CN102986078B - 用于电能存储装置的生产的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
用来生产用来存储电能的装置的生产设备和方法被公开，其中隔板插在其间的交替地彼此面对的平的阴极和阳极的堆叠被生产，并且其中该隔板由沿单个折叠方向折叠数次的单个连续带形成。
Description
技术领域
本发明涉及一种用来制造用来存储电能的装置的设备和方法，该装置具体地为具有堆叠的阴极和阳极的存储装置，该堆叠的阴极和阳极交替地彼此面对，并且电介质隔板插在其间。
背景技术
具体地，但不排他地，本发明可以涉及各种类型的存储装置的生产，该存储装置诸如锂电池、双电层电容器、用于液体的电化学处理的单元(例如，用于水的氧合器)、静电电容器、燃料电池等等，其中电极隔板由沿相同的折叠方向折叠数次的单个连续带组成。
在已知的电能存储装置中，锂电池能够以最佳的能量-重量比供应相对高的电压。已知多种系统用来制造锂电池，该锂电池具有交替地彼此面对并且由隔板分离的堆叠的平的阴极和阳极。具体地，借助由连续的单个带组成的隔板生产锂电池是已知的。在某些已知制造方法中，粘合装置用于将电极连接到隔板，具体地在分离的带的两个侧面上。在一些实施例中，通过曲折地折叠分离的带数次形成电极的堆叠是已知的；例如，已知使用一种设备，该设备沿交替的方向折叠该带(“z-折叠”)。例如从US2006/0088759也已知一种用来沿单个折叠方向折叠分离的带的方法。
专利公开WO2002/095858Al示出根据权利要求1的前序的设备。专利公开WO2003/100901Al示出根据权利要求14的前序的方法。
已知用来制造存储装置的系统在各个方面是可改进的，该存储装置包括彼此面对并且由隔板分离的堆叠电极，该隔板由单个连续带组成。
首先，希望降低制造存储装置的成本。另外，希望生产具有相对高的容量和性能的存储装置。通过“z-折叠”系统组装堆叠电极的一个缺点是降低的生产率。通过粘合装置借助电极的层叠系统的存储装置的生产的一个缺点是高的成本(这尤其是由于粘合装置的成本)和存储装置的相对低的性能(尤其是因为由于粘合装置而导致的电化学电池之间的减少的离子传递)。
发明内容
本发明的一个目标是提供一种用来生产用来存储电能的装置的设备和/或方法，该装置包括彼此面对且被连续的单个带分离的堆叠电极。
一个优点是以简单且廉价的方式生产能量存储装置。
一个优点是可以使用一种设备和/或方法，该设备和/或方法能够以精确且可靠的方式生产用来存储电能的装置。
一个优点是导致具有简单的构造和大的可靠性的电能存储装置。
一个优点是生产一种存储装置，该存储装置具有通过沿单个折叠方向折叠连续分离带组装的堆叠电极。
一个优点是使堆叠电极能够形成而在堆叠的组装期间不需要使用粘合装置来将电极维持在希望的位置中。
这种目标和优点和又一些其它目标和优点通过下面给出的一个或更多个权利要求所述的设备和/或方法被实现。
根据本发明的一个方面，提供一种用于制造电能存储装置的设备，所述设备包括：用来供应连续带的第一供应装置；用来供应电极的第二供应装置；前进装置，所述前进装置用来形成产品并且使所述产品沿前进方向前进，所述产品包括所述连续带和在所述连续带的侧面上的电极的布置；所述设备包括卷绕装置，所述卷绕装置用来卷绕前进的产品并且组装彼此面对并且由所述连续带分离的电极的堆叠，所述卷绕装置包括夹持构件，所述夹持构件被构造用来将电极的布置中的第一电极与第一电极布置在其上的所述连续带的一部分夹持在一起，所述夹持构件还构造成通过执行多个卷绕圈而旋转。
作为优选，在每一个卷绕半圈，电极的布置中的另一电极被添加到正被组装的堆叠。
作为优选，所述夹持构件构造成用来执行多个卷绕圈，维持所述第一电极和所述连续带的所述一部分被夹持。
作为优选，所述夹持构件被构造成通过绕垂直于所述前进方向的旋转轴线执行多个卷绕圈而旋转。
作为优选，所述旋转轴线能够沿横向于所述旋转轴线并且横向于所述前进方向的至少第一方向移动，使得在所述夹持构件的旋转期间，正被组装的所述堆叠的端部靠近前进的产品并且能够移动而没有横向于所述前进方向的运动分量，使得基本上沿由前进的产品限定的前进平面维持所述堆叠的端部。
作为优选，所述旋转轴线能够沿至少第二方向移动，所述第二方向横向于所述旋转轴线并且平行于所述前进方向。
