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EP3005448A1 - Method for producing an electrode and device for producing an electrode - Google Patents

Method for producing an electrode and device for producing an electrode

Info

Publication number
EP3005448A1
EP3005448A1 EP13725372.0A EP13725372A EP3005448A1 EP 3005448 A1 EP3005448 A1 EP 3005448A1 EP 13725372 A EP13725372 A EP 13725372A EP 3005448 A1 EP3005448 A1 EP 3005448A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode substrate
coated
coating
electrode
uncoated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13725372.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Roscher
Thomas Echelmeyer
Lars EBERT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp System Engineering GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp System Engineering GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp System Engineering GmbH filed Critical ThyssenKrupp System Engineering GmbH
Publication of EP3005448A1 publication Critical patent/EP3005448A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
    • H01G11/28—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features arranged or disposed on a current collector; Layers or phases between electrodes and current collectors, e.g. adhesives
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
    • H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0409—Methods of deposition of the material by a doctor blade method, slip-casting or roller coating
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    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
    • H01M4/26—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an electrode and to an apparatus for producing an electrode.
  • Electrodes are well known and are an integral part of batteries.
  • an electrode intended for a battery consists of an electrode substrate, preferably a metal foil, and a coating.
  • Coating preferably a layer of active material, is usually applied to the
  • Electrode substrate applied wherein the coating does not extend over the entire region of the electrode substrate.
  • the coating is formed so that the metal foil remains uncoated at its edge regions. These uncoated areas serve as Abieiter for the electrode. Decisive for the quality of the electrode is the uniform or uniform coating. inferior
  • Electrodes can adversely affect the performance of the later battery.
  • the quality of the electrode is devalued by the nature of the coating on its edge regions, since the shape of the edges and their positioning
  • the prior art therefore proposes to coat the metal foil completely with an active material and then expose the Abieiter by means of laser ablation.
  • active material is removed in a disadvantageous manner over a large area, as a result of which a large amount of active material is consumed uselessly.
  • a transport means provided for the transport of the electrode substrate has no possibility of gripping the electrode without contacting the coating.
  • the object is achieved by a method for producing an electrode, wherein in a first method step, a coating, so applied to an electrode substrate, that at least one coated area and at least one uncoated area are formed, wherein the coated area has a coating and the uncoated area has no coating, and, wherein in a second process step at least a portion of the coating is removed from the coated area.
  • the inventive method has the advantage over the prior art that less coating must be removed.
  • the established coating methods can advantageously be used in order to coat the electrode substrate in the first method step.
  • it is possible in an advantageous manner to resort to existing production facilities or parts of the manufacturing plant, and thus to dispense with a cost associated with additional new acquisition of a manufacturing plant for coating.
  • less active material is removed if the coated electrode substrate has non-coated areas instead of being completely coated. As a result, active material can be saved in an advantageous manner, which is removed from the electrode substrate.
  • the coating is completely removed in one part (ie the electrode substrate is exposed) or is only partially removed in this area, in particular only part of the surface of the coating, in order to realize a level profile of the coating.
  • the edge of the coating after the first method step is advantageously corrected or reworked such that the coating is configured homogeneously and uniformly with respect to positioning and height profile.
  • the electrode substrate is a metal foil and / or the coating is active material.
  • an electrode is provided for a battery, in particular a lithium-ion battery, supercaps or the like.
  • the electrode may be wound up or stacked together with other electrodes and separators.
  • Boundary can be advantageously ensured that the distance from the electrode edge to the edge of the coated area remains constant, creating a uniform
  • Positioning on the electrode substrate can be realized.
  • the distance from the electrode edge to the edge of the coated region remains constant for different electrodes of a production series as a result of the second method step.
  • the removal of the coating is not limited to a preferred direction. It is conceivable, for example, for the electrode substrate to be present as a quasi-continuous band which is not continuously coated along a running direction in a first method step, and for the removal in the second method step both along a direction substantially parallel to the running direction and substantially perpendicular to the running direction Direction takes place.
  • the fabricated electrode has a rectangular shaped coated area and the electrode substrate is uncoated at all edges of the electrode.
  • the electrode substrate comprises an electrode substrate edge and the non-coated region on
  • Electrode substrate edge is arranged.
  • such a non-coated area is particularly suitable for serving as a conductor for the electrode or a battery. It may prove to be an advantage to use the uncoated region as Abieiter if the ablation process used incomplete or only partially removed from the electrode substrate, thereby adversely affecting the electrical properties of the Abieiter, such as its conductivity. It is also conceivable that the ablation process itself will be the properties of the future abieiter negatively influenced. According to the present embodiment, instead, it is possible to use a part of the electrode substrate which is part of the
  • Electrode substrate is transported during the removal by means of a conveyor. It is provided that an ablation unit or a removal means, is arranged stationary, while the coated electrode substrate relative to
  • the method is integrated as a manufacturing component in the production of batteries, wherein the production also includes, for example, the winding of the electrode or the stacking of a plurality of electrodes and a plurality of separators.
  • uncoated area is used by the conveyor and / or a guide means for conveying and / or guiding the electrode substrate. It is advantageous that the uncoated area is suitable for transporting a
  • the non-coated area is intended to restrict the freedom of movement of the coated electrode substrate during transport, for example, possible lateral displacements of the coated
  • a multiplicity of electrodes can advantageously be produced in a production process comprising the first and the second method step.
  • the non-coated region preferably extends parallel and / or perpendicular along the main direction of extension of the electrode substrate or the preferred direction of the coating through the coating. In this way, in particular one after the other or next to each other a plurality of coated Electrode areas are generated, and thus an efficient mass production of electrodes can be achieved.
  • the removal takes place with the aid of electromagnetic waves, preferably laser light.
  • Abtragungsaku is then provided, for example, a laser.
  • the removal by means of electromagnetic waves can ensure that the coating can be removed from the coated electrode substrate as precisely and as quickly as possible in a more advantageous manner.
  • the electromagnetic waves are focused by means of a focusing device on the ablated part of the coated area.
  • the beam cross-section is tapered with the aid of lenses if the removal is to be limited to a smaller partial area of the coated area.
  • the same ablation effect can be achieved with comparatively less expenditure of energy.
  • energy costs can be reduced in the manufacture of the electrode, since higher intensities, in particular ablation intensities, can be achieved with a smaller cross section for the same laser power.
