DE69105373T2

DE69105373T2 - Verfahren zum schneiden eines aus einer mehrzahl von dünnfilmen bestehenden mehrschichtigen bauelementes und einen dünnfilmelektrochemischen generator oder einen bauteil dessen enthaltend.

Info

Publication number: DE69105373T2
Application number: DE69105373T
Authority: DE
Inventors: Bruno Longueil Quebec J4M 1A8 Kapfer; Daniel F-64000 Pau Muller
Original assignee: Hydro Quebec; Societe National Elf Aquitaine
Current assignee: Hydro Quebec; Societe National Elf Aquitaine
Priority date: 1990-01-30
Filing date: 1991-01-29
Publication date: 1995-06-08
Anticipated expiration: 2011-01-30
Also published as: EP0465628A1; CA2049328A1; WO1991011287A1; DE69105373D1; FR2657552B1; FR2657552A1; JPH04504632A; ATE114524T1; CA2049328C; US5250784A; EP0465628B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen des Beschneidens einer mehrschichtigen Anordnung, die aus einer Vielzahl dünner Schichten gebildet wird und die aus einem elektrochemischen Generator aus dünnen Schichten oder einem Bestandteil eines solchen Generators besteht, wobei die mehrschichtige Anordnung wenigstens eine Schicht aufweist, die aus einem Metallband besteht oder ein makromolekulares Material umfaßt.
Eine wichtige Gruppe mehrschichtiger Anordnungen aus dünnen Schichten, die wenigstens eine aus einem Metallband bestehende oder eine ein makromolekulares Material umfassende Schicht aufweisen, ist die der wiederaufladbaren oder nicht wiederaufladbaren elektrochemischen Stromgeneratoren aus dünnen Schichten, von denen man die elektrochemischen Stromgeneratoren erwähnen kann, die in der EP-A-0 013 199 beschrieben sind und die ein makromolekulares Material mit Ionenleitung erfordern, das aus einer festen Lösung eines ionisierbaren Alkalisalzes M&spplus;X&supmin;, insbesondere Lithiumsalz, innerhalb eines polymeren Kunststoffmaterials besteht, das, zumindest teilweise, aus einem oder mehreren Polymeren und/oder Copolymeren aus Monomeren gebildet ist, die wenigstens ein Heteroatom, insbesondere Sauerstoff oder Stickstoff, enthalten, das Donator- Akzeptor-Bindungen mit dem Kation M&spplus; eingehen kann.
In ihrem einfachsten Aufbau sind elektrochemische Generatoren aus dünnen Schichten wie die vorstehend erwähnten aus einer mehrschichtigen Elementaranordnung gebildet, die eine Schicht mit einem polymeren Feststoffelektrolyten aufweist, die ein makromolekulares Material mit Ionenleitung wie das vorstehend erwähnte umfaßt, die zwischen einer Schicht aus einer positiven Elektrode, die insbesondere aus einer Mischung einer Substanz mit Elektronenleitung wie Ruß mit verschiedenen elektrochemisch aktiven Materialien und einer Schicht aus einer negativen Elektrode eingefügt ist, die beispielsweise aus einem Band aus einem Alkalimetall, insbesondere Lithium, oder aus einer Legierung auf der Basis eines Alkalimetalls gebildet ist, wobei die Elementaranordnung zwischen zwei Stromkollektoren sandwichartig angeordnet ist, welche metallische Kollektoren oder auch Kollektoren aus metallisiertem Kunststoff sein können. In bestimmten Ausführungen kann die aus einern Band aus einem reinen oder legierten Alkalimetall bestehende negative Elektrode selbst gleichzeitig die negative Elektrode und den entsprechenden Stromkollektor der Elementaranordnung bilden.
Um Generatoren mit einer hohen Energieleistung zu erhalten, die relativ große Flächen erfordern, führt man entweder flache Stapelungen oder Wicklungen oder auch verschiedene Faltungen der mehrschichtigen Elementaranordnung durch.