作为优选，所述卷绕装置包括一对压力元件，所述一对压力元件能够绕旋转轴线旋转并且构造成压在正被组装的所述堆叠的一个侧面上，每一个压力元件可以处于活动位置和不活动位置，在所述活动位置和不活动位置中，所述压力元件分别干涉和不干涉正被组装的所述堆叠，所述卷绕装置包括切换装置，所述切换装置用来在所述活动位置和不活动位置之间切换所述压力元件，以便在每一个半个旋转圈使活动的所述压力元件在正被组装的堆叠上交替。
作为优选，所述前进装置包括可移动柔性构件，所述可移动柔性构件布置成对电极的所述布置施加压力。
作为优选，所述前进装置包括供应装置，所述供应装置用来供应可移动的保护膜，所述可移动的保护膜插在所述电极和施加压力的所述可移动柔性构件之间。
作为优选，所述前进装置包括另外的可移动柔性构件，所述另外的可移动柔性构件被布置用来支撑所述产品与所述连续带的另一侧面接触，所述另一侧面与电极的布置位于其上的侧面相对。
作为优选，所述夹持构件具有两个夹持元件，所述两个夹持元件被构造用来在相对的两个侧面上夹持所述第一电极。
作为优选，每一个夹持元件具有两个夹持器，所述两个夹持器位于所述夹持构件绕其旋转的旋转轴线的相对两侧上，并且被构造用来将所述第一电极的相应侧面夹持到两个区域，所述两个区域彼此间隔开并且关于所述旋转轴线相对。
作为优选，所述前进装置、所述第一供应装置和所述第二供应装置被构造用来使所述电极成一排布置在前进的连续带上，使得该排包括一连串的多组电极，每一组电极由序列阴极-阴极-阳极-阳极或阳极-阳极-阴极-阴极组成，所述排的第一电极是阳极或者相应地是阴极，所述第一电极与所述一连串的多组电极中的其余电极分离开连续带的空的部分，所述空的部分的尺寸使得能够容纳电极，但所述空的部分不被电极占据。
根据本发明的另一方面，提供一种用来生产电能存储装置的方法，所述存储装置包括彼此交替且彼此面对并且由折叠的连续带分离开的阴极和阳极的堆叠，所述方法包括以下步骤：沿前进方向供应产品，所述产品包括延伸的所述连续带和在所述连续带的侧面上的电极的布置，电极的所述布置包括沿所述前进方向布置的一连串的阴极和阳极；形成第一中间堆叠，其中，电极的所述布置中的第一电极插在第一分离层和第二分离层之间，至少所述第一分离层包括所述连续带的一部分；翻转所述第一中间堆叠，所述翻转包括沿布置在所述第一中间堆叠后面的折叠线折叠所述连续带，以便将所述第一中间堆叠重叠在布置在所述第一中间堆叠后面的产品的一部分上，产品的所述部分包括电极的所述布置的第二电极，所述重叠形成第二中间堆叠，所述第二中间堆叠包括产品的所述部分和所述第一中间堆叠；对于所述第二电极之后的每一个电极每次重复所述翻转步骤，直到所述堆叠被组装；其特征在于，所述产品沿前进平面前进，并且在所述翻转步骤期间，所述折叠线沿所述前进方向并且在所述前进平面中前进，其中，所述翻转步骤包括通过旋转的夹持构件来使电极的所述布置中的第一电极与所述第一电极布置在其上的所述连续带的一部分一起获取。
作为优选，所述一连串的阴极和阳极包括一个接一个地布置的一种符号的至少两个电极，所述至少两个电极后面紧接着一个接一个地布置的相反符号的两个电极；所述第二分离层包括所述连续带的端部部分；形成第一中间堆叠的所述步骤包括翻转所述端部部分；沿前进方向供应产品的步骤包括：i)布置可移动的元件，所述可移动的元件在电极的所述布置存在于其上的产品的所述侧面上施加压力；ii)将可移动的保护膜插在所述电极和施加压力的所述可移动的元件之间；和iii)将可移动的支撑元件布置在所述产品的另一侧面上，所述另一侧面与电极的所述布置存在于其上的所述侧面相对。
作为优选，所述第二分离层包括所述连续带的端部部分，并且其中形成第一中间堆叠的所述步骤包括翻转所述端部部分。
作为优选，电极的所述布置的第一电极布置在所述连续带的所述端部部分上，并且其中形成第一中间堆叠的所述步骤包括与所述第一电极一起翻转所述端部部分，以便将所述第一电极重叠在形成所述第一分离层的所述连续带的所述部分上。
作为优选，在电极的所述布置中，所述第一电极具有正的或负的符号并且后面接着是将形成所述第一分离层的连续带的所述部分，并且连续带的所述部分是能够接收电极但不被任何电极占据的连续带的空的部分，所述第二电极在所述空的部分之后并且具有相对于所述第一电极的符号相反的符号，所述第二电极之后的第三电极具有与所述第二电极相同的符号。
作为优选，所述一连串的阴极和阳极包括一个接一个地布置的一种符号的至少两个电极，所述至少两个电极后面紧接着一个接一个地布置的相反符号的两个电极。
作为优选，沿前进方向供应产品的步骤包括布置可移动的元件，所述可移动的元件在电极的所述布置存在于其上的产品的所述侧面上施加压力。
作为优选，沿前进方向供应产品的步骤包括插入能够在所述电极和施加压力的所述可移动的元件之间移动的保护膜。