  • a lens system is provided that adapts the degree of focusing to the required effort required for the removal of the coating.
  • Electrode substrates that would otherwise have been disposed of because of the insufficient congruence of their coating. This can advantageously on the disposal or complex recycling of a coated on both sides
  • Electrode substrate be waived if the two opposite
  • the electrode substrate is positioned, wherein by means of a detection means, the uncoated and / or the coated area and / or the boundary between uncoated and coated area is used for positioning. It is provided that the detection means detects the position of the electrode substrate, for example in which a camera observes at least a part of the electrode substrate. If the determined, ie the actual position deviates from a desired position, it is provided that the position of the electrode substrate is changed until the actual position corresponds to the desired position. By means of this positioning operation, the accuracy with which the edge of the coated area is arranged on the electrode substrate can advantageously be further improved.
  • Another object of the present invention is a device for producing an electrode, in particular according to one of the methods described above, wherein the device comprises a coating unit which is designed such that in a first step on the electrode substrate coated area and
  • the apparatus further includes
  • Abtragungsaku has, which is designed such that a portion of the coating in the coated area in a second process step is ablatable.
  • a device can be realized in an advantageous manner, an electrode whose boundary between the coated and uncoated area forms a straight edge, the coating has a flat height profile and their coatings is congruent, if it is a coated on both sides electrode substrate.
  • the device a
  • Conveying means which is designed such that the electrode substrate is movable relative to the Abtragungsaku. This can advantageously the
  • Electrode substrate are moved while the removal of parts of the coating takes place.
  • the device a
  • the detection means supported in advantageous and
  • the removal unit is arranged directly in front of a calendering unit and / or directly after a drying device for drying the coated electrode substrate in a plant for the production of batteries is. Such an arrangement proves to be advantageous in that it can be easily and simply integrated into the manufacturing process of a battery.
  • FIGS. 1 a to d show the developmental history of a single-sidedly coated electrode according to a method according to the invention in a plan view, starting with an uncoated electrode substrate (FIG. 1 a), after the first method step (FIG. 1 b) and after the second method step (FIG. 1 c) and FIG. 1 d).
  • FIG. 2 a to d show the developmental history of a single-sidedly coated electrode according to a method according to the invention as a cross section, beginning with an uncoated electrode substrate (FIG. 2 a), after the first method step (FIG. 2 b) and after the second method step (FIG. 2 c and FIG. ,
  • FIGS. 3 a to d show the developmental history of a double-coated electrode according to a method according to the invention as a cross section, starting with an uncoated electrode substrate (FIG. 2 a), after the first method step (FIG. 2 b) and after the second method step (FIG. 2 c and FIG. ,
  • FIGS. 6 a and b show a part of the development history of an electrode according to the method according to the invention in a further embodiment.
  • FIG. 7 shows a device for producing an electrode in accordance with FIG.
  • FIGS. 1 a to d follow the production process of a single-sidedly coated electrode 1 from a top view according to a method according to the invention by means of snapshots at the beginning, during and after completion of the method.
  • FIG. 1 a illustrates an uncoated electrode substrate 39 with one
  • the uncoated electrode substrate 39 is a metal foil.
  • the uncoated electrode substrate 39 is present as a quasi-endless band, which is continuously fed to the manufacturing process of the electrode.
  • the direction of travel of the belt through the coating unit generally defines a preferred direction A along which a coating 2 is applied to the uncoated electrode substrate 39.
  • FIG. 1 b shows how a coating 2, according to a first method step of the method according to the invention, is divided along a preferred direction A into a coated electrode substrate 40 in coated regions 3 and non-coated regions 4.
  • the coated region 3 has two edges 8 which run essentially parallel to one another and substantially parallel to one of the electrode substrate edges 41. It can be seen that after the first
  • Electrode substrate 40 in particular the edge of the coated area 8, do not have the quality that would be desirable, for example, for integration as an electrode in a battery.
  • FIG. 1 c shows the coated electrode substrate after the second method step, with the removed coatings 5 being dotted for better understanding
  • Preferred direction A advantageously constant.
  • an uncoated region 4 is provided to the electrode, which can serve as the Abieiter 6 of the electrode 1.
  • the coated electrode substrate 40 after the second process step before as a quasi-endless belt it is particularly intended to divide the quasi-continuous band to electrodes 1 for
  • Electrode 1 To provide, which can be used preferably as a component of a battery use. To form a battery, it is customary to wind up the electrode 1 or to stack it together with other electrodes and separators.
  • FIGS. 2 a to d follow the production process of a single-sidedly coated electrode 1 according to a method according to the invention on the basis of snapshots at the beginning, during and after completion of the method, wherein the electrode is shown in cross section.
  • the electrode substrate 40 coated in FIG. 2 b has coated area 3 and uncoated areas 4. It can be seen that the edge 8 of the coated area does not form a sharp edge that is perpendicular to the main plane of extension. Instead, a coated area 3 is realized by the coating process, the from the
  • Coating is applied to a separator or to another coated electrode.
  • This disadvantageously leads to possibly stacked layers being able to move relative to one another due to the reduced frictional effect between them.
  • the elevations in the coating lead to unnecessarily increased space requirements for the stacked electrodes.
  • a part of the coating is removed in such a way that both the elevation or the dome and the successive increase in the coating disappear in height. This is shown in FIG. 2 c, in which the removed coating is shown as a dotted area 5.
  • Electrode 1 according to a method of the invention based on snapshots at the beginning, during and after completion of the method, which is shown as a cross section. After the uncoated electrode substrate from FIG. 3 a has been coated in a first method step, the coated one illustrated in FIG.
  • the areas coated on the two sides are arranged so that an upper coating 21 and a lower coating 22 substantially follow one another along a direction perpendicular to the main extension plane
  • FIG. 3b also illustrates that after the first method step, the upper coating 21 and the lower coating do not
  • FIG. 3 d shows the electrode after the second method step, when the upper and lower coatings 21 and 22 advantageously overlap one another congruently and are arranged on both sides of the electrode substrate 40. In this case, the edges 8 of the lower and upper coating are superimposed.
  • FIGS. 4 a to d follow the production process of a one-sided, along one
  • the electrode substrate 40 coated in FIG. 4 b comprises coated area 3 and uncoated areas 4. It can be seen that the coated regions 3 are frayed in the border region to the non-coated regions 4, ie, no sharp or straight edges are formed.
