用于制造宽且连续的双面锂金属阳极的方法与流程

1.本公开总体上涉及用于制造锂金属阳极的方法，并且更具体地涉及用于制造宽且连续的双面锂金属阳极的方法。


背景技术：

2.在锂金属阳极的制造中，习惯将锂锭挤压成大约100微米厚的箔，然后轧制成期望的厚度(大约20至50微米)。然后，将所得的箔施加到金属片状基材的相反表面上。然而，由于可用锂锭的大小，所挤压的锂箔的宽度通常被限制在最大为约100至150毫米。这继而又限制了在使用此类挤压锂箔时可生产的锂金属阳极的大小。


技术实现要素：

3.根据一个实施例，一种用于制造连续锂金属阳极的方法包括：热蒸发锂以在相应的第一连续聚合物基材和第二连续聚合物基材上形成第一连续锂层和第二连续锂层，以便形成相应的第一连续锂/聚合物片材和第二连续锂/聚合物片材；将第一连续锂/聚合物片材和第二连续锂/聚合物片材层压到连续金属基材的相应的顶部表面和底部表面上，其中第一连续锂层和第二连续锂层被设置成与相应的顶部表面和底部表面直接接触以形成连续聚合物/锂/金属/锂/聚合物结构；以及从连续聚合物/锂/金属/锂/聚合物结构去除第一连续聚合物基材和第二连续聚合物基材以提供连续锂/金属/锂阳极结构。在该方法中，去除步骤可在层压步骤之前或之后进行。
4.第一连续锂层和第二连续锂层中的每一个可为至少200毫米宽，或可选地为至少500毫米宽，并且连续金属基材可由铜制成。该方法可进一步包括：将第一连续分隔物片材和第二连续分隔物片材供给到第一连续锂/聚合物片材和第二连续锂/聚合物片材的相应的第一连续锂层和第二连续锂层上；将第一连续锂/聚合物片材和第二连续锂/聚合物片材中的每一个与相应的第一连续分隔物片材和第二连续分隔物片材一起卷起以形成相应的第一连续分隔物/锂/聚合物卷和第二连续分隔物/锂/聚合物卷；将第一连续分隔物/锂/聚合物卷和第二连续分隔物/锂/聚合物卷输送到层压和贴花转移工位；以及从第一连续分隔物/锂/聚合物卷和第二连续分隔物/锂/聚合物卷展开第一连续分隔物片材和第二连续分隔物片材以呈现第一连续锂/聚合物片材和第二连续锂/聚合物片材。该方法可进一步包括：将第三连续分隔物片材施加到连续锂/金属/锂阳极结构上的第一连续锂层或第二连续锂层上以形成连续分隔物/锂/金属/锂结构；以及将连续分隔物/锂/金属/锂结构卷绕成成品卷。
5.第一连续锂层和第二连续锂层中的每一个可包括沿其相应的长度的相应的多个无锂间隙，并且可覆盖相应的第一连续聚合物基材和第二连续聚合物基材的整个相应的宽度。可选地，第一离型层可设置在第一连续锂层与第一连续聚合物基材之间，并且第二离型层可设置在第二连续锂层与第二连续聚合物基材之间。另外，第一连续锂/聚合物片材和第二连续锂/聚合物片材可同时形成。
6.根据另一个实施例，一种用于制造连续锂金属阳极的方法包括：(i)热蒸发锂以在相应的第一连续聚合物基材和第二连续聚合物基材上形成第一连续锂层和第二连续锂层，以便形成相应的第一连续锂/聚合物片材和第二连续锂/聚合物片材；(ii)将第一连续分隔物片材和第二连续分隔物片材供给到第一连续锂/聚合物片材和第二连续锂/聚合物片材的相应的第一连续锂层和第二连续锂层上；(iii)将第一连续锂/聚合物片材和第二连续锂/聚合物片材中的每一个与相应的第一连续分隔物片材和第二连续分隔物片材一起卷起以形成相应的第一连续分隔物/锂/聚合物卷和第二连续分隔物/锂/聚合物卷；(iv)将第一连续分隔物/锂/聚合物卷和第二连续分隔物/锂/聚合物卷输送到层压和贴花转移工位；(v)从第一连续分隔物/锂/聚合物卷和第二连续分隔物/锂/聚合物卷展开第一连续分隔物片材和第二连续分隔物片材以呈现第一连续锂/聚合物片材和第二连续锂/聚合物片材；(vi)将第一连续锂/聚合物片材和第二连续锂/聚合物片材层压到连续铜基材的相应的顶部表面和底部表面上，其中第一连续锂层和第二连续锂层被设置成与相应的顶部表面和底部表面直接接触以形成连续聚合物/锂/铜/锂/聚合物结构；以及(vii)从连续聚合物/锂/铜/锂/聚合物结构去除第一连续聚合物基材和第二连续聚合物基材以提供连续锂/铜/锂阳极结构。
7.在该方法中，第一连续锂层和第二连续锂层中的每一个可为至少200毫米宽，或可选地为至少500毫米宽，并且第一连续锂层和第二连续锂层中的每一个可覆盖相应的第一连续聚合物基材和第二连续聚合物基材的整个相应的宽度。该方法可进一步包括将第三连续分隔物片材施加到连续锂/铜/锂阳极结构上的第一连续锂层或第二连续锂层上以形成连续分隔物/锂/铜/锂结构，并且将连续分隔物/锂/铜/锂结构卷绕成成品卷。另外，第一离型层可设置在第一连续锂层与第一连续聚合物基材之间，并且第二离型层可设置在第二连续锂层与第二连续聚合物基材之间。
