WO2016150819A1 - Method for producing a battery element and assembly for a battery - Google Patents

Method for producing a battery element and assembly for a battery Download PDF

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WO2016150819A1
WO2016150819A1 PCT/EP2016/055848 EP2016055848W WO2016150819A1 WO 2016150819 A1 WO2016150819 A1 WO 2016150819A1 EP 2016055848 W EP2016055848 W EP 2016055848W WO 2016150819 A1 WO2016150819 A1 WO 2016150819A1
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anode
cathode
substance
substrate layer
separator
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PCT/EP2016/055848
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Sebastian Gepp
Manfred Hartmann
Michael HÄUSSLER
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Schreiner Group Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a battery element and to a device for a battery, which are suitable for realizing a printable battery. Moreover, the present invention relates to a method for activating a battery.
  • a variety of electronic applications require power sources with high flexibility, for example, in terms of thickness, geometric shape and weight of the power source.
  • printed batteries are an inexpensive and flexible source of energy that is particularly suitable for thin and flexible products in which they can be easily integrated. Examples of such products are sensor cards, intelligent chips or even active RFID transponders
  • a method of manufacturing a battery element comprises providing a substrate layer having a surface. Further, a first substance, a second substance, and a third substance are provided. The third substance has an electrically insulating property. The method further comprises printing the first substance onto the surface of the substrate layer and thereby forming an anode having a surface facing away from the substrate layer. The method further comprises printing the second substance on the surface of the substrate layer and thereby forming a cathode having a surface facing away from the substrate layer, wherein the cathode on the surface of the
  • Substrate layer is printed spaced from the anode. In addition, this includes
  • a method for producing a battery element is realized, which allows apart from the substrate layer, a fully printable battery.
  • a cost-effective production of a battery element is made possible in a simple manner, which can be manufactured for example by means of a printing process.
  • the printing of the separator creates the possibility to produce the complete battery element by means of a printing operation.
  • An additional manufacturing process or machine change, in which the separator could be punched or cut out, for example, and then placed on the anode and / or the cathode, can thus be saved.
  • the method comprises, for example, printing the third substance and forming the separator in the form of a lattice structure and / or honeycomb structure and / or
  • a grid structure is a periodic structure that can be built up from a periodic sequencing of a single unit. This includes, for example, a square grid structure in which several squares are arranged next to one another.
  • a lattice structure is given for example by two groups of lattice lines, each containing parallel and spaced lattice lines which may be equidistant and intersect with the lattice lines of the other group.
  • the grid lines of the two groups are aligned perpendicular to each other and the spacing of the respective grid lines of both groups is identical.
  • the grid lines of the separator are projecting and keep at a later activation of the manufactured battery element, the anode and the cathode like walls at a distance.
  • a grid structure may also be diamond-shaped and constructed from a periodic stringing together of several diamonds. In other words, the respective grid lines of the two groups described above intersect on the one hand at an angle between 0 ° and 90 ° and on the other hand at an angle between 90 ° and 180 ° to each other.
  • a honeycomb structure may be formed in a regular row of hexagons, so that the honeycomb structure substantially corresponds to the structure of a honeycomb.
  • a dot structure is for example a special lattice structure in which, for example, elements of the separator are regularly arranged in a punctiform grid.
  • the separator is a semi-spherical or point structure
  • Hatching can also be understood as a lattice structure, in which the separator is generally designed in the form of parallel grid lines, which for example include a
  • the grid lines can be arranged equidistant from a respective adjacent grid line or with alternating smaller and larger distance to the respective adjacent grid line. However, the distances between the grid lines do not have to be regular, but may vary irregularly.
  • the separator material can also have any geometric shape. It may be useful, for example, if a part of the surface of the anode and / or cathode, which is covered by the geometric configuration of the separator, is smaller than the remaining remaining part of the surface of the anode and / or cathode.
  • the part of the surface covered by the separator is, for example, the sum of the areas of the individual hemispherical elements arranged on the anode and / or the cathode.
  • the area coverage is, for example, the quotient of the part of the surface which is covered by the separator and the part of the surface which remains free.
  • the area coverage is for example less than 10% or less than 20% and greater than 0.01% or 0.1%.
  • Beneficial geometries of the separator which cover a smaller part with respect to the surface of the anode and / or the cathode and leave a larger part free, are, for example, described by the described lattice structures, honeycomb structures,
  • the printing of the third substance and the formation of the separator may also include a separator which covers the surface of the anode and / or the surface of the cathode over the entire surface.
  • the separator has a geometric structure that realizes a relatively large area coverage of the surface of the anode and / or cathode. For example, the coverage is greater than 90%, greater than 80%, or greater than 50%.
  • the separator may be formed as a single continuous layer or as several individual faces, which in sum is a relatively large
  • the separator is essentially
  • the area coverage for example, has a value between 20% and 50%.
  • the area coverage of the separator with respect to the surface of the anode and / or the cathode may also have other values, so that, for example, depending on the desired application, the battery element with a predetermined area coverage of Separators is produced.
  • the separator depending on the material used or a
  • the separator is formed as an absorbent printing layer, which acts electrically insulating and can absorb a liquid electrolyte. In this way, a full-surface printing of the separator on the
  • Surface of the anode and / or the cathode allows and additionally realized access for an electrolyte to the surface of the anode and the cathode and a desired ion current.
  • the third substance comprises a superabsorbent polymer substance.
  • Superabsorbent polymer substances are special gelling agents which are, for example, pulverulent and, inter alia, owing to their polymeric properties
  • Network structure compared to other gelling agents have the property to absorb a relatively large amount of moisture and store them over a relatively long period of time. This property has an advantageous effect on the production of a battery element, because a drying of the battery element is reduced and thereby a longer life of the battery element or the activated battery is realized.
  • Superabsorbent polymer substances are, for example, admixed with a lacquer or a printing ink in order to produce a printable paste.
  • the separator the is formed by printing the superabsorbent polymer substance, has a fissured porous structure which is formed such that even with a full-surface coverage of the surface of the anode and / or cathode sufficient spaces for an electrolyte and an ionic current are present.
  • the printing of the third substance may also include an electrolyte, so that the separator and the electrolyte are formed in one printing operation.
  • the third substance comprises a superabsorbent
  • Polymer substance and a fifth substance which is a starting material for the electrolyte are a starting material for the electrolyte.
  • the method also includes, for example, printing a first current collector and a second downstream conductor on the surface of the substrate layer, wherein the first current collector is electrically connected to the anode and the second current collector is electrically connected to the cathode.
  • the method may also include providing and printing a fourth substance having an adhesive property.
  • a fourth substance having an adhesive property By means of printing the fourth substance on the surface of the substrate layer, an adhesive layer is formed, which surrounds the anode and / or the cathode.
  • the adhesive layer is printed around the anode and / or cathode on the substrate layer to allow, for example, easy sealing of the battery element or the activated battery.
  • the adhesive layer surrounds the anode and / or cathode partially or completely.
  • the printed adhesive layer may be formed, for example, spaced from the anode and / or the cathode, or may be partially or completely directly adjacent thereto.
  • the method may further comprise providing and printing a fifth substance having electrical conductivity.
  • a fifth substance having electrical conductivity By imprinting the fifth substance An electrolyte is formed on the surface of the anode and / or the surface of the cathode.
  • the electrolyte is a medium of the battery element, which allows an ion current between the anode and the cathode in the state of the activated battery.
  • a completely printable battery which, for example, Stromab conductor, anode, cathode, separator, electrolyte and
  • Adhesive layer comprises. By means of printing the fifth substance on the surface of the anode and / or the cathode, the electrolyte fills in, for example, the spaces which are not already covered by the separator.
  • the electrolyte can also be printed in a printing process together with the separator, so that the third substance, for example, a superabsorbent
  • Polymer substance and the fifth substance comprises.
  • the layer formed thereby has electrically insulating and electrically conductive sections, the electrically insulating sections realizing a given distance between anode and cathode in an activated state of the battery and the electrically conductive sections conducting the ion current in order to provide a power supply for connected products.
  • the method includes, for example, printing the third substance by means of a screen printing method.
  • all other substances can be printed by means of and the current collector by means of a screen printing process.
  • a screen printing technique allows the separator to be easily applied to the surface of the anode and / or cathode using, inter alia, the described geometrical shapes using a mesh-like screen.
  • the method may also include printing the third substance by means of an inkjet system.
  • the other substances as well as the current conductors can be printed by means of an injection system.
  • An inkjet system performs a printing process in which, for example, the separator is sprayed onto the surface of the anode and / or the cathode at a given distance from the anode and / or the cathode so that there is no contact between the injection system and the surface during printing to be printed.
  • an arrangement for a battery comprises a substrate layer having a surface and an anode disposed on the surface of the substrate
  • Substrate layer is disposed and having a surface facing away from the substrate layer.
  • the assembly further includes a cathode disposed on the surface of the substrate layer and having a surface facing away from the substrate layer, wherein the cathode is disposed on the surface of the substrate layer spaced from the anode.
  • the arrangement comprises at least one separator, which is arranged on the surface of the anode and / or the surface of the cathode and which has an electrically insulating property and which has a surface which faces the surface of the anode and / or the surface of the cathode is sublime.
  • the anode and the cathode are each printed on the substrate layer and at least one separator on the anode and / or the cathode.
  • the separator has, for example, a grid structure and / or a dot structure and / or a honeycomb structure and / or hatching.
  • the separator realize in a simple manner a desired distance between the anode and cathode in an activated state of the battery.
  • the at least one separator may also have other geometric shapes possess, based on a plan view perpendicular to the surface of the anode and / or the cathode realize a bearing surface and thereby maintain a distance between the anode and the cathode.
  • the separator may also cover the surface of the anode and / or the surface of the cathode over the entire surface.
  • the separator includes, for example, a superabsorbent polymeric substance.
  • blanket forming of the separator by means of a printing operation is beneficial if the separator comprises a superabsorbent polymeric substance and has a fissured structure.
  • the structure of the separator has channels which allow space for an electrolyte and an ion current between anode and cathode.
  • the assembly may further include a first current collector and a second current collector disposed on the surface of the substrate layer, wherein the first current collector is coupled to the anode and the second current collector is coupled to the cathode.
  • the current collectors may also be printed on the substrate layer and allow electrical coupling with products to be energized or applied to the voltage.
  • the assembly may additionally comprise an adhesive layer printed on the substrate layer and surrounding the anode and / or the cathode.
  • the assembly may comprise an electrolyte printed on the surface of the anode and / or the surface of the cathode.
  • the electrolyte in an activated operation of the device or a battery comprising an embodiment of the device, allows an ion current between the anode and the cathode and thereby a power supply to the device electrically
  • the substrate layer of the assembly between the anode and the cathode may have a perforation.
  • the perforation is formed symmetrically between the anode and the cathode and is equidistant from the anode and the cathode.
  • the anode and the cathode can be selectively arranged one above the other, wherein the at least one printed separator realizes a given distance between the anode and the cathode in accordance with its configuration.
  • the substrate layer has no perforation, so that the assembly can be folded even without perforation in order to arrange the anode and the cathode one above the other, for example to produce an activated state or operational state of a battery comprising the arrangement.
  • the method described above activates the previously described battery element and / or the previously described arrangement for a battery, thus enabling a ready-to-use state of a completely printed battery.
  • Figure 1 shows an embodiment of an arrangement for a battery in one
  • Figure 2 shows the embodiment of Figure 1 in an activated state in one
  • Figure 3 shows another embodiment of an arrangement for a battery in one
  • Figure 4 shows the embodiment of Figure 3 in an activated state in one
  • Figure 6 shows another embodiment of an arrangement for a battery in one
  • Figure 7 shows another embodiment of an arrangement for a battery in one
  • Figure 9 shows another embodiment of an arrangement for a battery in one
  • FIG. 10 shows an exemplary embodiment of a flowchart for manufacturing
  • Figure 1 shows an embodiment of an arrangement 1 for a battery in one
  • Top view comprising a substrate layer 3, an anode 11 and a cathode 21.
  • the supervision refers to the drawn coordinate system in the x and y direction.
  • the anode 11 and the cathode 21 are on a surface 5 of the substrate layer 3
  • the anode 11 has a surface 13 and is spaced from the cathode 21, which in turn has a surface 23.
  • the illustrated surfaces 5, 13 and 23 extend in the x-y plane with respect to the drawn coordinate system.
  • the substrate layer 3 has a perforation 7, which is formed symmetrically in the middle between the anode 11 and the cathode 21 in this embodiment.
  • the perforation 7 makes it possible, for example, to fold along the perforation 7 and thereby to arrange the anode and the cathode one above the other in order to activate the arrangement 1 or a battery comprising the arrangement 1. In this way, for example, the battery is placed in a ready state to enable a power supply of electrically coupled products.
  • the anode 11 has on its surface 13 a separator 31, which is arranged in the form of a dot structure on the anode 11. A dot structure represents in this
  • Embodiment is a regular arrangement of elements of the separator 31 in a dot-shaped grid.
  • the separator 31 is a dot structure realized by hemispherical or cylindrical elements which are arranged like columns on the surface 13 of the anode 11.
  • the separator 31 has a
  • the separator 31 realizes a given distance 35 between the anode 11 and the cathode 21 in an operation of an activated battery, in which the assembly 1 has been folded along the perforation 7 and thus the anode 11 and the cathode 21 are arranged one above the other.
  • the separator 31 is realized as a lacquer layer which has a thickness of more than 100 micrometers. In this case, the thickness relates to a geometry of the separator 31 in the z-direction, as shown for example in the following Figure 2.
  • This distance 35 between the anode 11 and the cathode 21, which is formed by means of the separator 31, is suitable for preventing a charge compensation or a short circuit of the activated battery and thus a controlled function and a targeted discharging of the arrangement 1 or the battery enable.
  • a separator 31 is configured on the anode 11, which realized in a folded state of the arrangement 1 a given distance 35 between the anode 11 and the cathode 21.
  • a separator 31 is formed on the surface 23 of the cathode 21.
  • the distance 35 between the anode 11 and the cathode 21 is given by the geometrical configuration and arrangement of both separators 31.
  • the distance 35 between the anode 11 and the cathode 21 is substantially equal to the thickness of the separator 31.
  • the substrate layer 3, the anode 11 and the cathode 21 are in this case
  • the substrate layer 3 is formed larger in the x- and y-direction than the anode 11 and the cathode 21.
  • the substrate layer 3 serves, for example, as a substrate for the anode 11 and the cathode 21 and is for example a PET film.
  • the anode 11 and the cathode 21 are of substantially equal size with respect to the x and y directions, so that the most congruent arrangement of an activated battery is possible.
  • the anode 11 and the cathode 21 are not of the same size and / or not rectangular, and the perforation 7 of the substrate layer 3 may not be arranged symmetrically in the middle between the anode 11 and the cathode 21.
  • the anode 11, the cathode 21 and the separator 31 are for example on the
  • Substrate layer 3 printed and allow up to the substrate layer 3, a fully printable battery element.
  • Figure 2 shows a further embodiment of the arrangement 1 for a battery in a folded or activated state.
  • the embodiment in Figure 2 represents a cross section of the arrangement 1 of Figure 1.
  • a cross section of the arrangement 1 of Figure 1 of Figure 1.
  • the electrolyte 51 is a medium of the arrangement 1, which allows an ion current between the anode 11 and the cathode 21 in an activated state of the battery.
  • a starting material of the electrolyte 51 is liquid or gel-like, and is printed on the surface 13 of the anode 11 and / or the surface 23 of the cathode 21, thereby filling the spaces not already covered by the separator 31.
  • the separator 31 is formed as hemispherical elements which protrude from the surface 13 of the anode 11 and realize a given distance 35 between the anode 11 and the cathode 21.
  • the layer thicknesses of the respective components are substantially the same size.
  • the layer thicknesses may vary, so that, for example, the anode 11 and the cathode 21 are formed the same thickness, but the separator 31 and the electrolyte 51 are formed twice as thick.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the arrangement 1 for a battery in a plan view, in which both the anode 11 and the cathode 21 have a separator 31.