作为优选，沿前进方向供应产品的步骤包括将可移动的支撑元件布置在所述产品的另一侧面上，所述另一侧面与电极的所述布置存在于其上的所述侧面相对。
作为优选，所述重复翻转步骤中的每一个步骤包括绕横向于所述前进方向的旋转轴线旋转每一个相应的中间堆叠，同时所述旋转轴线沿具有横向于所述旋转轴线和所述前进方向的至少一个运动分量的方向移动，使得邻近所述折叠线的旋转的堆叠的端部沿所述前进方向前进，所述前进方向被维持沿着所述产品的所述前进平面。
作为优选，在后续重复翻转步骤期间，所述第一电极维持被所述夹持构件夹持，所述堆叠绕所述夹持构件被组装。
作为优选，所述重复翻转步骤中的每一个步骤包括提供至少一个旋转压力元件，所述至少一个旋转压力元件维持所述连续带压在所述堆叠的最后电极上。
附图说明
可以参考附图更好地理解和实现本发明，该附图通过非限制性例子示出本发明的实施例。
图1是用来制造用来存储电能的装置的设备的竖向正视图。
图2是图1中的设备图的俯视平面图。
图3是图1的放大细节图，包括从辊9到形成电极堆叠的卷绕装置16并且到切割装置17的承载电极的分离的带5的前进路径，该切割装置形成的堆叠与该带5的其余部分分离。
图4a到4d是四个俯视平面图，示出沿图3中的前进路径的电极(阴极C和阳极A)的布置的四种可能方式(为了清楚起见没有示出下面的带5)。
图5是图3的放大细节图，包括用来形成电极堆叠的卷绕装置16执行正在形成的堆叠P的一系列翻转的区域，通过该一系列翻转，分离的带卷绕电极。
图6是已经移除一些部件的图5，用于更好地示出压力元件23和24和切割装置17的切割元件(刀刃和对刃)，该压力元件在正被组装的堆叠P的翻转期间有助于正被组装的堆叠P的稳定性，该切割元件从带5分离已经形成的堆叠。
图7是已经移除一些部件的图5，用于更好地示出承载电极A和C的带5的支撑装置12的端部部分和旋转支架(具有可移动的旋转轴线)的一部分，该旋转支架旋转在堆叠的组装期间翻转堆叠P的构件。
图8是在堆叠P的组装的开始在第一翻转期间第一电极占据的编号为i到x的一系列位置的图，以突显电极的中间区域的运动R和布置在带的折叠线附近的电极的端部的运动T。
图9是在堆叠的组装的开始的卷绕装置16的正视图，以一些虚线和中断线示出在堆叠的构造的结束该装置的一些操作构件的脱离位置。
图10是图9的细节图。
图11是图9的卷绕装置16的俯视平面图。
图12是图11的细节图。
图13是在堆叠的组装的结束在通过将一些操作元件移动到脱离位置从堆叠内移除夹持元件25之前的卷绕装置16的正视图(如图9的正视图)。
图14到16示出压力元件23和24的三个操作步骤。
图17示出电极堆叠(第一电极的旋转轴线被凸显)，在堆叠的组装期间，该第一电极被卷绕装置16抓住且旋转，并且在堆叠的组装的结束，该第一电极位于堆叠的中心。
图18是图17中的堆叠的俯视平面图。
图19是已经组装的图17中的堆叠的放大视图。
具体实施方式
参考前述图，总体上已经以1指示用来制造用来存储电能的装置的设备，该装置包括堆叠的阴极C和阳极A，该阴极和阳极与插入的隔板彼此交替且彼此面向。
已经以2指示匣子，在匣子中布置电极(阴极C和阳极A)，该电极将形成堆叠的存储装置。已经以3指示(平的)电极的(已知类型的)传送装置，如在特定情况中，该传送装置可以包括闭环柔性构件(例如，传送带)。如在具体情况中，可能的是，传送装置设置有(通过吸引)用来将电极保持在适当位置的气动装置，例如，传送带设置有吸引装置以使电极附着到该带。已经以4指示(已知类型的)装载装置，该装载装置用来从匣子移除电极(而且每次两个或更多个电极，在特定情况中，每次四个电极)并且将电极传递到传送装置。如在特定情况中，装载装置4可以包括“拾取和放置”式的传递装置，该传递装置可以例如通过吸杯装置进行操作以从匣子获取电极并且将电极存放在传送带上。
已经以5指示连续带，该带由(已知类型的)电介质材料制成，该带将充当插在所述堆叠内的电极之间的隔板。带5以已知的方式从卷轴6解绕。
已经以7指示插入装置(已知类型的，例如夹持式的)，该插入装置被构造用来移除由传送装置3预先供应的电极(阴极C和阳极A)并且用来将该电极(阴极C和阳极A)放置在连续分离的带5上，而该带从卷轴6连续地解绕。插入装置7可以被构造用来通过在(从传送装置3)撤回电极的位置和释放位置(使得电极能够被插入并且层叠在带5上)之间的往复向前和向后运动(与抓住电极的夹持装置的打开和关闭运动一致)一次一个地传递电极。已经以8指示(已知类型的)传感器，该传感器用来检测要被放置在带5上的电极的位置。如在特定情况中，传感器8可以包括在传送装置3的(端部)区域中操作的例如观察系统的光学类型的传感器。传感器8和插入装置7连接到控制单元，该控制单元被构造用来基于传感器8发出的信号(以已知的方式)控制插入装置7，以便纠正电极的可能定位错误。已经以9指示辊，连续带5在该辊之间穿过，并且电极也(一个接一个地)插在该辊之间。
