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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klimatisierungsanordnung für eine Maschine der Energiezellen produzierenden Industrie. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Maschine umfassend eine solche Klimatisierungsanordnung.
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Energiezellen oder Energiespeicherzellen, etwa Batteriezellen, werden für galvanische Akkumulatoren beispielsweise in Kraftfahrzeugen, sonstigen Landfahrzeugen, Schiffen und Flugzeugen verwendet, bei denen eine erhebliche Energiemenge über größere Zeiträume abrufbar gespeichert werden muss. Dazu weisen solche Energiezellen eine Struktur aus einer Vielzahl von zu einem Stapel gestapelter Segmente auf. Diese Segmente sind jeweils sich abwechselnde Anodenblätter und Kathodenblätter, die auch als Elektroden bezeichnet werden und durch ebenfalls als Segmente hergestellte Separatorblätter voneinander getrennt sind.
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Materialien der Batteriezellen reagieren mit Wasser, was die Produktqualität beeinträchtigt. Zudem können Partikelkontaminationen der Materialoberflächen zu Beschädigungen und Beeinträchtigungen der Batteriezellen führen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Klimatisierungsanordnung und eine Maschine bereitzustellen, die zur Produktion von Energiezellen mit hoher Qualität eingerichtet sind.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung stellt demnach eine Klimatisierungsanordnung für eine Maschine der Energiezellen produzierenden Industrie bereit, die eine Klimatisierungsvorrichtung aufweist, die zur Erzeugung eines Produktionsklimas mit einem Taupunkt unterhalb von -20 °C, vorzugsweise unterhalb von -30 °C, weiter vorzugsweise -40 °C oder niedriger, beispielsweise im Bereich zwischen -40 °C und -60 °C in einem Prozessraum eingerichtet ist. Aufgrund des erfindungsgemäß bereitgestellten, sehr trockenen Prozessklimas können Beschädigungen und Beeinträchtigungen der Materialien durch Wassermoleküle und Wassertröpfchen vermieden werden.
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Vorzugsweise ist die Klimatisierungsvorrichtung zum Erzeugen eines Reinraumklimas in dem Prozessraum eingerichtet. Auf diese Weise können Beschädigungen und Beeinträchtigungen der Materialien durch Partikelkontaminationen vermieden werden. Das Reinraumklima ist vorzugsweise Klasse 5 nach ISO 14644 oder reiner, weiter vorzugsweise Klasse 6 nach ISO 14644 oder reiner, beispielsweise Klasse 7 nach ISO 14644.
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Vorzugsweise weist die Klimatisierungsanordnung eine Filtereinrichtung zum Filtern der Luft in dem oder für den Prozessraum auf. Die Separiereinrichtung kann vorteilhaft mindestens eine Luftabsaugeinrichtung umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann die Separiereinrichtung vorteilhaft eine Partikelsorptionsvorrichtung umfassen.
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Vorzugsweise weist die Klimatisierungsanordnung mindestens eine mit einer Wärmequelle in Verbindung stehende separate Kühleinrichtung auf. Die Kühleinrichtung kann insbesondere mittels Wasserkühlung arbeiten. Es besteht auf diese Weise die Möglichkeit, den Wärmeeintrag in das Prozessklima zu minimieren, indem mittels der Kühleinrichtung die Wärme besonders leistungsstarker Verbraucher aus der Systemgrenze des Prozessklimas herausgeführt und gesondert abgeführt wird. Dies kann besonders für große Wärmequellen sinnvoll sein, da diese lokal ein Einhalten der Prozesstemperaturen erschweren können. Durch den gezielten Abtransport der Wärme großer Quellen mittels der Kühleinrichtung kann der Wärmeeintrag in den Prozessraum homogenisiert und leichter von einer der Klimatisierungsvorrichtung kompensiert werden
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Vorzugsweise weist die Klimatisierungsanordnung eine Einrichtung zur Erzeugung eines Überdrucks innerhalb des Prozessraums auf. Vorzugsweise weist die Klimatisierungsanordnung mindestens eine Luftzuführeinrichtung zum Zuführen von klimatisierter Luft in den Prozessraum auf. Diese Merkmale können zur Erzeugung eines trockenen und reinen Prozessklimas vorteilhaft beitragen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Klimatisierungsanordnung eine Mess- und/oder Regeleinrichtung zum Messen und/oder Regeln einer oder mehrerer der folgenden Größen auf: Lufttemperatur, Luftfeuchte, Luftdruck und/oder Luftreinheit in dem Prozessraum oder einer oder mehrerer Zonen des Prozessraums; Lufttemperatur, Luftfeuchte, Luftdruck und/oder Luftreinheit auf einer Eingangsseite der Klimatisierungsvorrichtung. Bei zu großen Abweichungen der Messwerte von gespeicherten Sollwerten können geeignete Maßnahmen veranlasst werden, beispielsweise ein Notstopp der Maschine.
