WO2019052815A1 - STACKING DEVICE FOR MULTILAYER FLAT ELECTRODE STACKS - Google Patents
STACKING DEVICE FOR MULTILAYER FLAT ELECTRODE STACKS Download PDFInfo
- Publication number
- WO2019052815A1 WO2019052815A1 PCT/EP2018/073292 EP2018073292W WO2019052815A1 WO 2019052815 A1 WO2019052815 A1 WO 2019052815A1 EP 2018073292 W EP2018073292 W EP 2018073292W WO 2019052815 A1 WO2019052815 A1 WO 2019052815A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- stacking device
- support surface
- electrode
- stack
- removable carrier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0404—Machines for assembling batteries
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
- B65G57/00—Stacking of articles
- B65G57/02—Stacking of articles by adding to the top of the stack
- B65G57/03—Stacking of articles by adding to the top of the stack from above
- B65G57/035—Stacking of articles by adding to the top of the stack from above with a stepwise downward movement of the stack
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H31/00—Pile receivers
- B65H31/24—Pile receivers multiple or compartmented, e.d. for alternate, programmed, or selective filling
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H2801/00—Application field
- B65H2801/72—Fuel cell manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Definitions
- the invention relates to a stacking device for multilayer flat electrode stacks, wherein the stacking device is movable in the Y direction and comprises a removable carrier. Furthermore, the invention relates to a
- Electrical energy can be stored by means of batteries. Batteries convert chemical reaction energy into electrical energy. Here are batteries.
- Primary batteries and secondary batteries distinguished. Primary batteries are only functional once, while secondary batteries, also referred to as accumulators, are rechargeable. In particular, so-called lithium-ion battery cells are used in an accumulator. These are characterized among other things by high energy densities, thermal stability and extremely low self-discharge.
- Lithium-ion battery cells have a positive electrode, also referred to as a cathode, and a negative electrode, also referred to as an anode.
- the cathode and the anode each include one
- the electrodes of the battery cell are formed like a film and with the interposition of a
- Separator which separates the anode from the cathode, for example, stacked into an electrode stack.
- the electrodes can also become one
- the battery cell further comprises a cell housing, which is made of aluminum, for example.
- the cell housing usually prismatic, in particular cuboid designed and pressure-resistant. But other forms of housing, such as circular cylindrical or flexible pouch cells are known.
- the main goal in the development of new battery cells is to increase the electrochemical useful volume in the cell.
- the electrode stack has proven to be the most suitable design of an electrode unit for maximizing the useful volume, since it can be produced both in an ideal prismatic manner and in any other geometry. Electrode stacks can be produced, for example, with stacking devices.
- CN 102969527 A shows an electrode stack formation in which the individual electrode stacks are separated from one another by intermediate layers and the electrodes each comprise contact lugs.
- stacking device for multi-layer flat electrode stack, wherein the stacking device can be moved in the Y direction and optionally also in the X direction and comprises a removable carrier.
- Removable carrier is detachably received on guide elements, designed to be interchangeable and comprises a support surface which is acted upon by first biasing springs, which continuously set the stacked on the support surface electrode stack when handling the change carrier to counter-holder.
- Electrode stacks are held continuously under tension by means of spring force on the counterholds, whereby it is ensured that no layer slips within the electrode stacks.
- the removable carrier is fixed during the stacking process, can be unlocked and can be easily replaced either manually or by a handling system.
- the counter-holder are pivotally or movably received in the X- and Z-direction on the removable carrier and engage over a stack end on the
- Counter-holder is the stack due to the biasing springs, which act on the support surface, continuously employed, so that the stacked
- Electrode stack defined remain fixed.
- the removable carrier is secured by locking elements on guide elements.
- the locks are released and the removable carrier can be in a very simple manner with the arranged thereon, biased electrode stack either with an automatic handling system or manually move.
- the inventively proposed stacking device is located advantageously below a linear conveyor system, on the
- the support surface of the exchange carrier advantageously comprises at least one channel or an arrangement of a plurality of channels, which are crossed, for example.
- the channels extend continuously on the surface of the support surface. Di channels serve as engagement openings for staples, grippers or belt-like conveyor systems, with which the number of stacked on the support surface electrode stack can be removed and fed to a subsequent process.
- Di channels serve as engagement openings for staples, grippers or belt-like conveyor systems, with which the number of stacked on the support surface electrode stack can be removed and fed to a subsequent process.
- Support surface of the exchange carrier also be formed recesses.
- the recesses are preferably in the edge region at the region of the edge of the support surface and may for example be arranged opposite one another.
- the channels partially interrupt the surface of the contact surfaces, there remain contact surfaces on which the electrode stacks rest. If, for example, recesses are made in the edge region on the support surface of the changeable support, the result is a contact surface extending continuously over the support surface.
- a battery cell is proposed, the at least one
- Electrode stack comprises, which is produced on a stacking device proposed according to the invention.
- a battery cell according to the invention advantageously finds use in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV), a plug-in hybrid vehicle (PHEV) or in a consumer electronics product.
- EV electric vehicle
- HEV hybrid vehicle
- PHEV plug-in hybrid vehicle
- Consumer electronics products are in particular mobile phones, tablet PCs or notebooks.
- the inventively proposed stacking device is designed to be movable in the Y direction and in particular below a linear
- Conveyor system are guided in the individual tables along a rail.
- the stacking device After depositing a number of electrode stacks on the removable carrier, the stacking device is moved in the Y direction, so that the removable carrier can be removed after unlocking on guide elements.
- the advantage of the proposed solution according to the invention, in particular of the Kirss is a quick replacement of the same, due to the bias of the entire arrangement of electrode stacks on the Support surface slipping of the layers of the electrode stack is excluded.
- the biasing springs which continuously act on the support surface keep the entire stack of electrode stacks continuously under spring force.
- the number of stacked electrode stacks is due to the bias against the support surface opposite counter-holder is made.
- the exchange carrier continuously maintains the voltage passively, is reliably with a few simple steps, which would also be automated, interchangeable and positionable and also allows for a follow-up process subsequent to the stack a very precise transfer.
- the acted upon by the first biasing spring contact surface of the removable exchange carrier is designed so that on the one hand the electrode stack can be placed flat on a contact surface of the support surface and on the other hand at least one channel or more channels or recesses and the like are present to the stacked arrangement of To be able to remove electrode stacks for a follow-up process with grippers, clamps or bands or the like.
- Change carrier a precisely configured interface to a subsequent to the stacking of the electrode stack subsequent process in the
- FIG. 1 shows a schematic illustration of a battery cell
- Figure 2 shows the essential components of a plant for the production of
- FIG. 3 shows the stacking device proposed according to the invention below a linear conveyor system
- Figure 6 is a schematic representation of a multilayer electrode stack.
- FIG. 1 shows a schematic representation of a battery cell 2
- Battery cell 2 comprises a housing 3, which is prismatic, in the present cuboid, is formed.
- the housing 3 is designed to be electrically conductive and manufactured, for example, from aluminum.
- the housing 3 may also be formed in the form of a flexible pouch film.
- the battery cell 2 comprises a negative terminal 11 and a positive terminal 12. Via the terminals 11, 12, a voltage provided by the battery cell 2 can be tapped off. Furthermore, the battery cell 2 can also be charged via the terminals 11, 12.
- an electrode unit is arranged, which is embodied here as an electrode stack 10.
- the electrode stack 10 has two electrodes, namely an anode 21 and a cathode 22.
- the anode 21 and the cathode 22 are each designed like a foil and by a first belt-shaped separator 18 from each other separated.
- the first band-shaped separator 18 is ionically conductive, that is permeable to lithium ions.
- the anode 21 comprises an anodic active material 41 and an anodic current conductor 31.
- the anodic current conductor 31 is made electrically conductive and made of a metal, for example of copper.
- the anodic current collector 31 is electrically connected to the negative terminal 11 of the battery cell 2.
- the cathode 22 comprises a cathodic active material 42 and a
- the cathodic current collector 32 is made electrically conductive and made of a metal, for example
- the cathodic current collector 32 is electrically connected to the positive terminal 12 of the battery cell 2.
- FIG. 2 shows a schematic representation of the components of a plant for producing electrode stacks 10.
- FIG. 2 shows a plant 58 for the production of electrode stacks 10.
- a feed 60 for a first ribbon-shaped separator 18 is used
- the transport device 62 may be a circulating belt or even a linear conveyor system or the like.
