CN116864825A - 阴极连续固态电池的制作方法、系统和固态电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种阴极连续固态电池的制作方法、系统和固态电池，涉及固态电池技术领域，该方法首先制备正极片料带和负极片料带，再将负极片料带切割形成负极片单体后与正极片料带进行复合形成复合叠片料带，将复合叠片料带叠片形成电芯并压实。其中，正极片料带或负极片料带表面设置有电解固态层，且电解固态层与负极片单体的尺寸一致。相较于现有技术，本发明采用连续的正极片料带，实现连续叠片，能够大幅提升制作效率，通过对使正负极及电解质进行复合，消除了各组分之间的缝隙，解决了固态电池的界面问题，而且在电芯入壳抽真空后不会有多余的悬空电解质，因此短路风险小，安全性高。

Description

阴极连续固态电池的制作方法、系统和固态电池

技术领域

本发明涉及固态电池技术领域，具体而言，涉及一种阴极连续固态电池的制作方法、系统和固态电池。

背景技术

固态电池目前因受到电解质离子电导率、界面物理接触差以及界面反应产生不利离子传输的界面层等问题还无法进行大规模的应用。

经发明人调研发现，目前固态电池的制作方式及工艺还未有明确的方式，国内外制作方式各异，且固态电解质是像传统电池的隔膜一样单独个体存在或是像极片活性涂层一样事先涂覆在极片上，未有统一的方式。而实验阶段的制作方式为将固态电解质涂覆在正极片或负极片表面，后续裁成单片，再与单片负极片或是正极片一层层叠加，最后再压实，其制作效率慢，并且未经过复合，固态电池工作通过颗粒间接触，各组分间存在缝隙，容易出现界面问题。且叠片时需要将正负极片每一片都切成电芯相应大小，无法连续送片，对切刀要求较高，且每一个正极片或是负极片都有两个切口，更容易使切刀磨损，极片更容易产生毛刺。

并且，常规技术中，为了保证overhang，电解固态层的长度和宽度方向上大于负极片，且负极片大于正极片，但在电芯入壳抽真空后，其多余悬空的电解质容易撕裂，并且拉扯周边的固态电解质，导致撕裂范围扩大到正负极片的接触面区，容易导致短路，安全性差。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种阴极连续固态电池的制作方法、系统和阴极连续固态电池，其能够实现阴极连续送料，无需将正负极片均切成单体结构，大幅提升了制作效率，也减少了切刀磨损和毛刺现象，且安全性高，在电芯入壳抽真空后能够避免短路。同时通过加热辊压方式对使正负极及电解质进行复合，消除了各组分之间的缝隙，解决了固态电池的界面问题。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种阴极连续固态电池的制作方法，包括：

制备连续输送的正极片料带；

制备负极片料带；

将所述负极片料带切割形成负极片单体；

将所述负极片单体和所述正极片料带进行加热辊压，以形成复合叠片料带；

将所述复合叠片料带叠片形成电芯；

压实所述电芯；

其中，所述正极片料带或所述负极片料带的表面设置有间隔分布的电解固态层，所述电解固态层的尺寸与所述负极片单体的尺寸一致。

在可选的实施方式中，所述正极片料带的表面设置有间隔分布的电解固态层，制备连续输送的正极片料带的步骤，包括：

制备正极片，所述正极片包括正极集流片、正极活性物质层和绝缘框架，所述正极活性物质层涂覆形成于所述正极集流片的两侧表面，所述绝缘框架设置在所述正极活性物质层的周围；

