WO2023052426A1 - Air conditioning system and machine for the energy cell manufacturing industry - Google Patents

Air conditioning system and machine for the energy cell manufacturing industry Download PDF

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WO2023052426A1
WO2023052426A1 PCT/EP2022/076988 EP2022076988W WO2023052426A1 WO 2023052426 A1 WO2023052426 A1 WO 2023052426A1 EP 2022076988 W EP2022076988 W EP 2022076988W WO 2023052426 A1 WO2023052426 A1 WO 2023052426A1
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WO
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air
air conditioning
conditioning arrangement
machine
climate
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/076988
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German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas KEHRER
Knut Tracht
Marlo Leander Schmidt
Frank Weimann
Manfred Folger
Original Assignee
Körber Technologies Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/005—Devices for making primary cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioning arrangement for a machine in the energy cell producing industry.
  • the invention also relates to a machine comprising such an air conditioning arrangement.
  • Energy cells or energy storage cells are used for galvanic accumulators, for example in motor vehicles, other land vehicles, ships and airplanes, in which a considerable amount of energy has to be stored so that it can be called up over longer periods of time.
  • energy cells have a structure made up of a large number of segments stacked to form a stack. These segments are each alternating anode sheets and cathode sheets, also referred to as electrodes, separated from one another by separator sheets, also made as segments.
  • Devices for producing battery cells are known, for example, from WO 2020/192845 A1, WO 2016/041713 A1, DE 10 2017 216 138 A1 and DE 10 2017 216 213 A1.
  • the object of the invention is to provide an air conditioning arrangement and a machine which are set up for the production of high quality energy cells.
  • the invention therefore provides an air-conditioning arrangement for a machine in the energy cell-producing industry, which has an air-conditioning device for generating a production climate with a dew point below -20 °C, preferably below -30 °C, more preferably -40 °C or lower, for example in the range between -40 °C and -60 °C in a process room. Due to the very dry process climate provided according to the invention, damage to and impairment of the materials by water molecules and water droplets can be avoided.
  • the air conditioning device is preferably set up to generate a clean room climate in the process room. In this way, damage and impairment of the materials caused by particle contamination can be avoided.
  • the clean room climate is preferably class 5 according to ISO 14644 or cleaner, more preferably class 6 according to ISO 14644 or cleaner, for example class 7 according to ISO 14644.
  • the air conditioning arrangement preferably has a filter device for filtering the air in or for the process space.
  • the separating device can advantageously comprise at least one air suction device. Additionally or alternatively, the separating device advantageously comprise a particle sorption device.
  • the air conditioning arrangement preferably has at least one separate cooling device which is connected to a heat source.
  • the cooling device can work in particular by means of water cooling. In this way, there is the possibility of minimizing the heat input into the process climate, in that the heat from particularly powerful consumers is led out of the system boundary of the process climate by means of the cooling device and dissipated separately. This can be particularly useful for large heat sources, as these can locally make it difficult to maintain the process temperatures.
  • the heat input into the process space can be homogenized and more easily compensated for by one of the air conditioning devices
  • the air conditioning arrangement preferably has a device for generating an overpressure within the process space.
  • the air conditioning arrangement preferably has at least one air supply device for supplying conditioned air into the process space.
  • the air conditioning arrangement has a measuring and/or control device for measuring and/or controlling one or more of the following variables: air temperature, air humidity, air pressure and/or air purity in the processing room or one or more zones of the processing room; Air temperature, humidity, air pressure and/or air purity on an input side of the air conditioning device. If the measured values deviate too much from the stored target values suitable measures are initiated, for example an emergency stop of the machine.
  • the invention also provides a machine of the energy cell producing industry with an air conditioning arrangement as described above.
  • the machine has at least one machine section, a module housing locally surrounding the at least one machine section and the air conditioning device, the air conditioning device being configured to generate a local process climate limited to a process space within the module housing. Due to this feature, the desired process climate is only generated in the process room instead of in the entire production hall. The volume to be air-conditioned to the process climate is therefore many times smaller than in the prior art. This leads to a significant reduction in operating costs and energy requirements, as well as lower investment costs due to lower structural requirements. Personnel can move around the production hall without protective clothing, as it does not have to be air-conditioned to match the process climate, but rather has to meet lower climatic requirements.
  • a potentially stressful working environment for employees occurs at best in the short term when there is an intervention in the process.
  • a fault in the air conditioning does not affect the entire production hall, but only the module housing and can therefore be rectified faster and with less effort.
  • the air conditioning device can be provided by the machine manufacturer, the machine manufacturer can act as a one-stop shop for the machine arrangement.
  • a defined and uniform system boundary is created by the provided at least one module housing.
  • the production facility can be integrated into a conventional production hall because no special requirements need to be placed on the primary air conditioning.
  • the air conditioning device is advantageously set up to generate a conditioned air flow from the environment through an opening in the module housing into the interior of the module housing.
  • the in particular electrically operated air conditioning device preferably comprises an air conditioning system which is set up to generate a conditioned air flow from the surroundings of the module housing into the interior of the module housing.
  • the air conditioning device can have an air dryer arranged in the interior of the module housing, in particular a sorption dryer, which is set up for the adsorption and/or absorption of water molecules or water droplets on a surface that is, for example, electrically cooled and, if necessary, for discharging condensed water into the environment .
  • the machine preferably has a plurality of machine sections, each of which is assigned a local module housing and an air conditioning device for generating a section-wise adapted process climate in a respective process space within the respective module housing. Since different machine sections may require different process climates, the process climate can be adapted to the respective requirements of the respective machine section in this way.