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Die Erfindung stellt auch eine Maschine der Energiezellen produzierenden Industrie mit einer vorbeschriebenen Klimatisierungsanordnung bereit.
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Nach einem weiteren vorteilhaften Aspekt weist die Maschine mindestens einen Maschinenabschnitt, ein den mindestens einen Maschinenabschnitt lokal umgebendes Modulgehäuse und die Klimatisierungsvorrichtung auf, wobei die Klimatisierungsvorrichtung zur Erzeugung eines lokalen Prozessklimas beschränkt auf einen Prozessraum innerhalb des Modulgehäuses eingerichtet ist. Aufgrund dieses Merkmals wird lediglich in dem Prozessraum, anstatt in der gesamten Produktionshalle, das gewünschte Prozessklima zielgerichtet erzeugt. Das auf das Prozessklima zu klimatisierende Volumen ist somit um ein Vielfaches geringer als im Stand der Technik. Dies führt zu einer erheblichen Reduzierung der Betriebskosten und des Energiebedarfs, sowie geringeren Investitionskosten aufgrund geringerer bautechnischer Anforderungen. Personal kann sich ohne Schutzkleidung in der Produktionshalle bewegen, da diese nicht auf das Prozessklima klimatisiert werden muss, sondern geringere klimatische Anforderungen erfüllen muss. Eine potentiell belastende Arbeitsumgebung für Mitarbeiter findet allenfalls kurzfristig bei einem Eingriff in den Prozess statt. Eine Störung der Klimatisierung wirkt sich zudem nicht auf die gesamte Produktionshalle, sondern lediglich auf das Modulgehäuse aus und kann daher schneller und mit weniger Aufwand behoben werden. Da die Klimatisierungsvorrichtung vom Maschinenhersteller bereitgestellt werden kann, kann dieser als Komplettanbieter für die Maschinenanordnung fungieren. Zudem wird eine definierte und einheitliche Systemgrenze durch das mindestens eine Modulgehäuse bereitgestellt. Die Produktionsanlage kann in eine herkömmliche Produktionshalle integriert werden, weil an die Primärklimatisierung keine besonderen Anforderungen gestellt werden müssen.
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Die Klimatisierungsvorrichtung ist vorteilhaft zur Erzeugung eines klimatisierten Luftstroms von der Umgebung durch eine Öffnung des Modulgehäuses in den Innenraum des Modulgehäuses eingerichtet ist. Die insbesondere elektrisch betriebene Klimatisierungsvorrichtung umfasst vorzugsweise eine Klimaanlage, die zur Erzeugung eines klimatisierten Luftstroms von der Umgebung des Modulgehäuses in den Innenraum des Modulgehäuses eingerichtet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Klimatisierungsvorrichtung einen im Innenraum des Modulgehäuses angeordneten Lufttrockner, insbesondere einen Sorptionstrockner, aufweisen, der zur Adsorption und/oder Absorption von Wassermolekülen oder Wassertröpfchen auf einer beispielsweise elektrisch gekühlten Oberfläche und ggf. zum Ableiten von kondensiertem Wasser in die Umgebung eingerichtet ist.