8.根据又一个实施例，一种用于制造宽且连续的双面锂金属阳极的方法包括：(a)通过锂的热蒸发在相应的第一连续聚合物基材和第二连续聚合物基材上形成第一连续锂层和第二连续锂层，以便形成相应的第一连续锂/聚合物片材和第二连续锂/聚合物片材，其中第一连续锂层和第二连续锂层中的每一个为至少200毫米宽，并且其中第一连续锂层和第二连续锂层中的每一个覆盖相应的第一连续聚合物基材和第二连续聚合物基材的整个相应的宽度；(b)将第一连续分隔物片材和第二连续分隔物片材供给到第一连续锂/聚合物片材和第二连续锂/聚合物片材的相应的第一连续锂层和第二连续锂层上；(c)将第一连续锂/聚合物片材和第二连续锂/聚合物片材中的每一个与相应的第一连续分隔物片材和第二连续分隔物片材一起卷起以形成相应的第一连续分隔物/锂/聚合物卷和第二连续分隔物/锂/聚合物卷；(d)从第一连续分隔物/锂/聚合物卷和第二连续分隔物/锂/聚合物卷展开第一连续分隔物片材和第二连续分隔物片材以呈现第一连续锂/聚合物片材和第二连续锂/聚合物片材；(e)将第一连续锂/聚合物片材和第二连续锂/聚合物片材层压到连续铜基材的相应的顶部表面和底部表面上，其中第一连续锂层和第二连续锂层被设置成与相应的顶部表面和底部表面直接接触以形成连续聚合物/锂/铜/锂/聚合物结构；(f)从连续聚合物/锂/铜/锂/聚合物结构去除第一连续聚合物基材和第二连续聚合物基材以提供连续锂/铜/锂阳极结构；(g)将第三连续分隔物片材施加到连续锂/铜/锂阳极结构上的第一连续锂层或第二连续锂层上以形成连续分隔物/锂/铜/锂结构；以及(h)将连续分隔物/锂/铜/锂
结构卷绕成成品卷。
9.该方法可进一步包括，在卷起步骤与展开步骤之间，将第一连续分隔物/锂/聚合物卷和第二连续分隔物/锂/聚合物卷输送到层压和贴花转移工位。另外，第一连续锂层和第二连续锂层中的每一个可为至少500毫米宽。
10.本发明还包括以下技术方案：方案1. 一种用于制造连续锂金属阳极的方法，包括：热蒸发锂以在相应的第一连续聚合物基材和第二连续聚合物基材上形成第一连续锂层和第二连续锂层，以便形成相应的第一连续锂/聚合物片材和第二连续锂/聚合物片材；将所述第一连续锂/聚合物片材和所述第二连续锂/聚合物片材层压到连续金属基材的相应的顶部表面和底部表面上，其中所述第一连续锂层和所述第二连续锂层被设置成与所述相应的顶部表面和底部表面直接接触以形成连续聚合物/锂/金属/锂/聚合物结构，以及从所述连续聚合物/锂/金属/锂/聚合物结构去除所述第一连续聚合物基材和所述第二连续聚合物基材以提供连续锂/金属/锂阳极结构。
11.方案2. 根据方案1所述的方法，其特征在于，所述第一连续锂层和所述第二连续锂层中的每一个为至少200毫米宽。
12.方案3. 根据方案1所述的方法，其特征在于，所述第一连续锂层和所述第二连续锂层中的每一个为至少500毫米宽。
13.方案4. 根据方案1所述的方法，其特征在于，所述连续金属基材由铜制成。
14.方案5. 根据方案1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：将第一连续分隔物片材和第二连续分隔物片材供给到所述第一连续锂/聚合物片材和所述第二连续锂/聚合物片材的相应的第一连续锂层和第二连续锂层上；将所述第一连续锂/聚合物片材和所述第二连续锂/聚合物片材中的每一个与所述相应的第一连续分隔物片材和第二连续分隔物片材一起卷起以形成相应的第一连续分隔物/锂/聚合物卷和第二连续分隔物/锂/聚合物卷；将所述第一连续分隔物/锂/聚合物卷和所述第二连续分隔物/锂/聚合物卷输送到层压和贴花转移工位；以及从所述第一连续分隔物/锂/聚合物卷和所述第二连续分隔物/锂/聚合物卷展开所述第一连续分隔物片材和所述第二连续分隔物片材以呈现所述第一连续锂/聚合物片材和所述第二连续锂/聚合物片材。
15.方案6. 根据方案5所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：将第三连续分隔物片材施加到所述连续锂/金属/锂阳极结构上的第一连续锂层或第二连续锂层上以形成连续分隔物/锂/金属/锂结构；以及将所述连续分隔物/锂/金属/锂结构卷绕成成品卷。
16.方案7. 根据方案1所述的方法，其特征在于，所述第一连续锂层和所述第二连续锂层中的每一个都包括沿其相应的长度的相应的多个无锂间隙。
17.方案8. 根据方案1所述的方法，其特征在于，所述去除步骤在所述层压步骤之前或之后进行。
18.方案9. 根据方案1所述的方法，其特征在于，所述第一连续锂层和所述第二连续锂层中的每一个覆盖所述相应的第一连续聚合物基材和第二连续聚合物基材的整个相应的宽度。
