IT202100030239A1 - Macchina per la realizzazione di dispositivi di accumulo di energia elettrica - Google Patents

Description

Descrizione

MACCHINA PER LA REALIZZAZIONE DI DISPOSITIVI DI ACCUMULO DI

ENERGIA ELETTRICA

Campo tecnico

La presente invenzione ha per oggetto una macchina per la realizzazione di dispositivi di accumulo di energia elettrica.

Arte nota

? noto attualmente, nel settore dei dispositivi per l?accumulo di energia elettrica, l?impiego di batterie elettriche costituite da una pluralit? di elettrodi formanti alternativamente un anodo e un catodo, disposti in pila. Gli elettrodi formanti anodo e catodo sono separati da un elemento separatore. L?elemento separatore ? realizzato ad esempio di materiale polimerico.

Per realizzare le batterie elettriche citate, un sistema noto prevede ad esempio l?impiego di un elemento separatore formato da un unico nastro continuo, recante applicato sulle facce opposte e fra loro alternati i detti anodo e catodo. In particolare, secondo una forma realizzativa nota, denominata ?z-folding?, il nastro separatore viene ripiegato pi? volte in direzioni alternate.

Una macchina per la realizzazione di batterie elettriche di questo tipo ? illustrata ad esempio nei brevetti europei EP 2569 816 e EP 2856552 e nella domanda di brevetto US 2019/0229360.

I sistemi di realizzazione noti delle citate batterie elettriche presentano generalmente una velocit? produttiva relativamente bassa.

Viene altres? lamentato il fatto che i sistemi di realizzazione noti delle citate batterie elettriche presentano sovente una elevata complessit?, scarsa efficienza e costi di produzione elevati.

Presentazione dell?invenzione

Il compito della presente invenzione ? quello di risolvere i problemi citati, escogitando una macchina che consenta di realizzare in maniera ottimale dispositivi di accumulo di energia elettrica, quali ad esempio batterie elettriche costituite da una pluralit? di elettrodi disposti in pila, comprendenti almeno un anodo, almeno un catodo e almeno un elemento separatore.

Nell?ambito di tale compito, ? ulteriore scopo dell?invenzione ? quello di fornire una macchina per la realizzazione di dispositivi di accumulo di energia elettrica che assicuri il raggiungimento di un?elevata velocit? produttiva.

Un ulteriore scopo dell?invenzione ? quello di fornire una macchina per la realizzazione di dispositivi di accumulo di energia elettrica di semplice concezione costruttiva e funzionale, dotata di funzionamento sicuramente affidabile, di impiego versatile, nonch? di costo relativamente economico.

Gli scopi citati vengono raggiunti, secondo la presente invenzione, dalla macchina per la realizzazione di dispositivi di accumulo di energia elettrica, quali batterie elettriche costituite da una pila di elettrodi formata per piegatura di un nastro flessibile, comprendente almeno un elemento separatore recante applicati alternativamente, in sequenza ordinata, una serie di elementi di anodo e una serie di elementi di catodo, secondo la rivendicazione 1.

Preferibilmente detti elementi di anodo e detti elementi di catodo sono applicati alternativamente, in sequenza ordinata, su detto elemento separatore del nastro flessibile.

La macchina per la realizzazione di dispositivi di accumulo di energia elettrica costituiti da una pluralit? di elettrodi impilati, formanti alternativamente un elemento di anodo e un elemento di catodo e separati da un elemento separatore, comprende primi mezzi di alimentazione atti a operare l?avanzamento di un nastro di materiale separatore lungo una prima direzione di avanzamento e secondi e terzi mezzi di alimentazione atti a operare l?avanzamento rispettivamente di un nastro di materiale di anodo e un nastro di materiale di catodo lungo una seconda e una terza direzione di avanzamento.

Mezzi di taglio sono atti a tagliare a misura singole porzioni di detti nastri di materiale di anodo e di materiale di catodo per formare detti elementi di anodo e detti elementi di catodo.

La macchina comprende mezzi di accoppiamento dei detti elementi di anodo e di catodo al detto nastro di materiale separatore, per ottenere detto nastro flessibile. Vantaggiosamente, secondo la presente invenzione, detti mezzi di accoppiamento agiscono mediante laminazione.

Preferibilmente detti mezzi di accoppiamento comprendono mezzi atti a preriscaldare detto nastro di materiale separatore e detti elementi di anodo e di catodo a una temperatura controllata.

La macchina comprende mezzi di piegatura atti a essere azionati in idonea relazione di fase per eseguire una serie di piegature ortogonali sul detto nastro flessibile e per depositare il nastro flessibile cos? piegato su un piano di impilamento.

Preferibilmente detti mezzi di piegatura comprendono una pluralit? di equipaggi di piegatura distribuiti perifericamente su mezzi rotanti atti a essere azionati in rotazione con movimento continuo secondo un asse di rotazione e oscillanti rispettivamente secondo un asse parallelo a detto asse di rotazione dei mezzi rotanti.

Vantaggiosamente detti equipaggi di piegatura portano mezzi di presa atti ad afferrare in successione detto nastro flessibile in corrispondenza di un tratto interposto fra i detti elementi di anodo e i detti elementi di catodo.

Preferibilmente detti mezzi di accoppiamento dei detti elementi di anodo e di catodo al detto nastro di materiale separatore comprendono una coppia di ruote di accoppiamento controrotanti fra le quali ? alimentato, secondo un piano mediano sostanzialmente verticale, detto nastro di materiale separatore.