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Vorzugsweise weist die Maschine eine Mehrzahl von Maschinenabschnitten aufweist, denen jeweils ein lokales Modulgehäuse und eine Klimatisierungsvorrichtung zur Erzeugung eines abschnittsweise angepassten Prozessklimas in einem jeweiligen Prozessraum innerhalb des jeweiligen Modulgehäuses zugeordnet ist. Da unterschiedliche Maschinenabschnitte ggf. unterschiedliche Prozessklimata benötigen, kann auf diese Weise das Prozessklima an die jeweiligen Anforderungen des jeweiligen Maschinenabschnitts angepasst werden.
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Jeder Maschinenabschnitt weist üblicherweise eine Verschutzung, d.h. ein zugeordnetes Schutzgehäuse auf. Das Modulgehäuse, oder im Falle einer Mehrzahl eines, mehrere oder sämtliche Modulgehäuse, können dabei von einer die Verschutzung umgebenden Einhausung, von der Verschutzung selbst und/oder innerhalb der Verschutzung gebildet sein.
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Vorzugsweise ist einem oder mehreren der folgenden Maschinenabschnitte jeweils ein Modulgehäuse zugeordnet: Zuführabschnitt zum Zuführen von Separatorbahnen und Elektrodenbahnen; Schneidabschnitt zum Schneiden von Elektrodenbahnen in einzelne Elektrodenblätter; Zusammenführabschnitt zum Zusammenführen und Übereinanderlegen von Separatorbahnen und Elektrodenblätter; Verbindungsabschnitt zum Verbinden der übereinandergelegten Separatorbahnen und Elektrodenblätter zu einer Separator-Elektroden-Verbundbahn; Schneidabschnitt zum Schneiden von Separator-Elektroden-Verbundbahn in einzelne Separator-Elektroden-Verbundeinheiten; Stapelabschnitt zum Stapeln von Separator-Elektroden-Verbundeinheiten zur Bildung von Zellstapeln; Ableiterabschnitt zum elektrischen Verbinden der Elektroden eines Zellstapels miteinander; Hüllabschnitt zum Umhüllen der Zellstapel mit einer Hülle; Befüllabschnitt zum Befüllen einer Hülle mit Elektrolyt. Auf diese Weise kann das Prozessklima für die unterschiedlichen Prozessschritte der Energiezellenfertigung abschnittsweise maßgeschneidert an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden.
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Vorzugsweise ist die Klimatisierungsvorrichtung zum Erzeugen von relativ zur Umgebung des Modulgehäuses trockener Luft eingerichtet. Insbesondere ist der Taupunkt der von der Klimatisierungsvorrichtung erzeugten Proesszuluft vorteilhaft niedriger als -20 °C, vorzugsweise niedriger als -30 °C, beträgt weiter vorzugsweise -40 °C oder weniger, und liegt beispielsweise im Bereich von -40 °C bis -60 °C. Aufgrund der trockenen Prozessluft wird eine Beschädigung oder Beeinträchtigung der Materialien für die Energiezellen durch Reaktion mit Wasser vermieden.
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Des Weiteren ist die Klimatisierungsvorrichtung vorzugsweise zum Erzeugen eines Reinraumklimas in dem Prozessraum eingerichtet. Vorteilhaft ist das Reinraumklima Klasse 5 nach ISO 14644 oder reiner, vorzugsweise Klasse 6 nach ISO 14644 oder reiner, weiter vorzugsweise Klasse 7 nach ISO 14644 oder reiner. Mithilfe der Reinraumumgebung wird eine Beschädigung oder Beeinträchtigung der Materialien für die Energiezellen durch Partikelkontaminationen vermieden.
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Demnach wird durch die Klimatisierungsvorrichtung eine sekundäre Klimatisierung mit niedrigem Taupunkt von beispielsweise -40 °C, relativ zu dem Taupunkt der Eingangsluft der Klimatisierungsvorrichtung bzw. der Umgebung des Modulgehäuses bereitgestellt. Die Prozesstemperatur beträgt beispielsweise 20±2 °C.
