrodenfolie als Endlosmaterial von einer ersten Bereitstellungsvorrichtung, z. B. von einer ersten Rolle; b) Bereitstellen einer zweiten Elektrodenfolie als Endlosmaterial von einer zweiten Bereitstellungsvorrichtung, z. B. von einer zweiten Rolle; c) Zusammenführen der Elektrodenfolien, so dass diese mit ihren jeweils größten Seitenflächen einander gegenüberliegend oder aufeinander angeordnet sind; d) gemeinsames Fixieren der aufeinander angeordneten Elektrodenfolien in einem ersten Abschnitt durch eine erste Klemmvorrichtung; e) Anordnen eines Abstandselements zwischen den Elektrodenfolien in einem zweiten Abschnitt, der entlang der axialen Richtung zwischen dem ersten Abschnitt und den Bereitstellungsvorrichtungen angeordnet ist; f) Verlängern einer Länge zumindest einer der Elektrodenfolien, wobei sich die Länge entlang der Elektrodenfolie zwischen dem ersten Abschnitt und der jeweiligen Bereitstellungsvorrichtung erstreckt, gegenüber der Länge der anderen Elektrodenfolie durch zumindest eine Formgebung des Abstandselements oder ein Bewegen des Abstandselements zumindest entlang einer quer zur axialen Richtung und zu den größten Seitenflächen verlaufenden radialen Richtung; g) Durchtrennen der Elektrodenfolien im zweiten Abschnitt, so dass zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt ein Stapel von Elektrodenblättern mit voneinander unterschiedlichen Erstreckungen gebildet ist.

Die obige (nicht abschließende) Einteilung der Verfahrensschritte in a) bis g) soll vorrangig nur zur Unterscheidung dienen und keine Reihenfolge und/oder Abhängigkeit erzwingen. Auch die Häufigkeit der Verfahrensschritte kann variieren. Ebenso ist möglich, dass Verfahrensschritte einander zumindest teilweise zeitlich überlagern. Ganz besonders bevorzugt finden die Verfahrensschritte a) bis c) vor den Schritten d) bis g) statt. Insbesondere werden die Schritte a) bis c) kontinuierlich durchgeführt, während die Schritte d) bis g) wiederholt durchgeführt werden. Bevorzugt werden die Schritte a) bis c) während der Schritte d) bis g) durchgeführt. Insbesondere werden die Schritte a) bis g) in der angeführten Reihenfolge durchgeführt, wobei insbesondere nach einem einmaligen Durchlauf der Schritte a) bis g) die Schritte a) bis c) kontinuierlich und die Schritte d) bis g) in ständiger Wiederholung nacheinander durchgeführt werden.

Hier wird das Verfahren für zwei Elektrodenfolien beschrieben. Insbesondere ist das Verfahren aber auch für mehr als zwei, bevorzugt für vier Elektrodenfolien geeignet. Bei der Durchführung mit vier Elektrodenfolien kann durch das Verfahren ein Stapel Elektrodenblätter, umfassend eine Anode, eine Kathode und zwei Separatoren, gebildet werden.

Das Verfahren dient insbesondere der Bearbeitung von beschichteten Elektrodenfolien. Die Beschichtung umfasst insbesondere Materialien zur Verwendung in Lithiumionen-Batteriezellen.

Die Elektrodenfolien werden von der Bereitstellungsvorrichtung insbesondere als Endlosmaterial bereitgestellt.

Die durch das Verfahren hergestellten Elektrodenblätter weisen insbesondere eine Geometrie auf, die für den Einsatz in einer Batteriezelle vorgesehen und geeignet ausgeführt ist.

Die Beschichtung ist entlang der Förderrichtung insbesondere durchgehend, bevorzugt beidseitig, auf dem Trägermaterial der Elektrodenfolie angeordnet. An den Seiten der als Endlosmaterial ausgeführten Elektrodenfolie können unbeschichtete Bereiche, ggf. auch durchgehend entlang der Förderrichtung, vorgesehen sein. Diese unbeschichteten Bereiche können die Ableiterfähnchen der Elektrodenblätter ausbilden. ln den Schritten a) und b) werden die unterschiedlichen Elektrodenfolien, insbesondere beschichtete Trägermaterialien, von jeweils einer Bereitstellungsvorrichtung bereitgestellt. Vor Schritt c) sind diese Elektrodenfolien insbesondere fertig beschichtet und/oder an den parallel zur axialen Richtung verlaufenden Kanten beschnitten. Z. B. weisen die Anoden und Kathoden an den Kanten die Stromableiter (auch als Ableiterfähnchen bezeichnet) auf.

Schritt c) umfasst das Zusammenführen der Elektrodenfolien, so dass diese mit ihren jeweils größten Seitenflächen einander gegenüberliegend oder aufeinander angeordnet sind. Insbesondere sind die als Endlosmaterial vorliegenden Elektrodenfolien mit Ihren parallel zur axialen Richtung verlaufenden Kanten fluchtend zueinander, bzw. in der im späteren Stapel der Elektrodenblätter vorgesehenen Lage dieser Kanten, angeordnet. Z. B. sind die Elektrodenfolien so zueinander angeordnet, dass das im Stapel vorliegende Soll-Übermaß der Elektrodenblätter in Bezug auf die parallel zur axialen Richtung verlaufenden Kanten eingestellt ist.

Gemäß Schritt d) erfolgt ein gemeinsames Fixieren der aufeinander angeordneten Elektrodenfolien in einem ersten Abschnitt durch eine erste Klemmvorrichtung. Die Klemmvorrichtung umfasst z. B. zwei Klemmbacken, zwischen denen die Elektrodenfolien eingeklemmt werden. Dabei kontaktiert die Klemmvorrichtung insbesondere (ausschließlich) die größten Seitenflächen der Elektrodenfolien, d. h. die Unterseite der untersten Elektrodenfolie und die Oberseite der obersten Elektrodenfolie.

Gemäß Schritt e) erfolgt ein Anordnen eines Abstandselements zwischen den Elektrodenfolien in einem zweiten Abschnitt, der entlang der axialen Richtung zwischen dem ersten Abschnitt und den Bereitstellungsvorrichtungen angeordnet ist. In diesem zweiten Abschnitt sind die Elektrodenfolien insbesondere in einem (geringen) Abstand zueinander angeordnet, so dass das Abstandselement zwischen die Elektrodenfolien eingeschoben oder eingeschwenkt werden kann. Sind mehrere Elektrodenfolien vorgesehen, kann z. B. zwischen jeweils zwei benachbart angeordneten Elektrodenfolien jeweils ein eigenes Abstandselement angeordnet werden.