Man kann auch eine mehrschichtige Basisanordnung ausführen, die eine Schicht aus einem Metall mit schwacher Duktilität und, in dieser Reihenfolge und auf der gleichen Seite der Schicht, eine erste Schicht aus einer positiven Elektrode, eine erste Schicht mit einem polymeren Feststoffelektrolyten, eine Schicht aus einer negativen Elektrode, eine zweite Schicht mit einem polymeren Feststoffelektrolyten, eine zweite Schicht aus einer positiven Elektrode und einen abziehbaren Kunststoffschutzfilm aufweist. Durch Wicklung oder Faltung der mehrschichtigen Basisanordnung oder durch Stapelung einer solchen mehrschichtigen Anordnung nach dem Entfernen des abziehbaren Films, können elektrochemische Generatoren mit hohen Energieleistungen erhalten werden.
Die elektrochemischen Generatoren aus dünnen Schichten, die anschließend Faltungs-, Wicklungs- oder Stapelungsvorgängen unterzogen werden, um Generatoren mit hoher Energieleistung zu bilden, können aus verschiedenen einzeln genommenen Schichten, die die Generatoren bilden sollen, oder auch aus mehrschichtigen Unteranordnungen zusammengesetzt sein, die bereits mehrere der grundlegenden Schichten vereinigen, wobei diese Zusammenfügungsvorgänge kontinuierlich durchgeführt werden. Insbesondere können elektrochemische Generatoren aus dünnen Schichten wie in der FR-A-2616970 und der FR-A-2616971 beschrieben zusammengefügt werden.
Bei der Herstellung von elektrochemischen Generatoren aus dünnen Schichten treten Beschneidevorgänge auf, die entweder an den kompletten elektrochemischen Generatoren oder an den Bestandteilen dieser Generatoren durchgeführt werden.
Die Beschneidevorgänge, bei denen auf die herkömmlichen Beschneidetechniken wie Scherschneiden mit Schneidmessern oder auch Stanzen mit einem Lochstanzer zurückgegriffen wird, weisen verschiedene Unzulänglichkeiten auf. Zunächst ruft das verwendete Werkzeug immer eine Belastung an der Schnittstelle hervor, die sich am Ende in einer lokalen Verformung und folglich in einem hohen Kurzschlußrisiko zeigt, mit der Folge, daß das Beschneiden der Komponenten vorzugsweise vor dem Zusammenfügen des Generators stattfinden muß. Außerdem führen die polymeren Materialien und die Metalle, insbesondere Alkalimetalle, die in die Zusammensetzung der Komponenten der Generatoren eingehen, zu einer schnellen Verschmutzung der Schneidwerkzeuge, d.h. der Schneidmesser oder Lochstanzer. Schließlich kann das Beschneiden nur in einer einzigen Richtung ausgeführt werden, wenn kontinuierlich gearbeitet wird. Bei einem Beschneiden in mehreren Richtungen bedarf es einer komplexen Bewegung des Werkzeugs oder der zu beschneidenden mehrschichtigen Anordnung, um einen solchen Vorgang auszuführen.
Überdies muß die Verwendung einer Beschneidetechnik mittels Wasserstrahl aufgrund des Vorhandenseins von Alkalimetall und insbesondere Lithium oder einer Legierung aus einem solchen Material in der Schicht aus einer negativen Elektrode des elektrocheinischen Generators ausgeschlossen werden.
In der Jp-A-57/96472 wird ein Verfahren unter Verwendung eines Laserstrahls zum Durchführen des Beschneidens einer mehrschichtigen Anordnung auf ein gewünschtes Format vorgeschlagen, die aus einer Vielzahl dünner Schichten gebildet wird und die aus einem elektrochemischen Generator aus dünnen Schichten mit einer aus einem Lithiumband gebildeten Kathode besteht. In diesem Verfahren wird der Laserstrahl auf eine der Flächen der zu beschneidenden Anordnung an einem Punkt dieser zum Profil des auszuführenden Schnitts gehörenden Fläche fokussiert, so daß an diesem Punkt eine punktuelle Auflösung der Materie der Anordnung durchgeführt wird, und der Laserstrahl wird mit einer relativen Bewegung im Verhältnis zu der zu beschneidenden Anordnung so bewegt, daß der Punkt eine Bahn beschreibt, die dem Profil des durchzuführenden Schnitts entspricht.