在所述正极片的两侧转印电解固态层；

利用激光或机械方式间隔沿所述绝缘框架去除所述电解固态层，以形成分隔区，所述分隔区延伸至所述正极集流片的表面；

在所述分隔区中形成绝缘层；

其中，所述绝缘框架的尺寸与所述电解固态层的尺寸相适配。

在可选的实施方式中，制备正极片的步骤，包括：

在正极集流片的表面制作连续分布的绝缘结构框；

在所述绝缘结构框内涂覆正极活性物质，以形成正极活性物质层；

通过对辊辊压使得形成所述正极活性物质层的涂层厚度均匀。

在可选的实施方式中，制备正极片的步骤，包括：

在正极集流片的表面间隔涂覆正极活性物质，并形成间隔分布的正极活性物质层；

在所述正极活性物质层的边缘制作绝缘结构框；

通过对辊辊压使得形成所述正极活性物质层的涂层厚度均匀。

在可选的实施方式中，制备正极片的步骤，包括：

将提前制备的绝缘结构框贴合在正极集流片的表面；

在所述绝缘结构框内涂覆正极活性物质，以形成正极活性物质层；

通过对辊辊压使得形成所述正极活性物质层的涂层厚度均匀。

在可选的实施方式中，在所述正极片的两侧转印电解固态层的步骤，包括：

提供固态电解质膜，所述固态电解质膜包括基膜和位于基膜表面且连续分布的固态电解层；

采用对辊转印方式将所述基膜上的所述电解固态层转印到所述正极片的两侧表面。

在可选的实施方式中，所述负极片料带的表面设置有间隔分布的电解固态层，制备负极片料带的步骤，包括：

制备负极膜，所述负极膜包括负极活性物质层；

在负极膜的一侧表面转印形成电解固态层，以形成负极复合膜；

将所述负极复合膜复合至负极集流片的两侧，其中所述负极集流片与所述负极膜背离所述电解固态层的一侧相接合。

在可选的实施方式中，在负极膜的一侧表面转印形成电解固态层的步骤，包括：

提供一固态电解质膜，所述固态电解质膜包括基膜和位于所述基膜表面且连续分布的电解固态层；

采用对辊转印方式将所述基膜上的所述电解固态层连续转印到所述负极膜的一侧表面，形成负极复合膜。

在可选的实施方式中，将所述复合料带叠片形成电芯的步骤，包括：

沿所述分隔区折弯所述复合料带；

将所述复合料带摆叠形成电芯。

在可选的实施方式中，将所述复合料带叠片形成电芯的步骤，包括：

裁切所述复合料带，以形成单体复合片；

将多个所述单体复合片依次堆叠形成电芯。

第二方面，本发明提供一种阴极连续固态电池的制作系统，适用于如前述实施方式所述的阴极连续固态电池的制作方法，包括：

正极输送机构，所述正极输送机构用于连续输送正极片料带；

负极输送机构，所述负极输送机构用于输送负极片料带，并将所述负极片料带切割形成负极片单体；

辊压热复合机构，设置在所述负极输送机构和所述正极输送机构的出料侧，用于将所述负极片单体与所述正极片料带进行加热辊压，并形成复合叠片料带；

叠片机构，设置在所述辊压热复合机构的出料侧，用于将所述复合叠片料带叠片形成电芯；

热压机构，设置在所述叠片机构的出料侧，用于压实所述电芯；

其中，所述正极片料带或所述负极片料带的表面设置有间隔分布的电解固态层，所述电解固态层的尺寸与所述负极片单体的尺寸一致。

第三方面，本发明提供一种阴极连续固态电池，采用如前述实施方式任一项所述的阴极连续固态电池的制作方法制备而成。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

本发明实施例提供的阴极连续固态电池的制作方法，首先制备连续输送的正极片料带，然后制备负极片料带，再将负极片料带切割形成负极片单体，将负极片单体与正极片料带进行加热辊压，从而形成复合叠片料带，将复合叠片料带叠片形成电芯，最后压实电芯完成固态电池的制作。其中，正极片料带或负极片料带表面设置有间隔分布的电解固态层，且电解固态层的尺寸与负极片单体的尺寸一致。相较于现有技术，本发明通过制备连续输送的正极片料带，无需对正极片料带进行连续切割，仅仅需要在电芯叠片完成后进行切割，减少了切刀磨损和毛刺现象，并且连续送片能够大幅提升制作效率，而且叠片时负极片单体和电解固态层尺寸一致，因此在电芯入壳抽真空后不会有多余的悬空电解质，因此短路风险小，安全性高。同时通过加热辊压方式对使正负极及电解质进行复合，消除了各组分之间的缝隙，解决了固态电池的界面问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的阴极连续固态电池的制作方法的步骤框图；

