DE102021207357A1

DE102021207357A1 - Machine and process for the energy cell manufacturing industry

Info

Publication number: DE102021207357A1
Application number: DE102021207357.3A
Authority: DE
Inventors: Jan Kreysern; Marcus Wagner; Michael Kleine Wächter; Karsten Meinke; Nils Hofmann; Nils Klaper; Manfred Folger; Michael Haul; Thomas Meins; Michael Lüneburg; Marc Kessler; Daniel Diedrich; Mathias Kelm
Original assignee: Koerber Technologies GmbH
Current assignee: Koerber Technologies GmbH
Priority date: 2021-07-12
Filing date: 2021-07-12
Publication date: 2023-01-12
Also published as: WO2023285274A1; EP4371174A1

Abstract

Eine Maschine (10) für die Energiezellen produzierende Industrie weist mindestens einen Zuführabschnitt (11) zum Zuführen von mindestens einer endlosen Separatorbahn (80, 81) und einer fortlaufenden Reihe einzelner Elektroden (93, 95); einen Sammel- und Verbindungsabschnitt (12) zum Übereinanderlegen der zugeführten Materialien, wodurch eine Materialformation (52) übereinandergelegter Materialien (95, 80, 93, 81) gebildet wird, mit einer Verbindungsvorrichtung (14) zum Verbinden der übereinandergelegten Materialien (95, 80, 93, 81) miteinander, wodurch eine endlose Separator-Elektroden-Verbundbahn (84) erzeugt wird; und einen Schneid- und Stapelabschnitt (13) mit einer Schneidvorrichtung (15) zum Zerschneiden der Separator-Elektroden-Verbundbahn (84) in einzelne Verbundeinheiten (85) und einer Stapelstation (28) zum Stapeln von Verbundeinheiten (85) zur Bildung eines Verbundeinheitenstapels (90) auf. Die Abschnitte (11-13) der Maschine (10) sind als im Wesentlichen kontinuierlich angetriebene Transportvorrichtungen ausgeführt, und/oder die Transportgeschwindigkeit im Zuführ-, Sammel- und Verbindungsabschnitt (11, 12) ist konstant oder liegt in einem Bereich von ± 25% um eine mittlere Transportgeschwindigkeit, und/oder die Transportgeschwindigkeit beträgt im Zuführ-, Sammel- und Verbindungsabschnitt (11, 12) mindestens 300 Segmente pro Minute.A machine (10) for the energy cell producing industry has at least one feed section (11) for feeding at least one endless separator web (80, 81) and a continuous row of individual electrodes (93, 95); a collecting and connecting section (12) for superimposing the supplied materials, thereby forming a material formation (52) of superimposed materials (95, 80, 93, 81), with a connecting device (14) for connecting the superimposed materials (95, 80, 93, 81) with one another, whereby an endless composite separator-electrode web (84) is produced; and a cutting and stacking section (13) with a cutting device (15) for cutting the separator-electrode composite web (84) into individual composite units (85) and a stacking station (28) for stacking composite units (85) to form a composite unit stack ( 90) on. The sections (11-13) of the machine (10) are designed as essentially continuously driven transport devices, and/or the transport speed in the feeding, collecting and connecting section (11, 12) is constant or lies in a range of ± 25% around an average transport speed, and/or the transport speed in the feeding, collecting and connecting section (11, 12) is at least 300 segments per minute.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine und ein Verfahren für die Energiezellen produzierende Industrie.The present invention relates to a machine and a method for the power cell manufacturing industry.

Energiezellen oder Energiespeicherzellen, etwa Batteriezellen, werden für galvanische Akkumulatoren beispielsweise in Kraftfahrzeugen, sonstigen Landfahrzeugen, Schiffen und Flugzeugen verwendet, bei denen eine erhebliche Energiemenge über größere Zeiträume abrufbar gespeichert werden muss. Dazu weisen solche Energiezellen eine Struktur aus einer Vielzahl von zu einem Stapel gestapelter Segmente auf. Diese Segmente sind jeweils sich abwechselnde Anodenblätter und Kathodenblätter, die auch als Elektroden bezeichnet werden und durch ebenfalls als Segmente hergestellte Separatorblätter voneinander getrennt sind.Energy cells or energy storage cells, such as battery cells, are used for galvanic accumulators, for example in motor vehicles, other land vehicles, ships and airplanes, in which a considerable amount of energy has to be stored so that it can be called up over longer periods of time. For this purpose, such energy cells have a structure made up of a large number of segments stacked to form a stack. These segments are each alternating anode sheets and cathode sheets, also referred to as electrodes, separated from one another by separator sheets, also made as segments.

Vorrichtungen zur Herstellung von Batteriezellen sind beispielsweise aus der WO 2016/041713 A1 und der DE 10 2017 216 213 A1 bekannt.Devices for the production of battery cells are, for example, from WO 2016/041713 A1 and the DE 10 2017 216 213 A1 known.

Die Herstellung von Batteriezellen beispielsweise für Elektromobilität erfolgt heute auf Produktionsanlagen mit einer Leistung von 100 bis 240 Monozellen pro Minute. Diese arbeiten in Teilbereichen oder durchgehend mit getakteten, diskontinuierlichen Bewegungen, etwa Hin- und Her-Bewegungen, und sind damit hinsichtlich der Produktionsleistung limitiert. Ein Großteil der bekannten Maschinen arbeitet im Einzelblatt-Stapelverfahren, z.B. „Pick and Place“, mit dem Nachteil einer vergleichsweise langsamen Verarbeitung. Das Laminieren von Zellformationen ist hier nicht möglich.Battery cells, for example for electromobility, are now manufactured on production systems with an output of 100 to 240 mono cells per minute. These work partially or continuously with clocked, discontinuous movements, such as back and forth movements, and are therefore limited in terms of production output. Most of the known machines work in the single-sheet stacking process, e.g. "pick and place", with the disadvantage of comparatively slow processing. The laminating of cell formations is not possible here.

Ein weiterer bekannter Ansatz ist eine Maschine mit kontinuierlich laufenden Materialbahnen und getakteten und/oder diskontinuierlich arbeitenden Werkzeugen, wie beispielsweise Trennmesser, Werkzeuge zur Teilungsänderung.Another known approach is a machine with continuously running webs of material and cycled and/or discontinuously working tools, such as separating knives, tools for changing the pitch.

Prinzipiell sind Maschinen mit getakteten und/oder diskontinuierlichen Bewegungen leistungsmäßig begrenzt. Die mit Masse behafteten Teile, etwa Aufnahmen und Werkzeuge, müssen permanent beschleunigt und abgebremst werden. Die Prozesse bestimmen dabei die zeitlichen Abläufe und es wird dabei viel Energie verbraucht. Die Masse der bewegten Teile lässt sich nicht beliebig reduzieren. Häufig müssen schneller bewegte Teile höhere Belastungen ertragen und werden deshalb sogar aufwändiger und schwerer.In principle, machines with clocked and/or discontinuous movements are limited in terms of performance. The parts with mass, such as fixtures and tools, must be constantly accelerated and decelerated. The processes determine the timing and a lot of energy is consumed. The mass of the moving parts cannot be reduced at will. Parts that move faster often have to withstand higher loads and are therefore even more complex and heavier.

Um die Produktionskosten der Batterieherstellung zu senken, muss sich unter anderem die Produktionsleistung der Maschinen erhöhen.In order to reduce the production costs of battery manufacture, the production output of the machines must be increased, among other things.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine und ein Verfahren bereitzustellen, die eine erhebliche Leistungssteigerung gegenüber herkömmlichen Maschinen und Verfahren aufweist.The object of the invention is to provide a machine and a method that have a significant increase in performance compared to conventional machines and methods.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Die Maschine weist demnach mindestens einen Zuführabschnitt zum Zuführen von mindestens einer endlosen Separatorbahn und einer fortlaufenden Reihe einzelner Elektroden; einen Sammel- und Verbindungsabschnitt zum Übereinanderlegen der zugeführten Materialien, wodurch eine Materialformation übereinandergelegter Materialien gebildet wird, mit einer Verbindungsvorrichtung zum Verbinden der übereinandergelegten Materialien miteinander, wodurch eine endlose Separator-Elektroden-Verbundbahn erzeugt wird; und einen Schneid- und Stapelabschnitt mit einer Schneidvorrichtung zum Zerschneiden der Separator-Elektroden-Verbundbahn in einzelne Verbundeinheiten und einer Stapelstation zum Stapeln von Verbundeinheiten zur Bildung eines Verbundeinheitenstapels auf. Erfindungsgemäß sind die Abschnitte der Maschine als im Wesentlichen kontinuierlich angetriebene Transportvorrichtungen ausgeführt, und/oder die Transportgeschwindigkeit im Zuführ-, Sammel- und Verbindungsabschnitt ist konstant oder liegt in einem Bereich von ± 25% um eine mittlere Transportgeschwindigkeit, und/oder die Transportgeschwindigkeit im Zuführ-, Sammel- und Verbindungsabschnitt beträgt mindestens 300 Segmente pro Minute, vorzugsweise mindestens 400 Segmente pro Minute, weiter vorzugsweise mindestens 600 Segmente pro Minute.The invention solves this problem with the features of the independent patent claims. The machine accordingly has at least one feed section for feeding at least one endless separator web and a continuous row of individual electrodes; a collecting and connecting section for superimposing the supplied materials, thereby forming a material formation of superimposed materials, with a connecting device for connecting the superimposed materials with each other, thereby forming an endless composite separator-electrode web; and a cutting and stacking section having a cutter for cutting the separator-electrode composite sheet into individual composite units and a stacking station for stacking composite units to form a composite unit stack. According to the invention, the sections of the machine are designed as essentially continuously driven transport devices, and/or the transport speed in the feeding, collecting and connecting section is constant or is in a range of ± 25% around an average transport speed, and/or the transport speed in the infeed -, collecting and connecting section is at least 300 segments per minute, preferably at least 400 segments per minute, more preferably at least 600 segments per minute.

Die Aufgabe der Erfindung wird also durch kontinuierlich arbeitende Vorrichtungen und die Anwendung kontinuierlich ablaufender Prozessschritte gelöst, wodurch die Produktionsgeschwindigkeit gegenüber dem Stand der Technik erheblich auf mindestens 300 Segmente pro Minute gesteigert werden kann. Mit der Erfindung gehen verringerte Energiekosten, weniger erforderliches Bedienpersonal und eine kleinere Maschinenstellfläche einher, wodurch die Produktionskosten insgesamt gesenkt werden können. Die Transportgeschwindigkeit im Zuführ-, Sammel- und Verbindungsabschnitt ist nach einem Aspekt der Erfindung konstant oder liegt in einem Bereich von ± 25%, vorzugsweise ± 10%, weiter vorzugsweise ± 5% um eine mittlere Transportgeschwindigkeit, um eine durchgehend hohe und konstante Produktionsleistung zu erreichen.The object of the invention is thus achieved by continuously operating devices and the use of continuously running process steps, as a result of which the production speed can be significantly increased to at least 300 segments per minute compared to the prior art. The invention is associated with reduced energy costs, fewer operating personnel required and a smaller machine footprint, as a result of which the production costs can be reduced overall. According to one aspect of the invention, the transport speed in the feeding, collecting and connecting section is constant or is in a range of ± 25%, preferably ± 10%, more preferably ± 5% around an average transport speed in order to achieve consistently high and constant production output to reach.