Preferibilmente dette ruote di accoppiamento controrotanti sono atte a ricevere e trattenere sulla propria superficie periferica detti elementi di anodo e di catodo, per trasferire gli stessi elementi di anodo e di catodo su detto nastro di materiale separatore.

Preferibilmente detti mezzi di accoppiamento comprendono, a valle di detta coppia di ruote di accoppiamento controrotanti, una coppia di cilindri di laminazione controrotanti, mediante i quali si attua il processo meccanico di laminazione di detto nastro flessibile.

Secondo una diversa forma di attuazione dell?apparecchiatura, detti mezzi di accoppiamento comprendono una coppia di barre elettrostatiche disposte a monte di dette ruote di accoppiamento controrotanti, affacciate da lati opposti al detto nastro di materiale separatore, e atte a operare la polarizzazione dello stesso nastro di materiale separatore.

Preferibilmente la macchina comprende mezzi di tranciatura atti a realizzare lungo i lati opposti dei detti nastri di materiale di anodo e di catodo, in posizioni sfalsate longitudinalmente, una serie di linguette sporgenti dai nastri stessi.

Preferibilmente la macchina comprende, in posizione intermedia fra detti mezzi di tranciatura e detti mezzi di taglio, mezzi di traino dei detti nastri di materiale di anodo e di catodo.

Preferibilmente detti mezzi di traino comprendono un primo e un secondo organo di traino disposti in serie, fra i quali ? formata un?ansa sui detti nastri di materiale di anodo e di catodo in avanzamento atta a disaccoppiare funzionalmente il detto primo organo di traino dal detto secondo organo di traino.

Preferibilmente la macchina comprende, a valle di detti mezzi di taglio, un gruppo di trasferimento atto a trasferire rispettivamente detti elementi di anodo ed elementi di catodo, comprendente una ruota girevole recante perifericamente una pluralit? di mezzi di presa, angolarmente distanziati, atti a prelevare detti singoli elementi di anodo e di catodo all?uscita da detti mezzi di taglio.

Preferibilmente detti mezzi di presa sono portati oscillanti su detta ruota di trasferimento tramite relativi leverismi atti a orientare detti elementi di anodo e di catodo fra una prima posizione di prelievo e una seconda posizione di trasferimento a detti mezzi di accoppiamento.

La presente invenzione concerne anche un metodo per la realizzazione di dispositivi di accumulo di energia elettrica, del tipo comprendente una pila di elettrodi formata per piegatura di un nastro flessibile comprendente almeno un elemento separatore recante applicati alternativamente, in sequenza ordinata, una serie di elementi di anodo e una serie di elementi di catodo, che comprende le fasi di

a. operare l?avanzamento di un nastro di materiale separatore lungo una prima direzione di avanzamento;

b. operare in idonea relazione di fase l?avanzamento rispettivamente di un nastro di materiale di anodo e un nastro di materiale di catodo lungo una seconda e una terza direzione di avanzamento;

c. tagliare a misura singole porzioni di detti nastri di materiale di anodo e di materiale di catodo per formare detti elementi di anodo e detti elementi di catodo; d. operare l?accoppiamento dei detti elementi di anodo e di catodo al detto nastro di materiale separatore mediante mezzi di accoppiamento, per ottenere detto nastro flessibile;

e. eseguire una serie di piegature ortogonali sul detto nastro flessibile e depositare il nastro flessibile cos? piegato su un piano di impilamento.

Preferibilmente il metodo prevede di operare l?accoppiamento dei detti elementi di anodo e di catodo al detto nastro di materiale separatore mediante mezzi di accoppiamento atti a operare un processo meccanico di laminazione di detto nastro flessibile.

Preferibilmente il metodo prevede di realizzare mediante mezzi di tranciatura lungo i lati opposti dei detti nastri di materiale di anodo e di materiale di catodo, in posizioni sfalsate, una serie di linguette sporgenti atte a costituire il tratto terminale degli elementi di anodo e degli elementi di catodo.

Breve descrizione dei disegni

I particolari dell?invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita della macchina per la realizzazione di dispositivi di accumulo di energia elettrica, quali batterie elettriche e simili, illustrata a titolo indicativo negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 mostra una vista laterale schematica della macchina per la realizzazione di dispositivi di accumulo di energia elettrica secondo la presente invenzione;

le figure 2, 3 e 4 mostrano rispettivamente una porzione ingrandita della suddetta vista laterale della macchina in oggetto;

la figura 5 mostra una porzione ingrandita della vista laterale di una diversa forma realizzativa della macchina in oggetto;

le figure 6 e 7 mostrano una vista in prospettiva schematica del nastro flessibile recante gli elettrodi in fasi successive di piegatura.

Forme di realizzazione dell?invenzione

Con particolare riferimento a tali figure, si ? indicato nell?insieme con 1 la macchina per la realizzazione di dispositivi di accumulo di energia elettrica, quali batterie elettriche costituite da una pila di elettrodi formata per piegatura di un nastro flessibile 2 comprendente almeno un elemento separatore 20 recante applicati alternativamente sulle facce opposte, in sequenza ordinata, una serie di elementi di anodo 21 e una serie di elementi di catodo 22 (si vedano le figure 6 e 7). Detto elemento separatore 20 ? realizzato ad esempio di materiale polimerico.