图2为图1中步骤S1制备的正极片料带的在第一视角下的结构示意图；

图3为图1中步骤S1制备的正极片料带的在第二视角下的结构示意图；

图4为采用第一种方式制备正极片的工艺流程图；

图5为本发明第一实施例中两级对辊转印工艺示意图；

图6为图1中步骤S2制备的负极片料带的结构示意图；

图7为本发明第一实施例提供的阴极连续固态电池的制作系统的结构示意图；

图8为图7中负极输送机构和正极输送机构的结构示意图；

图9为图7中叠片机构的结构示意图；

图10为本发明第一实施例中制备的电芯的结构示意图；

图11本发明第二实施例提供的阴极连续固态电池的制作系统的局部结构示意图；

图12为本发明第二实施例提供的阴极连续固态电池的制作系统的结构示意图；

图13为本发明第三实施例中负极复合膜的结构示意图；

图14为本发明第三实施例中对辊转印工艺的示意图；

图15为本发明第三实施例中制备负极片料带的工艺示意图；

图16为第三实施例中采用堆叠工艺的示意图；

图17为图16中的局部放大示意图。

图标：100-阴极连续固态电池的制作系统；110-正极输送机构；111-正极放料组件；112-正极传输辊；113-正极纠偏组件；114-正极缺陷检测组件；115-正极张力控制组件；120-负极输送机构；121-负极放料组件；122-负极传输辊；123-负极纠偏组件；124-负极张力控制组件；125-负极缺陷检测组件；126-负极片切刀组件；127-负极剔废件；128-过渡驱动组件；130-辊压热复合机构；140-叠片机构；141-叠台；142-料带切断组件；143-叠片驱动组件；144-叠片裁切组件；145-机械手；150-热压机构；160-CCD包覆检测机构；170-长度检测组件；180-缓存组件；200-正极片料带；210-正极集流片；220-正极活性物质层；230-绝缘结构框；240-电解固态层；250-分隔区；260-绝缘层；300-负极片料带；310-负极集流片；320-负极活性物质层；330-负极膜；400-电芯。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

正如背景技术中所公开的，现有技术中常规的固态电池制作通常都在实验阶段，未有明确的规模式生产工艺，其实验阶段的制作方式为将固态电解质采用涂覆方式涂覆在正极片表面，然后裁切成单片，然后再与裁切成单片的负极片一层层叠加，最后再压实，其制作效率慢。并且，在堆叠后，为了保证overhang，常规技术中的固态电解质的长度和宽度方向上大于负极片，且负极片大于正极片，但在电芯入壳抽真空后，其多余悬空的电解质容易撕裂，并且拉扯周边的固态电解质，导致撕裂范围扩大到正负极片的接触面区，容易导致短路。常规工艺中的固态电池的各组分未经过复合，由于固态电池工作通过颗粒间接触，各组分间存在缝隙，容易出现界面问题。

进一步地，常规技术中的叠片技术，会导致极片边缘处的正极片铝箔和负极片铜箔发生有直接接触的风险，影响电芯安全。

为了解决上述问题，本发明提供了一种新型的阴极连续固态电池的制作方法、系统和固态电池，需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

第一实施例

请参见图1至图10，本实施例提供了一种阴极连续固态电池的制作方法，用于制备固态电池，并适用于阴极连续固态电池的制作系统100，该方法能够实现正极片的连续送料，无需将正极片切割成单体结构，大幅提升了制作效率，同时也减少了切刀磨损和毛刺现象，并且安全性更好，在电芯400入壳抽真空后能够避免短路。同时通过加热辊压方式对使正负极及电解质进行复合，避免由于固态电池工作通过颗粒间接触，各组分间存在缝隙，解决了固态电池的界面问题。

本发明提供的阴极连续固态电池的制作方法，包括以下步骤：

S1：制备连续输送的正极片料带200。

结合参见图2和图3，在本实施例中，正极片料带200的表面设置有间隔分布的电解固态层240，从而使得正极片料带200为复合正极片，制备连续输送的正极片料带200的过程中，可以首先制备正极片，该正极片包括正极集流片210、正极活性物质层220和绝缘框架，正极活性物质层220涂覆形成于正极集流片210的两侧表面，绝缘框架设置在正极活性物质层220的周围；然后在正极片的两侧转印电解固态层240，再利用激光或机械方式间隔沿绝缘框架去除电解固态层240，以形成分隔区，分隔区延伸至正极集流片210的表面；最后在分隔区中形成绝缘层260，其中，绝缘框架尺寸与电解固态层240的尺寸相适配。

需要说明的是，此处正极活性物质层220的材料可以是钴酸锂(LCO)、锰酸锂(LMO)、磷酸铁锂(LFP)、碳酸锂、三元材料(镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂)等可作为锂电池正极材料中的一种或几种。

