本发明涉及一种用于制造堆叠形能量电池的方法，所述堆叠形能量电池具有多个分隔片和多个布置在分隔片之间的电极，即交替布置的阳极和阴极，其中至少一个电极借助于粘合连接固定在分隔片中的至少一个分隔片处，以及涉及一种用于制造堆叠形能量电池的设备，所述堆叠形能量电池具有多个分隔片和多个布置在分隔片之间的电极，即交替布置的阳极和阴极，其中分隔片和电极单独地或以由至少两个部件组成的预制复合单元输送以用于形成堆叠，所述设备包括堆叠站，在所述堆叠站中由各个部件和预制复合单元形成所述堆叠，包括至少一个粘合剂涂敷装置，所述粘合剂涂敷装置被设计和设立用于将粘合剂涂敷到所输送的部件中的至少一个部件上。
背景技术：
1、例如在机动车辆、其他陆上交通工具、船舶、飞机或在固定设施(诸如电池组电池或燃料电池形式的光伏设施)中使用本发明意义上的能量电池或储能器，其中必须在较大的时间段上存储非常大的能量额。为此，这样的能量电池具有由大量堆叠成堆叠的分段组成的结构。这些分段分别由交替的阳极片和阴极片形成，所述阳极片和阴极片通过同样以分段形式存在的分隔片彼此分开。为了制造堆叠，已知各种方法。通常，在制造工艺中预先切割分段，并且然后为了进行堆叠以预定的顺序叠置分隔器-阳极-分隔器-阴极，并且通过层压相互连接。如此形成的四层堆叠称为单电池。在另一方法中，首先从连续幅面上切割阳极片和阴极片，然后将阳极片和阴极片以分散的方式相间隔地分别放置在分隔器材料的连续幅面上。然后在第二步骤中再次利用切割设备将具有所放置的阳极片和阴极片的由分隔器材料制成的随后形成的“双层”连续幅面切割成分段，其中在这种情况下，这些分段双层地由分隔片和其上布置的阳极片或阴极片形成。只要这在生产技术上可行或需要，则具有所放置的阳极片和阴极片的分隔器材料的连续幅面也可以在切割之前被叠置，使得形成具有分隔器材料和其上放置的阳极片或阴极片的第一连续层以及分隔器材料和又在其上放置的阳极片或阴极片的第二连续层的连续幅面。然后借助于切割设备将这种“四层”连续幅面切割成分段，由此又形成单电池。相应层或层上的片的固定通常借助于层压来进行。固定非常重要，因为这些分段必须非常精确地仅以小的公差堆叠在一起，并且不能相互移位。从而分隔片必须安全地将阳极和阴极彼此分开，以避免短路。例如从de 102017216138a1和de102017216213 a1或de 102018219000 a1已知用于制造电池堆以用于生产电池组电池的设备和方法。
2、层压是一种能源密集型工艺，并且(一个或多个)层压单元的制造成本非常高。此外对于层压工艺而言，必须使用合适的材料。从而尤其是分隔器必须是能层压的，这大大限制了要使用的可能材料的选择，尤其还必须满足其他要求(例如小的层厚度)。
3、因此，提出了用于相叠地固定分层的替代可能性。从而从ep 3588653a1已知，借助于粘合剂喷嘴给阳极片和阴极片配备粘合剂，并且从而制造具有粘合的电极的幅面，又从所述幅面切割成单电池。
4、从喷嘴进行粘合剂涂敷是有问题的。恰好在横向于幅面的行进方向涂敷粘合剂时难以获得干净的粘合剂涂敷。尤其是，所使用的粘合剂的低粘度使精确涂敷变得困难。控制该工艺是困难的，因为必须以预先给定的幅面张力拉过立着的喷嘴。因此，值得期望的是提供使得能够在不使用喷嘴的情况下施加粘合剂的设备和方法。
5、在进一步处理中、也即当这些单电池中的多个单电池必须通过堆叠接合成最终的能量电池时，产生另一问题。堆叠的单电池也必须彼此固定，以防止滑动。在现有技术中，这或者借助于层压来进行。可替代地，用胶带固定该堆叠，并且必要时在后续工艺中事后通过“热压”来引导和层压该堆叠。在此存在以下问题，即产生堆叠而不直接固定所述堆叠。单电池通过层压和/或粘合加以产生，并且被接合成非均质的堆叠。部分地事后尝试连接(同质化)整个堆叠。
技术实现思路
