Search

EP-4494198-B1 - DEVICE FOR PRODUCING MODULES OR PRECURSORS OF MODULES

EP4494198B1EP 4494198 B1EP4494198 B1EP 4494198B1EP-4494198-B1

Inventors

  • BUSOV, Dmitry

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20230524

Claims (10)

  1. An apparatus (100) for the production of modules or precursors of modules, in particular of fuel or battery cells containing layer material, wherein - a first conveyor (110) is provided and adapted to convey individual anode layers (AL) to a first transfer location (U1) for transfer to a first layer turner (150); - a second conveyor (120) is provided and adapted to convey individual cathode layers (KL) to a second transfer location (U2) for transfer to a second layer turner (200); - the first and the second layer turners (150, 200) each have at least one pick-up (156, 206) and in each case a first drive (300) and are provided and adapted to pick up a respective one anode or cathode layer (AL, KL) by means of the pick-ups (156, 206) at the respective first or second transfer locations (U1, U2) from the first or second conveyor (110, 120), and rotate it by means of the respective first drive (300) by a respective rotation angle to a respective first or second delivery location (A1, A2); - a stacking table (400) with a drive (410) is provided and adapted to move back and forth between the first and the second delivery location (A1, A2); - the first and the second layer turners (150, 200) are provided and adapted to deliver a respective individual anode or cathode layer (AL, KL) from its pick-up (156, 206) to the stacking table (400) at the first and the second delivery location (A1, A2), respectively, when the pick-up (156, 206) is at the first or second delivery location (A1, A2), respectively; and - the first and the second layer turners (150, 200) each have a second drive (350) for the pick-up (156, 206), which are provided and adapted to radially retract the respective pick-up (156, 206) when it approaches the pick-up (156, 206) of the other layer turner (150, 200) in the space between the two layer turners.
  2. The apparatus according to claim 1, wherein - the first and the second layer turners (150, 200) are provided and adapted to move out the pick-up (156, 206) by means of their respective second drive (350) when the pick-up (156, 206) approaches the respective first or second transfer location (U1, U2) and/or the respective first or second delivery location (A1, A2).
  3. The apparatus according to any one of claims 1 to 2, wherein - the first conveyor (110) and the second conveyor (120) are arranged adjacent to and at a distance from one another; - the first conveyor (110) and/or the second conveyor (120) are designed as belt conveyors which face the first or second layer turners (150, 200) with their respective underside (112, 122) in order to convey the individual anode layers (AL) or the individual cathode layers (KL) on their underside (112, 122) to the first or second transfer location (U1, U2); - the first conveyor (110) and/or the second conveyor (120) each have a controlled under-pressure/over-pressure conveyor belt, and are provided and adapted to pick up the individual anode layers (AL) or the individual cathode layers (KL) by means of controlled pneumatic under-pressure (p--) and to hold them during conveying to the first or second transfer location (U1, U2); and/or to deliver the individual anode layers (AL) or the individual cathode layers (KL) at the first or second transfer location (U1, U2) to the first or second layer turners (150, 200) by means of a controlled pneumatic over-pressure (p++); and/or - the first and/or the second layer turner (150, 200) each has a plurality of pick-ups (156, 200) for picking up the individual anode or cathode layers (AL, KL), which are provided for and set up for the purpose of rotating past the respective transfer location (U1, U2) and the respective delivery location (A1, A2) in a continuous or clocked manner, and in the process to pick up an anode or cathode layer (AL, KL) or to deliver it.
  4. The apparatus according to one of the preceding claims, wherein - the first and the second layer turner (150, 200) have a substantially matching structure, matching function and/or matching dimensions; and/or - the first and the second layer turner (150, 200) are provided and adapted to rotate clockwise and anti-clockwise respectively by means of their respective first drive (300) in such a way that the individual anode or cathode layers (AL, KL) move from their transfer location (U1, U2) to their delivery location (A1, A2) while avoiding a space (R) between the first and the second layer turner (150, 200).
  5. The apparatus according to one of the preceding claims, wherein - the first and second transfer locations (U1, U2) between the first conveyor (110) and the second conveyor (120) and the first and second layer turners (150, 200), respectively, each have a first center, and the first and second delivery locations (A1, A2) between the first and second layer turners (150, 200) and the stacking table (400), respectively, each have a second center; and wherein - these respective first and second centers lie on respective straight lines which at least approximately intersect a respective center of rotation (DZ) of the first layer turner (150) or of the second layer turner (200).