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Als Eingangsgröße bzw. Eingangsluft für die sekundäre Klimatisierung, d.h. für die Klimatisierungsvorrichtung, wird vorzugsweise eine primäre, weniger trockene Grundklimatisierung mit einem höheren Taupunkt, vorzugsweise höher als -20 °C, beispielsweise 0°C, verwendet. Die Umgebungstemperatur kann ähnlich oder gleich der Prozesslufttemperatur sein und beispielsweise 20±2 °C betragen.
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Die Eingangsluft für die sekundäre Klimatisierung bzw. für die Klimatisierungsvorrichtung kann vorteilhaft die Luft in der Produktionshalle sein. Eine Produktionsanlage mit mindestens einer zuvor beschriebenen Maschine umfasst daher vorzugsweise eine primäre Klimatisierungseinrichtung zur Erzeugung eines übergeordneten Primärklimas, wobei das Primärklima als Eingangsgröße für jede Klimatisierungsvorrichtung dient. Das Primärklima wird demnach vorteilhaft durch eine herkömmliche Klimatisierung der Produktionshalle erzeugt und dient zur Konditionierung der Luft als Eingangsgröße für das sekundäre Prozessklima bzw. die Klimatisierungsvorrichtung.
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Das von der Klimatisierungsvorrichtung erzeugte Sekundär- oder Mikroklima im Maschinen- oder Prozessraum dient zur Konditionierung der Prozessschritte zur Energiezellenfertigung und ist separiert vom Primärklima der Produktionshalle. Die sekundäre Klimatisierung wird vorteilhaft in die Produktionszelle und/oder Modulgehäuse bzw. in die Maschine integriert. Die Abschirmung des sekundären Prozessklimas gegenüber dem primären Grundklima erfolgt durch das Modulgehäuse und/oder die Einhausung der Produktionszelle und/oder die Verschutzung der Maschine. Die von der Klimatisierungsvorrichtung zugeführte Luft wird entsprechend der Reinraumklasse aufbereitet und gegebenenfalls lokal separat abgeführt.
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Vorzugsweise weist das Modulgehäuse eine Schleuse zum ein- und/oder ausschleusen von Material oder Personal auf, damit das Produktionsklima so wenig wie möglich gestört wird. Vorzugsweise ist das Modulgehäuse begehbar ausgeführt, um Servicearbeiten zu erleichtern. Vorzugsweise ist das Modulgehäuse mindesten teilweise transparent, um eine Inspektion des Prozessraums ohne Begehung zu ermöglichen. Die Maschinenbedienung erfolgt vorzugsweise über ein Steuerterminal, das außerhalb des Modulgehäuses oder der Modulgehäuse angeordnet ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist innerhalb der Maschine oder innerhalb des oder eines Modulgehäuses mindestens ein Teilprozessraum vorgesehen, wobei der Teilprozessraum eine Kapselung zum Abgrenzen von einem umgebenden Prozessraum aufweist. Dies erlaubt eine noch spezifischere Anpassung der Prozessklimata an die jeweiligen Prozessschritte. Bei einem Teilprozessraum mit erheblicher Partikelemission oder Wärmeerzeugung, insbesondere beim Schneiden oder Schweißen, ist vorzugsweise eine Luftabsaugungseinrichtung vorgesehen. Bei einem Teilprozessraum mit erhöhten Anforderungen an die Luftreinheit, insbesondere beim Stapeln oder bei der Pouchbefüllung, ist vorzugsweise eine zusätzliche Luftzuführeinrichtung vorgesehen. Weiter vorzugsweise ist in der oder jeder Kapselung eine Materialdurchtrittsöffnung zum Einbringen und Ausbringen von Material in die oder aus der Kapselung vorgesehen.
