本发明专利技术涉及用于剪切电极膜的方法和剪切装置，具体地提出了一种用于剪切电极膜(1)的方法。另外，提出了一种用于剪切电极膜(1)的剪切装置(2)，其设置用于使用在蓄电池单体中。剪切装置(2)包括至少一个剪切工具(3)、用于激励至少剪切工具(3)成振动(9)的振动设备(4)和用于输入至少颗粒(8)的颗粒输入管(5)。剪切工具(3)可以以相对于电极膜(1)的表面(6)的间距(7)布置在电极膜(1)上，且电极膜(1)可至少通过剪切工具(3)的传递到至少一个颗粒(8)上的振动(9)分离。振动(9)分离。振动(9)分离。
【技术实现步骤摘要】
用于剪切电极膜的方法和剪切装置
[0001]本专利技术涉及一种用于剪切电极膜、尤其涂层电极膜的方法和剪切装置。
技术介绍
[0002]对于机动车的驱动，增加地使用蓄电池、尤其锂离子蓄电池。蓄电池通常由电池单体组合而成，其中每个电池单体具有阳极膜、阴极膜、和隔板膜的堆叠，其若有可能以层或材料层的形式存在。阳极膜和阴极膜的至少一部分实施为电流导体，用于朝向布置在电池单体外部的消耗器导走由电池单体提供的电流。堆叠的各个元件在下面也称为电极或膜。
[0003]各个膜尤其作为连续材料(Endlosmaterial)提供，若有可能涂层，例如以活性材料涂层，且至少部分剪切。涂层膜的未涂层的区域可用作导体。
[0004]在剪切电极的情形中执行如下剪切：
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切缝：剪切线沿连续材料的延伸(x方向)伸延，用于将宽的初始材料划分成多个不太宽的条带连续材料；
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脱落(Ausklinken,有时也称为切断)：利用剪切线，导体由连续材料形成；剪切线纵向且横向于连续材料的延伸伸延；
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分离：剪切线横向于连续材料的延伸伸延；通过分离，电极膜从连续材料剪掉且堆叠的各个层形成。
[0005]在剪切锂离子蓄电池电极中的当前的现有技术使用剪切原理，在其中上刀具(在待剪切的层上方)与下刀具(在待剪切的层下方)产生接触。接触导致高摩擦且因此导致较快的工具磨损。以高速的切缝增大了该问题。因此，此时剪切速度限制于最大120 m/min[米/分钟]。
[0006]切缝尤其通过由碳化钨构成的上圆刀和下圆刀实施。该刀具必须例如在200 km[千米]剪切线后重磨。刀具的如此频繁的重磨引起高运行成本。
[0007]脱落和分离尤其作为单独的加工过程在切缝后执行。这或者机械地或者以激光实现。由于用于切缝和脱落的单独的机器，需要较高的投资和空间需要。
[0008]激光剪切是能量密集的工艺(~ 6 kW[千瓦]设施的功率需要)且生成热影响区。在热影响的区中的涂层电极的活性材料燃烧，由此蓄电池容量降低。激光工艺此外是无效的，因为集中的光束中的大多数由电极的铜或铝表面反射。尤其需要特别的绿的激光，以便实现更好的光吸收。该激光类型然而是昂贵的且不允许高于80 m/min的速度。
[0009]机械脱落具有高工具磨损。此外，电极的进给必须以规则的间距停止，以便实施工艺步骤。这导致降低的剪切速度。电极沿z方向(厚度方向)在切缝过程期间的运动引起在切缝棱边或剪切线处的波纹。该波纹的控制是不可能的，因为不存在配对工具。
[0010]电极运动沿y方向(宽度方向)的限制尤其未设置。这导致沿y方向的波纹。
[0011]通过在切缝和机械脱落的情形中配对力的缺失，可产生毛边形成。由此可尤其出现在蓄电池单体中的短路。剪切的电极的活性材料可悬挂保持在剪切棱边处。这需要剪切棱边和同样刀具的全面清洁。颗粒在小于10μm[微米]的剪切棱边处的附着可同样引起在蓄
电池单体中的短路。
[0012]简而言之，以工具的剪切(机械剪切)和/或以能量(激光)的剪切可导致如下，即，损害剪切速度、提高成本、降低蓄电池容量和/或降低蓄电池单体的安全性。
[0013]该缺点可如下面那样地降低：
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在剪切时以由酒精和石蜡油(Paraffin
ö
l)构成的溶液对剪切部进行全面清洁；
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在机械剪切时通过触碰和无触碰清洁来清洁剪切棱边；在无触碰清洁时将离子化空气吹到剪切棱边上，以便中性化在不传导的颗粒上的静电；这样中性化的颗粒可然后被吹走或吸走；
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使用绿色激光，因为其具有由电极的金属表面的最小反射；
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降低剪切速度，从而可降低工具磨损；
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软化剪切棱边的公差(鉴于允许的毛边大小和颗粒附着)，由此然而事实上降低蓄电池安全性。
[0014]已知的在使用中存在的设施的主缺点如下：
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切缝刀具的高磨损；其必须每200km重磨；碳化钨和其它的硬金属以及陶瓷作为工具材料降低该磨损率，但是非常昂贵；