Gemäß Schritt f) erfolgt ein Verlängern einer Länge zumindest einer der Elektrodenfolien, wobei sich die Länge entlang der Elektrodenfolie zwischen dem ersten Abschnitt und der jeweiligen Bereitstellungsvorrichtung erstreckt. Die Verlängerung der Länge erfolgt gegenüber der Länge der jeweils anderen Elektrodenfolie durch eine Formgebung des Abstandselements und/oder ein Bewegen des Abstandselements zumindest entlang einer quer zur axialen Richtung und zu den größten Seitenflächen verlaufenden radialen Richtung. Die Verlängerung kann z. B. durch eine Art Labyrinth-Führung der Elektrodenfolie realisiert werden, wobei die Formgebung bzw. die Bewegung des Abstandselements dieses Labyrinth erzeugt. Insbesondere kann so eine Elektrodenfolie, auch unabhängig von Ihrer Lage im Stapel, nahezu beliebig verlängert werden. Das Maß der Verlängerung der Elektrodenfolie wird insbesondere von der Bereitstellungsvorrichtung bereitgestellt, z. B. durch ein Abrollen des Maßes der Verlängerung, da in dem ersten Abschnitt die Elektrodenfolien miteinander geklemmt angeordnet sind.

Das Maß der Verlängerung wird durch die Formgebung des Abstandselements oder durch dessen Bewegung entlang der radialen Richtung vorgegeben. Durch das Abstandselement wird die Länge der Elektrodenfolie zwischen dem ersten Abschnitt, in dem die Elektrodenfolie fixiert ist, und der Bereitstellungsvorrichtung verändert, d. h. vergrößert.

Sind mehrere Elektrodenfolien vorgesehen, kann durch jedes vorgesehene Abstandselement die Länge jeder einzelnen Elektrodenfolie zwischen dem ersten Abschnitt und der jeweiligen Bereitstellungsvorrichtung verändert und eingestellt werden.

Gemäß Schritt g) erfolgt ein Durchtrennen der Elektrodenfolien im zweiten Abschnitt, so dass zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt ein Stapel von Elektrodenblättern mit jeweils voneinander unterschiedlichen Erstreckungen gebildet ist.

Für das Durchtrennen ist insbesondere ein Schneidmittel vorgesehen, das insbesondere als Bestandteil des Abstandselements ausgeführt ist oder mit diesem zusammenwirkt. Jedes Schneidmittel wird insbesondere ausschließlich für Anoden (und ggf. Separatoren) oder für Kathoden (und ggf. Separatoren) eingesetzt, um Verunreinigungen der Aktivmaterialien zu vermeiden.

Das Durchtrennen der Elektrodenfolien erfolgt insbesondere so, dass durch das Abstandselement eine Verlängerung der Länge zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt, genauer zwischen dem ersten Abschnitt und der Trennstelle im zweiten Abschnitt, eingestellt wird.

Insbesondere erfolgt das Durchtrennen der Elektrodenfolien so, dass durch das Abstandselement die Verlängerung der Länge zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt und die Verlängerung der Länge zwischen dem zweiten Abschnitt und der Bereitstellungsvorrichtung gleich groß ist. Damit kann das durch das Durchtrennen der Elektrodenfolie gebildete Elektrodenblatt an jedem Ende entlang der axialen Richtung ein gleich großes Übermaß gegenüber dem jeweils anderen Elektrodenblatt aufweisen.

Die Verlängerung der Länge zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt und die Verlängerung der Länge zwischen dem zweiten Abschnitt und der Bereitstellungsvorrichtung kann aber auch unterschiedlich eingestellt werden, so dass dann das durch das Durchtrennen der Elektrodenfolie gebildete Elektrodenblatt an jedem Ende entlang der axialen Richtung ein unterschiedlich großes Übermaß gegenüber dem jeweils anderen Elektrodenblatt aufweist.

Gemäß Schritt g) erfolgt also das Erzeugen der Elektrodenblätter, wobei jedes Elektrodenblatt mit einer eigenen Erstreckung entlang der axialen Richtung herstellbar ist. Dabei sind die einzelnen Elektrodenblätter des Stapels bereits mit dem korrekten Übermaß gegenüber der axialen Richtung aufeinander angeordnet und können so weiterverarbeitet werden.

Insbesondere erfolgt zwischen den Schritten f) und g) in einem Schritt x. ein gemeinsames Fixieren der aufeinander angeordneten Elektrodenfolien durch eine zweite Klemmvorrichtung in einem dritten Abschnitt, der zwischen dem zweiten Abschnitt und den Bereitstellungsvorrichtungen angeordnet ist. Die Ausführung zur ersten Klemmvorrichtung gelten insbesondere gleichermaßen für die zweite Klemmvorrichtung.

Das Fixieren gemäß Schritt x. erfolgt immer erst nach Schritt f), so dass die Verlängerung der Länge der jeweiligen Elektrodenfolie, die z. B. durch ein Abrollen von der Bereitstellungsvorrichtung bereitgestellt wird, nicht beeinträchtigt bzw. unterbunden wird. Infolge des Fixierens durch die zweite Klemmvorrichtung wird sichergestellt, dass die Elektrodenfolien nach dem Abtrennen der Elektrodenblätter in Ihrer Lage fixiert sind.

Insbesondere werden zwischen den Schritten x. und g) in einem Schritt y. die erste Klemmvorrichtung, die zweite Klemmvorrichtung und das Abstandselement zusammen mit den fixierten Elektrodenfolien entlang der axialen Richtung verlagert.

Insbesondere kann so eine Serienfertigung realisiert werden, in der die einzelnen Verfahrensschritte in ständiger Wiederholung an den Elektrodenfolien durchgeführt werden, so dass nacheinander eine Vielzahl von Stapeln herstellbar sind.

Insbesondere wird nach Schritt g) in einem weiteren Schritt h) der Stapel von Elektrodenblätter durch eine dritte Klemmvorrichtung fixiert. Die dritte Klemmvorrichtung ist insbesondere entlang der axialen Richtung zwischen dem ersten Abschnitt (oder der ersten Klemmvorrichtung) und dem zweiten Abschnitt angeordnet. Die Ausführungen zu der ersten bzw. zweiten Klemmvorrichtung gelten hier insbesondere entsprechend.

Insbesondere wird nach Schritt h) in einem weiteren Schritt i) das Abstandselement aus dem Stapel entfernt und die erste Klemmvorrichtung gelöst. Insbesondere wird zuerst das Abstandselement aus dem Stapel entfernt und danach die erste Klemmvorrichtung gelöst. Die Elektrodenblätter sind dabei weiter durch die dritte Klemmvorrichtung fixiert und damit in ihrer Lage zueinander festgelegt

Insbesondere wird nach Schritt i) in einem weiteren Schritt j) der Stapel von Elektrodenblättern durch die dritte Klemmvorrichtung weiter transportiert. Dieser Stapel Elektrodenblätter kann mit der dritten Klemmvorrichtung z. B. einer weiteren Verwendung zugeführt werden.

Insbesondere werden nach Schritt i) - und insbesondere unabhängig von Schritt j), z. B. zeitlich parallel zu Schritt j) - in einem weiteren Schritt k) die zweite Klemmvorrichtung und die dadurch fixierten Elektrodenfolien entlang der axialen Richtung verlagert.

Insbesondere kann so eine Serienfertigung realisiert werden, in der die einzelnen Verfahrensschritte in ständiger Wiederholung an den Elektrodenfolien durchgeführt werden, so dass nacheinander eine Vielzahl von Stapeln herstellbar sind.