具体而言，在一些实施例中，参见图4，可以采用如下第一种方式来制备正极片：首先在正极集流片210的表面制作连续分布的绝缘结构框230；然后在绝缘结构框230内涂覆正极活性物质，以形成正极活性物质层220；最后通过对辊辊压使得形成正极活性物质层220的涂层厚度均匀；其中，绝缘结构框230的尺寸与正极活性物质层220的尺寸相适配，即正极活性物质层220能够恰好填满整个绝缘结构框230的内部。

在采用第一种方式实际制备正极片时，首先正极片的初始来料为正极集流片210，即正极铝箔，然后可以根据所需电芯400尺寸，确定正极片外边框的大小，然后通过点胶设备或狭缝涂布的方式，在正极集流片210的表面制作连续分布的绝缘结构框230，该绝缘结构框230可以是胶或者其他绝缘填充物。然后通过狭缝间隙涂布的方式，在绝缘结构框230内涂覆正极活性物质，然后通过对辊辊压，使得正极集流片210表面的涂层厚度均匀，形成带有正极活性物质层220的正极片。

在一些实施例中，也可以采用如下第二种方式来制备正极片：首先在正极集流片210的表面间隔涂覆正极活性物质，并形成间隔分布的正极活性物质层220；然后在正极集流的边缘或正极活性物质层220的边缘制作绝缘结构框230；再通过对辊辊压使得形成正极活性物质层220的涂层厚度均匀；其中，绝缘结构框230的尺寸与负极片单体的尺寸相适配，即绝缘结构框230恰好就爱那个正极活性物质层220囊括在内。

在采用第二种方式实际制备正极片时，首先正极片的初始来料为正极集流片210，即正极铝箔，然后可以根据所需电芯400尺寸确定正极活性物质的涂覆区域，然后通过狭缝间隙涂布的方式，在正极集流片210的表面涂覆正极活性物质，形成正极活性物质层220。然后通过点胶设备或狭缝涂布方式，在正极集流片210的边缘或正极活性物质层220的外边缘区域涂覆胶或其他填充物，再通过对辊辊压，使得正极集流片210的表面涂层厚度均匀。

在一些实施例中，也可以采用如下第三种方式来制备正极片：首先将提前制备的绝缘结构框230贴合在正极集流片210的表面，然后在绝缘结构框230内涂覆正极活性物质，以形成正极活性物质层220，再通过对辊辊压使得形成正极活性物质层220的涂层厚度均匀；其中，绝缘结构框230的尺寸与负极片单体的尺寸相适配。

在采用第一种方式实际制备正极片时，首先可以按照电芯400尺寸大小，确定边缘边框的尺寸，然后使用模具成型做出绝缘结构框230，该绝缘结构框230为高分子材料，然后将该绝缘结构框230贴合在正极集流片210上，然后通过狭缝间隙涂布，在绝缘结构框230内涂覆正极活性物质，最后通过对辊辊压，使得正极集流片210表面涂层厚度均匀。

在制备完成正极片后，结合参见图5，可以继续完成正极片料带200即复合正极片的制作，首先提供固态电解质膜，固态电解质膜包括基膜和位于基膜表面且连续分布的固态电解层；然后采用两级对辊转印方式将基膜上的电解固态层240转印到正极片的两侧表面。

具体地，正极片的正极集流片210两侧表面涂有等厚的正极活性物质层220及绝缘结构框230，活性物质涂覆在绝缘结构框230内部；根据电芯400尺寸，正极集流片210表面胶质边框围成的大小即单片负极片的大小，且边框与边框连续排布。然后采用两级对辊转印方式将基膜上的固态电解质转印到正极片的两侧，电解质均匀的覆盖在绝缘结构框230及内部的正极活性物质层220上，且两侧的电解固态层240布置以正极片轴线对称分布。

在正极片的两侧转印固态电解质后，根据电芯400尺寸要求，确定两相邻的绝缘结构框230分隔区位置，使用激光或是机械方式，去除正极集流片210上的涂层和部分绝缘结构框230，使相邻涂层间隔排布，形成分隔区250，该分隔区250的间隔宽度为0.5-2mm，并在分隔区250的铜箔上做一层绝缘层260，得到复合正极片。

需要说明的是，在制备完成正极片料带200后，需要完成正极片料带200的上料，将正极片料带200上料在正极输送机构110上。

S2：制备负极片料带300。

在本实施例中，结合参见图6，负极片料带300包括负极集流片310和涂覆在负极集流片310两侧的负极活性物质层320，其中负极集流片310可以是铜箔，负极活性物质层320作为涂层在铜箔上连续均匀涂覆。在实际制备负极片料带300时，可以通过在负极集流片310的两侧表面涂覆负极活性物质层320的方式制备。

需要说明的是，在制备完成负极片料带300后，需要完成负极片料带300的上料，将负极片料带300上料在负极输送机构120上。并且，步骤S1和步骤S2可以同步进行。

S3：将负极片料带300切割形成负极片单体。

具体而言，可以利用负极输送机构120，将负极片料带300切割形成负极片单体，该负极片单体的尺寸与正极片料带200上电解固态层240的尺寸一致，并将切割后的负极片单体输送至辊压热复合机构130。

S4：将负极片单体和正极片料带200进行加热辊压，以形成复合叠片料带。

具体而言，通过辊压热复合机构130来实现对正极片料带200和负极片单体的加热辊压，其中辊压热复合机构130能够产生约500MPa的压强，将相邻的正极片料带200上的电解固态层240与负极片单体上的负极活性物质层320进行压合，从而形成复合叠片料带。

S5：将复合叠片料带叠片形成电芯400。

具体而言，通过叠片机构140实现复合叠片料带的叠片，从而形成电芯400。其中叠片时可以采用摆叠或堆叠工艺，在采用摆叠工艺时，可以首先沿分隔区250折弯复合叠片料带，然后将复合叠片料带摆叠形成电芯400，此时分隔区250中的正极集流片210处于折弯状态，由于分隔区250中设置有绝缘层260，因此此时负极集流片310不会与正极集流片210直接接触，避免了短路风险。

在实际叠片完成后，负极片单体和电解固态层240以及正极活性物质层220的尺寸一致，指的是其长度和宽度方向上均一致，而此时的正极活性物质层220相对内缩，即缩限在绝缘结构框230内部，从而实现了overhang，使正负极片在同等尺寸下依然满足阳包阴的要求，并且绝缘框架能够起到结构支撑作用，避免了电解质的悬空，减少固态电解质撕裂风险。

S6：压实电芯400。

具体而言，可以通过热压机构150，将摆叠或堆叠完成的电芯400进行压合。

本实施例提供的阴极连续固态电池的制作方法，提出了一种新的工艺方式制作固态电池，通过复合正极片和负极片单体辊压热复合，即能满足固态电解质复合时压力大于500MPa的要求以及热压温度300℃的要求，通过摆叠的方式叠成电芯400，提升了固态电芯400制作效率，适合大规模的生产。

此外，本实施例中提出了三种正极片料带200的制作方式，本实施例中将负极片单体与正极活性物质层220和电解固态层240尺寸做的一样大，且为了保证overhang，正极活性物质层220多出的边缘不涂活性物质而是使用PVDF胶或是其它填充物形成的绝缘框架替代，该处的填充物与活性物质涂层等厚，使正负极片在同等尺寸下依然满足阳包阴的要求，同时也避免了电解质的悬空，减少固态电解质撕裂风险。

并且，本实施例中正极片料带200为连续送片，负极片料带300切成预定尺寸的负极片单体与正极片料带200的电解质层贴合；制备单个电芯400时，正极片料带200只切两次，即在叠片时，正极片料带200除收尾片有切断，其余片都是连续叠成电芯400，无需多次切割，提升了制作效率，减少了毛刺现象。此外，为了保证正极片料带200能连续不切断叠片，正极片料带200的涂层在正极集流片210两侧间隔涂覆，相邻涂层间隔处形成分隔区250，分隔区250内的铜箔表面做有一层绝缘层260，在相邻复合片沿分隔区250左右摆叠时，避免出现负极集流片310与正极集流片210接触的情况。

结合参见图7，本实施例还提供了一种阴极连续固态电池的制作系统100，适用于如前述的阴极连续固态电池的制作方法，该提供包括正极输送机构110、负极输送机构120、辊压热复合机构130、叠片机构140和热压机构150，正极输送机构110用于连续输送正极片料带200；负极输送机构120用于输送负极片料带300，并将负极片料带300切割形成负极片单体；辊压热复合机构130设置在负极输送机构120和正极输送机构110的出料侧，用于将负极片单体与正极片料带进行加热辊压，并形成复合叠片料带；叠片机构140设置在两级辊压热复合机构130的出料侧，用于将复合叠片料带叠片形成电芯400；热压机构150设置在叠片机构140的出料侧，用于压实电芯400；其中，正极片料带200的表面设置有间隔分布的电解固态层240，电解固态层240的尺寸与负极片单体的尺寸一致。

