[發明專利]生產電化學電池的設備和方法

在審

• 申請號: 201380060784.0
• 申請日: 2013-11-12
• 公開（公告）號: CN104798241A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: H·沃爾夫;K·萊特納;A·穆勒;A·伯倫納
• 申請（專利權）人: 巴斯夫歐洲公司
• 主分類號: H01M10/04
• 分類號: H01M10/04;H01M2/36;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 王丹丹;劉金輝

電化學電池作為儲能工具在工業上非常重要。本發明涉及一種生產電化學電池，優選鋰離子電池的設備和方法。該設備包含至少一個放置部位(13，15，17，19)，組裝部位(2，4)，具有抓取器(150)的定位系統(3)，具有清潔站的自動移液機(5)，用于密封通過堆疊組裝的電池的工具以及至少一個具有用于容納組件的凹槽(depression)的托盤，其中凹槽的數目總計≥2，優選≥4，特別優選≥6。此外，設備也可配有天平(1)和/或相機(25)。設備的模塊優選用箱體(8)，優選手套箱封閉。箱體與至少一個氣鎖(23)有效連接。

用于電化學電池的批量生產的自動化生產線是本領域已知的。然而，用于批量生產的自動化生產線不允許電化學電池制造過程中生產參數的改變。新型并改進了的電化學電池的開發不可使用這類自動化機器。

例如，現有技術，特別是CN?102290602、CN?201540925和CN?201829565公開了一種基于轉臺或輸送臺的用途的設備。用于生產電池的各制造工位圍繞轉臺排列。元件圍繞轉臺表面上的中心部位環形放置并通過轉動移至制造工位的各部位。

此外，CN?102013496還公開了一種用于組裝箔殼的設備。此處，使該殼沿設備的縱軸在輸送帶上傳輸，其中相同的方法步驟在各部位上重復進行。

現有技術不包含關于封閉各制造設備的箱體的細節。然而，應假定的是，如果已表明制造設備用于生產Li電池，則制造設備必須位于保護區中。因為制造Li電池時，應確保電池在排除了至少氧和大氣濕度下制造。

除了上述內容之外，現有技術還公開了可在電池制造中用作模塊的各工具。這些工具為可用于處理電池元件的抓取器。

CN?201540925公開了處理箔的工具。

CN?102044663公開了一種層壓箔電極的方法和設備。

自動化電池生產方法也描述在文獻(例如參見Li，Sha；Wang，Hui；Hu，S.Jack；Lin，Yhu-Tin；Abell，Jeffrey?A.，J.of?Manufacturing?Systems30(2011)，第188-195頁)中。自動化電池生產方法通常涉及由多個相同電池制造電池組，其中所述電池尤其為相同的電極和電解質。此處多個電池由敏感性的單個軟包裝電池的堆疊形成并因此需要嚴格的處理要求。

開發電化學電池的一個目的為獲得具有長的使用壽命且其中儲能可在非常短的時間內恢復的電化學電池。迄今生產的Li離子電池具有例如可為70至至多150Wh/kg的儲能密度。然而，Li電池的能量密度的理論極限還更高。因此假定能量密度還可進一步提高。除了能量密度之外，其它優化目標為循環能力和額定負荷。相對而言，鉛-硫酸蓄電池僅具有30-40Wh/kg的能量密度。由于以前在實踐中達到的能量密度與理論上可達到的能量密度之間的差別大，因此研發部門仍有很大潛力去確定顯示較好性能特征的新型電化學電池。

本發明的一個目的為提供一種借助其可使電化學電池的生產極其靈活的設備和方法。

上述目的以及其它目的的實現在于提供一種生產電化學電池的設備，其包括至少一個放置部位(13，15，17，19)，組裝部位(2，4)，具有抓取器(150)的定位系統(3)，具有清潔站的自動移液機(5)，一種用于密封通過堆疊組裝的電池的工具以及至少一個具有用于容納組件的凹槽的托盤，其中凹槽的數目總計≥2，優選≥4，特別優選≥6。

用于生產電化學電池的設備

在優選實施方案中，設備包含天平(1)和/或至少一個相機(25)，相機(25)設置在設備的底板區域。第一個相機的鏡頭垂直向上。

通過抓取器抓取的元件的橫向部位借助相機測定。部位的測定可使其在定位元件時進行部位校正。元件放置精度增加。同時，在優選實施方案中，可借助相機進行各元件，尤其是電極和/或隔膜的底部的表面分析。表面分析特征數據(優選電極或隔膜)通過順序控制系統獲得并儲存在數據庫中。在優選實施方案中，將來自相機的圖像數據與參比數據相比并用作分類目前抓取部件的決策基礎。該方法用順序控制系統或程序軟件實施。

在另一實施方案中，設備組裝有第二個相機(25')，其設置在箱體的上部且其鏡頭直接垂直向著底板。相機優選設置在天平(1)上面的區域。各元件，優選電極和/或隔膜的頂部借助第二個相機分析。表面分析數據通過順序控制系統獲得并儲存在數據庫中。在另一優選實施方案中，將這些圖像數據域參比數據對比并用作分類目前評估的元件的決策基礎。該方法借助順序控制系統或軟件進行。