  • the coating 2 is removed in such a way that both along the preferred direction A and in a direction perpendicular thereto in each case in the boundary region of the coated and uncoated regions 3 and 4, a sharp or straight edge is formed.
  • FIG. 4c dotted depicts the ablated regions 5.
  • the coating 2 can be removed in such a way that a predetermined and desired edge course is realized by the second method step.
  • FIG. 4 d shows the electrode 1 after the second method step, when the coated regions 3 of the electrode 1 are formed as rectangular surfaces, each with sharp and smooth edge progressions.
  • the rectangular shaped, coated regions 3 are arranged along the preferred direction A at a distance from one another on the coated electrode substrate.
  • Electrodes for example, form a part of a battery stacked.
  • FIGS. 5 a to d follow the production process of an electrode 1, which is not coated on both sides along a preferred direction A, from a plan view according to a method according to the invention by means of snapshots at the beginning, during and after completion of the method. After each side of the uncoated
  • the coated electrode substrate 40 has coated region 3 and non-coated regions 4.
  • the regions 3 coated on the two sides are arranged such that an upper coating 21 and a lower coating 22 follow one another along a plane perpendicular to the main extension plane
  • FIG. 5b also illustrates that after the first method step, the upper coating 21 and the lower coating are not arranged congruently, ie the edges 8 of the upper coating 22 and the lower coating 21 do not overlap one another. This applies both in a direction extending along the preferred direction and in a direction perpendicular thereto.
  • the dashed white line is the
  • a coated electrode substrate 40 is unsuitable for integration as an electrode 1 into a battery.
  • the coating 2 is removed in such a way that the remaining upper and lower coatings 21 and 22 overlap one another congruently.
  • the upper and lower coatings 21 and 22 are then superimposed congruent in that the resulting electrode can become part of a battery.
  • FIG. 6 a shows the coated electrode substrate 40 after the first method step, wherein the coated electrode substrate 40 has coated regions 3 which are arranged adjacent to one another along the preferred direction A.
  • the second method step a part of the coating 2 is removed such that a further uncoated region 4 'is formed.
  • the coated areas 3 are after the second method step
  • Process step also arranged adjacent to each other in the direction perpendicular to the preferred direction extending direction.
  • An electrode 1 with the coated regions 3 adjacent to a direction perpendicular to the preferred direction A is shown in FIG. 6b.
  • the coated electrode substrate 40 has only a single coated area 3 after the first method step, and the second method step generates one or more further non-coated areas 4 'by the removal of the coating.
  • a plurality of electrodes 1 may be generated, for example, when the coated electrode substrate 40 is divided after the second process step, that is at least one coated region 3 remains on the separated portion of the coated electrode substrate.
  • FIG. 7 shows an ablation unit for an apparatus 100 according to the invention for producing an electrode, comprising an x-directional movable frame 10, on which four laser sources 20 are arranged, which are each provided for emitting laser light 25.
  • the illustrated ablation unit is a two-sided coated electrode substrate 40 with coated areas 3 and uncoated areas 4 arranged such that laser light 25 falls from the laser sources 20 directly on the or theeuertragenden parts of the coating.
  • Coating 2 are removed, which must be removed to realize a high-quality electrode, it is crucial to position the coated electrode foil relative to the ablation unit.
  • a detection means 30 is arranged on the movable frame 10. The detection means registers
  • a lateral displacement of the electrode substrate 40 when the position of the electrode substrate rim 41 changes relative to a desired position.
  • the movable frame 10 can be tracked so that the electrode substrate 40 remains substantially always in the desired position .
  • the upper and lower Coating 21 and 22 are congruent. It is also conceivable that during the removal of the electrode substrate 40 is transported by a means of transport.

Landscapes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
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Abstract

The invention relates to a method for producing an electrode, wherein in a first method step a coating is applied to an electrode substrate in such a way that at least one coated region and at least one uncoated region are formed, wherein in a second method step at least a part of the coating is removed from the coated region.

Description

BESCHREIBUNG  DESCRIPTION
Titel title
Verfahren zur Herstellung einer Elektrode und Vorrichtung zur  Method for producing an electrode and device for
Herstellung einer Elektrode  Production of an electrode
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Elektrode. The invention relates to a method for producing an electrode and to an apparatus for producing an electrode.
Elektroden sind allgemein bekannt und stellen einen Bestandteil von Batterien dar. Electrodes are well known and are an integral part of batteries.
Typischerweise besteht eine Elektrode, die für eine Batterie vorgesehen ist, aus einem Elektrodensubstrat, vorzugsweise einer Metallfolie, und einer Beschichtung. Die Typically, an electrode intended for a battery consists of an electrode substrate, preferably a metal foil, and a coating. The
Beschichtung, vorzugsweise eine Schicht Aktivmaterial, wird üblicherweise auf das Coating, preferably a layer of active material, is usually applied to the
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  Electrode substrate applied, wherein the coating does not extend over the entire region of the electrode substrate. Typically, the coating is formed so that the metal foil remains uncoated at its edge regions. These uncoated areas serve as Abieiter for the electrode. Decisive for the quality of the electrode is the uniform or uniform coating. inferior
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  Electrodes can adversely affect the performance of the later battery. In general, the quality of the electrode is devalued by the nature of the coating on its edge regions, since the shape of the edges and their positioning
herstellungsbedingten Schwankungen unterliegen. Ist die Metallfolie auf zwei subject to production-related fluctuations. Is the metal foil on two
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. coated opposite sides, an offset of the two coated areas to each other can cause the two coating layers are not congruent superimposed and thereby the quality of the electrode is reduced so that the electrode is unusable for a battery. Alternatively, the prior art therefore proposes to coat the metal foil completely with an active material and then expose the Abieiter by means of laser ablation. In this case, active material is removed in a disadvantageous manner over a large area, as a result of which a large amount of active material is consumed uselessly. Moreover, if one is interested in coating the electrodes on both sides, there is the problem that a transport means provided for the transport of the electrode substrate has no possibility of gripping the electrode without contacting the coating. By contacting the coating by the Berförderungsmittel there is a risk that To contaminate and / or deform coating layer. As a result, the quality of the coating and thus the electrode is reduced.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, kostengünstig Elektroden zu realisieren, deren Beschichtung homogene und gleichmäßige Ränder bzw. Kanten aufweist, wobei It is an object of the present invention to inexpensively realize electrodes whose coating has homogeneous and uniform edges or edges, wherein
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. Homogeneity and uniformity affects both the positioning on the electrode substrate and the height profile of the coating. In addition, it would be desirable to realize electrodes coated on both sides whose coatings are substantially congruent to one another.