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In der beschriebenen Ausführungsform kann der Prozessraum in Teilprozesse unterschiedlicher Anforderungen aufgegliedert werden. Die Teilprozessräume können durch Kapselung voneinander und zum umgebenden Prozessraum abgegrenzt werden. Je nachdem ob der Teilprozessraum stärkere Partikelemissionen bewirkt oder erhöhte Anforderungen an die Atmosphäre stellt, kann eine separate Absaugung und/oder Luftzuführung des gekapselten Teilprozessraumes erfolgen. Der Materialfluss wird hierbei vorzugsweise durch geringe offene Querschnitte der Kapselungen geführt. Diese bewirken einen minimalen Luftaustausch zwischen den Bereichen. Durch die entstehenden unterschiedlichen Druckverhältnisse kommt es so zu einem gerichteten Luftfluss von sauberen Bereichen in Richtung schmutzigerer Bereiche, so dass Kontaminationen des Prozessraumes vermieden werden können.
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Vorzugsweise weist die Maschine eine Luftabsaugungsvorrichtung zum Absaugen von belasteter Luft aus dem Modulgehäuse und Ableiten in die Umgebung des Modulgehäuses auf. Vorzugsweise ist eine Luftaufbereitungseinrichtung zum Aufbereiten der von der Luftabsaugungsvorrichtung abgeleiteten Luft vorgesehen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt
- 1 eine schematische Darstellung einer klimatisierten Produktionsanlage;
- 2 eine schematische Darstellung einer klimatisierten Produktionsanlage in einer anderen Ausführungsform; und
- 3 eine schematische Darstellung einer klimatisierten Produktionsanlage in einer weiteren Ausführungsform.
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Die in 1 gezeigte Produktionsanlage 10 für die Herstellung von Energiezellen weist eine Produktionshalle 11, mindestens eine in der Produktionshalle 11 angeordnete Maschine 12 und eine Klimatisierungsanordnung 35 für die Maschine 12 auf. Durch die Maschine 12 laufen Materialien für die Produktion von Batteriezellen. Die Materialien werden in der Maschine 12 gefördert, bearbeitet, verarbeitet und/oder gespeichert. Die Maschine 12 weist mindestens einen Maschinenabschnitt, im vorliegenden Beispiel zwei Maschinenabschnitte 13, 14 auf. Der Maschinenabschnitt 13 kann beispielsweise eine Logistikvorrichtung zum Fördern und/oder Speichern von Materialien für die Batteriezellenfertigung sein. Der Maschinenabschnitt 14 kann beispielsweise eine Produktionsmaschine sein. Die Anzahl der Maschinenabschnitte in der Maschine 12 kann auch größer als zwei sein.
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Die Klimatisierungsanordnung 35 weist vorzugsweise eine übergeordnete Klimatisierungseinrichtung 20 auf, die zur Erzeugung eines Primär- oder Basisklimas in der Produktionshalle 11 eingerichtet ist. Die Klimatisierungseinrichtung 20 ist vorzugsweise zur Trocknung und/oder zur Temperierung der Luft in dem Innenraum 19 der Produktionshalle 11 eingerichtet. Vorzugsweise ist die Klimatisierungsvorrichtung 16 zur Erzeugung eines Basisklimas in dem Prozessraum 17 mit einem Taupunkt im Bereich zwischen +10 °C und -20 °C, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen +5 °C und -10 °C, beispielsweise von 0 °C eingerichtet. Die Lufttemperatur in dem Innenraum 19 der Produktionshalle 11 liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 15 °C und 25 °C und beträgt beispielsweise 20±2 °C. Die insbesondere elektrisch betriebene Klimatisierungseinrichtung 20 umfasst vorzugsweise eine Klimaanlage, die zur Erzeugung eines klimatisierten, insbesondere getrockneten und/oder temperierten Luftstroms 21 von der Umgebung 22 der Produktionshalle 11 in den Innenraum 19 der Produktionshalle 11 eingerichtet ist. Die Klimatisierungseinrichtung 20 ist in dieser Ausführungsform vorteilhaft im Bereich einer Öffnung 24 in der Produktionshalle 11 für den Luftstrom 21 angeordnet.
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Die Maschine 12 weist ein Modulgehäuse 15 auf, das mindestens einen Maschinenabschnitt, in diesem Beispiel die Maschinenabschnitte 13, 14 lokal umgibt. „Lokal“ bedeutet, dass das Modulgehäuse 15 nur einen Teilbereich des Innenraums der Produktionshalle 11 umgibt. Das Innenvolumen 17 des Modulgehäuses 15 ist somit erheblich kleiner als das Innenvolumen 19 der Produktionshalle 11, beispielsweise höchstens halb so groß. „Lokal“ bedeutet des Weiteren, dass in der Produktionshalle 11 weitere Komponenten angeordnet sein können oder sind, die nicht in dem Modulgehäuse angeordnet sind, beispielsweise weitere Maschinenabschnitte, übergeordnete Versorgungseinrichtungen, Anzeige- und/oder Bedienvorrichtungen, Maschinensteuerung etc.
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Die Klimatisierungsanordnung 35 weist eine Klimatisierungsvorrichtung 16 auf, die zum Erzeugen eines lokalen Prozessklimas beschränkt auf den Innenraum 17 des Modulgehäuses 15 eingerichtet ist. Die Klimatisierungsvorrichtung 16 ist vorzugsweise zur Trocknung und/oder zur Temperierung der Luft in dem Innenraum 17 des Modulgehäuses 15 eingerichtet. Eine Hauptfunktion der Klimatisierungsvorrichtung 16 ist die Trocknung der Luft in dem Innenraum 17 des Modulgehäuses. Das Prozessklima in dem Innenraum 17 des Modulgehäuses 15 liegt auch in den vom Modulgehäuse 15 umfassten Maschinenabschnitten 13 und 14 vor. Das Prozessklima in dem Innenraum 17 ist im Verhältnis zur Umgebung 19 des Modulgehäuses 15, das hier vom Innenraum der Produktionshalle 11 gebildet ist, wesentlich trockener. Vorzugsweise ist die Klimatisierungsvorrichtung 16 zur Erzeugung eines Prozessklimas in dem Prozessraum 17 mit einem Taupunkt von weniger als -20 °C, weiter vorzugsweise weniger als -30 °C, noch weiter vorzugsweise -40 °C oder weniger, beispielsweise im Bereich zwischen -40 °C und -60 °C eingerichtet. Vorzugsweise ist die Lufttemperatur in dem Prozessraum 17 gleich der Lufttemperatur in der Umgebung 19 des Modulgehäuses 15. Die Lufttemperatur in dem Prozessraum 17 liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 15 °C und 25 °C und beträgt beispielsweise 20±2 °C.
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Die insbesondere elektrisch betriebene Klimatisierungsvorrichtung 16 umfasst vorzugsweise eine Klimaanlage, die zur Erzeugung eines klimatisierten, insbesondere getrockneten Luftstroms 18 von der Umgebung 19 des Modulgehäuses 15 in den Innenraum 17 des Modulgehäuses 15 eingerichtet ist. Die Klimatisierungsvorrichtung 16 ist in dieser Ausführungsform vorteilhaft im Bereich einer Öffnung 23 in dem Modulgehäuse 15 für den Luftstrom 18 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann die Klimatisierungsvorrichtung 16 einen im Innenraum 17 des Modulgehäuses angeordneten Lufttrockner, insbesondere einen Sorptionstrockner, aufweisen, der zur Adsorption und/oder Absorption von Wassermolekülen oder Wassertröpfchen auf einer beispielsweise elektrisch gekühlten Oberfläche und ggf. zum Ableiten von kondensiertem Wasser in die Umgebung 19 eingerichtet ist. Eine Temperierung, d.h. Temperaturregelung oder -steuerung, insbesondere Kühlung des Luftstroms 18 durch die Klimatisierungsvorrichtung 16 kann, muss aber nicht erfolgen.
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Die Klimatisierungsvorrichtung 16 ist vorzugsweise zum Erzeugen eines Reinraumklimas in dem Prozessraum 17 eingerichtet, beispielsweise der Reinraumklima Klasse 7 nach ISO 14644.