已经以10指示保护膜(由塑料制成)，该保护膜用来保护布置在前进的带5的上侧上的电极。保护膜10从卷轴11连续地解绕。
已经以12指示连续分离的带5的支撑装置，该带通过在上侧上承载电极(根据设定顺序的阴极C和阳极A)而前进。支撑装置12可以包括可移动元件，该可移动元件将限定用来支撑带5的(水平的)可移动支撑平面。具体地，如在特定情况中，支撑装置12可以包括闭环柔性构件(例如可滑动的支撑带)，驱动装置用来使该柔性构件滑动。该柔性构件可以具有(水平的)上分支，该上分支被构造用来限定(可滑动的)传送平面，承载电极的带5可以在该传送平面上前进。
已经以13指示稳定装置，该稳定装置稳定由连续分离的带5运送的电极。具体地，这种稳定装置还操作以用于使不希望的空气能够被抽空，该不希望的空气可能维持介于电极和分离的带5之间。稳定装置13可以包括滑动元件，该滑动元件将限定(水平的)平面，该平面平行于并且重叠在支撑装置12限定的支撑平面上。如在特定情况中，稳定装置13可以包括闭环柔性构件(例如可滑动的带类型的)，该柔性构件具有驱动装置用来使该柔性构件滑动。柔性构件可以具有下(水平的)可滑动分支，该下可滑动分支被构造用来与(可滑动的)传送平面协作以便在由带5运送的电极上施加略微稳定(和空气抽空)的压力。这种稳定压力可以使电极和分离的带5之间的可能的气泡能够被消除。保护膜10插在带5上的电极和稳定装置13之间，该保护膜也是可滑动的。
已经以14指示传感器，该传感器用来检测布置在分离的带5上的电极的位置。具体地，传感器14被构造用来测量两个连续的电极之间的距离。如在特定情况中，传感器14可以包括对承载电极的前进的带5起作用的例如观察系统的光学类型的传感器。已经以15指示用来重新卷绕保护膜10的卷轴。
已经以16指示卷绕装置，该卷绕装置用来从由带5并且由该带所运送的电极C和A形成的产品(沿前进方向X被供应)形成电极堆叠(阴极C和阳极A)。卷绕装置16在组装步骤期间执行堆叠P的一系列翻转以便使分离的带5卷绕电极C和A。在堆叠组装操作的开始，构造中的堆叠将由单独的电极(电极的布置的第一电极)组成，该单独的电极将首先翻转。在第一翻转，第一电极将在空的带区域(具有能够接收电极的尺寸，但最初没有被任何电极占据)上翻转。在每一个连续翻转(如第一个，通过执行绕可移动的旋转轴线沿方向F的180°旋转，仍然沿相同的翻转方向F被执行，如下面将更好地说明的)的最后，构造中的堆叠将被施加在随后将被添加到构造中的堆叠的后续电极(阴极C或阳极A)上，该后续电极然后将在后续的180°旋转中翻转。
如所述的，下面将更详细地公开卷绕装置16及其操作。传感器14和卷绕装置16可以连接到控制单元，该控制单元可以被构造用来基于传感器14发出的信号控制卷绕装置16，以便考虑电极的可能定位错误，特别是考虑两个连续的电极之间的距离错误。
已经以17指示已知类型的切割装置，该切割装置用来使已经组装的堆叠与连续分离的带5的其余部分分离。如在特定情况中，切割装置17可以包括刀刃和对刃，该刀刃和对刃可以相对彼此移动并且一起协作以用于带5的横向切割，从而使已经组装的堆叠能够被分离并且随后被移除，并且使得后续堆叠能够形成。
已经以18指示(已知类型的)传递装置，该传递装置用来将已经被组装(并且与带5分离)的堆叠传递到后续工作站。传递装置18可以包括用于抓住堆叠的夹持构件(例如，夹持式的)。夹持构件可以是可移动的(例如，由绕水平轴线旋转的元件运送)以便处于堆叠撤回位置(例如，切割装置17的紧邻下游)和到传送系统的堆叠的输送位置。如在特定情况中，输送位置可以相对于撤回位置旋转180°。传送系统可以被构造用来通过预设路径供应已经被组装的堆叠直到出口22，沿该预设路径布置可能的另外工作站，例如，隔板的焊接站19，用来进行电测试的站20，用来进行尺寸测试的站21。