  • Each machine section usually has a protection, ie an associated protective housing.
  • the module housing or in the case of a plurality, one, several or all of the module housings can be formed by a housing surrounding the cover, by the cover itself and/or within the cover.
  • a module housing is preferably assigned to one or more of the following machine sections: feed section for feeding in separator webs and electrode webs; Cutting section for cutting electrode sheets into individual electrode sheets; merging section for merging and superimposing separator sheets and electrode sheets; Connecting section for connecting the superimposed separator sheets and electrode sheets to form a composite separator-electrode sheet; Cutting section for cutting separator-electrode composite sheet into individual separator-electrode composite units; stacking section for stacking separator-electrode composite units to form cell stacks; conductor section for electrically connecting the electrodes of a cell stack to one another; Covering section for covering the cell stacks with a cover;
  • the air conditioning device is preferably set up to generate air that is dry relative to the environment of the module housing.
  • the dew point of the process supply air generated by the air conditioning device is advantageously lower than -20° C., preferably lower than -30° C., is more preferably -40° C. or less and is, for example, in the range from -40° C. to -60° C Due to the dry process air will damage or deterioration of the materials for the power cells by reacting with water is avoided.
  • the air conditioning device is preferably set up to generate a clean room climate in the process room.
  • the clean room climate is advantageously class 5 according to ISO 14644 or cleaner, preferably class 6 according to ISO 14644 or cleaner, more preferably class 7 according to ISO 14644 or cleaner.
  • the clean room environment helps prevent particle contamination from damaging or degrading the power cell materials.
  • the air conditioning device provides secondary air conditioning with a low dew point of, for example, ⁇ 40° C., relative to the dew point of the input air of the air conditioning device or the environment of the module housing.
  • the process temperature is 20 ⁇ 2 °C, for example.
  • the ambient temperature can be similar or the same as the process air temperature and can be 20 ⁇ 2 °C, for example.
  • the input air for the secondary air conditioning or for the air conditioning device can advantageously be the air in the production hall.
  • a production plant with at least one machine described above therefore preferably includes a primary air conditioning device for generating a higher-level primary climate, with the primary climate as an input variable for each Air conditioning device is used.
  • the primary climate is therefore advantageously generated by conventional air conditioning in the production hall and is used to condition the air as an input variable for the secondary process climate or the air conditioning device.
  • the secondary or microclimate generated by the air conditioning device in the machine or process room is used to condition the process steps for energy cell production and is separate from the primary climate in the production hall.
  • the secondary air conditioning is advantageously integrated into the production cell and/or module housing or into the machine.
  • the secondary process climate is shielded from the primary basic climate by the module housing and/or the housing of the production cell and/or the protection of the machine.
  • the air supplied by the air conditioning device is processed according to the clean room class and, if necessary, discharged locally separately.
  • the module housing preferably has a lock for transferring material or personnel in and/or out, so that the production climate is disturbed as little as possible.
  • the module housing is preferably designed so that it can be walked on in order to facilitate service work.
  • the module housing is preferably at least partially transparent in order to enable the process space to be inspected without entering it.
  • the machine is preferably operated via a control terminal which is arranged outside the module housing or module housings.
  • At least one sub-process space is provided within the machine or within the or a module housing, with the sub-process space having a capsule tion for delimiting a surrounding process space.
  • An air extraction device is preferably provided in the case of a partial process space with considerable particle emissions or heat generation, in particular during cutting or welding.
  • An additional air supply device is preferably provided in the case of a sub-process space with increased requirements for air purity, in particular during stacking or during pouch filling. More preferably, a material passage opening for introducing and removing material into or out of the encapsulation is provided in the or each encapsulation.
  • the process space can be broken down into sub-processes with different requirements.
  • the partial process spaces can be separated from each other and from the surrounding process space by encapsulation.
  • the encapsulated process sub-chamber can be extracted and/or supplied with air separately.
  • the material flow is preferably guided through small open cross sections of the encapsulations. These cause a minimal exchange of air between the areas.
  • the resulting different pressure conditions result in a directed flow of air from clean areas towards dirtier areas, so that contamination of the process space can be avoided.
  • the machine preferably has an air extraction device for extracting polluted air from the module housing and discharging it into the surroundings of the module housing.
  • an air processing device is provided for processing the air discharged from the air suction device.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an air-conditioned production plant
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an air-conditioned production plant in another embodiment
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an air-conditioned production plant in a further embodiment.
  • the production facility 10 shown in FIG. Materials for the production of battery cells run through the machine 12 .
  • the materials are conveyed, processed, processed and/or stored in the machine 12 .
  • the machine 12 has at least one machine section, in the present example two machine sections 13, 14.
  • the machine section 13 can be, for example, a logistics device for conveying and/or storing materials for battery cell production.
  • the machine section 14 can be a production machine, for example.
  • the number of machine sections in the machine 12 can also be greater than be two.
  • the air conditioning arrangement 35 preferably has a higher-level air conditioning device 20 which is set up to generate a primary or basic climate in the production hall 11 .
  • the air conditioning device 20 is preferably set up for drying and/or for tempering the air in the interior 19 of the production hall 11 .
  • the air conditioning device 16 is preferably set up to generate a basic climate in the process chamber 17 with a dew point in the range between +10° C. and -20° C., more preferably in the range between +5° C. and -10° C., for example 0° C .
  • the air temperature in the interior 19 of the production hall 11 is preferably in the range between 15° C. and 25° C. and is 20 ⁇ 2° C., for example.
  • the in particular electrically operated air conditioning device 20 preferably comprises an air conditioning system which is set up to generate a conditioned, in particular dried and/or temperature-controlled air flow 21 from the surroundings 22 of the production hall 11 into the interior 19 of the production hall 11 .
  • the air conditioning device 20 is advantageously arranged in the area of an opening 24 in the production hall 11 for the air flow 21 .
  • the machine 12 has a module housing 15 which locally surrounds at least one machine section, in this example the machine sections 13, 14.
  • “Local” means that the module housing 15 surrounds only a portion of the interior of the production hall 11 .
  • the interior volume 17 of the module housing 15 is thus considerably smaller than the interior volume 19 of the production hall 11, for example at most half as large.
  • “Local” also means that 11 additional components are located in the production hall. may be or are net that are not arranged in the module housing, for example other machine sections, higher-level supply facilities, display and/or operating devices, machine control etc.
  • the air conditioning arrangement 35 has an air conditioning device 16 which is set up to generate a local process climate limited to the interior 17 of the module housing 15 .
  • the air conditioning device 16 is preferably set up for drying and/or for tempering the air in the interior 17 of the module housing 15 .
  • a main function of the air conditioning device 16 is the drying of the air in the interior 17 of the module housing.
  • the process climate in the interior 17 of the module housing 15 is also present in the machine sections 13 and 14 enclosed by the module housing 15 .
  • the process climate in the interior 17 is significantly drier in relation to the environment 19 of the module housing 15, which is formed here by the interior of the production hall 11.
  • the air temperature in the process space 17 is preferably the same as the air temperature in the surroundings 19 of the module housing 15.
  • the air temperature in the process space 17 is preferably in the range between 15° C. and 25° C. and is 20 ⁇ 2° C., for example.
  • the particular electrically operated air conditioning device 16 preferably includes an air conditioner for generating a conditioned, particularly dried air flow 18 from the Environment 19 of the module housing 15 is set up in the interior 17 of the module housing 15 .
  • the air conditioning device 16 is advantageously arranged in the area of an opening 23 in the module housing 15 for the air flow 18 .
  • the air conditioning device 16 can have an air dryer, in particular a sorption dryer, arranged in the interior 17 of the module housing, which is used for the adsorption and/or absorption of water molecules or water droplets on a surface that is, for example, electrically cooled and, if necessary, for discharging condensed water into the environment 19 is set up. Tempering, ie temperature regulation or control, in particular cooling of the air flow 18 by the air conditioning device 16 can, but does not have to, take place.
  • the air conditioning device 16 is preferably set up to generate a clean room climate in the process room 17, for example the clean room climate class 7 according to ISO 14644.
  • the dry primary climate generated by the air conditioning device 20 prevails in the production hall 11 and is used as an input variable for the air conditioning device 16 to generate an even much drier process climate in the module housing. Since the volume of the module housing 15, in which one or more machine sections 13, 14 are arranged, is significantly smaller than the volume of the production hall 11, considerable energy savings and other advantages already described can be achieved.
  • each machine section 13, 14 has its own separate module housing 15A, 15B.
  • the Module housing 15A surrounds machine section 13 and module housing 15B surrounds machine section 14.
  • the number of module housings 15A, 15B, ... surrounding each machine section 13, 14, ... can be greater than two.
  • Each module housing 15A, 15B has its own air conditioning device 16A, 16B, which is set up to generate a process climate in the respective interior space 17A, 17B of the respective module housing 15A, 15B.
  • the process climates in the interior 17A, 17B can be the same or different. In this way, an individual adaptation of the process climate to the respective machine section 13, 14 is possible.
  • Each air conditioning device 16A, 16B can have one, several or all properties of the air conditioning device 16 according to FIG.
  • a production plant 10 can have one or more module housings 15A, 15B, . . . each with one machine section or functional section of the machine 12 and/or one or more module housings 15 .
  • One, several or all of the module housings 15, 15A, 15B can each have an air extraction device 31, see FIG.
  • One or more such air suction devices 31 may also be present in the other figures.
  • the air extraction device 31 can, for example, open into an air treatment device 30 arranged outside the module housing 15, which is set up for processing, for example cleaning and/or filtering, the extracted air.
  • a separate module housing can be provided for the following machine sections:
  • a module housing can be provided for several consecutive machine sections of the above enumeration.
  • a module case may be provided for an electrode cutting, merging, and connecting section.
  • a further embodiment of a machine 12 of the energy cell producing industry is shown schematically in FIG.
  • a module housing 15 defining a process space 17 and surrounding a machine section 13 is shown here.
  • the machine section 13 is divided here into a plurality of, for example, two sub-process rooms 25, 26.
  • the partial process rooms 25, 26 can have different requirements with regard to the process climate.
  • Each sub-process space 25, 26 is advantageously separated from the other sub-process spaces and the surrounding process space 17 by its own encapsulation 27, 28.
  • One or more encapsulations 27 can have an air extraction device 29 that is separate from the air extraction device 31 and is set up to extract air from the encapsulation 27 and discharge it into an area outside of the module housing 15 .
  • the air extraction device 29 can, for example, open into the air treatment device 30 .
  • a separate air extraction device 29 is particularly advantageous for those partial process spaces 25 that cause above-average particle emissions or heat, for example when cutting or welding materials.
  • One or more encapsulations 28 can have an air supply device 32 that is separate from the air flow 18 and is set up to supply air to the encapsulation 28 .
  • the air to be supplied can be branched off from the air conditioning device 16, for example.
  • a separate air supply device 32 is particularly advantageous for those partial process spaces 26 that place increased demands on air purity, for example when stacking or when filling pouches.
  • the material flow 33 through the machine 12 is also shown schematically in FIG.
  • the openings 34 have an open cross section that is as small as possible in order to bring about the least possible exchange of air between the encapsulated partial process chambers 25, 26 and the surrounding process chamber 17 and thus impair the effect of the encapsulations 27, 28 as little as possible.
  • Such material passage openings 34 can generally also be provided in the module housing 15, 15A, 15B.

Abstract

The invention relates to an air conditioning system (35) for a machine (12) in the energy cell producing industry, comprising an air conditioning device (16; 16A, 16B) designed to produce a production climate with a dew point below -20 °C in a process chamber (17; 17A, 17B).

Description

Klimatisierungsanordnung und Maschine der Energiezellen produzierenden Industrie Air conditioning arrangement and machine of the energy cell producing industry
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klimatisierungsanordnung für eine Maschine der Energiezellen produzierenden Industrie. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Maschine umfassend eine solche Klimatisierungsanordnung. The present invention relates to an air conditioning arrangement for a machine in the energy cell producing industry. The invention also relates to a machine comprising such an air conditioning arrangement.
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. Energy cells or energy storage cells, such as battery cells, are used for galvanic accumulators, for example in motor vehicles, other land vehicles, ships and airplanes, in which a considerable amount of energy has to be stored so that it can be called up over longer periods of time. For this purpose, such energy cells have a structure made up of a large number of segments stacked to form a stack. These segments are each alternating anode sheets and cathode sheets, also referred to as electrodes, separated from one another by separator sheets, also made as segments.
Vorrichtungen zur Herstellung von Batteriezellen sind beispielsweise aus WO 2020/192845 A1 , WO 2016/041713 A1 , DE 10 2017 216 138 A1 und DE 10 2017 216 213 A1 bekannt. Devices for producing battery cells are known, for example, from WO 2020/192845 A1, WO 2016/041713 A1, DE 10 2017 216 138 A1 and DE 10 2017 216 213 A1.
Materialien der Batteriezellen reagieren mit Wasser, was die Produktqualität beeinträchtigt. Zudem können Partikelkontaminationen der Materialoberflächen zu Beschädigungen und Beeinträchtigungen der Batteriezellen führen. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Klimatisierungsanordnung und eine Maschine bereitzustellen, die zur Produktion von Energiezellen mit hoher Qualität eingerichtet sind. Battery cell materials react with water, affecting product quality. In addition, particle contamination of the material surfaces can lead to damage and impairment of the battery cells. The object of the invention is to provide an air conditioning arrangement and a machine which are set up for the production of high quality energy cells.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. The invention solves this problem with the features of the independent claims.
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. The invention therefore provides an air-conditioning arrangement for a machine in the energy cell-producing industry, which has an air-conditioning device for generating a production climate with a dew point below -20 °C, preferably below -30 °C, more preferably -40 °C or lower, for example in the range between -40 °C and -60 °C in a process room. Due to the very dry process climate provided according to the invention, damage to and impairment of the materials by water molecules and water droplets can be avoided.
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. The air conditioning device is preferably set up to generate a clean room climate in the process room. In this way, damage and impairment of the materials caused by particle contamination can be avoided. The clean room climate is preferably class 5 according to ISO 14644 or cleaner, more preferably class 6 according to ISO 14644 or cleaner, for example class 7 according to ISO 14644.
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 Separier- einrichtung vorteilhaft eine Partikelsorptionsvorrichtung umfassen. The air conditioning arrangement preferably has a filter device for filtering the air in or for the process space. The separating device can advantageously comprise at least one air suction device. Additionally or alternatively, the separating device advantageously comprise a particle sorption device.
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 The air conditioning arrangement preferably has at least one separate cooling device which is connected to a heat source. The cooling device can work in particular by means of water cooling. In this way, there is the possibility of minimizing the heat input into the process climate, in that the heat from particularly powerful consumers is led out of the system boundary of the process climate by means of the cooling device and dissipated separately. This can be particularly useful for large heat sources, as these can locally make it difficult to maintain the process temperatures. Through the targeted removal of the heat from large sources by means of the cooling device, the heat input into the process space can be homogenized and more easily compensated for by one of the air conditioning devices
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. The air conditioning arrangement preferably has a device for generating an overpressure within the process space. The air conditioning arrangement preferably has at least one air supply device for supplying conditioned air into the process space. These features can advantageously contribute to the creation of a dry and clean process climate.
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. In an advantageous embodiment, the air conditioning arrangement has a measuring and/or control device for measuring and/or controlling one or more of the following variables: air temperature, air humidity, air pressure and/or air purity in the processing room or one or more zones of the processing room; Air temperature, humidity, air pressure and/or air purity on an input side of the air conditioning device. If the measured values deviate too much from the stored target values suitable measures are initiated, for example an emergency stop of the machine.
Die Erfindung stellt auch eine Maschine der Energiezellen produzierenden Industrie mit einer vorbeschriebenen Klimatisierungsanordnung bereit. The invention also provides a machine of the energy cell producing industry with an air conditioning arrangement as described above.
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. According to a further advantageous aspect, the machine has at least one machine section, a module housing locally surrounding the at least one machine section and the air conditioning device, the air conditioning device being configured to generate a local process climate limited to a process space within the module housing. Due to this feature, the desired process climate is only generated in the process room instead of in the entire production hall. The volume to be air-conditioned to the process climate is therefore many times smaller than in the prior art. This leads to a significant reduction in operating costs and energy requirements, as well as lower investment costs due to lower structural requirements. Personnel can move around the production hall without protective clothing, as it does not have to be air-conditioned to match the process climate, but rather has to meet lower climatic requirements. A potentially stressful working environment for employees occurs at best in the short term when there is an intervention in the process. A fault in the air conditioning does not affect the entire production hall, but only the module housing and can therefore be rectified faster and with less effort. Since the air conditioning device can be provided by the machine manufacturer, the machine manufacturer can act as a one-stop shop for the machine arrangement. In addition, a defined and uniform system boundary is created by the provided at least one module housing. The production facility can be integrated into a conventional production hall because no special requirements need to be placed on the primary air conditioning.
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. The air conditioning device is advantageously set up to generate a conditioned air flow from the environment through an opening in the module housing into the interior of the module housing. The in particular electrically operated air conditioning device preferably comprises an air conditioning system which is set up to generate a conditioned air flow from the surroundings of the module housing into the interior of the module housing. Alternatively or additionally, the air conditioning device can have an air dryer arranged in the interior of the module housing, in particular a sorption dryer, which is set up for the adsorption and/or absorption of water molecules or water droplets on a surface that is, for example, electrically cooled and, if necessary, for discharging condensed water into the environment .
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. The machine preferably has a plurality of machine sections, each of which is assigned a local module housing and an air conditioning device for generating a section-wise adapted process climate in a respective process space within the respective module housing. Since different machine sections may require different process climates, the process climate can be adapted to the respective requirements of the respective machine section in this way.
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. Each machine section usually has a protection, ie an associated protective housing. The module housing, or in the case of a plurality, one, several or all of the module housings can be formed by a housing surrounding the cover, by the cover itself and/or within the cover.
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-Elektro- den-Verbundbahn; Schneidabschnitt zum Schneiden von Separator- Elektroden-Verbundbahn in einzelne Separator-Elektroden-Verbund- einheiten; 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; A module housing is preferably assigned to one or more of the following machine sections: feed section for feeding in separator webs and electrode webs; Cutting section for cutting electrode sheets into individual electrode sheets; merging section for merging and superimposing separator sheets and electrode sheets; Connecting section for connecting the superimposed separator sheets and electrode sheets to form a composite separator-electrode sheet; Cutting section for cutting separator-electrode composite sheet into individual separator-electrode composite units; stacking section for stacking separator-electrode composite units to form cell stacks; conductor section for electrically connecting the electrodes of a cell stack to one another; Covering section for covering the cell stacks with a cover;
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. Filling section for filling an envelope with electrolyte. In this way, the process climate for the different process steps of the energy cell production can be tailored to the respective requirements in sections.
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. The air conditioning device is preferably set up to generate air that is dry relative to the environment of the module housing. In particular, the dew point of the process supply air generated by the air conditioning device is advantageously lower than -20° C., preferably lower than -30° C., is more preferably -40° C. or less and is, for example, in the range from -40° C. to -60° C Due to the dry process air will damage or deterioration of the materials for the power cells by reacting with water is avoided.
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. Furthermore, the air conditioning device is preferably set up to generate a clean room climate in the process room. The clean room climate is advantageously class 5 according to ISO 14644 or cleaner, preferably class 6 according to ISO 14644 or cleaner, more preferably class 7 according to ISO 14644 or cleaner. The clean room environment helps prevent particle contamination from damaging or degrading the power cell materials.
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. Accordingly, the air conditioning device provides secondary air conditioning with a low dew point of, for example, −40° C., relative to the dew point of the input air of the air conditioning device or the environment of the module housing. The process temperature is 20±2 °C, for example.
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. A primary, less dry basic air conditioning with a higher dew point, preferably higher than -20 °C, for example 0 °C, is preferably used as the input variable or input air for the secondary air conditioning, i.e. for the air conditioning device. The ambient temperature can be similar or the same as the process air temperature and can be 20±2 °C, for example.
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. The input air for the secondary air conditioning or for the air conditioning device can advantageously be the air in the production hall. A production plant with at least one machine described above therefore preferably includes a primary air conditioning device for generating a higher-level primary climate, with the primary climate as an input variable for each Air conditioning device is used. The primary climate is therefore advantageously generated by conventional air conditioning in the production hall and is used to condition the air as an input variable for the secondary process climate or the air conditioning device.
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. The secondary or microclimate generated by the air conditioning device in the machine or process room is used to condition the process steps for energy cell production and is separate from the primary climate in the production hall. The secondary air conditioning is advantageously integrated into the production cell and/or module housing or into the machine. The secondary process climate is shielded from the primary basic climate by the module housing and/or the housing of the production cell and/or the protection of the machine. The air supplied by the air conditioning device is processed according to the clean room class and, if necessary, discharged locally separately.
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. The module housing preferably has a lock for transferring material or personnel in and/or out, so that the production climate is disturbed as little as possible. The module housing is preferably designed so that it can be walked on in order to facilitate service work. The module housing is preferably at least partially transparent in order to enable the process space to be inspected without entering it. The machine is preferably operated via a control terminal which is arranged outside the module housing or module housings.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist innerhalb der Maschine oder innerhalb des oder eines Modulgehäuses mindestens ein Teilprozessraum vorgesehen, wobei der Teilprozessraum eine Kapse- lung 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. In an advantageous embodiment, at least one sub-process space is provided within the machine or within the or a module housing, with the sub-process space having a capsule tion for delimiting a surrounding process space. This allows an even more specific adaptation of the process climate to the respective process steps. An air extraction device is preferably provided in the case of a partial process space with considerable particle emissions or heat generation, in particular during cutting or welding. An additional air supply device is preferably provided in the case of a sub-process space with increased requirements for air purity, in particular during stacking or during pouch filling. More preferably, a material passage opening for introducing and removing material into or out of the encapsulation is provided in the or each encapsulation.
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. In the embodiment described, the process space can be broken down into sub-processes with different requirements. The partial process spaces can be separated from each other and from the surrounding process space by encapsulation. Depending on whether the process sub-chamber causes higher particle emissions or places increased demands on the atmosphere, the encapsulated process sub-chamber can be extracted and/or supplied with air separately. In this case, the material flow is preferably guided through small open cross sections of the encapsulations. These cause a minimal exchange of air between the areas. The resulting different pressure conditions result in a directed flow of air from clean areas towards dirtier areas, so that contamination of the process space can be avoided.
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. The machine preferably has an air extraction device for extracting polluted air from the module housing and discharging it into the surroundings of the module housing. Preferably is an air processing device is provided for processing the air discharged from the air suction device.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt The invention is explained below on the basis of preferred embodiments with reference to the accompanying figures. while showing
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer klimatisierten Produktionsanlage; 1 shows a schematic representation of an air-conditioned production plant;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer klimatisierten Produktionsanlage in einer anderen Ausführungsform; und 2 shows a schematic representation of an air-conditioned production plant in another embodiment; and
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer klimatisierten Produktionsanlage in einer weiteren Ausführungsform. 3 shows a schematic representation of an air-conditioned production plant in a further embodiment.
Die in Figur 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. The production facility 10 shown in FIG. Materials for the production of battery cells run through the machine 12 . The materials are conveyed, processed, processed and/or stored in the machine 12 . The machine 12 has at least one machine section, in the present example two machine sections 13, 14. The machine section 13 can be, for example, a logistics device for conveying and/or storing materials for battery cell production. The machine section 14 can be a production machine, for example. The number of machine sections in the machine 12 can also be greater than be two.
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. The air conditioning arrangement 35 preferably has a higher-level air conditioning device 20 which is set up to generate a primary or basic climate in the production hall 11 . The air conditioning device 20 is preferably set up for drying and/or for tempering the air in the interior 19 of the production hall 11 . The air conditioning device 16 is preferably set up to generate a basic climate in the process chamber 17 with a dew point in the range between +10° C. and -20° C., more preferably in the range between +5° C. and -10° C., for example 0° C . The air temperature in the interior 19 of the production hall 11 is preferably in the range between 15° C. and 25° C. and is 20±2° C., for example. The in particular electrically operated air conditioning device 20 preferably comprises an air conditioning system which is set up to generate a conditioned, in particular dried and/or temperature-controlled air flow 21 from the surroundings 22 of the production hall 11 into the interior 19 of the production hall 11 . In this embodiment, the air conditioning device 20 is advantageously arranged in the area of an opening 24 in the production hall 11 for the air flow 21 .
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 angeord- net sein können oder sind, die nicht in dem Modulgehäuse angeordnet sind, beispielsweise weitere Maschinenabschnitte, übergeordnete Versorgungseinrichtungen, Anzeige- und/oder Bedienvorrichtungen, Maschinensteuerung etc. The machine 12 has a module housing 15 which locally surrounds at least one machine section, in this example the machine sections 13, 14. "Local" means that the module housing 15 surrounds only a portion of the interior of the production hall 11 . The interior volume 17 of the module housing 15 is thus considerably smaller than the interior volume 19 of the production hall 11, for example at most half as large. "Local" also means that 11 additional components are located in the production hall. may be or are net that are not arranged in the module housing, for example other machine sections, higher-level supply facilities, display and/or operating devices, machine control etc.
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. The air conditioning arrangement 35 has an air conditioning device 16 which is set up to generate a local process climate limited to the interior 17 of the module housing 15 . The air conditioning device 16 is preferably set up for drying and/or for tempering the air in the interior 17 of the module housing 15 . A main function of the air conditioning device 16 is the drying of the air in the interior 17 of the module housing. The process climate in the interior 17 of the module housing 15 is also present in the machine sections 13 and 14 enclosed by the module housing 15 . The process climate in the interior 17 is significantly drier in relation to the environment 19 of the module housing 15, which is formed here by the interior of the production hall 11. Preferably, the air conditioning device 16 for generating a process climate in the process space 17 with a dew point of less than -20 ° C, more preferably less than -30 ° C, even more preferably -40 ° C or less, for example in the range between -40 ° C and -60 °C set up. The air temperature in the process space 17 is preferably the same as the air temperature in the surroundings 19 of the module housing 15. The air temperature in the process space 17 is preferably in the range between 15° C. and 25° C. and is 20±2° C., for example.
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. The particular electrically operated air conditioning device 16 preferably includes an air conditioner for generating a conditioned, particularly dried air flow 18 from the Environment 19 of the module housing 15 is set up in the interior 17 of the module housing 15 . In this embodiment, the air conditioning device 16 is advantageously arranged in the area of an opening 23 in the module housing 15 for the air flow 18 . Alternatively or additionally, the air conditioning device 16 can have an air dryer, in particular a sorption dryer, arranged in the interior 17 of the module housing, which is used for the adsorption and/or absorption of water molecules or water droplets on a surface that is, for example, electrically cooled and, if necessary, for discharging condensed water into the environment 19 is set up. Tempering, ie temperature regulation or control, in particular cooling of the air flow 18 by the air conditioning device 16 can, but does not have to, take place.
Die Klimatisierungsvorrichtung 16 ist vorzugsweise zum Erzeugen eines Reinraumklimas in dem Prozessraum 17 eingerichtet, beispielsweise der Reinraumklima Klasse 7 nach ISO 14644. The air conditioning device 16 is preferably set up to generate a clean room climate in the process room 17, for example the clean room climate class 7 according to ISO 14644.
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. Accordingly, the dry primary climate generated by the air conditioning device 20 prevails in the production hall 11 and is used as an input variable for the air conditioning device 16 to generate an even much drier process climate in the module housing. Since the volume of the module housing 15, in which one or more machine sections 13, 14 are arranged, is significantly smaller than the volume of the production hall 11, considerable energy savings and other advantages already described can be achieved.
Eine alternative Ausführungsform ist schematisch in Figur 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. An alternative embodiment is shown schematically in FIG. In this embodiment, each machine section 13, 14 has its own separate module housing 15A, 15B. The Module housing 15A surrounds machine section 13 and module housing 15B surrounds machine section 14. The number of module housings 15A, 15B, ... surrounding each machine section 13, 14, ... can be greater than two.
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 Figur 1 aufweisen. Each module housing 15A, 15B has its own air conditioning device 16A, 16B, which is set up to generate a process climate in the respective interior space 17A, 17B of the respective module housing 15A, 15B. The process climates in the interior 17A, 17B can be the same or different. In this way, an individual adaptation of the process climate to the respective machine section 13, 14 is possible. Each air conditioning device 16A, 16B can have one, several or all properties of the air conditioning device 16 according to FIG.
Die Ausführungsformen gemäß den Figuren 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. The embodiments according to FIGS. 1 and 2 can be combined with one another as desired. A production plant 10 can have one or more module housings 15A, 15B, . . . each with one machine section or functional section of the machine 12 and/or one or more module housings 15 .
Ein, mehrere oder sämtliche Modulgehäuse 15, 15A, 15B können jeweils eine Luftabsaugungsvorrichtung 31 aufweisen, siehe Figur 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. One, several or all of the module housings 15, 15A, 15B can each have an air extraction device 31, see FIG. One or more such air suction devices 31 may also be present in the other figures. The air extraction device 31 can, for example, open into an air treatment device 30 arranged outside the module housing 15, which is set up for processing, for example cleaning and/or filtering, the extracted air.
In einer praktischen Ausführungsform einer Maschine zur Herstellung von Batteriezellen kann jeweils ein separates Modulgehäuse für folgende Maschinenabschnitte vorgesehen sein: In a practical embodiment of a machine for manufacturing battery cells, a separate module housing can be provided for the following machine sections:
- Zuführabschnitt zum Zuführen von Separatorbahnen und Elektrodenbahnen; - Feeding section for feeding separator sheets and electrode sheets;
- Schneidabschnitt zum Schneiden von Elektrodenbahnen in einzelne Elektrodenblätter; - cutting section for cutting electrode tracks into individual electrode sheets;
- Zusammenführabschnitt zum Zusammenführen und Übereinanderlegen von Separatorbahnen und Elektrodenblätter; - merging section for merging and superimposing separator webs and electrode sheets;
- Verbindungsabschnitt zum Verbinden der übereinandergelegten Separatorbahnen und Elektrodenblätter zu einer Separator- Elektroden-Verbundbahn; - Connecting section for connecting the superimposed separator webs and electrode sheets to form a separator-electrode composite web;
- Schneidabschnitt zum Schneiden von Separator-Elektroden-Ver- bundbahn in einzelne Separator-Elektroden-Verbundeinheiten;- Cutting section for cutting separator-electrode composite track into individual separator-electrode composite units;
- Stapelabschnitt zum Stapeln von Separator-Elektroden- Verbundeinheiten zur Bildung von Zellstapeln; - Stacking section for stacking separator-electrode composite units to form cell stacks;
- Ableiterabschnitt zum elektrischen Verbinden der Elektroden eines Zellstapels miteinander; - Conductor section for electrically connecting the electrodes of a cell stack to one another;
- Hüllabschnitt zum Umhüllen der Zellstapel mit einer Hülle; - Covering section for covering the cell stack with a cover;
- Befüllabschnitt zum Befüllen einer Hülle mit Elektrolyt. - Filling section for filling a shell with electrolyte.
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. Eine weitere Ausführungsform einer Maschine 12 der Energiezellen produzierenden Industrie ist in Figur 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. In alternative embodiments, a module housing can be provided for several consecutive machine sections of the above enumeration. For example, a module case may be provided for an electrode cutting, merging, and connecting section. A further embodiment of a machine 12 of the energy cell producing industry is shown schematically in FIG. A module housing 15 defining a process space 17 and surrounding a machine section 13 is shown here. The machine section 13 is divided here into a plurality of, for example, two sub-process rooms 25, 26. The partial process rooms 25, 26 can have different requirements with regard to the process climate. Each sub-process space 25, 26 is advantageously separated from the other sub-process spaces and the surrounding process space 17 by its own encapsulation 27, 28.
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. One or more encapsulations 27 can have an air extraction device 29 that is separate from the air extraction device 31 and is set up to extract air from the encapsulation 27 and discharge it into an area outside of the module housing 15 . The air extraction device 29 can, for example, open into the air treatment device 30 . A separate air extraction device 29 is particularly advantageous for those partial process spaces 25 that cause above-average particle emissions or heat, for example when cutting or welding materials.
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. In Figur 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 mög- liehst 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 gene- rell auch in den Modulgehäuse 15, 15A, 15B vorgesehen sein. One or more encapsulations 28 can have an air supply device 32 that is separate from the air flow 18 and is set up to supply air to the encapsulation 28 . The air to be supplied can be branched off from the air conditioning device 16, for example. A separate air supply device 32 is particularly advantageous for those partial process spaces 26 that place increased demands on air purity, for example when stacking or when filling pouches. The material flow 33 through the machine 12 is also shown schematically in FIG. The material to be processed, for example in strip form, enters and exits the encapsulations 27, 28 through openings 34. The openings 34 have an open cross section that is as small as possible in order to bring about the least possible exchange of air between the encapsulated partial process chambers 25, 26 and the surrounding process chamber 17 and thus impair the effect of the encapsulations 27, 28 as little as possible. Such material passage openings 34 can generally also be provided in the module housing 15, 15A, 15B.
Wie aus Figur 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. As can be seen from FIG. 3, the resulting different pressure conditions result in a directed flow of air 29, 32 from clean areas towards dirtier areas, so that contamination of the process space 17 can be avoided.

Claims

Ansprüche: Expectations:
1. Klimatisierungsanordnung (35) für eine Maschine (12) der Energiezellen produzierenden Industrie, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimatisierungsanordnung eine Klimatisierungsvorrichtung (16; 16A, 16B) aufweist, die zur Erzeugung eines Produktionsklimas mit einem Taupunkt unterhalb von -20 °C in einem Prozessraum (17; 17A, 17B) eingerichtet ist. 1. Air-conditioning arrangement (35) for a machine (12) in the energy cell-producing industry, characterized in that the air-conditioning arrangement has an air-conditioning device (16; 16A, 16B) which is used to generate a production climate with a dew point below -20 °C in a Process space (17; 17A, 17B) is set up.
2. Klimatisierungsanordnung (35) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimatisierungsvorrichtung (16; 16A, 16B) zum Erzeugen eines Reinraumklimas in dem Prozessraum (17) eingerichtet ist. 2. Air conditioning arrangement (35) according to one of the preceding claims, characterized in that the air conditioning device (16; 16A, 16B) is set up for generating a clean room climate in the process room (17).
3. Klimatisierungsanordnung (35) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinraumklima Klasse 5 nach ISO 14644 oder reiner ist. 3. Air conditioning arrangement (35) according to claim 2, characterized in that the clean room climate is class 5 according to ISO 14644 or cleaner.
4. Klimatisierungsanordnung (35) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimatisierungsanordnung (35) eine Filtereinrichtung zum Filtern der Luft in dem oder für den Prozessraum (17) aufweist. 4. Air conditioning arrangement (35) according to one of the preceding claims, characterized in that the air conditioning arrangement (35) has a filter device for filtering the air in or for the process space (17).
5. Klimatisierungsanordnung (35) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimatisierungsanordnung (35) eine Separiereinrichtung zum Absondern von Partikeln aus dem Prozessraum (17) aufweist. 5. air conditioning arrangement (35) according to any one of the preceding claims, characterized in that the air conditioning arrangement (35) has a separating device for separating particles from the process space (17).
6. Klimatisierungsanordnung (35) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Separiereinrichtung mindestens eine Luftabsaugeinrichtung (29, 31) umfasst. Klimatisierungsanordnung (35) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Separiereinrichtung eine Partikelsorptionsvorrichtung umfasst. Klimatisierungsanordnung (35) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimatisierungsanordnung (35) mindestens eine mit einer Wärmequelle in Verbindung stehende separate Kühleinrichtung aufweist. Klimatisierungsanordnung (35) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung mittels Wasserkühlung arbeitet. Klimatisierungsanordnung (35) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimatisierungsanordnung (35) eine Einrichtung zur Erzeugung eines Überdrucks innerhalb des Prozessraums (17) aufweist. Klimatisierungsanordnung (35) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimatisierungsanordnung (35) mindestens eine Luftzuführeinrichtung (18, 32) zum Zuführen von klimatisierter Luft in den Prozessraum (17) aufweist. Klimatisierungsanordnung (35) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimatisierungsanordnung (35) eine Mess- und/oder Regeleinrichtung zum Messen und/oder Regeln einer oder mehrerer der folgenden Größen aufweist: - Lufttemperatur, Luftfeuchte, Luftdruck und/oder Luftreinheit in dem Prozessraum (17) oder einer oder mehrerer Zonen des Prozessraums; 6. Air conditioning arrangement (35) according to claim 5, characterized in that the separating device at least one Air extraction device (29, 31) includes. Air conditioning arrangement (35) according to Claim 5 or 6, characterized in that the separating device comprises a particle sorption device. Air conditioning arrangement (35) according to one of the preceding claims, characterized in that the air conditioning arrangement (35) has at least one separate cooling device which is connected to a heat source. Air conditioning arrangement (35) according to Claim 8, characterized in that the cooling device works by means of water cooling. Air conditioning arrangement (35) according to one of the preceding claims, characterized in that the air conditioning arrangement (35) has a device for generating an overpressure within the process space (17). Air conditioning arrangement (35) according to one of the preceding claims, characterized in that the air conditioning arrangement (35) has at least one air supply device (18, 32) for supplying conditioned air into the process space (17). Air conditioning arrangement (35) according to one of the preceding claims, characterized in that the air conditioning arrangement (35) has a measuring and/or control device for measuring and/or controlling one or more of the following variables: - Air temperature, humidity, air pressure and/or air purity in the processing space (17) or one or more zones of the processing space;
- Lufttemperatur, Luftfeuchte, Luftdruck und/oder Luftreinheit auf einer Eingangsseite der Klimatisierungsvorrichtung (16;- Air temperature, humidity, air pressure and/or air purity on an input side of the air conditioning device (16;
16A, 16B). Maschine (12) der Energiezellen produzierenden Industrie, umfassend eine Klimatisierungsanordnung (35) nach einem der vorangehenden Ansprüche. 16A, 16B). Machine (12) of the energy cell producing industry, comprising an air conditioning arrangement (35) according to one of the preceding claims.
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