  6. The apparatus according to one of the preceding claims, wherein - the stacking table (400) comprises a deposit (420) for the anode and cathode layers (AL, KL); and/or - the stacking table (400) has an individual-axis or multi-axis positioning device (430) which is provided and adapted to move the deposit (420) along or around the respective anode and cathode layer(s) (A1, A2) in order to align them with the first and second delivery locations (A1, A2), respectively; and/or - the stacking table (400) has at least one first and at least one second clamping finger (442, 444), which are provided and adapted to come into or out of engagement with the respectively uppermost of the anode and cathode layers (AL, KL) and/or to press the respectively uppermost of the anode and cathode layers (AL, KL) against the electrode stack (ES) on the deposit (420); and/or - the deposit (420) can be rotated about a z-axis with the clamping fingers (442, 444); and/or - the deposit (420) can be positioned in the x- and/or y-direction using the clamping fingers (442, 444).
  7. The apparatus according to one of the preceding claims, wherein - the first and the second layer turner (150, 200) are provided and are set up to pick up the individual anode layers (AL) and the individual cathode layers (KL) by means of controlled pneumatic under-pressure (p--) and to hold them during the turning to the first and the second delivery location (A1, A2), respectively; and/or by means of a controlled pneumatic over-pressure (p++) the individual anode layers (AL) and the individual cathode layers (KL) are held during the turning to the first and the second delivery location (A1, A2), respectively the second delivery location (A1, A2); and/or by means of a controlled pneumatic over-pressure (p++) to deliver the individual anode layers (AL) and the individual cathode layers (KL) to the first or second delivery location (A1, A2) in order to stack the layers (AL, KL) on the deposit (420); and/or - the first and the second layer turners (150, 200) each have a rotatable positive/under-pressure distributor (650), which is provided and adapted to feed the pick-ups (156, 206) with the controlled pneumatic under-pressure (p--) and/or over-pressure (p++); and/or - the first and the second layer turner (150, 200) are provided and adapted to turn only individual ones of the anode layers (AL) or only individual ones of the cathode layers (KL) towards the first or the second delivery location (A1, A2), respectively.
  8. The apparatus according to one of the preceding claims, wherein - an adjusting device (430) is provided and adapted to lower the deposit (420) during stacking of the individual anode layers (AL) and individual cathode layers (KL) by a path distance from which substantially corresponds to a thickness of an individual anode layer (AL) or an individual cathode layer (KL).
  9. The apparatus according to one of the preceding claims, wherein - the first drive (300) is designed as a rotary drive which is provided and adapted to turn the pick-up (156, 206) of the respective layer turner (150, 200); and - the second drive (350) has a rotary drive (350) with an eccentric shaft (160, 210) geared to the pick-up (156, 206) in order to radially retract and/or extend the pick-up (156, 206) of the respective layer turner (150, 200), or - the second drive (350) has a linear drive (351) which is geared to one of the pick-ups (156, 206) in order to radially retract and/or extend the pick-up of the respective layer turner (150, 200).
  10. A method for the production of modules or precursors of modules, in particular of fuel or battery cells containing layer material, comprising, for example in the following order, the steps: - conveying individual anode layers (AL) to a first transfer location (U1) for transfer to a first layer turner (150); - conveying individual cathode layers (KL) to a second transfer location (U2) for transfer to a second layer turner (200); - picking up respective individual anode or cathode layers (AL, KL) at the respective first or second transfer locations (U1, U2) by means of a corresponding pick-up (156, 206) of a respective first or second layer turners (150, 200); - turning the picked up individual anode or cathode layers (AL, KL) by a respective rotation angle (RW) to a respective first or second delivery location (A1, A2); - moving a stacking table (400) with a drive (410) back and forth between the first and the second delivery location (A1, A2); - delivering the respective individual anode or cathode layer (AL, KL) at the first or the second delivery location (A1, A2) to the stacking table (400) when the latter is at the first or the second delivery location (A1, A2); and - radially retracting the pick-up (156, 206) of the first and/or second layer turner (150, 200) when it approaches the pick-up of the other layer turner in the space between the two layer turners.