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. The object is achieved by a method for producing an electrode, wherein in a first method step, a coating, so applied to an electrode substrate, that at least one coated area and at least one uncoated area are formed, wherein the coated area has a coating and the uncoated area has no coating, and, wherein in a second process step at least a portion of the coating is removed from the coated area.
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. The inventive method has the advantage over the prior art that less coating must be removed. In addition, the established coating methods can advantageously be used in order to coat the electrode substrate in the first method step. Thus, it is possible in an advantageous manner to resort to existing production facilities or parts of the manufacturing plant, and thus to dispense with a cost associated with additional new acquisition of a manufacturing plant for coating. In addition, in the second process step, less active material is removed if the coated electrode substrate has non-coated areas instead of being completely coated. As a result, active material can be saved in an advantageous manner, which is removed from the electrode substrate.
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. It is conceivable that the coating is completely removed in one part (ie the electrode substrate is exposed) or is only partially removed in this area, in particular only part of the surface of the coating, in order to realize a level profile of the coating. As a result, the edge of the coating after the first method step is advantageously corrected or reworked such that the coating is configured homogeneously and uniformly with respect to positioning and height profile. Preferably, the electrode substrate is a metal foil and / or the coating is active material. In particular, an electrode is provided for a battery, in particular a lithium-ion battery, supercaps or the like. For example, to form a battery, the electrode may be wound up or stacked together with other electrodes and separators.
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 diesemAdvantageous embodiments and modifications of the invention are the dependent claims, as well as the description with reference to the drawings. In a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the part which is removed in the second method step adjoins the non-coated area before the removal. In this way, it is advantageously possible to correct "frayed" parts in the boundary region between the coated and uncoated regions and to realize a smooth or straight edge between the coated and uncoated regions
Grenzbereich kann vorteilhaft dafür gesorgt werden, dass der Abstand vom Elektrodenrand zum Rand des beschichten Bereichs konstant bleibt, wodurch eine gleichmäßige Boundary can be advantageously ensured that the distance from the electrode edge to the edge of the coated area remains constant, creating a uniform
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. Positioning on the electrode substrate can be realized. In particular, it is provided that the distance from the electrode edge to the edge of the coated region remains constant for different electrodes of a production series as a result of the second method step. The removal of the coating is not limited to a preferred direction. It is conceivable, for example, for the electrode substrate to be present as a quasi-continuous band which is not continuously coated along a running direction in a first method step, and for the removal in the second method step both along a direction substantially parallel to the running direction and substantially perpendicular to the running direction Direction takes place. In particular, it is provided that the fabricated electrode has a rectangular shaped coated area and the electrode substrate is uncoated at all edges of the electrode.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das Elektrodensubstrat einen Elektrodensubstratrand umfasst und der nichtbeschichtete Bereich am In a further embodiment, it is provided that the electrode substrate comprises an electrode substrate edge and the non-coated region on
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 Electrode substrate edge is arranged. In this case, such a non-coated area is particularly suitable for serving as a conductor for the electrode or a battery. It may prove to be an advantage to use the uncoated region as Abieiter if the ablation process used incomplete or only partially removed from the electrode substrate, thereby adversely affecting the electrical properties of the Abieiter, such as its conductivity. It is also conceivable that the ablation process itself will be the properties of the future abieiter negatively influenced. According to the present embodiment, instead, it is possible to use a part of the electrode substrate which is part of the
Herstellungsprozesses in vorteilhafter Weise gar nicht bzw. nur minimal beschichtet wurde. In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das beschichtete Production process was advantageously not or only minimally coated. In a further embodiment it is provided that the coated
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  Electrode substrate is transported during the removal by means of a conveyor. It is provided that an ablation unit or a removal means, is arranged stationary, while the coated electrode substrate relative to
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. Abtragungsmittel is transported. As a result, it can be advantageously ensured that the method is integrated as a manufacturing component in the production of batteries, wherein the production also includes, for example, the winding of the electrode or the stacking of a plurality of electrodes and a plurality of separators.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der In a further preferred embodiment, it is provided that the
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 uncoated area is used by the conveyor and / or a guide means for conveying and / or guiding the electrode substrate. It is advantageous that the uncoated area is suitable for transporting a
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 Make contact point available so that the means of transport can transmit a necessary force for transport to the coated electrode substrate without touching the coating and thus possibly damage this coating. Likewise, it is conceivable that the non-coated area is intended to restrict the freedom of movement of the coated electrode substrate during transport, for example, possible lateral displacements of the coated
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. To prevent electrode substrate or limit their amplitude to a level that does not adversely affect the production of the electrode or the battery.