In der EP-A-0224113 wird ein Verfahren zum Beschneiden eines Prepreg-Folienmaterials mittels wenigstens eines Laserstrahls beschrieben, wobei das Verfahren, wie in der JP-A-57/96472, darin besteht, den Laserstrahl auf eine der Flächen des Folienmaterials zu fokussieren und den Laserstrahl mit einer relativen Bewegung im Verhältnis zu dem Folienmaterial zu bewegen, um das Beschneiden des Materials durchzuführen, und außerdem einen Schritt aufweist, bei welchem eine Inertatmosphäre, beispielsweise eine Stickstoffatmosphäre, in einem Bereich geschaffen wird, der den Auftreffpunkt des Laserstrahls auf der Fläche des Folienmaterials gegenüber dem Strahl und auf einem entsprechenden Bereich der gegenüberliegenden Fläche des Folienmaterials umgibt. Die Verwendung dieser Inertatmosphäre erlaubt es, das Verschmoren der Schnittfläche des beschnittenen Materials zu verhindern oder zumindest zu minimieren.
Ziel der Erfindung ist ein Verfahren, in dem ein Laserstrahl in einer reaktiven kontrollierten Atmosphäre eingesetzt wird, um das Beschneiden einer mehrschichtigen Anordnung auf ein gewünschtes Format durchzuführen, die aus einer Vielzahl dünner Schichten gebildet wird und die aus einem elektrochemischen Generator aus dünnen Schichten oder einem Bestandteil eines solchen Generators besteht, wobei die mehrschichtige Anordnung wenigstens eine Schicht aufweist, die aus einem Metallband besteht oder ein makromolekulares Material umfaßt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist so geartet, daß wenigstens ein Laserstrahl auf eine der Flächen der zu beschneidenden Anordnung an einem Punkt dieser zum Profil des auszuführenden Schnitts gehörenden Fläche, der Auftreffpunkt des Strahls auf der Fläche genannt wird, fokussiert wird, so daß an diesem Punkt eine punktuelle Auflösung der Materie der Anordnung durchgeführt wird und der Laserstrahl mit einer relativen Bewegung im Verhältnis zu der zu beschneidenden Anordnung so bewegt wird, daß der Auftreffpunkt eine Bahn beschreibt, die dem Profil des durchzuführenden Schnitts entspricht, und es ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem diesen Auftreffpunkt umgebenden Bereich eine kontrollierte Atmosphäre gehalten wird, welche eine Atmosphäre ist, die mit mindestens einem der Bestandteile der mehrschichtigen Anordnung reagiert, um auf der Schnittfläche des beschnittenen Teils der Anordnung eine Schutzschicht zu bilden, die elektronisch isolierend oder ionisch isolierend oder beides ist.
Die relative Bewegung des Laserstrahls im Verhältnis zu der zu beschneidenden Anordnung kann dadurch bewirkt werden, daß entweder der Laserstrahl unbeweglich gehalten und die zu beschneidende Anordnung bewegt wird oder der Laserstrahl bewegt und die zu beschneidende Anordnung unbeweglich gehalten wird, oder aber gleichzeitig der Laserstrahl und die zu beschneidende Anordnung bewegt werden.
Der in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbare Laserstrahl kann ein kontinuierlicher Laserstrahl oder ein gepulster Laserstrahl sein. Er kann von einer beliebigen Laserquelle mit geeigneter Leistung emittiert werden, beispielsweise von einer Gaslaserquelle, einer Halbleiterlaserquelle, einer Feststofflaserquelle oder einer Laserquelle auf der Basis eines organischen Farbstoffs. Insbesondere sind Gaslaserquellen, beispielsweise CO&sub2;-Laserquellen, mit einer Leistung von weniger als 1000 W und insbesondere zwischen 0,5 und 600 W zweckmäßig.