Vorzugsweise ist der Schneid- und Stapelabschnitt vollständig oder zumindest überwiegend mit rotierend angetriebenen Trommeln und/oder Stempeln ausgeführt. Die Herstellung der Verbundeinheiten oder Monozellen auf kontinuierlich drehenden Trommeln und/oder Stempeln und die Verwendung von rotierenden Schneidapparaten ermöglicht durchgehend einen kontinuierlichen Prozess zur Herstellung von Monozellen oder ähnlichen Materialeinheiten. Die eingangs genannten Nachteile werden damit überwunden. Die Aufnahme der Materialien auf Trommeln und/oder Stempeln bietet eine hohe Flexibilität. Weitere Trommeln zur Realisierung neuer Funktionen können je nach Bedarf eingefügt werden.The cutting and stacking section is preferably designed entirely or at least predominantly with rotary driven drums and/or stamps. The production of compound units or monocells on continuously rotating Drumming and/or stamping and the use of rotary cutters allows for a continuous process throughout to produce monocells or similar material units. The disadvantages mentioned at the outset are thus overcome. Picking up the materials on drums and/or stamps offers a high degree of flexibility. Additional drums to implement new functions can be added as required.

Wenn es für einzelne Prozessschritte vorteilhaft ist, können die Materialien auf eine Endlosbandvorrichtung zur Bearbeitung abgelegt und später wieder von einer Trommel aufgenommen werden. Umgekehrt ist auch die Abgabe von einer Trommel auf eine Endlosbandvorrichtung möglich. Damit kann für jeden Prozessschritt das optimale Verfahren und die optimale Vorrichtung (rotierend angetriebene Trommel oder fortlaufend angetriebene Endlosbandvorrichtung) vorgesehen werden.If it is advantageous for individual process steps, the materials can be placed on an endless belt device for processing and later picked up again by a drum. Conversely, delivery from a drum to an endless belt device is also possible. In this way, the optimal method and the optimal device (rotatingly driven drum or continuously driven endless belt device) can be provided for each process step.

Ein weiterer Vorteil ist, dass an Kontaktflächen zwischen materialführenden Maschinenteilen und dem Material keine nennenswerten Relativbewegungen auftreten. Nachteiliger Schlupf und dadurch verursachter Abrieb und Verschmutzungen, die die Qualität der Batteriezelle mindern, können weitestgehend vermieden werden. Die Ausschussrate kann somit reduziert werden.Another advantage is that there are no significant relative movements at the contact surfaces between material-carrying machine parts and the material. Disadvantageous slip and the abrasion and dirt caused by it, which reduce the quality of the battery cell, can be largely avoided. The reject rate can thus be reduced.

In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform weist der Sammel- und Verbindungsabschnitt eine Sammeltrommel auf, auf der die zugeführten Materialien zusammengeführt und übereinandergelegt werden. Das Zusammenführen aller Materialien auf einer kontinuierlich drehenden Sammeltrommel verspricht eine hohe Prozesssicherheit. In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform, die noch genauer erläutert wird, kann eine Sammelvorrichtung in Form einer Endlosbandvorrichtung oder eines Abschnitts einer Endlosbandvorrichtung vorgesehen sein.In an embodiment of the invention, the collecting and connecting section has a collecting drum on which the supplied materials are brought together and superimposed. The merging of all materials on a continuously rotating collection drum promises a high level of process reliability. In an alternative advantageous embodiment, which will be explained in more detail below, a collecting device can be provided in the form of an endless belt device or a section of an endless belt device.

Vorzugsweise weist der Zuführabschnitt mindestens einen Elektrodenherstellabschnitt mit mindestens einem Schneidapparat zum Zerschneiden einer endlos zugführten Elektrodenbahn in einzelne Elektroden auf. Es müssen also der Maschine keine vorproduzierten Elektroden umständlich zugeführt und darin gehandhabt werden, sondern die Elektroden können als endlose Elektrodenbahn zugeführt und erst in der Maschine geschnitten werden. Dies trägt zu einer erhöhten Produktionsgeschwindigkeit bei. Der Schneidapparat weist vorteilhaft eine Messerwelle mit Messern auf, um Elektroden schnell und effektiv fortlaufend schneiden zu können. Vorzugsweise weist der Schneidapparat auch eine Schneidtrommel mit Nuten zum Eingreifen der Messer auf.The feed section preferably has at least one electrode production section with at least one cutting device for cutting an endlessly fed electrode web into individual electrodes. Thus, no pre-produced electrodes have to be laboriously fed to the machine and handled therein, but the electrodes can be fed in as an endless electrode web and only cut in the machine. This contributes to an increased production speed. The cutting apparatus advantageously has a knife shaft with knives in order to be able to cut electrodes continuously and quickly and effectively. Preferably, the cutting apparatus also includes a cutting drum having grooves for engaging the knives.

Vorzugsweise weist der Elektrodenherstellabschnitt eine Teilungsänderungsvorrichtung, insbesondere eine Teilungsänderungstrommel, zum Beabstanden der geschnittenen Elektroden voneinander in Förderrichtung auf. Dies ermöglicht die Fertigung von Monozellen, bei denen die Separatorblätter breiter sind als die Elektroden, was einer gängigen Anforderung entspricht.Preferably, the electrode manufacturing section has a pitch changing device, particularly a pitch changing drum, for spacing the cut electrodes from each other in the conveying direction. This enables the manufacture of mono cells where the separator sheets are wider than the electrodes, which is a common requirement.

Vorzugsweise weist die Verbindungsvorrichtung eine oder mehrere Laminierwalzen zur Laminierverbindung der Materialformation auf. Auf diese Weise kann das Verbinden der Materialien besonders schnell und materialschonend erfolgen. Vorteilhaft geschieht dies mittels Warmlaminieren. Der Sammel- und Verbindungsabschnitt weist daher vorzugsweise eine Heizeinrichtung zum Erwärmen der Materialformation vor dem Verbinden auf. Die Maschine weist vorzugsweise mindestens eine der Heizeinrichtung nachgeordnete Kühleinrichtung zum Kühlen von der Heizeinrichtung erwärmter Teile, insbesondere der Separator-Elektroden-Verbundbahn und/oder eines erwärmten Endlosbandes, auf. Das Verbinden der Materialien kann auch mittels Kaltlaminieren erfolgen.The connecting device preferably has one or more laminating rollers for the laminating connection of the material formation. In this way, the materials can be connected particularly quickly and gently. This is advantageously done by means of hot lamination. The collecting and connecting section therefore preferably has a heating device for heating the material formation before connecting. The machine preferably has at least one cooling device downstream of the heating device for cooling parts heated by the heating device, in particular the separator-electrode composite web and/or a heated endless belt. The materials can also be joined by cold lamination.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Sammel- und Verbindungsabschnitt als mindestens abschnittsweise lineare Förderstrecke ausgebildet. Insbesondere weist die Förderstrecke vorteilhaft mindestens eine Endlosbandvorrichtung mit einem fortlaufend angetriebenen Endlosband auf. Im Vergleich zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform sind anstelle der Sammel- und Laminiertrommel in diesem Fall demnach eine oder mehrere Endlosbandvorrichtungen vorgesehen. Auch in dieser Ausführung sind Transport und Bearbeitung der Materialien ohne Schlupf möglich.In a preferred embodiment of the invention, the collecting and connecting section is designed as a conveyor path that is linear at least in sections. In particular, the conveyor section advantageously has at least one endless belt device with a continuously driven endless belt. In comparison to the previously described embodiment, one or more endless belt devices are therefore provided in this case instead of the collecting and laminating drum. In this version, too, the materials can be transported and processed without slippage.

Vorzugsweise ist das mindestens eine Endlosband zur Übertragung von Wärme von einer oder der Heizeinrichtung durch das Endlosband auf die Materialformation eingerichtet und angeordnet. In dieser Ausführung lässt sich die Heizeinrichtung in der Maschine thermisch einfacher kapseln als im Falle einer Laminiertrommel, ein modularer Ansatz ist besser umsetzbar und die durch die Heizeinrichtung definierte Heizstrecke kann einfacher verlängert werden. Vorteilhaft ist dabei mindestens eine unterhalb der Materialformation angeordnete untere Endlosbandvorrichtung und/oder mindestens eine oberhalb der Materialformation angeordnete obere Endlosbandvorrichtung vorgesehen, um eine beidseitige Erwärmung und/oder beidseitiges Laminieren zu ermöglichen. Das oder die Endlosbänder können zusätzlich oder alternativ auch zum Fördern der Materialformation durch die Förderstrecke dienen.Preferably, the at least one endless belt is set up and arranged to transfer heat from a or the heating device through the endless belt to the material formation. In this design, the heating device in the machine can be thermally encapsulated more easily than in the case of a laminating drum, a modular approach is easier to implement and the heating section defined by the heating device can be lengthened more easily. At least one lower endless belt device arranged below the material formation and/or at least one upper endless belt device arranged above the material formation is advantageously provided in order to enable heating and/or lamination on both sides. The endless belt or belts can additionally or alternatively be used to convey the material formation through the conveying path.

Während der auf einer Sammel- und Laminiertrommel beruhende Prozess eine bestimmte Ablegereihenfolge der Materialien favorisiert, können in der vorliegenden Ausführungsform mit Endlosbandvorrichtung(en), insbesondere durch die Verwendung von beidseitigen Bandführungen, beliebige Ablegereihenfolgen von Elektroden und Separatorbahnen vorteilhaft umgesetzt werden.While the process, based on a collecting and laminating drum, has a certain If the order in which the materials are laid down is favored, in the present embodiment with endless belt device(s), in particular through the use of belt guides on both sides, any order in which electrodes and separator strips are laid down can be advantageously implemented.

Vorzugsweise weist die Förderstrecke mindestens eine Kühleinrichtung zum Kühlen des mittels der Heizeinrichtung erwärmten Endlosbandes auf, um der Maschine im Anschluss an das Laminieren nicht mehr benötigte Wärme wieder zu entziehen. Die Kühleinrichtung ist vorzugsweise auf der Rückführseite des Endlosbandes angeordnet, was zur Verringerung des benötigten Bauraums beiträgt.Preferably, the conveying section has at least one cooling device for cooling the endless belt heated by the heating device, in order to withdraw heat that is no longer required from the machine after lamination. The cooling device is preferably arranged on the return side of the endless belt, which contributes to reducing the space required.

Das Endlosband kann vorteilhaft metallisch sein, beispielsweise aus Edelstahl, was die Wärmeübertragung von der Heizeinrichtung auf die Materialformation begünstigt. Das Endlosband kann reibungsmindernd beschichtet sein, was insbesondere im Falle eines Kontakts der Materialformation mit dem Endlosband günstig ist, um eine Qualitätsbeeinträchtigung der Materialformation durch Reibung zu vermeiden.The endless band can advantageously be made of metal, for example stainless steel, which promotes heat transfer from the heating device to the material formation. The endless belt can have a friction-reducing coating, which is advantageous in particular in the case of contact between the material formation and the endless belt, in order to avoid a deterioration in the quality of the material formation due to friction.