1、因此，本发明的任务是提供一种方法和一种设备，其创造均质的能量电池，确保各个层相叠地安全固定，其还能够经受诸如切割的后续工艺并且能够实现在期望位置处的安全固定并且在此保证干净、清晰的粘合剂涂敷。
2、该任务通过以下方式来解决，即在开头提到类型的方法的情况下，利用凹版印刷方法来涂敷用于至少一个粘合连接的粘合剂，并且在开头提到类型的设备的情况下，至少一个粘合剂涂敷装置是凹版印刷辊。
3、这样的凹版印刷辊在其外体面处具有用于接纳和运输粘合剂的凹陷，其中凹陷在要配备粘合剂的层上产生对应的粘合图像。在此，不同凹陷可以具有每面积相同或不同的凹陷体积。
4、以这种方式，有可能将刺出的清晰的单个或多个粘合点或每个任意其他粘合剂图案放置到电极或尤其是分隔器上。由此保证电极和分隔器的非常好的固定。
5、可能的是，仅对于要执行的粘合连接中的一些借助于凹版印刷辊来施加粘合剂，而对于其他粘合剂连接则例如借助于喷嘴来涂敷粘合剂。然而特别有利的是，所有所需要的粘合剂涂敷以凹版印刷方法进行。
6、特别有利地，在此在传送路径a上输送阳极，在传送路径b上输送阴极，并且分别在传送路径c和d上输送分隔片作为分隔器幅面，由两个分隔器幅面和阳极以及阴极首先形成具有切割的阴极和阳极区段的连续幅面，其中分隔器和电极的所有连接借助于粘合连接形成，并且连续幅面在进一步的步骤中被分离成单独的单电池。以这种方式，可以提高生产速度，并且具有能够在连续区域中测试各个产品的质量的优点。
7、该任务此外通过以下方式解决，即在开头提到类型的方法的情况下，通过堆叠多个单电池来形成堆叠形能量电池，其中单电池借助于粘合连接相叠地加以固定，或者——对于能量电池不通过形成单电池的中间步骤制造，而是通过交替堆叠期望数量的电极和分隔器的情况——通过以下方式来固定，即紧接在堆叠形能量电池的堆叠形成之前通过交替堆叠分隔片和电极来进行粘合剂涂敷。
8、“紧接在堆叠形成之前”在此尤其是意味着，当电极/分隔器区段位于加速辊上时在电极/分隔器区段上进行粘合料涂敷。理想地，在加速辊上进行粘合剂涂敷，因为在这里产品具有正确的定向，并且速度可以得到适配，如果这是需要的话。在加速辊的某些位置处存在着静止或恒定速度，而在其他位置处加速。术语“紧接在堆叠形成之前”还包括替代实施方案。可替代地，也即可以在放下时将粘合剂涂敷到堆叠上。这可以有利地通过放下手柄完成或在放下之后通过附加的被移动器具完成。
9、最后，该任务通过开头提到类型的设备来解决，该设备具有用于堆叠多个单电池以形成堆叠形能量电池的单电池堆叠装置，其中给堆叠装置分配粘合剂涂敷装置，或者——再次对于能量电池不通过形成单电池的中间步骤制造，而是通过交替堆叠期望数量的电极和分隔器的情况下——所述设备具有用于通过交替堆叠分隔片和电极来形成堆叠形能量电池的堆叠装置，给所述堆叠装置分配粘合剂涂敷装置。
10、在这里，由此直接在堆叠轮处进行粘合剂涂敷，即直接在堆叠过程中进行粘合剂涂敷。通过这种内联粘合工艺可以无干扰地将固定集成到制造过程中。直接在彼此堆叠各个分层或单电池时，通过粘合进行固定，使得不能跨越工艺步骤或者必须管理方法持续时间，其中堆叠以一种形式存在，在该形式下所述堆叠虽然是堆叠的，但是尚未固定在一起。由此有关地改善堆叠质量并且决定性地提高所制造的能源电池的可靠性。
11、在该工艺的情况下，特别有利地借助于凹版印刷方法在使用凹版印刷辊的情况下进行粘合剂涂敷。如上所述，由此以期望的模式特别好地且清晰地涂敷粘合剂是可能的。
12、特别优选地使用具有处于20℃以上、尤其是处于30℃以上的熔点的粘合剂。这样的粘合剂在通常的工艺温度下是固体，并且因此引起直接牢固的固定。在涂敷之前对所述粘合剂进行加热。因此，粘合剂涂敷装置有利地具有用于粘合剂的可设定且可调节的加热装置。“熔点”在此情况下可以理解为粘合剂的熔点，只要它是具有明确可确定的熔点的材料。然而，许多聚合物粘合剂不具有明确的熔点，而是具有熔化区间。在熔化区间的情况下，“熔点”是指熔化区间的下限。