Insbesondere bildet die zweite Klemmvorrichtung nach Schritt k) die erste Klemmvorrichtung und das Verfahren wird mit Schritt e) fortgesetzt wird. Nach Schritt k) bildet die zweite Klemmvorrichtung also insbesondere die erste Klemmvorrichtung und realisiert damit bereits Schritt d) des Verfahrens.

Insbesondere weist der Stapel zumindest ein erstes Elektrodenblatt und ein zweites Elektrodenblatt und entlang der axialen Richtung ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Das erste Elektrodenblatt weist an jedem Ende entlang der axialen Richtung ein Übermaß gegenüber dem zweiten Elektrodenblatt auf. Das Übermaß kann an jedem Ende gleich groß oder voneinander unterschiedlich ausgeführt sein.

Werden in dem Verfahren mehr als zwei Elektrodenfolien zu dem Stapel verarbeitet, weist jedes Elektrodenblatt gegenüber dem benachbart angeordneten Elektrodenblatt insbesondere ein (negatives oder positives) Übermaß auf, d. h. die jeweils benachbart zueinander angeordneten Elektrodenblätter weisen entlang der axialen Richtung voneinander unterschiedliche Erstreckungen auf. Ein positives Übermaß bedeutet, dass das Elektrodenblatt mit dem Übermaß sich an dem Ende über das andere Elektrodenblatt entlang der axialen Richtung hinaus erstreckt. Ein negatives Übermaß bedeutet, dass das Elektrodenblatt mit dem negativen Übermaß sich an dem Ende nicht so weit entlang der axialen Richtung wie das andere Elektrodenblatt erstreckt.

Insbesondere ist der Stapel durch eine Vielzahl von Elektrodenblättern gebildet, wobei mit einer Mehrzahl von Abstandselementen für jedes Elektrodenblatt eine vorbestimmte Erstreckung eingestellt wird.

Es wird weiter eine Schneidvorrichtung für zumindest zwei Elektrodenblätter vorgeschlagen. Die Schneidvorrichtung umfasst zumindest eine erste Bereitstellungsvorrichtung für eine erste Elektrodenfolie, eine zweite Bereitstellungsvorrichtung für eine zweite Elektrodenfolie, eine erste Klemmvorrichtung, ein Abstandselement sowie ein Steuergerät, das zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eingerichtet, ausgestattet, konfiguriert oder programmiert ist.

Insbesondere umfasst die Schneidvorrichtung zumindest eine zweite Klemmvorrichtung oder eine dritte Klemmvorrichtung. Insbesondere umfasst die Schneidvorrichtung eine Mehrzahl von ersten Klemmvorrichtungen, zweiten Klemmvorrichtungen, dritten Klemmvorrichtungen sowie Abstandselemente. Insbesondere ist die Schneidvorrichtung für vier Elektrodenblätter vorgesehen, wobei für jedes Elektrodenblatt eine Bereitstellungsvorrichtung mit einer Elektrodenfolie bereitgestellt ist.

Entsprechend wird auch ein Steuergerät vorgeschlagen, das zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eingerichtet, ausgestattet, konfiguriert oder programmiert ist.

Mit dem Steuergerät kann zumindest

• eine Geschwindigkeit der Elektrodenfolie entlang der axialen Richtung gegenüber den Bereitstellungsvorrichtungen; oder

• eine Betätigung zumindest einer Klemmvorrichtung; oder

• eine Betätigung zumindest eines Abstandselements; oder

• eine Betätigung zumindest eines Schneidmittels geregelt werden. Es wird weiter ein Abstandselement für die beschriebene Schneidvorrichtung vorgeschlagen. Das Abstandselement ist zwischen der ersten Elektrodenfolie und der zweiten Elektrodenfolie anordenbar und verlängert durch eine Formgebung oder durch ein Bewegen des Abstandselements zumindest entlang einer quer zur axialen Richtung und zu den größten Seitenflächen der Elektrodenfolien verlaufenden radialen Richtung die Länge entlang der Elektrodenfolie zwischen dem ersten Abschnitt und der jeweiligen Bereitstellungsvorrichtung gegenüber der Länge der anderen Elektrodenfolie.

Es wird weiter eine Ablängeinrichtung für die beschriebene Schneidvorrichtung vorgeschlagen, wobei die Schneidvorrichtung für vier Elektrodenblätter geeignet ausgeführt ist. Die Ablängeinrichtung weist zumindest ein erstes Abstandselement zur Einstellung eines Abstands zwischen einer ersten Elektrodenfolie und einer zweiten Elektrodenfolie, ein zweites Abstandselement zur Einstellung eines Abstands zwischen der zweiten Elektrodenfolie und einer dritten Elektrodenfolie und ein drittes Abstandselement zur Einstellung eines Abstands zwischen der dritten Elektrodenfolie und einer vierten Elektrodenfolie auf. Jedes Abstandselement ist zwischen den jeweiligen Elektrodenfolien anordenbar und verlängert durch eine Formgebung oder durch ein Bewegen des Abstandselements zumindest entlang einer quer zur axialen Richtung und zu den größten Seitenflächen der Elektrodenfolien verlaufenden radialen Richtung die Länge entlang der jeweiligen Elektrodenfolie zwischen dem ersten Abschnitt und der jeweiligen Bereitstellungsvorrichtung gegenüber der Länge der jeweils anderen Elektrodenfolie.

Insbesondere umfasst zumindest eines der Abstandselemente ein elastisch verformbares Material, in dem ein Schneidmittel angeordnet ist; wobei durch eine Verformung des Materials das Schneidmittel aus dem Abstandselement herausragt und damit die jeweilige Elektrodenfolie ablängbar ist.

Insbesondere weisen die Abstandselemente jeweils einen Schlitz auf, durch den hindurch die jeweilige Elektrodenfolie durch ein zumindest entlang der radialen Richtung gegenüber den Abstandselementen unabhängig bewegbares Schneidmittel ablängbar sind.

Insbesondere sind zwei Schneidmittel vorgesehen, wobei ein erstes Schneidmittel zumindest entlang einer ersten radialen Richtung bewegbar ist und zumindest die erste Elektrodenfolie ablängt und ein zweites Schneidmittel zumindest entlang einer zur ersten radialen Richtung entgegengesetzt gerichteten zweiten radialen Richtung bewegbar ist und zumindest die vierte Elektrodenfolie ablängt. Es wird weiter eine Batteriezelle vorgeschlagen, zumindest umfassend ein Gehäuse und darin angeordnet mindestens ein Stapel mit Elektrodenblättern, wobei der Stapel durch das beschriebene Verfahren hergestellt ist.

Die Batteriezelle umfasst insbesondere ein, ein Volumen umschließendes Gehäuse und in dem Volumen angeordnet mindestens ein erstes Elektrodenblatt einer ersten Elektrodenart, ein zweites Elektrodenblatt einer zweiten Elektrodenart und ein dazwischen angeordnetes Separatormaterial sowie einen Elektrolyt.