In particolare, detti elementi di anodo 21 e detti elementi di catodo 22 sono sfalsati gli uni rispetto agli altri, lungo il nastro flessibile 2, in maniera da risultare sovrapposti e separati da una porzione dell?elemento separatore 20, all?atto della piegatura sostanzialmente a fisarmonica dello stesso nastro flessibile 2.

Opportunamente detti elementi di anodo 21 e detti elementi di catodo 22 presentano, a un?estremit?, un tratto terminale o flag 23 sporgente lateralmente dal nastro flessibile 2. In particolare, detto tratto terminale 23 degli elementi di anodo 21 ? sporgente dal lato opposto del nastro flessibile 2 rispetto al tratto terminale 23 degli elementi di catodo 22.

Ovviamente ? possibile prevedere che i flag degli elettrodi siano disposti diversamente, ad esempio tutti sporgenti dal medesimo lato del nastro flessibile 2, a seconda della tipologia di batteria elettrica.

L?elemento separatore 20 ? ottenuto a partire da una bobina 24 di materiale in nastro. Nel seguito, per maggiore chiarezza, si indicher? tale materiale in nastro costituente l?elemento separatore come nastro di materiale separatore 20.

Gli elementi di anodo e di catodo 21, 22 sono ottenuti a loro volta a partire da rispettive bobine 25, 26 di materiale in nastro mediante il taglio di singole porzioni destinate a costituire i citati elettrodi. Nel seguito, per analoghe ragioni di chiarezza, si indicheranno tali materiali in nastro destinati a fornire gli elementi di anodo e di catodo 21, 22 come nastro di materiale di anodo 27 e nastro di materiale di catodo 28.

La macchina comprende primi mezzi di alimentazione 10 atti a operare lo svolgimento del nastro di materiale separatore 20 dalla relativa bobina 24 e l?avanzamento dello stesso nastro di materiale separatore 20. La bobina 24 ? supportata girevole sulla macchina secondo un asse orizzontale.

In particolare, detti mezzi di alimentazione 10 comprendono un gruppo di svolgimento 11 del nastro di materiale separatore 20 che provvede ad alimentare detto nastro di materiale separatore 20 lungo una prima direzione di avanzamento (fig. 2).

Opportunamente il gruppo di svolgimento 11 prevede la presenza di una coppia di bobine 24 del nastro di materiale separatore 20, disposte affiancate secondo assi paralleli, per consentire la sostituzione rapida dello stesso nastro di materiale separatore 20 al momento dell?esaurimento della bobina in uso. La sostituzione della bobina 24 viene eseguita mediante un dispositivo di cambio automatico 3, di tipo noto.

A valle del gruppo di svolgimento 11 del nastro di materiale separatore 20 dalla bobina 24, secondo il verso di avanzamento dello stesso nastro di materiale separatore 20, ? disposto un gruppo di accumulo provvisorio o buffer 12 atto a mantenere costante l?alimentazione del nastro di materiale separatore 20 durante la suddetta fase di cambio della bobina 24. Il buffer 12 presenta una pluralit? di rulli 13 su cui il nastro si avvolge formando una serie di anse. Una parte almeno di detti rulli 13 ? mobile in maniera da allungare o accorciare all?occorrenza il percorso di svolgimento del nastro di materiale separatore 20.

Con il buffer 12 ? atto a cooperare un rullo 14 oscillante in maniera pendolare, atto a mantenere opportunamente in tensione il nastro di materiale separatore 20, in particolare durante la suddetta fase di cambio della bobina 24.

Lungo il percorso di alimentazione del nastro di materiale separatore 20, ? disposto inoltre un gruppo di guida 15 atto ad assicurare il corretto posizionamento del nastro di materiale separatore 20 in direzione trasversale alla direzione di avanzamento.

La macchina comprende secondi e terzi mezzi di alimentazione 30, 40 atti a operare lo svolgimento del nastro di materiale di anodo 27 e del nastro di materiale di catodo 28 dalle rispettive bobine 25, 26 e l?avanzamento degli stessi nastri di materiale di anodo e di catodo 27, 28. Le bobine 25, 26 sono supportate girevoli sulla macchina secondo assi orizzontali paralleli.

I secondi mezzi di alimentazione 30 e i terzi mezzi di alimentazione 40 dei nastri di materiale di anodo e di catodo 27, 28 risultano opportunamente simili da un punto di vista costruttivo e funzionale. La descrizione che segue ? riferita pertanto a entrambi i mezzi di alimentazione 30, 40, dove gli organi corrispondenti portano i medesimi numeri di riferimento.

In particolare, detti secondi mezzi di alimentazione 30 e terzi mezzi di alimentazione 40 comprendono rispettivamente un gruppo di svolgimento 50, 51 dei nastri di materiale di anodo e di catodo 27, 28 che provvede ad alimentare detti nastri di materiale di anodo e di catodo 27, 28 lungo una seconda e una terza direzione di avanzamento.

Opportunamente il gruppo di svolgimento 50, 51 prevede la presenza di una coppia di bobine 25, 26 dei nastri di materiale di anodo e di catodo 27, 28, disposte affiancate secondo assi paralleli, per consentire la sostituzione rapida degli stessi nastri di materiale di anodo e di catodo 27, 28 al momento dell?esaurimento della bobina in uso (fig.3). La sostituzione della bobina 25, 25 viene eseguita mediante un rispettivo dispositivo di cambio automatico 5, di tipo noto.