  • the two separators 31 have a plurality of elements, each in a punctiform grid are arranged.
  • the anode 11 and the cathode 21 are formed substantially equal in size with respect to the drawn x- and y-direction, while the substrate layer 3 is formed larger and surrounds the electrodes.
  • the perforation 7 is formed symmetrically in the middle between the anode 11 and the cathode 21.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of the arrangement 1 for a battery in a cross section, which represents, for example, the arrangement 1 from FIG. 3 in a folded and activated state including an electrolyte 51.
  • the separators 31 each have hemispherical elements offset from one another. In this way, at a plurality of positions of the surface 13 of the anode 11 and the surface 23 of the cathode 21 a given distance 35 between the anode 11 and the cathode 21st
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of the arrangement 1 for a battery in a cross section, which essentially represents the arrangement 1 from FIG. 3 in a folded and activated state including an electrolyte 51.
  • the hemispherical-shaped separators 31 of the anode 11 and the cathode 21 are not offset, but arranged one above the other. In this way, a larger distance 35 between the anode 11 and the cathode 21 is realized in comparison to the embodiment in Figure 4.
  • the distance 35 does not correspond to the thickness of the separator or separators 31.
  • the gap between the anode 11 and the cathode 21 is also filled in this embodiment with an electrolyte 51, which allows an ion current and thereby a voltage supply.
  • Embodiment in Figure 5 associated non-folded arrangement 1, for example, hemispherical elements of the two separators 31, which are arranged mirror-symmetrically with respect to the perforation 7.
  • the arrangement of the elements of the two separators 31 in contrast is not mirror-symmetrical but offset with respect to the perforation.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of the arrangement 1 for a battery in a plan view, which has two separators 31 each in the form of a grid structure.
  • a grid structure is a periodic structure that can be built up from a periodic sequencing of a single unit.
  • This includes, for example, a square grid structure in which several squares are arranged next to one another.
  • a lattice structure is given by, for example, two groups of lattice lines, each containing parallel and spaced lattice lines, which may be equidistant and intersect with the lattice lines of the other group.
  • the grid lines of the two groups are aligned perpendicular to each other and the spacing of the respective grid lines of both groups is identical.
  • the grid lines of the separators 31 keep the anode 11 and the cathode 21 at a later activation of the arrangement 1 as walls at a distance.
  • the separators 31 are each formed as a square lattice structures, which are arranged substantially symmetrically with respect to the perforation 7. In a folded state of the arrangement 1, the two grid-shaped separators 31 are then arranged one above the other.
  • the separator or separators 31 may also be formed as a diamond-shaped grid structure, which may be constructed from a periodic arrangement of a rhombus. In other words, the respective grid lines intersect differently than with a rectangular or
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of the arrangement 1 for a battery in a plan view, which has one each with a separator 31 on the surface 13 of the anode 11 and one on the surface 23 of the cathode 21.
  • the structure of the separators 31 may be referred to as a line grid or as hatching.
  • the illustrated lines of a respective separator 31 are arranged in parallel and equidistant, while in each case the lines of one separator 31 are aligned perpendicular to the lines of the other separator 31.
  • the lines of a respective separator 31 may also have an alternating smaller and larger distance to the respectively adjacent line.
  • the distances between the lines must be one
  • FIG. 8 shows a further exemplary embodiment of the arrangement 1 for a battery in a plan view, each having a separator 31 on the surface 13 of the anode 11 and a separator 31 on the surface 23 of the cathode 21.
  • the separators in this case have a honeycomb structure which, for example represents a regular sequence of hexagons. Such a honeycomb structure can be substantially compared with the structure of a honeycomb.
  • Embodiments may have any geometric shapes, for example, a given area coverage of the surface 13 of the anode 11 and / or the surface 23 of the cathode 21 realize based on a plan view, as shown in the embodiments in Figure 1, Figure 3, Figure 6, Figure 7 and Figure 8. Distances and angles of the grid lines or points to each other can be configured as desired.
  • the device 1 or a battery which is a
  • a greater part of the surface 13 of the anode 11 and / or the surface 23 of the cathode 21 is made accessible to an electrolyte 51, which allows an ion current and thereby a power supply of connected products.
  • Figure 9 shows a further embodiment of the arrangement 1 for a battery in a plan view, which, in contrast to the previous embodiments, a second anode
  • the cathode 21 and the second anode 12 are spaced from the anode 11 and the second cathode 22 are disposed on a conductive layer 27.
  • the arrangement 1 has a first current conductor 15 and a second current conductor 25, the first current conductor 15 being electrically connected to the anode 11 and the second current conductor 25 being connected to the second cathode 22.
  • the current conductors 15 and 25 and the conductive layer 27 are printed over the entire surface, for example, on the surface 5 of the substrate layer 3 and allow easy connection to the power supply of suitable products.
  • the two current conductors 15 and 25 each have one
  • the second cathode 22 is printed on the planar element of the first Stromableiters 15, the anode 11 and on the planar element of the second Stromab conductor 25, the second cathode 22 is printed.
  • the second anode 12 and the cathode 21 are printed, wherein the second anode 12 is arranged at a distance from the cathode 21 on the conductive layer 27.
  • a separator 31 is printed on the second anode 12 and another separator 31 on the cathode 21. Both separators 31 have in this
  • Embodiment on a dot structure Embodiment on a dot structure.
  • the anode 11 and the cathode 21 as well as the first current conductor 15 together with a part of the conductive layer 27 form a first subcell 18.
  • the second anode 12 and the second cathode 22 and the second current conductor 25 together with a part of the conductive layer 27 form a second subcell 28.
  • the first subcell 18 and the second subcell 28 are apart from the conductive layer 27 spaced from each other on the
  • Substrate layer 3 is arranged, the substrate layer 3 has substantially symmetrically in the middle between the anode 11 and the cathode 21 and between the second cathode 22 and the second anode 12, the perforation 7, which enables a folding of the first subcell 18 and the second subcell 28.
  • the anode 11 and the cathode 21 and the second cathode 22 and the second anode 12 are arranged one above the other.
  • the two sub-cells 18, 28 are designed and arranged coordinated with each other and realize together a double cell of two
  • the adhesive layer 41 may be omitted or the adhesive layer 41 completely surrounds the two sub-cells 18 and 28.
  • the first current conductor 15 is, for example, a negative pole and the second current conductor 25 is thus a positive pole.
  • the current flows, for example in the technical sense
  • the substrate layer 3 is, for example, a PET film or another polymeric support, on which first a layer of silver, then carbon, then zinc (Zn) and manganese dioxide (Mn0 2 ), then an electrolyte 51 and finally the separators 31 are each printed in dot structure.
  • the electrolyte 51 is, for example, a wet zinc chloride (ZnCl 2 ) electrolyte gel comprising, among others, cellulose ethers, also called tylose.
  • the silver layer realized in this context, the conductive layer 27, Zn forms the second anode 12 and Mn0 2, the cathode 21.
  • the substrate layer 3 may alternatively be formed as a paper layer or paper and / or coated paper.
  • the carbon is used, for example, together with the silver as a current conductor.
  • the carbon is used as a barrier between silver and zinc / manganese dioxide, so that it does not lead to undesirable reactions. Carbon is then arranged, for example, all over under the cathode 21 and the second anode 12.
  • adhesive or separator material is arranged to separate the cathode 21 and the second anode 12 from each other and to avoid a short circuit across the electrolyte 51.
  • adhesive or separator material is arranged as a kind of frame around the cathode 21 and / or the second anode 12. Spaced to this part of the double cell, for example, symmetrically on the opposite side of the perforation 7 with respect to the illustrated plan view, first a layer of silver with two electrode lugs on the surface 5 of
  • Substrate layer 3 printed so as to form the first current collector 15 and the second current collector 25. Then carbon and finally Zn and Mn0 2 is printed on the silver layer or the first current conductor 15 and the second current collector 25 and thereby the anode 11 and the second cathode 22 are formed.
  • the printing of Zn, MnO 2 , carbon and / or silver means printing of printable inks or pastes containing Zn, MnO 2 , carbon and / or silver.
  • a battery element is produced or an arrangement 1 for a Zn / Mn0 2 battery realized, which can be brought by means of folding along the perforation 7 in an activated operative state.
  • FIG. 10 shows an exemplary embodiment of a flow chart for a method for producing a printable battery element.
  • a first step Sl the substrate layer 3 with perforation 7 and several printable substances are provided.
  • step S3 an electrically conductive substance is printed on the surface 5 of the substrate layer 3 and the first current conductor 15 and the second current conductor 25 are formed. In this way, a simple and cost-effective electrical connection for products to be supplied with energy is made possible during the manufacture of the battery element.
  • a first substance is printed on the first current collector 15 and a second substance is printed on the second current collector 25, thereby forming the anode 11 and the cathode 21.
  • the anode 11 is then, for example, with the first
  • a third substance which has an electrically insulating property, is printed on the surface 13 of the anode 11 and / or the surface 23 of the cathode 21, thereby forming at least one separator 31.
  • the method comprises, for example, printing the third substance and forming the at least one separator 31 in the form of a lacquer layer which has a lattice structure and / or
  • the formed separator 31 has, for example, a thickness greater than 100 micrometers.
  • the method may also include printing the third substance over the whole area and forming at least one separator 31 on the surface 13 of the anode 11 and / or the surface 23 of the cathode 21.
  • the third substance has, for example, a superabsorbent polymer substance.
  • a separator 31 is formed, which has a kind of fissured structure, which is designed such that even with a full-surface coverage of the surface 13 of the anode 11 and / or the surface 23 cathode 21 is sufficient space for an electrolyte 51, which the Voltage supply necessary ion current allows.
  • a fourth substance is printed on the surface 5 of the substrate layer 3, which has an adhesive property. By printing the fourth substance, the adhesive layer 41 is formed, which completely or only partially surrounds the anode 11 and / or the cathode 21. By means of the adhesive layer 41 is a simple sealing of the produced
  • the printed adhesive layer 41 may be formed, for example, at a distance from the anode 11 and / or the cathode 21, or may be partially or completely directly adjoined thereto. For a later application of the adhesive layer 41, this is covered with silicone paper, for example.
  • a fifth substance which has electrical conductivity, is applied to the surface 13 of the anode 11 and / or the surface 23 of FIG Printed cathode 21 and so the electrolyte 51 is formed.
  • the fifth substance and the electrolyte 51 formed therefrom may be liquid or gel-like, thereby enabling a good wetting of the surface 13 of the anode 11 and / or the surface 23 of the cathode, which advantageously has an effect on the ion current in an operation of the activated
  • Battery element can affect.
  • the electrolyte 51 may also be used in a printing operation together with the
  • Separator 31 are printed, so that the third substance, for example, a
  • the thus formed layer then has electrically insulating and electrically conductive portions, wherein the electrically insulating portions in an activated state of the battery realize a given distance 35 between anode 11 and cathode 21 and the electrically conductive portions conduct the ion current to a power supply for connected To provide products.
  • a completely printable battery element is made possible, for example, two current conductors 15 and 25, an anode 11, a cathode 21, at least one separator 31, one
  • Electrolytes 51 and an adhesive layer 41 comprises.
  • the method includes, for example, printing by means of a screen printing method or an inkjet system.
  • a screen printing process allows, for example, under
  • the separator 31 Using a mesh-like screen a simple application of the separator 31 on the surface 13 of the anode 11 and / or the surface 23 of the cathode 21, inter alia in the described geometric shapes of the embodiments of Figures 1 to 8.
  • the other layers also be printed by other printing methods, such as gravure or flexographic printing.

Abstract

The invention relates to a method for producing a battery element involving a providing of a substrate layer (3) with a surface (5), a first substance, a second substance and a third substance, having an electrically insulating characteristic. The method also involves an imprinting of the first substance onto the surface (5) of the substrate layer (3) and thereby forming an anode (11) having a surface (13) facing away from the substrate layer (3). The method further involves an imprinting of the second substance onto the surface (5) of the substrate layer (3) and thereby forming a cathode (21) having a surface (23) facing away from the substrate layer (3), wherein the cathode (21) is arranged on the surface (5) of the substrate layer (3) at a distance from the anode (11). In addition, the method involves an imprinting of the third substance on the surface (13) of the anode (11) and/or the surface (23) of the cathode (21) and thereby forming at least one separator (31) with a surface (33) that is raised in relation to the surface (13) of the anode (11) or the surface (23) of the cathode (21).

Description

Beschreibung  description
Verfahren zum Herstellen eines Batterieelements und Anordnung für eine Batterie Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Batterieelements sowie eine Anordnung für eine Batterie, die dazu geeignet sind, eine druckbare Batterie zu realisieren. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Aktivieren einer Batterie. Eine Vielzahl elektronischer Anwendungen erfordern Energiequellen mit hoher Flexibilität zum Beispiel in Bezug auf eine Dicke, eine geometrische Form und ein Gewicht der Energiequelle. In diesem Zusammenhang sind gedruckte Batterien eine kostengünstige und flexible Energiequelle die besonders für dünne und flexible Produkte geeignet sind, in denen sie leicht integriert werden können. Beispiele solcher Produkte sind Sensorkarten, intelligente Chips oder auch aktive RFID-Transponder The present invention relates to a method of manufacturing a battery element and to a device for a battery, which are suitable for realizing a printable battery. Moreover, the present invention relates to a method for activating a battery. A variety of electronic applications require power sources with high flexibility, for example, in terms of thickness, geometric shape and weight of the power source. In this context, printed batteries are an inexpensive and flexible source of energy that is particularly suitable for thin and flexible products in which they can be easily integrated. Examples of such products are sensor cards, intelligent chips or even active RFID transponders
Es ist eine Aufgabe ein Verfahren zum Herstellen eines Batterieelements sowie eine Anordnung für eine Batterie zu schaffen, die geeignet sind, auf einfache Weise eine druckbare Batterie zu realisieren. It is an object to provide a method of manufacturing a battery element and an arrangement for a battery that are capable of easily realizing a printable battery.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines Batterieelements ein Bereitstellen einer Substratschicht mit einer Oberfläche. Weiter werden eine erste Substanz, eine zweite Substanz und eine dritte Substanz bereitgestellt. Die dritte Substanz weist eine elektrisch isolierende Eigenschaft auf. Das Verfahren umfasst weiter ein Aufdrucken der ersten Substanz auf die Oberfläche der Substratschicht und dadurch Ausbilden einer Anode mit einer Oberfläche, die der Substratschicht abgewandt ist. Das Verfahren umfasst weiter ein Aufdrucken der zweiten Substanz auf die Oberfläche der Substratschicht und dadurch Ausbilden einer Kathode mit einer Oberfläche, die der Substratschicht abgewandt ist, wobei die Kathode auf der Oberfläche der According to a first aspect of the invention, a method of manufacturing a battery element comprises providing a substrate layer having a surface. Further, a first substance, a second substance, and a third substance are provided. The third substance has an electrically insulating property. The method further comprises printing the first substance onto the surface of the substrate layer and thereby forming an anode having a surface facing away from the substrate layer. The method further comprises printing the second substance on the surface of the substrate layer and thereby forming a cathode having a surface facing away from the substrate layer, wherein the cathode on the surface of the
Substratschicht beabstandet von der Anode aufgedruckt wird. Außerdem umfasst dasSubstrate layer is printed spaced from the anode. In addition, this includes
Verfahren ein Aufdrucken der dritten Substanz auf der Oberfläche der Anode und/oder auf der Oberfläche der Kathode und dadurch Ausbilden mindestens eines Separators mit einer Oberfläche, die gegenüber der Oberfläche der Anode oder der Oberfläche der Kathode erhaben ist. A method of printing the third substance on the surface of the anode and / or on the surface of the cathode and thereby forming at least one separator with a Surface raised above the surface of the anode or the surface of the cathode.