Die Schneidegeschwindigkeit, die der Geschwindigkeit der relativen Bewegung des Auftreffpunktes des Laserstrahls auf der Fläche der zu beschneidenden Anordnung entspricht, kann je nach der in dem Laserstrahl enthaltenen Energie erheblich variieren, wobei die Energie von der Leistung der verwendeten Laserquelle abhängt. So kann die Schneidegeschwindigkeit insbesondere zwischen 1 cm/s bis 1 m/s betragen.
Die reaktive kontrollierte Atmosphäre, die an der Schnittstelle geschaffen wird, d.h. in dem den Auftreffpunkt des Laserstrahls auf der Fläche der zu beschneidenden Anordnung umgebenden Bereich, wird vorteilhafterweise durch Einblasen eines Gases mit den gewünschten Eigenschaften an dieser Stelle herbeigeführt. Insbesondere kann die reaktive kontrollierte Atmosphäre eine kontrollierte Menge eines gasförmigen Oxidationsmittels wie Sauerstoff enthalten. Bei mehrschichtigen Anordnungen von der Art der elektrochemischen Generatoren aus dünnen Schichten aus Lithium oder bei Vorläufern solcher Generatoren, kann vorteilhafterweise eine reaktive Atmosphäre verwendet werden, die aus CO&sub2; allein oder auch aus einem Inertgas, insbesondere Argon, besteht, das eine kontrollierte Menge von CO&sub2; oder CO&sub2; und Sauerstoff enthält, um eine elektrochemisch inerte Lithiumcarbonatschicht zu bilden. Wenn die Bildung der Schutzschicht an der Schnittstelle das Vorhandensein eines gasförmigen Oxidationsmittels, insbesondere Sauerstoff, in der reaktiven Atmosphäre erfordert, wird die Konzentration dieses gasförmigen Oxidationsmittels in dem Gas, das die reaktive Atmosphäre bilden soll, so gewählt, daß sie die Bildung von chemischen Verbindungen erlaubt, die die gewünschte Schutzschicht bilden, ohne daß diese reaktive Atmosphäre insgesamt oxidierend wird.
Wie vorstehend ausgeführt bezieht sich das erfindungsgemäße Verfahren auf das Beschneiden von verschiedenen Arten von kompletten elektrochemischen Generatoren aus dünnen Schichten, wobei die Generatoren insbesondere elektrochemische Generatoren aus Lithium mit einem polymeren Feststoffelektrolyten sind, oder auf das Beschneiden von Bestandteilen solcher Generatoren und beispielsweise von Unteranordnungen, welche in dieser Reihenfolge einen Stromkollektor in Form eines Bandes aus Metall wie Nickel, Kupfer oder Aluminium oder in Form eines metallisierten Filmes aus Kunststoffmaterial wie Polypropylen oder Polyethylen, eine Schicht aus einer positiven Elektrode und eine Schicht aus einem polymeren Feststoffelektrolyten aufweisen, oder auch von intermediären Precursor- Anordnungen aus einer negativen Elektrode, die einen dünnen Film aus Lithium aufweisen, der zwischen zwei inerten Filmen aus Kunststoffmaterial, beispielsweise Polypropylen oder Polyethylen, eingespannt ist, von denen einer leicht abziehbar ist und der andere eine kontrollierte Adhäsion gegenüber Lithium aufweist.
