特表 2024-541984 電池セルのコンポーネントのラミネートを行う方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-11-13

(54)【発明の名称】電池セルのコンポーネントのラミネートを行う方法および装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/0585 20100101AFI20241106BHJP

   H01M 50/466 20210101ALI20241106BHJP

   H01M 10/052 20100101ALI20241106BHJP

   H01M 10/0583 20100101ALI20241106BHJP

   H01M 50/46 20210101ALI20241106BHJP

【ＦＩ】

H01M10/0585

H01M50/466

H01M10/052

H01M10/0583

H01M50/46

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024525352

(86)(22)【出願日】2022-10-25

(85)【翻訳文提出日】2024-05-28

(86)【国際出願番号】 EP2022079801

(87)【国際公開番号】W WO2023072942

(87)【国際公開日】2023-05-04

(31)【優先権主張番号】102021128348.5

(32)【優先日】2021-10-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】596107062

【氏名又は名称】フォルクスヴァーゲン アクチエンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】ＶＯＬＫＳＷＡＧＥＮ ＡＫＴＩＥＮＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ

【住所又は居所原語表記】Ｂｅｒｌｉｎｅｒ Ｒｉｎｇ ２， ３８４４０ Ｗｏｌｆｓｂｕｒｇ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】アドリアン ベッカー

(72)【発明者】

【氏名】クリスティアン クレムト

(72)【発明者】

【氏名】トビアス ヤンセン

(72)【発明者】

【氏名】マルコ ヨルダン

(72)【発明者】

【氏名】クリスティアン リプキー

【テーマコード（参考）】

5H021

5H029

【Ｆターム（参考）】

5H021CC18

5H021CC19

5H029AJ14

5H029BJ12

5H029CJ02

5H029CJ03

5H029DJ04

(57)【要約】

電池セル（１）のコンポーネントのラミネートを行う方法であって、コンポーネントが、少なくとも、積層方向（５）に沿って重なり合うように配置されて積層体（６）を形成する、第１の電極タイプ（３）の電極（２）とセパレータ層（４）とを有する、方法に関する。さらに、電池セル（１）のコンポーネントのラミネートを行う装置も提示される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池セル（１）のコンポーネントのラミネートを行う方法であって、
前記コンポーネントが、少なくとも、積層方向（５）に沿って重なり合うように配置されて積層体（６）を形成する、第１の電極タイプ（３）の電極（２）とセパレータ層（４）とを有しており、
前記方法が、少なくとも次のステップ、すなわち、
ａ）少なくとも第１のプレート（８）および第２のプレート（９）ならびに誘導装置（１０）を含む、誘導を用いたラミネートを行う装置（７）を用意するステップと、
ｂ）前記第１のプレート（８）と前記第２のプレート（９）との間にコンポーネントから成る積層体（６）を配置するステップと、
ｃ）前記積層体（６）を前記積層方向（５）に沿って前記プレート（８，９）によりプレスするステップと、
ｄ）前記誘導装置（１０）を駆動し、セパレータ層（４）と電極（２）との接着性の結合を形成するために少なくとも１つのセパレータ層（４）を加熱するステップと、
ｅ）前記プレート（８，９）を相互に引き離すステップと、
ｆ）ラミネートされた前記コンポーネントを前記装置（７）から取り出すステップと
を含む、方法。

【請求項2】

前記積層体（６）は、前記第１の電極タイプ（３）の複数の電極（２）と、第２の電極タイプ（１１）の複数の電極（２）と、各電極（２）間に配置されたそれぞれ１つのセパレータ層（４）とを有する、請求項１記載の方法。

【請求項3】

前記積層体（６）は、一方の電極タイプ（３，１１）の少なくとも１０個の電極（２）を有する、請求項１または２記載の方法。

【請求項4】

前記セパレータ層（４）の少なくとも一部が相互に結合されている、請求項２または３記載の方法。

【請求項5】

全てのセパレータ層（４）が相互に結合されており、
前記積層体（６）は、一体として形成された唯一のセパレータ材料（１２）を有する、
請求項４記載の方法。

【請求項6】

前記少なくとも１つのセパレータ層（４）は、前記積層体（６）を包囲するように延在することにより、前記ステップｂ）～前記ステップｅ）において、前記積層体（６）と前記第１のプレート（８）との間および前記積層体（６）と前記第２のプレート（９）との間に配置される、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。

【請求項7】

前記少なくとも１つの電極（２）は、支持体材料（１３）と、少なくとも前記支持体材料（１３）の一方の面（１４）上の、活性材料を含むコーティング（１５）とを有しており、
前記コーティング（１５）は、前記積層体（６）内で前記支持体材料（１３）と前記セパレータ（４）との間に配置されており、
前記誘導装置（１０）は、前記支持体材料（１３）が誘導により加熱され、前記支持体材料（１３）が前記少なくとも１つのセパレータ層（４）を熱伝導によって加熱するように駆動される、
請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。

【請求項8】

各プレート（８，９）は、インダクタ（１６）として構成されているか、または少なくとも１つのインダクタ（１６）を有する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。

【請求項9】

前記プレート（８，９）のうちの少なくとも１つは、複数のインダクタ（１６）を有している、請求項９記載の方法。

【請求項10】

電池セル（１）のコンポーネントのラミネートを行う装置（７）であって、
前記装置（７）が、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法の少なくともステップｂ）～ステップｅ）の実行に適するように構成されており、
前記装置（７）がさらに、少なくとも、第１のプレート（８）、第２のプレート（９）および誘導装置（１０）を含む、
装置（７）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池セルのコンポーネントのラミネートを行う方法および装置に関する。

【0002】

電池セルは、少なくとも、第１の電極タイプの少なくとも１つの電極と、第２の電極タイプの少なくとも１つの電極とを含み、これらの電極はそれぞれセパレータ材料によって相互に分離されて積層方向に沿って重なり合うように積層されて配置されている。電極およびセパレータは、本明細書ではコンポーネントとも称され、重なり合うように積層された層として積層体を形成している。各電極は、活性材料でコーティングされた支持体材料と、電極の電気的なコンタクト接続のための導体とを有する。電池セルは特には２次電池セルである。

【0003】

自動車の駆動のために、バッテリ、特にリチウムイオンバッテリがますます使用されるようになっている。バッテリは、通常、電池セルから構成されており、各電池セルは、層すなわちアノード、カソード（電極）およびそれぞれその間に配置されたセパレータ材料から成る積層体を有する。各電極の導体は、電池セルから供給される電流を電池セルの外部に配置された電気負荷へ向かって導出するために用いられる。

【0004】

電池セルは、通常、ケーシングを含み、このケーシング内にそれぞれ１つもしくは複数の積層体が配置されている。同じ電極タイプの電極の導体はケーシング内で相互に並列に接続されており、かつケーシング表面の端子に接続されている。固体電池セルの場合、固体電解質または非液体電解質が使用される。他の電池セルでは、ケーシングによって包囲された容積部内に液体電解質が充填される。どちらのタイプの電池セルも提案の方法によって製造可能である。

【0005】

ラミネートは、特にセパレータ層もしくはセパレータ材料の加熱を含み、これにより、セパレータ層もしくはセパレータ材料が、隣接して配置された電極の活性材料との接着性の結合部を形成する。

【0006】

電池セル積層体全体のラミネートは、リチウムイオン電池セルの製造における時間臨界的なプロセスである。積層体のラミネートのために、いわゆるホットプレス機または熱プレス機を使用することが知られている。この種の機械では、２つの加熱可能なプレートにより、圧力と熱とが積層体へと印加される。積層体の加熱はここでは伝導によって行われる。積層体は、ラミネートのほか、テープによって外部から固定することもできる。

【0007】

これまでに知られている方法では、積層体あたり４５秒～６０秒の処理時間を考慮しなければならない。プロセス制御の加速は不可能である。長いプロセス時間の原因は、各プレートから出発する伝導としての熱伝導である。

【0008】

ただし、ラミネートされた積層体は、テープによる固定のみの積層体に比べて、電池セルを取り扱う際に、また完全な電池セルへとさらなる処理が行われる際に、利点を提供する。ラミネートされた積層体を有する電池セルは、特に寿命に関してより良好な定性的特性を有する。

【0009】

電池セルにおいては、多くのメカニズムにより生じるガスが、セル出力およびセル特性に対して負の影響を及ぼすことがある。ラミネートの際に、発生するガスを積層体の縁部へ強制的に移動させることによって、このガスの負の影響を低減することができ、ガスの代わりに積層体の個々の層間に気泡を形成し、これにより層間の界面抵抗を高めることができる。付加的に、多くの場合、ラミネートされた界面は、ラミネートされていない界面よりも低いインピーダンス（抵抗）を有する。

【0010】

個々の層を相互に接着によって結合させた結果、電極どうしの配置（例えば、積層方向に沿って面一致した活性材料の配置）が積層体の取り扱い中に維持されたままとなることを保証することができる。

【0011】

韓国公開特許第１０２０１６００４７６９０号公報から、誘導を用いて電池セルのラミネートを行う装置および方法が公知である。この場合、モノセルまたはバイセルが連続材料として装置を通して案内される。よって、ラミネートは、装置を通して移動されるセルコンポーネントにおいて行われる。

【0012】

日本国特開第２００４－２０７１７８号公報からは、燃料電池または電池セルを製造する装置および方法が公知であり、ここでは、電極がケーシングと結合される。ここでは、誘導により加熱される接着剤が使用される。

【0013】

欧州特許出願公開第３１４７９８３号明細書から、燃料電池を製造する方法および装置が公知である。ここでは、電極とセパレータとが上下に１つの積層体を形成するように配置され、接着剤を介して相互に結合される。積層体は誘導により加熱される。

【0014】

本発明の課題は、先行技術に関連して挙げた問題を少なくとも部分的に解決することである。特に、電池セルのコンポーネントのラミネートを可能にする方法および装置が提案される。ここで、電池セルが、可能な限り低コストに製造可能であって、コンポーネントから成る積層体の層が可能な限り正確に重なり合うように配置され、積層体の取り扱い中に保持されることが望ましい。

【0015】

上記の課題を解決するために、請求項１記載の特徴を有する方法および請求項１０記載の特徴を有する装置が役立つ。有利な発展形態は各従属請求項の対象となっている。特許請求の範囲に個々に記載されている特徴は、技術的に有意な形式で相互に組み合わせ可能であり、さらに、説明している具体的事実および／または図面における詳細によって補足することができ、本発明のさらなる変形形態が示される。

【0016】

電池セルのコンポーネントのラミネートを行う方法を提案する。ここでのコンポーネントは、少なくとも、積層方向に沿って重なり合うように配置されて積層体を形成する、第１の電極タイプの電極とセパレータ層とを有している。本方法は、少なくとも次のステップ、すなわち、
ａ）少なくとも第１のプレートおよび第２のプレートならびに誘導装置を含む、誘導を用いてラミネートを行う装置を用意するステップと、
ｂ）第１のプレートと第２のプレートとの間にコンポーネントから成る積層体を配置するステップと、
ｃ）積層体を積層方向に沿ってプレートによりプレスするステップと、
ｄ）誘導装置を駆動し、セパレータ層と電極との接着性の結合を形成するために少なくとも１つのセパレータ層を加熱するステップと、
ｅ）プレートを相互に引き離すステップと、
ｆ）ラミネートされたコンポーネントを装置から取り出すステップと
を含む。

【0017】

方法ステップａ）～方法ステップｆ）の上記の（排他的でない）区分は、主に単なる区別のために使用されており、順序および／または従属関係が強制されるべきものではない。方法ステップの頻度を変化させることもできる。同様に、方法ステップを相互に少なくとも部分的に時間的に重畳させたり、または同時に実行したりすることも可能である。きわめて特に好ましくは、ステップａ）～ステップｃ）、次いでステップｅ）およびステップｆ）は順に行われる。ステップｃ）とステップｄ）とは順に行うことも交換することもでき、また少なくとも一時的に同時に行うこともできる。特に、ステップａ）およびステップｂ）ならびにステップｅ）およびステップｆ）は示した順序で実行され、ここで、ステップｃ）およびステップｄ）は、任意の順序で、または少なくとも部分的にステップｂ）とステップｅ）との間で一緒に実行される。場合により、少なくともステップｄ）は、少なくとも部分的にステップｅ）中に実行されてもよい。

【0018】

ステップａ）で用意される装置は、特に第１のプレートと第２のプレートとを含んでおり、このプレートによって積層体をプレスすることができる。プレートは、特に、積層体とプレートとの相互に接触する面（以下では接触面とも称する）がそれぞれ相互に平行に配置されるまたは相互に平行に延在するように構成されている。特に、プレートの対応する各面は、少なくとも積層体の当該プレートに接触する面にわたって、場合によりさらに越えて延在し、すなわち特にはより大きな面積で構成されている。特に積層体はプレートを介して押し合わせることができ、特に可能な限り均一な力分布で、少なくとも接触面に対してそれぞれ平行に延在する平面において押し合わせることができる。

【0019】

少なくとも１つのプレートは、接触面の表面上にナノスケールのもしくはマクロスケールの構造を有することができ、これにより、プレートと積層体との接着を防止することができる。代替的にもしくは付加的に、プレート内に複数の孔を設けることもでき、これらの孔を通して、プレートと積層体とを分離するための例えば圧力空気または機械的なエジェクタを供給することができる。

【0020】

特に、ステップｂ）における複数の積層体をプレート間に配置し、さらに処理することができる。

【0021】

誘導装置は、特に１つもしくは複数の誘導コイルを有し、この誘導コイルによって積層体の少なくとも一部を直接に加熱することができる。誘導装置の動作の枠組みにおいて、導電性コンポーネントに渦電流が形成され、これにより積層体が直接に加熱される。ここで、誘導による加熱は、他の加熱方法よりも効率的である。というのは、加熱のために設けられたコンポーネントにエネルギが直接に誘導され、つまり、熱が各コンポーネントにおいて直接に発生し、他の加熱方法でのように熱伝導もしくは熱放射もしくは対流によって外部からスタックの内部および／またはコンポーネントの内部へと伝達される必要がないからである。

【0022】

これらのコンポーネントのラミネートを行う場合、誘導加熱は特に有利である。なぜなら、積層体が多数のコンポーネントを有する大きなものであっても、全てのコンポーネント（または加熱のために設けられたコンポーネント）に加え、それぞれのインダクタに対して間隔を置いて配置されたコンポーネントも加熱可能であるからである。

【0023】

ステップｂ）では、積層体がプレート間に配置される。この場合、積層体を装置の外部で既に用意し、次いで積層体として装置内に配置することができる。代替的に、積層体は、装置内で、コンポーネントによってはじめて形成されてもよい。

【0024】

ステップｃ）では、特に、プレートによる積層体のプレスが行われる。ここでは、積層体の各コンポーネントが相互にプレスされ、特に１ｂａｒ超の圧力、好ましくは２ｂａｒ超の圧力でプレスされる。特に、ここでのプレスは、最大２０ｂａｒの圧力、特に最大１０ｂａｒの圧力で行われる。プレスによって特に空気が積層体から押し出され、これにより、積層体のコンポーネントが相互に可能な限り大きな面積の接触面を形成する。特に、プレスに際して、プレス中の圧力を所期の通りに制御するために、基本的に公知の力－変位制御が使用される。

【0025】

ステップｄ）では、特に、セパレータ層と電極との接着性の結合を形成するために、誘導装置の駆動および少なくとも１つのセパレータ層の加熱が行われる。この場合、特に、セパレータ層は直接には加熱されない。特に、積層体の他のコンポーネント（すなわちセパレータ層ではないコンポーネント）が誘導により加熱される。次いで、セパレータ層が、特に誘導により加熱されたコンポーネントを起点とした熱伝導により加熱される。なお、代替的にもしくは付加的に、セパレータ層が加熱されてもよい。

【0026】

ステップｅ）では、プレートが相互に引き離される、つまり、積層体のプレスが終了する。特に、ここでの引き離しは、コンポーネントのうちの少なくとも１つのコンポーネントが溶融温度（もしくはガラス転移温度）を下回る温度まで冷却された後にはじめて行われる。これにより、特に気泡の発生を防止することができる。

【0027】

ステップｆ）では、ラミネートされたコンポーネントおよび／またはラミネートされた積層体が装置から取り出される。特に、その際に、積層体の全てのコンポーネントは、少なくとも本方法により形成される接着部を介して相互に結合されている。

【0028】

特に、積層体は、第１の電極タイプの複数の電極（例えばアノードまたはカソード）と、（第１の電極タイプとは異なる）第２の電極タイプの複数の電極（例えばカソードまたはアノード）と、これらの電極間に配置されたそれぞれ１つのセパレータ層とを有する。

【0029】

特に、積層体は、少なくとも１０個の一方の電極タイプの電極、好ましくは少なくとも１００個の一方の電極タイプの電極、特に好ましくは少なくとも２００個の一方の電極タイプの電極を有する。

【0030】

多数のコンポーネントは、特に連続的な方法では製造することができない。既に個別化されている電極層が積層体を形成するように配置されておりかつコンポーネントを含む積層体がラミネート後に電池セル内に配置されて完成されるように既に切断されている、本明細書で提案する方法によれば、相互に積層された多数のコンポーネントのラミネートがまさに可能となる。

【0031】

セパレータ層と電極とは積層体を形成するために相互に積層することができるが、この場合、異なるセパレータ層どうしは相互に結合されない。

【0032】

特に、セパレータ層の少なくとも一部は相互に結合されている。例えば、それぞれ２つのセパレータ層は電極用のポケットを形成しており、これにより、ここでの電極は、閉じたポケット内に配置されている。代替的に、一体としてのセパレータ層がＺ字状の折り畳みに従い、複数の電極にわたって延在していてもよい。特に、一体としてのセパレータ層は、Ｚ字状の折り畳みに従い、積層体の全ての電極にわたって延在している。

【0033】

特に、全てのセパレータ層が相互に結合されており、積層体は、一体として形成された唯一のセパレータ材料を有している。

【0034】

特に、少なくとも１つのセパレータ層または正確に１つのセパレータ層は、積層体を包囲するように延在することにより、ステップｂ）～ステップｅ）において、積層体と第１のプレートとの間および積層体と第２のプレートとの間に配置される。したがって、積層体は全体としてセパレータ層に包含され、各コンポーネントを相互に相対的な配置で固定することができる。

【0035】

特に、少なくとも１つの電極は、支持体材料と、少なくともこの支持体材料の一方の面上の、活性材料を含むコーティングとを有している。コーティングは、積層体内で支持体材料とセパレータとの間に配置されている。誘導装置は、特に、支持体材料が誘導により加熱され、当該支持体材料が少なくとも１つのセパレータ層を熱伝導によって加熱するように駆動される。

【0036】

特に、セパレータ材料は、誘導により加熱可能な粒子によって構成されていてもよいし、または誘導により加熱可能な粒子を有するコーティングを含んでいてもよい。

【0037】

特に、個々の電極は、例えば銅材料またはアルミニウム材料から成るシート状の支持材料を含む。当該支持体材料は、一方の面が、または特には両面が、活性材料でコーティングされている。それぞれ異なる電極タイプの活性材料は、特にセパレータ材料によって相互に分離されて配置されている。

【0038】

特に、それぞれの導体は、支持体材料の非コーティング領域によって形成される。

【0039】

特に、誘導装置は、支持体材料の各材料に関して特に適切なパラメータが選択されるように駆動可能である。これにより、支持体材料の効率的な加熱を達成することができる。

【0040】

特に、少なくとも１つのプレートまたは場合により各プレートは、インダクタとして構成されているか、または少なくとも１つのインダクタを有する。

【0041】

特に、プレートのうちの少なくとも１つは、複数のインダクタを有する。

【0042】

代替的に、少なくとも１つのインダクタは、プレートから間隔をおいて配置されていてもよく、またはプレートとは別個にのみ配置されていてもよい。

【0043】

特に、個々の電極とセパレータ層とから成る１つの積層体を２つのプレート間に配置することが提案される。特に、インダクタはプレートに組み込まれて配置されている。プレートによって、定義された力を積層体に印加することができる。当該インダクタは、特に、電極を内側から材料固有で加熱することを可能にする。なぜなら、材料に依存する周波数制御が可能であるからである。したがって、ラミネートに必要な温度を積層体全体において数秒以内に達成することができる。

【0044】

特に、積層体のラミネートは、２０秒未満、特に１５秒未満またはさらには１０秒未満で達成することができる。特に当該時間は、積層体内の層の数とは無関係である。よって、特に、一方の電極タイプの少なくとも１００個の電極、特に好ましくは一方の電極タイプの少なくとも２００個の電極を有する積層体も、提示した最大２０秒の時間内でラミネートを行う（完成させる）ことができる。

【0045】

本方法によれば、特に対流または伝導による加熱に比べて、（特に短い加熱持続時間を考慮したときの）積層体またはコンポーネントのより均一な加熱が達成される。このことは特に、積層体として分散配置された支持体材料を所期のように加熱し、次いでこれらの支持体材料を介してそれぞれセパレータ材料を加熱することによって達成される。

【0046】

つまり、電極の加熱およびこれにより行われるセパレータの加熱によって、さらに、セパレータ材料のポーラス構造を得ることができる。セパレータ材料全体が加熱されるのではなく、特に、隣接して配置された電極へ向かうセパレータ材料の接触面のみが加熱される。

【0047】

さらに、電池セルのコンポーネントのラミネートを行う装置が提案される。本装置は、上述した方法の少なくともステップｂ）～ステップｅ）の実行に適するように構成もしくは設計もしくは装備されており、少なくとも第１のプレート、第２のプレートおよび誘導装置を有している。

【0048】

特に、本装置は、上述した方法または少なくともステップｂ）～ステップｅ）を実行するように設計もしくは装備もしくはコンフィグレーションもしくはプログラミングされた制御装置を有する。

【0049】

制御装置により、少なくとも、
・ラミネートを行う装置を駆動もしくは制御することができ、つまり例えば、
・誘導装置を駆動すること、または
・特に変位制御および力制御によって、プレートを（積層体をプレスするために）相互に接近させかつ／または相互に引き離すこと
ができ、または
・積層体または個々のコンポーネントの取り扱いを制御すること
ができる。

【0050】

さらに、電池セルが提案され、ここで、電池セルは特に、容積部を包囲するケーシングを含み、かつこの容積部内に配置される少なくとも１つの積層体および電解質を含む。

【0051】

電池セルは、特に（パウチフィルムから成る変形可能なケーシングを含む）パウチセルまたは（形状固定のケーシングを含む）角型セルである。パウチフィルムは、いわゆるパウチセル用のケーシングとして使用されている公知の変形可能なケーシング部材である。ここでのパウチフィルムは、例えばプラスチックとアルミニウムとを含むコンポジット材料である。

【0052】

電池セルは、特にリチウムイオン電池セルである。

【0053】

個々の電極は重なり合うように配置されて積層体を形成する。これらの電極は、それぞれ異なる電極タイプに対応付けられており、すなわちアノードまたはカソードとして構成されている。ここで、アノードとカソードとは、交互に、かつそれぞれセパレータ材料によって相互に分離されて配置されている。

【0054】

電池セルは、例えば自動車において電気エネルギを蓄積するために使用される蓄電体である。特に、例えば自動車は、電池セルに蓄積された電気エネルギによって駆動可能な、自動車を駆動する電気機械（トラクション駆動装置）を有している。

【0055】

さらに、少なくともトラクション駆動装置と記載の電池セルのうちの少なくとも１つを備えたバッテリとを含み、このトラクション駆動装置に少なくとも１つの電池セルからエネルギを供給可能である、自動車が提案される。

【0056】

本方法は、コンピュータによって、またはコンピュータもしくは制御ユニットのプロセッサの共働において、実行可能である。

【0057】

したがって、本方法または提案の方法のステップの一部を実行するように適応化されたもしくはコンフィグレーションされたプロセッサを含むデータ処理システムも提案される。

【0058】

コンピュータもしくはプロセッサによって実行される際に、本方法または提案の方法のステップの少なくとも一部をコンピュータもしくはプロセッサに実行させるための命令を含む、コンピュータ可読記憶媒体を設けることもできる。

【0059】

電池セルの方法についての説明は、特にラミネートを行う装置、電池セル、自動車、制御装置およびコンピュータ実装方法（つまりコンピュータまたはプロセッサ、データ処理システム、コンピュータ可読記憶媒体）にも当てはまり、逆もまた然りである。

【0060】

特に特許請求の範囲およびこれを反映している明細書における不定冠詞「ある」「１つの」（“ein”，“eine”，“einer”および“eines”）の使用自体は、数詞を意味しない。したがって、こうした不定冠詞に相応に導入される概念または構成要素は、これらの概念または構成要素が少なくとも１つ設けられており、特には複数設けられていてもよいことを意味する。

【0061】

念のために付言しておくと、本明細書で使用している数詞（「第１の」、「第２の」、…）は、主に、複数の同種の対象物、量またはプロセスを区別するため（のみ）に用いており、つまり、特にこれらの対象物、量またはプロセス相互の従属関係および／または順序を強制的に定めるものではない。従属関係および／または順序が要求される際にはそのことにつき本明細書で明示しており、または当業者が具体的に説明している構成を考察すれば明らかとなるようにしてある。構成要素が複数回存在しうる場合（「少なくとも１つの」）、これらの構成要素のうちの１つについての説明はこれらの構成要素の全てもしくは複数に同様に当てはまるが、このことは必須ではない。

【0062】

以下に、本発明およびその技術的環境を添付の図に即して詳細に説明する。本発明は記載の実施例により制限されるものではないことに留意されたい。特に、明示での別様のことわりがない限り、図に示す事実の部分態様を抽出して本明細書に基づく別の構成部分および知見に組み合わせることも可能である。特に、図、特に図示の縮尺は概略的なものにすぎないことにも留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0063】

【図1】積層体のラミネートを行う装置を示す側面図である。

【図2】図１に示した積層体を有する装置の一部を示す側面図である。

【図3】ｎ型モノセルから形成される積層体を示す側面図である。

【図4】一体としてのセパレータ材料を含む積層体を示す側面図である。

【図5】一方の面が活性材料でコーティングされた支持体材料、例えばアノードを示す側面図である。

【図6】両面が活性材料でコーティングされた支持体材料、例えばカソードを示す側面図である。

【図7】一方の面がコーティングされたアノードと一方の面がコーティングされたカソードとを含み、セパレータ材料ポケット内にカソードが配置されているモノセルを示す側面図である。

【図8】Ｚ字状に折り畳まれたセパレータ材料を含む積層体を示す側面図である。

【図9】それぞれ１つのセパレータ材料ポケット内にアノードが配置されている積層されたモノセルを有する積層体を示す側面図である。

【図10】インダクタとして形成されたプレートを示す側面図および平面図である。

【図11】複数のインダクタを備えたプレートを示す側面図および平面図である。

【0064】

図１には、積層体６のラミネートを行う装置７が側面図で示されている。図２には、図１に示した積層体６を有する装置７の一部が側面図で示されている。図３には、ｎ型モノセルから形成される積層体６が側面図で示されている。図１～図３につき、以下に共に説明する。

【0065】

装置７は、上述した方法の少なくともステップｂ）～ステップｅ）を実行するために適切に構成もしくは設計もしくは装備されており、第１のプレート８、第２のプレート９および誘導装置１０を有している。さらに、装置７は制御装置１７を有する。制御装置１７により、ラミネートを行う装置７を駆動または制御することができ、すなわち、例えば誘導装置１０を駆動および制御することができ、特に変位制御および力制御によってプレート８，９を相互に接近させる（積層体６をプレスする）かつ／または相互に引き離すことができる。この場合、積層体の損傷のないプレスを保証するために、制御装置による力測定を行うことができる。

【0066】

方法のステップａ）では、第１のプレート８および第２のプレート９および誘導装置１０を含む、誘導を用いてラミネートを行う装置７が用意される。ステップｂ）では、第１のプレート８と第２のプレート９との間に、コンポーネントから成る積層体６が配置される。ここでのコンポーネントは、積層方向５に沿って重なり合うように配置されて積層体６を形成する、第１の電極タイプ３の電極２と第２の電極タイプ１１の電極２とセパレータ層４とを有する。方法のステップｃ）では、プレート８，９による積層体６のプレスが積層方向５に沿って力１８によって行われる（図１および図２を参照）。ステップｄ）では、誘導装置１０の駆動と、各セパレータ層４とこれにそれぞれ隣接して配置された電極２との接着性の結合を形成するためのセパレータ層４の加熱とが行われる。図２には、各電極２の各支持体材料１３を起点とした積層体６内部での熱伝導が示されている。ステップｅ）では、プレート８，９の引き離しが行われ、ステップｆ）では、ラミネートされたコンポーネントが装置７から取り出される。

【0067】

装置７のプレート８，９は、積層体６とプレート８，９とが相互に接触する面（以下では接触面とも称する）がそれぞれ相互に平行に配置されるかまたは相互に平行に延在するように構成されている。プレート８，９の対応する各面は、これらのプレート８，９と接触する積層体６の面を越えて延在しており、つまり、より大きな面積で形成されている。積層体６はプレート８，９を介して押し合わせ可能であり、ここでは、少なくとも接触面に対してそれぞれ平行に延在する平面において、可能な限り均一な力分布が達成されることが望ましい。

【0068】

誘導装置１０は、１つもしくは複数のインダクタ１６または誘導コイルを有しており、このインダクタ１６または誘導コイルにより、積層体６の少なくとも一部を直接に加熱することができる。

【0069】

ステップｄ）では、誘導装置１０の駆動と、セパレータ層４と電極２との接着性の結合を形成するためのセパレータ層４の加熱とが行われる。この場合、セパレータ層４は直接には加熱されない。積層体６の別のコンポーネント、すなわち、電極２の支持体材料１３（つまりセパレータ層４ではない材料）が誘導により加熱される。次いで、セパレータ層４が、誘導により加熱されたコンポーネントを起点とした熱伝導によって加熱される。

【0070】

積層体６は、第１の電極タイプ３の複数の電極２（例えばアノードまたはカソード）と、（第１の電極タイプ３とは異なる）第２の電極タイプ１１の複数の電極２（例えばカソードまたはアノード）と、これらの電極２間に配置されたそれぞれ１つのセパレータ層４とを有する。

【0071】

個々の電極２は、例えば銅材料またはアルミニウム材料から成るシート状の支持体材料１３を有する。支持体材料１３は両面が活性材料でコーティングされている。異なる電極タイプ３，１１の活性材料は、セパレータ材料１２によって相互に分離されて配置されている。電極２の各導体１９は、支持体材料１３の非コーティング領域によって形成される。

【0072】

図４には、一体としてのセパレータ材料１２を有する積層体６が側面図で示されている。図１～図３についての説明も参照されたい。

【0073】

一体としてのセパレータ層４は、Ｚ字状の折り畳みに従って、積層体６の全ての電極２を越えて延在している。この場合、全てのセパレータ層４は相互に結合されており、積層体６は一体として形成された唯一のセパレータ材料１２を有している。

【0074】

正確に１つのセパレータ層４が積層体６を包囲するように延在しているが、これは、ステップｂ）～ステップｅ）において、積層体６と第１のプレート８との間および積層体６と第２のプレート９との間に配置されたものである。したがって、積層体６は全体としてセパレータ層４に包含され、コンポーネントを相互に相対的な配置で固定することができる。

【0075】

図５には、一方の面が活性材料でコーティングされた支持体材料１３、例えばアノードが側面図で示されている。電極２は、支持体材料１３を有しており、さらに支持体材料１３の一方の面１４上に、活性材料を含むコーティング１５を有する。

【0076】

図６には、両面が活性材料でコーティングされた支持体材料１３、例えばカソードが側面図で示されている。図５についての説明も参照されたい。

【0077】

図７には、一方の面がコーティングされたアノードと一方の面がコーティングされたカソードとを含み、ポケットとして構成されたセパレータ材料１２内にカソードが配置されている、モノセルが示されている。各電極２は、支持体材料１３を有しており、さらに支持体材料１３の一方の面１４に、活性材料を含むコーティング１５を有する。

【0078】

図８には、Ｚ字状に折り畳まれたセパレータ材料１２を有する積層体６が側面図で示されている。図４についての説明も参照されたい。各電極２は、支持体材料１３を有しており、さらに支持体材料１３の両面１４に、活性材料を含むそれぞれ１つのコーティング１５を有する。

【0079】

図９には、セパレータ材料１２から成るそれぞれ１つのポケット内にアノードが配置されている、積層されたモノセルを有する積層体６が側面図で示されている。各電極２は、支持体材料１３を有しており、さらに支持体材料１３の両面１４に、活性材料を含むそれぞれ１つのコーティング１５を有する。

【0080】

図１０には、インダクタ１６として構成されたプレート８が側面図および平面図で示されている。図１～図３についての説明も参照されたい。

【0081】

図１１には、多数のインダクタ１６を備えたプレート８が側面図および平面図で示されている。個々のインダクタ１６は、制御装置１７を介して例えば個別に駆動することができ、これにより、位置に依存して、誘導による熱供給を制御することができる。

【符号の説明】

【0082】

１ 電池セル
２ 電極
３ 第１の電極タイプ
４ セパレータ層
５ 積層方向
６ 積層体
７ （ラミネートを行う）装置
８ 第１のプレート
９ 第２のプレート
１０ 誘導装置
１１ 第２の電極タイプ
１２ セパレータ材料
１３ 支持体材料
１４ 面
１５ コーティング
１６ インダクタ
１７ 制御装置
１８ 力
１９ 導体
２０ ケーシング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2024-05-28

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池セル（１）のコンポーネントのラミネートを行う方法であって、
前記コンポーネントが、少なくとも、積層方向（５）に沿って重なり合うように配置されて積層体（６）を形成する、第１の電極タイプ（３）の電極（２）とセパレータ層（４）とを有しており、
前記方法が、少なくとも次のステップ、すなわち、
ａ）少なくとも第１のプレート（８）および第２のプレート（９）ならびに誘導装置（１０）を含む、誘導を用いたラミネートを行う装置（７）を用意するステップと、
ｂ）前記第１のプレート（８）と前記第２のプレート（９）との間にコンポーネントから成る積層体（６）を配置するステップと、
ｃ）前記積層体（６）を前記積層方向（５）に沿って前記プレート（８，９）によりプレスするステップと、
ｄ）前記誘導装置（１０）を駆動し、セパレータ層（４）と電極（２）との接着性の結合を形成するために少なくとも１つのセパレータ層（４）を加熱するステップと、
ｅ）前記プレート（８，９）を相互に引き離すステップと、
ｆ）ラミネートされた前記コンポーネントを前記装置（７）から取り出すステップと
を含む、方法。

【請求項2】

前記積層体（６）は、前記第１の電極タイプ（３）の複数の電極（２）と、第２の電極タイプ（１１）の複数の電極（２）と、各電極（２）間に配置されたそれぞれ１つのセパレータ層（４）とを有する、請求項１記載の方法。

【請求項3】

前記積層体（６）は、一方の電極タイプ（３，１１）の少なくとも１０個の電極（２）を有する、請求項１記載の方法。

【請求項4】

前記セパレータ層（４）の少なくとも一部が相互に結合されている、請求項２記載の方法。

【請求項5】

全てのセパレータ層（４）が相互に結合されており、
前記積層体（６）は、一体として形成された唯一のセパレータ材料（１２）を有する、
請求項４記載の方法。

【請求項6】

前記少なくとも１つのセパレータ層（４）は、前記積層体（６）を包囲するように延在することにより、前記ステップｂ）～前記ステップｅ）において、前記積層体（６）と前記第１のプレート（８）との間および前記積層体（６）と前記第２のプレート（９）との間に配置される、請求項１記載の方法。

【請求項7】

前記少なくとも１つの電極（２）は、支持体材料（１３）と、少なくとも前記支持体材料（１３）の一方の面（１４）上の、活性材料を含むコーティング（１５）とを有しており、
前記コーティング（１５）は、前記積層体（６）内で前記支持体材料（１３）と前記セパレータ（４）との間に配置されており、
前記誘導装置（１０）は、前記支持体材料（１３）が誘導により加熱され、前記支持体材料（１３）が前記少なくとも１つのセパレータ層（４）を熱伝導によって加熱するように駆動される、
請求項１記載の方法。

【請求項8】

各プレート（８，９）は、インダクタ（１６）として構成されているか、または少なくとも１つのインダクタ（１６）を有する、請求項１記載の方法。

【請求項9】

前記プレート（８，９）のうちの少なくとも１つは、複数のインダクタ（１６）を有している、請求項８記載の方法。

【請求項10】

電池セル（１）のコンポーネントのラミネートを行う装置（７）であって、
前記装置（７）が、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法の少なくともステップｂ）～ステップｅ）の実行に適するように構成されており、
前記装置（７）がさらに、少なくとも、第１のプレート（８）、第２のプレート（９）および誘導装置（１０）を含む、
装置（７）。

【国際調査報告】