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Demnach herrscht in der Produktionshalle 11 das von der Klimatisierungseinrichtung 20 erzeugte trockene Primärklima, das als Eingangsgröße für die Klimatisierungsvorrichtung 16 zur Erzeugung eines noch wesentlich trockeneren Prozessklimas in dem Modulgehäuse verwendet wird. Da das Volumen des Modulgehäuses 15, in dem ein oder mehrere Maschinenabschnitte 13, 14 angeordnet sind, wesentlich kleiner ist als das Volumen der Produktionshalle 11, können eine erhebliche Energieeinsparung und weitere bereits beschriebene Vorteile erzielt werden.
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Eine alternative Ausführungsform ist schematisch in 2 gezeigt. In dieser Ausführungsform ist für jeden Maschinenabschnitt 13, 14 ein eigenes separates Modulgehäuse 15A, 15B vorgesehen. Das Modulgehäuse 15A umgibt den Maschinenabschnitt 13 und das Modulgehäuse 15B umgibt den Maschinenabschnitt 14. Die Anzahl der jeweils einen Maschinenabschnitt 13, 14, ... umgebenden Modulgehäuse 15A, 15B, ... kann größer als zwei sein.
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Jedes Modulgehäuse 15A, 15B weist eine eigene Klimatisierungsvorrichtung 16A, 16B auf, die zur Erzeugung eines Prozessklimas in dem jeweiligen Innenraum 17A, 17B des jeweiligen Modulgehäuses 15A, 15B eingerichtet ist. Die Prozessklimata in den Innenraum 17A, 17B können gleich oder unterschiedlich sein. Auf diese Weise ist eine individuelle Anpassung des Prozessklimas an den jeweiligen Maschinenabschnitt 13, 14 möglich. Jede Klimatisierungsvorrichtung 16A, 16B kann eine, mehrere oder sämtliche Eigenschaften der Klimatisierungsvorrichtung 16 gemäß 1 aufweisen.
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Die Ausführungsformen gemäß den 1 und 2 sind beliebig miteinander kombinierbar. So kann eine Produktionsanlage 10 ein oder mehrere Modulgehäuse 15A, 15B, ... mit jeweils einem Maschinenabschnitt bzw. Funktionsabschnitt der Maschine 12 und/oder ein oder mehrere Modulgehäuse 15, ... mit jeweils mehreren Maschinenabschnitten bzw. Funktionsabschnitten der Maschine 12 aufweisen.
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Ein, mehrere oder sämtliche Modulgehäuse 15, 15A, 15B können jeweils eine Luftabsaugungsvorrichtung 31 aufweisen, siehe 3, die zum Absaugen von Luft aus dem Prozessraum 17 und Ableitung in einen Bereich außerhalb des Modulgehäuses 15 eingerichtet ist. Eine oder mehrere solche Luftabsaugungsvorrichtungen 31 können auch in den anderen Figuren vorhanden sein. Die Luftabsaugungsvorrichtung 31 kann beispielsweise in eine außerhalb des Modulgehäuses 15 angeordnete Luftaufbereitungseinrichtung 30 münden, die zur Aufbereitung, beispielsweise Reinigung und/oder Filterung, der abgesaugten Luft eingerichtet ist.
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In einer praktischen Ausführungsform einer Maschine zur Herstellung von Batteriezellen kann jeweils ein separates Modulgehäuse für folgende Maschinenabschnitte vorgesehen sein:
- - Zuführabschnitt zum Zuführen von Separatorbahnen und Elektrodenbahnen;
- - Schneidabschnitt zum Schneiden von Elektrodenbahnen in einzelne Elektrodenblätter;
- - Zusammenführabschnitt zum Zusammenführen und Übereinanderlegen von Separatorbahnen und Elektrodenblätter;
- - Verbindungsabschnitt zum Verbinden der übereinandergelegten Separatorbahnen und Elektrodenblätter zu einer Separator-Elektroden-Verbundbahn;
- - Schneidabschnitt zum Schneiden von Separator-Elektroden-Verbundbahn in einzelne Separator-Elektroden-Verbundeinheiten;
- - Stapelabschnitt zum Stapeln von Separator-Elektroden-Verbundeinheiten zur Bildung von Zellstapeln;
- - Ableiterabschnitt zum elektrischen Verbinden der Elektroden eines Zellstapels miteinander;
- - Hüllabschnitt zum Umhüllen der Zellstapel mit einer Hülle;
- - Befüllabschnitt zum Befüllen einer Hülle mit Elektrolyt.