A valle del gruppo di svolgimento 50, 51 dei nastri di materiale di anodo e di catodo 27, 28 dalle bobine 25, 26, secondo il verso di avanzamento degli stessi nastri di materiale di anodo e di catodo 27, 28, ? disposto un gruppo di accumulo provvisorio o buffer 52 atto a mantenere costante l?alimentazione dei nastri di materiale di anodo e di catodo 27 durante la suddetta fase di cambio delle bobine 25, 26. Il buffer 52 presenta una pluralit? di rulli 53 su cui il nastro si avvolge formando una serie di anse. Una parte almeno di detti rulli 53 ? mobile in maniera da allungare o accorciare all?occorrenza il percorso di svolgimento del nastro di materiale di anodo e di catodo 27, 28.

Con il buffer 52 ? atto a cooperare un rullo 54 oscillante in maniera pendolare, atto a mantenere opportunamente in tensione il nastro di materiale di anodo e di catodo 27, 28, in particolare durante la suddetta fase di cambio della bobina 25, 26.

Lungo il percorso di alimentazione dei nastri di materiale di anodo e di catodo 27, 28, a valle del buffer 52, ? disposto rispettivamente un gruppo di guida 55 atto ad assicurare il corretto posizionamento dei nastri di materiale di anodo e di catodo 27, 28 in direzione trasversale alla direzione di avanzamento.

I mezzi di alimentazione 30, 40 dei nastri di materiale di anodo e di catodo 27, 28 prevedono di seguito un gruppo di tranciatura 56 atto a realizzare lungo i lati opposti dei nastri di materiale di anodo e di catodo 27, 28, in posizioni sfalsate longitudinalmente, una serie di linguette sporgenti dai nastri stessi. Tali linguette sono destinate a costituire il tratto terminale 23 degli elementi di anodo 21 e degli elementi di catodo 22, cio? i terminali di connessione degli elettrodi. Il gruppo di tranciatura 56 prevede un organo tranciante 57 azionato in direzione ortogonale ai nastri di materiale di anodo e di catodo 27, 28 da un opportuno organo pressore. L?organo tranciante 57 risulta opportunamente intercambiabile in funzione delle dimensioni degli elettrodi.

Al di sotto dell?organo tranciante 57 ? disposto un organo 58 di raccolta dello sfrido di tranciatura.

? da osservare che, durante la fase di tranciatura dei nastri di materiale di anodo e di catodo 27, 28, tali nastri devono avere velocit? nulla rispetto ai mezzi di tranciatura. A tal fine, a monte e a valle del gruppo di tranciatura 56 sono disposti mezzi di accumulo provvisorio 59 dei nastri di materiale di anodo e di catodo 27, 28 in ingresso e in uscita dai detti mezzi di tranciatura, atti a essere azionati in idonea relazione di fase con l?azionamento dell?organo tranciante 57.

I mezzi di accumulo provvisorio 59 dei nastri di materiale di anodo e di catodo 27, 28 comprendono ad esempio un rullo mobile in maniera da allungare o accorciare all?occorrenza il percorso di svolgimento del nastro di materiale di anodo e di catodo 27, 28. In particolare, detti mezzi di accumulo provvisorio 59 prevedono di accumulare il materiale in nastro a monte dei mezzi di tranciatura durante la fase di tranciatura e di recuperare lo stesso materiale in nastro a valle, al termine della fase di tranciatura.

A valle del gruppo di tranciatura 56, ? disposto un gruppo di traino 60 dei nastri di materiale di anodo e di catodo 27, 28. Il gruppo di traino 60 comprende un primo e un secondo organo di traino 61, 62 disposti in serie. Fra il primo e il secondo organo di traino 61, 62, i nastri di materiale di anodo e di catodo 27, 28 in avanzamento impegnano una pluralit? di rulli 63 atti a formare un?ansa 29 sui nastri stessi. L?ansa 29 consente di disaccoppiare funzionalmente il primo organo di traino 61 dal secondo organo di traino 62, in maniera da garantire la continuit? dell?alimentazione dei nastri di materiale di anodo e di catodo 27, 28, come precisato nel seguito.

A valle del gruppo di traino 60, ? disposto un gruppo di taglio 65 atto a tagliare a misura singole porzioni di detti nastri di materiale di anodo e di catodo 27, 28 per formare detti elementi di anodo 21 e detti elementi di catodo 22.

Gli elementi di anodo 21 e gli elementi di catodo 22 tagliati dai nastri di materiale di anodo e di catodo 27, 28 vengono prelevati in successione da un gruppo di trasferimento 66 atto a trasferire detti elementi di anodo 21 ed elementi di catodo 22 a un gruppo di accoppiamento 70 al nastro di materiale separatore 20 (fig.4). Detto gruppo di trasferimento 66 comprende una ruota 67 girevole secondo un asse di rotazione 8 (fig.4). La ruota di trasferimento 67 reca perifericamente una pluralit? di mezzi di presa 68, angolarmente distanziati, atti a prelevare detti singoli elementi di anodo e di catodo 21, 22 all?uscita dal detto gruppo di taglio 65. Nel caso illustrato, la ruota di trasferimento 67 porta perifericamente tre mezzi di presa 68 ma ? possibile ovviamente prevedere un diverso numero di mezzi di presa a seconda delle esigenze.

I mezzi di presa 68 sono costituiti ad esempio da un piattello collegato ad appositi mezzi aspiranti, per trattenere sulla propria superficie detti singoli elementi di anodo e di catodo 21, 22.