19.方案10. 根据方案1所述的方法，其特征在于，第一离型层设置在所述第一连续锂层与所述第一连续聚合物基材之间，并且第二离型层设置在所述第二连续锂层与所述第二连续聚合物基材之间。
20.方案11. 根据方案1所述的方法，其特征在于，所述第一连续锂/聚合物片材和所述第二连续锂/聚合物片材同时形成。
21.方案12. 一种用于制造连续锂金属阳极的方法，包括：热蒸发锂以在相应的第一连续聚合物基材和第二连续聚合物基材上形成第一连续锂层和第二连续锂层，以便形成相应的第一连续锂/聚合物片材和第二连续锂/聚合物片材；将第一连续分隔物片材和第二连续分隔物片材供给到所述第一连续锂/聚合物片材和所述第二连续锂/聚合物片材的相应的第一连续锂层和第二连续锂层上；将所述第一连续锂/聚合物片材和所述第二连续锂/聚合物片材中的每一个与所述相应的第一连续分隔物片材和第二连续分隔物片材一起卷起以形成相应的第一连续分隔物/锂/聚合物卷和第二连续分隔物/锂/聚合物卷；将所述第一连续分隔物/锂/聚合物卷和所述第二连续分隔物/锂/聚合物卷输送到层压和贴花转移工位；从所述第一连续分隔物/锂/聚合物卷和所述第二连续分隔物/锂/聚合物卷展开所述第一连续分隔物片材和所述第二连续分隔物片材以呈现所述第一连续锂/聚合物片材和所述第二连续锂/聚合物片材；将所述第一连续锂/聚合物片材和所述第二连续锂/聚合物片材层压到连续铜基材的相应的顶部表面和底部表面上，其中所述第一连续锂层和所述第二连续锂层被设置成与所述相应的顶部表面和底部表面直接接触以形成连续聚合物/锂/铜/锂/聚合物结构；以及从所述连续聚合物/锂/铜/锂/聚合物结构去除所述第一连续聚合物基材和所述第二连续聚合物基材以提供连续锂/铜/锂阳极结构。
22.方案13. 根据方案12所述的方法，其特征在于，所述第一连续锂层和所述第二连续锂层中的每一个为至少200毫米宽。
23.方案14. 根据方案12所述的方法，其特征在于，所述第一连续锂层和所述第二连续锂层中的每一个为至少500毫米宽。
24.方案15. 根据方案14所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：将第三连续分隔物片材施加到所述连续锂/铜/锂阳极结构上的第一连续锂层或第二连续锂层上以形成连续分隔物/锂/铜/锂结构；以及将所述连续分隔物/锂/铜/锂结构卷绕成成品卷。
25.方案16. 根据方案12所述的方法，其特征在于，所述第一连续锂层和所述第二连续锂层中的每一个覆盖所述相应的第一连续聚合物基材和第二连续聚合物基材的整个相应的宽度。
26.方案17. 根据方案12所述的方法，其特征在于，第一离型层设置在所述第一连续锂层与所述第一连续聚合物基材之间，并且第二离型层设置在所述第二连续锂层与所述第二连续聚合物基材之间。
27.方案18. 一种用于制造宽且连续的双面锂金属阳极的方法，包括：通过所述锂的热蒸发在相应的第一连续聚合物基材和第二连续聚合物基材上形成第一连续锂层和第二连续锂层，以便形成相应的第一连续锂/聚合物片材和第二连续锂/聚合物片材，其中所述第一连续锂层和所述第二连续锂层中的每一个为至少200毫米宽，并且其中所述第一连续锂层和所述第二连续锂层中的每一个覆盖所述相应的第一连续聚合物基材和第二连续聚合物基材的整个相应的宽度；将第一连续分隔物片材和第二连续分隔物片材供给到所述第一连续锂/聚合物片材和所述第二连续锂/聚合物片材的相应的第一连续锂层和第二连续锂层上；将所述第一连续锂/聚合物片材和所述第二连续锂/聚合物片材中的每一个与所述相应的第一连续分隔物片材和第二连续分隔物片材一起卷起以形成相应的第一连续分隔物/锂/聚合物卷和第二连续分隔物/锂/聚合物卷；从所述第一连续分隔物/锂/聚合物卷和所述第二连续分隔物/锂/聚合物卷展开所述第一连续分隔物片材和所述第二连续分隔物片材以呈现所述第一连续锂/聚合物片材和所述第二连续锂/聚合物片材；将所述第一连续锂/聚合物片材和所述第二连续锂/聚合物片材层压到连续铜基材的相应的顶部表面和底部表面上，其中所述第一连续锂层和所述第二连续锂层被设置成与所述相应的顶部表面和底部表面直接接触以形成连续聚合物/锂/铜/锂/聚合物结构；从所述连续聚合物/锂/铜/锂/聚合物结构去除所述第一连续聚合物基材和所述第二连续聚合物基材以提供连续锂/铜/锂阳极结构；将第三连续分隔物片材施加到所述连续锂/铜/锂阳极结构上的第一连续锂层或第二连续锂层上以形成连续分隔物/锂/铜/锂结构；以及将所述连续分隔物/锂/铜/锂结构卷绕成成品卷。
28.方案19. 根据方案18所述的方法，其特征在于，所述第一连续锂层和所述第二连续锂层中的每一个为至少500毫米宽。