在图4a和4b中，示出将电极(阴极C和阳极A)布置在连续分离的带5(为了清楚起见未示出该带)上的两种可能方式。在图4a中，将由其形成电极堆叠的电极的排的第一电极是阴极，该阴极之后是没有被电极占据的空的空间，而该空的空间之后是一连串的两个阳极和两个阴极。在图4b中，排的第一电极是阳极，该阳极之后是没有被电极占据的空的空间，而该空的空间之后是一连串的两个阴极和两个阳极。在特定情况中，电极是平的并且是矩形的。在每一个电极和下一个电极之间，设置带折叠线(仅在第一和第二电极之间设置两个折叠线，该两个折叠线限定没有被电极占据的空的带空间)。选择电极之间的距离以便考虑以下事实：随着卷绕继续，该堆叠增加厚度，因此这个距离将从电极序列的第一电极到最后电极逐渐增加。每一个电极具有例如呈从电极的(短的)侧面突出的突出部的形状的电终端(或集电器)。带5上的电极的布置形成为使得一旦堆叠已经构造，每一个阳极A就面对阴极C且与阴极C交替(其间插入单层的分离的带)，并且(在图4a和4b的例子中)使得阳极A的电终端在该堆叠的侧面的一部分上全部彼此对齐，而阴极C的电终端彼此对齐并且布置在离阳极A的终端一定距离处的该堆叠的侧面的相对的部分上。在图4c和4d的例子中，一旦堆叠被组装，阳极A的电终端就将在电极的侧面上彼此对齐，而阴极C的电终端将彼此对齐并且布置在该堆叠的相对侧面上。提供布置电极的其它方式是可能的。具体地，可以设置成在第一电极和第二电极之间没有空的带5部分，在这种情况中，第一电极将已经被供应有分离的层(例如，电介质材料的片材)，该分离的层被施加到电极的上表面(这种上分离层可以在设备1中或在设备1外在将电极放置在带5上之前被施加，或者可以通过将没有被电极占据的带5的前端部部分折叠在第一电极上被施加)。
在图5到16中更详细地示出卷绕装置16。卷绕装置16包括绕(水平的)旋转轴线z-z旋转的支架S(在卷绕期间总是沿箭头F指示的相同的旋转方向旋转)，该旋转轴线垂直于在支撑装置12上的带5的前进方向(如下面将说明的，这个旋转轴线z-z是可移动的)。旋转支架S使两个压力装置旋转，该两个压力装置在堆叠P的组装期间在堆叠P上相反地操作。每一个压力装置被构造用来在组装步骤期间施加轻微的稳定压力到堆叠P的侧面(具体地，在卷绕期间被添加到构造中的堆叠的最后电极位于其上的侧面)。基本上，压力装置施加轻微的压力以保证分离的带5和正在形成的堆叠P之间的粘附和压紧，使得带的大部分前进的部分在卷绕期间旋转。
第一压力装置包括第一对压力元件23并且第二压力装置包括第二对压力元件24。每一对压力元件被构造用来作用在与构造中的堆叠P相对的侧面部分上(图11)。
旋转支架S还使夹持装置旋转，该夹持装置被构造用来获取带5上的电极的布置的第一电极。如在特定情况中，夹持装置可以通过夹持式的夹持机构进行操作。夹持装置可以包括作用在与第一电极相对的侧面部分上的一对夹持元件25(即，作用在参考带5的前进方向X的第一电极的相对侧面上)。如在特定情况中，每一个夹持元件25可以包括两个活动部分25a和25b，该两个活动部分作用在第一电极的相应侧面部分的前和后端部部分(参考带5的前进方向X)上。在堆叠的形成期间(即，在各种翻转期间)，夹持元件25一起协作以抓住第一电极(与第一电极下方的带5部分一起)并且旋转地驱动第一电极(与带5一起)。
如所述的，前进以运送电极C和A的带5通过构造中的堆叠P的一系列翻转(沿方向F)在电极的堆叠P中被变换。堆叠P在带5的最前部分中被组装。在图5和7中(在图8中更清楚)，示出在堆叠的组装的开始在其翻转180°期间第一电极占据的位置的序列(以罗马数字从i编号到x)。然后，第一电极(与带5一起)被夹持元件25侧向地抓住，而压力元件23将带5压在第一电极上以便保证电极-带组件的紧凑性。夹持元件25和压力元件23都沿方向F旋转(并且由支架S运送)。以R(图8)指示在从位置i翻转到位置x期间由第一电极的中间轴线顺序占据的各种位置。以T指示分离的带5的折叠发生在其周围的第一电极的端部在翻转180°期间顺序占据的对应位置。位置T基本上对应于在第一电极的翻转期间带5的折叠线占据的位置，并且基本上也用于后续电极，即，在每一个后续翻转的过程中直到堆叠的组装结束。
每一个连续翻转将包括带5沿相应折叠线的折叠(沿相同的折叠方向)，该相应折叠线布置在被组装的堆叠P和紧邻后续电极(即，在后续翻转的开始将是堆叠的下电极的电极)之间。在每一个翻转的结束，实际上，被组装的堆叠P将重叠在紧邻后续电极上，该紧邻后续电极将因此在后续翻转中是被组装的堆叠的一部分。如所述的，带5的折叠具有折叠方向(由箭头F示出)，该折叠方向对于每一个翻转是相同的。从图8清楚地看到，在翻转期间，折叠线(对应于位置T)沿带T的前进方向前进，基本上维持在由产品(承载电极C和A的带5)限定的(水平的)前进平面中，该前进平面前进以便避免带5的不规则运动(摇晃)，该不规则运动可改变电极C和A的正确位置。