Wenn die zu beschneidende mehrschichtige Anordnung, nämlich der komplette elektrochemische Generator oder ein Bestandteil des Generators, eine Schicht oder eine sichtbare Abscheidung aus Aluminium oder Kupfer enthält, wird der Anschnitt der mehrschichtigen Anordnung durch den Laserstrahl vorzugsweise an der Seite ausgeführt, die der die Schicht oder die sichtbare Abscheidung aus Aluminium oder Kupfer aufweisenden Seite gegenüberliegt. Wenn beide Seiten der mehrschichtigen Anordnung je eine Schicht oder eine sichtbare Abscheidung aus Aluminium oder Kupfer aufweisen, wird so verfahren, daß eine der Seiten mit einem Film aus einem abziehbaren, inerten Kunststoffmaterial, beispielsweise Polypropylen oder Polyethylen, überzogen wird, und dann der Anschnitt der mehrschichtigen Anordnung durch den Laserstrahl an der so von dem Film aus Kunststoffmaterial überzogenen Seite vorgenommen wird. Wenn dagegen die mehrschichtige Anordnung eine Schicht oder eine sichtbare Abscheidung aus Nickel aufweist, kann der Anschnitt der mehrschichtigen Anordnung direkt an der Seite mit der Nickelschicht oder der Nickelabscheidung stattfinden.
Andere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden beim Lesen der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ersichtlich, das in Bezug auf die Figur der beigefügten Zeichnung gegeben wird, die eine Vorrichtung zum Beschneiden einer mehrschichtigen Anordnung schematisch darstellt.
Die in der Figur schematisch dargestellte Vorrichtung weist eine Laserquelle 1 auf, beispielsweise eine Gaslaserquelle, die einem Linsenfokussierungssystem 2 zugeordnet ist, das den von dem Laser emittierten Strahl aus kohärentem Licht an einem Punkt 4 fokussiert. Eine Trägerplatte 5 ist so unter dem Fokussierungssystem 2 angeordnet, daß die flache Oberseite 6 der Platte den Fokussierungspunkt 4 des Laserstrahls enthält und daß die Fläche im wesentlichen senkrecht zur Achse des fokussierten Laserstrahls ist. Diese Platte wird von einer Aussparung durchquert, die den Fokussierungspunkt 4 umgibt und durch die der fokussierte Laserstrahl hindurchgeht, um den Anschnitt der Platte 5 durch den Laserstrahl zu verhindern. Zu beiden Seiten der Platte 5 sind ein Paar 7 von Rollen 7a und 7b und ein Paar 8 von Rollen 8a und 8b so angeordnet, daß die Achsen der Rollen in jedem Paar untereinander und von einem Paar zum anderen parallel sind und daß die von der Kontaktherstellungseinrichtung der Rollen 7a und 7b des Paares 7 und von der Kontaktherstellungseinrichtung der Rollen 8a und 8b des Paares 8 bestimmte Ebene die Fläche 6 der Platte 5 enthält. Jedes Rollenpaar ist mit herkömmlichen, nicht gezeigten Einrichtungen zum Einstellen des Abstands zwischen den Rollen des betreffenden Paares ausgestattet. Auf der einen Seite der von der Platte 5, die von den Rollenpaaren 7 und 8 eingerahmt wird, gebildeten Anordnung ist eine Abgaberolle 9 angeordnet, die in freier Drehung um ihre Achse angebracht ist und auf der die mehrschichtige Anordnung 10 vor dem Beschneiden gelagert wird, während auf der anderen Seite der Anordnung eine erste Aufwickelrolle 11 und eine zweite Aufwickelrolle 12 positioniert sind, die durch einen nicht gezeigten Motor in Drehung versetzt werden und auf denen jeweils die von der mehrschichtigen Anordnung abgeschnittenen Bänder 13 und 14 aufgerollt werden, wobei die Achsen der Abgaberolle 9 und der Aufwickelrollen 11 und 12 parallel zu den Achsen der Rollen der Rollenpaare 7 und 8 sind. Ein Gaseinblassystem 15 weist eine in einem Bereich zwischen dem Fokussierungssystem 2 und dem Fokussierungspunkt 4 angeordnete und in der Umgebung des Fokussierungspunktes mündende Düse 16 auf, die durch eine Leitung 17 mit einer nicht gezeigten Gaszufuhr verbunden ist. Ein Rauchgasabsaugsystem 18 weist eine Absaugmündung 19 auf, deren Eingang auf der Unterseite der Trägerplatte 5, gegenüber dem Fokussierungspunkt 4 des Laserstrahls, angeordnet und deren Ausgang durch eine Leitung 20 mit nicht gezeigten Absaugeinrichtungen verbunden ist. Die auf der Abgaberolle 9 gelagerte zu beschneidende mehrschichtige Anordnung 10 geht zwischen den Rollen 7a und 7b des Rollenpaars 7 hindurch und legt sich an der Fläche 6 der Stützplatte 5 an, während die im Laufe des Beschneidens der mehrschichtigen Anordnung 10 durch den Laserstrahl gebildeten Bänder 13 und 14 zwischen den Rollen 8a und 8b des Rollenpaars 8 hindurchgehen, dann jeweils auf die durch einen Motor in Drehung versetzten Aufwickelrollen 11 und 12 aufgerollt werden, was ein kontinuierliches Durchlaufen der mehrschichtigen Anordnung 10 und der abgeschnittenen Bänder 13 und 14 in Pfeilrichtung gewährleistet.