29.方案20. 根据方案18所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括，在所述卷起步骤与所述展开步骤之间：将所述第一连续分隔物/锂/聚合物卷和所述第二连续分隔物/锂/聚合物卷输送到层压和贴花转移工位。
30.当结合附图时，本教导的以上特征和优点以及其他特征和优点从以下对用于执行如所附权利要求书中限定那样的本教导的一些最佳模式和其他实施例的详细描述中容易显而易见。
附图说明
31.图1是用于制造宽且连续的双面锂金属阳极的系统的示意图。
32.图2-6是示出用于制造宽且连续的双面锂金属阳极的材料的顺序的示意性截面视图。
33.图7是连续锂/聚合物片材的一种构造的示意性底部平面视图。
34.图8是连续锂/聚合物片材的另一种构造的示意性底部平面视图。
35.图9是制造宽且连续的双面锂金属阳极的方法的流程图。
具体实施方式
36.现在参看附图，其中，在若干视图中，相似的标记指示相似的部分，在本文中示出并且描述了用于制造宽且连续的双面锂金属阳极20的方法100。方法100能够提供连续锂金属阳极，所述连续锂金属阳极比使用常规方法生产的宽得多，所述常规方法生产最大宽度限于100至150毫米的阳极。例如，本文中呈现的方法100可用于制造大于200毫米宽或甚至大于500毫米宽的连续双面锂金属阳极20。事实上，如下文详细描述的，通过本文中所描述的方法100生产的锂金属阳极20的宽度仅受用于锂化聚合物基材或载体的(多个)热蒸发室的大小限制。例如，方法100甚至可用于生产宽度超过1米的连续双面锂金属阳极20。
37.图1示出了用于制造宽且连续的双面锂金属阳极20的系统70的示意图，图2-6示出了说明用于制造阳极20的材料的顺序的示意性截面视图，并且图9示出了利用图1的系统70制造阳极20的方法100的流程图。系统70包括两条热蒸发线51,53，以及在两条热蒸发线51,53下游的层压和贴花转移工位54。注意，尽管图1中所示的示例性系统70包括两条分开的热蒸发线51,53，但是本公开的方法100也可由以下的系统执行：在该系统中，两条分开的热蒸发线51,53中的一些或全部组合成单个热蒸发线。例如，第一热蒸发室75和第二热蒸发室76可组合成单个热蒸发室。另外，尽管示例性系统70将两条热蒸发线51,53示为与层压和贴花转移工位54分开，其中，在两条热蒸发线51,53的端部处的材料卷50,52在层压和贴花转移工位54中加叠(duplicate)(例如，被输送到层压和贴花转移工位54)，但在其他构造中，一条或多条热蒸发线51,53和层压和贴花转移工位54可被组合成单个连续生产线。
38.如图1中所示，第一热蒸发线51包括第一热蒸发室75；第一聚合物基材供给辊71，其保持供给到第一热蒸发室75中的第一连续聚合物基材28的卷；以及第一聚合物基材卷取辊73，其接收来自第一热蒸发室75的第一连续聚合物基材28。类似地，第二热蒸发线53包括第二热蒸发室76；第二聚合物基材供给辊72，其保持供给到第二热蒸发室76中的第二连续聚合物基材30的卷；以及第二聚合物基材卷取辊74，其接收来自第二热蒸发室76的第二连续聚合物基材30。热蒸发室75,76中的每一个具有相应的锂22源，其被热蒸发，以便随着连续聚合物基材28,30穿过室75,76而以相应的第一连续锂离层24或第二连续锂层26涂覆或沉积在相应的第一连续聚合物基材28或第二连续聚合物基材30的一侧上。
39.图1沿制造过程示出了各个过程流程点，其由带圆圈的字母"a"到"u"指示。(这些过程流程点在下文中在括号中呈现，如以[a]、[b]等)。在点[a]处，仅呈现了第一连续聚合物基材28，但在第一基材28穿过第一热蒸发室75之后，可看到在点[b]处，第一连续锂层24已经沉积在第一基材28的下侧表面上，因此呈现第一连续锂/聚合物片材32。在点[b]处呈现的材料的截面视图在图2中示出，其可以可选地包括插置于第一连续聚合物基材28与第一连续锂层24之间的第一离型层64。(注意，图2包括指向右侧的虚线箭头，其指示在点[b]处以及在如下所描述的点[n]处向右的过程流动方向。在图2-6中，虚线箭头的向右顺时针和逆时针方向是指图1的过程流程中所示的方向。然而，应该注意的是，这些方向仅仅是示例性的。)