使夹持元件25以及压力元件23和24旋转的旋转支架S可以通过改变其旋转轴线z-z的位置而旋转，具体地使得带5的折叠线(位置T)在正在形成的堆叠的每一个翻转基本上维持在带5前进方向X中或在带5的前进平面中(例如，其目的是，布置在运动的带上的电极的预设位置不通过带的不规则运动而失去)。具体地，旋转支架S的旋转轴线z-z将能够执行轨迹(轨道或至少部分轨道)，该轨迹具有至少一个具有上升和下降竖向运动(横向于带5的前进方向X)的轨迹部分和/或具有向前和向后的水平运动(平行于带的前进方向X)的轨迹部分(其中参考带5的前进方向X定义向前和向后)。
如所述的，在卷绕(即，构造中的堆叠绕带5的后续折叠线的180°的各种翻转)期间，第一电极(即，在堆叠的形成的开始已经首先翻转的电极)维持被夹持装置(在这种情况中包括侧向夹持元件25)抓住。夹持元件25具有在卷绕结束从组装的堆叠脱离的可能性。所述脱离可以包括通过轻微的移动打开夹持元件(例如，在夹持式夹持元件的情况中)以便不损坏夹持元件位于其中的刚刚组装的堆叠，之后是移除运动，如在特定情况中，该移除运动可以包括沿水平方向的两个夹持元件25的相互离开(在图9中，由虚线指示两个相反旋转的半元件的相互离开的位置，两个相反旋转的半元件包括支架S和夹持元件25，并且还包括压力元件23和24)。
在图14到16中示意性地示出压力元件23和24的操作(在这些图中，为了更加清楚而没有示出沿前进方向X前进的分离的带)。在翻转的开始，多对压力元件的一对(在示出的例子中，由23指示的对)通过从底部向上压而作用在正被组装的堆叠P的前部(参考前进方向X)上。使第一压力元件23占据活动锁定位置(见图10或12)，在该活动锁定位置中，它们可以与正被组装的堆叠P接触相互作用，而第二压力元件24处于不活动不干涉位置(见图10或12)，在该不活动不干涉位置中，它们不干涉该堆叠，并且可以在不干涉分离的带的情况下旋转。
在图15中，在旋转设定量(大于90°，如在特定示例中，例如与近似145°相同)之后，第一压力元件23开始向着不活动不干涉位置移动，在该不活动不干涉位置中，它们不干涉该堆叠。在图16中，在旋转设定量(大于90°，如在特定示例中，例如等于大约172°)之后，第二压力元件24开始向着活动或锁定位置移动，在该活动或锁定位置中，它们可以与构造中的堆叠P接触相互作用。此后，在180°旋转已经结束之后，利用相反操作的压力元件23和24开始另一翻转。如在特定示例中，可以在另一压力元件的打开运动(向着不干涉)之后命令压力元件的关闭运动(向着锁定)。压力元件23和24的打开和关闭运动可以被机械地驱动，例如通过凸轮机构26，该凸轮机构具有凸轮引导轮廓，该凸轮引导轮廓具有与旋转轴线z-z共轴的圆形基部。
在图14到16中，沿垂直于分离的带5的(水平的)前进方向X的(竖直)方向的卷绕装置16的(水平的)旋转轴线z-z的运动清楚地可见。
更详细地，在这里示出的特定示例中，每一个压力元件23或24包括滑架27、臂28和接触构件29。滑架27与旋转支架S联接并且可以沿平行于旋转支架的旋转轴线z-z的方向移动(例如，可以包括滑动件，该滑动件可以沿滑动引导件滑动)以使旋转支架能够向着堆叠P的侧面移动和离开堆叠P的侧面。臂28在滑架27上绕旋转枢轴(其轴线是水平的并且横向于旋转轴线z-z)枢转，可以向着堆叠的(平的)表面移动或离开堆叠的(平的)表面。接触构件29是构造用来与正被组装的堆叠P接触的臂28的端部元件。接触构件29可以通过旋转枢轴与臂28联接。每一个夹持元件25可以包括夹持器，该夹持器由与旋转支架S联接的另外的滑架30(例如，可以沿滑动引导件滑动的滑动件)承载。另外的滑架30可以沿平行于旋转支架S的旋转轴线z-z的方向移动，从而在堆叠的形成的结束使夹持器能够通过离开该堆叠的侧面而从该堆叠移开。
在图19中示出通过上面公开的设备和方法制造的电极C和A的堆叠。各种电极彼此面对。阴极C和阳极A交替地布置。电介质隔板包括卷绕电极的单个带5，其中该带的最初端部带(以51示出)位于堆叠的中心(靠近或介于堆叠内的两个最中心电极之间)，并且该带的最后端部带(由52指示)位于该堆叠外部。分离的带5总是沿相同的卷绕方向从最初端部到该堆叠的外部被卷绕。
Claims (25)
1.一种用于制造电能存储装置的设备，所述设备包括：
用来供应连续带(5)的第一供应装置；
用来供应电极的第二供应装置；
前进装置，所述前进装置用来形成产品并且使所述产品沿前进方向(X)前进，所述产品包括所述连续带(5)和在所述连续带的侧面上的电极的布置；