I mezzi di presa 68 sono portati oscillanti sulla ruota di trasferimento 67 tramite relativi leverismi 69 atti a orientare gli elementi di anodo e di catodo 21, 22 fra una prima posizione di prelievo e una seconda posizione di trasferimento al successivo gruppo di accoppiamento 70, atto a operare l?accoppiamento degli elementi di anodo e di catodo 21, 22 al nastro di materiale separatore 20 (si veda ancora fig.

4).

Il gruppo di accoppiamento 70 comprende una coppia di ruote di accoppiamento 71 controrotanti fra le quali ? alimentato, secondo un piano mediano sostanzialmente verticale, il nastro di materiale separatore 20. Le ruote di accoppiamento 71 controrotanti sono atte a ricevere e trattenere sulla propria superficie periferica alternativamente gli elementi di anodo e di catodo 21, 22, fino al momento del trasferimento degli stessi elementi di anodo e di catodo 21, 22 alternativamente sulle facce opposte del nastro di materiale separatore 20.

In particolare, gli elementi di anodo e di catodo 21, 22 sono trasferiti rispettivamente sulle facce opposte del nastro di materiale separatore 20 in posizioni distanziate fra loro in maniera tale da definire, fra ciascuna coppia di elementi di anodo ed elementi di catodo 21, 22 consecutivi, un tratto libero per la successiva piegatura del nastro flessibile 2, secondo una linea di piegatura P trasversale allo stesso nastro flessibile 2.

Le ruote di accoppiamento 71 controrotanti comprendono, sulla superficie periferica, mezzi di presa atti a trattenere alternativamente, in posizioni opportunamente distanziate, detti elementi di anodo e di catodo 21, 22. Tali mezzi di presa sono atti ad agire ad esempio mediante aspirazione. Opportunamente il nastro di materiale separatore 20 e gli elementi di anodo e di catodo 21, 22 vengono preriscaldati a una temperatura controllata in maniera da facilitare l?accoppiamento reciproco.

All?uscita dalle ruote di accoppiamento 71 controrotanti, l?elemento separatore 20 recante applicati alternativamente sulle facce opposte, in sequenza ordinata, gli elementi di anodo 21 e gli elementi di catodo 22, impegna in avanzamento un organo pressore 72 costituito da una coppia di nastri contrapposti atti a mantenere gli elementi di anodo e di catodo 21, 22 in adesione sul nastro di materiale separatore 20.

Il nastro flessibile 2 impegna di seguito una coppia di cilindri di laminazione 73 controrotanti, mediante i quali si attua il processo meccanico di laminazione dello stesso nastro flessibile 2.

A valle dei cilindri di laminazione 73 il nastro flessibile 2 laminato viene preso da un gruppo di traino 74 formato da una coppia di organi a nastro che si avvolgono su rulli portati da un relativo telaio in modo da agire in pressione con un ramo verticale sul nastro flessibile 2 stesso, da lati opposti rispetto al piano di alimentazione del nastro flessibile 2, per accompagnarne l?avanzamento lungo la direzione di avanzamento. L?azionamento sincrono degli organi a nastro 74 determina l?avanzamento con movimento continuo o alternato del nastro flessibile 2.

Alternativamente ? possibile prevedere che agli organi a nastro siano associati opportuni mezzi aspiranti atti a temporalmente trattenere il nastro flessibile in avanzamento.

Il nastro flessibile 2 cos? formato viene alimentato in linea a mezzi di piegatura che provvedono a operare a citata piegatura a fisarmonica dello stesso nastro flessibile 2, secondo linee di piegature P ortogonali alla direzione di avanzamento del nastro flessibile 2.

In particolare, il gruppo di traino 74 alimenta il nastro flessibile 2 laminato a mezzi rotanti atti a essere azionati in rotazione con movimento continuo e recanti distribuiti perifericamente una pluralit? di equipaggi di piegatura atti ad afferrare in successione detto nastro flessibile 2 in corrispondenza di un tratto interposto fra gli elementi di anodo 21 e gli elementi di catodo 22, e configurati per eseguire una serie di piegature ortogonali alla direzione di avanzamento sul nastro flessibile 2. Pi? in particolare, detti mezzi rotanti comprendono un primo organo rotante 31 atto a essere azionato in rotazione con movimento continuo secondo un primo asse di rotazione 33 e un secondo organo rotante 32 atto a essere azionato in rotazione con movimento continuo secondo un secondo asse di rotazione 34, parallelo a detto primo asse di rotazione 33 del primo organo rotante 31 e al piano di alimentazione del nastro flessibile 2. Preferibilmente gli assi di rotazione degli organi rotanti 31, 32 sono definiti dai rispettivi alberi motori 33, 34, disposti complanari su un piano orizzontale ortogonale al piano di alimentazione del nastro flessibile 2.

Gli alberi motori 33, 34 sono azionati in rotazione con movimento continuo da appositi organi motori, di per s? noti e pertanto non rappresentati.

In particolare, il primo organo rotante 31 e il secondo organo rotante 32 sono azionati in rotazione in verso opposto, con uguale velocit? periferica, da lati opposti rispetto al piano verticale di alimentazione del nastro flessibile 2. Opportunamente gli organi rotanti 31, 32 hanno velocit? periferica pari alla velocit? di avanzamento del nastro flessibile 2.