- the first belt-shaped separator 18 is transported in the transport direction 64.
- the transport device 62 is a coil supply of a first band-shaped material 66 for a first electrode, for example a cathode.
- Cathode takes place via a plurality of pulleys, not shown here, to a driven wheel 92.
- a peripheral surface 94 of the driven wheel 92 is associated with a laser 96 or a knife-like cutter. Below the laser 96 or the knife-like cutting device, a cut 68 of the first ribbon-shaped material 66 for the first electrode, whereby a portion 70, ie, a first cathode segment 56, is generated.
- the separated portion 70 becomes on the peripheral surface 94 of the driven wheel 92 fixed within a vacuum region 86 before the respective section 70 is placed on the first belt-shaped separator 18 on the transport device 62.
- the driven wheel 92 is provided with a drive 90 which includes an encoder and drive control such that the driven wheel 92 is alternately alternately accelerated and decelerated during its rotation, such that when the sections 70 are deposited on the separator track on the top the transport device 62 defined gaps are generated.
- the linear conveyor system 76 includes, for example, individual with negative pressure
- a laser cut 80 is preferably carried out, the arrangement of the first belt-shaped separator 18, section 70 of the first electrode transferred to the linear conveyor system 76, i. the
- Cathode segments 56 and the second belt-shaped separator 19 are fixed laterally via grippers or vacuum on each separate vacuum-loadable tables of the linear conveyor system 76.
- Conveyor system 76 turned by 180 ° and in an overhead position on individual
- the driven wheel 92 which is arranged above the linear conveyor system 76, also a
- Vacuum region 86 and a blow-off 88 has.
- the laser cut of the second second electrode ribbon material 82 is preferably by means of the laser 96.
- the laser 96 which is preferably a continuous or pulsed (ns or ps) solid state laser, one may also be used knife-like cutting device are used to the individual sections 70, in this case the anode segments 55, at this point of the second band-shaped material 82 for the second
- FIG. 3 shows a stacking device 78 proposed according to the invention, which is arranged below a linear conveyor system 76, as shown in FIG.
- proposed stacking device 78 is a linear
- Conveyor system 76 runs. Alternatively, robots with vacuum grippers can be used.
- the linear conveyor system 76 includes a rail 104 extending in the direction of an X-axis 100 at which a number of
- Individual tables 102 are moved. The individual tables 102 run with rollers 106 along the rail 104. In the overhead position of the individual tables 102 shown in FIG. 3, electrode stacks 10 to be deposited after fixing brackets 108 are placed on a support surface 114. The illustration according to FIG. 3 shows that a number of electrode stacks 10 have already been deposited on the support surface 114 and a stack height 112 has been reached.
- an ejection device arranged in the individual table 102 moves vertically downwards by a few millimeters.
- the receiving plate 130 moves in the direction of the Z-axis 116 vertically upward toward the electrode stack 110 to be deposited. In this case, it is held under spring tension, so that the counter-holder 120 are free and move outwards.
- the receiving plate 130 moves in the direction of the Z-axis 116 a few millimeters upwards, so that the counter-holder 120 can pivot inwards. Thereafter, the receiving plate 130 moves in the Z direction 116 downwards, so that the electrode stack to be deposited 110 is stored.
- Support surface 114 as shown in Figure 3 is by first
- Biasing springs 122 acted upon. This ensures that at a
- the stack of stacked electrode stack 10 stacked on the support surface 114 is continuously adjusted to the issued counter-holder 120.
- the Z-axis is designated by reference numeral 116 and the Y-axis has the reference numeral 118.
- the counter holders 120 pivot over the end of the stack of electrode stacks 10 opposite the support surface 114, so that the stack is fixed.
- the exchangeable removable carrier 115 of his example, rod-shaped trained guide member 128 are removed either manually or by an automated handling system.
- the rod-shaped guide elements 128 are with
- Biasing springs namely the second biasing springs 124 reinforced.
- the stacking device 78 also includes a receiving plate 130, which in turn receives the rod-shaped guide elements 128.
- the receiving plate 130 is part of a storage station 132 which, for example, guided in a dovetail guide 134 or the like, in the direction of the Y-
- Axis 118 can be moved so that after unlocking the
- FIG. 4 shows the change carrier 115 in an enlarged view.
- recesses 136 which serve to receive the locking elements 126 indicated in FIG. 3, are located on the upper side of the exchangeable carrier 115.
- Locking elements 126 fix the exchangeable removable carrier 115 on the rod-shaped guide elements 128. Furthermore, the removable carrier 115 comprises bores 138 on its underside. The bores 138 are complementary to the diameter, for example of the rod-shaped guide elements 128 and allow the interchangeable exchange carrier 115 to be plugged on After insertion of the exchangeable exchange carrier 115, the locking elements 126 are again positioned so that
- FIG. 4 further shows that the action causes the first biasing springs 122 of the stacks to grow to the stacking height 112, which overlaps the upper stacking end
- Figures 5.1 and 5.2 are embodiments of the support surface 114 of the removable exchange carrier 115 can be seen.
- the support surface 114 here has crossed channels 142 which form a channel pattern 144.
- the channels 142 extend in the embodiment of the support surface 114 shown in Figure 5.1 continuously from one edge 148 to the opposite edge 148 of the support surface 114.
- Through the channels 142 which are shown here in a crossed representation, resulting in a number of contact surfaces 146, on where the electrode stacks 10 rest.
- the channels 142 serve to stack them up
- Electrode stack 10 can be removed within a follow-up process with grippers, staples or bands, so that further processing is possible.
- FIG. 5.2 shows an embodiment of the support surface 114. It can be seen from FIG. 5.2 that at the respective edges 148
- Support surface 114 recesses 140 are located. Complementary to the
- the recesses 140 on the edge 148 of the support surface 114 in a width 150 and a depth 152 are designed so that an interface for the subsequent process with respect to the further processing of the stacked Electrode stack 10 is.
- FIG. 6 shows a multilayer electrode stack.
- the individual electrode stacks 10 of stack segments 52 which are stacked by the inventively proposed stacking device 78 without slippage occurs, are with high precision to a
- the stack segments 52 include a
- Electrode segment 56 another separator segment 53 of the second separator 19, which separates the anode segment 55 from the cathode segment 56.
- the electrode stacks 10 according to FIG. 6 are placed on the lower side of the linear conveyor system 76 from above in an overhead position on the stacking devices 78 proposed according to the invention, in particular on the exchangeable exchangeable carrier 115.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Stapelvorrichtung (78) für mehrlagige, flache Elektrodenstapel (10), wobei die Stapelvorrichtung (78) in Y- Richtung (118) verfahrbar ist. Der lösbar an Führungselementen (128) aufgenommene, austauschbare Wechselträger (115) weist eine Auflagefläche (114) auf. Diese ist durch erste Vorspannfedern (122) beaufschlagt, die die auf der Auflagefläche (114) aufgestapelten Elektrodenstapel (10) bei der Handhabung des Wechselträgers (115) kontinuierlich an Gegenhalter (120) anstellen.The invention relates to a stacking device (78) for multi-layer, flat electrode stacks (10), wherein the stacking device (78) in the Y direction (118) is movable. The detachably mounted on guide elements (128), exchangeable removable carrier (115) has a support surface (114). This is acted upon by first biasing springs (122) which continuously set the electrode stacks (10) stacked on the support surface (114) to the counterholder (120) during the handling of the changeable carrier (115).
Description
Beschreibung Titel Description title
Stapelvorrichtung für mehrlagige, flache Elektrodenstapel Technisches Gebiet Stacking device for multi-layer, flat electrode stacks Technical field
Die Erfindung bezieht sich auf eine Stapelvorrichtung für mehrlagige flache Elektrodenstapel, wobei die Stapelvorrichtung in Y-Richtung verfahrbar ist und einen Wechselträger umfasst. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine The invention relates to a stacking device for multilayer flat electrode stacks, wherein the stacking device is movable in the Y direction and comprises a removable carrier. Furthermore, the invention relates to a
Batteriezelle sowie auf eine Verwendung derselben. Battery cell and to a use of the same.