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In alternativen Ausführungsformen kann ein Modulgehäuse für mehrere aufeinanderfolgende Maschinenabschnitte der obigen Aufzählung vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein Modulgehäuse für einen Elektrodenschneid-, Zusammenführ- und Verbindungsabschnitt vorgesehen sein.
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Eine weitere Ausführungsform einer Maschine 12 der Energiezellen produzierenden Industrie ist in 3 schematisch gezeigt. Hier ist ein einen Prozessraum 17 definierendes Modulgehäuse 15 gezeigt, das einen Maschinenabschnitt 13 umgibt. Der Maschinenabschnitt 13 ist hier in eine Mehrzahl von beispielsweise zwei Teilprozessräume 25, 26 unterteilt. Die Teilprozessräume 25, 26 können unterschiedliche Anforderungen bezüglich des Prozessklimas haben. Jeder Teilprozessraum 25, 26 ist vorteilhaft durch eine eigene Kapselung 27, 28 von den anderen Teilprozessräumen und dem umgebenden Prozessraum 17 abgegrenzt.
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Eine oder mehrere Kapselungen 27 können eine von der Luftabsaugungsvorrichtung 31 separate Luftabsaugungseinrichtung 29 aufweisen, die zum Absaugen von Luft aus der Kapselung 27 und Ableitung in einen Bereich außerhalb des Modulgehäuses 15 eingerichtet ist. Die Luftabsaugungseinrichtung 29 kann beispielsweise in die Luftaufbereitungseinrichtung 30 münden. Eine separate Luftabsaugungseinrichtung 29 ist insbesondere für solche Teilprozessräume 25 vorteilhaft, die eine überdurchschnittliche Partikelemission oder Wärme verursachen, beispielsweise beim Schneiden oder Schweißen von Materialien.
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Eine oder mehrere Kapselungen 28 können eine von dem Luftstrom 18 separate Luftzuführungseinrichtung 32 aufweisen, die zum Zuführen von Luft zu der Kapselung 28 eingerichtet ist. Die zuzuführende Luft kann beispielsweise von der Klimatisierungsvorrichtung 16 abgezweigt werden. Eine separate Luftzuführungseinrichtung 32 ist insbesondere für solche Teilprozessräume 26 vorteilhaft, die erhöhte Anforderungen an die Luftreinheit stellen, beispielsweise beim Stapeln oder bei der Pouchbefüllung.
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In 3 ist ebenfalls der Materialfluss 33 durch die Maschine 12 schematisch dargestellt. Das beispielsweise bandförmige zu bearbeitende Material tritt durch Öffnungen 34 in die Kapselungen 27, 28 ein und aus diesen heraus. Die Öffnungen 34 weisen einen möglichst geringen offenen Querschnitt auf, um einen möglichst geringen Luftaustausch zwischen den gekapselten Teilprozessräumen 25, 26 und dem umgebenden Prozessraum 17 zu bewirken und somit die Wirkung der Kapselungen 27, 28 möglichst wenig zu beeinträchtigen. Derartige Materialdurchtrittsöffnungen 34 können generell auch in den Modulgehäuse 15, 15A, 15B vorgesehen sein.
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Wie aus 3 ersichtlich ist, kommt es durch die entstehenden unterschiedlichen Druckverhältnisse zu einem gerichteten Luftfluss 29, 32 von sauberen Bereichen in Richtung schmutzigerer Bereiche, so dass Kontaminationen des Prozessraumes 17 vermieden werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2020292845 A1 [0003]
- WO 2016041713 A1 [0003]
- DE 102017216138 A1 [0003]
- DE 102017216213 A1 [0003]