13、熔点的上限由分隔器材料的熔点确定。粘合剂的熔点(在熔化范围的情况下是熔化范围的上限)应始终处于分隔器材料的熔点以下。因此，粘合剂的熔点优选地为至多100℃，优选地至多80℃，并且特别优选地至多50℃。
14、粘合剂涂覆装置可以连续或间歇地涂敷粘合剂。
15、在一种特别有利的实施方式中，粘合剂可溶于用于能量电池的电解质中。在这种情况下，粘合剂不是电极上的异物，所述异物在一定程度上“钝化”电极的一部分，即整个电极面积可用于产生能量，因为电活性面未减少。因此，电极面的哪一部分用粘合剂覆盖是无关紧要的。如果粘合剂不溶于电解质中，则特别有利的是，仅给电极的尽可能小的面积配备粘合剂。因此，始终针对所需要的固定强度来选择最小限度的涂敷。而如果粘合剂可溶于电解质中，则取消尽可能低的粘合剂涂敷的限制，并且不必以尽可能低的粘合剂涂敷来工作。相反地，可以通过较大的粘合剂量来改善固定，而不必担心能量电池性能的损失。
16、优选地紧接在施加粘合剂之前加热粘合剂。为此，将可设定且可调节的加热装置分配给粘合剂涂敷系统，尤其是凹版印刷辊的粘合料储备器。
17、通过将粘合剂冷却到其熔点以下来进行粘合剂的固化以及由此待粘接的材料的连接。因此此外优选的是，在涂敷之后将粘合剂冷却到其熔点以下，其中冷却主动或被动地进行。根据粘合剂的熔点，通过足够长的冷却段就已经可以由于自由对流而被动地充分冷却粘合剂，使得所述粘合剂变成固体。如果期望粘合剂的更加快速的固化，则也可以主动冷却粘合剂。为此，所述设备具有用于主动冷却所施加的粘合剂的冷却装置。该冷却装置有利地具有控制装置，借助于所述控制装置可以控制冷却进程。
18、对于粘合剂涂敷存在多种可能性。整面涂敷是可能的。如果如上所述粘合剂溶于电解质中，则整面涂覆是优选的。于是可以整面地进行粘合，而这不影响能量电池的性能。在另一优选的实施方式中，部分面地将粘合剂施加到电极和/或分隔器上。其他可能性是条状或点状地涂敷粘合剂。特别优选地，将单点施加在待粘接的电极片的四个角处或施加在分隔器上的对应点处。特别优选地，施加尽可能少的量的粘合剂，因为这特别节省材料。
19、可以以各种方式将粘合剂涂敷到幅面材料上：
20、在一种优选的实施方式中，将粘合剂连续地或间歇地涂敷到分隔薄膜上，接着放置并且固定电极。尤其是通过冷却并且因此固化粘合剂来进行固定。在另一优选的实施方式中，将粘合剂连续地或间歇地涂敷到电极幅面(阳极幅面和阴极幅面)上并且与分隔器聚集在一起。在第三优选的实施方式中，将粘合剂连续地或间歇地施加到电极区段上，随后将所述电极区段与分隔器聚集在一起。
21、根据本发明的设备有利地具有用于控制粘合剂涂敷的控制装置。所述控制装置尤其是可以控制粘合剂的涂敷温度和/或涂敷量。用于控制的决定性参数在此尤其是热容量、热导率、阳极幅面、阴极幅面和分隔器幅面的幅面速度以及冷却段的长度和冷却效率。
22、特别优选地，在粘接之后是将所粘接的材料压在一起的步骤，在该步骤中将粘接的材料更加强烈地相互连接。为此，根据本发明的设备优选地具有用于挤压粘接的材料的装置。这种挤压可以无接触地进行。这可以优选地通过设定分隔器的连续幅面的幅面张力或通过定向气流来完成。因此，在一种优选的实施方式中，根据本发明的设备此外具有用于设定分隔器幅面的幅面张力的控制装置和/或用于引入气流的装置，所述控制装置和/或所述装置在工艺进程中布置在粘合剂涂敷装置和相应材料的接合位置之后。在另一优选的实施方式中，用于挤压粘接的材料的装置被构造为接触式的，尤其是作为层合辊，优选地由橡胶制成，其以限定的力来挤压粘接的材料，或者作为软刷，利用所述软刷实现按压。
23、在另一有利的实施方案中，借助于传递装置进行涂敷，所述传递装置尤其是可以被构造为传递辊。如果应该给电极区段和/或分隔器区段配备粘合剂，则尤其是使用该方法。即使在涂敷到幅面状材料上时，也可以使用传递装置，但是这不是一定需要的。相反地，在这种情况下，可以直接通过凹版印刷辊进行涂敷。