其特征在于，所述设备包括卷绕装置(16)，所述卷绕装置用来卷绕前进的产品并且组装彼此面对并且由所述连续带(5)分离的电极的堆叠，所述卷绕装置包括夹持构件，所述夹持构件被构造用来将电极的布置中的第一电极与第一电极布置在其上的所述连续带的一部分夹持在一起，所述夹持构件还构造成通过执行多个卷绕圈而旋转。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，在每一个卷绕半圈，电极的布置中的另一电极被添加到正被组装的堆叠(P)。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述夹持构件构造成用来执行多个卷绕圈，维持所述第一电极和所述连续带的所述一部分被夹持。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述夹持构件被构造成通过绕垂直于所述前进方向(X)的旋转轴线(z-z)执行多个卷绕圈而旋转。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述旋转轴线(z-z)能够沿横向于所述旋转轴线并且横向于所述前进方向(X)的至少第一方向移动，使得在所述夹持构件的旋转期间，正被组装的所述堆叠(P)的端部靠近前进的产品并且能够移动而没有横向于所述前进方向(X)的运动分量，使得基本上沿由前进的产品限定的前进平面维持所述堆叠的端部。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述旋转轴线能够沿至少第二方向移动，所述第二方向横向于所述旋转轴线并且平行于所述前进方向。
7.根据前述任一项权利要求所述的设备，其中，所述卷绕装置(16)包括一对压力元件(23；24)，所述一对压力元件能够绕旋转轴线(z-z)旋转并且构造成压在正被组装的所述堆叠(P)的一个侧面上，每一个压力元件可以处于活动位置和不活动位置，在所述活动位置和不活动位置中，所述压力元件分别干涉和不干涉正被组装的所述堆叠(P)，所述卷绕装置包括切换装置，所述切换装置用来在所述活动位置和不活动位置之间切换所述压力元件(23；24)，以便在每一个半个旋转圈使活动的所述压力元件在正被组装的堆叠上交替。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其中，所述前进装置包括可移动柔性构件，所述可移动柔性构件布置成对电极的所述布置施加压力。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述前进装置包括供应装置，所述供应装置用来供应可移动的保护膜，所述可移动的保护膜插在所述电极和施加压力的所述可移动柔性构件之间。
10.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其中，所述前进装置包括另外的可移动柔性构件，所述另外的可移动柔性构件被布置用来支撑所述产品与所述连续带的另一侧面接触，所述另一侧面与电极的布置位于其上的侧面相对。
11.根据权利要求1－6中任一项所述的设备，其中，所述夹持构件具有两个夹持元件(25)，所述两个夹持元件被构造用来在相对的两个侧面上夹持所述第一电极。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，每一个夹持元件(25)具有两个夹持器，所述两个夹持器位于所述夹持构件绕其旋转的旋转轴线(z-z)的相对两侧上，并且被构造用来将所述第一电极的相应侧面夹持到两个区域，所述两个区域彼此间隔开并且关于所述旋转轴线相对。
13.根据权利要求1－6中任一项所述的设备，其中，所述前进装置、所述第一供应装置和所述第二供应装置被构造用来使所述电极成一排布置在前进的连续带上，使得该排包括一连串的多组电极，每一组电极由序列阴极-阴极-阳极-阳极或阳极-阳极-阴极-阴极组成，所述排的第一电极是阳极或者相应地是阴极，所述第一电极与所述一连串的多组电极中的其余电极分离开连续带的空的部分，所述空的部分的尺寸使得能够容纳电极，但所述空的部分不被电极占据。
14.一种用来生产电能存储装置的方法，所述存储装置包括彼此交替且彼此面对并且由折叠的连续带分离开的阴极和阳极的堆叠，所述方法包括以下步骤：
沿前进方向(X)供应产品，所述产品包括延伸的所述连续带(5)和在所述连续带的侧面上的电极的布置，电极的所述布置包括沿所述前进方向布置的一连串的阴极(C)和阳极(A)；