Stand der Technik State of the art
Elektrische Energie ist mittels Batterien speicherbar. Batterien wandeln chemische Reaktionsenergie in elektrische Energie um. Hierbei werden Electrical energy can be stored by means of batteries. Batteries convert chemical reaction energy into electrical energy. Here are
Primärbatterien und Sekundärbatterien unterschieden. Primärbatterien sind nur einmal funktionsfähig, während Sekundärbatterien, die auch als Akkumulator bezeichnet werden, wieder aufladbar sind. In einem Akkumulator finden insbesondere sogenannte Lithium-Ionen-Batteriezellen Verwendung. Diese zeichnen sich unter anderem durch hohe Energiedichten, thermische Stabilität und eine äußerst geringe Selbstentladung aus. Primary batteries and secondary batteries distinguished. Primary batteries are only functional once, while secondary batteries, also referred to as accumulators, are rechargeable. In particular, so-called lithium-ion battery cells are used in an accumulator. These are characterized among other things by high energy densities, thermal stability and extremely low self-discharge.
Lithium-Ionen-Batteriezellen weisen eine positive Elektrode, die auch als Kathode bezeichnet wird, und eine negative Elektrode, die auch als Anode bezeichnet wird, auf. Die Kathode sowie die Anode umfassen je einen Lithium-ion battery cells have a positive electrode, also referred to as a cathode, and a negative electrode, also referred to as an anode. The cathode and the anode each include one
Stromableiter, auf den ein Aktivmaterial aufgebracht ist. Die Elektroden der Batteriezelle sind folienartig ausgebildet und unter Zwischenlage eines Current conductor, on which an active material is applied. The electrodes of the battery cell are formed like a film and with the interposition of a
Separators, welcher die Anode von der Kathode trennt, beispielsweise zu einem Elektrodenstapel gestapelt. Die Elektroden können auch zu einem Separator, which separates the anode from the cathode, for example, stacked into an electrode stack. The electrodes can also become one
Elektrodenwickel gewunden sein oder auf eine andere Art eine Elektrodeneinheit bilden. Die beiden Elektroden der Elektrodeneinheit sind elektrisch mit Polen der Batteriezelle verbunden, welche auch als Terminals bezeichnet werden. Die Elektroden und der Separator sind von einem in der Regel flüssigen Elektrolyten umgeben. Die Batteriezelle weist ferner ein Zellengehäuse auf, welches beispielsweise aus Aluminium gefertigt ist. Das Zellengehäuse in der Regel prismatisch, insbesondere quaderförmig ausgestaltet und druckfest ausgebildet. Aber auch andere Gehäuseformen, beispielsweise kreiszylindrisch oder auch flexible Pouch-Zellen sind bekannt. Wound electrode winding or form an electrode unit in another way. The two electrodes of the electrode unit are electrically connected to poles of the battery cell, which are also referred to as terminals. The electrodes and separator are surrounded by a generally liquid electrolyte. The battery cell further comprises a cell housing, which is made of aluminum, for example. The cell housing usually prismatic, in particular cuboid designed and pressure-resistant. But other forms of housing, such as circular cylindrical or flexible pouch cells are known.
Die wesentliche Bestrebung bei der Entwicklung von neuen Batteriezellen ist, das elektrochemische Nutzvolumen in der Zelle zu erhöhen. Als geeignetste Bauform einer Elektrodeneinheit zur Maximierung des Nutzvolumens hat sich der Elektrodenstapel herausgestellt, da dieser sowohl ideal prismatisch als auch in einer beliebigen anderen Geometrie hergestellt werden kann. Elektrodenstapel können beispielsweise mit Stapelvorrichtungen hergestellt werden. The main goal in the development of new battery cells is to increase the electrochemical useful volume in the cell. The electrode stack has proven to be the most suitable design of an electrode unit for maximizing the useful volume, since it can be produced both in an ideal prismatic manner and in any other geometry. Electrode stacks can be produced, for example, with stacking devices.
Aus DE 10 2013 207 351 AI ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur From DE 10 2013 207 351 Al a method and an apparatus for
Herstellung einer Energiespeicherzelle und die Energiespeicherzelle bekannt. CN 102969527 A zeigt ebenfalls eine Elektrodenstapelausbildung, bei denen die einzelnen Elektrodenstapel durch Zwischenlagen voneinander getrennt sind und die Elektroden jeweils Kontaktfahnen umfassen. Production of an energy storage cell and the energy storage cell known. CN 102969527 A likewise shows an electrode stack formation in which the individual electrode stacks are separated from one another by intermediate layers and the electrodes each comprise contact lugs.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Es wird eine Stapelvorrichtung für mehrlagige flache Elektrodenstapel vorgeschlagen, wobei die Stapelvorrichtung in Y- Richtung und optional auch in X-Richtung verfahrbar sein kann und einen Wechselträger umfasst. Der It is proposed a stacking device for multi-layer flat electrode stack, wherein the stacking device can be moved in the Y direction and optionally also in the X direction and comprises a removable carrier. The
Wechselträger ist lösbar an Führungselementen aufgenommen, austauschbar ausgeführt und umfasst eine Auflagefläche, die durch erste Vorspannfedern beaufschlagt ist, die die auf der Auflagefläche gestapelten Elektrodenstapel bei der Handhabung des Wechselträgers kontinuierlich an Gegenhalter anstellen. Removable carrier is detachably received on guide elements, designed to be interchangeable and comprises a support surface which is acted upon by first biasing springs, which continuously set the stacked on the support surface electrode stack when handling the change carrier to counter-holder.
In vorteilhafter Weise wird durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Advantageously, by the invention proposed
Stapelvorrichtung, die auf eine Auflagefläche gestapelte Anordnung von Elektrodenstapeln mittels Federkraft an den Gegenhaltern kontinuierlich unter Spannung gehalten, wobei sichergestellt ist, dass keine Lage innerhalb der Elektrodenstapel verrutscht. In vorteilhafter Weise ist der Wechselträger während des Stapelvorgangs fixiert, kann entriegelt werden und lässt entweder manuell oder durch ein Handhabungssystem leicht austauschen. Stacking device stacked on a support surface of Electrode stacks are held continuously under tension by means of spring force on the counterholds, whereby it is ensured that no layer slips within the electrode stacks. Advantageously, the removable carrier is fixed during the stacking process, can be unlocked and can be easily replaced either manually or by a handling system.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung sind die Gegenhalter verschwenkbar oder in X- und Z- Richtung verfahrbar am Wechselträger aufgenommen und übergreifen ein Stapelende auf der In a further embodiment of the solution proposed by the invention, the counter-holder are pivotally or movably received in the X- and Z-direction on the removable carrier and engage over a stack end on the
Auflagefläche des Wechselträgers aufgestapelter Elektrodenstapel. Gegen dieSupport surface of the exchange carrier stacked electrode stacks. Against the
Gegenhalter wird der Stapel aufgrund der Vorspannfedern, die die Auflagefläche beaufschlagen, kontinuierlich angestellt, so dass die aufgestapelten Counter-holder is the stack due to the biasing springs, which act on the support surface, continuously employed, so that the stacked
Elektrodenstapel definiert fixiert bleiben. Electrode stack defined remain fixed.
Der Wechselträger ist durch Verriegelungselemente auf Führungselementen gesichert. Zur Handhabung des Wechselträgers werden die Verriegelungen gelöst und der Wechselträger lässt sich in sehr einfacher Weise mit dem darauf angeordneten, unter Vorspannung stehenden Elektrodenstapel entweder mit einem automatischen Handhabungssystem oder auch manuell bewegen. The removable carrier is secured by locking elements on guide elements. To handle the Wechselträgers the locks are released and the removable carrier can be in a very simple manner with the arranged thereon, biased electrode stack either with an automatic handling system or manually move.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Stapelvorrichtung befindet sich in vorteilhafter Weise unterhalb eines linearen Fördersystems, auf dessen The inventively proposed stacking device is located advantageously below a linear conveyor system, on the
Einzeltischen mehrlagige Elektrodenstapel aufgenommen sind. Ein jeder der Einzeltische des linearen Fördersystems gibt in Überkopflage oberhalb der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Stapelvorrichtung durch Lösung von Individual tables multi-layer electrode stacks are added. Each of the individual tables of the linear conveyor system are in an overhead position above the inventively proposed stacking device by solution of
Spannklammern oder durch Roboter mit Vakuumgreifern - um Beispiele zu nennen - den jeweils am Einzeltisch fixierten Elektrodenstapel auf die Clamps or robots with vacuum grippers - to name a few - the each fixed to the individual table electrode stack on the
Auflagefläche des Wechselträgers ab. Die Auflagefläche des Wechselträgers umfasst in vorteilhafter Weise mindestens einen Kanal oder eine Anordnung mehrerer Kanäle, die beispielsweise gekreuzt sind. In vorteilhafter Weise erstrecken sich die Kanäle durchgängig an der Oberfläche der Auflagefläche. Di Kanäle dienen als Eingreiföffnungen für Klammern, Greifer oder bandartige Fördersysteme, mit denen die Anzahl auf der Auflagefläche aufgestapelter Elektrodenstapel entnommen und einem Folgeprozess zugeführt werden kann. Alternativ zu den beschriebenen Kanälen, können im Randbereich der Support surface of the exchange carrier off. The support surface of the exchange carrier advantageously comprises at least one channel or an arrangement of a plurality of channels, which are crossed, for example. Advantageously, the channels extend continuously on the surface of the support surface. Di channels serve as engagement openings for staples, grippers or belt-like conveyor systems, with which the number of stacked on the support surface electrode stack can be removed and fed to a subsequent process. As an alternative to the described channels, in the edge area of the
Auflagefläche des Wechselträgers auch Aussparungen ausgebildet sein. Die Aussparungen liegen bevorzugt im Randbereich am Bereich der Kante der Auflagefläche und können beispielsweise einander gegenüberliegend angeordnet sein. Support surface of the exchange carrier also be formed recesses. The recesses are preferably in the edge region at the region of the edge of the support surface and may for example be arranged opposite one another.