Die Batteriezelle ist insbesondere eine Pouchzelle (mit einem verformbaren Gehäuse bestehend aus einer Pouchfolie) oder eine prismatische Zelle (mit einem formfesten Gehäuse). Eine Pouchfolie ist ein bekanntes verformbares Gehäuseteil, dass als Gehäuse für sogenannte Pouchzellen eingesetzt wird. Es handelt sich dabei um ein Kompositmaterial, z. B. umfassend einen Kunststoff und Aluminium.

Die Batteriezelle ist insbesondere eine Lithium-Ionen-Batteriezelle.

Die einzelnen Blätter der Mehrzahl von Elektrodenblättern sind aufeinander angeordnet und bilden einen Stapel. Die Elektrodenblätter sind jeweils unterschiedlichen Elektrodenarten zugeordnet, sind also als eine Anode oder eine Kathode ausgeführt. Dabei sind Anoden und Kathoden wechselweise und jeweils durch das Separatormaterial getrennt voneinander angeordnet.

Eine Batteriezelle ist ein Stromspeicher, der z. B. in einem Kraftfahrzeug zum Speichern von elektrischer Energie eingesetzt wird. Insbesondere weist z. B. ein Kraftfahrzeug eine elektrische Maschine zum Antrieb des Kraftfahrzeuges (einen Traktionsantrieb) auf, wobei die elektrische Maschine durch die in der Batteriezelle gespeicherte elektrische Energie antreibbar ist.

Es wird weiter ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, zumindest umfassend einen Traktionsantrieb und eine Batterie mit mindestens einer der beschriebenen Batteriezellen, wobei der Traktionsantrieb durch die mindestens eine Batteriezelle mit Energie versorgbar ist.

Weiter kann das Verfahren auch von einem Computer bzw. mit einem Prozessor einer Steuereinheit ausgeführt werden. Es wird demnach auch ein System zur Datenverarbeitung vorgeschlagen, das einen Prozessor umfasst, der so angepasst/konfiguriert ist, dass er das Verfahren bzw. einen Teil der Schritte des vorgeschlagenen Verfahrens durchführt.

Es kann ein computerlesbares Speichermedium vorgesehen sein, das Befehle umfasst, die bei der Ausführung durch einen Computer/Prozessor diesen veranlassen, das Verfahren bzw. mindestens einen Teil der Schritte des vorgeschlagenen Verfahrens auszuführen.

Die Ausführungen zu dem Verfahren sind insbesondere auf die Schneidvorrichtung, das Abstandselement, die Ablängeinrichtung, die Batteriezelle, das Kraftfahrzeug, das Steuergerät sowie auf das computerimplementierte Verfahren (also den Computer bzw. den Prozessor, das System zur Datenverarbeitung, das computerlesbare Speichermedium) übertragbar und umgekehrt.

Die Verwendung unbestimmter Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und der diese wiedergebenden Beschreibung, ist als solche und nicht als Zahlwort zu verstehen. Entsprechend damit eingeführte Begriffe bzw. Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und insbesondere aber auch mehrfach vorhanden sein können.

Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:

Fig. 1: einen Stapel von Elektrodenblättern in einer Seitenansicht;

Fig. 2: einen Ausschnitt einer Schneidvorrichtung in einer Draufsicht;

Fig. 3: die Schneidvorrichtung nach Fig. 2 in einer Seitenansicht;

Fig. 4: die Schneidvorrichtung nach Fig. 2 und 3 in einer Draufsicht;

Fig. 5: eine erste Ausführungsvariante einer Ablängeinrichtung während der Schritte e) und f); in einer Ansicht entlang der axialen Richtung und in einer Ansicht quer zur axialen Richtung und quer zur radialen Richtung;

Fig. 6: die Ablängeinrichtung nach Fig. 5 während Schritt g); in einer Ansicht entlang der axialen Richtung und in einer Ansicht quer zur axialen Richtung und quer zur radialen Richtung;

Fig. 7: die Ablängeinrichtung nach Fig. 5 und 6 nach Schritt g); in einer Ansicht entlang der axialen Richtung und in einer Ansicht quer zur axialen Richtung und quer zur radialen Richtung;

Fig. 8: die Ablängeinrichtung nach Fig. 5 bis 7 während Schritt i); in einer Ansicht entlang der axialen Richtung;

Fig. 9: eine Klemmvorrichtung in unterschiedlichen Zuständen; in einer Ansicht entlang der axialen Richtung;

Fig. 10: eine zweite Ausführungsvariante einer Ablängeinrichtung in unterschiedlichen

Zuständen; in einer Ansicht quer zur axialen Richtung und quer zur radialen Richtung;

Fig. 11 : eine dritte Ausführungsvariante einer Ablängeinrichtung in unterschiedlichen

Zuständen; in einer Ansicht quer zur axialen Richtung und quer zur radialen Richtung; Fig. 12: eine vierte Ausführungsvariante einer Ablängeinrichtung; in einer Ansicht quer zur axialen Richtung und quer zur radialen Richtung;

Fig. 13: die vierte Ausführungsvariante einer Ablängeinrichtung nach Fig. 12 in einer ersten perspektivischen Ansicht; und

Fig. 14: die vierte Ausführungsvariante einer Ablängeinrichtung nach Fig. 12 und 13 in einer zweiten perspektivischen Ansicht.

Die Fig. 1 zeigt einen Stapel 1 von Elektrodenblättern 2, 3, 4, 5 in einer Seitenansicht. Der Stapel 1 ist durch das beschriebene Verfahren hergestellt.

In bekannten Batteriezellen werden die Separatoren regelmäßig größer als die Anoden und die Anoden wiederum größer als die Kathoden ausgeführt. Das erste Elektrodenblatt 2 mit der ersten Erstreckung 8 entlang der axialen Richtung 7 und das dritte Elektrodenblatt 4 mit der dritten Erstreckung 10 sind jeweils Separatoren und gleich groß ausgeführt. Das zweite Elektrodenblatt 3 mit der zweiten Erstreckung 9 ist als Anode und das vierte Elektrodenblatt 5 mit der geringsten vierten Erstreckung 11 als Kathode ausgeführt.

Die Separatoren weisen gegenüber der Anode des Stapels 1 ein umlaufendes Übermaß 29 auf, z. B. einen umlaufenden Rand von 1 ,5 Millimetern Breite. Die Separatoren weisen gegenüber der Kathode des Stapels 1 ein umlaufendes Übermaß 29 auf, z. B. einen umlaufenden Rand von 3 Millimetern. Entsprechend weist die Anode gegenüber der Kathode des Stapels 1 ein umlaufendes Übermaß 29 auf, z. B. einen umlaufenden Rand von dann 1,5 Millimetern.

Der Stapel 1 weist die Elektrodenblätter 2, 3, 4, 5 und entlang der axialen Richtung 7 ein erstes Ende 27 und ein zweites Ende 28 auf. Das erste Elektrodenblatt 2 weist an jedem Ende 27, 28 entlang der axialen Richtung 7 ein Übermaß 29 gegenüber dem zweiten Elektrodenblatt 3 auf. Das Übermaß 29 ist an jedem Ende 27, 28 gleich groß ausgeführt.