在本实施例中，负极输送机构120、正极输送机构110、辊压热复合机构130、叠片机构140和热压机构150均可以设置在一安装架上，实现位置固定，其中负极输送机构120可以是两个，且呈上下分布，具体可以参考图示中的相对位置。

参见图8，正极输送机构110包括沿正极片料带200输送方向依次设置的正极放料组件111、正极传输辊112、正极纠偏组件113、正极缺陷检测组件114和正极张力控制组件115，正极片料带200需提前布设于整个系统，正极放料组件111用于放卷提前上料完成的正极片料带200，正极传输辊112设置在正极放料组件111的出料侧，用于传输正极片料带200。正极纠偏组件113设置在正极传输辊112的出料侧，用于对正极片料带200进行位置纠偏。正极缺陷检测组件114设置在正极纠偏组件113的出料侧，用于对正极片料带200进行缺陷检测。正极张力控制组件115设置在正极缺陷检测组件114的出料侧，用于对正极片料带200进行张力控制。

在本实施例中，正极片料带200需要提前布设于整个系统，整个系统运转需要驱动正极片料带200连续走料，其在进入辊压热复合机构130之前，经过正极张力控制组件115，使得正极片料带200在传输过程中平稳，避免因在加减速过程中因力值不稳定，造成正极片料带200断带或是拉伸变形，进而影响复合。在正极片料带200运行过程中通过正极纠偏组件113，时时保证正极片料带200的横向位置的精度，避免跑偏。并且在正极输送机构110中的正极缺陷检测机构在检测到正极片料带200存在缺陷，不会在传输过程中断，而是通过持续记录该位置会出现在哪个电芯400，在叠台141位置将该电芯400剔除。

负极输送机构120包括沿负极片料带300输送方向依次设置的负极放料组件121、负极传输辊122、负极纠偏组件123、负极张力控制组件124、负极缺陷检测组件125、负极片切刀组件126、负极剔废件127以及过渡驱动组件128，负极放料组件121用于放卷提前上料完成的负极片料带300，负极传输辊122设置在负极放料组件121的出料侧，用于传输负极片料带300。负极纠偏组件123设置在负极传输辊122的出料侧，用于对负极片料带300进行位置纠偏。负极缺陷检测组件125设置在负极纠偏组件123的出料侧，用于对负极片料带300进行缺陷检测。负极张力控制组件124设置在负极缺陷检测组件125的出料侧，用于对负极片料带300进行张力控制。负极切刀组件设置在负极烘箱的出料侧，用于对负极片料带300进行切割，以形成负极片单体。负极剔废件127用于剔除有缺陷的负极片。过渡驱动组件设置在负极切刀组件的出料侧，能够降低负极切刀组件的直线行走速度，128同时也避免了当上下负极片料带300同时对称供片时出现撞击的事故。

负极片料带300经过负极切刀组件后，送入过渡驱动组件128，通过入料辊将负极片单体咬入并驱动负极片单体与复合负极片预贴合，经过导向板，进入辊压热复合机构130，该机构提供500MPa压力，及300℃的温度，使负极片单体上下交替地与正极片料带200上的电解质层粘合。

参见图9，叠片机构140包括叠台141、料带切断组件142和叠片驱动组件143，料带切断组件142设置在辊压热复合机构130的出料侧并位于叠台141上方，用于在叠片完成后切断复合叠片料带上的正极集流片210，叠片驱动组件143设置在料带切断组件142的出料侧，并位于叠台141上方，用于驱动复合叠片料带朝向叠台141摆叠下落，叠台141用于容纳摆叠下落的复合叠片料带。

在本实施例中，料带切断组件142与辊压热复合机构130之间还设置有CCD包覆检测机构160，该CCD包覆检测机构160用于检测正极活性物质层220、电解固态层240、负极片单体的四个位置的对齐度(负极片单体、正极活性物质层220、固态电解层的尺寸一致)；如检测到单边过大或是过小，则通过系统反馈，自动调整纠偏机构和送片速度，进行补偿。

在本实施例中，料带切断组件142与辊压热复合机构130之间还依次设置有长度检测组件170和缓存组件180，长度检测组件170用于时时检测运行的长度，间接的匹配位置信息，为热复合辊压送片位置及时间，提供一定的校核纠正反馈；在设备加减速运行时通过缓存组件180来保持张力的恒定，并且叠台141端和辊压端速度不一致时，有一定的缓存长度，弥补一定时间段的速度差异。当检测到已经到达一个电芯400完整的长度时，料带切断组件142将开始移动，追上切断位置，即最终片与下一复合叠片料带间的分隔区250，进行切断。最后在叠台141位置通过钟摆式简谐运动，将复合叠片料带快速的叠成电芯400；整个设备无停顿，可在高速下运行，单片制作仅需0.25s。通过叠台141后的电芯400，再通过移栽机械手145或是转运平台将电芯400移至热压机构150，该机构产生较大的等压约500MPa作用下，将相邻复合片间的负极片单体与固态电解质压合，并且对整个电芯400进行矫平，保证电芯400高度的稳定。

需要说明的是，本实施例中辊压热复合机构130的压辊为可加热辊，其运行时辊加热温度为300℃，施加在复合叠片料带上的压力为500MPa。正极片料带200在包覆负极片单体时负极片的有效嵌锂区大于正极片料带200的有效脱锂区，虽然负极片单体的负极活性物质层320与正极片料带200的绝缘结构框230大小一致，但是正极活性物质层220四周距边缘一定区域涂有胶或是其它填充物质形成的绝缘结构框230，该区域与负极活性物质层320不发生反应，有效的减少后续电池使用过程中，负极片与正极片直接接触的风险。同时电解固态层240与负极片单体等大小，也保证了电解固态层240不会在抽真空或是长期循环过程中出现破损或撕裂的情况。

在本实施例中，参见图10，叠成的电芯400从上到下各层依次为电解固态层240、正极活性物质层220、正极集流片210、正极活性物质层220、电解固态层240、负极活性物质层320、负极集流片310、负极活性物质层320，该组合为单复合片组成，然后根据所需层数，再依次重复进行排布，排布完成后，需保证单个电芯400最上层和最下层都需是电解质层包覆整个电芯400。每个单复合片摆叠折弯处为正极片集流体，并做有绝缘层260，在沿分隔区250折弯堆叠时，能避免正负极集流片310有接触的可能性。

综上所述，本实施例提供的阴极连续固态电池的制作方法和系统，首先制备连续输送的正极片料带200，然后制备负极片料带300，再将负极片料带300切割形成负极片单体，将负极片单体与正极片料带200进行加热辊压，从而形成复合叠片料带，将复合叠片料带叠片形成电芯400，最后压实电芯400完成固态电池的制作。其中，正极片料带200或负极片料带300表面设置有间隔分布的电解固态层240，且电解固态层240的尺寸与负极片单体的尺寸一致。相较于现有技术，本发明通过制备连续输送的正极片料带200，无需对正极片料带200进行连续切割，仅仅需要在电芯400叠片完成后进行切割，减少了切刀磨损和毛刺现象，并且连续送片能够大幅提升制作效率，而且叠片时负极片单体和电解固态层240尺寸一致，因此在电芯400入壳抽真空后不会有多余的悬空电解质，因此短路风险小，安全性高。

第二实施例

结合参见图11和图12，本实施例提供了一种阴极连续固态电池的制作方法，其基本步骤和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。

在本实施例中，与第一实施例的不同之处在于步骤S5，本实施例中的步骤S5包括将复合叠片料带叠片形成电芯400，具体地，可以采用堆叠方案形成电芯400，具体地，可以利用叠片机构140首先沿复合叠片料带中分隔区250裁切复合叠片料带，以形成单体复合片；然后将多个单体复合片依次堆叠形成电芯400。

当然，在本发明其他较佳的实施例中，此处制备复合料带时，也可以无需在正极片料带200的表面制备形成凹陷的分隔区250，而在后续裁切复合料带时一并进行裁切。同时，在进行堆叠时，也可以无需切断负极片料带300，而在后续裁切复合料带时一并进行裁切，从而节省工序和部件。

本实施例还提供了一种阴极连续固态电池的制作系统100，其基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。