Dadurch, dass die Kanäle die Oberfläche der Auflageflächen teilweise unterbrechen, verbleiben Kontaktflächen, auf denen die Elektrodenstapel aufliegen. Sind auf der Auflagefläche des Wechselträgers beispielsweise Aussparungen im Randbereich vorgenommen, so ergibt sich eine durchgängig sich über die Auflagefläche erstreckende Kontaktfläche. Due to the fact that the channels partially interrupt the surface of the contact surfaces, there remain contact surfaces on which the electrode stacks rest. If, for example, recesses are made in the edge region on the support surface of the changeable support, the result is a contact surface extending continuously over the support surface.
Ferner wird eine Batteriezelle vorgeschlagen, die mindestens einen Furthermore, a battery cell is proposed, the at least one
Elektrodenstapel umfasst, der auf einer erfindungsgemäß vorgeschlagenen Stapelvorrichtung hergestellt ist. Electrode stack comprises, which is produced on a stacking device proposed according to the invention.
Eine erfindungsgemäße Batteriezelle findet in vorteilhafter Weise Verwendung in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), einem Plug-in- Hybridfahrzeug (PHEV) oder in einem Consumer-Elektronik-Produkt. Unter Consumer-Elektronik-Produkten sind insbesondere Mobiltelefone, Tablet-PC's oder Notebooks zu verstehen. A battery cell according to the invention advantageously finds use in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV), a plug-in hybrid vehicle (PHEV) or in a consumer electronics product. Consumer electronics products are in particular mobile phones, tablet PCs or notebooks.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Stapelvorrichtung ist in Y- Richtung verfahrbar ausgebildet und insbesondere unterhalb eines linearen The inventively proposed stacking device is designed to be movable in the Y direction and in particular below a linear
Fördersystems, bei dem Einzeltische entlang einer Schiene geführt werden, angeordnet. Conveyor system, are guided in the individual tables along a rail.
Nach dem Ablegen einer Anzahl von Elektrodenstapel auf dem Wechselträger erfolgt eine Bewegung der Stapelvorrichtung in Y- Richtung, so dass nach Entriegelung an Führungselementen der Wechselträger entnommen werden kann. Der Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung, insbesondere der des Wechselträgers ist ein schneller Austausch desselben, wobei aufgrund der Vorspannung der gesamten Anordnung von Elektrodenstapeln auf der Auflagefläche ein Verrutschen der Lagen der Elektrodenstapel ausgeschlossen ist. Die die Auflagefläche kontinuierlich beaufschlagenden Vorspannfedern halten den gesamten Stapel aus Elektrodenstapel kontinuierlich unter Federkraft. Die Anzahl aufgestapelter Elektrodenstapel ist aufgrund der Vorspannung gegen die der Auflagefläche gegenüberliegenden Gegenhalter angestellt wird. After depositing a number of electrode stacks on the removable carrier, the stacking device is moved in the Y direction, so that the removable carrier can be removed after unlocking on guide elements. The advantage of the proposed solution according to the invention, in particular of the Wechselträgers is a quick replacement of the same, due to the bias of the entire arrangement of electrode stacks on the Support surface slipping of the layers of the electrode stack is excluded. The biasing springs which continuously act on the support surface keep the entire stack of electrode stacks continuously under spring force. The number of stacked electrode stacks is due to the bias against the support surface opposite counter-holder is made.
In vorteilhafter Weise hält der Wechselträger fortwährend die Spannung passiv aufrecht, ist zuverlässig mit wenigen Handgriffen, die auch automatisierbar wären, austauschbar und positionierbar und erlaubt zudem an einen sich den Stapeln anschließenden Folgeprozess eine sehr präzise Übergabe. Advantageously, the exchange carrier continuously maintains the voltage passively, is reliably with a few simple steps, which would also be automated, interchangeable and positionable and also allows for a follow-up process subsequent to the stack a very precise transfer.
In vorteilhafter Weise ist die durch die erste Vorspannfeder beaufschlagte Auflagefläche des austauschbaren Wechselträgers so gestaltet, dass einerseits die Elektrodenstapel flach auf einer Kontaktfläche der Auflagefläche aufgelegt werden können und andererseits mindestens ein Kanal oder mehrere Kanäle oder Aussparungen und dergleichen vorhanden sind, um die aufgestapelte Anordnung von Elektrodenstapel für einen Folgeprozess mit Greifern, Klammern oder Bändern oder dergleichen entnehmen zu können. Damit stellt der Advantageously, the acted upon by the first biasing spring contact surface of the removable exchange carrier is designed so that on the one hand the electrode stack can be placed flat on a contact surface of the support surface and on the other hand at least one channel or more channels or recesses and the like are present to the stacked arrangement of To be able to remove electrode stacks for a follow-up process with grippers, clamps or bands or the like. Thus, the
Wechselträger eine präzise vorteilhaft konfigurierte Schnittstelle zu einem sich an das Stapeln der Elektrodenstapel anschließenden Folgeprozess bei der Change carrier a precisely configured interface to a subsequent to the stacking of the electrode stack subsequent process in the
Herstellung von Batteriezellen dar. Production of battery cells is.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Anhand der Zeichnung wird die Erfindung anschließend eingehender BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS With reference to the drawing, the invention will be discussed in more detail below
beschrieben. described.
Es zeigt: It shows:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Batteriezelle, FIG. 1 shows a schematic illustration of a battery cell,
Figur 2 die wesentlichen Komponenten einer Anlage zur Herstellung von Figure 2 shows the essential components of a plant for the production of
Elektrodenstapeln, Figur 3 die erfindungsgemäß vorgeschlagene Stapelvorrichtung unterhalb eines linearen Fördersystems, Electrode stacks, FIG. 3 shows the stacking device proposed according to the invention below a linear conveyor system,
Figur 4 eine vergrößerte Darstellung des austauschbaren Wechselträgers, 4 shows an enlarged view of the exchangeable exchange carrier,
Figuren 5.1 Figures 5.1
und 5.2 zwei Ausführungsmöglichkeiten der Auflagefläche, die im and 5.2 two possible embodiments of the support surface, the
austauschbaren Wechselträger angeordnet ist und interchangeable removable carrier is arranged and
Figur 6 eine schematische Darstellung eines mehrlagigen Elektrodenstapels. Figure 6 is a schematic representation of a multilayer electrode stack.
Ausführungsvarianten variants
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar. In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals, wherein a repeated description of these elements is dispensed with in individual cases. The figures illustrate the subject matter of the invention only schematically.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Batteriezelle 2. Die FIG. 1 shows a schematic representation of a battery cell 2
Batteriezelle 2 umfasst ein Gehäuse 3, welches prismatisch, vorliegend quaderförmig, ausgebildet ist. Das Gehäuse 3 ist vorliegend elektrisch leitend ausgeführt und beispielsweise aus Aluminium gefertigt. Das Gehäuse 3 kann auch in Form einer flexiblen Pouch-Folie ausgebildet sein. Battery cell 2 comprises a housing 3, which is prismatic, in the present cuboid, is formed. In the present case, the housing 3 is designed to be electrically conductive and manufactured, for example, from aluminum. The housing 3 may also be formed in the form of a flexible pouch film.