In dem Stapel 1 sind mehr als zwei Elektrodenfolien 12, 14 zu dem Stapel 1 verarbeitet, wobei jedes Elektrodenblatt 2, 3, 4, 5 gegenüber dem benachbart angeordneten Elektrodenblatt 2, 3, 4, 5 ein (negatives oder positives) Übermaß 29 aufweist, d. h. die jeweils benachbart zueinander angeordneten Elektrodenblätter 2, 3, 4, 5 weisen entlang der axialen Richtung 7 voneinander unterschiedliche Erstreckungen 8, 9, 10, 11 auf. Ein positives Übermaß 29 bedeutet, dass das Elektrodenblatt 2, 4 mit dem Übermaß 29 sich an dem Ende 27, 28 über das andere Elektrodenblatt 3, 5 entlang der axialen Richtung 7 hinaus erstreckt. Ein negatives Übermaß 29 bedeutet, dass das Elektrodenblatt 3, 5 mit dem negativen Übermaß 29 sich an dem Ende 27, 28 nicht so weit entlang der axialen Richtung 7 wie das andere Elektrodenblatt 2, 4 erstreckt.

Durch das Verfahren lassen sich die Elektrodenblätter 2, 3, 4, 5 mit hoher Lagegenauigkeit entlang einer Stapelrichtung 6 aufeinander stapeln. Dabei können deutlich höhere Geschwindigkeiten als beim bekannten pick and drop Verfahren erreicht werden.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt einer Schneidvorrichtung 30 in einer Draufsicht. Fig. 3 zeigt die Schneidvorrichtung 30 nach Fig. 2 in einer Seitenansicht. Fig. 4 zeigt die Schneidvorrichtung 30 nach Fig. 2 und 3 in einer Draufsicht. Die Fig. 2 bis 4 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu Fig. 1 wird Bezug genommen.

Die Schneidvorrichtung 30 umfasst eine erste Bereitstellungsvorrichtung 13 für eine erste Elektrodenfolie 12, eine zweite Bereitstellungsvorrichtung 15 für eine zweite Elektrodenfolie 14 sowie weitere Bereitstellungsvorrichtungen für die weiteren zwei Elektrodenfolien 36, 37. Zusätzlich umfasst die Schneidvorrichtung 30 eine Mehrzahl von ersten Klemmvorrichtungen

18, zweiten Klemmvorrichtungen 24, dritten Klemmvorrichtungen 26 und Abstandselementen

19, 33, 34 sowie ein Steuergerät 31.

Die Abstandselemente 19, 33, 34 sind einer Ablängeinrichtung 32 zugeordnet. Die Ablängeinrichtung 32 weist ein erstes 19 zur Einstellung eines Abstands 35 zwischen einer ersten Elektrodenfolie 12 und einer zweiten Elektrodenfolie 14, ein zweites Abstandselement 33 zur Einstellung eines Abstands 35 zwischen der zweiten Elektrodenfolie 14 und einer dritten Elektrodenfolie 36 und ein drittes Abstandselement 34 zur Einstellung eines Abstands 35 zwischen der dritten Elektrodenfolie 36 und einer vierten Elektrodenfolie 37 auf. Jedes Abstandselement 19, 33, 34 ist zwischen den jeweiligen Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 anordenbar und verlängert durch eine Formgebung oder durch ein Bewegen des Abstandselements 19, 33, 34 zumindest entlang einer quer zur axialen Richtung 7 und zu den größten Seitenflächen 16 der Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 verlaufenden radialen Richtung 22, 23 die Länge 21 entlang der jeweiligen Elektrodenfolie 12, 14, 36, 37 zwischen dem ersten Abschnitt 17 und der jeweiligen Bereitstellungsvorrichtung 13, 15 gegenüber der Länge 21 der jeweils anderen Elektrodenfolie 37, 36, 14, 12. In den Schritten a) und b) des Verfahrens werden die unterschiedlichen Elektrodenfolien 12, 14,

36, 37 von jeweils einer Bereitstellungsvorrichtung 13, 15 bereitgestellt. Vor Schritt c) sind diese Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 fertig beschichtet und an den parallel zur axialen Richtung 7 verlaufenden Kanten beschnitten. Z. B. weisen die Anoden und Kathoden an den Kanten die Stromableiter 42 (auch als Ableiterfähnchen bezeichnet) auf.

Schritt c) umfasst das Zusammenführen der Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37, so dass diese mit ihren jeweils größten Seitenflächen 16 einander gegenüberliegend oder aufeinander angeordnet sind. Die als Endlosmaterial vorliegenden Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 sind mit ihren parallel zur axialen Richtung 7 verlaufenden Kanten fluchtend zueinander, bzw. in der im späteren Stapel 1 der Elektrodenblätter 2, 3, 4, 5 vorgesehenen Lage dieser Kanten, angeordnet. Z. B. sind die Elektrodenfolien so zueinander angeordnet, dass das im Stapel 1 vorliegende Soll-Übermaß 29 der Elektrodenblätter 2, 3, 4, 5 in Bezug auf die parallel zur axialen Richtung 7 verlaufenden Kanten eingestellt ist.

Gemäß Schritt d) erfolgt ein gemeinsames Fixieren der aufeinander angeordneten Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 in einem ersten Abschnitt 17 durch eine erste Klemmvorrichtung 18. Die erste Klemmvorrichtung 18 umfasst z. B. zwei Klemmbacken 43, zwischen denen die Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 eingeklemmt werden (siehe z. B. Fig. 9). Dabei kontaktiert die erste Klemmvorrichtung 18 ausschließlich die größten Seitenflächen 16 der Elektrodenfolien 12,

37, d. h. die Unterseite der vierten Elektrodenfolie 37 und die Oberseite der ersten Elektrodenfolie 12.

Gemäß Schritt e) erfolgt ein Anordnen eines Abstandselements 19, 33, 34 zwischen den Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 in einem zweiten Abschnitt 20, der entlang der axialen Richtung 7 zwischen dem ersten Abschnitt 17 und den Bereitstellungsvorrichtungen 13, 15 angeordnet ist. In diesem zweiten Abschnitt 20 sind die Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 in einem geringen Abstand zueinander angeordnet, so dass das Abstandselement 19, 33, 34 zwischen die Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 und entlang einer Richtung quer zur axialen Richtung 7 und zur radialen Richtung 22, 23 eingeschoben oder eingeschwenkt werden kann.

Gemäß Schritt f) erfolgt ein Verlängern einer Länge 21 von zumindest drei der Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37, wobei sich die Länge 21 entlang der Elektrodenfolie 12, 14, 36, 37 zwischen dem ersten Abschnitt 17 und der jeweiligen Bereitstellungsvorrichtung 13, 15 erstreckt. Die Verlängerung der Länge 21 erfolgt gegenüber der Länge 21 der jeweils anderen Elektrodenfolie 12, 14, 36, 37 durch zumindest eine Formgebung des Abstandselements 19, 33, 34 oder ein Bewegen des Abstandselements 19, 33, 34 zumindest entlang einer radialen Richtung 22, 23. Das Maß der Verlängerung der Elektrodenfolie 12, 14, 36, 37 wird von der jeweiligen Bereitstellungsvorrichtung 13, 15 bereitgestellt, z. B. durch ein Abrollen des Maßes der Verlängerung, da in dem ersten Abschnitt 17 die Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 miteinander geklemmt angeordnet sind.