24、如果通过首先形成单电池并且然后将所述单电池堆叠成能量电池来制造能量电池，则特别有利的是，分层、即不仅单电池中的分层的全部连接而且单电池彼此之间的连接都借助于粘合连接进行。由此保证均匀连接。在此，使用溶于能量电池的电解质中的粘合剂是特别有利的。
25、利用本发明可能的是，在不必层压的情况下制造能量电池。因此，如果分层彼此间的所有需要的连接都借助于粘合进行，则可以完全不需要层压。这样的“无层压”方法是特别优选的，因为该方法尤其是在能量上更有益并且此外引起所有层彼此间的均匀连接。此外，根据本发明的无层压方法开启在分隔器材料情况下的更大可变性，对此层压能力不再是前提条件。特别优选地，作为分隔器根据本发明使用具有良好润湿性的材料，在此特别优选的是经陶瓷涂覆的分隔器。
26、原则上，考虑具有处于20℃以上的熔点的所有无溶剂且非水性粘合剂作为粘合剂。在一种特别优选的实施方式中，作为粘合剂使用选自以下组中的至少一种化合物，所述组由丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、sbs嵌段共聚物、sis嵌段共聚物、聚氨酯、硅酮、天然橡胶、合成橡胶、环氧树脂、聚烯烃树脂和碳酸乙烯酯组成。尤其是，粘合剂可以是粘附粘合剂。碳酸乙烯酯是一种环状酯，具有熔点为36℃。碳酸乙烯酯是一种常见溶剂，并且用作锂离子电池组中的电解质。由于其熔点，所述碳酸乙烯酯特别好地适合作为粘合剂来用于本应用。
27、从属权利要求针对本发明的提到的和还有其他适宜的且有利的设计方案。根据示意图中所示的实施例的以下描述来更详细地描述仅特别适宜的且有利的构造方式和可能性。实施例内的每个所描述的单个设计或细节设计应被理解为对于未描述或未完全描述的、落入本发明中的其他实施方案和设计的结构上独立的细节示例。
1.一种用于制造堆叠形能量电池的方法，所述堆叠形能量电池具有多个分隔片和多个布置在分隔片之间的电极，即交替布置的阳极和阴极，其中借助于粘合连接将至少一个电极固定在所述分隔片中的至少一个分隔片处，其特征在于，以凹版印刷方法涂敷用于至少一个粘合连接的粘合剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在传送路径a上输送阳极，在传送路径b上输送阴极，并且分别在传送路径c和d上输送分隔片作为分隔器幅面(30、40)，由两个分隔器幅面(30、40)和阳极以及阴极首先形成具有切割的阴极和阳极区段(50、60)的连续幅面，其中分隔器和电极的所有连接借助于粘合连接形成，并且在进一步的步骤中将所述连续幅面分离成单独的单电池。
3.一种尤其是根据权利要求1或2所述的用于制造堆叠形能量电池的方法，所述堆叠形能量电池具有多个分隔片和多个布置在分隔片之间的电极，即交替布置的阳极和阴极，其中借助于粘合连接将至少一个电极固定在所述分隔片中的至少一个分隔片处，其特征在于，通过堆叠多个单电池来形成所述堆叠形能量电池，其中所述单电池借助于粘合连接相叠地固定。
4.一种尤其是根据权利要求1所述的用于制造堆叠形能量电池的方法，所述堆叠形能量电池具有多个分隔片和多个布置在分隔片之间的电极，即交替布置的阳极和阴极，其中借助于粘合连接将至少一个电极固定在所述分隔片中的至少一个分隔片处，其特征在于，所述堆叠形能量电池通过交替堆叠分隔片和电极来形成，其中紧接在形成堆叠之前进行粘合剂涂敷。
5.根据权利要求1至4中一项或多项所述的方法，其特征在于，所述粘合剂具有处于20℃以上、尤其是处于30℃以上的熔点。
6.根据权利要求1至5中一项或多项所述的方法，其特征在于，所述粘合剂可溶于用于所述能量电池的电解质中。
7.根据权利要求1至6中一项或多项所述的方法，其特征在于，紧接在涂敷粘合剂之前加热所述粘合剂。