在点[c]处，第一分隔物片材供给辊77供给第一连续分隔物片材46，该第一连续分隔物片材46随着第一连续锂/聚合物片材32被卷起到点[d]处的第一聚合物基材卷取辊73上而可被放置到第一连续锂层24上，因此呈现第一连续分隔物/锂/聚合物卷50。注意，点[d]处的第一聚合物基材卷取辊73也可被称为第一分隔物/锂/聚合物卷取辊73。点[d]处呈现的材料的截面视图在图3中示出，其示出了三个最外材料层，它们围绕第一分隔物/锂/聚合物卷取辊73缠绕。(如下所论述，同样的材料堆叠也发生在[j]点处。)类似地，转向图1的第二热蒸发线53，在点[e]处，仅呈现第二连续聚合物基材30，但在第二基材30穿过第二热蒸发室76之后，可看到，在点[f]处，第二连续锂层26已经沉积在第二基材30的下侧表面上，因此呈现第二连续锂/聚合物片材34。图2中所示的[b]点的材料的截面视图类似地也适用于[f]点(其中附图标记24,28,32和64分别由附图标记26,30,34和66代替)，并且可以可选地包括插置于第二连续聚合物基材30与第二连续锂层26之间的第二离型层66。
[0040]
在点[g]处，第二分隔物片材供给辊78供给第二连续分隔物片材48，该第二连续分隔物片材48随着第二连续锂/聚合物片材34卷起到点[h]处的第二聚合物基材卷取辊74上而可被放置到第二连续锂层26上，因此呈现第二连续分隔物/锂/聚合物卷52。注意，点[h]处的第二聚合物基材卷取辊74也可被称为第二分隔物/锂/聚合物卷取辊74。图3中所示的[d]点的材料的截面视图类似地也适用于[h]点(其中附图标记24,28,46和50分别由附图标记26,30,48和52代替，从而示出了围绕第二分隔物/锂/聚合物卷取辊74缠绕的三个最外材料层，其中，这种相同的材料堆叠也出现在如下所论述的点[k]处。)如图1中所示，第一热蒸发线51和第二热蒸发线53生产相应的第一连续分隔物/锂/聚合物卷50和第二连续分隔物/锂/聚合物卷52。这些卷50,52可被输送到层压和贴花转移工位54。备选地，可省略第一分隔物片材供给辊77和第二分隔物片材供给辊78、第一分隔物片材卷取辊81和第二分隔物片材卷取辊82，以及第一连续分隔物片材46和第二连续分隔物片材48，其中，第一连续锂聚合物片材32和第二连续锂聚合物片材34直接从第一热蒸发室75和第二热蒸发室76延伸到层压和贴花转移工位54中。
[0041]
层压和贴花转移工位54包括在点[i]处的金属基材供给辊80，其保持连续金属基材40卷，并且将其朝向成组的相反的层压辊84供给。在穿过层压辊84之后，连续的金属基材40然后被卷起到金属基材卷取辊90上。如图1中所示，在点[j]和[k]处，第一连续分隔物/锂/聚合物卷50和第二连续分隔物/锂/聚合物卷52被展开，其中第一连续分隔物片材46和第二连续分隔物片材48被剥离并且卷起到在点[l]和[m]处的相应的第一连续分隔物片材卷取辊81和第二连续分隔物片材卷取辊82，并且第一连续锂/聚合物片材32和第二连续锂/聚合物片材34(在点[n]和[o]处)被供给到连续金属基材40的相应的顶部表面36和底部表面38上，其中第一连续锂层24和第二连续锂层26被设置成与顶部表面36和底部表面38直接接触。在穿过层压辊84之后，第一连续锂层24和第二连续锂层26基本上被贴花转移到连续金属基材40上，并且第一连续锂/聚合物片材32和第二连续锂/聚合物片材34与夹在第一连续锂/聚合物片材32与第二连续锂/聚合物片材34之间的连续金属基材40在点[p]处共同形成连续聚合物/锂/金属/锂/聚合物结构42，这在图4中示出。
[0042]
在点[q]和[r]处，设置了第三聚合物基材卷取辊85和第四聚合物基材卷取辊86，它们用于卷起从它们相应的第一连续锂层24和第二连续锂层26剥离的第一连续聚合物基
材28和第二连续聚合物基材30，从而在点[s]处留下如图5中所示的连续锂/金属/锂阳极结构44。这种连续锂/金属/锂阳极结构44的特征也在于前述宽且连续的双面锂金属阳极20。在点[t]处，可设置第三分隔物片材供给辊88，其将第三连续分隔物片材56供给到连续锂/金属/锂阳极结构44上，该连续锂/金属/锂阳极结构被卷起到金属基材卷取辊90(其也可被称为分隔物/锂/金属/锂阳极结构卷取辊90)。并且在点[u]处，第三连续分隔物片材56和连续锂/金属/锂阳极结构44形成连续分隔物/锂/金属/锂结构58，如图6中所示，并且其围绕分隔物/锂/金属/锂阳极结构卷取辊90卷起以形成成品卷60。
[0043]
图7-8示出了图2的连续锂/聚合物片材32的两种不同构造的示意性底部平面视图。在图7中所示的第一构造中，第一连续锂层24具有的第一宽度w1小于第一连续聚合物基材28的宽度w2。该构造还示出了沿第一连续聚合物基材28的长度l的多个无锂间隙62。如果制造方法100是间歇或分批过程(而不是连续过程)，则可产生这些间隙62，在所述间歇或分批过程中，预定长度的第一连续聚合物基材28前进到第一热蒸发室75中，然后锂22被热蒸发，并且然后第一连续聚合物基材28再次前进预定长度(加上由间隙62代表的一些小的附加长度)。注意，尽管图7-8仅示出了与第一连续锂层24和第一连续聚合物基材28相关联的宽度w1、w2、长度l和无锂间隙62，但应当显而易见的是，这些特征也可与第二连续锂层26和第二连续聚合物基材30相关联。备选地，图8中所示的第二构造代表连续过程，其中第一连续聚合物基材28以恒定并且连续的速率前进通过第一热蒸发室75。另外，在第二构造中，第一连续锂层24覆盖第一连续聚合物基材28的整个宽度w2，使得w1＝w2。