Vorzugsweise weist die Förderstrecke eingangsseitig eine weitere Endlosbandvorrichtung oder einen Abschnitt einer Endlosbandvorrichtung zum Zusammenführen und Übereinanderlegen der zugeführten Materialien und Bildung der Materialformation auf. Die weitere Endlosbandvorrichtung oder der entsprechende Abschnitt einer Endlosbandvorrichtung ist dann anstelle der Sammeltrommel in der eingangs genannten Ausführungsform vorgesehen. Dies ist im Falle von nachgelagerten wärmeübertragenden Endlosbandvorrichtungen weniger aufwändig und insgesamt günstiger als eine Sammeltrommel.On the input side, the conveying path preferably has a further endless belt device or a section of an endless belt device for bringing together and superimposing the supplied materials and forming the material formation. The further endless belt device or the corresponding section of an endless belt device is then provided instead of the collecting drum in the embodiment mentioned at the outset. In the case of downstream heat-transferring endless belt devices, this is less complex and overall cheaper than a collecting drum.

In Förderrichtung nach der Verbindungsvorrichtung ist vorzugsweise mindestens eine Prüfvorrichtung zur Prüfung von Eigenschaften der Separator-Elektroden-Verbundbahn, insbesondere der Position der Elektroden und/oder elektrischer Eigenschaften, angeordnet. In Förderrichtung nach der Schneidvorrichtung ist vorzugsweise mindestens eine Prüfeinrichtung zur Prüfung von Eigenschaften der Verbundeinheiten, insbesondere der Position der Elektroden und/oder elektrischer Eigenschaften, angeordnet. Dies ist vorteilhaft, um wichtige Qualitätseigenschaften der Separator-Elektroden-Verbundbahn und/oder der Verbundeinheiten bereits während der Herstellung in der Maschine messen zu können. In Förderrichtung vor der Stapelstation kann vorteilhaft eine Auswerfvorrichtung, insbesondere eine rotierend angetriebene Auswerftrommel, zum Auswerfen von der Prüfvorrichtung und/oder der Prüfeinrichtung als mangelhaft bewerteter Verbundeinheiten angeordnet sein. Auf diese Weise wird eine gleichbleibende einwandfreie Qualität der Zellen in dem Zellenstapel sichergestellt.At least one testing device for testing properties of the separator-electrode composite web, in particular the position of the electrodes and/or electrical properties, is preferably arranged downstream of the connecting device in the conveying direction. At least one testing device for testing properties of the composite units, in particular the position of the electrodes and/or electrical properties, is preferably arranged downstream of the cutting device in the conveying direction. This is advantageous in order to be able to measure important quality properties of the separator-electrode composite web and/or the composite units during production in the machine. Advantageously, an ejection device, in particular a rotatingly driven ejection drum, can be arranged upstream of the stacking station in the conveying direction for ejection by the testing device and/or the testing device of composite units that have been evaluated as being defective. In this way, a consistently perfect quality of the cells in the cell stack is ensured.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren für die Energiezellen produzierende Industrie, insbesondere zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Maschine. Das Verfahren weist mindestens folgende Schritte auf: Zuführen von mindestens einer endlosen Separatorbahn und einer fortlaufenden Reihe einzelner Elektroden; Zusammenführen und Übereinanderlegen der zugeführten Materialien, wodurch eine Materialformation übereinandergelegter Materialien gebildet wird, und Verbinden der übereinandergelegten Materialien miteinander, wodurch eine endlose Separator-Elektroden-Verbundbahn erzeugt wird; Zerschneiden der Separator-Elektroden-Verbundbahn in einzelne Verbundeinheiten und Stapeln von Verbundeinheiten zur Bildung eines Verbundeinheitenstapels. Erfindungsgemäß werden die Schritte mittels im Wesentlichen kontinuierlich angetriebener Transportvorrichtungen ausgeführt, die Transportgeschwindigkeit wird im Zuführ-, Sammel- und Verbindungsabschnitt konstant oder in einem Bereich von ±25% um eine mittlere Transportgeschwindigkeit gehalten, und/oder die Transportgeschwindigkeit beträgt im Zuführ-, Sammel- und Verbindungsabschnitt mindestens 300 Segmente pro Minute, vorzugsweise mindestens 400 Segmente pro Minute, weiter vorzugsweise mindestens 600 Segmente pro Minute, und/oder die Orientierung der Verbundeinheiten wird im Schneid- und Stapelabschnitt mehrfach geändert. Das letztere Merkmal wird insbesondere die vorteilhafte Verwendung rotierender Trommeln und/oder Stempel im Schneid- und Stapelabschnitt erreicht.A further aspect of the invention relates to a method for the industry producing energy cells, in particular for operating a machine according to the invention. The method has at least the following steps: feeding in at least one endless separator web and a continuous row of individual electrodes; bringing together and superimposing the supplied materials, thereby forming a material formation of superimposed materials, and bonding the superimposed materials together, thereby forming a continuous composite separator-electrode web; cutting the separator-electrode composite web into individual composite units and stacking composite units to form a composite unit stack. According to the invention, the steps are carried out by means of substantially continuously driven transport devices, the transport speed is kept constant or in a range of ±25% around an average transport speed in the feeding, collecting and connecting section, and/or the transport speed is in the feeding, collecting and bonding section at least 300 segments per minute, preferably at least 400 segments per minute, more preferably at least 600 segments per minute, and/or the orientation of the bonding units is changed several times in the cutting and stacking section. The latter feature is achieved in particular by the advantageous use of rotating drums and/or punches in the cutting and stacking section.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt

1 eine schematische Querschnittsansicht eines Monozellen-Stapels für eine Batteriezelle;
2 eine perspektivische Ansicht einer Maschine zur Herstellung von Monozellen-Stapeln;
3 eine Detailansicht auf die Maschine aus 2 im Bereich des Zuführabschnitts;
4 eine Detailansicht auf die Maschine aus 2 im Bereich des Sammel- und Laminierabschnitts;
5 eine Detailansicht, welche die Zuführung einer Separatorbahn zu der Sammeltrommel zeigt;
6 eine Detailansicht auf die Maschine aus 2 im Bereich des Schneid- und Stapelabschnitts;
7 eine perspektivische Ansicht einer Maschine zur Herstellung von Monozellen-Stapeln in einer weiteren Ausführungsform;
8 eine Detailansicht auf die Maschine aus 7 im Bereich des Zuführ-, Sammel- und Laminierabschnitts; und
9 eine Detailansicht auf eine Maschine im Bereich des Zuführ-, Sammel- und Laminierabschnitts in einer abgewandelten Ausführungsform.

The invention is explained below on the basis of preferred embodiments with reference to the accompanying figures. while showing

1 a schematic cross-sectional view of a mono-cell stack for a battery cell;
2 a perspective view of a machine for the production of mono-cell stacks;
3 a detailed view of the machine 2 in the area of the feed section;
4 a detailed view of the machine 2 in the area of the collecting and laminating section;
5 a detailed view showing the feeding of a separator web to the collection drum;
6 a detailed view of the machine 2 in the area of the cutting and stacking section;
7 a perspective view of a machine for the production of mono-cell stacks in a further embodiment;
8th a detailed view of the machine 7 in the area of the feeding, collecting and laminating section; and
9 a detailed view of a machine in the area of the feeding, collecting and laminating section in a modified embodiment.

Im Folgenden wird zunächst der Aufbau eines Zellenstapels 90 unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Eine Monozelle 91 ist ein Schichtsystem bestehend aus übereinander gelegten Schichten, nämlich einem Separator 92, einer Anode 93, einem weiteren Separator 94 und einer Kathode 95. Zum Aufbau eines Monozellenstapels 90 wird eine Mehr- oder Vielzahl dieser Monozellen 91 übereinander gestapelt und mit einer Abschlusszelle 96 abgeschlossen. Diese Abschlusszelle 96 besteht beispielsweise aus einem Separator 92, einer Anode 93 und einem weiteren Separator 94 und stellt sicher, dass der Zellenstapel 90 jeweils mit einem Separator 92, 94 nach außen abgeschlossen wird.In the following, the structure of a cell stack 90 is first described with reference to FIG 1 described. A mono cell 91 is a layer system consisting of layers placed one on top of the other, namely a separator 92, an anode 93, another separator 94 and a cathode 95. To build up a mono cell stack 90, a plurality of these mono cells 91 are stacked one on top of the other and with a final cell 96 completed. This closing cell 96 consists, for example, of a separator 92, an anode 93 and a further separator 94 and ensures that the cell stack 90 is closed off from the outside with a separator 92, 94 in each case.

Der Zellenstapel 90 dient insbesondere zum Aufbau eines nicht gezeigten elektrochemischen und/oder galvanischen Akkumulators, beispielsweise eines Lithium-Ionen-Akkus. Die Elektroden 93, 95 bestehen aus typischen Elektrodenmaterialien einer elektrochemischen und/oder galvanischen Akkumulatorzelle. Im Falle einer Lithium-lonen-Zelle enthalten die Elektroden beispielsweise Lithium-Ionen. Die Separatoren dienen zur elektrischen Isolierung der Elektroden voneinander und bestehen beispielsweise aus einer Kunststofffolie, etwa aus einem thermoplastischen Material.The cell stack 90 serves in particular to construct an electrochemical and/or galvanic accumulator (not shown), for example a lithium-ion accumulator. The electrodes 93, 95 consist of typical electrode materials of an electrochemical and/or galvanic accumulator cell. In the case of a lithium ion cell, the electrodes contain lithium ions, for example. The separators are used to electrically insulate the electrodes from one another and consist, for example, of a plastic film, such as a thermoplastic material.

Derartige Zellenstapel 90 werden mittels einer Maschine 10 hergestellt, die im Weiteren unter Bezugnahme auf die 2 bis 9 beschrieben wird.Such cell stacks 90 are produced by a machine 10, which is described below with reference to FIG 2 until 9 is described.

Die Maschine oder Herstellmaschine 10 fördert und verarbeitet Ausgangsmaterialien mit Förderrichtung von links nach rechts zu Zellenstapeln 90 und umfasst einen Zuführabschnitt 11 zum Zuführen von Ausgangsmaterialien, nämlich im Wesentlichen endlos zugeführter Separatorbahnen 80, 81 und Elektroden 93, 95 zu einem nachfolgend angeordneten Sammel- und Verbindungsabschnitt 12, in dem die Materialien 80, 81, 93, 95 zusammengeführt und übereinandergelegt werden. Der Sammel- und Verbindungsabschnitt 12 umfasst eine Verbindungsvorrichtung 14, die die übereinander gelegten Materialien 93, 80, 95, 81 zur Bildung einer endlosen Separator-Elektroden-Verbundbahn 84 miteinander verbindet. In Förderrichtung hinter dem Sammel- und Verbindungsabschnitt 12 folgt ein Schneid- und Stapelabschnitt 13. Dieser umfasst eine Schneidvorrichtung 15 zum Zerschneiden der Separator-Elektroden-Verbundbahn 84 in einzelne Verbundeinheiten 85, beispielsweise Monozellen 91, und eine Stapelstation 28 zum Stapeln der Verbundeinheiten 85 zur Bildung von Zellenstapeln 90.The machine or manufacturing machine 10 conveys and processes starting materials with the conveying direction from left to right to form cell stacks 90 and comprises a feed section 11 for feeding starting materials, namely separator webs 80, 81 and electrodes 93, 95 which are supplied essentially endlessly, to a collecting and connecting section arranged downstream 12, in which the materials 80, 81, 93, 95 are brought together and superimposed. The collecting and connecting section 12 comprises a connecting device 14 which connects the materials 93 , 80 , 95 , 81 placed one on top of the other to form an endless composite separator-electrode web 84 . A cutting and stacking section 13 follows downstream of the collecting and connecting section 12 in the conveying direction formation of cell stacks 90.