Il primo organo rotante 31 e il secondo organo rotante 32 sono realizzati in maniera simile dal punto di vista costruttivo e funzionale. In particolare, il primo organo rotante 31 e il secondo organo rotante 32 sono similmente costituiti da una coppia di tamburi 35 di uguali dimensioni, opportunamente distanziati l?uno dall?altro, montati sull?albero motore 33, 34 che definisce il citato asse di rotazione degli organi rotanti 31, 32.

Opportunamente la distanza reciproca di detta coppia di tamburi 35 ? regolabile in funzione delle dimensioni delle batterie elettriche da realizzare.

Il primo organo rotante 31 e il secondo organo rotante 32 recano distribuiti perifericamente una rispettiva pluralit? di primi equipaggi di piegatura 41 e di secondi equipaggi di piegatura 42. Detti equipaggi di piegatura 41, 42 sono oscillanti secondo un rispettivo asse di oscillazione 43, 44 parallelo ai detti assi di rotazione 33, 34 degli organi rotanti 31, 32.

Gli equipaggi di piegatura 41, 42 dei detti primo organo rotante 31 e secondo organo rotante 32 sono portati oscillanti sulla detta rispettiva coppia di tamburi 35 rispettivamente sulle facce tra loro affacciate, che si sviluppano preferibilmente perpendicolarmente all?asse di rotazione. Pi? precisamente detti equipaggi di piegatura 41, 42 sono costituiti da rispettivi leverismi montati speculari su ciascuna coppia di tamburi 35, in maniera da afferrare il nastro flessibile 2 sui lati opposti, come precisato nel seguito.

Gli equipaggi di piegatura 41, 42 comprendono rispettivamente un organo a bilanciere 45 montato oscillante sul tamburo 35 attorno a detto asse di oscillazione 43, 44 e recante fulcrato all?estremit? libera, secondo un asse parallelo all?asse di oscillazione 43, 44 dell?organo a bilanciere 45, un corpo girevole 47. Il corpo girevole 47 reca mezzi di presa 49 atti ad afferrare in successione il nastro flessibile 2, su un lato, in corrispondenza di una linea di separazione dei detti elementi di anodo e di catodo 21, 22 applicati sulle facce opposte dello stesso nastro flessibile 2.

? da osservare che detta linea di separazione degli elementi di anodo e di catodo 21, 22, alle cui estremit? agiscono i mezzi di presa 49, definisce una singola linea di piegatura P del nastro flessibile 2.

I mezzi di presa 49 sono opportunamente costituiti da una pinza sporgente trasversalmente dal corpo girevole 47. In particolare, la pinza 49 ? portata all?estremit? di un braccio di leva 48 che ? montato girevole angolarmente sul corpo girevole 47, secondo un asse ortogonale all?asse di rotazione dello stesso corpo girevole 47.

La movimentazione degli equipaggi di piegatura 41, 42 recanti i mezzi di presa 49, durante la rotazione con movimento continuo degli organi rotanti 31, 32, ? attuata preferibilmente mediante appositi mezzi a camma, solidali a un?intelaiatura fissa della macchina non rappresentata.

La pinza 49 ? altres? dotata di un movimento alternato di avvicinamento e allontanamento rispetto al nastro flessibile 2, mediante la rotazione angolare del braccio di leva 48, per eseguire la presa del nastro flessibile 2 e il rilascio dello stesso nastro flessibile 2 al termine della piegatura prevista.

Il nastro flessibile 2 cos? piegato viene progressivamente depositato su un apposito piano di impilamento 9.

Al termine della formazione di una pila di elettrodi comprendente un predeterminato numero di elettrodi corrispondente alle dimensioni del dispositivo di accumulo di energia elettrica da realizzare, ad esempio una batteria elettrica, tale batteria elettrica, per chiarezza indicata con 200, viene trasferita dal piano di impilamento 9 a mezzi di scarico 90, costituiti ad esempio da un nastro trasportatore.

Il funzionamento della macchina per la realizzazione di batterie elettriche risulta facilmente comprensibile dalla descrizione che precede.

I primi mezzi di alimentazione 10 e i secondi e terzi mezzi di alimentazione 30, 40 provvedono a operare in parallelo l?avanzamento rispettivamente di un nastro di materiale separatore 20 lungo una prima direzione di avanzamento e di un nastro di materiale di anodo 27 e un nastro di materiale di catodo 28 lungo una seconda e una terza direzione di avanzamento.

In particolare, durante l?avanzamento del nastro di materiale di anodo 27 e del nastro di materiale di catodo 28, un rispettivo gruppo di tranciatura 56 provvede a realizzare lungo i lati opposti degli stessi nastri di materiale di anodo e di catodo 27, 28, in posizioni sfalsate longitudinalmente, una serie di linguette 23 sporgenti dai nastri stessi. Tali linguette 23 sono destinate a costituire il tratto terminale degli elementi di anodo 21 e degli elementi di catodo 22, cio? i terminali di connessione degli elettrodi formanti il dispositivo di accumulo di energia elettrica.

I nastri di materiale di anodo e di catodo 27, 28 vengono trascinati di seguito dal gruppo di traino 60 in corrispondenza del gruppo di taglio 65, atto a tagliare a misura singole porzioni di detti nastri di materiale di anodo e di catodo 27, 28 per formare detti elementi di anodo 21 e detti elementi di catodo 22.

Gli elementi di anodo 21 e gli elementi di catodo 22 tagliati dai nastri di materiale di anodo e di catodo 27, 28 vengono prelevati in successione dal gruppo di trasferimento 66 e trasferiti in sequenza al gruppo di accoppiamento 70.