Description

Hintergrund Hier werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Modulen oder Vorstufen von Modulen offenbart. Diese Module oder Vorstufen von Modulen können Lagenmaterial enthaltende Brennstoff- oder Batterie-Zellen sein. Details hierzu sind in den Ansprüchen definiert. Auch die Beschreibung enthält relevante Angaben zur Struktur und zur Funktionsweise sowie zu Varianten der Vorrichtung und des Verfahrens. Stand der Technik Die WO 2021 171 946 A1 betrifft einen Stapeltisch, auf dem Laminatstapel aus Trennfolien und Elektrodenlage gestapelt werden. Eine Transporteinheit dient zum Transportieren der Trennfolien und Elektrodenlage und zum Ablegen auf dem Stapeltisch. Die obige Prüfvorrichtung prüft die Position der Elektrodenlage in den von der Transporteinheit freigegebenen Laminatstapeln. Die JP 2014 078464 A betrifft eine Laminiermaschine zur Herstellung eines laminierten Körpers aus einer rechteckigen Folie als positive Elektrode, einer rechteckigen Folie als negative Elektrode, die abwechselnd laminiert werden über eine rechteckige Trennfolie. Ein Förderer dient zum aufeinanderfolgenden Aufnehmen und Fördern der Kathodenfolie, der Anodenfolie und der Trennfolie zu einer vorbestimmten Stapelposition und zum Ausrichten und Stapeln der Kathodenfolie, der Anodenfolie und der Trennfolie an der Stapelposition. Vier erste Halteelemente sind an den vier Ecken des an der Stapelposition zu stapelnden laminierten Körpers angeordnet und dienen dazu, die vier Ecken der Kathodenfolie, die von dem Förderer zu der Stapelposition transportiert und dort platziert werden, oder die vier Ecken der Trennfolie, die von dem Förderer zu der Stapelposition transportiert und dort platziert werden, von oben zu drücken, um sie unter der Kathodenfolie zu stapeln. Erste horizontale Verschiebungseinrichtungen können die Position der ersten Halteelemente in horizontaler Richtung von einer zurückgezogenen Position zumindest außerhalb der Kathodenfolie oder der Trennfolie zu einer Halteposition verschieben, die den vier Ecken der Kathodenfolie oder der Trennfolie entspricht. Ein erstes Mittel zur Verschiebung in vertikaler Richtung dient dazu, die Position des ersten Halteelements in vertikaler Richtung von einer gelösten Position, die zumindest nach oben hin von der Kathodenfolie oder der Trennfolie getrennt ist, in eine Kontaktposition zu verschieben, die in der Lage ist, die Kathodenfolie oder die Trennfolie zu berühren. Vier zweite Halteelemente sind an den vier Ecken des an der Stapelposition zu stapelnden laminierten Körpers vorgesehen, um von oben die vier Ecken der an der Stapelposition befindlichen negativen Elektrodenfolie oder die vier Ecken der der an der Stapelposition befindlichen Trennfolie zu drücken, um unter die negative Elektrodenfolie gestapelt zu werden. Zweite horizontale Verschiebungseinrichtungen dienen dazu, die Position der zweiten Halteelemente in horizontaler Richtung von einer Rückzugsposition zumindest außerhalb der Anodenfolie oder der Trennfolie in eine Halteposition zu verschieben, die den vier Ecken der Anodenfolie oder der Trennfolie entspricht. Die zweiten Verschiebungseinrichtungen zur Verschiebung in vertikaler Richtung dienen dazu, die Position des zweiten Halteelements in vertikaler Richtung von einer Position, die zumindest nach oben von der Anodenfolie oder der Trennfolie getrennt ist, in eine Kontaktposition zu verschieben, in der das zweite Halteelement die Anodenfolie oder die Trennfolie berührt. Wenn eine neue Kathodenfolie, Anodenfolie oder Trennfolie heran gefördert und in die Stapelposition gebracht wird, wird die neu platzierte Kathodenfolie, Anodenfolie oder die Trennfolie niedergehalten, und die vier Ecken der bereits darunter platzierten Kathodenfolie, Anodenfolie oder der Trennfolie niedergehalten. Nachdem die vier ersten oder zweiten Halteelemente herausgezogen wurden, werden die vier Ecken der neu platzierten Kathodenfolie, Anodenfolie oder der Trennfolie von den entsprechenden vier ersten oder zweiten Halteelementen festgehalten. Die vier Ecken der neu platzierten Kathodenfolie, Anodenfolie oder des Separators werden durch vier entsprechende erste oder zweite Halteelemente gedrückt. Die Höhe der ersten und zweiten Halteelemente, wenn sie sich von der Halteposition in die Halteposition bewegen, ist so eingestellt, dass sie höher ist als die Höhe der ersten und zweiten Halteelemente, wenn sie von der Halteposition in die Rückzugsposition zurückkehren. Die Hubwege der Halteelemente sind beim Niederhalten der Kathodenfolie, der Anodenfolie oder der Trennfolie bei der Bewegung von der Halteposition in die Rückzugsposition höher als die Hubwege bei der Bewegung von der Halteposition in die Rückzugsposition. Die WO 2021 171 946 A1 betrifft eine Prüfvorrichtung zum Prüfen der Position der Elektrodenlage in einem Laminat, in dem eine Trennfolie und eine Elektrodenlage durch einen Klebstoff gebunden sind, von der Trennfolienseite aus. Ein Infrarot-Strahler bestrahlt das Laminat