Auf diese Weise wird ein Verfahren zum Herstellen eines Batterieelements realisiert, das abgesehen von der Substratschicht eine vollständig druckbare Batterie ermöglicht. Mittels des beschriebenen Verfahrens wird auf einfache Weise ein kostengünstiges Herstellen eines Batterieelements ermöglicht, das zum Beispiel mittels eines Druckvorgangs gefertigt werden kann. Insbesondere das Aufdrucken des Separators schafft die Möglichkeit, das komplette Batterieelement mittels eines Druckvorgangs herzustellen. Ein zusätzlicher Herstellungsvorgang oder ein Maschinenwechsel, bei dem der Separator zum Beispiel gestanzt oder ausgeschnitten und dann auf der Anode und/oder der Kathode angeordnet werden könnte, kann somit eingespart werden. Dadurch wird ein Herstellungsverfahren für ein Batterieelement vereinfacht, beschleunigt und kostengünstiger. Das Verfahren umfasst beispielsweise ein Aufdrucken der dritten Substanz und Ausbilden des Separators in Form einer Gitterstruktur und/oder Wabenstruktur und/oder In this way, a method for producing a battery element is realized, which allows apart from the substrate layer, a fully printable battery. By means of the described method, a cost-effective production of a battery element is made possible in a simple manner, which can be manufactured for example by means of a printing process. In particular, the printing of the separator creates the possibility to produce the complete battery element by means of a printing operation. An additional manufacturing process or machine change, in which the separator could be punched or cut out, for example, and then placed on the anode and / or the cathode, can thus be saved. Thereby, a manufacturing method for a battery element is simplified, accelerated and cheaper. The method comprises, for example, printing the third substance and forming the separator in the form of a lattice structure and / or honeycomb structure and / or
Punktstruktur und/oder Schraffur. Dot structure and / or hatching.
Ein solches Verfahren realisiert verschiedene geometrische Ausgestaltungen des Such a method realizes various geometric configurations of the
Separators, die beispielsweise abhängig von der Art der Anwendung hinsichtlich eines Produkts, das mittels des Batterieelements mit elektrischer Energie versorgt werden soll, nutzbringend sein können. Eine Gitterstruktur ist zum Beispiel eine periodische Struktur, die aus einer periodischen Anreihung einer einzelnen Einheit aufgebaut werden kann. Dies umfasst beispielsweise eine quadratische Gitterstruktur, bei der mehrere Quadrate nebeneinander angeordnet sind. Anders formuliert ist eine Gitterstruktur zum Beispiel durch zwei Gruppen von Gitterlinien gegeben, die jeweils parallele und beabstandete Gitterlinien beinhalten, die äquidistant sein können und sich mit den Gitterlinien der jeweils anderen Gruppe kreuzen. Im Falle einer quadratischen Gitterstruktur sind die Gitterlinien der beiden Gruppen zueinander senkrecht ausgerichtet und der Abstand der jeweiligen Gitterlinien beider Gruppen ist identisch. Die Gitterlinien des Separators sind vorspringend und halten bei einer späteren Aktivierung des hergestellten Batterieelements die Anode und die Kathode wie Wände auf Abstand. Eine Gitterstruktur kann auch rautenförmig ausgebildet sein und aus einer periodischen Aneinanderreihung mehrerer Rauten aufgebaut werden. Oder anders formuliert, kreuzen sich die jeweiligen Gitterlinien der beiden oben beschriebenen Gruppen einerseits unter einem Winkel zwischen 0° und 90° und andererseits unter einem Winkel zwischen 90° und 180° zueinander. Separators, which may be useful, for example, depending on the type of application with respect to a product that is to be supplied by means of the battery element with electrical energy. For example, a grid structure is a periodic structure that can be built up from a periodic sequencing of a single unit. This includes, for example, a square grid structure in which several squares are arranged next to one another. In other words, a lattice structure is given for example by two groups of lattice lines, each containing parallel and spaced lattice lines which may be equidistant and intersect with the lattice lines of the other group. In the case of a square lattice structure, the grid lines of the two groups are aligned perpendicular to each other and the spacing of the respective grid lines of both groups is identical. The grid lines of the separator are projecting and keep at a later activation of the manufactured battery element, the anode and the cathode like walls at a distance. A grid structure may also be diamond-shaped and constructed from a periodic stringing together of several diamonds. In other words, the respective grid lines of the two groups described above intersect on the one hand at an angle between 0 ° and 90 ° and on the other hand at an angle between 90 ° and 180 ° to each other.
Eine Wabenstruktur kann zum Beispiel in einer regelmäßigen Aneinanderreihung von Sechsecken ausgebildet sein, sodass die Wabenstruktur im Wesentlichen der Struktur einer Bienenwabe entspricht. For example, a honeycomb structure may be formed in a regular row of hexagons, so that the honeycomb structure substantially corresponds to the structure of a honeycomb.
Eine Punktstruktur ist zum Beispiel eine spezielle Gitterstruktur, bei der beispielsweise Elemente des Separators regelmäßig in einem punktförmigen Raster angeordnet sind. Zum Beispiel ist der Separator als eine Punktstruktur von halbkugelförmigen oder A dot structure is for example a special lattice structure in which, for example, elements of the separator are regularly arranged in a punctiform grid. For example, the separator is a semi-spherical or point structure
zylinderförmigen Elementen realisiert und hält in einem Betrieb der gedruckten Batterie die beiden Elektroden wie Säulen auf Abstand. realizes cylindrical elements and holds in an operation of the printed battery, the two electrodes such as columns at a distance.
Auch eine Schraffur kann als Gitterstruktur verstanden werden, bei der der Separator in der Regel in Form von parallelen Gitterlinien ausgebildet ist, welche zum Beispiel ein Hatching can also be understood as a lattice structure, in which the separator is generally designed in the form of parallel grid lines, which for example include a
Liniengitter realisieren. Die Gitterlinien können dabei äquidistant zu einer jeweils benachbarten Gitterlinie angeordnet sein oder auch mit alternierendem kleineren und größeren Abstand zu der jeweils benachbarten Gitterlinie. Die Abstände zwischen den Gitterlinien müssen aber nicht regelmäßig sein, sondern können auch unregelmäßig variieren. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass der Separator materialabhängig auch eine beliebige geometrische Form besitzen kann. Dabei kann es zum Beispiel nutzbringend sein, wenn ein Teil der Oberfläche der Anode und/oder Kathode, die durch die geometrische Ausgestaltung des Separators bedeckt wird, kleiner ist als der restliche frei bleibende Teil der Oberfläche der Anode und/oder Kathode. In Bezug auf eine Punktstruktur des Separators entspricht der Teil der Oberfläche, die durch den Separator bedeckt wird, zum Beispiel der Summe der Flächen der einzelnen halbkugelförmigen Elemente, die auf der Anode und/oder der Kathode angeordnet sind. Anders formuliert wird zum Beispiel mittels der beschriebenen Strukturen des Separators eine geringe Flächendeckung der Oberfläche der Anode und/oder der Kathode erzielt. Die Flächendeckung ist beispielsweise der Quotient aus dem Teil der Oberfläche, die durch den Separator bedeckt wird, und dem Teil der Oberfläche, der frei bleibt. Abhängig von der geometrischen Ausgestaltung des Separators ist die Flächendeckung beispielsweise kleiner als 10 % oder kleiner als 20 % und größer als 0,01% oder 0,1%. Realize line grid. The grid lines can be arranged equidistant from a respective adjacent grid line or with alternating smaller and larger distance to the respective adjacent grid line. However, the distances between the grid lines do not have to be regular, but may vary irregularly. In this context, it should be noted that the separator material can also have any geometric shape. It may be useful, for example, if a part of the surface of the anode and / or cathode, which is covered by the geometric configuration of the separator, is smaller than the remaining remaining part of the surface of the anode and / or cathode. With respect to a dot structure of the separator, the part of the surface covered by the separator is, for example, the sum of the areas of the individual hemispherical elements arranged on the anode and / or the cathode. In other words, by means of the described structures of the separator, a low areal coverage of the surface of the anode and / or the cathode is achieved. The area coverage is, for example, the quotient of the part of the surface which is covered by the separator and the part of the surface which remains free. Depending on the geometric configuration of the separator, the area coverage is for example less than 10% or less than 20% and greater than 0.01% or 0.1%.
Abstände und Winkel der Gitterlinien oder Punkte zueinander können beliebig ausgebildet sein. Der aufgedruckte hervorstehende Separator realisiert auf diese Weise einen Distances and angles of the grid lines or points to each other can be configured as desired. The printed protruding separator realized in this way a
Vorsprung über der Oberfläche der Anode und/oder Kathode und somit einen Abstand zwischen der Anode und der Kathode in einem aktivierten Zustand des Batterieelements. Eine Aufgabe des Separators ist es folglich zu verhindern, dass sich die Anode und die Kathode berühren, um beispielsweise einem unkontrollierten Ladungsausgleich vorzubeugen oder einen Kurzschluss zu vermeiden. Außerdem ist aufgrund des durch den Separator realisierten Abstandes zwischen Anode und Kathode Platz für einen Elektrolyten vorhanden, welcher einen Ionenstrom und ein kontrolliertes Entladen der Batterie ermöglicht. In dem aktivierten Zustand des Batterieelements ist der Elektrolyt dann zum Beispiel zwischen der Anode und der Kathode angeordnet und benetzt den frei gebliebenen Teil der Oberfläche der Anode und/oder Kathode. Projection over the surface of the anode and / or cathode and thus a distance between the anode and the cathode in an activated state of the battery element. It is therefore an object of the separator to prevent the anode and the cathode from touching, for example in order to prevent uncontrolled charge equalization or to avoid a short circuit. In addition, due to the space between the anode and the cathode realized by the separator, there is room for an electrolyte which allows ionic current and controlled discharging of the battery. In the activated state of the battery element, the electrolyte is then arranged, for example, between the anode and the cathode and wets the remaining part of the surface of the anode and / or cathode.
Nutzbringende Geometrien des Separators, die in Bezug auf die Oberfläche der Anode und/oder der Kathode einen kleineren Teil bedecken und einen größeren Teil frei lassen, sind beispielsweise durch die beschriebenen Gitterstrukturen, Wabenstrukturen, Beneficial geometries of the separator, which cover a smaller part with respect to the surface of the anode and / or the cathode and leave a larger part free, are, for example, described by the described lattice structures, honeycomb structures,
Punktstrukturen und Schraffuren gegeben. Given dot structures and hatching.
Das Aufdrucken der dritten Substanz und das Ausbilden des Separators können auch einen Separator umfassen, der die Oberfläche der Anode und/oder die Oberfläche der Kathode vollflächig bedeckt. In diesem Zusammenhang weist der Separator eine geometrische Struktur auf, die eine relativ große Flächendeckung der Oberfläche der Anode und/oder Kathode realisiert. Beispielsweise ist die Flächendeckung größer als 90 %, größer als 80 % oder größer als 50 %. Dabei kann der Separator als eine einzige zusammenhängende Schicht ausgebildet sein oder auch als mehrere einzelne Teilflächen, die in der Summe eine relativ große The printing of the third substance and the formation of the separator may also include a separator which covers the surface of the anode and / or the surface of the cathode over the entire surface. In this context, the separator has a geometric structure that realizes a relatively large area coverage of the surface of the anode and / or cathode. For example, the coverage is greater than 90%, greater than 80%, or greater than 50%. In this case, the separator may be formed as a single continuous layer or as several individual faces, which in sum is a relatively large
Flächendeckung realisieren. Beispielsweise ist der Separator im Wesentlichen Realize area coverage. For example, the separator is essentially
deckungsgleich zu der Oberfläche der Anode und/oder der Kathode ausgebildet und deckt zum Beispiel bis zu 100 % der Oberfläche der Anode und/oder der Kathode ab. Alternativ hat die Flächendeckung zum Beispiel einen Wert zwischen 20 % und 50 %. formed congruent to the surface of the anode and / or the cathode and covers, for example, up to 100% of the surface of the anode and / or the cathode. Alternatively, the area coverage, for example, has a value between 20% and 50%.
Abhängig von dem Verfahren und dem Aufdrucken der dritten Substanz zum Ausbilden des Separators kann die Flächendeckung des Separators in Bezug auf die Oberfläche der Anode und/oder der Kathode auch andere Werte haben, sodass zum Beispiel je nach gewünschter Anwendung das Batterieelement mit einer vorgegebenen Flächendeckung des Separators hergestellt wird. Depending on the method and the printing of the third substance for forming the separator, the area coverage of the separator with respect to the surface of the anode and / or the cathode may also have other values, so that, for example, depending on the desired application, the battery element with a predetermined area coverage of Separators is produced.
Somit weist der Separator abhängig von dem verwendeten Material oder einer Thus, the separator depending on the material used or a
Materialkombination der dritten Substanz eine Struktur mit geringer oder mit großer Flächendeckung auf. Beispielsweise ist der Separator als saugfähige Druckschicht ausgebildet, die elektrisch isolierend wirkt und einen flüssigen Elektrolyten aufnehmen kann. Auf diese Weise wird ein vollflächiges Aufdrucken des Separators auf die Material combination of the third substance on a structure with little or with a large area coverage. For example, the separator is formed as an absorbent printing layer, which acts electrically insulating and can absorb a liquid electrolyte. In this way, a full-surface printing of the separator on the
Oberfläche der Anode und/oder der Kathode ermöglicht und zusätzlich ein Zugang für einen Elektrolyten zu der Oberfläche der Anode und der Kathode und ein gewünschter Ionenstrom realisiert. Surface of the anode and / or the cathode allows and additionally realized access for an electrolyte to the surface of the anode and the cathode and a desired ion current.
Zum Beispiel umfasst die dritte Substanz eine superabsorbierende Polymersubstanz. For example, the third substance comprises a superabsorbent polymer substance.
Superabsorbierende Polymersubstanzen sind spezielle Geliermittel, die beispielsweise pulverförmig ausgebildet sind und unter anderem aufgrund ihrer polymeren Superabsorbent polymer substances are special gelling agents which are, for example, pulverulent and, inter alia, owing to their polymeric properties
Netzwerkstruktur im Vergleich zu anderen Geliermitteln die Eigenschaft besitzen, relativ viel Feuchtigkeit aufzunehmen und diese über einen relativ langen Zeitraum zu speichern. Diese Eigenschaft wirkt sich vorteilhaft auf das Herstellen eines Batterieelements aus, weil ein Austrocken des Batterieelements vermindert und dadurch eine längere Haltbarkeit des Batterieelements oder der aktivierten Batterie realisiert wird.  Network structure compared to other gelling agents have the property to absorb a relatively large amount of moisture and store them over a relatively long period of time. This property has an advantageous effect on the production of a battery element, because a drying of the battery element is reduced and thereby a longer life of the battery element or the activated battery is realized.
Superabsorbierende Polymersubstanzen sind beispielsweise einem Lack oder einer Druckfarbe beigemischt, um eine druckfähige Paste zu realisieren. Der Separator, der mittels Aufdrucken der superabsorbierenden Polymersubstanz ausgebildet wird, weist eine zerklüftete poröse Struktur auf, die derart ausgebildet ist, dass selbst bei einer vollflächigen Bedeckung der Oberfläche der Anode und/oder Kathode genügend Räume für einen Elektrolyten und einen Ionenstrom vorhanden sind. Superabsorbent polymer substances are, for example, admixed with a lacquer or a printing ink in order to produce a printable paste. The separator, the is formed by printing the superabsorbent polymer substance, has a fissured porous structure which is formed such that even with a full-surface coverage of the surface of the anode and / or cathode sufficient spaces for an electrolyte and an ionic current are present.
Darüber hinaus kann das Aufdrucken der dritten Substanz auch einen Elektrolyten umfassen, sodass der Separator und der Elektrolyt in einem Druckvorgang ausgebildet werden. Beispielsweise umfasst die dritte Substanz eine superabsorbierende Moreover, the printing of the third substance may also include an electrolyte, so that the separator and the electrolyte are formed in one printing operation. For example, the third substance comprises a superabsorbent
Polymersubstanz und eine fünfte Substanz, die ein Ausgangsstoff für den Elektrolyten ist. Polymer substance and a fifth substance which is a starting material for the electrolyte.
Das Verfahren umfasst zum Beispiel auch ein Aufdrucken eines ersten Stromableiters und eines zweiten Stromab leiters auf der Oberfläche der Substratschicht, wobei der erste Stromableiter mit der Anode und der zweite Stromableiter mit der Kathode elektrisch verbunden ist. The method also includes, for example, printing a first current collector and a second downstream conductor on the surface of the substrate layer, wherein the first current collector is electrically connected to the anode and the second current collector is electrically connected to the cathode.
Auf diese Weise wird beim Herstellen des Batterieelements ein einfacher und In this way, in the manufacture of the battery element is a simple and
kostengünstiger Anschluss der Anode und der Kathode mit zu energieversorgenden Produkten ermöglicht. Das Verfahren kann auch ein Bereitstellen und Aufdrucken einer vierten Substanz umfassen, die eine adhäsive Eigenschaft aufweist. Mittels Aufdrucken der vierten Substanz auf der Oberfläche der Substratschicht wird eine Klebeschicht ausgebildet, die die Anode und/oder die Kathode umgibt. Die Klebeschicht wird um die Anode und/oder Kathode auf die Substratschicht aufgedruckt, um zum Beispiel ein einfaches Versiegeln des Batterieelements oder der aktivierten Batterie zu ermöglichen. Beispielsweise umgibt die Klebeschicht die Anode und/oder Kathode partiell oder vollständig. Die aufgedruckte Klebeschicht kann beispielsweise beabstandet zu der Anode und/oder der Kathode ausgebildet sein oder kann teilweise oder vollständig direkt an diesen angrenzen. cost-effective connection of the anode and the cathode with energy-supplying products allows. The method may also include providing and printing a fourth substance having an adhesive property. By means of printing the fourth substance on the surface of the substrate layer, an adhesive layer is formed, which surrounds the anode and / or the cathode. The adhesive layer is printed around the anode and / or cathode on the substrate layer to allow, for example, easy sealing of the battery element or the activated battery. For example, the adhesive layer surrounds the anode and / or cathode partially or completely. The printed adhesive layer may be formed, for example, spaced from the anode and / or the cathode, or may be partially or completely directly adjacent thereto.
Das Verfahren kann weiter ein Bereitstellen und Aufdrucken einer fünften Substanz umfassen, die elektrische Leitfähigkeit aufweist. Mittels Aufdrucken der fünften Substanz auf der Oberfläche der Anode und/oder der Oberfläche der Kathode wird ein Elektrolyt ausgebildet. The method may further comprise providing and printing a fifth substance having electrical conductivity. By imprinting the fifth substance An electrolyte is formed on the surface of the anode and / or the surface of the cathode.
Der Elektrolyt ist ein Medium des Batterieelements, das im Zustand der aktivierten Batterie einen Ionenstrom zwischen der Anode und der Kathode ermöglicht. Mittels des beschriebenen Verfahrens wird somit eine vollständig druckbare Batterie ermöglicht, welche zum Beispiel Stromab leiter, Anode, Kathode, Separator, Elektrolyt und The electrolyte is a medium of the battery element, which allows an ion current between the anode and the cathode in the state of the activated battery. By means of the method described thus a completely printable battery is possible, which, for example, Stromab conductor, anode, cathode, separator, electrolyte and
Klebeschicht umfasst. Mittels Aufdrucken der fünften Substanz auf die Oberfläche der Anode und/oder der Kathode füllt der Elektrolyt beispielsweise die Räume auf, die nicht bereits durch den Separator bedeckt sind. Adhesive layer comprises. By means of printing the fifth substance on the surface of the anode and / or the cathode, the electrolyte fills in, for example, the spaces which are not already covered by the separator.
Alternativ kann der Elektrolyt auch in einem Druckvorgang zusammen mit dem Separator aufgedruckt werden, sodass die dritte Substanz zum Beispiel eine superabsorbierendeAlternatively, the electrolyte can also be printed in a printing process together with the separator, so that the third substance, for example, a superabsorbent
Polymersubstanz und die fünfte Substanz umfasst. Die dadurch ausgebildete Schicht weist dann elektrisch isolierende und elektrisch leitfähige Abschnitte auf, wobei die elektrisch isolierenden Abschnitte in einem aktivierten Zustand der Batterie einen gegebenen Abstand zwischen Anode und Kathode realisieren und die elektrisch leitfähigen Abschnitte den Ionenstrom leiten, um eine Spannungsversorgung für angeschlossene Produkte bereitzustellen. Polymer substance and the fifth substance comprises. The layer formed thereby has electrically insulating and electrically conductive sections, the electrically insulating sections realizing a given distance between anode and cathode in an activated state of the battery and the electrically conductive sections conducting the ion current in order to provide a power supply for connected products.
Das Verfahren umfasst zum Beispiel ein Aufdrucken der dritten Substanz mittels eines Siebdruckverfahrens. Darüber hinaus können auch alle weiteren Substanzen mittels sowie die Stromableiter mittels eines Siebdruckverfahrens aufgedruckt werden. The method includes, for example, printing the third substance by means of a screen printing method. In addition, all other substances can be printed by means of and the current collector by means of a screen printing process.
Ein Siebdruckverfahren ermöglicht zum Beispiel unter Verwendung eines maschenartigen Siebs ein einfaches Auftragen des Separators auf die Oberfläche der Anode und/oder der Kathode unter anderem in den beschriebenen geometrischen Formen. For example, a screen printing technique allows the separator to be easily applied to the surface of the anode and / or cathode using, inter alia, the described geometrical shapes using a mesh-like screen.
Das Verfahren kann auch ein Aufdrucken der dritten Substanz mittels eines Inkjetsystems umfassen. Auch die weiteren Substanzen sowie die Stromableiter können mittels eines Injektsystems aufgedruckt werden. Ein Inkjetsystem führt ein Druckverfahren aus, bei dem zum Beispiel der Separator mit einem gegebenen Abstand zu der Anode und/oder der Kathode auf die Oberfläche der Anode und/oder der Kathode aufgesprüht wird, sodass beim Aufdrucken kein Kontakt zwischen dem Injektsystem und der Oberfläche besteht, die bedruckt werden soll. The method may also include printing the third substance by means of an inkjet system. The other substances as well as the current conductors can be printed by means of an injection system. An inkjet system performs a printing process in which, for example, the separator is sprayed onto the surface of the anode and / or the cathode at a given distance from the anode and / or the cathode so that there is no contact between the injection system and the surface during printing to be printed.
Das Verfahren kann auch ein Aufdrucken der beschriebenen Substanzen mittels eines Schablonendruckverfahrens umfassen. Ein Schablonendruckverfahren ist gegebenenfalls nutzbringend, um gewünschte Schichtdicken der auszubildenden Schichten zu realisieren. Gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung umfasst eine Anordnung für eine Batterie eine Substratschicht mit einer Oberfläche und eine Anode, die auf der Oberfläche der The method may also include printing the described substances by means of a stencil printing process. A stencil printing process may be useful in order to realize desired layer thicknesses of the layers to be formed. According to a second aspect of the invention, an arrangement for a battery comprises a substrate layer having a surface and an anode disposed on the surface of the substrate
Substratschicht angeordnet ist und die eine Oberfläche aufweist, die der Substratschicht abgewandt ist. Die Anordnung umfasst weiter eine Kathode, die auf der Oberfläche der Substratschicht angeordnet ist und die eine Oberfläche aufweist, die der Substratschicht abgewandt ist, wobei die Kathode auf der Oberfläche der Substratschicht beabstandet von der Anode angeordnet ist. Darüber hinaus umfasst die Anordnung mindestens einen Separator, der auf der Oberfläche der Anode und/oder der Oberfläche der Kathode angeordnet ist und der eine elektrisch isolierende Eigenschaft aufweist und der eine Oberfläche aufweist, die gegenüber der Oberfläche der Anode und/oder der Oberfläche der Kathode erhaben ist. In diesem Zusammenhang sind die Anode und die Kathode jeweils auf der Substratschicht und mindestens ein Separator auf der Anode und/oder der Kathode aufgedruckt. Substrate layer is disposed and having a surface facing away from the substrate layer. The assembly further includes a cathode disposed on the surface of the substrate layer and having a surface facing away from the substrate layer, wherein the cathode is disposed on the surface of the substrate layer spaced from the anode. In addition, the arrangement comprises at least one separator, which is arranged on the surface of the anode and / or the surface of the cathode and which has an electrically insulating property and which has a surface which faces the surface of the anode and / or the surface of the cathode is sublime. In this context, the anode and the cathode are each printed on the substrate layer and at least one separator on the anode and / or the cathode.
Auf diese Weise wird eine Anordnung für eine Batterie realisiert, die ein vollständig gedrucktes Batterieelement beschreibt, das eine kostengünstige Energiequelle zur In this way, an arrangement for a battery is realized, which describes a fully printed battery element, which is a cost-effective energy source for
Spannungsversorgung für eine Vielzahl von Produkten ermöglicht. Power supply for a variety of products allows.
Der Separator weist zum Beispiel eine Gitterstruktur und/oder eine Punktstruktur und/oder eine Wabenstruktur und/oder eine Schraffur auf. The separator has, for example, a grid structure and / or a dot structure and / or a honeycomb structure and / or hatching.
Solche Strukturen des Separators realisieren auf einfache Weise einen gewünschten Abstand zwischen Anode und Kathode in einem aktivierten Zustand der Batterie. Der mindestens eine Separator kann aber materialabhängig auch andere geometrische Formen besitzen, die bezogen auf eine Aufsicht senkrecht zu der Oberfläche der Anode und/oder der Kathode eine Auflagefläche realisieren und dadurch einen Abstand zwischen der Anode und der Kathode aufrechterhalten. Der Separator kann die Oberfläche der Anode und/oder die Oberfläche der Kathode auch vollflächig bedecken. Such structures of the separator realize in a simple manner a desired distance between the anode and cathode in an activated state of the battery. However, depending on the material, the at least one separator may also have other geometric shapes possess, based on a plan view perpendicular to the surface of the anode and / or the cathode realize a bearing surface and thereby maintain a distance between the anode and the cathode. The separator may also cover the surface of the anode and / or the surface of the cathode over the entire surface.
Der Separator umfasst zum Beispiel eine superabsorbierende Polymersubstanz. Ein vollflächiges Ausbilden des Separators mittels eines Druckvorgangs ist beispielsweise nutzbringend, wenn der Separator eine superabsorbierende Polymersubstanz umfasst und eine zerklüftete Struktur aufweist. Die Struktur des Separators weist trotz vollflächiger Bedeckung der Oberfläche der Anode und/oder der Kathode Kanäle auf, die Raum für einen Elektrolyten und einen Ionenstrom zwischen Anode und Kathode ermöglichen. The separator includes, for example, a superabsorbent polymeric substance. For example, blanket forming of the separator by means of a printing operation is beneficial if the separator comprises a superabsorbent polymeric substance and has a fissured structure. Despite covering the surface of the anode and / or the cathode over the entire surface, the structure of the separator has channels which allow space for an electrolyte and an ion current between anode and cathode.
Die Anordnung kann außerdem einen ersten Stromableiter und einen zweiten Stromableiter aufweisen, die auf der Oberfläche der Substratschicht angeordnet sind, wobei der erste Stromableiter mit der Anode und der zweite Stromableiter mit der Kathode gekoppelt ist. Die Stromableiter können auch auf der Substratschicht aufgedruckt sein und ermöglichen eine elektrische Kopplung mit Produkten, die mit Energie versorgt oder an die Spannung angelegt werden sollen. The assembly may further include a first current collector and a second current collector disposed on the surface of the substrate layer, wherein the first current collector is coupled to the anode and the second current collector is coupled to the cathode. The current collectors may also be printed on the substrate layer and allow electrical coupling with products to be energized or applied to the voltage.
Die Anordnung kann zusätzlich eine Klebeschicht umfassen, die auf der Substratschicht aufgedruckt ist und die die Anode und/oder die Kathode umgibt. The assembly may additionally comprise an adhesive layer printed on the substrate layer and surrounding the anode and / or the cathode.
Außerdem kann die Anordnung einen Elektrolyten umfassen, der auf der Oberfläche der Anode und/oder der Oberfläche der Kathode aufgedruckt ist. Der Elektrolyt ermöglicht in einem aktivierten Betrieb der Anordnung oder einer Batterie, die eine Ausgestaltung der Anordnung umfasst, einen Ionenstrom zwischen der Anode und der Kathode und dadurch eine Energieversorgung an der Anordnung elektrisch In addition, the assembly may comprise an electrolyte printed on the surface of the anode and / or the surface of the cathode. The electrolyte, in an activated operation of the device or a battery comprising an embodiment of the device, allows an ion current between the anode and the cathode and thereby a power supply to the device electrically
angeschlossener Produkte. Darüber hinaus kann die Substratschicht der Anordnung zwischen der Anode und der Kathode eine Perforation aufweisen. connected products. In addition, the substrate layer of the assembly between the anode and the cathode may have a perforation.
Auf diese Weise wird eine Anordnung für eine Batterie realisiert, die auf einfache Weise ein Aktivieren der Batterie ermöglicht. Beispielsweise wird die Perforation symmetrisch zwischen der Anode und der Kathode ausgebildet und weist einen gleichen Abstand zu der Anode und der Kathode auf. Mittels Falzen der Substratschicht entlang der Perforation können die Anode und die Kathode gezielt übereinander angeordnet werden, wobei der mindestens eine aufgedruckte Separator entsprechend seiner Ausgestaltung einen gegebenen Abstand zwischen der Anode und der Kathode realisiert. In this way, an arrangement for a battery is realized, which allows a simple way to activate the battery. For example, the perforation is formed symmetrically between the anode and the cathode and is equidistant from the anode and the cathode. By means of folding the substrate layer along the perforation, the anode and the cathode can be selectively arranged one above the other, wherein the at least one printed separator realizes a given distance between the anode and the cathode in accordance with its configuration.
In weiteren Ausgestaltungen weist die Substratschicht keine Perforation auf, sodass ein Falzen der Anordnung auch ohne Perforation erfolgen kann, um die Anode und die Kathode übereinander anzuordnen und so zum Beispiel einen aktivierten Zustand oder betriebsbereiten Zustand einer Batterie herzustellen, die die Anordnung umfasst. In further embodiments, the substrate layer has no perforation, so that the assembly can be folded even without perforation in order to arrange the anode and the cathode one above the other, for example to produce an activated state or operational state of a battery comprising the arrangement.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Aktivieren einer Batterie unter Verwendung einer Anordnung nach einer der zuvor beschriebenen According to a third aspect of the invention, a method of activating a battery using an arrangement according to one of the previously described
Ausgestaltungen des zweiten Aspekts ein Falzen der Substratschicht zwischen der Anode und der Kathode und dadurch Anordnen des mindestens einen Separators zwischen der Anode und der Kathode. Embodiments of the second aspect of a folding of the substrate layer between the anode and the cathode and thereby arranging the at least one separator between the anode and the cathode.
Auf diese Weise wird mittels des Verfahrens das zuvor beschriebene Batterieelement und/oder die zuvor beschriebene Anordnung für eine Batterie aktiviert und somit ein betriebsbereiter Zustand einer vollständig gedruckten Batterie ermöglicht. In this way, the method described above activates the previously described battery element and / or the previously described arrangement for a battery, thus enabling a ready-to-use state of a completely printed battery.