Die einzelnen Abschnitte 11-13 der Maschine werden im Folgenden genauer unter Bezugnahme auf die 3 bis 6 erläutert.The individual sections 11-13 of the machine are described in more detail below with reference to FIG 3 until 6 explained.

Der in 3 im Detail gezeigte Zuführabschnitt 11 umfasst Bahnführungselemente 16, beispielsweise Umlenkelemente wie Umlenkzapfen oder -rollen, und/oder Spannelemente wie Spannrollen, für die endlose Zuführung der Separatorbahnen 80, 81 zu der später zu erläuternden Sammelvorrichtung 17 des Sammel- und Laminierabschnitts 12.the inside 3 The feed section 11 shown in detail comprises web guide elements 16, for example deflection elements such as deflection pins or rollers, and/or tensioning elements such as tension rollers, for the endless feed of the separator webs 80, 81 to the collecting device 17, to be explained later, of the collecting and laminating section 12.

Der Zuführabschnitt 11 umfasst Elektrodenherstellabschnitte 18, 19 zum Herstellen von Elektroden 93, 95, nämlich einen Anodenherstellabschnitt 18 zum Herstellen einzelner Anodenblätter oder Anoden 93 und einen Kathodenherstellabschnitt 19 zum Herstellen einzelner Kathodenblätter oder Kathoden 95. Die Elektrodenherstellabschnitte 18, 19 sind vorzugsweise gleichartig aufgebaut. Wenn im Folgenden beispielhaft der Anodenherstellabschnitt 18 beschrieben wird, ist die Beschreibung auf den Kathodenherstellabschnitt 19 übertragbar; entsprechende Teile des Kathodenherstellabschnitts 19 werden mit apostrophierten Bezugszeichen versehen. Es ist denkbar, dass die Maschine 10 nur einen Elektrodenherstellabschnitt 18, 19 für eine Sorte Elektroden (beispielsweise Anoden) aufweist und die andere Sorte Elektroden (beispielsweise Kathoden) der Maschine 10 bereits in vereinzelter Form zugeführt werden.The feeding section 11 comprises electrode production sections 18, 19 for producing electrodes 93, 95, namely an anode production section 18 for producing individual anode sheets or anodes 93 and a cathode production section 19 for producing individual cathode sheets or cathodes 95. The electrode production sections 18, 19 are preferably constructed in the same way. If the anode production section 18 is described below by way of example, the description can be transferred to the cathode production section 19; corresponding parts of the cathode manufacturing section 19 are provided with primed reference numerals. It is conceivable that the machine 10 has only one electrode production section 18, 19 for one type of electrode (for example anodes) and the other type of electrodes (for example cathodes) are already supplied to the machine 10 in separated form.

Die Elektrodenherstellabschnitte 18, 19 weisen Bahnführungselemente 16, beispielsweise Umlenkelemente wie Umlenkzapfen oder -rollen, und/oder Spannelemente wie Spannrollen, für die endlose Zuführung von Elektrodenbahnen 82, 83 zu jeweils einem Schneidapparat 20, 20' auf. Insgesamt werden also die Materialien Anode, Separator, Kathode, weiterer Separator, jeweils als Bahn 80-83 endlos, in den Figuren von links, zugeführt. Nicht gezeigte Elemente zur Regelung der Bahnkante oder der Bahnlage sind vorteilhaft vorgesehen.The electrode production sections 18, 19 have web guiding elements 16, for example deflection elements such as deflection pins or rollers, and/or tensioning elements such as tension rollers, for the endless supply of electrode webs 82, 83 to a respective cutting device 20, 20'. Overall, therefore, the materials anode, separator, cathode, additional separator, each as an endless path 80-83, are supplied from the left in the figures. Elements, not shown, for regulating the web edge or the web position are advantageously provided.

Der rotierende Schneidapparat 20 dient zum Zerschneiden der endlos zugführten Elektrodenbahn, hier der Kathodenbahn 83, in einzelne Elektroden, hier Kathoden 95. Der Schneidapparat 20 umfasst jeweils eine Messerwelle 21 und eine Schneidtrommel 22. Die Messerwelle 21 ist entlang ihres Umfangs mit Messern 23 bestückt. An der Schneidtrommel 22 sind um ihren Umfang herum entsprechende Nuten 24 vorgesehen. Die Messerwelle 21 ist tangential zu der Schneidtrommel 22 angeordnet. Die Rotationsantriebe der Messerwelle 21 und der Schneidtrommel 22 sind so koordiniert, dass ein Messer 23, das in den Berührungsbereich der Messerwelle 21 und der Schneidtrommel 22 gelangt, in eine Nut 24 der Schneidtrommel 22 eingreift, um die Elektrodenbahn 83 zu schneiden.The rotating cutting apparatus 20 serves to cut the endlessly drawn electrode web, here the cathode web 83, into individual electrodes, here cathodes 95. The cutting apparatus 20 comprises a knife shaft 21 and a cutting drum 22. The knife shaft 21 is equipped with knives 23 along its circumference. At the Corresponding grooves 24 are provided around cutting drum 22's periphery. The knife shaft 21 is arranged tangentially to the cutting drum 22 . The rotary drives of the blade shaft 21 and the cutting drum 22 are coordinated in such a way that a blade 23 that comes into contact with the blade shaft 21 and the cutting drum 22 engages in a groove 24 of the cutting drum 22 in order to cut the electrode track 83.

Die Elektrodenbahn 83 wird an einem ersten Umfangspunkt von der Schneidtrommel 22 aufgenommen, in Rotationsrichtung der Schneidtrommel 22 gefördert, an einem zweiten Umfangspunkt von einem Messer 23 der Messerwelle 21 geschnitten, so dass einzelne Elektroden 95 entstehen, und mittels Vakuum von der Schneidtrommel 22 weitergefördert bis zu einem dritten Umfangspunkt, an dem die Elektroden 95 an ein nachfolgendes Förderelement, hier die Transporttrommel 25, abgegeben werden. Auf der Transporttrommel 25 werden die Elektroden 95 mit Vakuum gehalten und durch Rotation weitergefördert. Die Transporttrommel 25 kann auch zum Reinigen der Schnittkanten der Elektroden 95 dienen und in diesem Fall als Transport-/Reinigungstrommel bezeichnet werden. Die Teilungsänderungstrommel 26 dient dazu, die Elektroden 95 mit einem Abstand zueinander in Längsrichtung zu versehen. Dies ist erforderlich, weil in der Monozelle 91 die Separatoren 92, 94 gewöhnlich breiter sind als die Elektroden 93, 95. Die Teilungsänderungstrommel 26 kann auch in Förderrichtung vor der Transporttrommel 25 angeordnet sein (umgekehrte Reihenfolge).The electrode web 83 is picked up by the cutting drum 22 at a first point on the circumference, conveyed in the direction of rotation of the cutting drum 22, cut at a second point on the circumference by a knife 23 of the knife shaft 21, so that individual electrodes 95 are formed, and conveyed further by the cutting drum 22 by means of a vacuum to to a third circumferential point at which the electrodes 95 are delivered to a subsequent conveying element, here the transport drum 25. The electrodes 95 are held on the transport drum 25 with a vacuum and conveyed further by rotation. The transport drum 25 can also be used to clean the cut edges of the electrodes 95 and in this case can be referred to as a transport/cleaning drum. The pitch changing drum 26 serves to space the electrodes 95 from each other in the longitudinal direction. This is necessary because in the monocell 91 the separators 92, 94 are usually wider than the electrodes 93, 95. The pitch changing drum 26 can also be arranged in the conveying direction in front of the transport drum 25 (reverse order).

Ein zentrales Element der Maschine 10 ist die Sammelvorrichtung 17, die hier als Sammeltrommel 27 ausgebildet ist. Die geschnittenen Elektroden 93, 95 und die nicht geschnittenen Separatorfolien 80, 81 werden auf die Sammelvorrichtung 17 aufgelegt. Dabei bestimmt der in 1 gezeigte Aufbau einer Monozelle 91 die Ablagereihenfolge der Zuschnitte, d.h. der Elektroden 93, 95, und der Separatorbahnen auf der Sammelvorrichtung 17, hier der Sammeltrommel 27.A central element of the machine 10 is the collecting device 17, which is designed here as a collecting drum 27. The cut electrodes 93, 95 and the uncut separator films 80, 81 are placed on the collecting device 17. The in 1 structure of a monocell 91 shown, the order in which the blanks are laid down, ie the electrodes 93, 95, and the separator webs on the collecting device 17, here the collecting drum 27.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden zuerst die Kathodenblätter oder Kathoden 95 mit dem durch die Teilungsänderungstrommel 26 erzeugten Abstand bei einer ersten Umfangsposition (Tangentialpunkt zwischen Teilungsänderungstrommel 26 und Sammeltrommel 27) auf der Sammeltrommel 27 abgelegt. Unmittelbar danach an einer zweiten Umfangsposition (Tangentialpunkt zwischen letzter Umlenkrolle 16 und Sammeltrommel 27) wird die Separatorbahn 80 über die Kathoden 95 gelegt. Der Abstand d zwischen der ersten Umfangsposition und der zweiten Umfangsposition (siehe 5) ist vorteilhaft geringer als die Ausdehnung der Elektroden 95 in Förderrichtung, damit die Elektroden 95 jederzeit sicher von der darüber gelegten Separatorbahn 80 gehalten werden. Die Kathode 95 wird also solange von der übergebenden Trommel 26 gehalten, bis sie zwischen der Sammeltrommel 27 und der nachfolgend zugeführten Separatorfolie 80 aufgenommen und fixiert ist. Hierfür ist das Aufbringen einer entsprechenden Bahnspannung in der Separatorfolie 80 erforderlich.In the present embodiment, first the cathode sheets or cathodes 95 are laid down on the collecting drum 27 with the spacing created by the pitch changing drum 26 at a first circumferential position (point of tangency between pitch changing drum 26 and collecting drum 27). Immediately thereafter, at a second circumferential position (tangential point between the last deflection roller 16 and collecting drum 27), the separator web 80 is laid over the cathodes 95. The distance d between the first circumferential position and the second circumferential position (see 5 ) is advantageously less than the extent of the electrodes 95 in the conveying direction, so that the electrodes 95 are always held securely by the separator web 80 placed above them. The cathode 95 is thus held by the transferring drum 26 until it is received and fixed between the collecting drum 27 and the separator film 80 subsequently supplied. This requires the application of a corresponding web tension in the separator film 80 .