In particolare, il gruppo di accoppiamento 70 comprende una coppia di ruote di accoppiamento 71 controrotanti fra le quali ? alimentato, secondo un piano mediano sostanzialmente verticale, il nastro di materiale separatore 20. Le ruote di accoppiamento 71 controrotanti provvedono a ricevere e trattenere sulla superficie periferica alternativamente gli elementi di anodo e di catodo 21, 22, fino al momento del trasferimento degli stessi elementi di anodo e di catodo 21, 22 alternativamente sulle facce opposte del nastro di materiale separatore 20.

Gli elementi di anodo e di catodo 21, 22 sono trasferiti rispettivamente sulle facce opposte del nastro di materiale separatore 20 in posizioni distanziate fra loro in maniera tale da definire, fra ciascuna coppia di elementi di anodo ed elementi di catodo 21, 22 consecutivi, un tratto libero per la successiva piegatura del nastro flessibile 2, secondo una linea di piegatura P trasversale allo stesso nastro flessibile 2.

Il nastro di materiale separatore 20 recante applicati gli elementi di anodo e di catodo 21, 22, in uscita dalle ruote di accoppiamento 71 controrotanti, viene alimentato tramite l?organo pressore 72 a una coppia di cilindri di laminazione 73 controrotanti, mediante i quali si attua il processo meccanico di laminazione dello stesso nastro di materiale separatore 20 recante applicati detti elementi di anodo e di catodo 21, 22.

Il nastro flessibile 2 recante gli elementi di anodo e di catodo 21, 22 formanti gli elettrodi viene alimentato in linea mezzi di piegatura 41, 42 atti a essere azionati in idonea relazione di fase per eseguire una serie di piegature P ortogonali sul detto nastro flessibile 2 e per depositare il nastro flessibile 2 cos? piegato su un piano di impilamento 9.

Nella figura 5 ? illustrata una diversa forma realizzativa della macchina in cui, per l?unione degli elementi di anodo e di catodo 21, 22 al nastro di materiale separatore 20, si fa ricorso alla polarizzazione dello stesso nastro di materiale separatore 20.

Ci? ? reso possibile dal fatto che tale nastro separatore 20 ? realizzato di materiale non conduttore, ad esempio materiale plastico.

A tal fine ? possibile prevedere l?impiego di una coppia di barre elettrostatiche 75 disposte a monte del dispositivo di accoppiamento 70, affacciate da lati opposti al nastro di materiale separatore 20, non rappresentate in disegno.

La macchina descritta raggiunge lo scopo di realizzare in maniera ottimale dispositivi di accumulo di energia elettrica, quali batterie elettriche costituite da una pila di elettrodi, formata per piegatura di un nastro flessibile comprendente almeno un elemento separatore recante applicati alternativamente, in sequenza ordinata, una serie di elementi di anodo e una serie di elementi di catodo.

In particolare, la macchina per la realizzazione di dispositivi di accumulo di energia elettrica secondo la presente invenzione consente di assicurare un?elevata velocit? produttiva.

Ci? ? reso possibile grazie all?idea inventiva di alimentare in maniera sostanzialmente continua il nastro di materiale separatore e gli elementi di anodo e di catodo ricavati da rispettivi nastri, similmente alimentati in maniera sostanzialmente continua, a mezzi di accoppiamento atti a operare l?accoppiamento dei detti elementi di anodo e di catodo al detto nastro di materiale separatore.

Vantaggiosamente il nastro recante gli elettrodi cos? ottenuto viene sottoposto a un processo di laminazione a caldo.

La macchina descritta a titolo esemplificativo ? suscettibile di numerose modifiche e varianti a seconda delle diverse esigenze.

Nella pratica attuazione dell?invenzione, i materiali impiegati, nonch? la forma e le dimensioni, possono essere qualsiasi a seconda delle esigenze.

Laddove le caratteristiche tecniche menzionate in ogni rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni di riferimento sono stati inclusi al solo scopo di aumentare la comprensione delle rivendicazioni e di conseguenza essi non hanno alcun valore limitativo sullo scopo di ogni elemento identificato a titolo d?esempio da tali segni di riferimento.

Claims (10)

Rivendicazioni

1) Macchina per la realizzazione di dispositivi di accumulo di energia elettrica, del tipo comprendente una pila di elettrodi formata per piegatura di un nastro flessibile (2) comprendente almeno un elemento separatore (20) recante applicati alternativamente, in sequenza ordinata, una serie di elementi di anodo (21) e una serie di elementi di catodo (22), detta macchina comprendendo

primi mezzi di alimentazione (10) atti a operare l?avanzamento di un nastro di materiale separatore (20) lungo una prima direzione di avanzamento; secondi e terzi mezzi di alimentazione (30, 40) atti a operare l?avanzamento rispettivamente di un nastro di materiale di anodo (27) e un nastro di materiale di catodo (28) lungo una seconda e una terza direzione di avanzamento; mezzi di taglio (65) atti a tagliare a misura singole porzioni di detti nastri di materiale di anodo (27) e di materiale di catodo (28) per formare detti elementi di anodo (21) e detti elementi di catodo (22);

mezzi di accoppiamento (70) dei detti elementi di anodo e di catodo (21, 22) al detto nastro di materiale separatore (20) agenti mediante laminazione, per ottenere detto nastro flessibile (2);

mezzi di piegatura (41, 42) atti a essere azionati in idonea relazione di fase per eseguire una serie di piegature (P) ortogonali sul detto nastro flessibile (2) e per depositare il nastro flessibile (2) cos? piegato su un piano di impilamento (9).