形成第一中间堆叠，其中，电极的所述布置中的第一电极插在第一分离层和第二分离层之间，至少所述第一分离层包括所述连续带(5)的一部分；
翻转所述第一中间堆叠，所述翻转包括沿布置在所述第一中间堆叠后面的折叠线(T)折叠所述连续带(5)，以便将所述第一中间堆叠重叠在布置在所述第一中间堆叠后面的产品的一部分上，产品的所述部分包括电极的所述布置的第二电极，所述重叠形成第二中间堆叠，所述第二中间堆叠包括产品的所述部分和所述第一中间堆叠；
对于所述第二电极之后的每一个电极每次重复所述翻转步骤，直到所述堆叠被组装；
其特征在于，所述产品沿前进平面前进，并且在所述翻转步骤期间，所述折叠线沿所述前进方向(X)并且在所述前进平面中前进，其中，所述翻转步骤包括通过旋转的夹持构件来使电极的所述布置中的第一电极与所述第一电极布置在其上的所述连续带的一部分一起获取。
15.根据权利要求14所述的方法，其中：
所述一连串的阴极(C)和阳极(A)包括一个接一个地布置的一种符号的至少两个电极，所述至少两个电极后面紧接着一个接一个地布置的相反符号的两个电极；
所述第二分离层包括所述连续带的端部部分；
形成第一中间堆叠的所述步骤包括翻转所述端部部分；
沿前进方向(X)供应产品的步骤包括：
i)布置可移动的元件，所述可移动的元件在电极的所述布置存在于其上的产品的所述侧面上施加压力；
ii)将可移动的保护膜插在所述电极和施加压力的所述可移动的元件之间；和
iii)将可移动的支撑元件布置在所述产品的另一侧面上，所述另一侧面与电极的所述布置存在于其上的所述侧面相对。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第二分离层包括所述连续带(5)的端部部分，并且其中形成第一中间堆叠的所述步骤包括翻转所述端部部分。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，电极的所述布置的第一电极布置在所述连续带的所述端部部分上，并且其中形成第一中间堆叠的所述步骤包括与所述第一电极一起翻转所述端部部分，以便将所述第一电极重叠在形成所述第一分离层的所述连续带的所述部分上。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，在电极的所述布置中，所述第一电极具有正的或负的符号并且后面接着是将形成所述第一分离层的连续带的所述部分，并且连续带的所述部分是能够接收电极但不被任何电极占据的连续带的空的部分，所述第二电极在所述空的部分之后并且具有相对于所述第一电极的符号相反的符号，所述第二电极之后的第三电极具有与所述第二电极相同的符号。
19.根据权利要求14所述的方法，其中，所述一连串的阴极(C)和阳极(A)包括一个接一个地布置的一种符号的至少两个电极，所述至少两个电极后面紧接着一个接一个地布置的相反符号的两个电极。
20.根据权利要求14所述的方法，其中，沿前进方向(X)供应产品的步骤包括布置可移动的元件，所述可移动的元件在电极的所述布置存在于其上的产品的所述侧面上施加压力。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，沿前进方向(X)供应产品的步骤包括插入能够在所述电极和施加压力的所述可移动的元件之间移动的保护膜(10)。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，沿前进方向(X)供应产品的步骤包括将可移动的支撑元件布置在所述产品的另一侧面上，所述另一侧面与电极的所述布置存在于其上的所述侧面相对。
23.根据权利要求14到22中的任一项权利要求所述的方法，其中，所述重复翻转步骤中的每一个步骤包括绕横向于所述前进方向(X)的旋转轴线(z-z)旋转每一个相应的中间堆叠，同时所述旋转轴线沿具有横向于所述旋转轴线和所述前进方向的至少一个运动分量的方向移动，使得邻近所述折叠线(T)的旋转的堆叠的端部沿所述前进方向(X)前进，所述前进方向被维持沿着所述产品的所述前进平面。
24.根据权利要求14到22中的任一项权利要求所述的方法，其中，在后续重复翻转步骤期间，所述第一电极维持被所述夹持构件夹持，所述堆叠绕所述夹持构件被组装。
25.根据权利要求14到22中的任一项权利要求所述的方法，其中，所述重复翻转步骤中的每一个步骤包括提供至少一个旋转压力元件(23；24)，所述至少一个旋转压力元件维持所述连续带压在所述堆叠的最后电极上。
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