Die vorstehend beschriebene Vorrichtung wird folgendermaßen benutzt. Die auf der Abgaberolle 9 gelagerte zu beschneidende mehrschichtige Anordnung 10 wird zwischen den Rollen 7a und 7b des Rollenpaares 7 und zwischen den Rollen 8a und 8b des Rollenpaares 8 hindurchgeführt, und die sich aus dem Beschneiden ergebenden Bänder 13 und 14 werden auf die entsprechenden Aufwickelrollen 11 und 12 aufgerollt, was ein kontinuierliches Durchlaufen der zu beschneidenden mehrschichtigen Anordnung in Pfeilrichtung gewährleistet. Der von der Quelle 1 emittierte Laserstrahl wird durch das Fokussierungssystem 2 auf die Oberseite der zu beschneidenden mehrschichtigen Anordnung 10, d.h. im wesentlichen auf die Ebene der Fläche 6 der Stützplatte 5, fokussiert, während ein Gas von kontrollierter Zusammensetzung zur Schaffung einer reaktiven kontrollierten Atmosphäre durch die Düse 16 auf die mehrschichtige Anordnung in der Nähe des Fokussierungspunktes 4 des Laserstrahls eingeblasen wird und die Absaugeinrichtungen des Absaugsystems 18 angeschaltet werden. Die in dem Laserstrahl enthaltene Energie, die in dem Fokussierungspunkt des Strahls konzentriert ist, bewirkt eine punktuelle Auflösung der Materie der mehrschichtigen Anordnung am Auftreffpunkt des Strahls auf der mehrschichtigen Anordnung, wobei der Auftreffpunkt im wesentlichen mit dem Fokussierungspunkt des Laserstrahls zusammenfällt, was dazu führt, daß der Laserstrahl die mehrschichtige Anordnung 10 durchquert und daß aufgrund des Durchlaufens der mehrschichtigen Anordnung eine Beschneidung dieser Anordnung in Durchlaufrichtung (Pfeilrichtung) in die zwei Bänder 13 und 14 erfolgt. Durch das Einblasen des Gases durch die Düse 16 wird in der Umgebung des Auftreffpunkts des Laserstrahls auf der mehrschichtigen Anordnung eine reaktive kontrollierte Atmosphäre aufrechterhalten, die es erlaubt, ein Entzünden des Materials der mehrschichtigen Anordnung zu verhindern. Das Rauchgas und alle Rückstände, wie das in der Umgebung des Laserstrahls längs der Schnittstelle gebildete geschmolzene Metall, werden durch die gemeinsame Wirkung des Gaseinblasens durch die Düse 16 und des durch das Absaugsystem 18 hervorgerufenen Absaugens beseitigt.
Um die vorstehend ausgeführte Beschreibung der Erfindung zu vervollständigen, wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Beschneiden gegeben.