Gemäß Schritt g) erfolgt ein Durchtrennen der Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 im zweiten Abschnitt 20, so dass zwischen dem ersten Abschnitt 17 und dem zweiten Abschnitt 20 ein Stapel 1 von Elektrodenblättern 2, 3, 4, 5 mit jeweils voneinander unterschiedlichen Erstreckungen 8, 9, 10, 11 gebildet ist.

Für das Durchtrennen ist jeweils ein Schneidmittel 39, 41 vorgesehen, das als Bestandteil des jeweiligen Abstandselements 19, 33, 34 ausgeführt ist oder mit diesem zusammenwirkt.

Das Durchtrennen der Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 erfolgt so, dass durch das Abstandselement 19, 33, 34 eine Verlängerung der Länge 21 zwischen dem ersten Abschnitt 17 und dem zweiten Abschnitt 20, genauer zwischen dem ersten Abschnitt 17 und der Trennstelle im zweiten Abschnitt 20, eingestellt wird.

Weiter erfolgt das Durchtrennen der Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 so, dass durch das Abstandselement 19, 33, 34 die Verlängerung der Länge 21 zwischen dem ersten Abschnitt 17 und dem zweiten Abschnitt 20 und die Verlängerung der Länge 21 zwischen dem zweiten Abschnitt 20 und der jeweiligen Bereitstellungsvorrichtung 13, 15 gleich groß ist. Damit kann das durch das Durchtrennen der Elektrodenfolie 12, 14, 36, 37 gebildete Elektrodenblatt 2, 3, 4, 5 an jedem Ende 27, 28 entlang der axialen Richtung 7 ein gleich großes Übermaß 29 gegenüber dem jeweils anderen Elektrodenblatt 5, 4, 3, 2 aufweisen.

In dem zweiten Abschnitt 20 sind weiter Klemmbacken 43 vorgesehen, durch die die Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 und die Abstandselemente 19, 33, 34 in ihrer Lage zueinander fixiert werden. Diese werden dem mindestens einen Abstandselement 19, 33, 34 bzw. der Ablängeinrichtung 32 zugerechnet.

Gemäß Schritt g) erfolgt das Erzeugen der Elektrodenblätter 2, 3, 4, 5, wobei jedes Elektrodenblatt 2, 3, 4, 5 mit einer eigenen Erstreckung 8, 9, 10, 11 entlang der axialen Richtung 7 hergestellt ist. Dabei sind die einzelnen Elektrodenblätter 2, 3, 4, 5 des Stapels 1 bereits mit dem korrekten Übermaß 29 gegenüber der axialen Richtung 7 aufeinander angeordnet und können so weiterverarbeitet werden.

Zwischen den Schritten f) und g) erfolgt in einem Schritt x. ein gemeinsames Fixieren der aufeinander angeordneten Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 durch eine zweite Klemmvorrichtung 24 in einem dritten Abschnitt 25, der zwischen dem zweiten Abschnitt 20 und den Bereitstellungsvorrichtungen 13, 15 angeordnet ist. Die Ausführung zur ersten Klemmvorrichtung 18 gelten gleichermaßen für die zweite Klemmvorrichtung 24.

Das Fixieren gemäß Schritt x. erfolgt immer erst nach Schritt f), so dass die Verlängerung der Länge 21 der jeweiligen Elektrodenfolie 12, 14, 36, 37, die durch ein Abrollen von der Bereitstellungsvorrichtung 13, 15 bereitgestellt wird, nicht beeinträchtigt bzw. unterbunden wird. Infolge des Fixierens durch die zweite Klemmvorrichtung 24 wird sichergestellt, dass die Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 nach dem Abtrennen der Elektrodenblätter 2, 3, 4, 5 in Ihrer Lage zueinander fixiert sind.

Zwischen den Schritten x. und g) werden in einem Schritt y. die erste Klemmvorrichtung 18, die zweite Klemmvorrichtung 24 und die Abstandselemente 19, 33, 34 zusammen mit den fixierten Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 entlang der axialen Richtung 7 verlagert und dabei zusätzliches Material der Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 von den Bereitstellungsvorrichtungen 13, 15 abgerollt.

Damit kann eine Serienfertigung realisiert werden, in der die einzelnen Verfahrensschritte in ständiger Wiederholung an den Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 durchgeführt werden, so dass nacheinander eine Vielzahl von Stapeln 1 herstellbar sind.

Nach Schritt g) wird in einem weiteren Schritt h) der Stapel 1 von Elektrodenblätter 2, 3, 4, 5 durch eine dritte Klemmvorrichtung 26 fixiert. Die dritte Klemmvorrichtung 26 ist entlang der axialen Richtung 7 zwischen dem ersten Abschnitt 17 (oder der ersten Klemmvorrichtung 18) und dem zweiten Abschnitt 20 angeordnet. Die Ausführungen zu der ersten bzw. zweiten Klemmvorrichtung 18, 24 gelten hier entsprechend.

Nach Schritt h) werden in einem weiteren Schritt i) die Abstandselement 19, 33, 34 aus dem

Stapel 1 entfernt und die erste Klemmvorrichtung 18 gelöst. Dabei werden zuerst die Abstandselement 19, 33, 34 aus dem Stapel 1 entfernt und danach die erste Klemmvorrichtung 18 gelöst. Die Elektrodenblätter 2, 3, 4, 5 sind dabei weiter durch die dritte Klemmvorrichtung 26 fixiert und damit in ihrer Lage zueinander festgelegt

Nach Schritt i) wird in einem weiteren Schritt j) der Stapel 1 von Elektrodenblättern 2, 3, 4, 5 durch die dritte Klemmvorrichtung 26 weiter transportiert. Dieser Stapel 1 Elektrodenblätter 2, 3, 4, 5 kann mit der dritten Klemmvorrichtung 26 z. B. einer weiteren Verwendung zugeführt werden.

Es werden nach Schritt i), z. B. zeitlich parallel zu Schritt j), in einem weiteren Schritt k) die zweite Klemmvorrichtung 24 und die dadurch fixierten Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 entlang der axialen Richtung 7 verlagert. Damit kann eine Serienfertigung realisiert werden, in der die einzelnen Verfahrensschritte in ständiger Wiederholung an den Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 durchgeführt werden, so dass nacheinander eine Vielzahl von Stapeln 1 herstellbar sind.

Die zweite Klemmvorrichtung 24 bildet nach Schritt k) die erste Klemmvorrichtung 18 und das Verfahren wird mit Schritt e) fortgesetzt. Nach Schritt k) bildet die zweite Klemmvorrichtung 24 also die erste Klemmvorrichtung 18 und realisiert damit bereits Schritt d) des Verfahrens.

Die Schneidvorrichtung 30 weist zusätzlich Sensoren 46 (z. B. Kameras) auf, durch die eine Lage der parallel zur axialen Richtung 7 verlaufenden Kanten der Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 bzw. der Elektrodenblätter 2, 3, 4, 5 erfasst und überwacht werden können. Wird eine Abweichung der Lage einer Elektrodenfolie 12, 14, 36, 37 erkannt, kann diese Lage durch die Schneidvorrichtung 30 korrigiert werden.