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 a further preferred embodiment, it is provided that the removal of a portion of the coating, a further non-coated area is formed and / or a portion of the coating is removed between two coated areas. As a result, a multiplicity of electrodes can advantageously be produced in a production process comprising the first and the second method step. For this purpose, it is provided to divide the coated electrode substrate after the second method step in such a way that uncoated and / or further uncoated regions form the edges of the finished electrode. The non-coated region preferably extends parallel and / or perpendicular along the main direction of extension of the electrode substrate or the preferred direction of the coating through the coating. In this way, in particular one after the other or next to each other a plurality of coated Electrode areas are generated, and thus an efficient mass production of electrodes can be achieved.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Abtragung mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise Laserlicht, erfolgt. Als In a further preferred embodiment, it is provided that the removal takes place with the aid of electromagnetic waves, preferably laser light. When
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.  Abtragungseinheit is then provided, for example, a laser. The removal by means of electromagnetic waves can ensure that the coating can be removed from the coated electrode substrate as precisely and as quickly as possible in a more advantageous manner. In a further embodiment, it is provided that the electromagnetic waves are focused by means of a focusing device on the ablated part of the coated area. It is conceivable, for example, that the beam cross-section is tapered with the aid of lenses if the removal is to be limited to a smaller partial area of the coated area. As a result, the same ablation effect can be achieved with comparatively less expenditure of energy. In this way, energy costs can be reduced in the manufacture of the electrode, since higher intensities, in particular ablation intensities, can be achieved with a smaller cross section for the same laser power. It is also conceivable that a lens system is provided that adapts the degree of focusing to the required effort required for the removal of the coating.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass auf einer entlang der senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Elektrodensubstrats verlaufenden Richtung In a further embodiment, provision is made for a direction along the direction perpendicular to the main extension plane of the electrode substrate
gegenüberliegenden Seiten des Elektrodensubstrats beschichtete Bereiche und coated areas on opposite sides of the electrode substrate and
nichtbeschichtete Bereiche gebildet werden. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, bei beidseitig beschichteten Elektrodensubstraten dafür zu sorgen, dass die uncoated areas are formed. As a result, it is advantageously possible to ensure, in the case of electrode substrates coated on both sides, that the
gegenüberliegenden bzw. untereinanderliegenden Beschichtungen deckungsgleich angeordnet sind. Insbesondere können auch solche beidseitig beschichteten opposite or underlying coatings are arranged congruent. In particular, such coated on both sides
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 Electrode substrates that would otherwise have been disposed of because of the insufficient congruence of their coating. This can advantageously on the disposal or complex recycling of a coated on both sides
Elektrodensubstrats verzichtet werden, wenn die beiden gegenüberliegenden Electrode substrate be waived if the two opposite
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 Coatings after the coatings do not have the necessary congruence. In a further embodiment, it is provided that for the second method step, the electrode substrate is positioned, wherein by means of a detection means, the uncoated and / or the coated area and / or the boundary between uncoated and coated area is used for positioning. It is provided that the detection means detects the position of the electrode substrate, for example in which a camera observes at least a part of the electrode substrate. If the determined, ie the actual position deviates from a desired position, it is provided that the position of the electrode substrate is changed until the actual position corresponds to the desired position. By means of this positioning operation, the accuracy with which the edge of the coated area is arranged on the electrode substrate can advantageously be further improved. Another object of the present invention is a device for producing an electrode, in particular according to one of the methods described above, wherein the device comprises a coating unit which is designed such that in a first step on the electrode substrate coated area and
nichtbeschichtete Bereiche bildet, und, wobei die Vorrichtung des Weiteren ein forms uncoated areas, and wherein the apparatus further includes
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. Abtragungseinheit has, which is designed such that a portion of the coating in the coated area in a second process step is ablatable. With such a device can be realized in an advantageous manner, an electrode whose boundary between the coated and uncoated area forms a straight edge, the coating has a flat height profile and their coatings is congruent, if it is a coated on both sides electrode substrate.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Vorrichtung ein In a further embodiment, it is provided that the device a
Beförderungsmittel umfasst, das derart ausgestaltet ist, dass das Elektrodensubstrat relativ zur Abtragungseinheit bewegbar ist. Dadurch kann in vorteilhafterweise das Conveying means which is designed such that the electrode substrate is movable relative to the Abtragungseinheit. This can advantageously the
Elektrodensubstrat bewegt werden, während die Abtragung von Teilen der Beschichtung erfolgt. Electrode substrate are moved while the removal of parts of the coating takes place.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Vorrichtung ein In a further embodiment, it is provided that the device a
Detektionsmittel aufweist. Das Detektionsmittel unterstützt in vorteilhafter und Having detection means. The detection means supported in advantageous and
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. in a straightforward way, the exact positioning of the electrode substrate in the device and thereby ensures that the boundary between coated and uncoated area forms a straight edge, the coating has a flat height profile and / or the coatings are congruent, if it is a coated on both sides electrode substrate is. In a further embodiment, it is provided that the removal unit is arranged directly in front of a calendering unit and / or directly after a drying device for drying the coated electrode substrate in a plant for the production of batteries is. Such an arrangement proves to be advantageous in that it can be easily and simply integrated into the manufacturing process of a battery.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the
Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Drawings, as well as from the following description of preferred
Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen  Embodiments with reference to the drawings. The drawings illustrate only exemplary embodiments of the invention, which the essential
Erfindungsgedanken nicht einschränken. Kurze Beschreibung der Figuren Do not limit the idea of the invention. Brief description of the figures
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 ) . FIGS. 1 a to d show the developmental history of a single-sidedly coated electrode according to a method according to the invention in a plan view, starting with an uncoated electrode substrate (FIG. 1 a), after the first method step (FIG. 1 b) and after the second method step (FIG. 1 c) and FIG. 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 ). 2 a to d show the developmental history of a single-sidedly coated electrode according to a method according to the invention as a cross section, beginning with an uncoated electrode substrate (FIG. 2 a), after the first method step (FIG. 2 b) and after the second method step (FIG. 2 c and FIG. ,
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 ). FIGS. 3 a to d show the developmental history of a double-coated electrode according to a method according to the invention as a cross section, starting with an uncoated electrode substrate (FIG. 2 a), after the first method step (FIG. 2 b) and after the second method step (FIG. 2 c and FIG. ,
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 FIGS. 6 a and b show a part of the development history of an electrode according to the method according to the invention in a further embodiment. FIG. 7 shows a device for producing an electrode in accordance with FIG
erfindungsgemäßen Verfahren. inventive method.