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全面的清洁站在剪切时是需要的；若有可能电极清洁站在切缝和激光剪切后是需要的，以便将颗粒污物从电极移除；这提高了机器的成本、循环时间和/或空间需要；
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机械纵向部分(切缝)相对于剪切参数如剪切角、剪切速度、在上刀具和下刀具之间的力、刀具表面的粗糙度和机器振动是非常敏感的；轻微的改变导致毛边形成和附加的颗粒污染；
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对于连续的脱落和分离此时没有存在可实现的解决方案；这意味着，在脱落和分离期间电极运动暂时停止；这降低了脱落和分离的速度；在脱落和分离时的最大速度为60m/min。
[0015]已知如下技术，以便克服提到的缺点中的一些：
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使用硬材料如富铬钢、陶瓷和碳化钨作为工具材料，以便降低磨损；
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在脱落时的最小半径设定成2mm[毫米]；不可能的是，实现在两个剪切棱边之间的较小半径(在纵向截面和横向截面的交点处)；
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在脱落和分离期间的电极的连续运动可仅在少数制造专家的情形中实施；这意味着，激光枪在剪切期间以一角度行进，从而最终的剪切截面是“完美”笔直的；这需要激光枪和电极运动的行进路径的非常精确的控制；
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使用不同的剪切原理如旋转剪切用于切缝和脱落；在旋转剪切时横截面的质量相对于纵向截面较差；
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使用绿色激光和高功率(6kW)用于剪切阳极；
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在激光剪切电极时，使用冷却板，以便实现较快冷却且降低热影响区。
[0016]结果这意味着，蓄电池电极以机械工具或以能量(激光)的剪切一直还是容易出错、高容忍度、成本密集和/或不可靠的过程。
[0017]从DE 10 2017 218 137 A1尤其已知一种用于制造电极组件的方法。在此，电极材料借助于超声波剪切，即在使用振动剪切棱边的情况下分离。剪切棱边接触电极材料。
技术实现思路
[0018]本专利技术的任务是至少部分地解决关于现有技术列举的问题。尤其应提出一种用于剪切电极膜的方法和剪切装置，通过其能够以高速度且在尽可能低磨损的情形中执行质量上高价值的剪切。
[0019]一种用于剪切电极膜的方法和剪切装置有助于解决该任务。在技术方案中单独列举的特征可以以技术上有意义的方式彼此组合且可通过来自说明书的起阐释作用的事实和/或来自附图的细节来补充，其中指出了本专利技术的另外的实施变型方案。
[0020]提出了一种用于剪切电极膜的方法。电极膜设置用于使用在蓄电池单体中。方法以至少一个剪切装置来实施。剪切装置包括至少一个剪切工具、振动设备和颗粒输入管。
[0021]方法具有至少如下步骤：a) 提供带有表面的电极膜；b) 以相对于表面的间距将剪切工具布置在电极膜上；c) 将至少颗粒从颗粒输入管导入到剪切装置中；d) 通过振动设备激励剪切工具成振动；e) 经由至少一个颗粒以剪切工本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于剪切电极膜(1)的方法，其设置用于使用在蓄电池单体中，其中所述方法以至少一个剪切装置(2)实施，所述至少一个剪切装置包括至少一个剪切工具(3)、振动设备(4)和颗粒输入管(5)，且具有至少如下步骤：a) 提供带有表面(6)的电极膜(1)；b) 以相对于所述表面(6)的间距(7)将所述剪切工具(3)布置在所述电极膜(1)上；c) 将至少颗粒(8)从所述颗粒输入管(5)导入到所述剪切装置(2)中；d) 通过所述振动设备(4)激励所述剪切工具(3)成振动(9)；e) 经由至少一个颗粒(8)以所述剪切工具(3)的振动(9)加载所述电极膜(1)，所述至少一个颗粒布置在所述剪切工具(3)和所述电极膜(1)之间，从而所述电极膜(1)分离。2.根据专利权利要求1所述的方法，其中，所述剪切工具(3)布置在超声焊接头(33)处，其通过所述振动设备(4)激励成振动(9)。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述颗粒输入管(5)的出口(10)与所述剪切工具(3)联接。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述剪切装置(2)附加地具有外壳(11)，其在步骤c)前布置在所述表面(6)上，其中在步骤c)中所述颗粒(8)导入到所述外壳(11)中。5.根据专利权利要求4所述的方法，其中，接触所述表面(6)的所述外壳(11)的至少一个端侧(12)可弹性变形地实施。6.根据前述专利权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：大众汽车股份公司，
类型：发明
国别省市：
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