Der beschriebene Vorgang wird anschließend mit der Anode 93 und der zweiten Separatorfolie 81 in gleicher Art ausgeführt. Analog werden daher an einer dritten Umfangsposition (Tangentialpunkt zwischen Teilungsänderungstrommel 26' und Sammeltrommel 27) die anderen Elektroden, hier die Anodenblätter oder Anoden 93, mit dem durch die Teilungsänderungstrommel 26` erzeugten Abstand auf der Sammeltrommel 27 abgelegt. Dabei wird die Anode 93 entsprechend den geometrischen Anforderungen der Monozelle 91 relativ zu der Kathode 95 positioniert. Unmittelbar danach an einer vierten Umfangsposition (Tangentialpunkt zwischen letzter Umlenkrolle 16' und Sammeltrommel 27) wird die weitere Separatorbahn 81 über die Anoden 93 gelegt. Der Abstand d' zwischen der dritten Umfangsposition und der vierten Umfangsposition (siehe 3) ist vorteilhaft geringer als die Ausdehnung der Elektroden 93 in Förderrichtung, damit die Elektroden 93 jederzeit sicher von der darüber gelegten Separatorbahn 81 gehalten werden.The process described is then carried out in the same way with the anode 93 and the second separator film 81 . Analogously, the other electrodes, here the anode sheets or anodes 93, are placed on the collecting drum 27 at a third circumferential position (tangential point between the pitch-changing drum 26' and the collecting drum 27) with the spacing created by the pitch-changing drum 26`. In this case, the anode 93 is positioned relative to the cathode 95 in accordance with the geometric requirements of the monocell 91 . Immediately thereafter, at a fourth circumferential position (tangential point between the last deflection roller 16' and the collecting drum 27), the further separator web 81 is laid over the anodes 93. The distance d' between the third circumferential position and the fourth circumferential position (see 3 ) is advantageously less than the extent of the electrodes 93 in the conveying direction, so that the electrodes 93 are always held securely by the separator sheet 81 placed above them.

Eine umgekehrte Zuführreihenfolge ist möglich, d.h. es können zuerst die Anoden 93, Separatorfolie 80 und danach die Kathoden 95 und Separatorfolie 81 der Sammelvorrichtung 17 zugeführt werden, wenn ein anderer Aufbau des Zellenstapels 90 oder der Monozellen 91 gewünscht ist. Auch eine außenliegende Elektrode 93, 95 ist realisierbar, beispielsweise unter Zuführung einer zusätzlichen Hilfsfolie.A reverse feed sequence is possible, i.e. the anodes 93, separator foil 80 and then the cathodes 95 and separator foil 81 can be fed to the collecting device 17 first if a different structure of the cell stack 90 or the monocells 91 is desired. An external electrode 93, 95 can also be implemented, for example by adding an additional auxiliary film.

Die Materialformation bestehend aus Separatorbahnen 80, 81 und dazwischen eingelegten Elektroden 93, 95 werden von der rotierend angetriebenen Sammeltrommel 27 weitergefördert und an einer fünften Umfangsposition, die beispielsweise mindestens 135°, weiter vorzugsweise mindestens 180° Winkelabstand von der vierten Umfangsposition aufweist, mittels einer Verbindungsvorrichtung 14, hier einer Laminiervorrichtung mit Laminierwalze 29, miteinander verbunden, wodurch eine einheitliche, endlose Separator-Elektroden-Verbundbahn 84 erzeugt wird. Die Laminierwalze 29 arbeitet mit einer definierten Kraft auf die Laminiertrommel 27, um den Laminiervorgang auszuführen. Das Ergebnis ist demnach eine endlose Bahn 84 aus geschnittenen und positionierten Elektroden 93, 95, die durch das Verbinden und/oder Laminieren mit den endlosen Separatorfolien 80, 81 verbunden sind. Das Laminieren erfolgt vorzugsweise unter Druck zwischen der Sammeltrommel 27 und der Laminierwalze 29, welche die Sammeltrommel 27 tangential kontaktiert oder tangential gegen die Sammeltrommel 27 drückt und die dazwischen geförderten Materialien 80, 81, 93, 95 laminiert. Die Sammeltrommel 27 kann somit auch als Laminiertrommel oder als Sammel- und Laminiertrommel bezeichnet werden. In ihrer Funktion als Laminiertrommel 27 weist diese vorzugsweise eine glatte Oberfläche auf, was für den Laminierprozess günstig ist.The material formation consisting of separator webs 80, 81 and electrodes 93, 95 inserted between them are conveyed further by the rotatingly driven collecting drum 27 and at a fifth circumferential position, which is at least 135°, more preferably at least 180° angular distance from the fourth circumferential position, by means of a connecting device 14, here a laminating device with a laminating roller 29, are connected to one another, as a result of which a uniform, endless composite separator-electrode web 84 is produced. The laminating roller 29 works with a defined force on the laminating drum 27 in order to carry out the laminating process. The result is therefore an endless web 84 of cut and positioned electrodes 93, 95, which are connected to the endless separator films 80, 81 by bonding and/or laminating. The lamination is preferably carried out under pressure between the collecting drum 27 and the laminating roller 29 which the collecting drum 27 tangentially contacts or presses tangentially against the collection drum 27 and laminates the materials 80, 81, 93, 95 conveyed therebetween. The collecting drum 27 can thus also be referred to as a laminating drum or as a collecting and laminating drum. In its function as a laminating drum 27, this preferably has a smooth surface, which is favorable for the laminating process.

Es ist möglich, statt einer Sammel- und Laminiertrommel 27, die beide Funktionen des Zusammenführens der Materialien 80, 81, 93, 95 und des Verbindens derselben miteinander wahrnimmt, zwei getrennte Trommeln vorzusehen, nämlich eine Sammeltrommel 27 und eine nachfolgende Verbindungs- oder Laminiertrommel.It is possible, instead of one collecting and laminating drum 27, which performs both functions of bringing the materials 80, 81, 93, 95 together and joining them together, to provide two separate drums, namely a collecting drum 27 and a subsequent joining or laminating drum.

Die Laminiervorrichtung 14 kann eine Warmlaminiervorrichtung oder eine Kaltlaminiervorrichtung sein. Im Falle der Warmlaminierung, d.h. wenn die Materialien 80, 81, 93, 95 warm laminiert werden, ist die Laminiertrommel 27 vorzugsweise beheizbar, etwa elektrisch oder mittels Durchleitung eines flüssigen oder gasförmigen erwärmten Mediums. Zusätzlich oder alternativ ist vorzugsweise außen am Umfang der Sammel-/Laminiertrommel 27 zwischen der vierten Umfangsposition und der Laminierwalze 29 eine beispielsweise elektrische Heizeinrichtung 30 vorgesehen, die sich beispielsweise bogenförmig um die Sammel-/Laminiertrommel 27 erstreckt, wie in 4 gezeigt.The laminator 14 may be a hot laminator or a cold laminator. In the case of hot lamination, ie when the materials 80, 81, 93, 95 are hot-laminated, the laminating drum 27 can preferably be heated, for example electrically or by passing a liquid or gaseous heated medium through it. Additionally or alternatively, an electric heating device 30, for example, is preferably provided on the outside of the circumference of the collecting/laminating drum 27 between the fourth circumferential position and the laminating roller 29, which heating device 30 extends, for example, in an arc around the collecting/laminating drum 27, as shown in FIG 4 shown.

Andere Arten der Verbindung der Materialien 80, 81, 93, 95 durch die Verbindungsvorrichtung 14 sind möglich, beispielsweise mittels Laserschweißen.Other ways of connecting the materials 80, 81, 93, 95 by the connecting device 14 are possible, for example by means of laser welding.

Aufgrund hoher Produktionsleistungen werden insbesondere im Falle einer Warmlaminiervorrichtung 14 erhebliche Energiemengen der Materialformation 80, 81, 93, 95 auf der Laminiertrommel 27 zugeführt. Um einen Teil dieser Wärme gezielt aus dem Prozess abzuführen, ist nachfolgend vorzugsweise eine Kühleinrichtung 31 für die Separator-Elektroden-Verbundbahn 84 vorgesehen. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Kühltrommel 71 handeln, an welche die laminierte Verbundbahn 84 von der Laminiertrommel 27 übergeben wird. Die Kühleinrichtung 31 ist beispielsweise elektrisch oder mittels Durchleiten eines Kühlmediums kühlbar, um der warmen Verbundbahn 84 gezielt Wärme zu entziehen. Zugleich bekommen die Materialien der Verbundbahn 84 schneller wieder ihre gewöhnlichen mechanischen Eigenschaften.Due to high production rates, significant amounts of energy are supplied to the material formation 80, 81, 93, 95 on the laminating drum 27, particularly in the case of a hot laminating device 14. In order to dissipate part of this heat from the process in a targeted manner, a cooling device 31 is preferably provided for the composite separator-electrode web 84 below. This can be, for example, a cooling drum 71 to which the laminated composite web 84 is transferred from the laminating drum 27 . The cooling device 31 can be cooled, for example, electrically or by passing a cooling medium through it, in order to specifically extract heat from the warm composite web 84 . At the same time, the materials of the composite web 84 recover their usual mechanical properties more quickly.

Zwischen der Verbindungsvorrichtung 14 und der Schneideinrichtung 15 kann eine vorteilhaft lineare Prüfstrecke 32 vorgesehen sein, die eine oder mehrere Prüfeinrichtungen 33 insbesondere zur Prüfung der Positionen der Anoden und Kathoden in der Verbundbahn 84 aufweist. Es können beispielsweise eine oder mehrere optische Prüfeinrichtungen 33, etwa eine oder mehrere Kameras, vorgesehen sein. Möglich ist an dieser Stelle, d.h. im Bereich der Prüfstrecke 32, auch eine Abfolge mehrerer Trommeln, auf denen bei Bedarf zusätzliche Funktionen realisiert sein können.An advantageously linear test section 32 can be provided between the connecting device 14 and the cutting device 15 , which has one or more test devices 33 , in particular for testing the positions of the anodes and cathodes in the composite web 84 . For example, one or more optical testing devices 33, such as one or more cameras, can be provided. At this point, i.e. in the area of the test section 32, a sequence of several drums is also possible, on which additional functions can be implemented if required.