[0044]
图9示出了制造宽且连续的双面锂金属阳极20的方法100的流程图。方法100包括，在框110处，热蒸发锂22以在相应的第一连续聚合物基材28和第二连续聚合物基材30上形成第一连续锂层24和第二连续锂层26，以便形成相应的第一连续锂/聚合物片材32和第二连续锂/聚合物片材34。在框160处，第一连续锂/聚合物片材32和第二连续锂/聚合物片材34被层压到连续金属基材40的相应的顶部表面36和底部表面38上，其中，第一连续锂层24和第二连续锂层26被设置成与相应的顶部表面36和底部表面38直接接触以形成连续聚合物/锂/金属/锂/聚合物结构42。并且在框170处，从连续聚合物/锂/金属/锂/聚合物结构42去除第一连续聚合物基材28和第二连续聚合物基材30以提供连续锂/金属/锂阳极结构44。在该方法中，在框170处的去除步骤可在框160的层压步骤之前或之后进行。
[0045]
第一连续锂层24和第二连续锂层26中的每一个可为至少200毫米宽，或可选地为至少500毫米宽，并且连续金属基材40可由铜制成。方法100可进一步包括：在框120处，将第一连续分隔物片材46和第二连续分隔物片材48供给到第一连续锂/聚合物片材32和第二连续锂/聚合物片材34的相应的第一连续锂层24和第二连续锂层26上；在框130处，将第一连续锂/聚合物片材32和第二连续锂/聚合物片材34中的每一个与相应的第一连续分隔物片材46和第二连续分隔物片材48一起卷起以形成相应的第一连续分隔物/锂/聚合物卷50和第二连续分隔物/锂/聚合物卷52；在框140处，将第一连续分隔物/锂/聚合物卷50和第二连续分隔物/锂/聚合物卷52输送到层压和贴花转移工位54；以及在框150处，从第一连续分隔物/锂/聚合物卷50和第二连续分隔物/锂/聚合物卷52展开第一连续分隔物片材46和第二连续分隔物片材48以呈现第一连续锂/聚合物片材32和第二连续锂/聚合物片材34。方法100还可进一步包括：在框180处，将第三连续分隔物片材56施加到连续锂/金属/锂阳极结构44上的第一连续锂层24或第二连续锂层26上，以形成连续分隔物/锂/金属/锂结构58；以
及在框190处，将连续分隔物/锂/金属/锂结构58卷绕成成品卷60。
[0046]
第一连续锂层24和第二连续锂层26中的每一个可包括沿其相应的长度l的相应的多个无锂间隙62，并且可覆盖相应的第一连续聚合物基材28和第二连续聚合物基材30的整个相应的宽度w2。可选地，第一离型层64可设置在第一连续锂层24与第一连续聚合物基材28之间，并且第二离型层66可设置在第二连续锂层26与第二连续聚合物基材30之间。另外，第一连续锂/聚合物片材32和第二连续锂/聚合物片材34可同时形成，诸如通过同时操作的第一热蒸发线51和第二热蒸发线53。
[0047]
根据另一个实施例，一种用于制造连续锂金属阳极20,44的方法100包括：(i)在框110处，热蒸发锂22以在相应的第一连续聚合物基材28和第二连续聚合物基材30上形成第一连续锂层24和第二连续锂层26，以便形成相应的第一连续锂/聚合物片材32和第二连续锂/聚合物片材34；(ii)在框120处，将第一连续分隔物片材46和第二连续分隔物片材48供给到第一连续锂/聚合物片材32和第二连续锂/聚合物片材34的相应的第一连续锂层24和第二连续锂层26上；(iii)在框130处，将第一连续锂/聚合物片材32和第二连续锂/聚合物片材34中的每一个与相应的第一连续分隔物片材46和第二连续分隔物片材48一起卷起以形成相应的第一连续分隔物/锂/聚合物卷50和第二连续分隔物/锂/聚合物卷52；(iv)在框140处，将第一连续分隔物/锂/聚合物卷50和第二连续分隔物/锂/聚合物卷52输送到层压和贴花转移工位54；(v)在框150处，从第一连续分隔物/锂/聚合物卷50和第二连续分隔物/锂/聚合物卷52展开第一连续分隔物片材46和第二连续分隔物片材48以呈现第一连续锂/聚合物片材32和第二连续锂/聚合物片材34；(vi)在框160处，将第一连续锂/聚合物片材32和第二连续锂/聚合物片材34层压到连续铜基材40的相应的顶部表面36和底部表面38上，其中第一连续锂层32和第二连续锂层34被设置成与相应的顶部表面36和底部表面38直接接触以形成连续聚合物/锂/铜/锂/聚合物结构42；以及(vii)在框170处，从连续聚合物/锂/铜/锂/聚合物结构42去除第一连续聚合物基材28和第二连续聚合物基材30以提供连续锂/铜/锂阳极结构44。