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 EMBODIMENTS OF THE INVENTION In the various figures, identical parts are always provided with the same reference numerals and are therefore generally named or mentioned only once in each case. FIGS. 1 a to d follow the production process of a single-sidedly coated electrode 1 from a top view according to a method according to the invention by means of snapshots at the beginning, during and after completion of the method. FIG. 1 a illustrates an uncoated electrode substrate 39 with one
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 Main extension plane and an electrode substrate edge 41. Typically, the uncoated electrode substrate 39 is a metal foil. However, it is also conceivable that the uncoated electrode substrate 39 is present as a quasi-endless band, which is continuously fed to the manufacturing process of the electrode. When the uncoated electrode substrate 39 is fed to a coating unit as a quasi-endless belt, the direction of travel of the belt through the coating unit generally defines a preferred direction A along which a coating 2 is applied to the uncoated electrode substrate 39. FIG. 1 b shows how a coating 2, according to a first method step of the method according to the invention, is divided along a preferred direction A into a coated electrode substrate 40 in coated regions 3 and non-coated regions 4. In this case, the coated region 3 has two edges 8 which run essentially parallel to one another and substantially parallel to one of the electrode substrate edges 41. It can be seen that after the first
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 Process step none of the edges of the coated area 8 forms a smooth and sharp edge. Instead, the distance between the electrode substrate edge 41 and the edge of the coated region 8 varies along the preferred direction A. In particular, these variations in distance are subject to fluctuations that are caused by
Beschichtungsprozess haben, und sind stochastisch entlang der Vorzugsrichtung A verteilen. Im Zustand nach dem ersten Verfahrensschritt kann das beschichtete Coating process, and are stochastically distributed along the preferred direction A. In the state after the first process step, the coated
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 Electrode substrate 40, in particular the edge of the coated area 8, do not have the quality that would be desirable, for example, for integration as an electrode in a battery. In a second process step of the invention
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 Method is a part of the coating 2 removed, for example by laser ablation. FIG. 1 c shows the coated electrode substrate after the second method step, with the removed coatings 5 being dotted for better understanding
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 Areas are part of the figure, but are no longer present at the time of the snapshot. According to the method of the invention, it is possible to realize an electrode 1, as shown in FIG. 1 d, the edge of the coated area 8 forming a straight edge. The distance 15 between the edge of the coated area 8 and the electrode substrate edge 41 remains along the edge or along the edge
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 Preferred direction A advantageously constant. As a result, an uncoated region 4 is provided to the electrode, which can serve as the Abieiter 6 of the electrode 1. In particular, it is provided that after the second process step Abieiter 6 are arranged on two electrode substrate edges 41. If the coated electrode substrate 40 after the second process step before as a quasi-endless belt, it is particularly intended to divide the quasi-continuous band to electrodes 1 for
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. To provide, which can be used preferably as a component of a battery use. To form a battery, it is customary to wind up the electrode 1 or to stack it together with other electrodes and separators.
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 FIGS. 2 a to d follow the production process of a single-sidedly coated electrode 1 according to a method according to the invention on the basis of snapshots at the beginning, during and after completion of the method, wherein the electrode is shown in cross section. After the non-coated electrode substrate 39 from FIG. 2 a has been provided with a coating 2 in a first method step, the electrode substrate 40 coated in FIG. 2 b has coated area 3 and uncoated areas 4. It can be seen that the edge 8 of the coated area does not form a sharp edge that is perpendicular to the main plane of extension. Instead, a coated area 3 is realized by the coating process, the from the
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 Electrode substrate edge 41 seen gradually increases in height. In particular, hills form, d. H. Areas where the coating 2 is higher than in the other areas of the coating. These elevations or unevenness in the height profile of the coating can have an adverse effect on the stacking of electrodes with separators because they may prevent the entire surface of the
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 beschichtetenCoating is applied to a separator or to another coated electrode. This disadvantageously leads to possibly stacked layers being able to move relative to one another due to the reduced frictional effect between them. Moreover, if a plurality of electrodes are stacked, it is to be expected that the elevations in the coating lead to unnecessarily increased space requirements for the stacked electrodes. In a second process step, a part of the coating is removed in such a way that both the elevation or the dome and the successive increase in the coating disappear in height. This is shown in FIG. 2 c, in which the removed coating is shown as a dotted area 5. However, it is also conceivable that in an alternative embodiment of the method according to the invention, in particular in the second method step, elevations in the coating are removed, which are not arranged directly on the edge of the coated area 4 but for example in the middle of the coated area. In such situations, it is preferably provided that only a part of the coating is removed. In particular, only so much is removed that the coating 2 in the coated area 3 has a level height profile. The finished electrode 1 after the second process step is shown in Figure 2d. The illustrated unilaterally coated electrode 1 advantageously has a coating 2 with a flat height profile and a rim 8, which forms an edge which is perpendicular to the main extension plane. FIGS. 3 a to d follow the production process of a coating coated on both sides
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 Electrode 1 according to a method of the invention based on snapshots at the beginning, during and after completion of the method, which is shown as a cross section. After the uncoated electrode substrate from FIG. 3 a has been coated in a first method step, the coated one illustrated in FIG
Elektrodensubstrat auf beiden Seiten beschichtete Bereiche 3 und nichtbeschichtete Electrode substrate on both sides coated areas 3 and uncoated
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  Areas 4 on. In this case, the areas coated on the two sides are arranged so that an upper coating 21 and a lower coating 22 substantially follow one another along a direction perpendicular to the main extension plane
gegenüberliegen, wobei das Elektrodensubstrat 40 zwischen oberer und unterer opposite, wherein the electrode substrate 40 between upper and lower
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 Coating 21 and 22 is arranged. However, FIG. 3b also illustrates that after the first method step, the upper coating 21 and the lower coating do not
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 are arranged congruently, d. H. the edges 8 of the upper coating 22 and the lower coating 21 are not superimposed. In such a condition with congruent coatings is a coated electrode substrate for the
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 Integration as an electrode in a battery unsuitable. In a second method step, so much coating is removed that the edges 8 of the upper and lower coatings 22 and 21 overlap one another along a direction perpendicular to the main extension plane. Figure 3 c illustrates dotted the ablated areas 5 of
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 einerCoating. In an alternative embodiment of the method according to the invention, it is provided that in the first method step the double-sided coating takes place in such a way that, for example, the edges of the lower coating are always arranged below the upper coating, e.g. the upper coating is wider than the lower coating. In this alternative embodiment, it is possible to remove only parts of the coating from the upper coating in a second process step. FIG. 3 d shows the electrode after the second method step, when the upper and lower coatings 21 and 22 advantageously overlap one another congruently and are arranged on both sides of the electrode substrate 40. In this case, the edges 8 of the lower and upper coating are superimposed. FIGS. 4 a to d follow the production process of a one-sided, along one
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 Preferred direction A non-continuously coated electrode 1 from a plan view according to a method according to the invention by means of snapshots at the beginning, while and after completing the procedure. After the non-coated electrode substrate 39 from FIG. 4 a has been provided with a non-continuous coating 2 running along a preferred direction A in a first method step, the electrode substrate 40 coated in FIG. 4 b comprises coated area 3 and uncoated areas 4. It can be seen that the coated regions 3 are frayed in the border region to the non-coated regions 4, ie, no sharp or straight edges are formed. In a second method step, the coating 2 is removed in such a way that both along the preferred direction A and in a direction perpendicular thereto in each case in the boundary region of the coated and uncoated regions 3 and 4, a sharp or straight edge is formed. FIG. 4c dotted depicts the ablated regions 5. Alternatively, the coating 2 can be removed in such a way that a predetermined and desired edge course is realized by the second method step. FIG. 4 d shows the electrode 1 after the second method step, when the coated regions 3 of the electrode 1 are formed as rectangular surfaces, each with sharp and smooth edge progressions. The rectangular shaped, coated regions 3 are arranged along the preferred direction A at a distance from one another on the coated electrode substrate. In particular, it is intended that
Elektrodensubstrat 2 an den nichtbeschichteten Bereichen 4 zwischen den beschichteten Bereichen 3 aufzutrennen, um eine Mehrzahl von flachen, rechteckig beschichteten Separate electrode substrate 2 at the non-coated areas 4 between the coated areas 3 to a plurality of flat, rectangular coated
Elektroden zu erhalten, die beispielsweise gestapelt einen Teil einer Batterie bilden. To obtain electrodes, for example, form a part of a battery stacked.