Der nachfolgende Schneid- und Stapelabschnitt 13 erstreckt sich von der Schneidvorrichtung 15 bis zu der Stapelstation 28 und ist in 6 gezeigt. Mittels der Schneidvorrichtung 15 wird die Verbundbahn 84 in einzelne Separator-Elektroden-Verbundeinheiten geschnitten, und zwar beispielsweise jeweils in dem Streifen zwischen zwei Elektroden, wodurch Monozellen 91 wie in 1 gezeigt entstehen. Es ist auch denkbar, Bögen mit einer Mehrzahl von Monozellen 91 zu schneiden, die zu einem späteren Zeitpunkt in einzelne Monozellen 91 geschnitten werden. Die Schneidvorrichtung 15 ist vorteilhaft gleichartig aufgebaut wie die Schneidapparate 20, 20' und umfasst vorzugsweise eine Schneidtrommel 34 mit Nuten 36, über die die Verbundbahn 84 geführt wird, und eine Messerwalze 35 mit Messern 37, die tangential zu der Schneidtrommel 34 und durch Eingreifen der Messer 37 in die Nuten 36 infolge der koordinierten Rotation beider Trommeln 34, 35 die Verbundbahn 84 schneidet.The subsequent cutting and stacking section 13 extends from the cutting device 15 to the stacking station 28 and is in 6 shown. The composite web 84 is cut into individual separator-electrode composite units by means of the cutting device 15, for example in the strip between two electrodes, whereby monocells 91 as in 1 shown arise. It is also conceivable to cut sheets with a plurality of monocells 91 which are cut into individual monocells 91 at a later point in time. The cutting device 15 is advantageously constructed in the same way as the cutting devices 20, 20' and preferably comprises a cutting drum 34 with grooves 36, over which the composite web 84 is guided, and a knife roller 35 with knives 37, which are tangential to the cutting drum 34 and through the engagement of the Knife 37 cuts the composite web 84 into the grooves 36 as a result of the coordinated rotation of both drums 34, 35.

Der Schneid- und Stapelabschnitt 13 umfasst vorzugsweise eine nachfolgende Prüftrommel 38, an der mittels einer entsprechenden Prüfeinrichtung elektrische Eigenschaften der einzelnen Verbundeinheiten oder Monozellen 91 gemessen werden. Beispielsweisekann eine Prüfung der geometrischen Form der Elektroden 93, 95 und/oder des elektrischen Widerstands der Monozellen 91 durchgeführt werden.The cutting and stacking section 13 preferably includes a subsequent test drum 38, on which electrical properties of the individual composite units or monocells 91 are measured by means of a corresponding test device. For example, an examination of the geometric shape of the electrodes 93, 95 and/or the electrical resistance of the monocells 91 can be carried out.

Anschließend an die Prüftrommel 38 kann eine Transporttrommel 39 vorgesehen sein. Anstelle oder zusätzlich zu der Transporttrommel 39 kann auch eine weitere Prüftrommel vorgesehen sein, beispielsweise für die geometrischen Form der Elektroden 93, 95, wenn an der Prüftrommel 38 der elektrische Widerstand der Monozellen 91 geprüft wird, oder umgekehrt.Following the test drum 38, a transport drum 39 can be provided. Instead of or in addition to the transport drum 39, another test drum can also be provided, for example for the geometric shape of the electrodes 93, 95 when the electrical resistance of the monocells 91 is tested on the test drum 38, or vice versa.

Der Schneid- und Stapelabschnitt 13 umfasst vorzugsweise eine der mindestens einen Prüftrommel 38 nachfolgende Auswerftrommel 40. Verbundeinheiten oder Monozellen 91, die von der Prüfeinrichtung an der mindestens einen Prüftrommel 38 oder einer der Prüfeinrichtungen 33 als fehler- oder mangelhaft bewertet werden, beispielsweise hinsichtlich ihrer Form, oder wenn der elektrische Widerstand nicht im Rahmen eines zulässigen Toleranzbereichs liegt, können von der Auswerftrommel 40 vorzugsweise nach unten ausgeschleust werden.The cutting and stacking section 13 preferably comprises an ejection drum 40 following the at least one testing drum 38. Composite units or monocells 91 which are evaluated by the testing device on the at least one testing drum 38 or one of the testing devices 33 as faulty or defective, for example with regard to their shape , or if the electrical resistance is not within an allowable tolerance range, the ejector drum 40 can preferably eject downwards.

Das nachfolgende Trommelsystem der Stapelstation 28 dient zum Stapeln der Verbundeinheiten oder Monozellen 91. Die Stapelstation 28 umfasst in der Ausführungsform gemäß 6 eine Entnahmetrommel 41, welche die Verbundeinheiten oder Monozellen 91 weiterfördert und nach unten an mindestens einen, vorzugsweise zwei Segmenttrommeln 42, 43 übergibt. Jede Segmenttrommel 42, 43 übernimmt jeweils eine Verbundeinheit oder Monozelle 91 von der Entnahmetrommel 41 und legt sie in einem Magazin einer jeweils zugeordneten Magazintrommel 44, 45 ab. In dem Magazin der Magazintrommel 44, 45 wird auf diese Weise ein Zellenstapel 90 aufgestapelt. Sobald ein Magazin gefüllt und der Zellenstapel 90 vollständig ist, rotiert die Magazintrommel 44, 45, hier beispielsweise um 90° oder 180°, bis das nächste leere Magazin in den Wirkungsbereich der entsprechenden Segmenttrommel 42, 43 gelangt und gefüllt werden kann. Die fertigen Zellenstapel 90 werden von der Magazintrommel 44, 45 beispielsweise nach unten zur weiteren Verarbeitung abgegeben.The subsequent drum system of the stacking station 28 is used for stacking the compound units or monocells 91. The stacking station 28 comprises in the embodiment according to FIG 6 a removal drum 41, which further conveys the composite units or monocells 91 and transfers them downwards to at least one, preferably two, segment drums 42, 43. Each segmented drum 42, 43 takes a composite unit or mono cell 91 from the removal drum 41 and places it in a magazine of a respectively assigned magazine drum 44, 45. In this way, a cell stack 90 is stacked in the magazine of the magazine drum 44, 45. As soon as a magazine is filled and the cell stack 90 is complete, the magazine drum 44, 45 rotates, here for example by 90° or 180°, until the next empty magazine reaches the effective range of the corresponding segment drum 42, 43 and can be filled. The finished cell stacks 90 are discharged from the magazine drum 44, 45, for example, downwards for further processing.

Die Stapelstation 28 kann mindestens eine weitere Entnahmetrommel 47 mit entsprechenden Segmenttrommeln 48, 49 und Magazintrommeln 50, 51 aufweisen, um die Verarbeitungsgeschwindigkeit in der Stapelstation 28 zu erhöhen. Verbundeinheiten oder Monozellen können mittels einer Übergabetrommel 46 von der Entnahmetrommel 41 an die weitere Entnahmetrommel 47 übergeben werden. Die Anzahl der Übergabetrommeln 46 zwischen den Entnahmetrommeln 41, 47 ist vorteilhaft ungerade, damit die Orientierung der Monozellen 91 in sämtlichen Zellenstapeln 90 gleich ist.The stacking station 28 can have at least one further removal drum 47 with corresponding segment drums 48, 49 and magazine drums 50, 51 in order to increase the processing speed in the stacking station 28. Composite units or monocells can be transferred from the removal drum 41 to the further removal drum 47 by means of a transfer drum 46 . The number of transfer drums 46 between the removal drums 41, 47 is advantageously odd, so that the orientation of the monocells 91 in all cell stacks 90 is the same.

Jede Segmenttrommel 42, 43, 48, 49 weist vorteilhaft mindestens einen um die Trommelachse drehbar gelagerten Entnahmestempel 63, 64 auf, der jeweils zur Aufnahme eines Segments bzw. einer Verbundeinheit 85 bzw. einer Monozelle 91 eingerichtet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform weist jede Segmenttrommel 42, 43, 48, 49 eine Mehrzahl von beispielsweise zwei jeweils um die Trommelachse drehbar gelagerte Entnahmestempel 63, 64 auf, wie in 6 gezeigt. Diese werden koordiniert von einer elektronischen Steuerungseinrichtung angesteuert und sind vorzugsweise unabhängig voneinander um die Trommelachse drehbar. Der Vorteil einer Mehrzahl von Entnahmestempeln 63, 64 pro Segmenttrommel 42, 43, 48, 49 besteht in einer erhöhten Verarbeitungsgeschwindigkeit, weil beispielsweise ein Entnahmestempel 63 ein Segment aufnimmt, während der andere Entnahmestempel 64 parallel ein anderes Segment abgibt.Each segmented drum 42, 43, 48, 49 advantageously has at least one removal plunger 63, 64, which is mounted such that it can rotate about the drum axis and is set up in each case to accommodate a segment or a composite unit 85 or a monocell 91. In a preferred embodiment, each segmented drum 42, 43, 48, 49 has a plurality of, for example, two removal rams 63, 64, each rotatably mounted about the drum axis, as in 6 shown. These are controlled in a coordinated manner by an electronic control device and can preferably be rotated independently of one another about the drum axis. The advantage of a plurality of removal stamps 63, 64 per segment drum 42, 43, 48, 49 is an increased processing speed because, for example, a removal stamp 63 picks up a segment while the other removal stamp 64 releases another segment in parallel.

Vorzugsweise ist jedem Paar bestehend aus Segmenttrommel 42, 43, 48, 49 und zugeordneter Magazintrommel 44, 45, 50, 51 eine maschinenfeste Abstreifeinrichtung in Form eines kammartigen Abstreifteiles 77 mit einer Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten Abstreifstegen zugeordnet. Jeder Entnahmestempel 63, 64 weist an seinem Außenumfang parallele Schlitze 78 auf, in welche das Abstreifteil 77 während der Umlaufbewegung des Entnahmestempels 63, 64 mit seinen Abstreifstegen in Eingriff gelangt, wodurch das an der Außenseite des Entnahmestempels 63, 64 gehaltene Verbundeinheit während der Umlaufbewegung des Entnahmestempels 63, 64 in ein Magazin der entsprechenden Magazintrommel 44, 45, 50, 51 abgestreift wird.Each pair consisting of segment drum 42, 43, 48, 49 and associated magazine drum 44, 45, 50, 51 is preferably assigned a machine-mounted stripping device in the form of a comb-like stripping part 77 with a plurality of stripping webs arranged parallel to one another. Each removal plunger 63, 64 has parallel slots 78 on its outer circumference, in which the stripping part 77 engages with its stripping webs during the rotary movement of the removal plunger 63, 64, as a result of which the composite unit held on the outside of the removal plunger 63, 64 during the rotary movement of the Removal stamp 63, 64 is stripped into a magazine of the corresponding magazine drum 44, 45, 50, 51.

Wie aus dem oben beschriebenen ersichtlich ist, ist die Maschine 10 vorteilhaft im Wesentlichen als Trommelmaschine ausgeführt. Demnach ist mindestens eine überwiegende Mehrzahl der Förder- und Funktionseinheiten in der Maschine als rotierend angetriebene Trommeln 21, 21', 22, 22', 25, 25', 26, 26', 27, 29, 31, 34, 35, 38-51 ausgeführt. Der Rotationsantrieb der Trommeln kann beispielsweise elektrisch sein. Jede Trommel kann beispielsweise einen eigenen elektrischen Rotationsantrieb (Einzelantrieb) aufweisen. Sämtliche Trommeln rotieren kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich, aber nicht zwingend mit konstanter Geschwindigkeit. Auf sämtlichen oder einer Teilanzahl von Trommeln, mit möglicher Ausnahme der Sammel- und Laminiertrommel 27, werden die Materialien vorzugsweise mittels Vakuum gehalten. Unter bestimmten Bedingungen sind zusätzlich oder alternativ zu Vakuum mechanische Haltelemente möglich. Das Halten der Materialien, insbesondere der Elektrodenzuschnitte 93, 95, auf der Sammel- und Laminiertrommel 27, mit mechanischen Elementen und/oder mit Vakuum ist möglich, wenn auch nicht zwingend, und so auszuführen, dass ungewollte Abdrücke vermieden werden.As can be seen from what has been described above, the machine 10 is advantageously designed essentially as a drum machine. Accordingly, at least an overwhelming majority of the conveying and functional units in the machine are designed as rotary driven drums 21, 21', 22, 22', 25, 25', 26, 26', 27, 29, 31, 34, 35, 38- 51 executed. The rotary drive of the drums can be electric, for example. Each drum can, for example, have its own electric rotary drive (individual drive). All drums rotate continuously or quasi-continuously, but not necessarily at a constant speed. On all or a subset of drums, with the possible exception of the collecting and laminating drum 27, the materials are preferably held by vacuum. Under certain conditions, mechanical holding elements are possible in addition to or as an alternative to vacuum. Holding the materials, in particular the electrode blanks 93, 95, on the collecting and laminating drum 27 with mechanical elements and/or with a vacuum is possible, although not mandatory, and must be carried out in such a way that unwanted impressions are avoided.

Bevorzugte alternative Ausführungsformen der Maschine 10 sind in den 7 bis 9 gezeigt. Diese unterscheiden sich von der Ausführungsform gemäß den 2 bis 6 darin, dass eine oder mehrere wesentliche Funktionen in dem Sammel- und Verbindungsabschnitt 12 mittels Endlosbandvorrichtungen 55A, 55B, 57 (anstelle von rotierend angetriebenen Trommeln) ausgeführt sind.Preferred alternative embodiments of machine 10 are shown in FIGS 7 until 9 shown. These differ from the embodiment according to FIG 2 until 6 in that one or more essential functions are performed in the gathering and connecting section 12 by means of endless belt devices 55A, 55B, 57 (instead of rotary driven drums).

Der Sammel- und Verbindungsabschnitt 12 weist vorteilhaft mindestens eine, vorzugsweise mindestens zwei Endlosbandvorrichtungen 55A, 55B auf, deren Hauptfunktion darin besteht, Wärme von jeweils einer entsprechenden Heizeinrichtung 30A, 30B auf die Materialformation 52 zu übertragen. Dies wird im Folgenden genauer erläutert.The gathering and connecting section 12 advantageously includes at least one, preferably at least two, endless belt devices 55A, 55B, the primary function of which is to transfer heat to the formation of material 52 from a respective heater 30A, 30B, respectively. This is explained in more detail below.

Jede Endlosbandvorrichtung 55A, 55B weist ein entsprechendes, endlos umlaufendes Endlosband 56A, 56B auf. Jedes der Endlosbänder 56A, 56B wird mittels Umlenkzapfen oder -rollen 59 umgelenkt. Jeweils einer der Umlenkzapfen oder -rollen 59 ist vorteilhaft als Antriebswalze ausgebildet, um das entsprechende Endlosband 56A, 56B kontinuierlich fortlaufend antreiben zu können. Der der Materialformation 52 zugewandte Teil des Endlosbandes 56A, 56B wird in dessen Förderrichtung und vorzugsweise mit gleicher Geschwindigkeit wie die Materialformation 52 bewegt, damit es zwischen dem Endlosband 56A, 56B und der Materialformation 52 nicht zu einer ggf. reibungsbehafteten Relativbewegung kommt. Each endless belt device 55A, 55B has a corresponding endless belt 56A, 56B which is endlessly revolving. Each of the endless belts 56A, 56B is turned over by means of turning pins or pulleys 59 directs. In each case one of the deflection pins or rollers 59 is advantageously designed as a drive roller in order to be able to continuously drive the corresponding endless belt 56A, 56B. The part of the endless belt 56A, 56B facing the material formation 52 is moved in its conveying direction and preferably at the same speed as the material formation 52, so that there is no relative movement between the endless belt 56A, 56B and the material formation 52, which may be subject to friction.

Vorzugsweise in der durch das Endlosband 56A, 56B gebildeten Schlaufe ist jeweils eine der Materialformation 52 zugewandte Heizeinrichtung 30A, 30B angeordnet. Die Heizeinrichtung 30A, 30B erwärmt den der Materialformation 52 zugewandten Teil des jeweils zugeordneten Endlosbandes 56A, 56B. Die der Materialformation 52 zugewandten Teile des Endlosbandes 56A, 56B geben die Wärme an die dazwischen angeordnete Materialformation 52 weiter. Das Endlosband 56A, 56B besteht aus einem hinreichend wärmeleitenden Material. Beispielsweise kann es sich um ein Band aus Edelstahl handeln. Die Heizeinrichtungen 30A, 30B können in dieser Ausführungsform linear geformt und angeordnet sein, was einfacher zu realisieren ist als die bogenförmige Anordnung um eine Sammel- und Laminiertrommel 27 (2 und 4).A heating device 30A, 30B facing the material formation 52 is preferably arranged in the loop formed by the endless belt 56A, 56B. The heating device 30A, 30B heats that part of the respective associated endless belt 56A, 56B which faces the material formation 52 . The parts of the endless belt 56A, 56B facing the material formation 52 pass on the heat to the material formation 52 arranged in between. The endless belt 56A, 56B consists of a sufficiently heat-conducting material. For example, it can be a stainless steel band. The heaters 30A, 30B can be linearly shaped and arranged in this embodiment, which is easier to implement than the arcuate arrangement around a collecting and laminating drum 27 ( 2 and 4 ).

In den Ausführungsformen gemäß 7 bis 9 weist der Sammel- und Verbindungsabschnitt 12 auf beiden Seiten der Materialformation 52 jeweils eine Endlosbandvorrichtung 55A, 55B und jeweils eine Heizeinrichtung 30A, 30B auf, nämlich eine untere Endlosbandvorrichtung 55A und untere Heizeinrichtung 30A, die unterhalb der Materialformation 52 angeordnet sind, und eine obere Endlosbandvorrichtung 55B und obere Heizeinrichtung 30B, die oberhalb der Materialformation 52 angeordnet sind. Die beiden Endlosbandvorrichtungen 55A, 55B ermöglichen in Kombination mit den beiden Heizeinrichtungen 30A, 30B eine vorteilhafte beidseitige Erwärmung der Materialformation 52 vor dem Laminieren.In the embodiments according to 7 until 9 For example, the collecting and connecting section 12 has an endless belt device 55A, 55B and a heating device 30A, 30B on both sides of the material formation 52, namely a lower endless belt device 55A and lower heating device 30A, which are arranged below the material formation 52, and an upper endless belt device 55B and upper heater 30B located above the material formation 52. The two endless belt devices 55A, 55B, in combination with the two heating devices 30A, 30B, allow the material formation 52 to be heated advantageously on both sides before lamination.

Die Endlosbänder 56A, 56B können die Materialformation 52 kontaktieren. Beispielsweise kann die Materialformation 52 auf das untere Endlosband 56A aufgelegt und durch dieses geführt sein. Im Falle der Kontaktierung kann das entsprechende Endlosband 56A, 56B eine reibungsmindernde Beschichtung aufweisen oder besonders glatt ausgeführt sein. Nicht-kontaktierende Ausführungsformen sind möglich.The endless belts 56A, 56B can contact the formation 52 of material. For example, the material formation 52 can be placed on and guided through the lower endless belt 56A. In the case of contacting, the corresponding endless belt 56A, 56B can have a friction-reducing coating or be particularly smooth. Non-contacting embodiments are possible.

Ausführungsformen mit einem wärmeübertragendem Endlosband 56A oder 56B auf nur einer Seite der Materialformation 52 sind denkbar.Embodiments with a heat-transferring endless belt 56A or 56B on only one side of the material formation 52 are conceivable.

Vorzugsweise ist auf beiden Seiten der Materialformation 52 jeweils eine Laminierwalze 29A, 29B vorgesehen, um eine beidseitige Laminierung und somit eine festere Verbindung der Materialien in der Materialformation 52 zu ermöglichen. Die Laminierwalzen 29A, 29B sind vorzugsweise an der gleichen Position in Förderrichtung angeordnet, wie aus 7 bis 9 ersichtlich, damit jede Laminierwalze 29A (29B) jeweils die von der anderen Laminierwalze 29B (29A) ausgeübten Kräfte in der Art eines Gegenlagers aufnehmen kann. Ausführungsformen mit nur einer Laminierwalze 29A, oder 29B sind möglich.A laminating roller 29A, 29B is preferably provided on both sides of the material formation 52 in order to enable lamination on both sides and thus a firmer connection of the materials in the material formation 52 . The laminating rollers 29A, 29B are preferably arranged at the same position in the conveying direction as in FIG 7 until 9 visible, so that each laminating roller 29A (29B) can absorb the forces exerted by the other laminating roller 29B (29A) in the manner of a counter bearing. Embodiments with only one laminating roller 29A or 29B are possible.

Die Laminierwalzen 29A, 29B können in der von dem jeweiligen Endlosband 56A, 56B gebildeten Schlaufe angeordnet sein, wie in 7 bis 9 gezeigt. In diesem Fall drücken die Laminierwalzen 29A, 29B jeweils auf den der Materialformation 52 zugewandten Abschnitt des Endlosbandes 56A, 56B und dieses überträgt den Laminierdruck auf die dazwischen angeordnete Materialbahn 52. Alternativ ist es möglich, dass die Laminierwalzen 29A, 29B außerhalb der von dem jeweiligen Endlosband 56A, 56B gebildeten Schlaufe, unmittelbar anschließend an die Endlosbandvorrichtungen 55A, 55B angeordnet sind. In diesem Fall drücken die Laminierwalzen 29A, 29B jeweils direkt auf die dazwischen angeordnete Materialformation 52.The laminating rollers 29A, 29B can be arranged in the loop formed by the respective endless belt 56A, 56B, as shown in FIG 7 until 9 shown. In this case, the laminating rollers 29A, 29B each press on the section of the endless belt 56A, 56B facing the material formation 52 and this transfers the laminating pressure to the material web 52 arranged between them Loop formed by endless belt 56A, 56B, immediately following the endless belt devices 55A, 55B. In this case, the laminating rollers 29A, 29B each press directly onto the material formation 52 arranged between them.

