用于装配电化学电池堆的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于装配电化学电池堆的方法，包括以下步骤：具有第一校准开口(115)的第一堆叠部件(140)借助于所述第一校准开口(115)与第一校准装置(110)的共同作用装配到电化学部分堆叠上；和沿所述电化学部分堆叠的构建方向补充调整所述第一校准装置(110)，用于局部校准地装配第二堆叠部件，所述第二堆叠部件具有相应的第一校准开口，用于局部校准地装配。装配。装配。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于装配电化学电池堆的设备和方法

技术介绍

[0001]基于电化学电池堆的电化学装置可以包括用于将电能转换成化学能或将化学能转换成电能的电化学电池。电化学装置的示例包括聚合物电解质膜片(PEM)燃料电池、固体氧化物燃料电池(SOFC)燃料电池，通常是高温或低温燃料电池，以及电解器或氧化还原流电池。
[0002]作为电化学装置的示例的燃料电池或电池通常用作用于向电动机或机器或固定的分布式能量系统供电的电力源。在此，电驱动装置越来越多地是用于电动自行车、电动汽车、混合动力车辆和其他车辆的车辆驱动装置的组成部分。这种系统保证有效的供能并具有环境保护的优点。
[0003]燃料电池将化学反应物(即燃料和氧化剂)以电极反应转化成反应产物，其中提供了电能。燃料电池通常使用布置在两个电极(即阴极和阳极)之间的电解质。催化剂通常在电极处促进或提供期望的电化学反应。
[0004]电化学电池可以包括质子交换膜片(PEM)，该质子交换膜片是膜片电极组件(MEA)的基础。这种膜片电极组件由布置在一对气体扩散层之间的双面催化剂涂覆的膜片形成。
[0005]因为单个燃料电池不产生太多能量并且仅产生小的电压(例如大约0.7
‑
0.9伏)，所以多个燃料电池或电化学电池可以共同布置在堆叠中，以便例如产生足够的电能用于运行机动车或产生足够的燃料。
[0006]这种堆叠的构建引起巨大数量的重复堆叠部件，用于制造这种由例如双极板和膜片电极单元构成的整个堆叠。堆叠部件的尺寸公差可能累积地导致不规则成形的堆叠。
[0007]尤其是当相继的堆叠部件，例如其间布置有膜片电极单元的双极板，没有足够好地定向时，会产生这种不规则成形的电池堆。通常，外部的校准元件试图校准不同的堆叠部件，例如双极板和膜片电极组件。由于双极板的显著的制造公差，尤其是由于柔性和不稳定的膜片电极组件，布置在这种电池堆的外侧上的这种校准元件必须与堆叠部件具有足够的间距，以便不会卡住。
[0008]这种大的间距导致，如果堆叠部件的尺寸由于制造公差很小并且彼此施加在外部的定向元件上，那么堆叠部件尤其占据不利的位置。
[0009]附加地要注意的是，为了相邻的双极板的电绝缘，不稳定的膜片电极单元必须以双极板的边缘结束或具有凸出部，由此单个堆叠部件的现有制造公差可能产生更大的影响。