2) Macchina secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di piegatura (41, 42) comprendono una pluralit? di equipaggi di piegatura (41, 42) distribuiti perifericamente su mezzi rotanti (31, 32) atti a essere azionati in rotazione con movimento continuo secondo un asse di rotazione (33, 34) e oscillanti rispettivamente secondo un asse (43, 44) parallelo a detto asse di rotazione (33, 34) dei mezzi rotanti (31, 32), a detti equipaggi di piegatura (41, 42) essendo associati mezzi di presa (49) atti ad afferrare in successione detto nastro flessibile (2) in corrispondenza di un tratto interposto fra i detti elementi di anodo (21) e i detti elementi di catodo (22).

3) Macchina secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di accoppiamento (70) dei detti elementi di anodo e di catodo (21, 22) al detto nastro di materiale separatore (20) comprendono una coppia di ruote di accoppiamento (71) controrotanti fra le quali ? alimentato, secondo un piano mediano sostanzialmente verticale, detto nastro di materiale separatore (20), dette ruote di accoppiamento (71) controrotanti essendo atte a ricevere e trattenere sulla propria superficie periferica alternativamente detti elementi di anodo e di catodo (21, 22), per trasferire gli stessi elementi di anodo e di catodo (21, 22) su detto nastro di materiale separatore (20).

4) Macchina secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di accoppiamento (70) comprendono, a valle di detta coppia di ruote di accoppiamento (71) controrotanti, una coppia di cilindri di laminazione (73) controrotanti, mediante i quali si attua il processo meccanico di laminazione di detto nastro flessibile (2).

5) Macchina secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti secondi e terzi mezzi di alimentazione (30, 40) atti a operare l?avanzamento rispettivamente di un nastro di materiale di anodo (27) e un nastro di materiale di catodo (28) comprendono rispettivi mezzi di tranciatura (56) atti a realizzare lungo i lati opposti degli stessi nastri di materiale di anodo e di catodo (27, 28), in posizioni sfalsate longitudinalmente, una serie di linguette (23) sporgenti dai nastri stessi.

6) Macchina secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti secondi e terzi mezzi di alimentazione (30, 40) atti a operare l?avanzamento rispettivamente di un nastro di materiale di anodo (27) e un nastro di materiale di catodo (28) comprendono, in posizione intermedia fra detti mezzi di tranciatura (56) e detti mezzi di taglio (65), rispettivi mezzi di traino (60) degli stessi nastri di materiale di anodo e di catodo (27, 28), detti mezzi di traino (60) comprendendo un primo e un secondo organo di traino (61, 62) disposti in serie, fra i quali ? formata un?ansa (29) sui detti nastri di materiale di anodo e di catodo (27, 28) in avanzamento atta a disaccoppiare funzionalmente il detto primo organo di traino (61) dal detto secondo organo di traino (62).

7) Macchina secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che comprende, a valle di detti mezzi di taglio (65), un gruppo di trasferimento (66) atto a trasferire rispettivamente detti elementi di anodo ed elementi di catodo (27, 28), comprendente una ruota girevole (67) recante perifericamente una pluralit? di mezzi di presa (68), angolarmente distanziati, atti a prelevare detti singoli elementi di anodo e di catodo (27, 28) all?uscita da detti mezzi di taglio (65).

8) Macchina secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di presa (68) sono portati oscillanti su detta ruota (67) di trasferimento tramite relativi leverismi (69) atti a orientare detti elementi di anodo e di catodo (27, 28) fra una prima posizione di prelievo e una seconda posizione di trasferimento a detti mezzi di accoppiamento (70).

9) Metodo per la realizzazione di dispositivi di accumulo di energia elettrica, del tipo comprendente una pila di elettrodi formata per piegatura di un nastro flessibile (2) comprendente almeno un elemento separatore (20) recante applicati alternativamente, in sequenza ordinata, una serie di elementi di anodo (21) e una serie di elementi di catodo (22), caratterizzato dal fatto che comprende le fasi di a. operare l?avanzamento di un nastro di materiale separatore (20) lungo una prima direzione di avanzamento;

b. operare in idonea relazione di fase l?avanzamento rispettivamente di un nastro di materiale di anodo (27) e un nastro di materiale di catodo (28) lungo una seconda e una terza direzione di avanzamento;

c. tagliare a misura singole porzioni di detti nastri di materiale di anodo (27) e di materiale di catodo (28) per formare detti elementi di anodo (21) e detti elementi di catodo (22);

d. operare l?accoppiamento (70) dei detti elementi di anodo e di catodo (21, 22) al detto nastro di materiale separatore (20) mediante mezzi di accoppiamento (70) agenti mediante laminazione, per ottenere detto nastro flessibile (2);

e. eseguire una serie di piegature (P) ortogonali sul detto nastro flessibile (2) e depositare il nastro flessibile (2) cos? piegato su un piano di impilamento (9).

10) Metodo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che prevede di realizzare mediante mezzi di tranciatura (56) lungo i lati opposti dei detti nastri di materiale di anodo (27) e di materiale di catodo (28), in posizioni sfalsate, una serie di linguette sporgenti atte a costituire il tratto terminale (23) degli elementi di anodo (21) e degli elementi di catodo (22).