Die Batteriezelle 2 umfasst ein negatives Terminal 11 und ein positives Terminal 12. Über die Terminals 11, 12 kann eine von der Batteriezelle 2 zur Verfügung gestellte Spannung abgegriffen werden. Ferner kann die Batteriezelle 2 über die Terminals 11, 12 auch geladen werden. The battery cell 2 comprises a negative terminal 11 and a positive terminal 12. Via the terminals 11, 12, a voltage provided by the battery cell 2 can be tapped off. Furthermore, the battery cell 2 can also be charged via the terminals 11, 12.
Innerhalb des Gehäuses 3 der Batteriezelle 2 ist eine Elektrodeneinheit angeordnet, welche vorliegend als Elektrodenstapel 10 ausgeführt ist. Der Elektrodenstapel 10 weist zwei Elektroden, nämlich eine Anode 21 und eine Kathode 22, auf. Die Anode 21 und die Kathode 22 sind jeweils folienartig ausgeführt und durch einen ersten bandförmigen Separator 18 voneinander separiert. Der erste bandförmige Separator 18 ist ionisch leitfähig, also für Lithiumionen durchlässig. Within the housing 3 of the battery cell 2, an electrode unit is arranged, which is embodied here as an electrode stack 10. The electrode stack 10 has two electrodes, namely an anode 21 and a cathode 22. The anode 21 and the cathode 22 are each designed like a foil and by a first belt-shaped separator 18 from each other separated. The first band-shaped separator 18 is ionically conductive, that is permeable to lithium ions.
Die Anode 21 umfasst ein anodisches Aktivmaterial 41 und einen anodischen Stromableiter 31. Der anodische Stromableiter 31 ist elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Kupfer. Der anodische Stromableiter 31 ist elektrisch mit dem negativen Terminal 11 der Batteriezelle 2 verbunden. Die Kathode 22 umfasst ein kathodisches Aktivmaterial 42 und einen The anode 21 comprises an anodic active material 41 and an anodic current conductor 31. The anodic current conductor 31 is made electrically conductive and made of a metal, for example of copper. The anodic current collector 31 is electrically connected to the negative terminal 11 of the battery cell 2. The cathode 22 comprises a cathodic active material 42 and a
kathodischen Stromableiter 32. Der kathodische Stromableiter 32 ist elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Cathodic current collector 32. The cathodic current collector 32 is made electrically conductive and made of a metal, for example
Aluminium. Der kathodische Stromableiter 32 ist elektrisch mit dem positiven Terminal 12 der Batteriezelle 2 verbunden. Aluminum. The cathodic current collector 32 is electrically connected to the positive terminal 12 of the battery cell 2.
Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung die Komponenten einer Anlage zur Herstellung von Elektrodenstapeln 10. FIG. 2 shows a schematic representation of the components of a plant for producing electrode stacks 10.
Figur 2 zeigt eine Anlage 58 zur Herstellung von Elektrodenstapeln 10. An einer Zuführung 60 für einen ersten bandförmigen Separator 18 erfolgt dessen FIG. 2 shows a plant 58 for the production of electrode stacks 10. A feed 60 for a first ribbon-shaped separator 18 is used
Zuführung auf eine Transportvorrichtung 62. Bei der Transportvorrichtung 62 kann es sich um ein umlaufendes Band oder auch um ein lineares Fördersystem oder dergleichen handeln. Auf der Transportvorrichtung 62 wird der erste bandförmige Separator 18 in Transportrichtung 64 transportiert. Feeding on a transport device 62. The transport device 62 may be a circulating belt or even a linear conveyor system or the like. On the transport device 62, the first belt-shaped separator 18 is transported in the transport direction 64.
Oberhalb der Transportvorrichtung 62 befindet sich ein Spulenvorrat eines ersten bandförmigen Materials 66 für eine erste Elektrode, beispielsweise eine Kathode. Die Zufuhr des ersten bandförmigen Materials 66 für die erste Elektrode Above the transport device 62 is a coil supply of a first band-shaped material 66 for a first electrode, for example a cathode. The supply of the first ribbon-shaped material 66 for the first electrode
(Kathode) erfolgt über mehrere hier nicht dargestellte Umlenkrollen an ein angetriebenes Rad 92. Einer Umfangsfläche 94 des angetriebenen Rades 92 ist ein Laser 96 oder eine messerartige Schneideinrichtung zugeordnet. Unterhalb des Lasers 96 oder der messerartigen Schneideinrichtung erfolgt ein Schnitt 68 des ersten bandförmigen Materials 66 für die erste Elektrode, wodurch ein Abschnitt 70, d.h. ein erstes Kathodensegment 56, erzeugt wird. Der abgetrennte Abschnitt 70 wird an der Umfangsfläche 94 des angetriebenen Rades 92 innerhalb eines Vakuumbereiches 86 fixiert, bevor der jeweilige Abschnitt 70 auf den ersten bandförmigen Separator 18 auf der Transportvorrichtung 62 aufgelegt wird. (Cathode) takes place via a plurality of pulleys, not shown here, to a driven wheel 92. A peripheral surface 94 of the driven wheel 92 is associated with a laser 96 or a knife-like cutter. Below the laser 96 or the knife-like cutting device, a cut 68 of the first ribbon-shaped material 66 for the first electrode, whereby a portion 70, ie, a first cathode segment 56, is generated. The separated portion 70 becomes on the peripheral surface 94 of the driven wheel 92 fixed within a vacuum region 86 before the respective section 70 is placed on the first belt-shaped separator 18 on the transport device 62.
Das angetriebene Rad 92 ist mit einem Antrieb 90 versehen, der einen Encoder und eine Antriebssteuerung umfasst, derart, dass das angetriebene Rad 92 während seiner Rotation abwechselnd alternierend beschleunigt und verzögert wird, so dass bei der Ablage der Abschnitte 70 auf der Separatorbahn auf der Oberseite der Transportvorrichtung 62 definierte Lücken erzeugt werden. The driven wheel 92 is provided with a drive 90 which includes an encoder and drive control such that the driven wheel 92 is alternately alternately accelerated and decelerated during its rotation, such that when the sections 70 are deposited on the separator track on the top the transport device 62 defined gaps are generated.
Danach erfolgt die Zuführung 72 eines zweiten bandförmigen Separators 19. Dieser wird auf die Transportvorrichtung 62 überführt, so dass der erste bandförmige Separator 18, und die gleichmäßig voneinander beabstandeten, abgetrennten Abschnitte 70, Kathodensegmente 56, von dem zweiten bandförmigen Separator 19 überdeckt sind. Thereafter, the supply 72 of a second belt-shaped separator 19. This is transferred to the transport device 62, so that the first belt-shaped separator 18, and the equally spaced, separated sections 70, cathode segments 56, are covered by the second belt-shaped separator 19.
Anschließend erfolgt innerhalb eines Übergabebereiches 74 die Überführung des ersten bandförmigen Separators 18, der darauf angeordneten voneinander beabstandeten Abschnitte 70, d.h. der Kathodensegmente 56 sowie des zweiten bandförmigen Separators 72 an ein lineares Fördersystem 76. Das lineare Fördersystem 76 umfasst beispielsweise einzelne mit Unterdruck Subsequently, within a transfer area 74, the transfer of the first belt-shaped separator 18, the portions 70 spaced apart therefrom, i.e., the first belt-shaped separator 18, takes place. the cathode segments 56 and the second belt-shaped separator 72 to a linear conveyor system 76. The linear conveyor system 76 includes, for example, individual with negative pressure
beaufschlagbare Schlitten, wobei aus Figur 2 hervorgeht, dass dem linearen Fördersystem 76 an dessen Unterseite einzelne diskrete Stapelvorrichtungen 78 zugeordnet sind. acted upon carriage, which is apparent from Figure 2 that the individual linear discrete stacking devices 76 are assigned to the linear conveyor system 76 at its bottom.