技术实现思路

[0010]本专利技术的方面涉及根据独立权利要求的特征的用于装配电化学电池堆的方法、用于装配堆叠部件的设备和该设备的应用。有利的构型是从属权利要求以及以下说明的主题。
[0011]本专利技术基于这样的认识：至少一个校准装置在堆叠部件的相应的校准开口中的补充调整改善了堆叠部件的局部校准的相叠装配的精确度，尤其是当校准装置设置为总是仅
将堆叠部件的上部定位时。
[0012]应当指出的是，在以下说明书中单独列出的特征和措施可以以任何技术上可行的方式彼此结合并且揭示本专利技术的进一步的实施例。说明书尤其是结合附图来附加地表征和详细说明本专利技术。
[0013]根据一个方面，提出一种用于装配电化学电池堆的方法。在该方法的第一步骤中，具有第一校准开口的第一堆叠部件借助于第一校准开口与第一校准装置的共同作用装配到电化学部分堆叠上。在另一步骤中，沿电化学子电池堆的构建方向补充调整第一校准装置，以便局部校准地装配第二堆叠部件，其中，第二堆叠部件具有相应的第一校准开口，用于局部校准地装配。
[0014]这种电化学电池堆可以用于将电能转换为化学能，或者将化学能转换为电能。这种转化的示例是燃料电池、氧化还原流电池或电解电池。
[0015]堆叠的并列布置的电化学电池可以在其阴极板与阳极板之间具有膜片电极组件，在该膜片电极组件上进行实际的电化学反应。
[0016]借助于这种电化学电池堆例如可以构建燃料电池堆(也被称为燃料电池堆栈)。多个层状并排布置的电化学电池可以包括少量电池，例如两个或三个电池，多个也可以包括100个电池，或者更大数量的电化学电池可以并排堆叠布置，以便形成例如燃料电池堆栈。
[0017]在装配或排列堆叠部件时，这些堆叠部件可以共同作用，使得(例如由制造或装配膜片电极单元或双极板造成的并且常常不可避免的)不规则性积累。在此，沿构建方向补充调整第一校准装置意味着，在电化学部分堆叠的高度逐渐增大时，通过装配另外的第二堆叠部件可以分别将第一校准装置设置成使得可以借助于第一校准装置分别最佳校准地实施第二堆叠部件的装配。
[0018]堆叠部件可以包括例如电化学电池或电化学电池的部件，诸如双极板或膜片电极单元或电化学电池的另外的部件或电化学电池的预装配部件。
[0019]有利地由此得出，在通过该方法装配双极板作为第二堆叠部件之前，首先装配膜片电极单元作为堆叠部件。这两个堆叠部件的相互校准使得能够通过装配随后的双极板在无需大的力耗费的情况下将膜片电极单元的可能的波度整平。
[0020]因此，利用这种方法，即使在电化学电池堆高度增加时，也能进行堆叠部件的、尤其是沿水平方向校准的装配，这是因为校准装置被补充调整。
[0021]这种校准开口可以完全位于堆叠部件内部或者也可以部分地朝向堆叠部件的边缘敞开。在此，在局部校准的装配中，第二堆叠部件基本上相对于位于其下方的第一堆叠部件被校准。
[0022]术语“电化学电池堆”应当被广义地解释，其不仅包括电化学部分堆叠，而且包括已装配有第一堆叠部件和/或第二堆叠部件的电化学部分堆叠。
[0023]当随着堆叠高度增加为了第二堆叠部件的校准的装配而改进校准装置的校准区域时，可以进行第一和/或第二校准装置的补充调整。
[0024]通过将具有第一校准开口的第一堆叠部件局部校准地装配到第一校准装置，可以防止双极板和另一双极板的气体通道的错位，所述双极板和另一双极板可以分别是第一堆叠部件。这种错位应避免，因为在所产生的双极板的相应气体通道错位过大时，在装配之后压紧电化学电池堆时，布置在双极板之间的气体扩散层被压入双极板的气体通道中，由此
可能导致不均匀的气体分布。这在逐个电化学电池之间不同并且由此电化学特性(例如功率密度)在逐个电化学电池之间不同的情况下尤其关键。
[0025]分别包容膜片的副衬垫应该与邻接的双极板齐平地结束或者超出，以便避免由于电位差在电池堆的边缘上的可能的短路。利用在此所说明的方法的精确的校准可以避免：由于制造公差，相应的尺寸必须选择成使得相应的副衬垫(尤其在设置为用于输入和输出过程气体的端口内部)能承受由此产生的气体流动在端口中的不期望节流。
[0026]在此，膜片电极单元要较宽地设计并且不仅包含膜片电极单元本身而且包括被副衬垫包容或框围的或具有副衬垫的膜片电极单元。
[0027]此外，通过这种方法可以自动化地利用机器或机器人来装配电化学电池堆，因为所累积的电池堆定向的偏差可以通过这种校准被减小，使得相应的校准装置连同相应的校准开口的定向作用足以使这种装配自动化。
[0028]因为根据当前的现有技术，经常借助于固定轴承本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于装配电化学电池堆的方法，包括以下步骤：具有第一校准开口(115)的第一堆叠部件(140)借助于所述第一校准开口(115)与第一校准装置(110)的共同作用装配到电化学部分堆叠上；和沿所述电化学部分堆叠的构建方向补充调整所述第一校准装置(110)，用于局部校准地装配第二堆叠部件，所述第二堆叠部件具有相应的第一校准开口，用于局部校准地装配。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一堆叠部件(140)和所述第二堆叠部件分别具有相应的第二校准开口(125)并且借助于第二校准装置(120)局部校准地装配在所述电化学部分堆叠上，其中，所述第二校准装置(120)沿所述电化学部分堆叠的构建方向被补充调整，用于装配所述第二堆叠部件。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一堆叠部件(140)和/或所述第二堆叠部件借助于布置在所述电化学部分堆叠外部的总校准装置(130)来装配，以便实现对所述电化学部分堆叠的总校准。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一堆叠部件(140)和/或所述第二堆叠部件在装配时以所述第一校准开口(115)定位并且以所述第二校准开口(125)定向。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在装配所述第一堆叠部件(140)和/或所述第二堆叠部件时，相应的校准装置(110、120)和相应的校准开口(115、125)以第一间隙配合确定尺寸。6.根据权利要求5所述的方法，其中，在装配所述第一堆叠部件(140)和/或所述第二堆叠部件时，在相应的校准装置(110、120)与所述电化学部分堆叠的在所述第一堆叠部件(140)下方的多个堆叠部件的相应的校准开口(110、120)之间存在第二间隙配合，并且所述第一间隙配合的尺寸比所述第二间隙配合更窄。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一校准装置(110)和/或所述第二校准装置(120)通过定位装置(240)和/或通过所述电化学部分堆叠的多个相叠装配的堆叠部件的相应的校准开口(115、125)定位，用于校准。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在装配所述第一堆叠部件(140)或所述第二堆叠部件之后，沿所述电化学部分堆叠的构建方向从所述电化学部分堆叠中移除所述第一校准装置(110)和/或第二校准装置(120)。...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：