[0048]
在该方法100中，第一连续锂层24和第二连续锂层26中的每一个可为至少200毫米宽，或可选地为至少500毫米宽，并且第一连续锂层24和第二连续锂层26中的每一个可覆盖相应的第一连续聚合物基材28和第二连续聚合物基材30的整个相应的宽度w2。该方法可100进一步包括，在框180处，将第三连续分隔物片材56施加到连续锂/铜/锂阳极结构44上的第一连续锂层24或第二连续锂层26上，以形成连续分隔物/锂/铜/锂结构58，并且在框190处，将连续分隔物/锂/铜/锂结构58卷绕成成品卷60。另外，第一离型层64可设置在第一连续锂层24与第一连续聚合物基材28之间，并且第二离型层66可设置在第二连续锂层26与第二连续聚合物基材30之间。
[0049]
根据又一个实施例，一种用于制造宽且连续的双面锂金属阳极20,44的方法100包括：(a)在框110处，通过锂22的热蒸发在相应的第一连续聚合物基材28和第二连续聚合物基材30上形成第一连续锂22层24和第二连续锂22层26，以便形成相应的第一连续锂/聚合物片材32和第二连续锂/聚合物片材34，其中第一连续锂层24和第二连续锂层26中的每一个为至少200毫米宽，并且其中第一连续锂22层24和第二连续锂22层26中的每一个覆盖相应的第一连续聚合物基材28和第二连续聚合物基材30的整个相应的宽度w2；(b)在框120处，将第一连续分隔物片材46和第二连续分隔物片材48供给到第一连续锂/聚合物片材32
和第二连续锂/聚合物片材34的相应的第一连续锂22层24和第二连续锂22层26上；(c)在框130处，将第一连续锂/聚合物片材32和第二连续锂/聚合物片材34中的每一个与相应的第一连续分隔物片材46和第二连续分隔物片材48一起卷起以形成相应的第一连续分隔物/锂/聚合物卷50和第二连续分隔物/锂/聚合物卷52；(d)在框150处，从第一连续分隔物/锂/聚合物卷50和第二连续分隔物/锂/聚合物卷52展开第一连续分隔物片材46和第二连续分隔物片材48以呈现第一连续锂/聚合物片材32和第二连续锂/聚合物片材34；(e)在框160处，将第一连续锂/聚合物片材32和第二连续锂/聚合物片材34层压到连续铜基材40的相应的顶部表面36和底部表面38上，其中第一连续锂22层24和第二连续锂22层26被设置成与相应的顶部表面36和底部表面38直接接触以形成连续聚合物/锂/铜/锂/聚合物结构42；(f)在框170处，从连续聚合物/锂/铜/锂/聚合物结构42去除第一连续聚合物基材28和第二连续聚合物基材30以提供连续锂/铜/锂阳极结构44；(g)在框180处，将第三连续分隔物片材56施加到连续锂/铜/锂阳极结构44上的第一连续锂层24或第二连续锂层26上，以形成连续分隔物/锂/铜/锂结构58；以及(h)在框190处，将连续分隔物/锂/铜/锂结构58卷绕成成品卷60。
[0050]
方法100可进一步包括，在框140处的卷起步骤130与展开步骤150之间，将第一连续分隔物/锂/聚合物卷50和第二连续分隔物/锂/聚合物卷52输送到层压和贴花转移工位54。另外，第一连续锂层24和第二连续锂层26中的每一个可为至少500毫米宽。
[0051]
如上所述，本文中所描述的方法100能够生产具有至少200毫米(mm)宽的宽度w1的连续双面锂金属阳极20,44。
[0052]
以上的描述旨在为说明性的而非限制性的。尽管本文中所描述的材料的尺寸和类型旨在说明性的，但它们绝不是限制性的并且是示例性实施例。在以下权利要求中，用语"第一"、"第二"、"顶部"、"底部"等的使用仅用作标签，而不旨在对其对象施加数字或位置要求。如本文中所使用的，以单数形式列举并且前面有单词"一"或"一个"的元件或步骤应被理解为不排除此类元件或步骤的复数，除非明确指出此类排除。另外，短语"a和b中的至少一个"和短语"a和/或b"应分别被理解为意指"仅a、仅b或a和b两者"。再者，除非明确相反地指出，否则"包括"或"具有"具有特定属性的一个或多个元件的实施例可包括不具有该属性的附加的此类元件。并且当本文中使用诸如"基本上"和"一般"等广义描述性副词来修饰形容词时，这些副词的意思是"通常"、"主要"、"大部分"、"在很大程度上"、"在大的程度上"和/或"在100%的可能范围中至少51%到99%"，并不一定意味着"完全"、"全部"、"严格"、"整个"或"100%"。另外，在本文中可使用词语"接近"来描述对象或其部分相对于另一个对象或其部分的位置，和/或描述两个对象或其相应的部分相对于彼此的位置关系，并且可指示"附近"、"相邻"、"接近"、"靠近"、"在"等。