In der Fig. 3 und den folgenden Figuren 5 bis 8, 10 und 11 sind vereinfachte Geometrien der Abstandselement 19, 33, 34 dargestellt. Durch eine komplexere Geometrie und entsprechende Führung der betreffenden Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 kann die gewünschte Länge 21 der Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 und die Erstreckung 8, 9, 10, 11 der Elektrodenblätter 2, 3, 4, 5 eingestellt werden.

Fig. 5 zeigt eine erste Ausführungsvariante einer Ablängeinrichtung 32 während der Schritte e) und f), in einer Ansicht entlang der axialen Richtung 7 (linke Seite) und in einer Ansicht quer zur axialen Richtung 7 und quer zur radialen Richtung 22, 23 (rechte Seite). Fig. 6 zeigt die Ablängeinrichtung 32 nach Fig. 5 während Schritt g), in einer Ansicht entlang der axialen Richtung 7 und in einer Ansicht quer zur axialen Richtung 7 (linke Seite) und quer zur radialen Richtung 22, 23 (rechte Seite). Fig. 7 zeigt die Ablängeinrichtung 32 nach Fig. 5 und 6 nach Schritt g), in einer Ansicht entlang der axialen Richtung 7 (linke Seite) und in einer Ansicht quer zur axialen Richtung 7 und quer zur radialen Richtung 22, 23 (rechte Seite). Fig. 8 zeigt die Ablängeinrichtung 32 nach Fig. 5 bis 7 während Schritt i), in einer Ansicht entlang der axialen Richtung 7. Die Fig. 5 bis 8 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu den Fig. 2 bis 4 wird verwiesen.

Die Ablängeinrichtung 32 weist ein erstes Abstandselement 19 zur Einstellung eines Abstands 35 zwischen einer ersten Elektrodenfolie 12 und einer zweiten Elektrodenfolie 14, ein zweites Abstandselement 33 zur Einstellung eines Abstands 35 zwischen der zweiten Elektrodenfolie 14 und einer dritten Elektrodenfolie 36 und ein drittes Abstandselement 34 zur Einstellung eines Abstands 35 zwischen der dritten Elektrodenfolie 36 und einer vierten Elektrodenfolie 37 auf. Jedes Abstandselement 19, 33, 34 ist zwischen den jeweiligen Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 anordenbar und verlängert durch eine Formgebung und durch ein Bewegen des Abstandselements 19, 33, 34 zumindest entlang einer quer zur axialen Richtung 7 und zu den größten Seitenflächen 16 der Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 verlaufenden radialen Richtung 22, 23 die Länge 21 entlang der jeweiligen Elektrodenfolie 12, 14, 36, 37 zwischen dem ersten Abschnitt 17 und der jeweiligen Bereitstellungsvorrichtung 13, 15 gegenüber der Länge 21 der jeweils anderen Elektrodenfolie 37, 36, 14, 12.

Es sind weiter Klemmbacken 43 vorgesehen, durch die die Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 und die Abstandselemente 19, 33, 34 in ihrer Lage zueinander fixiert werden. Diese werden dem mindestens einen Abstandselement 18, 33, 34 bzw. der Ablängeinrichtung 32 zugerechnet.

Gemäß Schritt e) erfolgt ein Anordnen eines Abstandselements 19, 33, 34 zwischen den Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 in dem zweiten Abschnitt 20. In diesem zweiten Abschnitt 20 sind die Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 in einem geringen Abstand zueinander angeordnet, so dass das Abstandselement 19, 33, 34 zwischen die Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 und entlang einer Richtung quer zur axialen Richtung 7 und zur radialen Richtung 22, 23 eingeschoben oder eingeschwenkt werden kann.

Gemäß Schritt f) erfolgt ein Verlängern einer Länge 21 von zumindest drei der Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37, wobei sich die Länge 21 entlang der Elektrodenfolie 12, 14, 36, 37 zwischen dem ersten Abschnitt 17 und der jeweiligen Bereitstellungsvorrichtung 13, 15 erstreckt. Die Verlängerung der Länge 21 erfolgt gegenüber der Länge 21 der jeweils anderen Elektrodenfolie 12, 14, 36, 37 durch eine Formgebung des Abstandselements 19, 33, 34 und durch ein Bewegen des Abstandselements 19, 33, 34 entlang einer radialen Richtung 22, 23. Gemäß Schritt g) erfolgt ein Durchtrennen der Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 im zweiten Abschnitt 20, so dass zwischen dem ersten Abschnitt 17 und dem zweiten Abschnitt 20 ein Stapel 1 von Elektrodenblättern 2, 3, 4, 5 mit jeweils voneinander unterschiedlichen Erstreckungen 8, 9, 10, 11 gebildet ist. Für das Durchtrennen ist jeweils ein Schneidmittel 39, 41 vorgesehen, das als Bestandteil des jeweiligen Abstandselements 19, 33, 34 ausgeführt ist oder mit diesem zusammenwirkt.

Die Abstandselemente 19, 33, 34 weisen ein elastisch verformbares Material 38 auf, in dem ein Schneidmittel 39, 41 angeordnet ist, wobei durch eine Verformung des Materials 38 das Schneidmittel 39, 41 aus dem Abstandselement 19, 33, 34 herausragt und damit die jeweilige Elektrodenfolie 12, 14, 36, 37 ablängbar ist. Für das Durchtrennen werden die Klemmbacken 43 zusammengefahren, so dass das elastisch umformbare Material der Abstandselemente 19, 33, 34 komprimiert wird und das jeweilige Schneidmittel 39, 41 aus dem Abstandselement 19, 33, 34 zum Durchtrennen der Elektrodenfolie 12, 14, 36, 37 heraustreten kann.

Gemäß Schritt g) erfolgt das Erzeugen der Elektrodenblätter 2, 3, 4, 5, wobei jedes Elektrodenblatt 2, 3, 4, 5 mit einer eigenen Erstreckung 8, 9, 10, 11 entlang der axialen Richtung 7 hergestellt ist. Dabei sind die einzelnen Elektrodenblätter 2, 3, 4, 5 des Stapels 1 bereits mit dem korrekten Übermaß 29 gegenüber der axialen Richtung 7 aufeinander angeordnet und können so weiterverarbeitet werden.

In einem Schritt i) werden die Klemmbachen 43 gelöst und die Abstandselemente 19, 33, 34 aus dem Stapel 1 entfernt.

Fig. 9 zeigt eine Klemmvorrichtung 18, 24, 26 in unterschiedlichen Zuständen; in einer Ansicht entlang der axialen Richtung 7. Die Klemmvorrichtung 18, 24, 26 umfasst zwei Klemmbacken 43, zwischen denen die Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 eingeklemmt werden. Dabei kontaktiert die Klemmvorrichtung 18, 24, 26 ausschließlich die größten Seitenflächen 16 der Elektrodenfolien 12, 37, d. h. die Unterseite der vierten Elektrodenfolie 37 und die Oberseite der ersten Elektrodenfolie 12.