BEISPIEL :

Es wurden Versuche zum Beschneiden eines elektrochemischen Generators aus dünnen Schichten in Form einer mehrschichtigen Folie durchgeführt, die folgende Schichten in der hier aufgeführten Reihenfolge umfaßt:
- einen Schutzfilm aus Polypropylen von 20 um Dicke,
- eine erste Schicht aus einer positiven Elektrode von 20 um Dicke,
- eine erste Schicht mit einem polymeren Feststoffelektrolyten von 30 um Dicke,
- eine Lithiumfolie von 30 um Dicke, die die negative Elektrode bildet,
- eine zweite Schicht mit einem polymeren Feststoffelektrolyten von 30 um Dicke,
- eine zweite Schicht aus einer positiven Elektrode von 20 um Dicke und
- ein Aluminiumband von 20 um Dicke als Kollektor der positiven Elektrode.
Jede Schicht mit einem polymeren Feststoffelektrolyten bestand aus einer festen Lösung mit 10 Gewichtsprozent LiClO&sub4; in einem Copolymer aus Ethylenoxid und Methylglycidylether, wobei der Copolymer 80 Gewichtsprozent Ethylenoxid aufweist.
Jede Schicht aus einer positiven Elektrode wurde durch ein homogenes Gemisch aus Titansulfidpulver, Ruß und einem polymeren Feststoffelektrolyten gebildet, der mit dem für die Schichten mit einem polymeren Feststoffelektrolyten definierten Feststoffelektrolyten identisch ist.
Die Beschneideversuche wurden unter Verwendung einer Vorrichtung unternommen, die einen ähnlichen Aufbau wie die in der Figur schematisch dargestellte hat und eine CO&sub2;-Laserquelle aufweist, deren maximale verfügbare Leistung etwa 500 W beträgt.
Der zu beschneidende mehrschichtige Generator war auf der Abgaberolle 9 so positioniert, daß er von dem Laserstrahl auf der Seite des Schutzfilms aus Polypropylen angeschnitten wurde. Das durch die Düse 16 des Einblassystems 15 eingeblasene Gas bestand aus CO&sub2;, was zur Schaffung einer reaktiven Atmosphäre in der Umgebung des Auftreffpunkts des Laserstrahls auf dem zu beschneidenden Generator führte.
Die Beschneideversuche wurden unter Verwendung eines kontinuierlichen Laserstrahls oder eines gepulsten Laserstrahls durchgeführt.
Bei Leistungen von weniger als 400 W wurde von Fall zu Fall eine Schneidegeschwindigkeit von 25 cm/s erreicht.
Außerdem führt das Vorhandensein einer CO&sub2;-Atmosphäre in der Umgebung des Auftreffpunkts des Laserstrahls auf der Oberfläche des zu beschneidenden Generators, d.h. im Schnittbereich, zur Bildung einer oberflächlichen isolierenden Schicht aus Lithiumcarbonat auf den Schnittflächen gegenüber den abgeschnittenen Bändern 13 und 14.
Die elektrochemischen Generatoren, die wie in dem Beispiel beschrieben beschnitten wurden, zeigten bei ihrer späteren Verwendung im Vergleich zu elektrochemischen Generatoren der gleichen Zusammensetzung und Geometrie, bei denen jedes einzelne Bauteil einem vorherigen Beschneiden unterzogen wurde und bei denen die Beschneidequalität vor dem endgültigen Zusammensetzen der Elemente überprüft wurde, keinen bedeutsamen Verhaltensunterschied. Dagegen konnte bei gleichen elektrochemischen Generatoren, die mit Scheren von mehrschichtigen Folien abgeschnitten wurden, die mit den im Beispiel verwendeten Folien identisch waren, das Auftreten von Kurzschlüssen bei längeren oder wiederholten Anwendungen beobachtet werden.