8.根据权利要求1至7中一项或多项所述的方法，其特征在于，所述粘合剂在涂敷之后加以冷却，其中所述冷却主动或被动地进行。
9.根据权利要求1至8中一项或多项所述的方法，其特征在于，借助于传递辊(23)进行所述涂敷。
10.根据权利要求1至9中一项或多项所述的方法，其特征在于，将所述粘合剂整面地、部分面地或逐点地涂敷到所述分隔片、所述电极或所述分隔片和所述电极上。
11.根据权利要求1至10中一项或多项所述的方法，其特征在于，所述粘接之后是将所粘接的材料压在一起的步骤。
12.根据权利要求1至11中一项或多项所述的方法，其特征在于，以无层压的方式制造所述堆叠形能量电池。
13.根据权利要求1至12中一项或多项所述的方法，其特征在于，作为粘合剂使用来自以下组中的至少一种化合物，所述组由丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、sbs嵌段共聚物、sis嵌段共聚物、聚氨酯、硅酮、天然橡胶、合成橡胶、环氧树脂、聚烯烃树脂和碳酸乙烯酯组成。
14.一种用于制造堆叠形能量电池的设备，所述堆叠形能量电池具有多个分隔片和多个布置在分隔片之间的电极，即交替布置的阳极和阴极，其中
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述设备具有用于阳极的传送路径a、用于阴极的传送路径b以及分别用于分隔器幅面(30、40)的传送路径c和d，并且还具有阳极定位装置(51)和阴极定位装置(61)，所述阳极定位装置将所述阳极放置在一个分隔器幅面(30)上以用于制造阳极-分隔器复合单元，所述阴极定位装置将所述阴极放置在另一分隔器幅面(30)上以用于制造阴极-分隔器复合单元，
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，所述设备此外包括用于由所述阳极-分隔器复合单元和阴极-分隔器复合单元制造单电池的单电池制造装置，并且给所述单电池制造装置分配粘合剂涂敷装置(20)，所述粘合剂涂敷装置被构造为凹版印刷辊(21c)。
17.一种尤其是根据权利要求14至16中至少一项所述的用于制造堆叠形能量电池的设备，所述堆叠形能量电池具有多个分隔片和多个布置在分隔片之间的电极，即交替布置的阳极和阴极，其中
18.一种尤其是根据权利要求14所述的用于制造堆叠形能量电池的设备，所述堆叠形能量电池具有多个分隔片和多个布置在分隔片之间的电极，即交替布置的阳极和阴极，其中
19.根据权利要求17或18所述的设备，其特征在于，分配给所述单电池堆叠装置或所述堆叠装置(11)的粘合剂涂敷装置(20)被构造为凹版印刷辊(21)。
20.根据权利要求17至19中一项或多项所述的设备，其特征在于，所述堆叠装置(11)或所述单电池堆叠装置具有加速滚筒(111)，并且所述粘合剂涂敷装置(20)被分配给所述加速滚筒(111)。
21.根据权利要求14至20中至少一项所述的设备，其特征在于，所述设备还具有分配给一个或多个凹版印刷辊(21)的一个或多个传递辊(23)。
22.根据权利要求14至21中至少一项所述的设备，其特征在于，所述设备具有用于冷却所施加的粘合剂的冷却装置(80)。
23.根据权利要求22所述的设备，其特征在于，所述设备具有用于所述冷却装置(80)的控制装置。
24.根据权利要求22或23所述的设备，其特征在于，所述设备具有用于对经冷却的粘合剂进行加热和液化的加热装置。
25.根据权利要求24所述的设备，其特征在于，所述设备具有用于所述加热装置的控制装置。
26.根据权利要求14至25中至少一项所述的设备，其特征在于，所述设备具有用于控制粘合剂涂敷的控制装置。
27.根据权利要求14至26中至少一项所述的设备，其特征在于，所述设备具有用于将粘接的材料进行挤压(90)的装置。