Nach Passage des Übergabebereiches 74 erfolgt bevorzugt ein Laserschnitt 80, der an das lineare Fördersystem 76 übergebenen Anordnung aus erstem bandförmigen Separator 18, Abschnitt 70 der ersten Elektrode, d.h. der After passage of the transfer region 74, a laser cut 80 is preferably carried out, the arrangement of the first belt-shaped separator 18, section 70 of the first electrode transferred to the linear conveyor system 76, i. the
Kathodensegmente 56 sowie des zweiten bandförmigen Separators 19. Diese 3- Lagen-Stapel 106 werden seitlich über Greifvorrichtungen oder Vakuum auf einzelnen voneinander getrennten mit Vakuum beaufschlagbaren Tischen des linearen Fördersystems 76 fixiert. Cathode segments 56 and the second belt-shaped separator 19. These 3-layer stack 106 are fixed laterally via grippers or vacuum on each separate vacuum-loadable tables of the linear conveyor system 76.
Aus Figur 2 geht hervor, dass dem linearen Fördersystem 76 ein weiteres angetriebenes Rad 92 zugeordnet ist. Dieses wird mit einem zweiten bandförmigen Material 82 für eine zweite Elektrode, d.h. der Anode beaufschlagt, welches einen Schnitt 80 durch einen Laser 96 erfährt. Die vom zweiten bandförmigen Material 82 für die zweite Elektrode, d.h. der Anode, abgetrennten Abschnitte 70 der zweiten Elektrode werden innerhalb des Vakuumbereiches 86 auf dem angetriebenen Rad 92 fixiert und auf die von den einzelnen Tischen des linearen Fördersystems 76 herantransportierten Anordnungen aus erstem bandförmigen Separator 18, den Abschnitt 70 für die zweite Elektrode und den zweiten bandförmigen Separator 19 aufgebracht. From Figure 2 shows that the linear conveyor system 76, a further driven wheel 92 is associated. This one comes with a second one strip-shaped material 82 for a second electrode, that is applied to the anode, which undergoes a cut 80 by a laser 96. The second electrode portions 70, separated from the second second electrode tape-shaped material 82, ie, the anode, are fixed within the vacuum region 86 on the driven wheel 92 and onto the first belt-shaped separator assemblies 18 conveyed from the individual stages of the linear conveyor system 76 , the second electrode section 70 and the second belt-shaped separator 19 are applied.
Die erhaltenen, beispielsweise von Greifern des linearen Fördersystems 76 fixierten vierlagigen Stapel werden im Auslaufbereich des linearen The obtained, fixed for example by grippers of the linear conveyor system 76 four-ply stack are in the outlet region of the linear
Fördersystems 76 um 180° gewendet und in Überkopflage auf einzelne Conveyor system 76 turned by 180 ° and in an overhead position on individual
Stapelvorrichtungen 78 abgelegt. Stacking devices 78 stored.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass das angetriebene Rad 92, welches oberhalb des linearen Fördersystems 76 angeordnet ist, ebenfalls einen For completeness, it should be mentioned that the driven wheel 92, which is arranged above the linear conveyor system 76, also a
Vakuumbereich 86 und einen Abblasbereich 88 aufweist. Bei Position 84 erfolgt der Laserschnitt des zweiten bandförmigen Materials 82 für die zweite Elektrode bevorzugt mittels des Lasers 96. Alternativ zu dem Laser 96, bei dem es sich bevorzugt um einen kontinuierlichen oder gepulsten (ns oder ps) Festkörper- Laser handelt, kann auch eine messerartige Schneidvorrichtung eingesetzt werden, um die einzelnen Abschnitte 70, in diesem Falle die Anodensegmente 55, an dieser Stelle vom zweiten bandförmigen Material 82 für die zweite Vacuum region 86 and a blow-off 88 has. At position 84, the laser cut of the second second electrode ribbon material 82 is preferably by means of the laser 96. As an alternative to the laser 96, which is preferably a continuous or pulsed (ns or ps) solid state laser, one may also be used knife-like cutting device are used to the individual sections 70, in this case the anode segments 55, at this point of the second band-shaped material 82 for the second
Elektrode abzutrennen. Separate electrode.
Der Darstellung gemäß Figur 3 ist eine erfindungsgemäß vorgeschlagene Stapelvorrichtung 78 zu entnehmen, die unterhalb eines linearen Fördersystems 76, wie in Figur 2 dargestellt, angeordnet ist. The illustration according to FIG. 3 shows a stacking device 78 proposed according to the invention, which is arranged below a linear conveyor system 76, as shown in FIG.
Aus der Darstellung gemäß Figur 3 geht hervor, dass oberhalb der The illustration according to FIG. 3 shows that above the
erfindungsgemäß vorgeschlagenen Stapelvorrichtung 78 ein lineares According to the invention proposed stacking device 78 is a linear
Fördersystem 76 verläuft. Alternativ können auch Roboter mit Vakuumgreifern eingesetzt werden. Das lineare Fördersystem 76 umfasst eine sich in Richtung einer X-Achse 100 erstreckende Schiene 104 an der eine Anzahl von Conveyor system 76 runs. Alternatively, robots with vacuum grippers can be used. The linear conveyor system 76 includes a rail 104 extending in the direction of an X-axis 100 at which a number of
Einzeltischen 102 bewegt werden. Die Einzeltische 102 laufen mit Rollen 106 entlang der Schiene 104. In der in Figur 3 dargestellten Überkopflage der Einzeltische 102 werden nach lösen von Fixierklammern 108 abzulegende Elektrodenstapel 10 auf eine Auflagefläche 114 abgelegt. Aus der Darstellung gemäß Figur 3 geht hervor, dass auf der Auflagefläche 114 schon eine Anzahl von Elektrodenstapeln 10 abgelegt ist, und eine Stapelhöhe 112 erreicht ist. Individual tables 102 are moved. The individual tables 102 run with rollers 106 along the rail 104. In the overhead position of the individual tables 102 shown in FIG. 3, electrode stacks 10 to be deposited after fixing brackets 108 are placed on a support surface 114. The illustration according to FIG. 3 shows that a number of electrode stacks 10 have already been deposited on the support surface 114 and a stack height 112 has been reached.
Sobald der Einzeltisch 102 in Überkopflage seine Position erreicht hat, fährt eine im Einzeltisch 102 angeordnete Ausstoßvorrichtung wenige Millimeter vertikal nach unten. Die Aufnahmeplatte 130 fährt in Richtung der Z-Achse 116 vertikal nach oben dem abzulegenden Elektrodenstapel 110 entgegen. Dabei wird diese unter Federspannung gehalten, so dass die Gegenhalter 120 frei sind und nach außen verfahren. Die Aufnahmeplatte 130 fährt in Richtung der Z-Achse 116 weitere wenige Millimeter nach oben, so dass die Gegenhalter 120 nach innen verschwenken können. Danach fährt die Aufnahmeplatte 130 in Z-Richtung 116 abwärts, so dass der abzulegende Elektrodenstapel 110 abgelegt ist. As soon as the individual table 102 has reached its position in an overhead position, an ejection device arranged in the individual table 102 moves vertically downwards by a few millimeters. The receiving plate 130 moves in the direction of the Z-axis 116 vertically upward toward the electrode stack 110 to be deposited. In this case, it is held under spring tension, so that the counter-holder 120 are free and move outwards. The receiving plate 130 moves in the direction of the Z-axis 116 a few millimeters upwards, so that the counter-holder 120 can pivot inwards. Thereafter, the receiving plate 130 moves in the Z direction 116 downwards, so that the electrode stack to be deposited 110 is stored.
Im in Figur 3 gezeigten Zustand ist dargestellt, dass an einem austauschbaren Wechselträger 115 verschwenkbar angeordnete Gegenhalter 120 das obere Ende des Stapels aufgestapelter Elektrodenstapel 10 übergreifen. Die In the state shown in FIG. 3, it is shown that counter holders 120 pivotably arranged on an exchangeable exchangeable carrier 115 overlap the upper end of the stack of stacked electrode stacks 10. The
Auflagefläche 114 gemäß der Darstellung in Figur 3 ist durch erste Support surface 114 as shown in Figure 3 is by first
Vorspannfedern 122 beaufschlagt. Dadurch wird erreicht, dass bei einem Biasing springs 122 acted upon. This ensures that at a
Ausschwenken der Gegenhalter 120, die verschwenkbar am auswechselbaren Wechselträger 115 angeordnet sind, der auf der Auflagefläche 114 aufgestapelte Stapel von Elektrodenstapel 10 kontinuierlich an die ausgestellten Gegenhalter 120 angestellt ist. Dadurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass innerhalb der Stapel kein Verrutschen auftritt, sondern diese in ihrer präzisen Lage verbleiben. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die Z-Achse mit Bezugszeichen 116 bezeichnet ist und die Y-Achse das Bezugszeichen 118 hat. Swiveling the counter-holder 120, which are arranged pivotably on the exchangeable removable carrier 115, the stack of stacked electrode stack 10 stacked on the support surface 114 is continuously adjusted to the issued counter-holder 120. As a result, it is achieved in an advantageous manner that no slippage occurs within the stack, but that they remain in their precise position. For the sake of completeness, it should be noted that the Z-axis is designated by reference numeral 116 and the Y-axis has the reference numeral 118.
