[发明专利]生产电化学电池的设备和方法

说明书

电化学电池作为储能工具在工业上非常重要。本发明涉及一种生产电化学电池，优选锂离子电池的设备和方法。该设备包含至少一个放置部位(13，15，17，19)，组装部位(2，4)，具有抓取器(150)的定位系统(3)，具有清洁站的自动移液机(5)，用于密封通过堆叠组装的电池的工具以及至少一个具有用于容纳组件的凹槽(depression)的托盘，其中凹槽的数目总计≥2，优选≥4，特别优选≥6。此外，设备也可配有天平(1)和/或相机(25)。设备的模块优选用箱体(8)，优选手套箱封闭。箱体与至少一个气锁(23)有效连接。

用于电化学电池的批量生产的自动化生产线是本领域已知的。然而，用于批量生产的自动化生产线不允许电化学电池制造过程中生产参数的改变。新型并改进了的电化学电池的开发不可使用这类自动化机器。

例如，现有技术，特别是CN 102290602、CN 201540925和CN 201829565公开了一种基于转台或输送台的用途的设备。用于生产电池的各制造工位围绕转台排列。元件围绕转台表面上的中心部位环形放置并通过转动移至制造工位的各部位。

此外，CN 102013496还公开了一种用于组装箔壳的设备。此处，使该壳沿设备的纵轴在输送带上传输，其中相同的方法步骤在各部位上重复进行。

现有技术不包含关于封闭各制造设备的箱体的细节。然而，应假定的是，如果已表明制造设备用于生产Li电池，则制造设备必须位于保护区中。因为制造Li电池时，应确保电池在排除了至少氧和大气湿度下制造。

除了上述内容之外，现有技术还公开了可在电池制造中用作模块的各工具。这些工具为可用于处理电池元件的抓取器。

CN 201540925公开了处理箔的工具。

CN 102044663公开了一种层压箔电极的方法和设备。

自动化电池生产方法也描述在文献(例如参见Li，Sha；Wang，Hui；Hu，S.Jack；Lin，Yhu-Tin；Abell，Jeffrey A.，J.of Manufacturing Systems30(2011)，第188-195页)中。自动化电池生产方法通常涉及由多个相同电池制造电池组，其中所述电池尤其为相同的电极和电解质。此处多个电池由敏感性的单个软包装电池的堆叠形成并因此需要严格的处理要求。

开发电化学电池的一个目的为获得具有长的使用寿命且其中储能可在非常短的时间内恢复的电化学电池。迄今生产的Li离子电池具有例如可为70至至多150Wh/kg的储能密度。然而，Li电池的能量密度的理论极限还更高。因此假定能量密度还可进一步提高。除了能量密度之外，其它优化目标为循环能力和额定负荷。相对而言，铅-硫酸蓄电池仅具有30-40Wh/kg的能量密度。由于以前在实践中达到的能量密度与理论上可达到的能量密度之间的差别大，因此研发部门仍有很大潜力去确定显示较好性能特征的新型电化学电池。

本发明的一个目的为提供一种借助其可使电化学电池的生产极其灵活的设备和方法。

上述目的以及其它目的的实现在于提供一种生产电化学电池的设备，其包括至少一个放置部位(13，15，17，19)，组装部位(2，4)，具有抓取器(150)的定位系统(3)，具有清洁站的自动移液机(5)，一种用于密封通过堆叠组装的电池的工具以及至少一个具有用于容纳组件的凹槽的托盘，其中凹槽的数目总计≥2，优选≥4，特别优选≥6。

用于生产电化学电池的设备

在优选实施方案中，设备包含天平(1)和/或至少一个相机(25)，相机(25)设置在设备的底板区域。第一个相机的镜头垂直向上。

通过抓取器抓取的元件的横向部位借助相机测定。部位的测定可使其在定位元件时进行部位校正。元件放置精度增加。同时，在优选实施方案中，可借助相机进行各元件，尤其是电极和/或隔膜的底部的表面分析。表面分析特征数据(优选电极或隔膜)通过顺序控制系统获得并储存在数据库中。在优选实施方案中，将来自相机的图像数据与参比数据相比并用作分类目前抓取部件的决策基础。该方法用顺序控制系统或程序软件实施。

在另一实施方案中，设备组装有第二个相机(25')，其设置在箱体的上部且其镜头直接垂直向着底板。相机优选设置在天平(1)上面的区域。各元件，优选电极和/或隔膜的顶部借助第二个相机分析。表面分析数据通过顺序控制系统获得并储存在数据库中。在另一优选实施方案中，将这些图像数据域参比数据对比并用作分类目前评估的元件的决策基础。该方法借助顺序控制系统或软件进行。