用于制造电池电极的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制造电池电极(4)的方法，在所述方法中，在预定的切割位置(20)上将带有薄膜(24)的和施加在所述薄膜上的活性材料涂层(26)的电极带材料(14)切割成多个电池电极(4)，其中，将电极带材料(14)在平坦的真空带(6)上沿输送方向(16)输送至切割间隙(12)，其中，在第一方法步骤中，在所述切割位置(20)达到切割间隙(12)之前，利用第一激光射束(46)使切割位置(20)的活性材料涂层(26)部分烧蚀，并且其中，在第二方法步骤中，当切割位置(20)处于切割间隙(12)的区域中时，利用第二激光射束(46’)完全切断切割位置(20)的活性材料涂层(26)和薄膜(24)。

【技术实现步骤摘要】
用于制造电池电极的方法
本专利技术涉及一种用于制造电池电极的方法，在所述方法中，在预定的切割位置上将带有薄膜和施加在薄膜上的活性材料涂层的电极带材料切割成多个电池电极。此外，本专利技术还涉及一种用于实施所述方法的设备以及具有按照所述方法制备的电池电极的车载电池。
技术介绍
可电驱动或电驱动的车辆、例如电动车或混合动力车通常具有作为驱动机的电动机，所述电动机与车辆内部的电(高压)蓄能器耦连从而供应电能。该类型的蓄能器例如设计为(车载)电池的形式。电化学电池在此尤其被理解为车辆的所谓次级电池(二次电池)，其中，被消耗的化学能能够借助充电过程重新制造。该类型的电池尤其实施为电化学蓄电池、例如实施为锂离子蓄电池。为了产生或提供足够高的工作电压，所述电池通常具有多个单独的电池单池，所述多个单独的电池单池模块化地连接。上述类型的电池在电池单池平面上具有阴极和阳极以及隔板和电解质。电极、也即阳极以及阴极分别由相应的(电极)活性材料制成。为制造电池可以使用例如挤压工艺，通过挤压工艺由塑性物料制备电池单池的电池电极。电极浆料在此作为活性材料涂层施加到相应的放电器上、尤其铜箔或铝箔上。由此制备条状或带状的电极带材料或电极基材，所述电极带材料或电极基材尤其被制备成连续材料或成卷材料、制备成所谓的电极卷(电极线圈)，并且被继续加工。无端头的或者说连续的电极带材料在此具有的长度明显大于其宽度或厚度或者说高度。随后由电极带材料制备多个电池电极。为此，在预定的切割位置切割、也即隔断或切断电极带材料。在此所述切割位置尤其沿电极带材料的宽度延伸。这意味着，所述切割位置基本上垂直于或横向于无端头的电极带材料的纵向定向。例如机械地、尤其借助冲裁方法或借助激光射束进行电池电极的切割。在机械切割中例如能够实现的是，利用全切割将电池电极从电极带材料上分割，或者利用二次分割的分离方法通过对切割位置的上缘和下缘刻槽(Notching)并且随后横向剖切至完全断裂来分割电池电极。在激光切割中，激光射束例如利用(振镜)扫描在切割位置上导引。激光射束在此烧蚀活性材料涂层以及薄膜。所谓的“烧蚀操作”或“烧蚀”在此尤其是指激光烧蚀，其中，激光射束对材料局部加热，从而形成等离子体，并且材料通过加热被剥除。激光射束在此聚焦在电极带材料上，其中，在热量输入区或热量影响区中剥除材料，并且由此切断切割位置。为进行切割，例如借助输送装置将电极带材料沿其纵向导引至加工区域或切割区域。随后，输送装置停驻，从而在输送装置的静止状态下以机械方式或借助激光器在相应的切割位置分割电极带材料。随后，重新启动输送装置，并且由此将分割过的电池电极从切割区域运走，并且电极带材料的新的切割位置运动至切割区域。电极带材料的薄膜或放电器相对较薄，并且具有例如仅仅大致6至12μm(微米)的薄膜厚度。由于输送装置在切割过程中规则的或周期性的、也即节律性的停驻和启动，在电极带材料上施加加速力，所述加速力会导致薄膜的和/或活性材料的损伤。然而为了降低生产周期，并且为了提供经济的制备，必须降低输送装置的加速度和制动速度，由此不利地影响用于制备电池电极的时长。在激光切割中，输送装置的静止状态是必要的，因为通常的扫描仪为了使激光射束沿切割位置运动而在镜面直径在50mm(毫米)时具有6m/s(米每秒)范围内的相对较小的激光进给速度。由于已知扫描仪的缓慢的激光进给速度，输送装置必须在切割时停驻，以便一方面实现较高的剖切边缘质量，并且另一方面不损坏或损毁输送装置。切割区域在此通常构造为切割间隙或剖切间隙，其带有双侧的用于被烧蚀材料的抽吸装置。为了实现功率增强的电池或电池电极，尤其期望具有相对较大尺寸的电池电极。因此，需要以不断增大的宽度和进而更长的切割位置切割电极带材料。由此在激光切割中必须使扫描仪覆盖更大的加工区域。这导致激光射束的更大的点直径或聚焦区域，并且由此相应更大的热量输入区，由此向活性材料涂层输入更多能量。然而由此不利地降低电池电极的剖切边缘质量。此外，尤其在所谓的高速切割(on-the-fly-Schnitt)中由此需要更大的切割间隙、尤其切割间隙的更大的净宽、例如高达100mm的净宽，由此出现电极带材料或切割位置在切割间隙的区域中压弯的问题。鉴于所述压弯，活性材料涂层和薄膜一方面不再处于激光射束的聚焦区域中，由此进一步降低切割过的电池电极的剖切边缘质量。另一方面这种压弯为电极带材料带来高机械负载，由此会导致电极带材料的损伤或损毁。由文献DE102017216133A1和文献WO2018/228770A1分别公开了在弯曲表面上分割带状的电极材料的方法。弯曲表面是滚轮或滚筒的一部分，所述滚轮或滚筒沿周向分成多个单独的周向区段，其中，在每两个周向区段之间构成切割间隙或剖切间隙。所述滚轮是用于电极材料的输送装置，其中，周向区段借助真空或鼓风固持或固定被导引的电极带材料。在滚轮的周向面上设置了激光器，用于切割或割断电极材料的固定在周向区段上的区段。由于要在运动的弯曲表面上横向或垂直实施激光切割，因此有必要沿X、Y和Z方向追踪激光或激光射束的焦点，例如借助多边形扫描仪或振镜扫描仪的组合追踪激光或激光射束的焦点。尤其在制造尺寸较大的电池电极时，已知的方法当前不能实施或实现，因为在滚轮或滚筒旋转过程中，不能借助振镜扫描仪足够快地沿Z方向追踪激光射束。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种特别合适的用于制造电池电极的方法。尤其应该实现尽可能均匀的生产作业线，其中，电极带材料的机械和热负载降低，并且确保电池电极的尽可能高的剖切边缘质量。此外，本专利技术所要解决的技术问题还在于，提供一种特别合适的用于实施这种方法的设备以及一种特别合适的具有根据上述方法制造的电池电极的车载电池。所述技术问题按照本专利技术在方法方面通过用于制造电池电极的方法解决、在设备方面通过用于制造电池电极的设备解决以及在车载电池方面通过带有所述的方法制造的电池电极的车载电池解决。关于所述方法提到的优点和设计方案按照意义也可以应用于设备和/或车载电池，反之亦然。根据本专利技术的方法适用和设计用于制造电池电极、尤其用于车载电池的电池电极。按照所述方法，在此带状或条状的电极带材料尤其以成卷材料(电极线圈、电极卷)的形式在预定的切割位置处切割、也即分割或切断成多个电池电极，所述成卷材料带有作为放电器的导电性的薄膜和施加在所述薄膜上的活性材料涂层。按照所述方法，电极带材料在平坦或平面的、也即非弯曲的、作为输送或传输装置的真空带上沿输送方向输送至位置固定的切割间隙。这意味着，电极带材料作为卷材从真空带输送至切割间隙。所述输送在此在平坦的、也即基本上在水平的平面上进行。真空带合适地形成负压，在输送过程中借助所述负压将电极带材料尤其固定或固持在活性材料涂层的区域中。切割间隙是空间上固定的，这意味着，切割间隙在输送电极带材料的过程中不移动或不运动，而是相对真空带处于固定的位置中。在第一方法步骤中，在所述切割位置达到切割间隙之前，利用第一激光射束使切割位置的活性材料涂层部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造电池电极(4)的方法，在所述方法中，在预定的切割位置(20)上将带有薄膜(24)的和施加在所述薄膜上的活性材料涂层(26)的电极带材料(14)切割成多个电池电极(4)，/n-其中，将电极带材料(14)在平坦的真空带(6)上沿输送方向(16)输送至切割间隙(12)，/n-其中，在第一方法步骤中，在所述切割位置(20)达到切割间隙(12)之前，利用第一激光射束(46)使切割位置(20)的活性材料涂层(26)部分烧蚀，并且/n-其中，在第二方法步骤中，当切割位置(20)处于切割间隙(12)的区域中时，利用第二激光射束(46’)完全切断切割位置(20)的活性材料涂层(26)和薄膜(24)。/n