Fig. 10 zeigt eine zweite Ausführungsvariante einer Ablängeinrichtung 32 in unterschiedlichen Zuständen (linke Seite: vor dem Durchtrennen; rechte Seite: während des Durchtrennens), in einer Ansicht quer zur axialen Richtung 7 und quer zur radialen Richtung 22, 23. Auf die Ausführungen zu den Fig. 5 bis 8 wird verwiesen. lm Unterschied zur ersten Ausführungsvariante weisen die Abstandselemente 19, 33, 34 und die Klemmbacken 43 jeweils einen Schlitz 40 auf, durch den hindurch die jeweilige Elektrodenfolie 12, 14, 36, 37 durch ein zumindest entlang der radialen Richtung 22, 23 gegenüber den Abstandselementen 12, 14, 36, 37 unabhängig bewegbares Schneidmittel 39, 41 ablängbar sind.

Es sind zwei Schneidmittel 39, 41 vorgesehen, wobei ein erstes Schneidmittel 39 ausschließlich entlang einer ersten radialen Richtung 22 hin zu den Elektrodenfolien 36, 37 (und zurück) bewegbar ist und die dritte und vierte Elektrodenfolie 36, 37 ablängt und ein zweites Schneidmittel 41 ausschließlich entlang einer zur ersten radialen Richtung 22 entgegengesetzt gerichteten zweiten radialen Richtung 23 (und zurück) bewegbar ist und die erste und zweite Elektrodenfolie 12, 14 ablängt.

Zwischen der zweiten Elektrodenfolie 14 und dem zweiten Abstandselement 33 ist eine Zwischenscheibe 44 angeordnet, so dass sichergestellt ist, dass die Schneidmittel 39, 41 nicht miteinander kollidieren.

Fig. 11 zeigt eine dritte Ausführungsvariante einer Ablängeinrichtung 32 in unterschiedlichen Zuständen (linke Seite: vor dem Durchtrennen; rechte Seite: während des Durchtrennens), in einer Ansicht quer zur axialen Richtung 7 und quer zur radialen Richtung 22, 23. Auf die Ausführungen zu Fig. 10 wird verwiesen.

Im Unterschied zur zweiten Ausführungsvariante werden die Schneidmittel 39, 41 hier um 90 Winkelgrad verschwenkt, wobei die Drehachse (angedeutet auf der linken Seite) der Schneidmittel 39, 41 stationär ist, oder rotieren um eine Drehachse, wobei die Drehachse der Schneidmittel 39, 41 zum Durchtrennen der Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 entlang der radialen Richtung 22, 23 bewegt wird.

Fig. 12 zeigt eine vierte Ausführungsvariante einer Ablängeinrichtung 32, in einer Ansicht quer zur axialen Richtung 7 und quer zur radialen Richtung 22, 23. Fig. 13 zeigt die vierte Ausführungsvariante einer Ablängeinrichtung 32 nach Fig. 12 in einer ersten perspektivischen Ansicht. Fig. 14 zeigt die vierte Ausführungsvariante einer Ablängeinrichtung 32 nach Fig. 12 und 13 in einer zweiten perspektivischen Ansicht. Die Fig. 12 bis 14 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu den Fig. 1 bis 11 wird verwiesen. ln Fig. 12 ist die Ablängeinrichtung 32 als Teil der Schneidvorrichtung 30 dargestellt, die eine erste Klemmvorrichtung 18, eine zweite Klemmvorrichtung 24, mehrere dritte Klemmvorrichtungen 26 und Abstandselement 19, 33, 34 umfasst.

Die Ablängeinrichtung 32 weist ein erstes Abstandselement 19 zur Einstellung eines Abstands 35 zwischen einer ersten Elektrodenfolie 12 und einer zweiten Elektrodenfolie 14, ein zweites Abstandselement 33 zur Einstellung eines Abstands 35 zwischen der zweiten Elektrodenfolie 14 und einer dritten Elektrodenfolie 36 und ein drittes Abstandselement 34 zur Einstellung eines Abstands 35 zwischen der dritten Elektrodenfolie 36 und einer vierten Elektrodenfolie 37 auf. Jedes Abstandselement 19, 33, 34 ist zwischen den jeweiligen Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 anordenbar und verlängert durch eine Formgebung des Abstandselements 19, 33, 34 die Länge 21 entlang der jeweiligen Elektrodenfolie 12, 14, 36, 37 zwischen dem ersten Abschnitt 17 und der jeweiligen Bereitstellungsvorrichtung 13, 15 gegenüber der Länge 21 der jeweils anderen Elektrodenfolie 37, 36, 14, 12.

Es sind weiter Klemmbacken 43 vorgesehen, durch die die Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 und die Abstandselemente 19, 33, 34 in ihrer Lage zueinander fixiert werden. Diese werden dem mindestens einen Abstandselement 18, 33, 34 bzw. der Ablängeinrichtung 32 zugerechnet. Die Klemmbacken 43 weisen Schlitze 40 auf, durch die Schneidmittel 39, 41 die Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 durchtrennen bzw. ablängen können. Die Schneidmittel 39, 41 weisen Rückstellfedern 45 auf.

Die Verlängerung der Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 wird durch eine Art Labyrinth-Führung der Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 realisiert, wobei die Formgebung der Abstandselemente 19, 33, 34 dieses Labyrinth erzeugt. Damit kann eine Elektrodenfolie 12, 14, 36, 37 auch unabhängig von Ihrer Lage im Stapel 1, nahezu beliebig verlängert werden. Das Maß der Verlängerung der Elektrodenfolie 12, 14, 36, 37 wird von der Bereitstellungsvorrichtung bereitgestellt, z. B. durch ein Abrollen des Maßes der Verlängerung, da in dem ersten Abschnitt 17 die Elektrodenfolien 12, 14, 36, 37 miteinander geklemmt angeordnet sind.

Hier sind die erste und die dritte Elektrodenfolie 12, 36 als Separatoren, die zweite Elektrodenfolie 14 als Kathode und die vierte Elektrodenfolie 37 als Anode ausgeführt. Bezugszeichenliste

Stapel erstes Elektrodenblatt zweites Elektrodenblatt drittes Elektrodenblatt viertes Elektrodenblatt

Stapelrichtung axiale Richtung erste Erstreckung zweite Erstreckung dritte Erstreckung vierte Erstreckung erste Elektrodenfolie erste Bereitstellungsvorrichtung zweite Elektrodenfolie zweite Bereitstellungsvorrichtung

Seitenfläche erster Abschnitt erste Klemmvorrichtung

(erstes) Abstandselement zweiter Abschnitt

Länge erste radiale Richtung zweite radiale Richtung zweite Klemmvorrichtung dritter Abschnitt dritte Klemmvorrichtung erstes Ende zweites Ende

Übermaß

Schneidvorrichtung

Steuergerät

Ablängeinrichtung zweites Abstandselement drittes Abstandselement

Abstand dritte Elektrodenfolie vierte Elektrodenfolie

Material

(erstes) Schneidmittel

Schlitz zweites Schneidmittel

Stromableiter

Klemmbacke

Zwischenscheibe

Rückstellfeder

Sensor