[0053]
本书面描述使用包括最佳模式在内的示例来使本领域中技术人员能够根据本公开制造和使用装置、系统和物质组合物，并且执行方法。包括等同物在内的所附的权利要求书限定了本公开的范围。

技术特征：
1.一种用于制造连续锂金属阳极的方法，包括：热蒸发锂以在相应的第一连续聚合物基材和第二连续聚合物基材上形成第一连续锂层和第二连续锂层，以便形成相应的第一连续锂/聚合物片材和第二连续锂/聚合物片材；将所述第一连续锂/聚合物片材和所述第二连续锂/聚合物片材层压到连续金属基材的相应的顶部表面和底部表面上，其中所述第一连续锂层和所述第二连续锂层被设置成与所述相应的顶部表面和底部表面直接接触以形成连续聚合物/锂/金属/锂/聚合物结构，以及从所述连续聚合物/锂/金属/锂/聚合物结构去除所述第一连续聚合物基材和所述第二连续聚合物基材以提供连续锂/金属/锂阳极结构。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一连续锂层和所述第二连续锂层中的每一个为至少200毫米宽。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一连续锂层和所述第二连续锂层中的每一个为至少500毫米宽。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连续金属基材由铜制成。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：将第一连续分隔物片材和第二连续分隔物片材供给到所述第一连续锂/聚合物片材和所述第二连续锂/聚合物片材的相应的第一连续锂层和第二连续锂层上；将所述第一连续锂/聚合物片材和所述第二连续锂/聚合物片材中的每一个与所述相应的第一连续分隔物片材和第二连续分隔物片材一起卷起以形成相应的第一连续分隔物/锂/聚合物卷和第二连续分隔物/锂/聚合物卷；将所述第一连续分隔物/锂/聚合物卷和所述第二连续分隔物/锂/聚合物卷输送到层压和贴花转移工位；以及从所述第一连续分隔物/锂/聚合物卷和所述第二连续分隔物/锂/聚合物卷展开所述第一连续分隔物片材和所述第二连续分隔物片材以呈现所述第一连续锂/聚合物片材和所述第二连续锂/聚合物片材。6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：将第三连续分隔物片材施加到所述连续锂/金属/锂阳极结构上的第一连续锂层或第二连续锂层上以形成连续分隔物/锂/金属/锂结构；以及将所述连续分隔物/锂/金属/锂结构卷绕成成品卷。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一连续锂层和所述第二连续锂层中的每一个都包括沿其相应的长度的相应的多个无锂间隙。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述去除步骤在所述层压步骤之前或之后进行。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一连续锂层和所述第二连续锂层中的每一个覆盖所述相应的第一连续聚合物基材和第二连续聚合物基材的整个相应的宽度。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一离型层设置在所述第一连续锂层与所述第一连续聚合物基材之间，并且第二离型层设置在所述第二连续锂层与所述第二连续聚合物基材之间。

技术总结
一种用于制造宽且连续的双面锂金属阳极的方法，包括：热蒸发锂以在相应的第一和第二连续聚合物基材上形成第一和第二连续锂层，以便形成相应的第一和第二连续锂/聚合物片材。将第一和第二连续锂/聚合物片材层压到可由铜制成的连续金属基材的相应的顶部表面和底部表面上，其中第一和第二连续锂层被设置成与相应的顶部表面和底部表面直接接触以形成连续聚合物/锂/金属/锂/聚合物结构。然后，从连续聚合物/锂/金属/锂/聚合物结构去除第一和第二连续聚合物基材，以提供连续锂/金属/锂阳极结构。第一和第二连续锂层中的每一个可为至少200毫米宽，并且可覆盖相应的第一和第二连续聚合物基材的整个相应宽度。聚合物基材的整个相应宽度。聚合物基材的整个相应宽度。


技术研发人员：W
受保护的技术使用者：通用汽车环球科技运作有限责任公司
技术研发日：2022.10.20
技术公布日：2023/9/20