【技术特征摘要】
20190625 DE 102019209183.01.一种用于制造电池电极(4)的方法，在所述方法中，在预定的切割位置(20)上将带有薄膜(24)的和施加在所述薄膜上的活性材料涂层(26)的电极带材料(14)切割成多个电池电极(4)，
-其中，将电极带材料(14)在平坦的真空带(6)上沿输送方向(16)输送至切割间隙(12)，
-其中，在第一方法步骤中，在所述切割位置(20)达到切割间隙(12)之前，利用第一激光射束(46)使切割位置(20)的活性材料涂层(26)部分烧蚀，并且
-其中，在第二方法步骤中，当切割位置(20)处于切割间隙(12)的区域中时，利用第二激光射束(46’)完全切断切割位置(20)的活性材料涂层(26)和薄膜(24)。


2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所述第一激光射束(46)和/或所述第二激光射束(46’)借助多边形扫描仪(48)沿切割位置(20)运动。


3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
所述第一激光射束(46)在第一方法步骤过程中先后多次导引经过切割位置(20)。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述第二激光射束(46’)在第二方法步骤过程中先后多次导引经过切割位置(20)。


5.根据权利要求1或4中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述第一方法步骤和/或所述第二方法步骤在无需中断所述真空带(6...

【专利技术属性】
技术研发人员：A布鲁尔，D博姆，M乔丹，
申请(专利权)人：大众汽车股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE