DE102018211189A1 - Method and device for producing an electrode material strip - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Elektrodenmaterialbandes (14). Das Verfahren umfasst die Schritte des Förderns einer Pulvermischung (22) in einen Bereich eines Kalanderspaltes (30) eines Walzenpaares (34), des Erzeugens eines Unterdruckes im Bereich des Kalanderspaltes (30), und des Verpressens der Pulvermischung (22) im Kalanderspalt (30) zu einem dichten Elektrodenmaterialband (14).

Figure DE102018211189A1_0000
The invention relates to a method and a device for producing an electrode material strip (14). The method comprises the steps of conveying a powder mixture (22) into an area of a calender gap (30) of a pair of rollers (34), generating a negative pressure in the area of the calender gap (30), and compressing the powder mixture (22) in the calender gap (30 ) to a dense band of electrode material (14).
Figure DE102018211189A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Elektrodenmaterialbandes.The present invention relates to a method and a device for producing an electrode material strip.

Das Einsatzgebiet eines Elektrodenmaterialbandes liegt insbesondere in der Herstellung einer Elektrode eines Energiespeichers oder eines Energiewandlers. Solche Energiespeicher sind beispielsweise Batterien oder Kapazitoren, wobei die elektrische Energie direkt in der Elektrode in Form von Ladungen oder Ladungsverschiebungen gespeichert wird. Diese Energiespeicher finden dabei insbesondere Einsatz für Applikationen mit direktem bzw. autarkem Strombedarf, wie bspw. Autos, Roboter, medizintechnische Produkte, etc..
Unter Energiewandlern sind insbesondere Brennstoffzellen zu verstehen, die chemisch gebundene Energie in Strom umwandeln, wobei die Reaktion in auf oder in unmittelbarer Nähe ebensolcher Elektroden stattfindet.The area of application of an electrode material strip is in particular the manufacture of an electrode of an energy store or an energy converter. Such energy stores are, for example, batteries or capacitors, the electrical energy being stored directly in the electrode in the form of charges or charge shifts. These energy stores are used in particular for applications with direct or self-sufficient power requirements, such as cars, robots, medical technology products, etc.
Energy converters are to be understood in particular as fuel cells which convert chemically bound energy into electricity, the reaction taking place in or in the immediate vicinity of the same electrodes.

Stand der TechnikState of the art

Aus der US 2016/0043382 A1 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Elektroden für Lithium-Ionen Batterien bekannt, bei welcher eine Pulvermischung in einen Bereich eines Kalanderspaltes eines Walzenpaares auf beiden Seiten einer in den Kalanderspaltes eingeführten Bahn aufgebracht wird.From the US 2016/0043382 A1 A device for producing electrodes for lithium-ion batteries is known in which a powder mixture is applied to a region of a calender nip of a pair of rollers on both sides of a web introduced into the calender nip.

Der Hintergrund dieser Erfindung liegt darin, dass das Elektrodenmaterialband bei der Herstellung keine Unregelmäßigkeiten aufweisen darf. Besonders deutlich wird dies, wenn das gepresste Elektrodenband als Elektrode einer sogenannten Polymerelektrolyt-Batterie verwendet werden soll. In solchen Batterien wird der elektronische Stromfluss wie bei anderen Energiespeichern und Energiewandlern über Feststoffbrücken der verwendeten partikulären Materialien, z.B. durch Interkalationsmaterialien oder Graphit sowie optional Leitruß dargestellt. Die Porosität zwischen den Partikeln wird jedoch nicht wie bei Batterien mit flüssigem Elektrolyt, Superkondensatoren oder Gasdiffusionselektroden nach der Herstellung des Elektrodenbandes mit flüssigem Elektrolyt als lonenleiter befüllt. Da ein fester oder pastöser Polymerelektrolyt nicht nach Herstellung des Elektrodenbandes in die Porositäten zwischen den partikulären Massen gleichmäßig eingefüllt werden kann wird stattdessen im Herstellprozess, also hier beim Pressen des Elektrodenbandes, direkt ein fester oder pastöser Polymerelektrolyt in die partikulären Materialien eingearbeitet. Daher weißt ein solches Elektrodenband naturgemäß keine Porosität auf. Eingeschlossene Poren stellen somit Hindernisse für den elektrischen Strom, vor allem für die Ionen dar. Daher können solche Pulverschüttungen der Ausgangsmaterialien direkt auf eine als metallischer Stromsammler ausgebildete Folie geschüttet und auf der Folie verpresst werden. Werden Partikel die zur Herstellung einer Polymerelektrolytelektrode dienen sollen, insbesondere beim Verzicht auf Lösemittel, dann zu einem Film ausgewalzt, verbleibt immer wieder eingeschlossen Luft zwischen den Körnern die von Material insbesondere vom verwendeten Polymerelektrolyten beim Pressvorgang umflossen und eingeschlossen wird. Versuche zeigen, dass die Porosität dieser Polymerelektrolytelektrodenbänder durchaus im einstelligen Prozentbereich bis hin zu 10% betragen kann.The background of this invention is that the electrode material tape must not have any irregularities during manufacture. This becomes particularly clear when the pressed electrode strip is to be used as the electrode of a so-called polymer electrolyte battery. In such batteries, as with other energy stores and energy converters, the electronic current flow is controlled via solid bridges of the particulate materials used, e.g. represented by intercalation materials or graphite and optionally conductive carbon black. However, the porosity between the particles is not, as in batteries with liquid electrolyte, supercapacitors or gas diffusion electrodes, filled with liquid electrolyte as the ion conductor after the electrode strip has been produced. Since a solid or pasty polymer electrolyte cannot be evenly filled into the porosities between the particulate masses after the electrode strip has been produced, a solid or pasty polymer electrolyte is instead incorporated directly into the particulate materials in the manufacturing process, i.e. here when the electrode band is pressed. Therefore, such an electrode strip naturally has no porosity. Enclosed pores thus represent obstacles for the electrical current, especially for the ions. Therefore, such powder spills of the starting materials can be poured directly onto a foil designed as a metallic current collector and pressed onto the foil. If particles which are to be used to produce a polymer electrolyte electrode, in particular when solvent is not used, are then rolled out to form a film, air remains trapped between the grains, which material flows around and is enclosed by, in particular, the polymer electrolyte used during the pressing process. Tests show that the porosity of these polymer electrolyte electrode tapes can be up to 10% in the single-digit percentage range.

Ebensolche Unregelmäßigkeiten beim Herstellen finden sich auch bei porösen Elektrodenbändern. Hier werden die partikulären Materialien im Walzenspalt ebenso relativ zueinander bewegt und zum Band verpresst, relativ zueinander bewegt. Dabei werden Polymerbinder zur Fixierung eingesetzt, deren volumetrische Menge jedoch gerade nicht ausreicht die Hohlräume zwischen den partikulären Materialien auszufüllen. Damit verbleibt bei einem Pressvorgang gerade nicht eine möglichst gleichmäßige offenporige Struktur, die z.B. eine spätere Befüllung mit Elektrolyt bei Batterien, oder den Austausch von z.B. Gasen in Gasdiffusionselektroden bei Brennstoffzellen ermöglicht, sondern es gibt immer wieder deutlich größere Poren. Die zu unregelmäßigen Poren bewirken lokal erhöhte Stromdichten und damit lokal erhöhte Degradation der Materialien.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem ein verbessertes Elektrodenmaterialband herstellbar ist. Des Weiteren ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit welcher ein solches Verfahren durchführbar ist.Such irregularities in manufacture can also be found in porous electrode strips. Here the particulate materials in the nip are also moved relative to each other and pressed to the belt, moved relative to each other. Polymer binders are used for fixation, but their volumetric amount is not sufficient to fill the voids between the particulate materials. This means that a pressing process does not leave a porous structure that is as uniform as possible, which enables, for example, later filling with electrolyte in batteries, or the exchange of, for example, gases in gas diffusion electrodes in fuel cells, but there are always significantly larger pores. The too irregular pores cause locally increased current densities and thus locally increased degradation of the materials.
It is therefore the object of the present invention to provide a method with which an improved electrode material band can be produced. Furthermore, the object of the present invention is to provide a device with which such a method can be carried out.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenmaterialbandes mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Hinsichtlich einer Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens wird auf Anspruch 9 verwiesen. Die jeweils rückbezogenen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.The object is achieved by a method for producing an electrode material strip with the features according to claim 1. With regard to a device for performing such a method, reference is made to claim 9. The dependent claims, which refer back in each case, represent advantageous developments of the invention.

Das Verfahren nach der Erfindung umfasst die Schritte des Förderns einer Pulvermischung in einen Bereich eines Kalanderspaltes eines Walzenpaares, des Erzeugens eines Unterdruckes im Bereich des Kalanderspaltes, und des Verpressens der Pulvermischung im Kalanderspalt zu einem dichten Elektrodenmaterialband. Vorzugsweise umfasst die Pulvermischung dabei wenigstens ein partikuläres Material wie Graphit, Interkalationsmaterialien, und ein Polymer wie z.B. PTFE, PVDF, PEO.The method according to the invention comprises the steps of conveying a powder mixture into an area of a calender nip of a pair of rollers, generating a negative pressure in the area of the calender nip, and compressing the powder mixture in the calender nip to form a tight electrode material band. The powder mixture preferably comprises at least one particulate material such as graphite, intercalation materials, and a polymer such as e.g. PTFE, PVDF, PEO.

Durch einen Unterdruck während des Verpressens können die Gasblasen in der Pulvermischung leichter komprimiert werden. Darüber hinaus sind die Rückstellkräfte der kollabierten Gasblasen geringer, so dass die Elektrode nach Komprimierung den Zustand kollabierter Gasblasen beibehalten kann ohne das es wieder zu Poren kommt. Dadurch kann eine porenfreie Elektrode gefertigt werden.Due to a negative pressure during the pressing, the gas bubbles in the Powder mixture can be compressed more easily. In addition, the restoring forces of the collapsed gas bubbles are lower, so that the electrode can maintain the state of collapsed gas bubbles after compression without causing pores again. This enables a pore-free electrode to be produced.

Dies hat den Vorteil, dass eine homogenere Verteilung des Stromes erzielt wird, da keine Hindernisse für den elektrischen Strom in Form von Poren vorhanden sind. Zudem kommt die Stromdichte in der aus dem Elektrodenmaterialband gebildeten Zelle aufgrund der fehlenden Poren näher an die theoretisch erreichbare Stromdichte heran. Durch die fehlenden Poren kommt es zudem zu einer geringeren Degradation, da keine Luft in dem Elektrodenmaterialband eingeschlossen ist, welche zu einer vorzeigen Alterung führt.This has the advantage that a more homogeneous distribution of the current is achieved since there are no obstacles for the electrical current in the form of pores. In addition, the current density in the cell formed from the electrode material band comes closer to the theoretically achievable current density due to the lack of pores. The lack of pores also results in less degradation, since no air is trapped in the electrode material band, which leads to an aging process.

Auch reicht bei der hohen erreichten Güte des hergestellten Elektrodenmaterialbandes ein Walzschritt aus, wo im Stand der Technik, um eine annehmbare Güte zu erreichen, bisher mehrere Walzschritte notwendig waren. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Elektrodenmaterialband kann somit wirtschaftlicher durchgeführt werden.In addition, given the high quality of the electrode material strip produced, one rolling step is sufficient, where previously several rolling steps were necessary in the prior art in order to achieve an acceptable quality. The method according to the invention for producing electrode material strips can thus be carried out more economically.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird das Verpressen mit einer Temperatur größer 50°C durchgeführt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Verpressen mit einer Temperatur größer 70°C durchgeführt. Durch diese Temperaturen ist eine erhöhte Gaslöslichkeit des Umgebungsgases gegeben, so dass das freie Porenvolumen auch verbessert in Lösung in polymere Binder gezwungen werden kann. Dadurch ist es möglich, das Elektrodenmaterialband porenfrei herzustellen.In a preferred embodiment of the invention, the pressing is carried out at a temperature greater than 50 ° C. In a particularly preferred embodiment, the pressing is carried out at a temperature greater than 70 ° C. These temperatures increase the gas solubility of the ambient gas, so that the free pore volume can also be forced into solution in polymeric binders in an improved manner. This makes it possible to produce the electrode material band without pores.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt des Spülens eines Leckagebereichs des Kalanderspaltes und/oder den Schritt des Spülens eines Aufgabebereichs einer Fördereinrichtung zum Fördern einer Pulvermischung mit Schutzgas. Dadurch wird in den Unterdruckbereich nur Schutzgas eingeschleppt. Die für das Elektrolyt, das Leitsalz und/oder das Aktivmaterial erforderliche wasserfreie und sauerstoff-/stickstofffreie Schutzgasatmosphäre kann somit aufrecht erhalten werden. Damit wird die Qualität eines derart hergestellten Elektrodenmaterialbandes verbessert.In a further preferred embodiment of the invention, the method comprises the step of purging a leak area of the calender gap and / or the step of purging a feed area of a conveying device for conveying a powder mixture with protective gas. As a result, only protective gas is introduced into the vacuum area. The anhydrous and oxygen / nitrogen-free protective gas atmosphere required for the electrolyte, the conductive salt and / or the active material can thus be maintained. This improves the quality of an electrode material strip produced in this way.

Das Verfahren umfasst vorzugsweise den Schritt des Aufwalzens der Pulvermischung auf wenigstens ein Bandmaterial. Dadurch ist es möglich direkt eine Elektrode herzustellen, so dass weitere Herstellungsschritte eingespart werden können. Vorzugsweise kann die Pulvermischung dabei einseitig oder beidseitig auf dem Bandmaterial aufgewalzt werden.The method preferably comprises the step of rolling the powder mixture onto at least one strip material. This makes it possible to produce an electrode directly, so that further manufacturing steps can be saved. The powder mixture can preferably be rolled on one side or on both sides of the strip material.

Vorteilhafterweise wird ein Unterdruck von kleiner 500mbar im Bereich des Kalanderspaltes erzeugt. Besonders bevorzugt wird ein Unterdruck von kleiner 50mbar im Bereich des Kalanderspaltes erzeugt. Bei solchen Unterdrücken können die Gasblasen in der Pulvermischung leichter komprimiert werden. Darüber hinaus sind die Rückstellkräfte der kollabierten Gasblasen geringer, so dass die Elektrode nach Komprimierung den Zustand kollabierter Gasblasen beibehalten kann ohne das es wieder zu Poren kommt. Dadurch kann eine porenfreie Elektrode gefertigt werden.A vacuum of less than 500 mbar is advantageously generated in the area of the calender gap. A negative pressure of less than 50 mbar is particularly preferably generated in the area of the calender gap. At such negative pressures, the gas bubbles in the powder mixture can be compressed more easily. In addition, the restoring forces of the collapsed gas bubbles are lower, so that the electrode can maintain the state of collapsed gas bubbles after compression without causing pores again. This enables a pore-free electrode to be produced.

In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Verfahren den Schritt des Beimischens von Elektrolyten, Leitruß oder Additiven zu der Pulvermischung. Dadurch kann eine Leistung einer aus dem Elektrodenbandmaterial hergestellten Batterie verbessert werden.In an advantageous development, the method comprises the step of adding electrolytes, conductive carbon black or additives to the powder mixture. As a result, performance of a battery made of the electrode tape material can be improved.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren den Schritt des Entgasens der Elektrolyten. Dadurch kann die Bildung von Gasblasen verringert werden, so dass eine porenfreie Elektrode gefertigt werden kann.The method preferably comprises the step of degassing the electrolytes. This can reduce the formation of gas bubbles, so that a non-porous electrode can be produced.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Beimischen unter Vakuum durchgeführt. Dadurch kann ein Hinzufügen von Luft in das Pulvermaterial, welche während des Verpressens zu Gasblasen führen könnte verringert werden.In a preferred embodiment of the invention, the admixing is carried out under vacuum. This can reduce the addition of air into the powder material, which could lead to gas bubbles during the pressing.

Die Erfindung umfasst zusätzlich eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Vorrichtung umfasst dabei ein horizontal angeordnetes Walzenpaar, eine Fördereinrichtung zum Fördern der Pulvermischung in einen Bereich eines Kalanderspaltes des Walzenpaares, ein auf dem Walzenpaar aufsitzender, den Kalanderspalt auf einer Einbringseite der Pulvermischung abdichtender, Pulveraufgabekasten, und eine Vakuumpumpe zum Erzeugen eines Unterdrucks im Pulveraufgabekasten.The invention additionally comprises a device for carrying out the method according to the invention. The device comprises a horizontally arranged pair of rollers, a conveying device for conveying the powder mixture into an area of a calender nip of the pair of rollers, a powder feed box, which sits on the pair of rollers and seals the calender gap on an introduction side of the powder mixture, and a vacuum pump for generating a negative pressure in the powder feed box.

Unter aufsitzend gemäß der vorliegenden Erfindung wird verstanden, dass zumindest zu dem Walzenpaar quer angeordnete Wände oder zu dem Walzenpaar längs angeordnete Wände des Pulveraufgabekastens auf dem Walzenpaar aufliegen.Sitting on according to the present invention means that walls of the powder feed box arranged transversely to the pair of rollers or walls of the powder feed box arranged longitudinally to the pair of rollers lie on the pair of rollers.

Mittels einer solchen Vorrichtung kann das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden, so dass die zu diesem Verfahren genannten Vorteile erzielt werden können.The method according to the invention can be carried out by means of such a device, so that the advantages mentioned for this method can be achieved.

In einer bevorzugten Ausführungsform decken zu dem Walzenpaar quer angeordnete Wände des Pulveraufgabekastens dichtend Stirnseiten der Walzen ab. Dadurch ist der Kalanderspalt über die gesamte Länge der Walzen freigegeben, so dass die gesamte Länge der Walzen für die Herstellung des Elektrodenmaterialbandes genutzt werden kann.In a preferred embodiment, walls of the powder feed box which are arranged transversely to the pair of rollers sealingly cover end faces of the rollers. As a result, the calender gap is released over the entire length of the rolls, so that the entire length of the rollers can be used for the production of the electrode material strip.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegen zu dem Walzenpaar quer angeordnete Wände des Pulveraufgabekastens dichtend auf den Walzen auf. Die Länge des Kalanderspaltes wird dadurch reduziert. Dadurch kann insbesondere bei der Herstellung von einem schmaleren Elektrodenmaterialband der Leckagebereich zwischen dem Walzenpaar reduziert werden, so dass weniger Luft bzw. Schutzgas in den Pulveraufgabekasten eingebracht wird.In a further preferred embodiment, walls of the powder feed box, which are arranged transversely to the pair of rollers, lie sealingly on the rollers. This reduces the length of the calender gap. As a result, the leakage area between the pair of rollers can be reduced, in particular when producing a narrower electrode material strip, so that less air or protective gas is introduced into the powder feed box.

Die Vorrichtung umfasst vorzugsweise eine Schutzgasspüleinrichtung, mit welcher ein Leckagebereich und/oder eine Fördereinrichtungsspüleinheit, mit welcher ein Aufgabebereich der Fördereinrichtung mit Schutzgas spülbar ist. Dadurch werden die zu dem entsprechenden Verfahrensschritt beschriebenen Vorteile erzielt.The device preferably comprises a protective gas purging device with which a leakage area and / or a conveyor device purging unit with which a feed area of the conveyor device can be purged with protective gas. The advantages described for the corresponding method step are thereby achieved.

Vorteilhafterweise ist die Fördereinrichtung eine Zellenradschleuse oder ein Schneckenförderer. Diese Fördereinrichtungen haben den Vorteil, dass diese auch bei hohen Drücken nur eine geringe Leckage aufweisen, so dass ein Einbringen von Luft in den Pulveraufgabekasten vermieden werden kann.The conveying device is advantageously a cellular wheel sluice or a screw conveyor. These conveying devices have the advantage that they have only a small leakage even at high pressures, so that the introduction of air into the powder feed box can be avoided.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine Pulververteileinrichtung, welche in einem Inneren des Pulveraufgabekastens angeordnet ist und durch welche die Pulvermischung verteilbar ist. Dadurch kann das Pulver gleichmäßiger auf den Kalanderspalt verteilt werden, so dass eine hohe Qualität eines derart hergestellten Elektrodenmaterialbandes erzielt wird. In a preferred development of the invention, the device comprises a powder distribution device which is arranged in an interior of the powder feed box and through which the powder mixture can be distributed. As a result, the powder can be distributed more evenly over the calender gap, so that a high quality of an electrode material strip produced in this way is achieved.

Vorzugsweise ist die Pulververteileinrichtung eine Rütteleinrichtung, eine Schnecke oder eine Blaseinrichtung. Diese Pulververteileinrichtungen weisen gute Pulververteileigenschaften auf und lassen sich gut mit dem Pulveraufgabekasten kombinieren.The powder distribution device is preferably a vibrating device, a screw or a blowing device. These powder distribution devices have good powder distribution properties and can be easily combined with the powder feed box.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

  • 1a Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines Elektrodenmaterialbandes,
  • 1b Längsschnittansicht der in 1a gezeigten Vorrichtung zur Herstellung eines Elektrodenmaterialbandes,
  • 2a Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines Elektrodenmaterialbandes, und
  • 2b Längsschnittansicht der in 2a gezeigten Vorrichtung zur Herstellung eines Elektrodenmaterialbandes.
Embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. It shows:
  • 1a Side view of a first embodiment of a device according to the invention for producing an electrode material strip,
  • 1b Longitudinal sectional view of the in 1a shown device for producing an electrode material strip,
  • 2a Side view of a second embodiment of an inventive device for producing an electrode material strip, and
  • 2 B Longitudinal sectional view of the in 2a shown device for producing an electrode material strip.

In 1a ist eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Herstellung eines Elektrodenmaterialbandes 14 gezeigt. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Fördereinrichtung 18, mit welcher eine Pulvermischung 22, die in einem Aufgabebereich 26 der Fördereinrichtung 18 vorgesehen ist, in einen Bereich eines Kalanderspaltes 30 eines horizontal angeordneten Walzenpaares 34 förderbar ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Fördereinrichtung 18 als Zellenradschleuse ausgebildet.In 1a is a side view of a first embodiment of a device according to the invention 10 for the production of an electrode material tape 14 shown. The device 10 includes a conveyor 18 with which a powder mixture 22 working in a task area 26 the conveyor 18 is provided in an area of a calender nip 30 a horizontally arranged pair of rollers 34 is eligible. In the present embodiment, the conveyor 18 designed as a rotary valve.

Die Vorrichtung 10 umfasst zusätzlich einen auf dem Walzenpaar 34 aufsitzenden, den Kalanderspalt 30 auf einer Einbringseite der Pulvermischung 22 abdichtenden, Pulveraufgabekasten 38. In diesem Ausführungsbeispiel liegen, wie in 1b gezeigt, zu dem Walzenpaar 34 quer angeordnete Wände 42 des Pulveraufgabekasten 38 dichtend an Stirnseiten 46 der Walzen 34 an. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Vakuumpumpe 50, mit welcher ein Unterdruck im Pulveraufgabekasten 38 erzeugbar ist, so dass die im Kalanderspalt 30 aufgebrachte Pulvermischung 22 mit einem Unterdruck zu einem dichten Elektrodenmaterialband 14 verpressbar ist.The device 10 additionally includes one on the pair of rollers 34 sitting, the calender gap 30 on a feed side of the powder mixture 22 sealing powder feed box 38 , In this embodiment, as in 1b shown to the pair of rollers 34 transversely arranged walls 42 of the powder feed box 38 sealing on the front 46 the rollers 34 on. The device 10 includes a vacuum pump 50 with which a vacuum in the powder feed box 38 can be generated, so that in the calender gap 30 applied powder mixture 22 with a vacuum to a tight electrode material band 14 is compressible.

Die Vorrichtung 10 umfasst eine Schutzgasspüleinrichtung 54, mit welcher ein in 1b gezeigter Leckagebereich 58, welcher sich zwischen dem Elektrodenmaterialband 14 und dem Walzenpaar 34 oder an den Längsrändern des Walzenpaares 34 bildet, mit Schutzgas zu spülen. Dadurch wird lediglich Schutzgas in den Pulveraufgabekasten 38 eingebracht. Die Vorrichtung 10 umfasst zusätzlich eine Fördereinrichtungsspüleinheit 62, mit welcher der Aufgabebereich 26 der Fördereinrichtung 18 mit Schutzgas spülbar ist. Dadurch wird durch den Förderprozess keine Luft in den Pulveraufgabekasten 38 eingebracht.The device 10 includes a protective gas purging device 54 with which an in 1b shown leakage area 58 which is between the electrode material band 14 and the pair of rollers 34 or on the longitudinal edges of the pair of rollers 34 forms, to be flushed with protective gas. This only shield gas in the powder feed box 38 brought in. The device 10 additionally includes a conveyor flushing unit 62 with which the task area 26 the conveyor 18 can be flushed with protective gas. As a result, the conveying process prevents air from entering the powder feed box 38 brought in.

In 2a ist eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Herstellung eines Elektrodenmaterialbandes 14 gezeigt. Zu dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich das zweite Ausführungsbeispiel dadurch, dass anstelle einer Zellenradschleuse ein Schneckenförderer als Fördereinrichtung 18 verwendet wird. Die in dem Schneckenförderer 18 angeordnete Schnecke 66 wird über einen Motor M angetrieben. Zudem unterscheidet sich das zweite Ausführungsbeispiel dadurch, dass wie in 2b gezeigt, die zu dem Walzenpaar 34 quer angeordneten Wände 42 des Pulveraufgabekastens 38 dichtend auf den Walzen 34 aufliegen. In der 2b wird deutlich, dass im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel (siehe 1b) der Leckagebereich 58 deutlich reduziert wurde. Ebenso wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird in dem Pulveraufgabekasten 38 mittels einer Vakuumpumpe 50 ein Unterdruck erzeugt und der Aufgabebereich 26 des Schneckenförderers 18 und der Leckagebereich 58 wird mit Schutzgas gespült.In 2a is a side view of a second embodiment of a device according to the invention 10 for the production of an electrode material tape 14 shown. The second exemplary embodiment differs from the first exemplary embodiment in that instead of a cellular wheel sluice, a screw conveyor serves as the conveying device 18 is used. The one in the screw conveyor 18 arranged snail 66 is driven by a motor M. In addition, the second embodiment differs in that as in 2 B shown that to the pair of rollers 34 transversely arranged walls 42 of the powder feed box 38 sealing on the rollers 34 rest. In the 2 B becomes clearly that compared to the first embodiment (see 1b) the leakage area 58 was significantly reduced. As in the first embodiment, the powder feed box 38 by means of a vacuum pump 50 creates a negative pressure and the task area 26 of the screw conveyor 18 and the leakage area 58 is flushed with protective gas.

In einem weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist in einem Inneren des Pulveraufgabekastens 38 eine Pulververteileinrichtung (nicht gezeigt) angeordnet.In a further embodiment, not shown, is in an interior of the powder feed box 38 a powder distribution device (not shown) is arranged.

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Claims (15)

Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenmaterialbandes (14), wobei das Verfahren die Schritte umfasst: - Fördern einer Pulvermischung (22) in einen Bereich eines Kalanderspaltes (30) eines Walzenpaares (34), - Erzeugen eines Unterdruckes im Bereich des Kalanderspaltes (30), und - Verpressen der Pulvermischung (22) im Kalanderspalt (30) zu einem dichten Elektrodenmaterialband (14).A method of making an electrode material tape (14), the method comprising the steps of: Conveying a powder mixture (22) into an area of a calender gap (30) of a pair of rollers (34), - Generating a negative pressure in the area of the calender gap (30), and - Compressing the powder mixture (22) in the calender gap (30) to form a tight electrode material band (14). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpressen mit einer Temperatur größer 50°C durchgeführt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the pressing is carried out at a temperature greater than 50 ° C. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt des Spülens eines Leckagebereichs (58) des Kalanderspaltes (30) und/oder den Schritt des Spülens eines Aufgabebereichs (26) einer Fördereinrichtung (18) zum Fördern einer Pulvermischung (22) mit Schutzgas umfasst.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the method comprises the step of purging a leakage area (58) of the calender gap (30) and / or the step of purging a feed area (26) of a conveying device (18) for conveying a powder mixture (22) with protective gas. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt des Aufwalzens der Pulvermischung (22) auf wenigstens ein Bandmaterial umfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method comprises the step of rolling the powder mixture (22) onto at least one strip material. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Unterdruck von kleiner 500mbar im Bereich des Kalanderspaltes (30) erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a negative pressure of less than 500 mbar is generated in the region of the calender gap (30). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt des Beimischens von Elektrolyten, Leitruß oder Additiven zu der Pulvermischung (22) umfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method comprises the step of adding electrolytes, conductive carbon black or additives to the powder mixture (22). Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt des Entgasens der Elektrolyten umfasst.Procedure according to Claim 6 , characterized in that the method comprises the step of degassing the electrolytes. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Beimischen unter Vakuum durchgeführt wird.Procedure according to Claim 6 or 7 , characterized in that the mixing is carried out under vacuum. Vorrichtung (10) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend: - ein horizontal angeordnetes Walzenpaar (34), - eine Fördereinrichtung (18) zum Fördern der Pulvermischung (22) in einen Bereich eines Kalanderspaltes (30) des Walzenpaares (34), - ein auf dem Walzenpaar (34) aufsitzender, den Kalanderspalt (30) auf einer Einbringseite der Pulvermischung (22) abdichtender, Pulveraufgabekasten (38), und - eine Vakuumpumpe (50) zum Erzeugen eines Unterdruckes im Pulveraufgabekasten (38).Device (10) for carrying out a method according to one of the preceding claims, comprising: a horizontally arranged pair of rollers (34), a conveying device (18) for conveying the powder mixture (22) into an area of a calender nip (30) of the pair of rollers (34), - A seated on the pair of rollers (34), the calender nip (30) on a feed side of the powder mixture (22) sealing, powder feed box (38), and - A vacuum pump (50) for generating a vacuum in the powder feed box (38). Vorrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zu dem Walzenpaar (34) quer angeordnete Wände (42) des Pulveraufgabekastens (38) dichtend Stirnseiten (46) der Walzen (34) abdecken.Device (10) after Claim 9 , characterized in that walls (42) of the powder feed box (38) arranged transversely to the pair of rollers (34) sealingly cover end faces (46) of the rollers (34). Vorrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zu dem Walzenpaar (34) quer angeordnete Wände (42) des Pulveraufgabekastens (38) dichtend auf den Walzen (34) aufliegen.Device (10) after Claim 9 , characterized in that walls (42) of the powder feed box (38) arranged transversely to the pair of rollers (34) lie sealingly on the rollers (34). Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch, eine Schutzgasspüleinrichtung (54), mit welcher ein Leckagebereich (58) und/oder eine Fördereinrichtungsspüleinheit (62), mit welcher ein Aufgabebereich (26) der Fördereinrichtung (18) mit Schutzgas spülbar ist.Device (10) according to one of the preceding claims, characterized by a protective gas purging device (54) with which a leakage area (58) and / or a conveyor device purging unit (62) with which a feed area (26) of the conveying device (18) can be purged with protective gas is. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (18) eine Zellenradschleuse oder ein Schneckenförderer ist.Device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the conveying device (18) is a cellular wheel sluice or a screw conveyor. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch, eine Pulververteileinrichtung, welche in einem Inneren des Pulveraufgabekastens (38) angeordnet ist und durch welche die Pulvermischung (22) verteilbar ist.Device (10) according to one of the preceding claims, characterized by a powder distribution device which is arranged in an interior of the powder feed box (38) and through which the powder mixture (22) can be distributed. Vorrichtung (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulververteileinrichtung eine Rütteleinrichtung, eine Schnecke oder eine Blaseinrichtung ist.Device (10) after Claim 14 , characterized in that the powder distribution device is a vibrating device, a screw or a blowing device.
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