Darüber hinaus ist es auch möglich mehrere Anoden und/oder Kathoden mittels der beschriebenen Verfahren herzustellen und auf der Substratschicht anzuordnen oder aufzudrucken. Auf diese Weise ist es möglich, eine Serien- oder Reihenschaltung mehrerer Batterieelemente zu realisieren, um so beispielsweise eine Gesamtkapazität zu erhöhen gegenüber einer Kapazität eines einzelnen Batterieelements oder einer einzelnen In addition, it is also possible to produce a plurality of anodes and / or cathodes by means of the described method and to arrange or print on the substrate layer. In this way, it is possible to realize a serial or series connection of a plurality of battery elements, so as to increase, for example, a total capacity compared to a capacity of a single battery element or a single
Anordnung für eine Batterie. Somit ist es auf einfache Weise möglich, eine vollständig druckbare Serienschaltung von Batterieelementen zu realisieren, welche eine entsprechend höhere Spannungsversorgung für anzuschließende Produkte ermöglicht. Gegebenenfalls sind in diesem Zusammenhang mehrere Perforationen der Substratschicht vorhanden, die ein Falzen und Aktivieren einer solchen Serienschaltung ermöglichen. Darüber hinaus sind die beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines Batterieelements gemäß dem ersten Aspekt und die beschriebenen Anordnungen für eine Batterie gemäß dem zweiten Aspekt sowohl für nicht wieder aufladbare Batterien (Primärzellen) als auch für wieder aufladbare Batterien (Sekundärzellen) anwendbar. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Arrangement of a battery. Thus, it is easily possible to realize a fully printable series circuit of battery elements, which a corresponding higher voltage supply for products to be connected. Optionally, a plurality of perforations of the substrate layer are present in this context, which allow folding and activating such a series connection. Moreover, the described methods for manufacturing a battery element according to the first aspect and the described arrangements for a battery according to the second aspect are applicable to both non-rechargeable batteries (primary cells) and rechargeable batteries (secondary cells). Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings. Show it:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung für eine Batterie in einer Figure 1 shows an embodiment of an arrangement for a battery in one
Aufsicht,  At sight,
Figur 2 das Ausführungsbeispiel nach Figur 1 in einem aktivierten Zustand in einem Figure 2 shows the embodiment of Figure 1 in an activated state in one
Querschnitt,  Cross-section,
Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anordnung für eine Batterie in einer Figure 3 shows another embodiment of an arrangement for a battery in one
Aufsicht,  At sight,
Figur 4 das Ausführungsbeispiel nach Figur 3 in einem aktivierten Zustand in einem Figure 4 shows the embodiment of Figure 3 in an activated state in one
Querschnitt, Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anordnung in einem aktivierten  Cross-section, Figure 5 shows another embodiment of an arrangement in an activated
Zustand in einem Querschnitt,  State in a cross section,
Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anordnung für eine Batterie in einer Figure 6 shows another embodiment of an arrangement for a battery in one
Aufsicht,  At sight,
Figur 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anordnung für eine Batterie in einer Figure 7 shows another embodiment of an arrangement for a battery in one
Aufsicht, Figur 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anordnung für eine Batterie in einer Aufsicht, At sight, 8 shows a further embodiment of an arrangement for a battery in a plan view,
Figur 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anordnung für eine Batterie in einer Figure 9 shows another embodiment of an arrangement for a battery in one
Aufsicht,  At sight,
Figur 10 ein Ausführungsbeispiel für ein Ablaufdiagramm zum Herstellen und FIG. 10 shows an exemplary embodiment of a flowchart for manufacturing and
Aktivieren eines Batterieelements. Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.  Activate a battery element. Elements of the same construction or function are identified across the figures with the same reference numerals.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung 1 für eine Batterie in einer Figure 1 shows an embodiment of an arrangement 1 for a battery in one
Aufsicht, die eine Substratschicht 3, eine Anode 11 und eine Kathode 21 umfasst. Die Aufsicht bezieht sich auf das eingezeichnete Koordinatensystem in x- und y- Richtung. Die Anode 11 und die Kathode 21 sind auf einer Oberfläche 5 der Substratschicht 3 Top view comprising a substrate layer 3, an anode 11 and a cathode 21. The supervision refers to the drawn coordinate system in the x and y direction. The anode 11 and the cathode 21 are on a surface 5 of the substrate layer 3
angeordnet, beispielsweise aufgedruckt. Die Anode 11 weist eine Oberfläche 13 auf und ist beabstandet zu der Kathode 21 angeordnet, die wiederum eine Oberfläche 23 aufweist. Die dargestellten Oberflächen 5, 13 und 23 erstrecken sich in Bezug auf das eingezeichnete Koordinatensystem in der x-y-Ebene. arranged, for example, printed. The anode 11 has a surface 13 and is spaced from the cathode 21, which in turn has a surface 23. The illustrated surfaces 5, 13 and 23 extend in the x-y plane with respect to the drawn coordinate system.
Zwischen der Anode 11 und der Kathode 21 weist die Substratschicht 3 eine Perforation 7 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel symmetrisch mittig zwischen der Anode 11 und der Kathode 21 ausgebildet ist. Die Perforation 7 ermöglicht beispielsweise ein Falzen entlang der Perforation 7 und dadurch ein übereinander Anordnen der Anode und der Kathode, um die Anordnung 1 oder eine Batterie, welche die Anordnung 1 umfasst, zu aktivieren. Auf diese Weise wird die Batterie zum Beispiel in einen betriebsbereiten Zustand versetzt, um eine Energieversorgung elektrisch koppelbarer Produkte zu ermöglichen. Die Anode 11 weist auf ihrer Oberfläche 13 einen Separator 31 auf, der in Form einer Punktstruktur auf der Anode 11 angeordnet ist. Eine Punktstruktur stellt in diesem Between the anode 11 and the cathode 21, the substrate layer 3 has a perforation 7, which is formed symmetrically in the middle between the anode 11 and the cathode 21 in this embodiment. The perforation 7 makes it possible, for example, to fold along the perforation 7 and thereby to arrange the anode and the cathode one above the other in order to activate the arrangement 1 or a battery comprising the arrangement 1. In this way, for example, the battery is placed in a ready state to enable a power supply of electrically coupled products. The anode 11 has on its surface 13 a separator 31, which is arranged in the form of a dot structure on the anode 11. A dot structure represents in this
Ausführungsbeispiel eine regelmäßige Anordnung von Elementen des Separators 31 in einem punktförmigen Raster dar. Zum Beispiel ist der Separator 31 als eine Punktstruktur von halbkugelförmigen oder zylinderförmigen Elementen realisiert, die wie Säulen auf der Oberfläche 13 der Anode 11 angeordnet sind. Dabei weist der Separator 31 eine Embodiment is a regular arrangement of elements of the separator 31 in a dot-shaped grid. For example, the separator 31 is a dot structure realized by hemispherical or cylindrical elements which are arranged like columns on the surface 13 of the anode 11. In this case, the separator 31 has a
Oberfläche 33 auf, die gegenüber der Oberfläche 13 der Anode 11 erhaben ist und somit hervortritt. Auf diese Weise realisiert der Separator 31 einen gegebenen Abstand 35 zwischen der Anode 11 und der Kathode 21 in einem Betrieb einer aktivierten Batterie, in dem die Anordnung 1 entlang der Perforation 7 gefalzt wurde und somit die Anode 11 und die Kathode 21 übereinander angeordnet sind. Beispielsweise ist der Separator 31 als Lackschicht realisiert, die eine Dicke von mehr als 100 Mikrometern aufweist. Dabei bezieht sich die Dicke auf eine Geometrie des Separators 31 in z-Richtung, wie sie beispielsweise in der nachfolgenden Figur 2 eingezeichnet ist. Surface 33, which is raised relative to the surface 13 of the anode 11 and thus emerges. In this way, the separator 31 realizes a given distance 35 between the anode 11 and the cathode 21 in an operation of an activated battery, in which the assembly 1 has been folded along the perforation 7 and thus the anode 11 and the cathode 21 are arranged one above the other. For example, the separator 31 is realized as a lacquer layer which has a thickness of more than 100 micrometers. In this case, the thickness relates to a geometry of the separator 31 in the z-direction, as shown for example in the following Figure 2.
Dieser Abstand 35 zwischen der Anode 11 und der Kathode 21, der mittels des Separators 31 ausgebildet wird, ist geeignet, um einen Ladungsausgleich oder einen Kurzschluss der aktivierten Batterie zu verhindern und somit eine kontrollierte Funktion und ein gezieltes Entladen der Anordnung 1 oder der Batterie zu ermöglichen. In diesem This distance 35 between the anode 11 and the cathode 21, which is formed by means of the separator 31, is suitable for preventing a charge compensation or a short circuit of the activated battery and thus a controlled function and a targeted discharging of the arrangement 1 or the battery enable. In this
Ausführungsbeispiel in Figur 1 ist ein Separator 31 auf der Anode 11 ausgestaltet, welcher in einem gefalzten Zustand der Anordnung 1 einen gegebenen Abstand 35 zwischen Anode 11 und Kathode 21 realisiert. Alternativ oder zusätzlich ist ein Separator 31 auf der Oberfläche 23 der Kathode 21 ausgebildet. In einem Falle, dass zwei Separatoren 31 ausgebildet sind, ist in einem gefalzten Zustand der Anordnung 1 der Abstand 35 zwischen Anode 11 und Kathode 21 durch die geometrische Ausgestaltung und Anordnung beider Separatoren 31 gegeben. In dem Fall, dass nur ein Separator 31 ausgebildet ist, entspricht der Abstand 35 zwischen der Anode 11 und der Kathode 21 im Wesentlichen der Dicke des Separators 31.  Embodiment in Figure 1, a separator 31 is configured on the anode 11, which realized in a folded state of the arrangement 1 a given distance 35 between the anode 11 and the cathode 21. Alternatively or additionally, a separator 31 is formed on the surface 23 of the cathode 21. In a case where two separators 31 are formed, in a folded state of the arrangement 1, the distance 35 between the anode 11 and the cathode 21 is given by the geometrical configuration and arrangement of both separators 31. In the case where only one separator 31 is formed, the distance 35 between the anode 11 and the cathode 21 is substantially equal to the thickness of the separator 31.
Die Substratschicht 3, die Anode 11 und die Kathode 21 sind in diesem The substrate layer 3, the anode 11 and the cathode 21 are in this
Ausführungsbeispiel in Bezug auf das eingezeichnete Koordinatensystem rechteckig ausgestaltet. Außerdem ist die Substratschicht 3 in x- und y-Richtung größer ausgebildet als die Anode 11 und die Kathode 21. Die Substratschicht 3 dient zum Beispiel als Trägermaterial für die Anode 11 und die Kathode 21 und ist zum Beispiel eine PET-Folie. Die Anode 11 und Kathode 21 sind in Bezug auf die x- und y-Richtung im Wesentlichen gleichgroß ausgebildet, sodass eine möglichst deckungsgleiche Anordnung einer aktivierten Batterie möglich ist. In weiteren Ausgestaltungen der Anordnung 1 sind die Anode 11 und die Kathode 21 gegebenenfalls nicht gleichgroß und/oder nicht rechteckig ausgebildet und die Perforation 7 der Substratschicht 3 ist gegebenenfalls nicht symmetrisch mittig zwischen der Anode 11 und der Kathode 21 angeordnet. Die Anode 11, die Kathode 21 und der Separator 31 sind beispielsweise auf die Embodiment with respect to the drawn coordinate system designed rectangular. In addition, the substrate layer 3 is formed larger in the x- and y-direction than the anode 11 and the cathode 21. The substrate layer 3 serves, for example, as a substrate for the anode 11 and the cathode 21 and is for example a PET film. The anode 11 and the cathode 21 are of substantially equal size with respect to the x and y directions, so that the most congruent arrangement of an activated battery is possible. In further embodiments of the arrangement 1, the Optionally, the anode 11 and the cathode 21 are not of the same size and / or not rectangular, and the perforation 7 of the substrate layer 3 may not be arranged symmetrically in the middle between the anode 11 and the cathode 21. The anode 11, the cathode 21 and the separator 31 are for example on the
Substratschicht 3 aufgedruckt und ermöglichen bis auf die Substratschicht 3 eine vollständig druckbares Batterieelement. Substrate layer 3 printed and allow up to the substrate layer 3, a fully printable battery element.
Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung 1 für eine Batterie in einem gefalzten oder aktivierten Zustand. Beispielsweise repräsentiert das Ausführungsbeispiel in Figur 2 einen Querschnitt der Anordnung 1 aus Figur 1. Zusätzlich ist ein Figure 2 shows a further embodiment of the arrangement 1 for a battery in a folded or activated state. For example, the embodiment in Figure 2 represents a cross section of the arrangement 1 of Figure 1. In addition, a
Koordinatensystem mit z- und x-Richtung eingezeichnet. Außerdem umfasst die Coordinate system with z- and x-direction drawn. In addition, the includes
Anordnung 1 einen Elektrolyten 51, der zwischen der Anode 11 und der Kathode 21 angeordnet ist und den Separator 31 umgibt. Arrangement 1, an electrolyte 51 which is disposed between the anode 11 and the cathode 21 and surrounds the separator 31.
Der Elektrolyt 51 ist ein Medium der Anordnung 1 , das in einem aktivierten Zustand der Batterie einen Ionenstrom zwischen der Anode 11 und der Kathode 21 ermöglicht. The electrolyte 51 is a medium of the arrangement 1, which allows an ion current between the anode 11 and the cathode 21 in an activated state of the battery.
Beispielsweise ist ein Ausgangsstoff des Elektrolyten 51 flüssig oder gelartig und wird auf die Oberfläche 13 der Anode 11 und/oder die Oberfläche 23 der Kathode 21 aufgedruckt und füllt dadurch die Räume auf, die nicht bereits durch den Separator 31 bedeckt sind. For example, a starting material of the electrolyte 51 is liquid or gel-like, and is printed on the surface 13 of the anode 11 and / or the surface 23 of the cathode 21, thereby filling the spaces not already covered by the separator 31.
In dem dargestellten Querschnitt in Figur 2 ist zu erkennen, dass der Separator 31 als halbkugelförmige Elemente ausgebildet ist, die von der Oberfläche 13 von der Anode 11 hervortreten und einen gegebenen Abstand 35 zwischen der Anode 11 und der Kathode 21 realisieren. In Bezug auf die eingezeichnete z-Richtung sind die Schichtdicken der jeweiligen Komponenten im Wesentlichen gleichgroß ausgebildet. In weiteren In the illustrated cross-section in Figure 2 it can be seen that the separator 31 is formed as hemispherical elements which protrude from the surface 13 of the anode 11 and realize a given distance 35 between the anode 11 and the cathode 21. With respect to the drawn z-direction, the layer thicknesses of the respective components are substantially the same size. In further
Ausgestaltungen der Anordnung 1 können die Schichtdicken variieren, sodass zum Beispiel die Anode 11 und die Kathode 21 gleichdick ausgebildet sind, aber der Separator 31 und der Elektrolyt 51 doppelt so dick ausgebildet sind. Embodiments of the arrangement 1, the layer thicknesses may vary, so that, for example, the anode 11 and the cathode 21 are formed the same thickness, but the separator 31 and the electrolyte 51 are formed twice as thick.
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung 1 für eine Batterie in einer Aufsicht, in dem sowohl die Anode 11 als auch die Kathode 21 einen Separator 31 aufweisen. Die beiden Separatoren 31 weisen mehrere Elemente auf, die jeweils in einem punktförmigen Raster angeordnet sind. Auch in diesem Ausführungsbeispiel sind die Anode 11 und die Kathode 21 in Bezug auf die eingezeichnete x- und y-Richtung im Wesentlichen gleichgroß ausgebildet, während die Substratschicht 3 größer ausgebildet ist und die Elektroden umgibt. Die Perforation 7 ist symmetrisch mittig zwischen der Anode 11 und der Kathode 21 ausgebildet. FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the arrangement 1 for a battery in a plan view, in which both the anode 11 and the cathode 21 have a separator 31. The two separators 31 have a plurality of elements, each in a punctiform grid are arranged. Also in this embodiment, the anode 11 and the cathode 21 are formed substantially equal in size with respect to the drawn x- and y-direction, while the substrate layer 3 is formed larger and surrounds the electrodes. The perforation 7 is formed symmetrically in the middle between the anode 11 and the cathode 21.
Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung 1 für eine Batterie in einem Querschnitt, das zum Beispiel die Anordnung 1 aus Figur 3 in einem gefalzten und aktivierten Zustand inklusive einem Elektrolyten 51 darstellt. Die Separatoren 31 weisen jeweils halbkugelförmige Elemente auf, die gegeneinander versetzt sind. Auf diese Weise wird an mehreren Positionen der Oberfläche 13 der Anode 11 und der Oberfläche 23 der Kathode 21 ein gegebener Abstand 35 zwischen Anode 11 und Kathode 21 FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of the arrangement 1 for a battery in a cross section, which represents, for example, the arrangement 1 from FIG. 3 in a folded and activated state including an electrolyte 51. The separators 31 each have hemispherical elements offset from one another. In this way, at a plurality of positions of the surface 13 of the anode 11 and the surface 23 of the cathode 21 a given distance 35 between the anode 11 and the cathode 21st
aufrechterhalten. Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung 1 für eine Batterie in einem Querschnitt, das im Wesentlichen die Anordnung 1 aus Figur 3 in einem gefalzten und aktivierten Zustand inklusive einem Elektrolyten 51 darstellt. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel in Figur 4 sind die halbkugelförmig ausgebildeten Separatoren 31 der Anode 11 und der Kathode 21 nicht versetzt, sondern übereinander angeordnet. Auf diese Weise wird im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel in Figur 4 ein größerer Abstand 35 zwischen der Anode 11 und der Kathode 21 realisiert. In diesem Ausführungsbeispiel, bei dem zwei Separatoren 31 übereinander angeordnet sind, ist zu erkennen, dass der Abstand 35 nicht der Dicke des oder der Separatoren 31 entspricht. Der Zwischenraum zwischen der Anode 11 und der Kathode 21 ist auch in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Elektrolyt 51 gefüllt, welcher einen Ionenstrom und dadurch eine Spannungsversorgung ermöglicht. maintained. FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of the arrangement 1 for a battery in a cross section, which essentially represents the arrangement 1 from FIG. 3 in a folded and activated state including an electrolyte 51. In contrast to the embodiment in Figure 4, the hemispherical-shaped separators 31 of the anode 11 and the cathode 21 are not offset, but arranged one above the other. In this way, a larger distance 35 between the anode 11 and the cathode 21 is realized in comparison to the embodiment in Figure 4. In this embodiment, in which two separators 31 are arranged one above the other, it can be seen that the distance 35 does not correspond to the thickness of the separator or separators 31. The gap between the anode 11 and the cathode 21 is also filled in this embodiment with an electrolyte 51, which allows an ion current and thereby a voltage supply.
Im Unterschied zu der nicht gefalzten Anordnung 1 in Figur 3 weist eine zu dem In contrast to the unfolded arrangement 1 in Figure 3, one of the
Ausführungsbeispiel in Figur 5 zugehörige nicht gefalzte Anordnung 1 zum Beispiel halbkugelförmige Elemente der beiden Separatoren 31 auf, die spiegelsymmetrisch bezüglich der Perforation 7 angeordnet sind. In den Ausführungsbeispielen in Figur 3 und Figur 4 ist die Anordnung der Elemente der beiden Separatoren 31 im Gegensatz dazu nicht spiegelsymmetrisch sondern versetzt bezüglich der Perforation 7. In einem Vergleich der Ausführungsbeispiele aus Figur 4 und Figur 5 ist zu erkennen, dass es zum Beispiel möglich ist, mit einer gleichgroßen Anzahl von Elementen, die die Separatoren 31 ausbilden, einerseits einen kleineren Abstand 35 zwischen Anode 11 und Kathode 21 mit größerer Flächendeckung oder andererseits einen größeren Abstand 35 mit kleinerer Flächendeckung der Oberfläche 13 der Anode 11 und/oder der Oberfläche 23 der Kathode 21 zu realisieren. Embodiment in Figure 5 associated non-folded arrangement 1, for example, hemispherical elements of the two separators 31, which are arranged mirror-symmetrically with respect to the perforation 7. In the embodiments in Figure 3 and Figure 4, the arrangement of the elements of the two separators 31 in contrast is not mirror-symmetrical but offset with respect to the perforation. 7 In a comparison of the embodiments of Figure 4 and Figure 5 it can be seen that it is possible, for example, with an equal number of elements forming the separators 31, on the one hand a smaller distance 35 between the anode 11 and cathode 21 with greater area coverage or on the other hand a larger distance 35 with a smaller area coverage of the surface 13 of the anode 11 and / or the surface 23 of the cathode 21 to realize.
Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung 1 für eine Batterie in einer Aufsicht, die zwei Separatoren 31 jeweils in Form einer Gitterstruktur aufweist. FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of the arrangement 1 for a battery in a plan view, which has two separators 31 each in the form of a grid structure.
Eine Gitterstruktur ist zum Beispiel eine periodische Struktur, die aus einer periodischen Anreihung einer einzelnen Einheit aufgebaut werden kann. Dies umfasst beispielsweise eine quadratische Gitterstruktur, bei der mehrere Quadrate nebeneinander angeordnet sind. Anders formuliert ist eine Gitterstruktur zum Beispiel durch zwei Gruppen von Gitterlinien gegeben, die jeweils parallele und beabstandet Gitterlinien beinhalten, die äquidistant sein können und sich mit den Gitterlinien der jeweils anderen Gruppe kreuzen. Im Falle einer quadratischen Gitterstruktur sind die Gitterlinien der beiden Gruppen zueinander senkrecht ausgerichtet und der Abstand der jeweiligen Gitterlinien beider Gruppen ist identisch. Die Gitterlinien der Separatoren 31 halten die Anode 11 und die Kathode 21 bei einer späteren Aktivierung der Anordnung 1 wie Wände auf Abstand. For example, a grid structure is a periodic structure that can be built up from a periodic sequencing of a single unit. This includes, for example, a square grid structure in which several squares are arranged next to one another. In other words, a lattice structure is given by, for example, two groups of lattice lines, each containing parallel and spaced lattice lines, which may be equidistant and intersect with the lattice lines of the other group. In the case of a square lattice structure, the grid lines of the two groups are aligned perpendicular to each other and the spacing of the respective grid lines of both groups is identical. The grid lines of the separators 31 keep the anode 11 and the cathode 21 at a later activation of the arrangement 1 as walls at a distance.
In der dargestellten Aufsicht der Anordnung 1 in Figur 6 sind die Separatoren 31 jeweils als quadratische Gitterstrukturen ausgebildet, die im Wesentlichen symmetrisch bezüglich der Perforation 7 angeordnet sind. In einem gefalzten Zustand der Anordnung 1 sind die beiden gitterförmigen Separatoren 31 dann übereinander angeordnet. Alternativ kann der oder die Separatoren 31 auch als rautenförmige Gitterstruktur ausgebildet sein, die aus einer periodischen Anreihung einer Raute aufgebaut werden kann. Anders formuliert kreuzen sich die jeweiligen Gitterlinien anders als bei einer rechteckigen oder In the illustrated plan view of the arrangement 1 in Figure 6, the separators 31 are each formed as a square lattice structures, which are arranged substantially symmetrically with respect to the perforation 7. In a folded state of the arrangement 1, the two grid-shaped separators 31 are then arranged one above the other. Alternatively, the separator or separators 31 may also be formed as a diamond-shaped grid structure, which may be constructed from a periodic arrangement of a rhombus. In other words, the respective grid lines intersect differently than with a rectangular or
quadratischen Gitterstruktur einerseits unter einem Winkel zwischen 0° und 90° und andererseits unter einem Winkel zwischen 90° und 180° zueinander. square lattice structure on the one hand at an angle between 0 ° and 90 ° and on the other hand at an angle between 90 ° and 180 ° to each other.
In einem gefalzten und aktivierten Zustand der Anordnung 1 aus Figur 6 wird anlog zu dem vorherigen Ausführungsbeispiel in Figur 5 mittels der beiden gitterförmigen Separatoren 31 folglich ein größerer Abstand 35 zwischen Anode 11 und Kathode 21 ausgebildet, weil die Separatoren 31, die jeweils eine gegebene Dicke aufweisen, dann übereinander angeordnet sind. Figur 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung 1 für eine Batterie in einer Aufsicht, die jeweils einen mit Separator 31 auf der Oberfläche 13 der Anode 11 und einen auf der Oberfläche 23 der Kathode 21 aufweist. Die Struktur der Separatoren 31 kann als Liniengitter oder auch als Schraffur bezeichnet werden. Die dargestellten Linien jeweils eines Separators 31 sind parallel und äquidistant angeordnet, während jeweils die Linien des einen Separators 31 senkrecht zu den Linien des anderen Separators 31 ausgerichtet sind. In a folded and activated state of the arrangement 1 of Figure 6 is analogous to the previous embodiment in Figure 5 by means of the two grid-shaped Separators 31 thus formed a greater distance 35 between anode 11 and cathode 21, because the separators 31, each having a given thickness, are then stacked. FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of the arrangement 1 for a battery in a plan view, which has one each with a separator 31 on the surface 13 of the anode 11 and one on the surface 23 of the cathode 21. The structure of the separators 31 may be referred to as a line grid or as hatching. The illustrated lines of a respective separator 31 are arranged in parallel and equidistant, while in each case the lines of one separator 31 are aligned perpendicular to the lines of the other separator 31.
In einem gefalzten Zustand der Anordnung 1 entlang der Perforation 7 werden die Anode 11 und die Kathode 21 entsprechend der erhabenen Linien der Separatoren 31 auf Abstand gehalten. In einer Aufsicht auf einen solchen gefalzten Zustand der Anordnung 1 würden die beiden Separatoren 31 zusammen eine rechteckige oder quadratische Gitterstruktur realisieren. In a folded state of the assembly 1 along the perforation 7, the anode 11 and the cathode 21 are kept at a distance corresponding to the raised lines of the separators 31. In a plan view of such a folded state of the arrangement 1, the two separators 31 together would realize a rectangular or square grid structure.
In alternativen Ausgestaltungen können die Linien eines jeweiligen Separators 31 aber auch einen alternierenden kleineren und größeren Abstand zu der jeweils benachbarten Linie aufweisen. Darüber hinaus müssen die Abstände zwischen den Linien eines In alternative embodiments, however, the lines of a respective separator 31 may also have an alternating smaller and larger distance to the respectively adjacent line. In addition, the distances between the lines must be one
Separators 31 auch nicht zwangsläufig regelmäßig sein, sondern können auch Separators 31 also not necessarily be regular, but can also
unregelmäßig variieren und eine beliebige Schraffur realisieren. Figur 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung 1 für eine Batterie in einer Aufsicht mit jeweils einem Separator 31 auf der Oberfläche 13 der Anode 11 und einem Separator 31 auf der Oberfläche 23 der Kathode 21. Die Separatoren weisen dabei eine Wabenstruktur auf, die zum Beispiel eine regelmäßige Aneinanderreihung von Sechsecken darstellt. Eine solche Wabenstruktur kann im Wesentlichen mit dem Aufbau einer Bienenwabe verglichen werden. vary irregularly and realize any hatching. FIG. 8 shows a further exemplary embodiment of the arrangement 1 for a battery in a plan view, each having a separator 31 on the surface 13 of the anode 11 and a separator 31 on the surface 23 of the cathode 21. The separators in this case have a honeycomb structure which, for example represents a regular sequence of hexagons. Such a honeycomb structure can be substantially compared with the structure of a honeycomb.
Es wird darauf hingewiesen, dass der oder die Separatoren 31 in alternativen It should be noted that the separator or separators 31 in alternative
Ausgestaltungen beliebige geometrische Formen besitzen können, die zum Beispiel eine gegebene Flächendeckung der Oberfläche 13 der Anode 11 und/oder der Oberfläche 23 der Kathode 21 realisieren bezogen auf eine Aufsicht, wie in den Ausführungsbeispielen in Figur 1, Figur 3, Figur 6, Figur 7 und Figur 8 dargestellt. Abstände und Winkel der Gitterlinien oder Punkte zueinander können beliebig ausgebildet sein. Somit wird in einem gefalzten und aktivierten Zustand der Anordnung 1 oder einer Batterie, welche eineEmbodiments may have any geometric shapes, for example, a given area coverage of the surface 13 of the anode 11 and / or the surface 23 of the cathode 21 realize based on a plan view, as shown in the embodiments in Figure 1, Figure 3, Figure 6, Figure 7 and Figure 8. Distances and angles of the grid lines or points to each other can be configured as desired. Thus, in a folded and activated state, the device 1 or a battery, which is a
Ausgestaltung der Anordnung 1 umfasst, mittels des oder der aufgedruckten Separatoren 31 ein notwendiger Abstand 35 zwischen Anode 11 und Kathode 21 realisiert. Zusätzlich wird ein größerer Teil der Oberfläche 13 der Anode 11 und/oder der Oberfläche 23 der Kathode 21 für einen Elektrolyten 51 zugänglich gemacht, welcher einen Ionenstrom und dadurch eine Energieversorgung angeschlossener Produkte ermöglicht. Embodiment of the arrangement 1, realized by means of the or the printed separators 31, a necessary distance 35 between anode 11 and cathode 21. In addition, a greater part of the surface 13 of the anode 11 and / or the surface 23 of the cathode 21 is made accessible to an electrolyte 51, which allows an ion current and thereby a power supply of connected products.
Mögliche Geometrien eines Separators 31, die in Bezug auf die Oberfläche 13 der AnodePossible geometries of a separator 31 with respect to the surface 13 of the anode
11 und/oder die Oberfläche 23 der Kathode 21 einen kleineren Teil bedecken und einen größeren Teil frei lassen, sind durch die dargestellten Ausführungsbeispiele in Form von Gitterstrukturen, Wabenstrukturen, Punktstrukturen und Schraffuren aufgezeigt. 11 and / or the surface 23 of the cathode 21 to cover a smaller part and leave a larger part free, are shown by the illustrated embodiments in the form of lattice structures, honeycomb structures, dot structures and hatching.
Beispielsweise sind auf diese Weise Flächendeckungen kleiner 10 % oder kleiner 20 % realisiert, wobei ein Wert der Flächendeckung durch den Quotienten aus dem durch den oder die Separatoren 31 bedeckten Teil und dem unbedeckten freien Teil der Oberfläche 13 der Anode 11 und/oder der Oberfläche 23 der Kathode 21 gegeben ist.  By way of example, surface coverages smaller than 10% or less than 20% are realized in this way, wherein a value of the area coverage is defined by the quotient of the part covered by the separator or separators 31 and the uncovered free part of the surface 13 of the anode 11 and / or the surface 23 the cathode 21 is given.
Figur 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung 1 für eine Batterie in einer Aufsicht, die im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsbeispielen eine zweite AnodeFigure 9 shows a further embodiment of the arrangement 1 for a battery in a plan view, which, in contrast to the previous embodiments, a second anode
12 und eine zweite Kathode 22 umfasst. Die Kathode 21 und die zweite Anode 12 sind beabstandet von der Anode 11 und der zweiten Kathode 22 auf einer leitfähigen Schicht 27 angeordnet sind. Darüber hinaus weist die Anordnung 1 einen ersten Stromableiter 15 und einen zweiten Stromableiter 25 auf, wobei der erste Stromableiter 15 mit der Anode 11 und der zweite Stromableiter 25 mit der zweiten Kathode 22 elektrisch verbunden ist. Die Stromableiter 15 und 25 sowie die leitfähige Schicht 27 sind beispielsweise auf die Oberfläche 5 der Substratschicht 3 vollflächig aufgedruckt und ermöglichen einen einfachen Anschluss zur Spannungsversorgung von geeigneten Produkten. In diesem Ausführungsbeispiel weisen die beiden Stromableiter 15 und 25 jeweils eine 12 and a second cathode 22 includes. The cathode 21 and the second anode 12 are spaced from the anode 11 and the second cathode 22 are disposed on a conductive layer 27. In addition, the arrangement 1 has a first current conductor 15 and a second current conductor 25, the first current conductor 15 being electrically connected to the anode 11 and the second current conductor 25 being connected to the second cathode 22. The current conductors 15 and 25 and the conductive layer 27 are printed over the entire surface, for example, on the surface 5 of the substrate layer 3 and allow easy connection to the power supply of suitable products. In this embodiment, the two current conductors 15 and 25 each have one
streifenförmige Elektrodenfahne und ein flächiges Element auf. Auf dem flächigen Element des ersten Stromableiters 15 ist die Anode 11 und auf dem flächigen Element des zweiten Stromab leiters 25 ist die zweite Kathode 22 aufgedruckt. Auf der leitfähigen Schicht 27 sind die zweite Anode 12 und die Kathode 21 aufgedruckt, wobei die zweite Anode 12 beabstandet von der Kathode 21 auf der leitfähigen Schicht 27 angeordnet ist. Darüber hinaus ist ein Separator 31 auf der zweiten Anode 12 und ein weiterer Separator 31 auf der Kathode 21 aufgedruckt. Beide Separatoren 31 weisen in diesem strip-shaped electrode tab and a planar element. On the planar element of the first Stromableiters 15, the anode 11 and on the planar element of the second Stromab conductor 25, the second cathode 22 is printed. On the conductive layer 27, the second anode 12 and the cathode 21 are printed, wherein the second anode 12 is arranged at a distance from the cathode 21 on the conductive layer 27. In addition, a separator 31 is printed on the second anode 12 and another separator 31 on the cathode 21. Both separators 31 have in this
Ausführungsbeispiel eine Punktstruktur auf. Embodiment on a dot structure.
Die Anode 11 und die Kathode 21 sowie der erste Stromableiter 15 bilden zusammen mit einem Teil der leitfähigen Schicht 27 eine erste Teilzelle 18. Die zweite Anode 12 und die zweite Kathode 22 sowie der zweite Stromableiter 25 bilden zusammen mit einem Teil der leitfähigen Schicht 27 eine zweite Teilzelle 28. Die erste Teilzelle 18 und die zweite Teilzelle 28 sind bis auf die leitfähige Schicht 27 beabstandet voneinander auf der The anode 11 and the cathode 21 as well as the first current conductor 15 together with a part of the conductive layer 27 form a first subcell 18. The second anode 12 and the second cathode 22 and the second current conductor 25 together with a part of the conductive layer 27 form a second subcell 28. The first subcell 18 and the second subcell 28 are apart from the conductive layer 27 spaced from each other on the
Substratschicht 3 angeordnet, die Substratschicht 3 weist im Wesentlichen symmetrisch mittig zwischen der Anode 11 und der Kathode 21 sowie zwischen der zweiten Kathode 22 und der zweiten Anode 12 die Perforation 7 auf, die ein Falzen der ersten Teilzelle 18 und der zweiten Teilzelle 28 ermöglicht. In einem gefalzten und aktivierten Zustand der Anordnung 1 oder einer zugehörigen Batterie sind somit die Anode 11 und die Kathode 21 sowie die zweite Kathode 22 und die zweite Anode 12 übereinander angeordnet. Substrate layer 3 is arranged, the substrate layer 3 has substantially symmetrically in the middle between the anode 11 and the cathode 21 and between the second cathode 22 and the second anode 12, the perforation 7, which enables a folding of the first subcell 18 and the second subcell 28. In a folded and activated state of the arrangement 1 or an associated battery thus the anode 11 and the cathode 21 and the second cathode 22 and the second anode 12 are arranged one above the other.
Außerdem weist die Anordnung 1 beabstandet von den beiden Teilzellen 18, 28 eine Klebeschicht 41 auf, die dazu ausgebildet ist, in einem gefalzten Zustand die aktivierte Batterie zu versiegeln. Die beiden Teilzellen 18, 28 sind aufeinander abgestimmt ausgebildet und angeordnet und realisieren zusammen eine Doppelzelle aus zwei In addition, the assembly 1 spaced from the two sub-cells 18, 28, an adhesive layer 41 which is adapted to seal the activated battery in a folded state. The two sub-cells 18, 28 are designed and arranged coordinated with each other and realize together a double cell of two
Einzelzellen, die jeweils ein Batterieelement bilden. In weiteren Ausführungsbeispielen der Anordnung 1 kann die Klebeschicht 41 weggelassen werden oder die Klebeschicht 41 umgibt die beiden Teilzellen 18 und 28 vollständig. Single cells, each forming a battery element. In further embodiments of the arrangement 1, the adhesive layer 41 may be omitted or the adhesive layer 41 completely surrounds the two sub-cells 18 and 28.
Auf diese Weise wird eine Serien- oder Reihenschaltung der Anoden 11, 12 und Kathoden 21, 22 realisiert, welche unter anderem eine höhere Spannungsversorgung mittels der Anordnung 1 oder der Batterie ermöglicht gegenüber einer Spannungsversorgung mittels eines einzelnen Batterieelements oder einer einzelnen Teilzelle. Somit ist es auf einfache Weise möglich, eine vollständig druckbare Serienschaltung von Batterieelementen oder Teilzellen zu realisieren, welche eine entsprechend höhere Spannungsversorgung für anzuschließende Produkte ermöglicht. Gegebenenfalls sind in diesem Zusammenhang mehrere Perforationen 7 der Substratschicht 3 vorhanden, die ein Falzen und Aktivieren einer solchen Serienschaltung ermöglichen. In this way, a series or series connection of the anodes 11, 12 and cathodes 21, 22 is realized, which, inter alia, allows a higher voltage supply by means of the arrangement 1 or the battery compared to a power supply by means of a single battery element or a single subcell. Thus, it is easily possible to realize a fully printable series circuit of battery elements or sub-cells, which allows a correspondingly higher voltage supply for products to be connected. If necessary, in this context a plurality of perforations 7 of the substrate layer 3 are present, which allow folding and activating such a series connection.
In Bezug auf das dargestellte Ausführungsbeispiel ist der erste Stromableiter 15 zum Beispiel ein Minuspol und der zweite Stromableiter 25 somit ein Pluspol. In einem gefalzten und aktivierten Zustand der Anordnung 1 , in dem die Doppelzelle auch einen Elektrolyten 51 umfasst, fließt der Strom, zum Beispiel im Sinne der technischen With regard to the exemplary embodiment illustrated, the first current conductor 15 is, for example, a negative pole and the second current conductor 25 is thus a positive pole. In a folded and activated state of the arrangement 1, in which the double cell also comprises an electrolyte 51, the current flows, for example in the technical sense
Stromrichtung, vom ersten Stromableiter 15 und der Anode 11 zu der Kathode 21, entlang der leitfähigen Schicht 27 zu der zweiten Anode 12 und darauf zu der zweiten Kathode 22 und dem zweiten Stromableiter 25. Current direction, from the first current collector 15 and the anode 11 to the cathode 21, along the conductive layer 27 to the second anode 12 and then to the second cathode 22 and the second current collector 25th
Ein beispielhafter Aufbau der Anordnung 1 für eine Doppelzelle kann wie folgt ausgebildet sein: Die Substratschicht 3 ist zum Beispiel eine PET-Folie oder ein anderer polymerer Träger, auf die zunächst eine Schicht Silber, dann Kohlenstoff, dann Zink (Zn) und Mangandioxid (Mn02), dann ein Elektrolyt 51 und zuletzt die Separatoren 31 jeweils in Punktstruktur aufgedruckt werden. Der Elektrolyt 51 ist zum Beispiel ein feuchtes Zinkchlorid-(ZnCl2)-Elektrolytgel, das unter anderem Celluloseether, auch Tylose genannt, umfasst. Die Silberschicht realisiert in diesem Zusammenhang die leitfähige Schicht 27, Zn bildet die zweite Anode 12 und Mn02 die Kathode 21. Die Substratschicht 3 kann alternativ auch als Papierschicht ausgebildet sein oder Papier und/oder beschichtetes Papier aufweisen. An exemplary structure of the arrangement 1 for a double cell may be formed as follows: The substrate layer 3 is, for example, a PET film or another polymeric support, on which first a layer of silver, then carbon, then zinc (Zn) and manganese dioxide (Mn0 2 ), then an electrolyte 51 and finally the separators 31 are each printed in dot structure. The electrolyte 51 is, for example, a wet zinc chloride (ZnCl 2 ) electrolyte gel comprising, among others, cellulose ethers, also called tylose. The silver layer realized in this context, the conductive layer 27, Zn forms the second anode 12 and Mn0 2, the cathode 21. The substrate layer 3 may alternatively be formed as a paper layer or paper and / or coated paper.
Der Kohlenstoff dient beispielsweise zusammen mit dem Silber als Stromableiter. The carbon is used, for example, together with the silver as a current conductor.
Alternativ oder zusätzlich wird der Kohlenstoff als Sperrschicht zwischen Silber und Zink/ Mangandioxid benutzt, damit es nicht zu unerwünschten Reaktionen kommt. Kohlenstoff ist dann zum Beispiel vollflächig unter der Kathode 21 und der zweiten Anode 12 angeordnet. Alternatively or additionally, the carbon is used as a barrier between silver and zinc / manganese dioxide, so that it does not lead to undesirable reactions. Carbon is then arranged, for example, all over under the cathode 21 and the second anode 12.
Auf der leitfähigen Schicht 27 zwischen der Kathode 21 und der zweiten Anode 12 ist zum Beispiel Klebstoff oder Separatormaterial angeordnet, um die Kathode 21 und die zweite Anode 12 voneinander zu trennen und einen Kurzschluss über den Elektrolyten 51 zu vermeiden. Alternativ ist Klebstoff oder Separatormaterial als eine Art Rahmen um die Kathode 21 und/oder die zweite Anode 12 angeordnet. Beabstandet zu diesem Teil der Doppelzelle wird, zum Beispiel symmetrisch auf der gegenüberliegenden Seite der Perforation 7 in Bezug auf die dargestellte Aufsicht, zunächst eine Schicht Silber mit zwei Elektrodenfahnen auf die Oberfläche 5 der On the conductive layer 27 between the cathode 21 and the second anode 12, for example, adhesive or separator material is arranged to separate the cathode 21 and the second anode 12 from each other and to avoid a short circuit across the electrolyte 51. Alternatively, adhesive or separator material is arranged as a kind of frame around the cathode 21 and / or the second anode 12. Spaced to this part of the double cell, for example, symmetrically on the opposite side of the perforation 7 with respect to the illustrated plan view, first a layer of silver with two electrode lugs on the surface 5 of
Substratschicht 3 aufgedruckt, um so den ersten Stromableiter 15 und den zweiten Stromableiter 25 auszubilden. Dann wird Kohlenstoff und zuletzt Zn und Mn02 auf die Silberschicht beziehungsweise den ersten Stromableiter 15 und den zweiten Stromableiter 25 aufgedruckt und dadurch die Anode 11 und die zweite Kathode 22 ausgebildet. Substrate layer 3 printed so as to form the first current collector 15 and the second current collector 25. Then carbon and finally Zn and Mn0 2 is printed on the silver layer or the first current conductor 15 and the second current collector 25 and thereby the anode 11 and the second cathode 22 are formed.
In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass mit dem Aufdrucken von Zn, Mn02, Kohlenstoff und/oder Silber ein Aufdrucken verdruckbarer Tinten oder Pasten gemeint ist, die Zn, Mn02, Kohlenstoff und/oder Silber enthalten. In this regard, it is to be understood that the printing of Zn, MnO 2 , carbon and / or silver means printing of printable inks or pastes containing Zn, MnO 2 , carbon and / or silver.
Auf diese Weise wird ein Batterieelement hergestellt oder eine Anordnung 1 für eine Zn/Mn02-Batterie realisiert, die mittels Falzen entlang der Perforation 7 in einen aktivierten betriebsbereiten Zustand gebracht werden kann. In this way, a battery element is produced or an arrangement 1 for a Zn / Mn0 2 battery realized, which can be brought by means of folding along the perforation 7 in an activated operative state.
Figur 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Ablaufdiagramms für ein Verfahren zum Herstellen eines druckbaren Batterieelements. In einem ersten Schritt Sl werden die Substratschicht 3 mit Perforation 7 und mehrere druckfähige Substanzen bereitgestellt. FIG. 10 shows an exemplary embodiment of a flow chart for a method for producing a printable battery element. In a first step Sl, the substrate layer 3 with perforation 7 and several printable substances are provided.
In einem weiteren Schritt S3 wird eine elektrisch leitfähige Substanz auf die Oberfläche 5 der Substratschicht 3 aufgedruckt und es werden der erste Stromableiter 15 und der zweite Stromableiter 25 ausgebildet. Auf diese Weise wird beim Herstellen des Batterieelements ein einfacher und kostengünstiger elektrischer Anschluss für zu energieversorgende Produkte ermöglicht. In a further step S3, an electrically conductive substance is printed on the surface 5 of the substrate layer 3 and the first current conductor 15 and the second current conductor 25 are formed. In this way, a simple and cost-effective electrical connection for products to be supplied with energy is made possible during the manufacture of the battery element.
In einem Schritt S5 wird eine erste Substanz auf den ersten Stromableiter 15 und eine zweite Substanz auf den zweiten Stromableiter 25 gedruckt und dadurch die Anode 11 und die Kathode 21 ausgebildet. Die Anode 11 ist dann zum Beispiel mit dem ersten In a step S5, a first substance is printed on the first current collector 15 and a second substance is printed on the second current collector 25, thereby forming the anode 11 and the cathode 21. The anode 11 is then, for example, with the first
Stromableiter 15 und die Kathode 21 mit dem zweiten Stromableiter 25 gekoppelt. In einem nachfolgenden Schritt S7 wird eine dritte Substanz, die eine elektrisch isolierende Eigenschaft aufweist, auf die Oberfläche 13 der Anode 11 und/oder die Oberfläche 23 der Kathode 21 gedruckt und dadurch mindestens ein Separator 31 ausgebildet. Das Verfahren umfasst beispielsweise ein Aufdrucken der dritten Substanz und Ausbilden des mindestens einen Separators 31 in Form einer Lackschicht, die eine Gitterstruktur und/oder Current conductor 15 and the cathode 21 coupled to the second current collector 25. In a subsequent step S7, a third substance, which has an electrically insulating property, is printed on the surface 13 of the anode 11 and / or the surface 23 of the cathode 21, thereby forming at least one separator 31. The method comprises, for example, printing the third substance and forming the at least one separator 31 in the form of a lacquer layer which has a lattice structure and / or
Wabenstruktur und/oder Punktstruktur und/oder Schraffur aufweist. In Bezug auf eine Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche 13 der Anode 11 und/oder der Oberfläche 23 der Kathode 21 weist der ausgebildete Separator 31 zum Beispiel eine Dicke größer als 100 Mikrometer auf.  Honeycomb structure and / or point structure and / or hatching. With respect to a direction substantially perpendicular to the surface 13 of the anode 11 and / or the surface 23 of the cathode 21, the formed separator 31 has, for example, a thickness greater than 100 micrometers.
Das Verfahren kann aber auch ein vollflächiges Aufdrucken der dritten Substanz und Ausbilden mindestens eines Separators 31 auf der Oberfläche 13 der Anode 11 und/oder der Oberfläche 23 der Kathode 21 umfassen. In diesem Zusammenhang weist die dritte Substanz zum Beispiel eine superabsorbierende Polymersubstanz auf. Dadurch wird ein Separator 31 ausgebildet, der eine Art zerklüftete Struktur aufweist, die derart ausgebildet ist, dass selbst bei einer vollflächigen Bedeckung der Oberfläche 13 der Anode 11 und/oder der Oberfläche 23 Kathode 21 genügend Räume für einen Elektrolyten 51 ist, welcher den zur Spannungsversorgung notwendigen Ionenstrom ermöglicht. In einem weiteren Schritt S9 wird zum Beispiel eine vierte Substanz auf die Oberfläche 5 der Substratschicht 3 gedruckt, die eine adhäsive Eigenschaft aufweist. Durch Aufdrucken der vierten Substanz wird die Klebeschicht 41 ausgebildet, die die Anode 11 und/oder die Kathode 21 ganz oder nur teilweise umgibt. Mittels der Klebeschicht 41 wird ein einfaches Versiegeln des hergestellten However, the method may also include printing the third substance over the whole area and forming at least one separator 31 on the surface 13 of the anode 11 and / or the surface 23 of the cathode 21. In this connection, the third substance has, for example, a superabsorbent polymer substance. Thereby, a separator 31 is formed, which has a kind of fissured structure, which is designed such that even with a full-surface coverage of the surface 13 of the anode 11 and / or the surface 23 cathode 21 is sufficient space for an electrolyte 51, which the Voltage supply necessary ion current allows. In a further step S9, for example, a fourth substance is printed on the surface 5 of the substrate layer 3, which has an adhesive property. By printing the fourth substance, the adhesive layer 41 is formed, which completely or only partially surrounds the anode 11 and / or the cathode 21. By means of the adhesive layer 41 is a simple sealing of the produced
Batterieelements oder der zu einem späteren Zeitpunkt aktivierten Batterie ermöglicht. Die aufgedruckte Klebeschicht 41 kann beispielsweise beabstandet zu der Anode 11 und/oder der Kathode 21 ausgebildet sein oder kann teilweise oder vollständig direkt an diesen angrenzen. Für eine spätere Anwendung der Klebeschicht 41 wird diese zum Beispiel mit Silikonpapier bedeckt.  Battery element or enabled at a later time battery allows. The printed adhesive layer 41 may be formed, for example, at a distance from the anode 11 and / or the cathode 21, or may be partially or completely directly adjoined thereto. For a later application of the adhesive layer 41, this is covered with silicone paper, for example.
In einem weiteren Schritt Si l wird zum Beispiel eine fünfte Substanz, die elektrische Leitfähigkeit aufweist, auf die Oberfläche 13 der Anode 11 und/oder die Oberfläche 23 der Kathode 21 aufgedruckt und so der Elektrolyt 51 ausgebildet. Die fünfte Substanz und der daraus ausgebildete Elektrolyt 51 kann flüssig oder gelartig sein und ermöglicht dadurch eine gute Benetzung der Oberfläche 13 der Anode 11 und/oder der Oberfläche 23 der Kathode, die sich vorteilhaft auf den Ionenstrom in einem Betrieb des aktivierten In a further step S1, for example, a fifth substance, which has electrical conductivity, is applied to the surface 13 of the anode 11 and / or the surface 23 of FIG Printed cathode 21 and so the electrolyte 51 is formed. The fifth substance and the electrolyte 51 formed therefrom may be liquid or gel-like, thereby enabling a good wetting of the surface 13 of the anode 11 and / or the surface 23 of the cathode, which advantageously has an effect on the ion current in an operation of the activated
Batterieelements auswirken kann. Battery element can affect.
Alternativ kann der Elektrolyt 51 auch in einem Druckvorgang zusammen mit dem Alternatively, the electrolyte 51 may also be used in a printing operation together with the
Separator 31 aufgedruckt werden, sodass die dritte Substanz zum Beispiel eine Separator 31 are printed, so that the third substance, for example, a
superabsorbierende Polymersubstanz und die fünfte Substanz umfasst. Die dadurch ausgebildete Schicht weist dann elektrisch isolierende und elektrisch leitfähige Abschnitte auf, wobei die elektrisch isolierenden Abschnitte in einem aktivierten Zustand der Batterie einen gegebenen Abstand 35 zwischen Anode 11 und Kathode 21 realisieren und die elektrisch leitfähigen Abschnitte den Ionenstrom leiten, um eine Spannungsversorgung für angeschlossene Produkte bereitzustellen. superabsorbent polymeric substance and the fifth substance. The thus formed layer then has electrically insulating and electrically conductive portions, wherein the electrically insulating portions in an activated state of the battery realize a given distance 35 between anode 11 and cathode 21 and the electrically conductive portions conduct the ion current to a power supply for connected To provide products.
Mittels des beschriebenen Verfahrens wird abgesehen von der Substratschicht 3 ein vollständig druckbares Batterieelement ermöglicht, das zum Beispiel zwei Stromableiter 15 und 25, eine Anode 11, eine Kathode 21, mindestens einen Separator 31, einen By means of the described method, apart from the substrate layer 3, a completely printable battery element is made possible, for example, two current conductors 15 and 25, an anode 11, a cathode 21, at least one separator 31, one
Elektrolyten 51 und eine Klebeschicht 41 umfasst. Electrolytes 51 and an adhesive layer 41 comprises.
Somit wird auf einfache Weise ein kostengünstiges Herstellen eines Batterieelements ermöglicht, das zum Beispiel mittels eines einzigen Druckvorgangs gefertigt werden kann. Das Verfahren umfasst zum Beispiel ein Aufdrucken mittels eines Siebdruckverfahrens oder eines Inkjetsystems. Ein Siebdruckverfahren ermöglicht zum Beispiel unter Thus, a cost-effective production of a battery element is made possible in a simple manner, which can be manufactured for example by means of a single printing operation. The method includes, for example, printing by means of a screen printing method or an inkjet system. A screen printing process allows, for example, under
Verwendung eines maschenartigen Siebs ein einfaches Auftragen des Separators 31 auf die Oberfläche 13 der Anode 11 und/oder die Oberfläche 23 der Kathode 21 unter anderem in den beschriebenen geometrischen Formen der Ausführungsbeispiele aus Figuren 1 bis 8. Abgesehen von dem Separator 31 können die anderen Schichten auch mittels anderer Druckverfahren, wie Tiefdruck oder Flexodruck, aufgedruckt werden. Using a mesh-like screen a simple application of the separator 31 on the surface 13 of the anode 11 and / or the surface 23 of the cathode 21, inter alia in the described geometric shapes of the embodiments of Figures 1 to 8. Apart from the separator 31, the other layers also be printed by other printing methods, such as gravure or flexographic printing.

Claims

Patentansprüche  claims
1. Verfahren zum Herstellen eines Batterieelements, umfassend A method of manufacturing a battery element, comprising
- Bereitstellen einer Substratschicht (3) mit einer Oberfläche (5), einer ersten Substanz, einer zweiten Substanz und einer dritten Substanz, die eine elektrisch isolierende Eigenschaft aufweist,  Providing a substrate layer (3) having a surface (5), a first substance, a second substance and a third substance which has an electrically insulating property,
- Aufdrucken der ersten Substanz auf die Oberfläche (5) der Substratschicht (3) und dadurch Ausbilden einer Anode (11) mit einer Oberfläche (13), die der Substratschicht (3) abgewandt ist,  - printing the first substance on the surface (5) of the substrate layer (3) and thereby forming an anode (11) with a surface (13) facing away from the substrate layer (3),
- Aufdrucken der zweiten Substanz auf die Oberfläche (5) der Substratschicht (3) und dadurch Ausbilden einer Kathode (21) mit einer Oberfläche (23), die der Substratschicht (3) abgewandt ist, wobei die Kathode (21) auf der Oberfläche (5) der Substratschicht (3) beabstandet von der Anode (11) aufgedruckt wird, und  - printing the second substance on the surface (5) of the substrate layer (3) and thereby forming a cathode (21) with a surface (23) facing away from the substrate layer (3), the cathode (21) on the surface ( 5) of the substrate layer (3) is printed at a distance from the anode (11), and
- Aufdrucken der dritten Substanz auf der Oberfläche (13) der Anode (11)  - Printing the third substance on the surface (13) of the anode (11)
und/oder der Oberfläche (23) der Kathode (21) und dadurch Ausbilden mindestens eines Separators (31) mit einer Oberfläche (33), die gegenüber der Oberfläche (13) der Anode (11) oder der Oberfläche (23) der Kathode (21) erhaben ist.  and / or the surface (23) of the cathode (21) and thereby forming at least one separator (31) with a surface (33) opposite the surface (13) of the anode (11) or the surface (23) of the cathode ( 21) is sublime.
2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend 2. The method of claim 1, comprising
Aufdrucken der dritten Substanz und Ausbilden des Separators (31) in Form einer Gitterstruktur und/oder Wabenstruktur und/oder Punktstruktur und/oder Schraffur.  Printing the third substance and forming the separator (31) in the form of a lattice structure and / or honeycomb structure and / or dot structure and / or hatching.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei durch das Aufdrucken der dritten Substanz und das Ausbilden des Separators (31), die Oberfläche (13) der Anode (11) und/oder die Oberfläche (23) der Kathode (21) vollflächig bedeckt wird. 3. The method of claim 1, wherein the entire surface is covered by the printing of the third substance and the formation of the separator (31), the surface (13) of the anode (11) and / or the surface (23) of the cathode (21).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. The method according to any one of claims 1 to 3,
bei dem die dritte Substanz eine superabsorbierende Polymersubstanz umfasst.  wherein the third substance comprises a superabsorbent polymeric substance.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, 5. The method according to claim 3 or 4,
bei dem die dritte Substanz einen Elektrolyten (51) umfasst. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend wherein the third substance comprises an electrolyte (51). Method according to one of claims 1 to 5, comprising
Aufdrucken eines ersten Stromab leiters (15) und eines zweiten Stromableiters (25) auf die Oberfläche (5) der Substratschicht (3), wobei der erste Stromableiter (15) mit der Anode (11) und der zweite Stromableiter (25) mit der Kathode (21) elektrisch verbunden ist.  Printing a first Stromab conductor (15) and a second Stromableiters (25) on the surface (5) of the substrate layer (3), wherein the first current collector (15) to the anode (11) and the second current collector (25) to the cathode (21) is electrically connected.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend Method according to one of claims 1 to 6, comprising
- Bereitstellen einer vierten Substanz, die eine adhäsive Eigenschaft aufweist, Providing a fourth substance having an adhesive property,
- Aufdrucken der vierten Substanz auf der Oberfläche (5) der Substratschicht (3) und dadurch Ausbilden einer Klebeschicht (41), die die Anode (11) und/oder die Kathode (21) umgibt. - Printing the fourth substance on the surface (5) of the substrate layer (3) and thereby forming an adhesive layer (41) surrounding the anode (11) and / or the cathode (21).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend Method according to one of claims 1 to 7, comprising
- Bereitstellen einer fünften Substanz, die elektrische Leitfähigkeit aufweist, Providing a fifth substance having electrical conductivity,
- Aufdrucken der fünften Substanz auf der Oberfläche (13) der Anode (11) und/oder der Oberfläche (23) der Kathode (21) und dadurch Ausbilden eines Elektrolyten (51). - Printing the fifth substance on the surface (13) of the anode (11) and / or the surface (23) of the cathode (21) and thereby forming an electrolyte (51).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, Method according to one of claims 1 to 8,
bei dem das Aufdrucken der dritten Substanz ein Siebdruckverfahren umfasst. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,  wherein the printing of the third substance comprises a screen printing process. Method according to one of claims 1 to 9,
bei dem das Aufdrucken der dritten Substanz ein Schablonendruckverfahren umfasst.  wherein the printing of the third substance comprises a stencil printing process.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend Method according to one of claims 1 to 10, comprising
Aufdrucken der dritten Substanz mittels eines Inkjetsystems. 12. Anordnung (1) für eine Batterie, umfassend  Imprinting of the third substance by means of an inkjet system. 12. Arrangement (1) for a battery, comprising
- eine Substratschicht (3) mit einer Oberfläche (5), - eine Anode (11), die auf der Oberfläche (5) der Substratschicht (3) angeordnet ist und die eine Oberfläche (13) aufweist, die der Substratschicht (3) abgewandt ist, a substrate layer (3) having a surface (5), an anode arranged on the surface of the substrate layer and having a surface facing away from the substrate layer;
- eine Kathode (21), die auf der Oberfläche (5) der Substratschicht (3) angeordnet ist und die eine Oberfläche (23) aufweist, die der Substratschicht (3) abgewandt ist, wobei die Kathode (21) auf der Oberfläche (5) der Substratschicht (3) beabstandet von der Anode (11) angeordnet ist,  a cathode (21) which is arranged on the surface (5) of the substrate layer (3) and which has a surface (23) which faces away from the substrate layer (3), the cathode (21) being arranged on the surface (5 ) of the substrate layer (3) is arranged at a distance from the anode (11),
- mindestens einen Separator (31), der auf der Oberfläche (13) der Anode (11) und/oder der Oberfläche (23) der Kathode (21) angeordnet ist und der eine elektrisch isolierende Eigenschaft aufweist und der eine Oberfläche (33) aufweist, die gegenüber der Oberfläche (13) der Anode (11) oder der Oberfläche (23) der Kathode (21) erhaben ist, und wobei  - At least one separator (31) disposed on the surface (13) of the anode (11) and / or the surface (23) of the cathode (21) and having an electrically insulating property and having a surface (33) which is raised with respect to the surface (13) of the anode (11) or the surface (23) of the cathode (21), and wherein
- die Anode (1 1), die Kathode (21) und der Separator (31) jeweils auf der  - The anode (1 1), the cathode (21) and the separator (31) each on the
Substratschicht (3) aufgedruckt sind.  Substrate layer (3) are printed.
13. Anordnung ( 1 ) nach Anspruch 12 , 13. Arrangement (1) according to claim 12,
bei der der Separator (31) eine Gitterstruktur und/oder eine Punktstruktur und/oder eine Wabenstruktur und/oder Schraffur aufweist.  in which the separator (31) has a grid structure and / or a dot structure and / or a honeycomb structure and / or hatching.
14. Anordnung (1) nach Anspruch 12 oder 13, 14. Arrangement (1) according to claim 12 or 13,
bei der der Separator (31) die Oberfläche (13) der Anode (11) und/oder die  in which the separator (31) has the surface (13) of the anode (11) and / or the
Oberfläche (23) der Kathode (21) vollflächig bedeckt.  Surface (23) of the cathode (21) over the entire surface covered.
15. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, 15. Arrangement (1) according to one of claims 12 to 14,
bei der der Separator (31) eine superabsorbierende Polymersubstanz umfasst.  wherein the separator (31) comprises a superabsorbent polymeric substance.
16. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, 16. Arrangement (1) according to one of claims 12 to 15,
die einen ersten Stromableiter (15) und einen zweiten Stromableiter (25) aufweist, die auf der Oberfläche (5) der Substratschicht (3) angeordnet sind, wobei der erste Stromableiter (15) mit der Anode (11) und der zweite Stromableiter (25) mit der Kathode (21) gekoppelt ist.  which comprises a first current conductor (15) and a second current conductor (25) arranged on the surface (5) of the substrate layer (3), the first current conductor (15) being connected to the anode (11) and the second current conductor (25 ) is coupled to the cathode (21).
17. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, umfassend eine Klebeschicht (41), die auf der Substratschicht (3) aufgedruckt ist und die die Anode (11) und/oder die Kathode (21) umgibt. 17. Arrangement (1) according to one of claims 12 to 16, comprising an adhesive layer (41) printed on the substrate layer (3) and surrounding the anode (11) and / or the cathode (21).
18. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 17, umfassend 18. Arrangement (1) according to one of claims 12 to 17, comprising
einen Elektrolyten (51), der auf der Oberfläche (13) der Anode (11) und/oder der Oberfläche (23) der Kathode (21) aufgedruckt ist.  an electrolyte (51) printed on the surface (13) of the anode (11) and / or the surface (23) of the cathode (21).
19. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 18, 19. Arrangement (1) according to one of claims 12 to 18,
bei der die Substratschicht (3) zwischen der Anode (11) und der Kathode (21) eine Perforation (7) aufweist.  in which the substrate layer (3) has a perforation (7) between the anode (11) and the cathode (21).
20. Verfahren zum Aktivieren einer Batterie unter Verwendung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, umfassend A method of activating a battery using an assembly according to any of claims 12 to 19, comprising
Falzen der Substratschicht (3) zwischen der Anode (11) und der Kathode (21) und dadurch Anordnen des mindestens einen Separators (31) zwischen der Anode (11) und der Kathode (21).  Folding the substrate layer (3) between the anode (11) and the cathode (21) and thereby disposing the at least one separator (31) between the anode (11) and the cathode (21).
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