Ist eine Stapelhöhe 112 - wie in Figur 3 dargestellt - auf der Auf I lagefläche 114 erreicht, verschwenken die Gegenhalter 120 über das der Auflagefläche 114 gegenüberliegende Ende des Stapels von Elektrodenstapeln 10, so dass der Stapel fixiert ist. Nach Entriegelung der Verriegelungselemente 126 kann der austauschbare Wechselträger 115 von seinen beispielsweise stabförmig ausgebildeten Führungselement 128 entweder manuell oder durch ein automatisiertes Handhabungssystem entnommen werden. If a stack height 112 - as shown in FIG. 3 - is reached on the contact surface 114, the counter holders 120 pivot over the end of the stack of electrode stacks 10 opposite the support surface 114, so that the stack is fixed. After unlocking the locking elements 126, the exchangeable removable carrier 115 of his example, rod-shaped trained guide member 128 are removed either manually or by an automated handling system.
Auch die stabförmig ausgebildeten Führungselemente 128 sind mit The rod-shaped guide elements 128 are with
Vorspannfedern, nämlich den zweiten Vorspannfedern 124 bewehrt. Biasing springs, namely the second biasing springs 124 reinforced.
Die Stapelvorrichtung 78 umfasst darüber hinaus eine Aufnahmeplatte 130, die wiederum die stabförmig ausgebildeten Führungselemente 128 aufnimmt. Die Aufnahmeplatte 130 ist Teil einer Ablagestation 132, die beispielsweise in einer Schwalbenschwanzführung 134 oder dergleichen geführt, in Richtung der Y-The stacking device 78 also includes a receiving plate 130, which in turn receives the rod-shaped guide elements 128. The receiving plate 130 is part of a storage station 132 which, for example, guided in a dovetail guide 134 or the like, in the direction of the Y-
Achse 118 verfahren werden kann, so dass nach Entriegelung der Axis 118 can be moved so that after unlocking the
Verriegelungselemente 126 und dem Herausbewegen der Stapelvorrichtung 78, die unterhalb des linearen Fördersystems 76 angeordnet ist, der Wechselträger 115 mit samt der dort aufgestapelten Elektrodenstapel 10 entnommen werden kann. Locking elements 126 and the moving out of the stacking device 78, which is arranged below the linear conveyor system 76, the removable carrier 115 can be removed together with the stacked there electrode stack 10.
Figur 4 ist der Wechselträger 115 in vergrößerter Darstellung zu entnehmen. Neben den verschwenkbar ausgebildeten Gegenhaltern 120, befinden sich auf der Oberseite des Wechselträgers 115 Vertiefungen 136, die der Aufnahme der in Figur 3 angedeuteten Verriegelungselemente 126 dienen. Die FIG. 4 shows the change carrier 115 in an enlarged view. In addition to the pivoted counter-holders 120, recesses 136, which serve to receive the locking elements 126 indicated in FIG. 3, are located on the upper side of the exchangeable carrier 115. The
Verriegelungselemente 126 fixieren den austauschbaren Wechselträger 115 auf den stabförmig ausgebildeten Führungselementen 128. Des Weiteren umfasst der Wechselträger 115 an seiner Unterseite Bohrungen 138. Die Bohrungen 138 sind komplementär zum Durchmesser, beispielsweise der stabförmig ausgebildeten Führungselementen 128 ausgeführt und erlauben ein Aufstecken des austauschbaren Wechselträgers 115 auf die stabförmig ausgeführten Führungselemente 128. Nach Aufstecken des austauschbaren Wechselträgers 115 werden die Verriegelungselemente 126 wieder so positioniert, dass Locking elements 126 fix the exchangeable removable carrier 115 on the rod-shaped guide elements 128. Furthermore, the removable carrier 115 comprises bores 138 on its underside. The bores 138 are complementary to the diameter, for example of the rod-shaped guide elements 128 and allow the interchangeable exchange carrier 115 to be plugged on After insertion of the exchangeable exchange carrier 115, the locking elements 126 are again positioned so that
Rastnasen in die Vertiefungen 136 im Randbereich an der Oberseite des Wechselträgers 115 eingreifen und den austauschbaren Wechselträger 115 in einer Arbeitsposition fixieren. Figur 4 ist des Weiteren zu entnehmen, dass über die Wirkung die ersten Vorspannfedern 122 der Stapel auf die Stapelhöhe 112 angewachsen, gegen die das obere Stapelende übergreifenden Locking lugs engage in the recesses 136 in the edge region at the top of the exchange carrier 115 and fix the exchangeable removable carrier 115 in a working position. FIG. 4 further shows that the action causes the first biasing springs 122 of the stacks to grow to the stacking height 112, which overlaps the upper stacking end
ausgeschwenkten Gegenhalter 120 drücken. Somit ist ein Verrutschen bzw. ein Verschieben einzelner Elektrodenstapel 10 oder einzelner Lagen innerhalb der Elektrodenstapel 10 aufgrund der kontinuierlich wirkenden Vorspannkraft ausgeschlossen, so dass bei Handhabung des austauschbaren Wechselträgers 115 entweder manuell oder über ein automatisches Handhabungssystem oder dergleichen, die Präzision der Lagen einzelner Elektrodenstapel 10 push out swiveled counterhold 120. Thus, a slippage or a displacement of individual electrode stacks 10 or individual layers within the Electrode stack 10 excluded due to the continuously acting biasing force, so that when handling the exchangeable changer 115 either manually or via an automatic handling system or the like, the precision of the layers of individual electrode stack 10th
aufrechterhalten bleibt und eine präzise Übergabe an einen sich an den is maintained and a precise transfer to a to the
Stapelprozess anschließenden Folgeprozess sichergestellt ist. Batch process subsequent subsequent process is ensured.
Den Figuren 5.1 und 5.2 sind Ausführungsmöglichkeiten der Auflagefläche 114 des austauschbaren Wechselträgers 115 zu entnehmen. Figures 5.1 and 5.2 are embodiments of the support surface 114 of the removable exchange carrier 115 can be seen.
Der Darstellung gemäß Figur 5.1 ist zu entnehmen, dass die Auflagefläche 114 hier gekreuzte Kanäle 142 aufweist, die ein Kanalmuster 144 bilden. Die Kanäle 142 erstrecken sich in der in Figur 5.1 dargestellten Ausführungsvariante der Auflagefläche 114 durchgängig von einem Rand 148 zum gegenüberliegenden Rand 148 der Auflagefläche 114. Durch die Kanäle 142, die hier in gekreuzter Darstellung dargestellt sind, ergeben sich eine Anzahl von Kontaktflächen 146, auf denen die Elektrodenstapel 10 aufliegen. In der in Figur 5.1 dargestellten Ausführungsvariante dienen die Kanäle 142 dazu, die aufgestapelten It can be seen from the illustration according to FIG. 5.1 that the support surface 114 here has crossed channels 142 which form a channel pattern 144. The channels 142 extend in the embodiment of the support surface 114 shown in Figure 5.1 continuously from one edge 148 to the opposite edge 148 of the support surface 114. Through the channels 142, which are shown here in a crossed representation, resulting in a number of contact surfaces 146, on where the electrode stacks 10 rest. In the embodiment variant shown in FIG. 5.1, the channels 142 serve to stack them up
Elektrodenstapel 10 innerhalb eines Folgeprozesses mit Greifern, Klammern oder Bändern entnehmen zu können, so dass eine Weiterverarbeitung möglich ist. Electrode stack 10 can be removed within a follow-up process with grippers, staples or bands, so that further processing is possible.