Claims

1. Verfahren zum Durchführen des Beschneidens einer mehrschichtigen Anordnung (10), die aus einer Vielzahl dünner Schichten gebildet wird und die aus einem elektrochemischen Generator aus dünnen Schichten oder einem Bestandteil eines solchen Generators besteht, auf ein gewünschtes Format, wobei die mehrschichtige Anordnung wenigstens eine Schicht aufweist, die aus einem Metallband besteht oder ein makromolekulares Material umfaßt, wobei das Verfahren so geartet ist, daß wenigstens ein Laserstrahl auf eine der Flächen der zu beschneidenden Anordnung an einem Punkt (4) dieser zum Profil des auszuführenden Schnitts gehörenden Fläche, der Auftreffpunkt des Strahls auf der Fläche genannt wird, fokussiert (1, 2) wird, so daß an diesem Punkt eine punktuelle Auflösung der Materie der Anordnung durchgeführt wird und der Laserstrahl mit einer relativen Bewegung im Verhältnis zu der zu beschneidenden Anordnung so bewegt wird (11, 12), daß der Auftreffpunkt eine Bahn beschreibt, die dem Profil des durchzuführenden Schnitts entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß in einer diesen Auftreffpunkt umgebenden Zone eine kontrollierte Atmosphäre gehalten wird (15, 16), welche eine Atmosphäre ist, die mit mindestens einem der Bestandteile der mehrschichtigen Anordnung reagiert, um auf der Schnittfläche des beschnittenen Teils der Anordnung eine Schutzschicht zu bilden, die elektronisch isolierend oder ionisch isolierend oder beides ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Bewegung des Laserstrahls im Verhältnis zu der zu beschneidenden Anordnung, dadurch bewirkt wird, daß entweder der Laserstrahl unbeweglich gehalten und die zu beschneidende Anordnung bewegt wird oder der Laserstrahl bewegt und die zu beschneidende Anordnung unbeweglich gehalten wird, oder aber gleichzeitig der Laserstrahl und die zu beschneidende Anordnung bewegt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein kontinuierlicher Laserstrahl oder ein gepulster Laserstrahl verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl von einer Gaslaserquelle, einer Feststofflaserquelle, einer Halbleiterlaserquelle oder auch von einer Laserquelle auf der Basis eines organischen Farbstoffs emittiert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl von einer Gaslaserquelle mit einer Leistung von weniger als 1000 W emittiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaslaserquelle eine CO&sub2;-Laserquelle ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaslaserquelle eine Leistung zwischen 0,5 und 600 W hat.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidegeschwindigkeit, die der Geschwindigkeit der relativen Bewegung des Auftreffpunktes des Laserstrahls auf der Fläche der zu beschneidenden Anordnung entspricht, einen Wert von ungefähr 1 cm/s bis 1 m/s hat.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die reaktive kontrollierte Atmosphäre eine kontrollierte Menge eines gasförmigen Oxidationsmittels enthält, wobei die Menge so gewählt ist, daß sie die Bildung der chemischen Verbindung oder Verbindungen erlaubt, die die gewünschte Schutzschicht bildet oder bilden, ohne daß die reaktive Atmosphäre insgesamt oxidierend wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschneidende mehrschichtige Anordnung ein elektrochemischer Generator aus dünnen Schichten aus Lithium mit einem polymeren Feststoffelektrolyten oder aber ein Bestandteil eines solchen Generators ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschneidende mehrschichtige Anordnung ein elektrochemischer Generator aus dünnen Schichten aus Lithium mit einem polymeren Feststoffelektrolyten oder ein Vorläufer ist, der das Lithium eines solchen Generators einschließt, und daß die reaktive kontrollierte Atmosphäre insgesamt oder teilweise aus CO&sub2; besteht, das mit dem Lithium der mehrschichtigen Anordnung an der Schnittstelle reagiert, um eine Schutzschicht aus elektrochemisch inertem Lithiumcarbonat zu bilden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die reaktive kontrollierte Atmosphäre neben CO&sub2; ein weiteres Inertgas enthält.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die CO&sub2; enthaltende, reaktive kontrollierte Atmosphäre auch ein Inertgas und Sauerstoff enthält.

14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Oxidationsmittel Sauerstoff ist.