本发明涉及一种按照权利要求1前序部分的用于制造用于电池单池的电极的过程装置以及按照权利要求9的用于制造这种电极的方法。
背景技术：
1、锂离子电池单池的电极可以在大批量生产中在连续的过程中制造，其中，导电体箔(ableiterfolie)作为连续料幅连续导引通过涂层站，在涂层站中导电体箔在一面或两面用活性材料涂层。然后如此形成的电极料幅通过干燥站，其中，在导电体箔上涂层的活性材料被干燥。然后经过压延站，其中，在导电体箔上涂层的活性材料被压实到预定的层厚度。连续的过程在切割站结束，其中，电极料幅被定尺寸截断和/或切割成电极。如此制造的电极然后集成到电极/隔膜堆垛中，该电极/隔膜堆垛可安装到电池单池中。
2、这种电池单池的内阻大小对电池单池的性能非常重要。电池单池内阻此外由电极活性材料的比电阻和活性材料层与导电体箔的接触电阻影响。为了测量活性材料层的比电阻以及接触电阻，已知hioko公司的分析设备(参见hioko公司的手册electroderesistance measurement system rm2610)，由此可以抽样测量已经制成的电极的比电阻以及接触电阻。如果分析设备检测到对于比电阻或接触电阻的过高测量值，则在一个生产间隔的所有涂层批次的全部已制成的电极都必须送往材料废品处并且因此不能再用于进一步的电池单池生产。
3、由文献de102014006870a1已知一种用于测量基板上涂层厚度的方法和装置。该方法还可专门用于测量用于制造电极的导电体箔上活性材料层的层厚度。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是提供一种用于制造用于电池单池的电极的过程装置以及方法，其中，与现有技术相比，可以用较少的损耗材料进行电极的质量检查。
2、上述技术问题通过权利要求1或者权利要求9的特征解决。本发明优选的改进设计方案在从属权利要求中公开。
3、本发明出发点在于一种用于制造用于电池单池的电极的过程装置。在制造过程中，导电体箔作为连续料幅连续导引通过加工站，确切而言形成电极料幅。电极料幅在最后的切割站被定尺寸截断和/或切割成电极。根据权利要求1的特征部分，在过程装置中集成带有测量装置的测量站，在其中测量活性材料层的比电阻和/或活性材料层与导电体箔的接触电阻或与之关联的值。
4、与现有技术不同的是，按照本发明的测量过程不是在已制成的电极上才进行。相反，测量过程直接就在尚未送入切割站的电极料幅上进行，即在电极制成之前。通过这种方式提供对膜和涂层之间的比电阻或接触电阻的“in-line”质量检查。如果在测量站中识别到电极料幅部段中的质量问题，则该电极料幅部段就被送入材料废品处，而同一涂层批次中的其他(检查无问题的)电极料幅部段经历正常的过程用于制造电极。与现有技术相比，电极制造中的损耗材料以此可以大大减少。
5、在技术实施中，过程装置具有以下部分作为加工站：涂层站，导电体箔可在其中作为连续料幅单面或双面用活性材料涂层；用于干燥在导电体箔上涂层的活性材料层的干燥站；压延站，在其中涂层在导电体箔上的活性材料被压实至预定的层厚度。压延站之后直接或间接布置有切割站，电极料幅在其中被定尺寸截断以形成电极。
6、用于测量比电阻和/或接触电阻的测量站优选可以直接布置在压延站之前或之后。因此根据需要可以在较早的过程时间点就检测比电阻以及接触电阻，优选在电极料幅通过压延站之前。
7、集成在过程装置中的测量站可以具有评估单元，在评估单元中将由测量装置检测的电阻测量值与评估单元中存储的目标值比较。在当前检测的电阻测量值有明显偏差时，可以将当前测量的电极料幅部段从常规的电极生产中移除并送至材料废品处，而将具有正常电阻测量值的其他电极料幅部段用于进一步的电池单池生产。
8、测量装置可以按照hioki公司的分析设备的形式实现(见hioko公司的手册electrode resistance measurement system rm2610)。在这种情况下，测量装置可以具有至少一个微电极阵列，其电极在测量期间与电极料幅的活性材料层表面无损接触。微电极阵列可以划分为电压测量阵列以及电流测量阵列。因此电压测量以及电流测量可以分开进行。因此借助微电极阵列可在多个点对电极料幅部段施加预定的电流。由此产生的电位分布可借助电压测量阵列的电极在活性材料层表面上的多个测量点处被检测。在测量过程中，电流不仅通过导电体箔，还通过活性材料层导引，使得接触电阻和比电阻都能测量。
9、微电极阵列可以配有计算单元。来自测量的电流以及测量的电位分布、活性材料层的层厚度以及导电体箔的比电阻的数据输入计算单元。在计算单元中基于这些数据进行fem模拟，据此确定当前测量的电极料幅部段的比电阻以及接触电阻。
10、在具体的变型设计中，测量站可以具有带有至少一个测量辊子的辊子装置。电极料幅在测量辊子上经过。在这种情况下测量装置可直接布置在测量辊子的外周部上，由此实现在过程技术上简单的“in-line”质量检查。
11、在过程可靠的质量检查方面，测量装置可以不直接布置在测量辊子的刚性基底材料上，而是可以在中间布置有弹性屈服的缓冲材料的情况下布置在测量辊子的基底材料上。缓冲材料按照过载保护弹簧的方式作用，使得测量装置始终以预定的压紧力抵着连续料幅的活性材料层挤压，预定的压紧力由弹性屈服的缓冲材料的弹性常数确定。测量过程可以在这种情况中运行可靠地进行，不受活性材料层的层厚度中公差偏差的影响。
12、测量辊子的外周部可以在测量装置外覆盖耐磨的涂层。以此可以避免辊子材料磨损，其会导致活性材料层污染。
13、为了提高测量精度，优选辊子装置具有两个测量辊子，电极料幅以其两侧运行经过测量辊子。在这种情况中，电极料幅的一侧可与第一测量辊子形成测量接触，而电极料幅的另一侧可与第二测量辊子形成测量接触。
1.一种用于制造用于电池单池的电极的过程装置，在所述过程装置中，导电体箔(1)作为连续料幅连续导引通过加工站，确切而言形成电极料幅(e)，电极料幅在最后的切割站处定尺寸截断和/或切割成电极，其特征在于，所述过程装置具有测量站(m)，所述测量站带有至少一个测量装置(4)，在所述测量装置中能测量活性材料层(3)的比电阻(ρ)和/或活性材料层(3)与导电体箔(1)的接触电阻(ω)或与之相关的值，并且尤其测量过程能直接在电极料幅(e)上(在线)进行，即在电极制成之前进行。
2.按照权利要求1所述的过程装置，其特征在于，所述过程装置具有以下部分作为加工站：
3.按照权利要求1或2所述的过程装置，其特征在于，测量站(m)在过程技术上直接连接在压延站之前和/或之后，以便在压延过程之前和/或之后能测量比电阻(ρ)和/或接触电阻(ω)。
4.按照权利要求1、2或3所述的过程装置，其特征在于，所述测量站(m)具有评估单元(19)，评估单元将由测量装置(4)检测的电阻测量值(ρ,ω)与目标值(ρsoll,ωsoll)比较，并且尤其在当前检测的电阻测量值(ρ,ω)有明显偏差时，将当前测量的电极料幅部段不用于电极制造而是送至材料废品处。
5.按照上述权利要求之一所述的过程装置，其特征在于，所述测量装置(4)具有至少一个微电极阵列(11)，微电极阵列的电极在测量期间与所述活性材料层(3)的表面无损接触。
6.按照权利要求5所述的过程装置，其特征在于，借助所述微电极阵列(11)能在多个点对电极料幅部段施加预定的电流(i)，并且在所述活性材料层(3)的表面上的多个测量点处能检测由此产生的电位分布，和/或，所述微电极阵列(11)划分为电流测量阵列(13)和电压测量阵列(15)，电流测量阵列的电极用作电流源以及电流阱以产生电流(i)，电压测量阵列的电极测量由电流(i)产生的电位分布，和/或，尤其所述微电极阵列(11)配有计算单元(16)，计算单元基于电流(i)、检测到的电位分布、活性材料层(3)的层厚度(s)以及导电体箔(1)的比电阻计算活性材料层(3)的比电阻(ρ)以及接触电阻(ω)，确切而言尤其通过fem模拟计算。
7.按照上述权利要求之一所述的过程装置，其特征在于，所述测量站(m)具有带有至少一个测量辊子(5,7)的辊子装置，电极料幅(e)运行经过所述测量辊子，并且所述测量装置(4)尤其布置在所述测量辊子(5,7)的外周部上，或者测量站(m)具有与电极料幅(e)运动耦连的线性可调的滑块，通过所述滑块，测量装置(4)可通过线性测量路径与电极料幅(e)形成测量接触。
8.按照权利要求7所述的过程装置，其特征在于，所述测量装置(4)不直接布置在测量辊子(5,7)的刚性基底材料(21)上，而是在中间布置有弹性屈服的缓冲材料(23)的情况下布置在测量辊子(5,7)的基底材料(21)上，使得所述测量装置(4)尤其以预定的压紧力抵着电极料幅(e)的活性材料层(3)挤压，确切而言优选不受活性材料层(3)的层厚度中的公差偏差的影响，并且尤其测量辊子(5,7)的外周部在测量装置(4)外的区域中用耐磨的涂层(25)覆盖，以避免因辊子材料磨损导致所述活性材料层(3)受污染，和/或辊子装置具有两个测量辊子(5,7)，电极料幅(e)以其两侧运行经过两个测量辊子，使得电极料幅(e)的一侧能与第一测量辊子(5)形成测量接触，而电极料幅(e)的另一侧能与第二测量辊子(7)形成测量接触。
9.一种用于在按照上述权利要求之一所述的过程装置中制造电极的方法。