Figur 5.2 zeigt eine Ausgestaltung der Auflagefläche 114. Figur 5.2 ist zu entnehmen, dass sich an den jeweiligen Rändern 148 derFIG. 5.2 shows an embodiment of the support surface 114. It can be seen from FIG. 5.2 that at the respective edges 148
Auflagefläche 114 Aussparungen 140 befinden. Komplementär zu den Support surface 114 recesses 140 are located. Complementary to the
Handhabungsgeräten, seien es Greifer, seien es Klammern, seien es Bänder des Folgeprozesses, sind die Aussparungen 140 am Rand 148 der Auflagefläche 114 in einer Breite 150 und einer Tiefe 152 gestaltet, so dass eine Schnittstelle für den sich anschließenden Folgeprozess hinsichtlich der Weiterverarbeitung der aufgestapelten Elektrodenstapel 10 besteht. Handling devices, whether they are grippers, staples or strip of the following process, the recesses 140 on the edge 148 of the support surface 114 in a width 150 and a depth 152 are designed so that an interface for the subsequent process with respect to the further processing of the stacked Electrode stack 10 is.
Figur 6 zeigt einen mehrlagigen Elektrodenstapel. Die einzelnen Elektrodenstapel 10 aus Stapelsegmenten 52, die durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Stapelvorrichtung 78 aufgestapelt werden, ohne dass ein Verrutschen auftritt, werden mit hoher Präzision an einen FIG. 6 shows a multilayer electrode stack. The individual electrode stacks 10 of stack segments 52, which are stacked by the inventively proposed stacking device 78 without slippage occurs, are with high precision to a
Folgeprozess übergeben. Die Stapelsegmente 52 umfassen ein Subsequent process passed. The stack segments 52 include a
Separatorsegment 53 des ersten bandförmigen Separators 18, ein Separator segment 53 of the first belt-shaped separator 18, a
Kathodensegment 56, ein weiteres Separatorsegment 53 des zweiten Separators 19, welches das Anodensegment 55 von dem Kathodensegment 56 trennt. Die Elektrodenstapel 10 gemäß Figur 6 werden über das lineare Fördersystem 76 an dessen Unterseite von oben her in Überkopflage auf die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Stapelvorrichtungen 78, insbesondere auf den austauschbaren Wechselträger 115 aufgelegt. Cathode segment 56, another separator segment 53 of the second separator 19, which separates the anode segment 55 from the cathode segment 56. The electrode stacks 10 according to FIG. 6 are placed on the lower side of the linear conveyor system 76 from above in an overhead position on the stacking devices 78 proposed according to the invention, in particular on the exchangeable exchangeable carrier 115.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen. The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action.
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102017216152.3A DE102017216152A1 (en) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | Stacking device for multi-layer, flat electrode stacks |
| DE102017216152.3 | 2017-09-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2019052815A1 true WO2019052815A1 (en) | 2019-03-21 |
Family
ID=63442638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2018/073292 Ceased WO2019052815A1 (en) | 2017-09-13 | 2018-08-30 | STACKING DEVICE FOR MULTILAYER FLAT ELECTRODE STACKS |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102017216152A1 (en) |
| WO (1) | WO2019052815A1 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102018133454B4 (en) * | 2018-12-21 | 2023-05-25 | Bdt Media Automation Gmbh | Method for stacking at least one medium and stacking system |
| DE102021207342A1 (en) | 2021-07-12 | 2023-01-12 | Körber Technologies Gmbh | Cell stacking system and cell stacking device for segments of energy cells and partial device/partial method of or in a cell stacking system |
| DE102022107942A1 (en) | 2022-04-04 | 2023-10-05 | Mb Atech Gmbh | Stacking unit for producing modules or precursors of modules |
| DE102024107061B3 (en) | 2024-03-12 | 2025-03-27 | Mb Automation Gmbh & Co. Kg | Stacking unit for the production of modules or precursors of modules |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102969527A (en) | 2011-08-29 | 2013-03-13 | 三洋电机株式会社 | Non-aqueous electrolyte secondary-cell battery and manufacturing method |
| EP2696428A1 (en) * | 2011-04-07 | 2014-02-12 | Nissan Motor Co., Ltd. | Lamination device and lamination method |
| DE102013207351A1 (en) | 2013-04-23 | 2014-10-23 | Thyssenkrupp System Engineering Gmbh | Method and device for producing an energy storage cell and energy storage cell |
| JP2015066760A (en) * | 2013-09-27 | 2015-04-13 | 日本電気株式会社 | Sheet laminating apparatus and method |
| EP2897889A1 (en) * | 2012-09-19 | 2015-07-29 | Solystic | Device for stacking flat objects, storage device for flat postal objects and postal sorting machine |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5098800A (en) * | 1990-09-10 | 1992-03-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | High temperature molten salt bipolar stacked module battery |
| JP5953083B2 (en) * | 2011-04-07 | 2016-07-13 | 日産自動車株式会社 | Laminating apparatus and laminating method |
-
2017
- 2017-09-13 DE DE102017216152.3A patent/DE102017216152A1/en active Pending
-
2018
- 2018-08-30 WO PCT/EP2018/073292 patent/WO2019052815A1/en not_active Ceased
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2696428A1 (en) * | 2011-04-07 | 2014-02-12 | Nissan Motor Co., Ltd. | Lamination device and lamination method |
| CN102969527A (en) | 2011-08-29 | 2013-03-13 | 三洋电机株式会社 | Non-aqueous electrolyte secondary-cell battery and manufacturing method |
| EP2897889A1 (en) * | 2012-09-19 | 2015-07-29 | Solystic | Device for stacking flat objects, storage device for flat postal objects and postal sorting machine |
| DE102013207351A1 (en) | 2013-04-23 | 2014-10-23 | Thyssenkrupp System Engineering Gmbh | Method and device for producing an energy storage cell and energy storage cell |
| JP2015066760A (en) * | 2013-09-27 | 2015-04-13 | 日本電気株式会社 | Sheet laminating apparatus and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102017216152A1 (en) | 2019-03-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102017216213A1 (en) | Process for producing an electrode stack | |
| DE102017216138A1 (en) | Method for producing an electrode stack for a battery cell and battery cell | |
| EP3679622B1 (en) | Method and apparatus for producing a plurality of electrode stacks | |
| EP2705556B1 (en) | Method and device for producing electrode coils | |
| WO2019052881A1 (en) | METHOD OF DISCONNECTING BANDED ELECTRODE AND SEPARATOR MATERIALS ON A CURVED SURFACE USING A LASER BEAM | |
| WO2019052815A1 (en) | STACKING DEVICE FOR MULTILAYER FLAT ELECTRODE STACKS | |
| WO2019052882A1 (en) | METHOD FOR THE POSITION CORRECTION OF ELECTRODE STACKS WHERE THEY STAY | |
| WO2019052814A1 (en) | Method for producing electrodes | |
| DE102017216149A1 (en) | Method and device for producing an electrode stack for a battery cell | |
| DE102021207357A1 (en) | Machine and process for the energy cell manufacturing industry | |
| DE102020124040A1 (en) | Method and device for producing a cell stack for battery cells | |
| WO2012062423A1 (en) | Method and device for producing an electrochemical energy store | |
| DE102021006112A1 (en) | Device and method for producing an energy store | |
| EP3968426A2 (en) | Method and device for producing a cell stack for battery cells | |
| EP2764561A1 (en) | Method and system for cutting sheet-shaped or plate-shaped objects | |
| EP4060772B1 (en) | Method for producing a conductor foil for batteries | |
| DE102017216184A1 (en) | Method for producing an electrode stack for a battery cell and battery cell | |
| DE102017216188A1 (en) | Method for producing an electrode stack for a battery cell and battery cell | |
| WO2019052813A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING AN ELECTRODE STACK FOR A BATTERY CELL AND BATTERY CELL | |
| DE102010053341A1 (en) | Cutting sheet-or plate-shaped object, made of electrodes and/or separators, useful for producing electrochemical energy storage device or parts of electrodes or separators, comprises e.g. introducing the object into a laser cutting device | |
| DE102016225221A1 (en) | Method for producing an electrode stack for a battery cell and battery cell | |
| DE102017216209A1 (en) | Method for producing an electrode stack for a battery cell and battery cell | |
| DE102017216151A1 (en) | Workpiece carrier for transporting a multilayer electrode stack | |
| DE102017216131A1 (en) | Method for producing an electrode stack for a battery cell and battery cell | |
| EP4060779A2 (en) | Production device for batteries |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 18762279 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 18762279 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |