(57)【要約】本発明は、電気化学セル、好ましくはリチウムイオン電池を製造するための装置及び方法に関する。装置は、少なくとも１つの載置位置（１３、１５、１７、１９）、少なくとも１つの組立位置（２、４）、グリッパ（１５０）を備えたロボットシステム（３）、洗浄ステーションを備えた自動ピペッティング装置（５）、セル積層体を密封するツール、構成要素を収容するための凹部を備えた少なくとも１つのトレイを有する。凹部の数は、総合で２以上、好ましくは４以上、及び特別に好ましくは６以上である。セルを組立てるために、個々の構成要素Ｅ１からＥ５は、載置位置のトレイに配置される。そして、そこからグリッパにより自動的に組立てゾーンに移動され位置決めされる。構成要素Ｅ２及びＥ３、構成要素Ｅ３及びＥ４の間は、電解質で満たされている。装置の特徴は、製造されたリチウムイオン電池に関して、異なる工程パラメータを変えること、高められたスループット及び低い製造拒絶率に関して非常に柔軟な使用を含む。
2015536553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの載置位置（１３、１５、１７、１９）、組立位置（２，４）、グリッパ（１５０）を持つ位置決めシステム（３）、洗浄ステーションを持つ自動ピペッティング装置（５）、積層により組立てられたセルの密封のための装置、及び構成要素を収容するための凹部を持つ少なくとも１つのトレイを有し、凹部の数は、合計で２以上、好ましくは４以上、特別に好ましくは６以上であるすることを特徴とする電気化学セルを製造する装置。
【請求項２】
装置は、秤量器（１）及び／又は少なくとも１つのカメラ（２５）を有し、カメラ（２５）は、装置のベースプレートの領域内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電気化学セルを製造する装置。
【請求項３】
装置は、トレイを少なくとも１つの載置位置（１３、１５、１７、１９）に、又は複数のトレイを配置位置に移動させる手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電気化学セルを製造する方法。
【請求項４】
電気化学セルは、リチウムイオン電池であり、
装置のモジュールは、ハウジング（８）、好ましくはグローブボックスで囲まれており、
ハウジングは、少なくとも１つのエアーロック（２３）、好ましくは２つのエアーロック（２３、１０）と動作可能に接続されており、
グローブボックス（８）は、通常の大気の不要な成分を締め出す手段を含むことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の電気化学セルを製造する装置。
【請求項５】
少なくとも１つの載置位置は、トレイの位置を認識するための手段を有することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のリチウムイオン電池を製造する装置。
【請求項６】
以下に述べたゾーンの少なくとも１つでガイドを備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電気化学セルを製造する装置。載置位置（１３、１５、１７、１９）、組立てゾーン（２、４）及び／又はエアーロックゾーン（２３、１０）。
【請求項７】
前記少なくとも1つのトレイの６つの凹部の少なくとも５つは、セル構成要素が移入されており、
５つの凹部の個々の１つのそれぞれに特定のタイプの構成要素１つが配置されており、
構成要素は、積層形状配列を有し、及びセパレータ要素（１０３）が積層された構成要素間に配置されていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載のリチウムイオン電池を製造する装置。
【請求項８】
構成要素Ｅ１からＥ５が、グリッパにより少なくとも１つのトレイの凹部から取り上げられ、組立室で、以下の工程により特徴付けられる方法で組立てられることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の装置により酸化還元セルを製造する方法。
（ｉ）下部ケーシング部材（Ｅ１）を組立て場所のマウントに位置している組立室の凹部に位置決めする。
（ｉｉ）電極（Ｅ２）を組立室凹部内のケーシング部材上に位置決め及び整列させる。
（ｉｉｉ）凹部内に位置する電極の表面上に、選択された電解質の最初の部分を分配する。
（ｉｖ）セパレータ（Ｅ３）を電解質で濡れた表面上で位置決め及び整列させる。
（ｖ）凹部に位置するセパレータの表面上に選択された電解質の第２の部分を分配する。
（ｖｉ）対向電極（Ｅ４）を電解質で湿ったセパレータ上に工程（ii）において配置された電極に位置決めする。
（ｖｉｉ）組立室凹部に上部ケーシング部材（Ｅ５）を位置決めする。
（ｖｉｉｉ）セル構成要素の積層をツールを使用して密封する。個々の工程は、別々に、又は互いに組み合わせて行われる。
【請求項９】
組立室の凹部に位置決めする前に、構成要素は秤量器で秤量され、秤量された構成要素は、少なくとも構成要素Ｅ２及びＥ４（すなわち電極）を有することを特徴とする請求項８に記載の電気化学セルを製造する方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の工程の前に以下の工程が行われることを特徴とする請求項３から７の何れか１項に記載の装置を使用してリチウムイオン電池を製造する方法。
（ｘ．１）構成要素が移入された少なくとも１つのトレイ、好ましくは構成要素が移入された複数のトレイをエアーロック（２３）内に位置決める。
（ｘ．２）トレイに載置された構成要素を、２０から２００℃、好ましくは１００から１８０℃、より好ましくは１４０から１６０℃の温度範囲で、０．５から４８時間、好ましくは２から３６時間、より好ましくは４から１８時間、加熱することによりコンンディショニングする。
（ｘ．３）調整された構成要素を持つ少なくとも１つのトレイを載置位置、又は保護ガスで溢れているハウジング、好ましくはグローブボックス（８）の載置位置に導入する。
【請求項１１】
工程（ｘ．２）のコンディショニングを行う際、構成要素は５ミリ絶対バール未満、好ましくは１ミリ絶対バール未満、及びより好ましくは０．１ミリ絶対ミリバール未満の範囲の減じられた圧力に晒されることを特徴とする請求項１０に記載のリチウムイオン電池を製造する方法。
【請求項１２】
セルの製造中にハウジング（８）は、保護ガス雰囲気、好ましくは、保護ガスとしてアルゴンを持つ保護ガス雰囲気下に、圧力を大気圧上０．１から１０ミリバールの範囲内の値、より好ましくは１から５０ミリバールの値として載置されることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のリチウムイオン電池を製造する方法。
【請求項１３】
方法が実行されている間に、ハウジング（１）内の水蒸気含有量は、１００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０ｐｐｍ未満、及び特別に好ましくは１ｐｐｍ未満であり、及び／又は酸素含量は、好ましくは１０００ｐｐｍ未満、より好ましくは１００ｐｐｍ未満、及びまたより好ましくは１０ｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項１０から１２の何れか１項に記載のリチウムイオン電池を製造する方法。
【請求項１４】
方法の工程は、以下の工程が続いて行われることを特徴とする請求項８から１２の何れか１項に記載のイオンセルを製造する方法。
（ｙ．１）第２エアーロック（１０）を介してハウジングから製造されたセルが移入されたトレイを外側に転送する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
電気化学セルは、エネルギー貯蔵手段として工業的に非常に重要である。本発明は、電気化学セル、好ましくはリチウムイオン電池の製造装置及び方法に関する。装置は、少なくとも１つの載置位置（１３、１５、１７，１９）、組立位置（２、４）、グリッパ（１５）を有する測位システム（３）、洗浄ステーションを有する自動ピペッティング装置（５）、積層して組立てられたセルを密封するための手段、及び構成要素を収容するための凹部を有する少なくとも１つのトレイを有する。凹部の数は、全部で２以上、好ましくは４以上、特別には６以上である。装置は、更にまた、秤量器（１）及び／又はカメラ（２５）を備えていても良い。装置のモジュールは、好ましくは、ハウジング（８）、好ましくはグローブボックスで囲まれている。ハウジングは、少なくとも１つのエアーロック（２３）と動作可能に接続されている。
【背景技術】
【０００２】
電気化学セルの大量生産のための自動製造装置は、従来技術から知られている。しかし、大量生産のための自動化された生産機械は、電気化学セルの製造中に、製造パラメータの変動を許容しない。新規かつ改良された電気化学セルの開発は、この種の自動化された機械では不可能である。
【０００３】
例えば、従来技術、特に特許文献１、特許文献２及び特許文献３は、回転テーブル又は搬送テーブルの使用に基づくタイプの装置を開示している。セルを製造するための種々の製造ステーションは、回転テーブルの周囲に配置されている。構成要素は、回転テーブルの表面上の中心点の周りに円形に配置され、製造ステーションの個々の点に、回転運動によって移動される。
【０００４】
特許文献４は、箔ケーシングを組立てるための装置を更に開示している。ケーシングは、ここでは、同じプロセス工程が様々な位置で繰り返し実行されて、装置の長手方向軸に沿うベルトコンベア上を搬送される。
【０００５】
従来技術では、それぞれの製造装置を囲むハウジングに関して、いかなる詳細も含まれていない。しかしながら、製造装置は、リチウム電池を製造するために使用されることが述べられている保護領域内に配置されなければならないことが想定されるべきである。リチウム電池が製造されているので、セルは、少なくとも酸素と大気湿度を排除して製造されることが保証されるべきである。
【０００６】
上記とは別に、従来技術では、バッテリーセルの製造にモジュールとして使用することができる個々のツールを開示している。これらは、セルの構成要素をハンドリングするために使用することができるグリッパである。
特許文献２は、箔をハンドリングするための手段を開始している。
特許文献５は、箔電極を積層するための装置と方法について開示している。
【０００７】
自動バッテリー製造方法も文献に開示されている（例えば、非特許文献１参照）。自動バッテリー製造方法は、特に電極と電解質が同一である複数の同一のセルからのバッテリー製造に関する。複数のセルは，影響を受け易く従って厳しい処理要件を伴う個々のパウチセルの積層から形成される。
【０００８】
電気化学セルの開発における一つの目的は、長寿命を有しており、蓄積されたエネルギーを非常に短時間で取得することが可能な電気化学セルを得ることである。従来、製造されたリチウムイオン電池は、例えば、７０から最大１５０Ｗｈ／ｋｇの範囲の値を持つエネルギー貯蔵密度を有する。リチウム電池のエネルギー密度の理論的な限界は、しかしながら、依然として高い。これは、エネルギー密度は、更に上昇させることができると思われる。最適化のための更なる目的は、エネルギー密度に加えて、サイクリング能力と負荷レーティングである。対照的に、鉛硫酸蓄電池は、３０から４０Ｗｈ／ｋｇの範囲の値のエネルギー密度を有する。以前に実際に達成されたエネルギー密度と、理論的に達成することができるエネルギー密度との非常に大きな差により、より優れた性能特性を示す新規な電気化学セルを特定する研究開発部門のための大きな可能性が依然として存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】CN 102290602
【特許文献２】CN 201540925
【特許文献３】CN 201829565
【特許文献４】CN 102013496
【特許文献５】CN102044663
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Li, Sha; Wang, Hui; Hu, S. Jack; Lin, Yhu-Tin; Abell, Jeffrey A., J. of Manufacturing Systems 30(2011), P. 188-195
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的の１つは、電気化学セルの製造を非常に柔軟にすることができる装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的及び他の目的は、少なくとも１つの載置位置（１３、１５、１７，１９）、組立位置（２、４）、グリッパ（１５０）を有する測位システム（３）、洗浄ステーションを有する自動ピペッティング装置（５）、積層して組立てられたセルを密封するための手段、及び構成要素を収容するための凹部を有する少なくとも１つのトレイを有する電気化学セルを製造する装置により達成される。凹部の数は、全部で２以上、好ましくは４以上
、特別には６以上である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】組立装置の平面の形の概略図を示す。示した装置は、２つのエアーロック（２３、１０）が装備されている。載置位置（１３、１５、１７、１９）が４つのトレイを持つグローブボックスの内部に移入される。電解質容器を持つトレイ（符号は付していない）は、載置位置の上方に位置する。
【図２．ａ】セル（１０２）の構成要素の模式図を示す。構成要素は、セパレータ要素（１０３）の凹部（１０１）内に位置されている。
【図２．ｂ】５つのセパレータ要素（１０３）と５つの構成要素（１０２）の積層状の配置の概略図を示す。個々のセパレータ要素の上側の外側ゾーンに凹部が位置しており、その上に位置するセパレータ要素のセンタリングラグが固定される。
【図２．ｃ】トレイ（１５２）の側面図を示す。２つの移入した凹部と要素を処理するためのグリッパが視認できる。
【図３】４つの凹部が備えられているトレイの概略平面図を示す。凹部のうちの３つは構成要素が移入されており、４番目の凹部は構成要素を含まない。
【図４．ａ】電極をマッチングする時、方法の工程の概略図を示す。最初に、積層（２００）から秤量器（２０１）に転送され、その後、秤量結果に応じて、組立てテーション（２０２）か、廃棄物位置（２０３）へ供給される。廃棄物位置に配置された構成要素は、更なる使用のために意図されず処分される。
【図４．ｂ】電極素子をマッチングする時の、方法の工程の図４.aに示すフロー図に相当する模式図を示す。図４.ａに示した図とは対照的に、装置は、カソードとアノードが別々の積層から供給されるように、電極の別々の積層を備える。
【図５．ａ】６×３凹部が備えられたトレイの概略平面図を示す。トレイのそれぞれの側部に２つの結合部材（２２０、２２２）（平面視でフック状の結合部材）を有する。
【図５．ｂ】フック状の結合部材（２２０）を介して互いに接続された２つのトレイの側面図を示す。
【図５．ｃ】６×３凹部が備えられたトレイの概略平面図を示す。図５.ａに示したトレイと似ているが、側部に他の磁気結合素子を含む。
【図６．ａ】磁気結合素子の概略図を示す。図５.ｃの結合部材（２２０）の詳細図である。
【図６．ｂ】液体又は液体廃棄物を洗浄するための容器が装備されている装置の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
好ましい実施の形態では、装置は、秤量器（１）及び／又は少なくとも１つのカメラ（２５）を有する。カメラ（２５）は、装置のベースプレートの領域に配置されている。第１のカメラのレンズは、鉛直上方に向けられている。
【００１５】
グリッパにより把持された構成要素の横方向の位置は、カメラによって決定される。位置のこの決定は、構成要素を配置する際に、位置補正を行うことが可能となる。構成要素の搭載精度は増加する。同時に、好ましい実施の形態では、カメラを用いて、それぞれの構成要素、特に電極及び／又はセパレータの底面の表面分析を行うことが可能である。表面分析特性データ（好ましくは、電極やセパレータの）は、シーケンス制御システムによって取得され、データベースに格納される。好ましい実施の形態では、カメラからの画像データは、基準データと比較され、把持部を選別するための意思決定の基礎として使用される。この処理は、シーケンス制御システム又はプログラムのソフトウェアで実現される。
【００１６】
別の実施の形態では、装置は、ハウジングの上部に配置され、レンズがベースプレートに直接に向かって垂直である第２のカメラ（２５’）を備える。カメラは、好ましくは、秤量器（１）の上方領域に配置される。それぞれの構成要素、好ましくは、電極及び／又はセパレータの上面は、第２のカメラを用いて分析される。表面分析データは、シーケンス制御システムによって取得され、データベースに格納される。更に好ましい実施の形態では、これらの画像データは基準データと比較され、現在評価中の構成要素を選別するための意思決定の基礎として使用される。プロセスは、シーケンス制御システム又はソフトウェアによって進行する。
【００１７】
装置に関し、トレイを少なくとも１つの載置位置（１３、１５、１７、１９）に、又はトレイを載置位置に移動させる手段を有することが更に好ましい。
【００１８】
好ましい実施の形態では、本発明による装置は、リチウムイオン電池を製造するための装置であり、装置の個々のモジュールは、好ましくはグローブボックスであるハウジング（８）に囲まれており、ハウジングは、少なくとも１つのエアーロック（２３）、好ましくは２つのエアーロック（２３、１０）と動作可能に接続されている。グローブボックス（８）は、内部の雰囲気を制御及び監視する手段を含んでいる。
【００１９】
好ましい実施の形態では、本発明による装置は、ベースプレートを備え、ベースプレートは、例えば、１００ｃｍｘ２００ｃｍのサイズである。ベースプレートと、以下に記載の構成要素は、グローブボックスで囲まれている。グローブボックスの主な機能は、組立てゾーンから空気と大気を離して維持することである。グローブボックスは、好ましくはガス雰囲気を監視及び制御するための手段を備える。これにより、ガス雰囲気は意図的に予め決められる。ガス供給ラインは、更にガス浄化手段により備えられても良い。
【００２０】
載置位置は、好ましくは、トレイの位置を認識するための手段を有する。
【００２１】
更に好ましい実施の形態では、装置は、載置ゾーン、組立てゾーン及び／又はエアーロックゾーンに位置するガイドを有する。トレイは、例えば、ガイドに沿って配置ゾーンに移動され、高められた位置決め精度で選択された位置に固定されても良い。従って、位置決めの間に位置認識手段に加えて、適切な固定手段が好ましくは存在する。正確な空間的位置決め及び固定は、グリッパが高められた位置決め精度で構成要素を選び取ることができるこの手段により特別に有利である。
【００２２】
エアーロックゾーンでは、ガイドはまた、トレイを収容するためのマウントとして機能する。トレイは、好ましくは、積み重ね可能であり、複数のトレイは、エアーロック内に互いに積層しても良い。グローブボックス内にエアーロックからトレイを転送する場合には、第一に複数のトレイの全ての積み重ね全体を、グローブボックスの内部に向かってエアーロック内のガイドに沿って移動させることが可能である。もし複数のロードされたトレイが同時に内部に転送される場合、積層されたトレイを積層場所からそれぞれの載置位置に移動させることで、グローブボックスの内部でより多くのスペースが使用できる。
【００２３】
トレイを載置ゾーンで特定の位置に固定する時に、高められた位置決め精度は、重要である。これは、凹部に向かいそこに位置する構成要素を選び取るグリッパを援助するからである。電気化学セルを製造するために使用される構成要素は、部分的には、非常に低い質量の非常に小さな寸法であっても良い。本発明の装置は、グリッパが、実質問題のない方法で、個々の構成要素を選び取り処理することを可能にする。
【００２４】
凹部を備えたトレイは、本発明の基本的な特徴であり、これらは交換可能で本発明の装置において非常に柔軟な使用を可能にする。それはまた、シーケンス制御システムに格納される各トレイに関連する情報のために重要である。情報は、例えば、凹部の数ｍｙ、凹部の大きさと形状、位置座標を含む。凹部の数は、製造されるセルの大きさによって決定される。例えば、凹部の数は、パウチセルを産生するための凹部の数より、コインセルを製造するための凹部の数が大きい。また、個々の凹部が構成要素を移入する方法に関する情報は、シーケンス制御システムに保存される。
【００２５】
トレイを収容するための少なくとも1つの位置が、常に載置位置（１３、１５、１７、１９）の領域で使用可能でなければならない。しかしながら、好ましくは、載置位置はトレイを収容するための２つ以上の位置を有する。同じ大きさを有するトレイは、容易に供給レールによって、内側に転送され位置決め固定することができるので、常にそれぞれの位置に割り当てられる。
【００２６】
好ましい実施の形態では、全てのトレイは同一寸法のものであり、載置位置又は載置位置（１３、１５、１７、１９）の全ての位置に固定することができる。トレイの互換は、装置の非常に柔軟な使用に重要である。例えば、装置は、コインセルの製造のための使用からパウチセルの製造のための使用に切り替えることができる。その逆も可能である。装置が、コインセルの密封のための手段とパウチセルの密封のための手段の両方を有するなら、両方のタイプのセルが連続して交互に製造され得る。密封するための手段は、好ましくは、個々の処理ステーションの形態をとることができる。
【００２７】
載置ゾーンは、例えば、１つの長手方向縁に沿ってベースプレート上に配置される。反対側の長手方向縁に沿って、セルを製造する個々の方法の工程を実行するための複数の測定及び処理ステーションが配置される。好ましい実施の形態では、処理ステーションは、秤量器（１）、画像認識ソフトウェアを有するデジタルカメラ（２５）、例えばコインセルを製造するためのプレス機等の電気化学セルを密封するための装置、液体電解質を分配するための自動ピペッティング装置（５）及びピペッティング装置の先端を洗浄するためのステーションを有する。代替の実施の形態では、パウチセルを製造するためのより複雑なステーションが、プレス機の替わりに備えられている。コインセルを密封するための手段とパウチセルを密封するためのモジュールの両方を備えることも可能である。
【００２８】
グローブボックス（８）内に、グリッパ（１５０）を用いてプレート上の任意の点に到達することができる測位システム（３）が配置されている。達成される位置決め精度は、好ましくは０．４ｍｍ、より好ましくは０．２ｍｍ、特別には０．１ｍｍである。すべての述べた構成要素は、処理ステーションと搬送工程を調整する制御コンピュータと電気的な通信状態にある。図１は模式的な平面図を示す。位置決めシステムは、例えば、ガントリーシステム（３）の形態、又はバッキングアームロボット（３’）の形態をとることが可能である。位置決めの他の種類も同様に使用することができる。
【００２９】
グリッパのサイズが載置されるべき目的物に適合したガントリーシステムのグリッパアーム及びグリッパ（１５０）に関連して記述することができる。それは、好ましくは、位置決めされる平面の構成要素なので、グリッパは好ましくは吸引グリッパである。吸引グリッパは、１つ以上の平坦な作業面を必要とする。回転対称の構成要素を把持するときに特に重要である。非回転対称の構成要素を取り扱う場合、例えば、三角形や四角形の構成要素が配置されている場合、吸引グリッパは、回転システムを介してガントリーシステムに結合され、グリッパ（１５０）によって取り上げられる構成要素は、ベースプレートの平面内で時計方向、反時計方向の両方に回転することができる。各々の場合、少なくとも１０°、好ましくは２２．５°、より好ましくは４５°である。回転中の分解能は０．４°以上、好ましくは０．２°以上。より好ましくは０．１°以上である。
【００３０】
好ましい実施の形態では、ハウジング、好ましくはグローブボックス（８）は、少なくとも１つのエアーロック（２３）と作動可能に接続される。トレイは、ハウジングの載置ゾーン内部のエアーロック（２３）を介して転送され、載置ゾーンの決められた載置位置に固定される。エアーロック（２３、１０）がガイドの両端に位置されている配置は、更により好ましい。
【００３１】
エアーロックは、ガス交換のための手段を有し、少なくとも１つのエアーロック（２３）は加熱する手段を有する。エアーロックでは、構成用紙は、ハウジング内に導入される前に、空気成分、特に水分を除去するために可能な限り前処理される。これらの手段は、特に、真空を適用するための及び不活性ガスを充満させるための装置を有する。
【００３２】
エアーロック（単数または複数）で達成可能な減圧は、好ましくは、５ミリ絶対バールを越える、より好ましくは1ミリ絶対バールを越える、及び特別には０．１ミリ絶対バールである。加熱中の温度は、２０から２００℃、好ましくは５０から１８０℃、特に好ましくは８０℃から１６０℃の範囲である。圧力は絶対バール（ｂａｒａ）で記載されている。
【００３３】
トレイの案内と結合
装置がトレイを案内するデバイス、例えば1つ以上のガイドレールとガイド部材を有するデバイスを有することは更に好ましい。ガイドは、トレイ上に取り付けられている。使用できるガイド部材は、とりわけスライディングガイド部材、ローラー、ボールベアリングである。ガイド部材は、好ましくはリニアガイド部材を有する。ガイド部材が備えられたトレイは、ガイドの上に載置され、ガイドに沿って装置内で予め決められた位置に正確に移動される。予め決められた位置は、載置位置（１３、１５、１７、１９）である。
【００３４】
好ましい実施の形態では、トレイは、電気駆動を備え、それによって載置位置（１３、１５、１７、１９）の位置に移動させられる。
【００３５】
別の好ましい実施の形態では、装置がグローブボックス内に設置された場合に、トレイは、エアーロックの内部から個々の載置位置（１３、１５、１７、１９）に、載置位置の1つから次の載置位置に、又は載置位置からエアーロック内に、ガイドに沿って手動により移動させられる。”載置位置“の単語は、特定の載置位置（１３、１５、１７、１９）を、又は載置位置全体を指している。参照符号の使用は、単語を制限するものではない。トレイは、載置位置上で、エアーロック内の載置位置の使用に関連して特に好ましい積層された状態で存在しても良い。
【００３６】
結合部材を有することは、個々のトレイ端部に関して更により好ましい。結合部材を用いることで、複数のトレイを互いに結合することが可能であり、トレイの直列配置の形態にすることも可能である。互いに結合されたトレイの直列配置は、ガイドに沿って押すこと、引くことの両方が可能である。トレイのグループ全体が同時に単一ドライブで、又は単一の介入で、グローブボックスの内部に搬送されるので、これは実質的に装置内のトレイの取り扱いを改善する。
【００３７】
結合部材は、好ましくは、図５．ａから図５ｃ．に示すように、トレイ上の横方法に配置される。結合部材は、ガイドに沿ってトレイを押したり、引いたりすることを可能にする。結合は、トレイを手動で把持することができる間隔が残るように構成される。
【００３８】
結合により接続された個々のトレイの間隔は、好ましくは１から４ｃｍの、範囲である。間隔は、好ましくは３ｃｍ未満である。
【００３９】
更なる実施の形態では、同様に好ましい実施の形態であるが、結合は、図５．ａに示す様にフック形状である。フックは、図５．ｂに示す様に隣接するトレイが互いに結合し合うよう補完的な構成になっている。
【００４０】
フックは、好ましくは、オーバーサイズで構成される。これにより、押し又は引き方向でのクリアランス、好ましくは５ｍｍ未満、より好ましくは４ｍｍ未満、特別に好ましくは３ｍｍ未満のクリアランスが生まれる。クリアランスがあることにより、トレイをガイドレールに沿って位置決め及び固定することが可能である。位置決め及び固定の工程は、指標を付すこととして知られている。指標を付すことは、例えば、空気圧作動金属ピンを介して、例えば、トレイ内の穴部のラッチにより行われる。指標を付すことは、装置の経済的な運転のために有利である。
【００４１】
これらの穴部の位置が非常に正確に決められるため、トレイは位置決めシステムに対して配向される。
【００４２】
更に好ましい実施の形態において、結合部材は、永久磁石（図５.ｃを参照）を有する。永久磁石が設けられたトレイは、２つのトレイが隣接している場合、磁石の北極を持つ結合部材と磁石の南極を持つ結合部材が互いに向き合うことでリンクされる。
【００４３】
磁石は、結合部材に対して移動可能な保持ロッドによって所定位置に保持されている。弾性部材、例えば渦巻きバネは、保持ロッドに更に位置している。弾性部材は、トレイを引く／押す方向に５ｍｍ、好ましくは４ｍｍの公差で、より好ましくは２ｍｍのクリアランスで、ここで指標を付すことがまた可能なように、位置決めすることを可能にする。図６.ａは、好ましい実施の形態における磁気結合部材の概略図である。クリアランスが指標を付すことが可能であること、すなわち、空間的に決められた位置で再度位置決めすること、及び続いて固定することが可能であることを保証する。
【００４４】
セルの構成要素、すなわちケーシング部材（Ｅ１、Ｅ５）、電極（Ｅ２、Ｅ４）及びセパレータ（Ｅ３）は、載置ゾーン内でトレイの凹部に導入される。トレイは、好ましくは、平坦な面を有する長方形のプレートを有する。ここで、長さ掛ける幅は、１０×１０ｃｍと５０×５０ｃｍの間の範囲であり、トレイの高さ又は厚さは、好ましくは５ｃｍ未満、より好ましくは２ｃｍ未満、特別には１ｃｍ未満である。凹部は、凹部に収容されるそれぞれの構成要素の輪郭を有する井戸である。凹部は、好ましくはマトリクス配列になっている。図３は、１つの配列の例を示す。トレイは、構成要素が真空エアーロックで加熱される場合、凹部の内部とトレイの外側との間で気体交換可能にチャネル又は粉砕された部分を有する。トレイが他のトレイの１つに積層された場合、個々の凹部の各々の内部とトレイの外側との間で気体交換が可能であることも重要である。
【００４５】
それらの小さなサイズと僅かな層の厚さにより、セルの幾つかの構成要素は箔のような性質である。これは、構成要素が互いに動かないままであり、個々の構成要素の意図的除去が破壊されるという問題を生じる。有利な実施の形態において、セパレータ要素（１０３）は、構成要素（１０２）が互いに粘着することを防止するが、図２.ｂに示すように、それぞれの場合において、個々の構成要素の間に挿入されている。
【００４６】
これらのセパレータ要素は、例えばプラスチック、導電性プラスチック、導電的に被覆されたプラスチック又は薄い金属シートから構成しても良い。セパレータ要素は、２つのセパレータ要素が互いの上に配置されている場合、箔状の構成要素（１０２）を収容するための２次元空間がその間に得られるように、ガイドラグ（１００）とセンタリンク点がエンボス加工方法で装備されている。ますその間に。セパレータ要素（１０３）のエンボス加工された輪郭は、さらに、テーブルの面で５ｍｍ、好ましくは２ｍｍ、好ましくは１ｍｍの公差で箔状電極及びセパレータを位置決めする作業を有する。セパレータ要素は、片面に被覆された箔がカールすることを防止するために、押え部材として機能する柔軟な舌部を備えていても良い。
【００４７】
好ましい実施の形態では、構成要素を備えたトレイは、最初にエアーロック（２３）に積層され、コンディショニングプログラムに供する。コンディショニング後に、トレイは載置ゾーン内に導入され、トレイは位置決めされ固定される。載置位置（１３、１５、１７、１９）にトレイを取り込むための手段が存在する。しかし、この工程は、オペレータがハウジング内に介入することを可能にするグローブ（１４、１６、１８、２９）を有するハンドリングホールがハウジング、好ましくはグローブボックス（８）に取り付けられている場合、例えば手動で行われる。
【００４８】
好ましい実施の形態では、液体成分をセルの電極上又はセパレータ上に塗布することができる自動ピペッティング装置（５）は、ベースプレート上方に配置されている。自動ピペッティング装置は、貯蔵ゾーンから分配される電解質Ｌ１を抜き出し、組立てられるセル内に所定量、それを分配する。ここで分配精度は、分配点ごと１０μＬの分配量で＋／−０．１μＬである。ここでの分配装置は、位置決めのための独自の手段を有するか、又は例えばガントリーシステムに結合され、少なくとも1つの軸に後者によって位置決めされる。
【００４９】
更に好ましい実施の形態において、装置は、電解質Ｌ１からＬＮの複数の容器を有することで特徴付けられる。Ｎは２より大きい。電解質容器の数Ｎは、好ましくは１０を超える（Ｌ１−Ｌ１０）。そしてより好ましくは、Ｎは２０を超える。電解質容器の数Ｎは、１００を超えることも考えられ、また可能である。
【００５０】
電解質の貯蔵ゾーンは、自動ピペッティング装置の針が貫通できるような貫通可能な膜のクロージャを持つ容器を有する。使用可能な容器のサイズは、可変であり、特定の作業プログラムに基づいて決定される。電解質組成が電気化学セルの性能特性に与える影響を検討する場合には、小容量の電解質容器を比較的多く使用することが便利である。例えば、１０×１０容器のマトリクス形態であり、おのおのの容器のストレージ容量は電解質溶液２−５ｍｌである。他方、電極が電気化学セルの性能特性に与える影響を検討する場合には、ほんの僅かな又は唯１つの電解質を使用することが便利である。この場合、その後により大きなストレージ容量を持つ電解質容器が使用される。例えば、ストレージ容量２０−５０ｍｌの３×３容器の配置が好適である。
【００５１】
本発明による装置は、それが研究目的のために実験室で非常に柔軟な使用に供されることを特徴とする。したがって、サイズと容量に関して、本発明による装置は、スループット及び設計に関する所定の制限を受ける。高められた柔軟性も、装置のモジュール構造の結果である。装置はまた、長期的な運転のために使用することができる。これにより、装置の使用の効率が増加することを意味する。
【００５２】
装置の長期間運転
低費用で長期間に亘って動作する電気化学セルを製造するための装置及び方法を提供することが更なる目的である。
【００５３】
本発明による装置の１つの重要な側面は、セルの特定の量を製造すると同時に、個々のセルのパラメータが定義された方法で変化させることである。トレイの使用に起因し、製造が大多数の同一のセルの連続的な製造方法に関連しない。その代わりに、多数の異なるセルの製造に関連する。生産はユニットの数の点で上限に関しては制限がある。
【００５４】
好ましい実施の形態は、汚染を回避するため及び操作のため、１つの液体を使用するピペッティング装置を使用する。この液体は、以下“システム液体”と指定する。システム液は、好ましくは、電解質の成分の１つで構成される。更に好ましくは、液体であり標準温度及び圧力下で完全に揮発性である成分で構成される。システム液は、分配量に対して少なくとも１０倍の過剰率が要求される。それが使用された後、グローブボックスから液体を処分する必要がある。システム液体の典型的な量は、一日当たり１〜５リットルのオーダーである。本発明の装置は、それに応じて、システムの液体のための少なくとも１つの容器及び液体廃棄物のための少なくとも1つの容器を有する。システム液の液体容器の容量は、好ましくは２から２０リットル、より好ましくは５から１５リットルである。液体廃棄物のための容器の容量は、システム液体のための容器の容量より、少なくとも１リットル、より好ましくは２リットル大きい。容器は、ハウジング、好ましくは、グローブボックスの内部の大気の汚染から保護するために、好ましく不活性ガスで溢れるように設計されている。
【００５５】
好ましい実施の形態では、本発明による装置は、自動ピペッティング装置の動作のためにシステム液のための少なくとも1つの容器及び液体廃棄物のための少なくとも1つの容器を有する。液体を洗浄するための液体容器の容量は、好ましくは２から２０リットル、より好ましくは５から１５リットルである。液体廃棄物用のための容器の容量は、液体を洗浄するための容器の容量よりも、少なくとも１リットル、好ましくは少なくとも２リットル大きい。
【００５６】
容器は、ハウジング、好ましくは、グローブボックスの内部の大気の汚染から保護するために、好ましく不活性ガスで溢れるように設計されている。
【００５７】
システム液体と液体廃棄物のための容器が装備されている本発明の装置では、殆どメンテナンスの労力がなく、動作中に長時間の中断がない方法が選択されている。中断は、例えば、電解質液体のための貯蔵容器を交換する時に発生する。装置の動作は、また時々、トレイの内側又は外側の転送中に中断される。
【００５８】
電解質は、液体のためのハンドリングシステムによって、好ましくは、自動ピペッティング装置を用いて分配される。自動ピペティング装置は、洗浄のため及び操作のためのシステム液体を必要とする。システム液体の大部分は、電解質液体の主要成分で有利に構成されている。洗浄のため、システム液体が自動ピペッティング装置のラインを通過する。したがって、自動ピペッティング装置のラインに堆積されているかも知れない添加剤が溶解し、洗い流されるようになる。
【００５９】
不活性ガスの過剰圧力が、装置のハウジングの内部又はグローブボックス内部で優先することを念頭に置くべきである。ここで、内部は、酸素、窒素及び水分を含む空気を、装置の外部から侵入することに対して非常に効果的に保護されている。
【００６０】
システム液体と液体廃棄物のための容器が装備されている装置は、それぞれの場合に、システム液体のための容器又は液体廃棄物のための容器とグローブボックスとの間の圧力均等化を確保する手段を好ましく備える。
【００６１】
２つの容器、すなわちシステム液体と液体廃棄物のための容器が装備されている装置の好ましい実施の形態は、図６．ｂに概略的に示されている。この実施の形態では、ガス供給源（２５０）は、ライン（２５１）、遮断部材（２５２）及びライン（２５３）を介して容器（２５４）のヘッドスペースと動作可能に接続されている。ライン（２５６）は、端部を容器の底部上約０．５から５ｃｍの距離を置いて容器内で終わる。この実施の形態では、ラインが液体中に浸漬され、ラインはディップチューブである。洗浄液は、その中に浸漬されたラインにより容器から引き出される。
【００６２】
ライン（２５７）は、遮断部材（２６０）及び（２５９）と動作可能に接続されている。遮断部材（２６０）の他端は、グローブボックスの内部と動作可能に接続されている。端部に遮断部材（２５９）が配置されているラインは、不活性ガスを排出すのに役立つ。
【００６３】
また、結合部材（２５７）は、容器の給排ラインに位置し、それぞれの場合に、容器を連結するための手段によって、グローブボックスから切り離すことができる。また、グローブボックスは、前記切り離しにも拘わらず、密封されたままであることを保証する。
【００６４】
液体廃棄物のための容器は、好ましくは洗浄液体のための容器と同様の方法で接続されている。液体廃棄物のための容器内で、浸漬管は、しかしながら、入口管によって置き換えられる。浸漬管とは対照的に、入口管は、容器の上部に１−５ｃｍだけ延びている。
【００６５】
過剰圧力がグローブボックスで優勢の場合、アイテム（２５０）、（２５１）、及び（２５９）は省略されても良い。流出ライン（２５８）は、遮断部材（２５２）と、容器のヘッドスペースを介して動作可能に直接接続される。
【００６６】
更なる有利な開発では、遮断部材（２６０）と（２６１）の機能は、有利にそれぞれの結合部材（２５７）に統合されても良い。これは、自己閉鎖クイック結合部材を使用することによって達成される。
【００６７】
装置の好ましい実施の形態の動作モードは図６．ｂに示されている。基本状態で容器は非結合であり、遮断弁（２６０）は閉じている。
【００６８】
容器は、結合部材（２５７）を介してグローブボックスに接続されている。廃ガス遮断部材（２５９）と、ガス供給遮断部材（２５２）が開かれた後、ガス流は、ガス供給源から容器のヘッドスペースを介して排気中への動きに設定されている。容器のヘッドスペースの体積は、少なくとも５回、より好ましくは１０回、更に好ましくは２０回交換すべきである。遮断部材（２５２）と（２５９）は、次いで閉鎖される。容器内の任意の圧力上昇を避けるために、遮断部材（２５２）が最初に閉じられ、時間遅延の後、遮断部材（５９）が続いて閉じられる。時間遅延は、少なくとも１０秒である。遮断部材（２６０）が次いで開かれる。自己閉鎖クイック結合部材と単純化した形で、開いた遮断部材のライン（２５３）が最初に接続される。グローブボックスの内部の過剰圧力に起因し、不活性ガスは、直ちに容器を通って流れ始める。大気汚染物質は、容器のヘッドスペースの容積が不活性ガスで好ましくは５回、より好ましくは少なくとも１０回、特に好ましくは２０回交換された時、十分に除去される。
【００６９】
例えば、容器が３リットルのフリーヘッドスペース容積を有する場合、この容器に繋がるラインは４ｍｍの内径及び１ｍ及び１ｍの長さを有し、空気はラインを介して１時間当たり１００標準リットル流れている。ガスを１０回交換するのに約２分掛かる。
【００７０】
過剰圧力がグローブボックスで優勢な場合、容器を不活性化するための不活性ガスは、外部容器からの替わりにグローブボックスから直接引くことができる。この目的のために、ライン（２５１）がグローブボックスに直接接続されている。容器からの流出はライン（２５８）を介して進行する。バルブ（２６０）と関連するラインの長さは省略しても良い。この場合、グローブボックス中で作用する過剰圧力を維持することができるように、ライン（２５８）内の調整可能なスロットル装置が重要である。
【００７１】
電気化学セルの製造
本発明はまた、本発明に係る装置を用いた電気化学セルを製造する方法に関する。方法は、構成要素の組立て、電解質の導入及びセルの密封を含む。構成要素Ｅ１からＥ５は、少なくとも1つのトレイの凹部からグリッパによって取り上げられ、組立室で組立てられる。方法は下記に示す工程により特徴付けられる。
【００７２】
（ｉ）下部ケーシング部材（Ｅ１）を組立て場所のマウントに位置している組立室（４）の凹部に位置決めする。
【００７３】
（ｉｉ）電極（Ｅ２）を組立室凹部内のケーシング部材上に位置決め及び整列させる。
【００７４】
（ｉｉｉ）凹部内に位置する電極の表面上に、選択された電解質の最初の部分を分配する。
【００７５】
（ｉｖ）セパレータ（Ｅ３）を電解質で濡れた表面上に位置決め及び整列させる。セパレータ上の電極は電解質で濡れている。
【００７６】
（ｖ）凹部に位置するセパレータの表面上に選択された電解質の第２の部分を分配する。
【００７７】
（ｖｉ）対向電極（Ｅ４）を電解質で濡らしたセパレータ上に工程（ii）において配置された電極に配置する。
【００７８】
（ｖｉｉ）組立室凹部に上部ケーシング部材（Ｅ５）を位置決めする。
【００７９】
（ｖｉｉｉ）セル成分の積層をツールを使用して密封する。個々の工程は、別々に、又は互いに組み合わせて行われる。
【００８０】
方法が実行される前に、個々の構成要素が既にしっかり他の構成要素に接続することができるので、個々の工程を組み合わせることができる。例えば、個々の電極は、既に予め製造されたケーシングのそれぞれの部分にしっかりと接続されても良い。
【００８１】
方法の好ましい実施の形態では、個々の構成要素は、組立室の凹部内に配置される前に、天秤で秤量される。この方法では、電極は、イオン吸収能力に関して一致している。
【００８２】
秤量した構成要素は、少なくとも構成要素Ｅ２及びＥ４（すなわち電極）を好ましく含む。これらは、別々に秤量されている。コンディショニング後の電極を秤量することは、製造されたセルの品質の実質的な改善を可能にする。秤量データに基づいて、マッチング手順が実行される。これは、１つのセル内の実質的に対応するイオンの吸収能力を持つこれらの対向電極を組み合わせることを含む。イオン吸収能力に関して電極をマッチングさせる方法の工程は、特別に高い精度でセルを製造することに実質的に貢献する。構造的及び性能特性を相関させることが可能となるので、本発明の装置及び方法を研究用途のために使用する時、主要な重要性がある。
【００８３】
電極をマッチングする場合、アノードのイオンの吸収能力をカソードのイオン放出能力の値より最大３０％までの範囲、好ましくはアノードのイオンの吸収能力をカソードのイオン放出能力より最大２０％までの範囲、特別に好ましくはアノードのイオンの吸収能力をカソードのイオン放出能力より最大１０％までの範囲であることが重要である。しかし、アノードのイオン吸収能力は、カソードのイオン放出能力よりも小さくしてはならない。イオンの吸収能力は、更に制約を仮定して電極の質量から制御システムによって好ましく計算される。
【００８４】
電極のマッチングの結果として、好ましい範囲内にない計算された容量を有するこれらの電極は除かれる。これに関連して、狭い許容範囲外の電極（又は他の構成要素）を収容するように機能する載置ゾーン（好ましくはトレイ上）に、フリー凹部（又は載置凹部）がある。
【００８５】
載置凹部は、特定の凹部にリンクされていない。複数の凹部を有するトレイが存在する場合、配置凹部の位置を変えることができる。グリッパは、載置されている構成要素をリゾートすることができる。構成要素間に位置するセパレータ要素も載置凹部に定めることができる。
【００８６】
方法は更に、以下の工程が上記の方法の工程（i）−（viii）に先行する好ましい仕方で実行される。
【００８７】
（ｘ．１）エアーロック（２３）内部で、構成要素が移入された少なくとも１つのトレイ、好ましくは構成要素が移入された複数のトレイを位置決める。
【００８８】
（ｘ．２）トレイに載置された構成要素を、２０から２００℃、好ましくは１００から１８０℃、より好ましくは１４０から１６０℃の温度範囲で、０．５から４８時間、好ましくは２から３６時間、より好ましくは４から１８時間、加熱することによりコンンディショニングする。
【００８９】
（ｘ．３）保護ガスで溢れているハウジング、好ましくはグローブボックス（８）の載置位置に載置された活性化構成要素を持つ少なくとも１つのトレイを導入する。
【００９０】
工程（ｘ．２）に従ってコンディショニング工程を実行する時、構成要素が５ミリ絶対バール未満、好ましくは１ミリ絶対バール未満、及びより好ましくは０．１ミリ絶対バール未満の範囲の減圧に晒されることが好ましい。
【００９１】
内側転送工程中、個々の構成要素、特に電極とセパレータのコンディショニングは、電気化学セルの多数のタイプにとても重要である。しかしながら、セパレータは、電極材料よりも低い熱安定性を有することに留意しなければならない。
【００９２】
本発明による方法の好ましい実施の形態において、セパレータは、室温から最大７０℃、好ましくは３０から６０℃の範囲の温度で調整される。電極は、室温から最大１５０℃、好ましくは４０から１２０℃の範囲の温度で調整される。例えば、内側転送のためのエアーロックは、２つの異なる温度ゾーンを有する。セパレータを有するトレイと電極を有するトレイは、エアーロックの異なる温度ゾーンで同時に調整される。別の実施の形態では、セパレータと電極は順次調整される。
【００９３】
グローブボックス（８）内の特定の保護ガス雰囲気は、グローブボックス（８）内で製造される電気化学セルのそれぞれの種類に基づいて選択される。
【００９４】
ハウジング内の雰囲気は、本発明による方法を実施する際に、好ましく監視され制御される。方法がリチウムイオン電池の製造に関連する場合、保護ガスとしてアルゴンが好ましく使用される。保護ガス、好ましくはアルゴンは、大気圧から、０．１から１００ミリバール、より好ましくは１から５０ミリバールの範囲の過剰圧力を示す。
【００９５】
リチウムイオン電池を製造する方法において、グローブボックス（８）内の水蒸気の含有量は、１００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０ｐｐｍ未満、及び特別に好ましくは１ｐｐｍ未満であり、及び／又は酸素含有量は、好ましくは１０００ｐｐｍ未満、より好ましくは１００ｐｐｍ未満、及び更により好ましくは１０ｐｐｍ未満であることが好ましい。
【００９６】
請求項８−１２の何れか１項によりイオンセルを製造する方法は、以下の工程が続く。
【００９７】
（ｙ．１）第２のエアーロック（１０）を介してハウジングから製造されたセルが移入されたトレイを外側に転送する。
【００９８】
第１のエアーロック（２３）により構成要素を持つトレイを内側に転送することと第のエアーロックにより終了したセルを外側に転送することの空間的な分離は、装置の柔軟性を向上させる。構成要素を調整すること及び特に電極を調整することは、全製造工程の期間に影響を与える時間の掛かる方法の工程の１つであることを、この関連で言及されるべきである。したがって、使用できる少なくとも1つの更なるエアーロックを有することが有利である。第２のエアーロック（１０）は、第１のエアーロック（２３）より単純に設計されている。例えば、加熱手段がない。したがって、第２のエアーロックは、熱処理されない構成要素を導入すること又は終了したセル又は空の容器を外側へ転送するために好ましく使用される。
【００９９】
コインセル（捲縮セル）の製造
方法及び装置の別の開発の動作モードを以下に詳細に説明する。しかし、この説明は本発明を限定するものではない。
【０１００】
コインセルを組立てる際に、プレス機が組立てゾーンに位置している。プレス機は携帯型のダイが装備されている。ダイには凹部がある。ダイは、当業者に周知な任意の駆動手段を使用して駆動することができる。電気リニアスピンドル、リニアモータ又は空気圧ピストンが好ましい。近接性を簡単にするために、ダイはパンチの下に押し出され、引き出しのようにグリッパシステムのグリッピングゾーンに移動される。この押し出された位置で、それはセルの構成要素と連続して移入される。セルを封止するために、セルを含む移動ダイは、パンチの下に移動され、次いでセルはパンチと一緒に押圧される。
【０１０１】
パウチセルの製造
パウチセルを製造するためのステーションは、セルの箔状の構成要素を収容するための井戸が配置されている下側本体を含む。側部に、フック状構造物（微細な鋸歯のような）又は可撓性ストリップが配置されている。これは、容易に屈曲する箔の場合に、箔が巻き上がるのを防ぐ。井戸の上部に、横方向に変位可能な加熱手段が配置されている。それは、箔ケーシングの横方向に飛び出しているストリップを３つの側部で熱―密封するために、ベース部材上に下降され得る。同様の移動可能な熱―密封装置は、第４の側部を熱―密封するために、熱―密封ステーションに位置している。熱―密封手段は、真空鐘の下部に位置している。片側の密封バーが配置される側には、変位トングがある。下部ケーシング箔が敷設されると、このトングは、下部と上部のケーシング箔間で空間を維持するように下部ケーシング箔上を数ｍｍ押される（閉じた本のページの間に位置するブックマークと同様である）。
【０１０２】
全体ステーションは、トングが位置する側が上方を指すように、ジョイントを介して数度傾斜させることができる。チャネルをトングの上部に好ましく組み込むことができる。チャネルを介して、液体を箔パウチの内部に導入することができる。２以上のスペーシングトングが更に好ましい。
【０１０３】
好ましい実施の形態では、スキャナ、好ましくはバーコードスキャナ、より好ましくは１次元又は２次元のスキャナが位置決めシステム（３）のグリッピングゾーン内に配置されている。個々の構成要素又は少なくとも完成したセルは、製造されたセルのより良いトレーサビリティを確保するようにバーコードを受信する。異なる多数のセルを製造することが可能であるので、標識及び記録は、ハイスループット研究の分野における装置の使用の分野にとても重要である。個々のセルのための製造パラメータは、シーケンス制御システムによって取得される。その後のトレーサビリティとセルの同定は、本発明の装置に関連して非常に重要である。
【０１０４】
位置決めシステム（３）のグリッピングゾーン内の別の位置において、画像評価ソフトウェアを有する下向きのカメラ（２５）がある。このカメラは、電極の表面を検査し、光学的に認識可能な欠陥に関して、支持フォイルを持ち下方を指している電極を評価するために用いられる。電極の目視検査は、本発明の装置及び本発明の方法の改善に寄与する。電極の表面構造の影響もまた、意図的に調べることができる。
【０１０５】
本発明の装置及び本発明の方法を使用して、５０セル／日より多く、好ましくは１００セル／日より多く、及びより好ましくは２００セル／日より多く製造することが可能である。非常に低い製造拒絶率が同時に達成され、拒絶率は１％未満、好ましくは０．５％未満、及びより好ましくは０．１％未満である。本発明による装置の特別な特徴は、多くの点でセルの製造パラメータを変化させることが可能であるということなので、装置の出力を上限に合わせられる。装置は、同一構造のセルを製造する製造ラインの装置ではないからである。製造能力の上限は、１日当たり２００から８００セルの範囲、好ましくは１日当たり２００から４００セルである。特別な特徴は低い製造拒否率と製造されたセルの高められた品質である。製造されたセルの高められた品質は、位置決めの精度と電極のイオンの吸収能力のマッチングに関連している。
【０１０６】
しかし、個々の構成要素を並列に配置するか、本発明による複数の装置を並列に操作することにより、更に本発明による装置の出力を増大させることが考えられるかも知れない。上限は、このように出力に関して述べられているが、修正により出力を増加することは完全には考えられていない。
【０１０７】
方法
方法の好ましい実施の形態では、個々の製造工程は、しっかりと予め決められた順序で実行される。
【０１０８】
方法は、パウチセルを製造するための実施の形態で、以下に特定されている。この実施の形態で方法は、次の工程を有する。
【０１０９】
ａ．１）組立て位置（２）に下部ケーシング箔を敷く工程、
ａ．２）電極、カソード又はアノードを敷設し整列する工程、
ａ．３）電極表面上に数滴の形で電解質の所定部分を分配する工程、
ａ．４）セパレータの敷設し及び整列する工程、
ａ．５）更に電解質の数滴の形で所定の第２の部分を振りかける工程、
ａ．６）その後の電解質の充填のため1つ以上のスペーサ（舌）を挿入する工程、
ａ．７）第１の電極、アノード又はカソードに対して反対の極性の電極を敷設する工程、
ａ．８）３つの側部でケーシング箔を密封する工程、
ａ．９）スペーサが上方を向くよう３つの側部上で密封された箔積層を傾ける工程、
ａ．１０）電解質の最終的な所定の部分を充填する工程、
ａ．１１）交互に真空を適用し不活性ガスを入れる工程、
ａ．１２）スペーサを除去する工程、
ａ．１３）開放している側部を熱―密封する工程、
ａ．１４）更なる使用のため溶接された箔積層を完全に取り除く工程。
【０１１０】
更に好ましい実施の形態では、コインセルを製造するために装置と方法が使用される。
【０１１１】
Ｂ．以下の工程を有するコイン電池の製造
【０１１２】
ｂ．１）ケーシングの下部を組立位置（４）に敷設する工程、ここで電極を押圧するスプリングとプレッシャプレートが既にケーシング部内に挿入されている、
ｂ．２）電極、カソード又はアノードを敷設する工程、
ｂ．３）電解質の所定の部分で電極を濡らす工程、
ｂ．４）セパレータを敷設する工程、
ｂ．５）電解質の所定の第2の部分でセパレータを濡らす工程、
ｂ．６）第１の電極、アノード又はカソードに対して反対方向に分極された電極を敷設する工程、
ｂ．７）ケーシングの上部を敷設し穏やかに押す工程、
ｂ．８）油圧プレスでケーシングを押す工程、
ｂ．９）更なる工程のためにセルを取り除く工程。
【０１１３】
温度制御可能なエアーロック（２３）は、部品（構成要素）とホルダをハウジング（８）内に転送するのに役立つ。ハウジング内では、イオンセルが協働する個々の製造ユニットによって組立てられる。好ましい実施の形態では、温度制御可能なエアーロック（２３）は、圧力を１００ミリ絶対バール未満、好ましくは１０ミリ絶対バール未満、より好ましくは１ミリ絶対バール未満、及び特別には０．１ミリ絶対バール未満の値に減じる真空ポンプが備えられている。更に好ましい実施の形態では、温度制御可能なエアーロックの内部は、加熱又は冷却される。ここで、温度の値は、１０から１５０℃及び好ましくは２０から１２０℃が選択される。
【０１１４】
サンプルを採取する場合は、カメラ（２５）は、電極の表面を検査するために使用することができる。空間的位置を補正するために使用されるものとは異なるアルゴリズムが、画像認識のために自然に必要とされる。
【０１１５】
ハウジング（８）及びエアーロック（２３）は、不活性ガスで氾濫又は溢れさせても良い。アルゴンは、不活性ガスとして好ましく使用される。本発明の方法の好ましい実施の形態では、ハウジングの内部は、過剰圧力の下に置かれる。ここで、圧力値は、大気圧上１から１００ｍバール、好ましくは１から５０ｍバールの範囲である。
【０１１６】
ハウジング内のガス雰囲気は、正確に予め決められ監視されても良い。水蒸気含有量は、好ましくは１００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０ｐｐｍ未満、及び特別に好ましくは１ｐｐｍ未満である。ハウジング内の酸素含有量は、好ましくは１０００ｐｐｍ未満、より好ましくは１００ｐｐｍ未満、及びより好ましくは１０ｐｐｍ未満である。
【０１１７】
電気化学セルの開発
本発明の装置及び本発明の方法により製造されたセルは、それらの性能特性に関して試験され、試験データは、データベースに格納された。開発サイクルが完了すると、性能特性が評価され、それぞれの製造パラメータに照らして分析された。
【０１１８】
好ましい実施の形態では、本発明の装置及び本発明の方法は、以下の工程を有する電気化学セルを開発するための開発サイクルの一部である。
【０１１９】
Ｉ．電気化学セル、具体的にセルからセルで製造パラメータの異なる複数のセルの製造を立案するソフトウェア
ＩＩ．（自動又は半自動）生産（製造パラメータの変動）のインストール制御
ＩＩＩ．好ましくは並行して、センサによる異なる電気化学セルの試験
ＩＶ．構築された結果を取り入れるデータベース
Ｖ．サイクルを最適化するためのアルゴリズム。
【０１２０】
最初の開発サイクルが完了した後、セルの特徴の分析結果は、第２の開発サイクルの生産計画を考案するために使用することができる。全体の開発サイクルは、工程パラメータ、特に電解質特性及びカソード特性を変化して繰り返すことができる。
【符号の説明】
【０１２１】
１  秤量器
２  パウチセルの組立ステーション
３  ガントリーシステムの形態で存在する、セルの個々の構成要素のハンドリングシステム  
４  コインセルの組立ステーション
５  ピペティングアームの形態で存在する、液体のためのハンドリングシステム
６  存在しない
７  レールシステム、ガントリーシステムの形態で存在するハンドリングシステム
８  グローブボックス、組立モジュールのゾーン
９  エアーロックドア
１０  加熱せずに熱処理を必要としない目的物を内側又は外側に転送するエアーロック
１１  熱処理を必要としない目的物、例えば液他のガラス瓶の載置位置
１２  組立てゾーンとエアーロックゾーンを分離するための内部のエアーロックドア
１３、１５、１７、１９  組立てるべきセルの構成要素のトレイの載置位置
構成要素は、カソード、アノード、セパレータ及びケーシングである。トレイは、ハンドリングシステムに関して明確な位置が得られるように、保持システムにしっかりとクランプされている。
１４、１６、１８、３０  周囲から気密密封を提供するグローブ  グローブはラックの取り扱いを可能にする。
２１  加熱エアーロックと作業領域との間のエアーロックのドア
２２  コンディショニング工程に供されている目的物の載置位置  例えば、カソードとアノード
２３  加熱されたエアーロック
２４  外部へのエアーロックドア
２５  位置を測定し欠陥を認識するためのカメラ
１００  セパレータ要素の底部の外側ゾーンのセンタリングラグ
１０１  セルを収容するためのインデント
１０２  セルの機械的な構成要素、すなわちカソード、アノード、セパレータ、ケーシング（複数可）
１０３  セパレータ要素
１５０  ハンドリングシステムのグリッパ
１５１  空のセパレータ要素
１５２  トレイ
１５３  構成要素が移入されたセパレータ要素
１８０  トレイ
１８１  凹部
２００  カソード又はアノード供給源
２０１  秤量器  解像度は少なくとも+/-０．５ｍｇ、好ましくは+/-０．１ｍｇ、より好ましくは+/- ０．０５ｍｇ
２０２  組立ステーション
２０３  廃棄物の位置
２０４  カソード供給源
２０５  アノード供給源
２０６  構成要素が許容マージン内である場合の方法工程
２０７  構成要素が許容マージン外である場合の方法工程
２２０  結合部材
２２２  マグネット
２２２  フック
２２４  フック（２２２）に相補的なフック
２２５  スプリング
２２６  圧力分布ディスク
２２７  例えばナット等の保持手段
２２８  保持棒
２５０  不活性ガスのガス供給源
２５１  不活性ガスを供給するためのライン
２５２  不活性ガスの遮断
２５３  不活性ガスの容器へのライン
２５４  液体容器
２５５  不活性ガスのための出口ライン
２５６  洗浄液の容器コンテナ  示す変形は供給のための浸漬管と、容器の底部上数ｃｍ上に端部が来る管（２５６）、液体を排出するための変形において管（２５６）は容器の中にわずか数ｃｍセンチ延在
２５７  設備から容器を分離するための結合部材
２５８  不活性ガスを排出するためのライン
２５９  排出ライン用遮断
２６０  供給／排出ラインの設備の遮断
２６１  供給／排出ラインの設置の遮断
２６２  グローブボックス
２６３  液体のための要件を備えたグローブボックスの内部の装置
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【国際調査報告】
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