Die oder jede Endlosbandvorrichtung 55A, 55B weist vorzugsweise eine Kühleinrichtung 54A, 54B auf, welche der Maschine 10 die von der oder den Heizeinrichtungen 30A, 30B eingetragene Wärme entzieht. Die Kühleinrichtung 54A, 54B kann vorteilhaft zum Kühlen eines zugeordneten Endlosbandes 56A, 56B vorgesehen und angeordnet sein und das zugeordnete Endlosband 56A, 56B zu diesem Zweck umschließen, wie in den 7 bis 9 gezeigt. Die Kühleinrichtung 54A, 54B ist vorteilhaft auf der der Materialformation 52 abgewandten Rückführseite des Endlosebandes 56A, 56B, d.h. an dem Rücktrum, angeordnet, wie in den 7 bis 9 gezeigt. Die Kühleinrichtungen 54A, 54B können vorteilhaft linear geformt und angeordnet sein. Dies hat Vorteile im Vergleich zu der Kühltrommel 71 gemäß 2 bis 4, weil das Kühlmittel oder der Kühlstrom einfacher zugeführt werden kann.The or each endless belt device 55A, 55B preferably has a cooling device 54A, 54B which removes the heat introduced from the machine 10 by the heating device or devices 30A, 30B. The cooling device 54A, 54B can advantageously be provided and arranged for cooling an associated endless belt 56A, 56B and enclose the associated endless belt 56A, 56B for this purpose, as in FIGS 7 until 9 shown. The cooling device 54A, 54B is advantageously arranged on the return side of the endless belt 56A, 56B facing away from the material formation 52, ie on the return strand, as in FIGS 7 until 9 shown. The cooling devices 54A, 54B can advantageously be shaped and arranged linearly. This has advantages compared to the cooling drum 71 according to FIG 2 until 4 , because the coolant or the cooling flow can be supplied more easily.

In Förderrichtung nach den Laminierwalzen 29A, 29B schließt sich auch in diesen Ausführungsformen vorteilhaft eine Prüfstrecke 32 mit einer oder mehreren Prüfeinrichtungen 33 an.In the conveying direction after the laminating rollers 29A, 29B, a test section 32 with one or more test devices 33 advantageously follows in these embodiments as well.

Der Sammel- und Verbindungsabschnitt 12 weist in der Ausführungsform gemäß den 7 und 8 eine weitere Endlosbandvorrichtung 60 mit einem entsprechenden Endlosband 57 auf, die in Förderrichtung vor den zuvor beschriebenen Endlosbandvorrichtungen 55A, 55B angeordnet ist. Die weitere Endlosbandvorrichtung 60 dient als Sammelvorrichtung zum Zusammenführen und Übereinanderlegen der von dem Zuführabschnitt 11 zugeführten und auf dem Endlosband 57 in der entsprechenden Reihenfolge abgelegten Materialien 93, 80, 95, 81. Auf diese Weise wird an dem in Förderrichtung hinteren Ende der Endlosbandbandvorrichtung 60 die Materialformation 52 auf dem Endlosband 57 gebildet. Die Endlosbandvorrichtung 60 weist ebenfalls mindestens einen Umlenkzapfen oder eine Umlenkrolle 61 zur Bandumlenkung und mindestens eine Antriebswalze 62 zum fortlaufenden Umlauf des Endlosbandes 57 auf.The collecting and connecting portion 12 has in the embodiment according to the 7 and 8th a further endless belt device 60 with a corresponding endless belt 57, which is arranged in the conveying direction in front of the previously described endless belt devices 55A, 55B. The other endless belt device 60 serves as a collector device for bringing together and superimposing the materials 93, 80, 95, 81 fed by the feed section 11 and deposited on the endless belt 57 in the appropriate order. In this way, at the rear end of the endless belt belt device 60 in the conveying direction, the material formation 52 on the endless belt 57 educated. The endless belt device 60 also has at least one deflection pin or a deflection roller 61 for belt deflection and at least one drive roller 62 for the continuous circulation of the endless belt 57 .

In der bevorzugten Ausführungsform gemäß 9 ist anstelle einer separaten Sammel-Endlosbahnvorrichtung 60 die untere Endlosbandvorrichtung 55A nach vorne, d.h. in Richtung zu dem Zuführabschnitt 11 hin verlängert und bildet dadurch einen Sammel-Endlosbahnabschnitt 58. Eine separate Sammel-Endlosbahnvorrichtung 60 wie in den 7 und 8 ist hier entbehrlich, deren Funktion wird hier von der untere Endlosbandvorrichtung 55A in dem vorgelagerten Sammel-Endlosbahnabschnitt 58 mit übernommen.In the preferred embodiment according to 9 , instead of a separate collecting endless web device 60, the lower endless belt device 55A is extended forward, ie in the direction of the feed section 11, and thereby forms a collecting endless web section 58. A separate collecting endless web device 60 as in FIGS 7 and 8th is dispensable here, its function is taken over here by the lower endless belt device 55A in the upstream collecting endless track section 58.

Nach dem zuvor Gesagten kann die untere Endlosbandvorrichtung 55A, 60 und/oder 55A entweder geteilt (7, 8) oder durchgehend (9) ausgeführt sein. Die weitere Endlosbandvorrichtung 60 gemäß 7 und 8 und der vorgelagerte Endlosbandabschnitt 58 gemäß 9 bilden in diesen Ausführungsformen die Sammelvorrichtung 17, die hier demnach mit einem Endlosband 57 und/oder 55A und nicht in Form einer rotierenden Trommel ausgeführt ist.In accordance with the foregoing, the lower endless belt assembly 55A, 60 and/or 55A may be either split ( 7 , 8th ) or continuous ( 9 ) to be executed. The further endless belt device 60 according to 7 and 8th and the upstream endless belt section 58 according to FIG 9 in these embodiments form the collecting device 17, which is therefore designed here with an endless belt 57 and/or 55A and not in the form of a rotating drum.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

WO 2016041713 A1 [0003]
DE 102017216213 A1 [0003]

Claims

Machine (10) for the energy cell producing industry, the machine having at least: - a feed section (11) for feeding at least one endless separator web (80, 81) and a continuous row of individual electrodes (93, 95); - a collecting and connecting section (12) for bringing together and superimposing the supplied materials, thereby forming a material formation (52) of superimposed materials (95, 80, 93, 81), with a connecting device (14) for connecting the superimposed materials (95 , 80, 93, 81) to one another, whereby an endless composite separator-electrode web (84) is produced; - A cutting and stacking section (13) with a cutting device (15) for cutting the separator-electrode composite web (84) into individual composite units (85) and a stacking station (28) for stacking composite units (85) to form a composite unit stack ( 90); wherein the sections (11-13) of the machine (10) are designed as essentially continuously driven transport devices, and/or the transport speed in the feeding, collecting and connecting section (11, 12) is constant or within a range of ± 25% of an average transport speed, and/or the transport speed in the feeding, collecting and connecting section (11, 12) is at least 300 segments per minute.

machine after claim 1 , characterized in that the section (13) of the machine (10) is at least predominantly provided with rotary driven drums (21, 21', 22, 22', 25, 25', 26, 26', 27, 29, 31, 34, 35, 38-51) and/or stamping.

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the collecting and connecting section (12) comprises a collecting drum (27) on which the supplied materials (93, 80, 95, 81) are brought together and superimposed.

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the feed section (11) has at least one electrode production section (18, 19) with at least one cutting apparatus (20, 20`) for cutting an endlessly fed electrode web (22, 22`) into individual electrodes ( 93, 95).

machine after claim 4 , characterized in that the cutting apparatus (20, 20`) has a knife shaft (21, 21`) with knives (23, 23`).

machine after claim 5 , characterized in that the cutting apparatus (20, 20`) has a cutting drum (22, 22`) with grooves (24, 24`) for engaging the knives (23, 23`).

machine after one of Claims 4 until 6 , characterized in that the electrode manufacturing section (18, 19) has a pitch changing device, in particular a pitch changing drum (26, 26`) for spacing the cut electrodes (93, 95) from each other in the conveying direction.

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting device (14) has one or more laminating rollers (29; 29A, 29B) for laminating connecting the material formation (52).

A machine as claimed in any one of the preceding claims, characterized in that the gathering and bonding section (12) includes heating means (30) for heating the formation of material (52) prior to bonding.

machine after claim 9 , characterized in that the machine (10) has at least one cooling device (54) for cooling parts (56A, 56B, 84) heated by the heating device.

machine after the claims 1 or 2 , characterized in that the collecting and connecting section (12) is designed at least in sections as a linear conveyor section (53).

machine after claim 11 , characterized in that the conveyor section (53) has at least one endless belt device (55A, 55B) with a continuously driven endless belt (56A, 56B).

machine after claim 12 characterized in that the endless belt (56A, 56B) is constructed and arranged to transfer heat from a heater (30A, 30B) through the endless belt (56A, 56B) to the formation of material (52).

machine after one of Claims 12 or 13 , characterized in that the conveying section (53) has at least one lower endless belt device (55A) arranged below the material formation (52) and/or at least one upper endless belt device (55B) arranged above the material formation (52).

machine after one of Claims 12 until 14 , characterized in that the conveyor section (53) has a cooling device (54A, 54B) for cooling the endless belt (55A, 55B).

machine after claim 15 , characterized in that the cooling device (54A, 54B) is arranged on the return side of the endless belt (56A, 56B).

machine after one of Claims 12 until 16 , characterized in that the endless belt (56A, 56B) is metallic and/or coated.

machine after one of Claims 11 until 17 , characterized in that the conveyor section (53) has a further endless belt device (57) or a section (58) of an endless belt device (55A) on the input side for bringing together and superimposing the supplied materials (95, 80, 93, 81).

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that in the conveying direction after the connecting device (14) at least one testing device (33) for testing properties of the separator-electrode composite web (84), in particular the position of the electrodes (93, 95) and / Or electrical properties, is arranged.

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that in the conveying direction after the cutting device (15) at least one testing device (38) for testing properties of the composite units (85), in particular the position of the electrodes (93, 95) and/or electrical properties , is arranged.

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that upstream of the stacking station (28) in the conveying direction is an ejection device, in particular a rotatingly driven ejection drum (40), for ejection by the testing device (33) and/or the testing device (38) rated as defective Composite units (85) is arranged.

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the stacking station (28) has at least one segmented drum (42, 43, 48, 49) arranged between a removal drum (41, 47) and a magazine drum (44, 45).

machine after Claim 22 , characterized in that each segmented drum (42, 43, 48, 49) has at least one, preferably a plurality of removal rams (63, 64) mounted rotatably about the drum axis, each of which is set up to accommodate a composite unit (85).

machine after Claim 22 or 23 , characterized in that between each segment drum (42, 43, 48, 49) and associated magazine drum (44, 45, 50, 51) a machine-fixed stripping device in the form of a comb-like stripping part (77) is arranged.

Method for the industry producing energy cells, in particular for operating a machine according to one of the preceding claims, the method having at least the following steps: - Feeding in at least one endless separator web (80, 81) and a continuous row of individual electrodes (93, 95); - bringing together and superimposing the supplied materials, thereby forming a material formation (52) of superimposed materials (95, 80, 93, 81), and connecting the superimposed materials (95, 80, 93, 81) to one another, thereby forming an endless separator-electrode - composite sheet (84) is produced; - cutting the separator-electrode composite web (84) into individual composite units (85) and stacking composite units (85) to form a composite unit stack (90); wherein the steps are carried out by means of essentially continuously driven transport devices, and/or the transport speed in the feeding, collecting and connecting section (11, 12) is kept constant or in a range of ± 25% around an average transport speed, and/or the transport speed in the feeding, collecting and connecting section (11, 12) is at least 300 segments per minute, and/or the orientation of the composite units (85) is changed several times in the cutting and stacking section (13).