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 FIGS. 5 a to d follow the production process of an electrode 1, which is not coated on both sides along a preferred direction A, from a plan view according to a method according to the invention by means of snapshots at the beginning, during and after completion of the method. After each side of the uncoated
Elektrodensubstrats 39 aus Figur 5a in einem ersten Verfahrensschritt mit einer Electrode substrate 39 of Figure 5a in a first step with a
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 4b, the coated electrode substrate 40 has coated region 3 and non-coated regions 4. In this case, the regions 3 coated on the two sides are arranged such that an upper coating 21 and a lower coating 22 follow one another along a plane perpendicular to the main extension plane
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 extending substantially opposite, wherein the electrode substrate 40 between upper and lower coatings 21 and 22 is arranged. However, FIG. 5b also illustrates that after the first method step, the upper coating 21 and the lower coating are not arranged congruently, ie the edges 8 of the upper coating 22 and the lower coating 21 do not overlap one another. this applies both in a direction extending along the preferred direction and in a direction perpendicular thereto. For clarity, the dashed white line is the
Kantenverlauf der unteren Beschichtung 22 eingezeichnet. Mit deckungsungleichen Edge profile of the lower coating 22 located. With congruence
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. Coatings, a coated electrode substrate 40 is unsuitable for integration as an electrode 1 into a battery. In a second method step, the coating 2 is removed in such a way that the remaining upper and lower coatings 21 and 22 overlap one another congruently. In particular, both the edge of the upper coating 21, which extends parallel to the preferred direction A and that which extends perpendicular to the preferred direction A over the corresponding edges of the lower coating 22. The upper and lower coatings 21 and 22 are then superimposed congruent in that the resulting electrode can become part of a battery.
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 Figures 6 a and b follow the manufacturing process of an electrode 1 according to another embodiment of the method according to the invention in a plan view. FIG. 6 a shows the coated electrode substrate 40 after the first method step, wherein the coated electrode substrate 40 has coated regions 3 which are arranged adjacent to one another along the preferred direction A. In the second method step, a part of the coating 2 is removed such that a further uncoated region 4 'is formed. As a result, the coated areas 3 are after the second
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.  Process step also arranged adjacent to each other in the direction perpendicular to the preferred direction extending direction. An electrode 1 with the coated regions 3 adjacent to a direction perpendicular to the preferred direction A is shown in FIG. 6b. In an alternative embodiment, the coated electrode substrate 40 has only a single coated area 3 after the first method step, and the second method step generates one or more further non-coated areas 4 'by the removal of the coating. In this embodiment of the method, in a fabrication process of an electrode comprising the first and second process steps, a plurality of electrodes 1 may be generated, for example, when the coated electrode substrate 40 is divided after the second process step, that is at least one coated region 3 remains on the separated portion of the coated electrode substrate.
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 FIG. 7 shows an ablation unit for an apparatus 100 according to the invention for producing an electrode, comprising an x-directional movable frame 10, on which four laser sources 20 are arranged, which are each provided for emitting laser light 25. In the illustrated ablation unit is a two-sided coated electrode substrate 40 with coated areas 3 and uncoated areas 4 arranged such that laser light 25 falls from the laser sources 20 directly on the or the abzutragenden parts of the coating. Thus the or the parts of the
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 Coating 2 are removed, which must be removed to realize a high-quality electrode, it is crucial to position the coated electrode foil relative to the ablation unit. To support the positioning, a detection means 30 is arranged on the movable frame 10. The detection means registers
beispielsweise ein seitliches Verschieben des Elektrodensubstrats 40, wenn sich die Position des Elektrodensubstratrands 41 relativ zu einer Sollposition verändert. Mit Hilfe des For example, a lateral displacement of the electrode substrate 40 when the position of the electrode substrate rim 41 changes relative to a desired position. With the help of
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. Detection means 30, the movable frame 10 can be tracked so that the electrode substrate 40 remains substantially always in the desired position .. With the help of such Abtragungseinheit is able to realize, for example, a double-coated electrode, the upper and lower Coating 21 and 22 are congruent. It is also conceivable that during the removal of the electrode substrate 40 is transported by a means of transport.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Elektrode 1 electrode
2 Beschichtung  2 coating
3 beschichteter Bereich  3 coated area
4 nichtbeschichteter Bereich  4 uncoated area
4' weiterer nichtbeschichteter Bereich  4 'further uncoated area
5 abgetragene Beschichtung  5 removed coating
6 Abieiter  6 Abieites
8 Kante/Rand des beschichteten Bereichs  8 edge / edge of the coated area
10 beweglicher Rahmen  10 moving frames
15 Abstand zwischen Rand des beschichteten Bereichs und Elektrodensubstratrand 15 Distance between edge of coated area and electrode substrate edge
20 Lichtquelle 20 light source
21 obere Beschichtung  21 upper coating
22 untere Beschichtung  22 lower coating
25 Laserlicht  25 laser light
30 Detektionsmittel  30 detection means
39 nichtbeschichtetes Elektrodensubstrat  39 uncoated electrode substrate
40 Elektrodensubstrat  40 electrode substrate
41 Elektrodensubstratrand  41 electrode substrate edge
100 Vorrichtung  100 device
A Vorzugsrichtung der Beschichtung  A preferred direction of the coating
X Bewegungsrichtung des beweglichen Rahmens  X Movement direction of the movable frame

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Verfahren zur Herstellung einer Elektrode (1 ), wobei in einem ersten 1 . Method for producing an electrode (1), wherein in a first
Verfahrensschritt eine Beschichtung (2) derart auf ein Elektrodensubstrat (40) aufgetragen wird, dass mindestens ein beschichteter Bereich (3) und mindestens ein nichtbeschichteter Bereich (4) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Verfahrensschritt zumindest ein Teil der Beschichtung (2) vom beschichteten Bereich (3) abgetragen wird.  Process step, a coating (2) is applied to an electrode substrate (40) such that at least one coated region (3) and at least one uncoated region (4) is formed, characterized in that in a second process step at least a part of the coating (2 ) is removed from the coated area (3).
Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei der Teil der Beschichtung (2), der im zweiten Verfahrensschritt abgetragen wird, vor der Abtragung an den nichtbeschichteten Bereich (4) angrenzt. A method according to claim 1, wherein the part of the coating (2) which is removed in the second method step adjoins the non-coated area (4) before the removal.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Method according to one of the preceding claims, wherein the
Elektrodensubstrat (40) einen Elektrodensubstratrand (41 ) umfasst und wobei der nichtbeschichtete Bereich (4) am Elektrodensubstratrand (41 ) angeordnet ist.  Electrode substrate (40) comprises an electrode substrate edge (41) and wherein the uncoated region (4) is disposed on the electrode substrate edge (41).
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Method according to one of the preceding claims, wherein the
Elektrodensubstrat (40) während der Abtragung mit Hilfe eines Beförderungsmittels transportiert wird.  Electrode substrate (40) is transported during the removal by means of a conveyor.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei der nichtbeschichtete Bereich (4) am A method according to claim 4, wherein the uncoated region (4) on the
Elektrodensubstratrand (41 ) vom Beförderungsmittel und/oder einer  Electrode substrate edge (41) from the conveyor and / or a
Führungseinrichtung zur Beförderung und/oder Führung des Elektrodensubstrats genutzt wird.  Guide device is used for the carriage and / or guidance of the electrode substrate.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch das Abtragen eines Teils der Beschichtung (2) ein weiterer nichtbeschichteter Bereich (4') gebildet wird und/oder ein Teil der Beschichtung zwischen zwei beschichteten Bereichen (3) abgetragen wird. Method according to one of the preceding claims, wherein the removal of a part of the coating (2) forms a further non-coated area (4 ') and / or a part of the coating is removed between two coated areas (3).
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen, insbesondere von Laserlicht, abgetragen wird. Method according to one of the preceding claims, wherein the coating with the aid of electromagnetic waves, in particular laser light, is removed.
8. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die elektromagnetischen Wellen mit Hilfe einer Fokussierungseinrichtung auf den abzutragenden Teil des beschichteten Bereichs (3) fokussiert werden. 8. The method according to claim 6, wherein the electromagnetic waves by means of a focusing device on the ablated portion of the coated area (3) be focused.
9. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im ersten 9. The method according to any one of the preceding claims, wherein in the first
Verfahrensschritt das Elektrodensubstrat derart beschichtet wird, dass beschichtete Bereiche und nichtbeschichtete Bereiche auf gegenüberliegenden Seiten entlang einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Elektrodensubstrats (40) verlaufenden Richtung gebildet werden.  In the method step, the electrode substrate is coated in such a way that coated regions and uncoated regions are formed on opposite sides along a direction perpendicular to the main extension plane of the electrode substrate (40).
10. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für den zweiten 10. The method according to any one of the preceding claims, wherein for the second
Verfahrensschritt das Elektrodensubstrat (40) positioniert wird, wobei mit Hilfe eines Process step, the electrode substrate (40) is positioned, wherein by means of a
Detektionsmittels (30) der nichtbeschichtete und/oder der beschichtete Bereich und/oder die Grenze zwischen nichtbeschichtetem und beschichtetem Bereich zur Positionierung genutzt wird. 1 1 . Vorrichtung (100) zur Herstellung einer Elektrode (1 ), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100) eine Beschichtungseinheit aufweist, die derart konfiguriert ist, dass auf dem Elektrodensubstrat (40) ein beschichteter Bereich (3) und ein nichtbeschichteter Bereiche (4) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) eine Abtragungseinheit aufweist, die derart ausgestaltet ist, dass ein Teil der Beschichtung (2) im beschichtetenDetection means (30) the uncoated and / or the coated area and / or the boundary between uncoated and coated area is used for positioning. 1 1. An apparatus (100) for producing an electrode (1), in particular according to one of the preceding claims, wherein the apparatus (100) has a coating unit which is configured such that a coated area (3) and an uncoated area are present on the electrode substrate (40) Areas (4) is formed, characterized in that the device (100) has an ablation unit which is designed such that a part of the coating (2) in the coated
Bereich (3) abgetragen wird. Area (3) is removed.
12. Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 1 , wobei die Vorrichtung (100) ein 12. Device (100) according to claim 1 1, wherein the device (100) a
Beförderungsmittel umfasst, das derart ausgestaltet ist, dass das Elektrodensubstrat (40) relativ zur Abtragungseinheit bewegbar ist  Conveying means, which is designed such that the electrode substrate (40) is movable relative to the Abtragungseinheit
13. Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 1 oder 12, wobei die Vorrichtung (100) ein 13. Device (100) according to claim 1 1 or 12, wherein the device (100) a
Detektionsmittel (30) zur Positionierung der Vorrichtung (100) relativ zum  Detection means (30) for positioning the device (100) relative to
Elektrodensubstrat(40) oder zur Positionierung des Elektrodensubstrats (40) relativ zur Vorrichtung (100) aufweist.  Electrode substrate (40) or for positioning the electrode substrate (40) relative to the device (100).
14. Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 1 bis 13, wobei die 14. Device (100) according to one of claims 1 1 to 13, wherein the
Abtragungseinheit direkt vor einer Kalandriereinheit und/oder direkt nach einer Trocknungseinrichtung zur Trocknung des beschichteten Elektrodensubstrats (40) in einer Anlage zur Herstellung von Batterien angeordnet ist.  Abtragungseinheit is arranged directly in front of a calendering unit and / or directly after a drying device for drying the coated electrode substrate (40) in a plant for the production of batteries.
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