在本实施例中，叠片机构140包括叠片裁切组件144、机械手145和转运移栽组件(图未示)，叠片裁切组件144设置在辊压热复合机构130的出料侧，用于沿复合叠片料带中给你槽裁切复合叠片料带，以形成单体复合片，机械手145设置在叠片裁切组件144的出料侧，用于将单体复合片依次堆叠形成电芯400，转运移栽组件设置在机械手145的出料侧，用于将电芯400转运至热压机构150。

在本实施例中，该电芯400制作方式整体工艺采用堆叠方式，将正极片料带200单体、负极片单体进行热辊压复合，在然后将复合后的复合叠片料带裁成单体复合片，将每一单体复合片通过机械手145叠成所需的层数，然后再通过转运移栽机构将电芯400移至热压机构150，使压力值在500MPa，并加热，使堆叠的各单体复合片进行压合，保证各单体复合片间粘接稳定。

与第一实施例相比，本实施例将负极片料带300的送片方式从上下依次交替送片改为只上侧连续送片，且经过辊压热复合机构130后，负极片单体、电解固态层240、正极片活性物质层以及正极片集流体从上到下依次复合粘接一起，然后裁切形成单体复合片，该方式叠成的电芯400，其各单体复合片间的对齐度会更好。

第三实施例

本实施例提供了一种阴极连续固态电池的制作方法，其基本步骤和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。

与第一实施例相比，本实施例的不同之处在于步骤S1和步骤S2，其中步骤S1包括制备连续输送的正极片料带200，而正极片料带200的表面未设置有电解固态层240，因此，在完成正极片的制备后即完成了连续输送的正极片料带200，其中正极片的制备过程参见第一实施例。

参见图13，步骤S2包括制备负极片料带300，在本实施例中负极片料带300的表面设置有电解固态层240，制备负极片料带300的步骤，具体包括：首先制备负极膜330，负极膜330包括负极活性物质层320；然后在负极膜330的一侧表面转印形成电解固态层240，以形成负极复合膜；再将负极复合膜复合至负极集流片310的两侧，其中负极集流片310与负极膜330背离电解固态层240的一侧相接合。

具体地，结合参见图14，在负极膜330的一侧表面转印形成电解固态层240的步骤，包括：首先提供一固态电解质膜，固态电解质膜包括基膜和位于基膜表面且连续分布的电解固态层240；然后采用对辊转印方式将基膜上的电解固态层240连续转印到负极膜330的一侧表面，形成负极复合膜，如图15。

结合参见图14至图15，在实际制备带有固态电解层的负极片料带300时，可以首先采用干法制备工艺将将负极活性物质、粘结剂、导电剂等混合后，进行辊压获得负极膜330，其厚度可以通过辊压间隙进行调节，将负极膜330通过模切切成所需的幅度。其中负极活性物质为SiC、Si、Si_xO_y、Li里的一种或几种。现有的固态电解质为在基膜上涂覆固态电解质，本实施例将固态电解质转印到负极膜330上，采用对辊转印方式将基膜上的固态电解质转印到负极膜330表面。其中，转印前固态电解质在基膜上为连续分布，电解质涂覆在基膜两侧，因此将固态电解质转印到负极膜330上后，固态电解质在负极膜330上单侧呈连续均匀布置。最后将一侧转印有固态电解质的负极膜330与负极铜箔集流体进行复合，得到负极片料带300。该复合方式采用对辊辊压的方式，负极集流片310两侧表面涂有导电粘结剂，然后负极集流片310与负极膜330的非电解质面进行复合，为了保证复合的可靠性，该对辊可以进行压力及温度调节。

在本实施例中，也可以采用如第二实施例提供的堆叠工艺完成电芯400的制备，具体过程可以参考第二实施例，如图16至图17。

第四实施例

本实施例提供了一种固态电池，其采用了如第一实施例、第二实施例或第三实施例中阴极连续固态电池的制备方法制备而成。

在本实施例中，请继续参见图10，固态电池包括电芯400，叠成的电芯400从上到下各层依次为电解固态层240、正极活性物质层220、正极集流片210、正极活性物质层220、电解固态层240、负极活性物质层320、负极集流片310、负极活性物质层320，该组合为单复合片组成，然后根据所需层数，再依次重复进行排布，排布完成后，需保证单个电芯400最上层和最下层都需是电解质层包覆整个电芯400。每个单复合片摆叠折弯处为正极片集流体，并做有绝缘层260，在沿分隔区250折弯堆叠时，能避免正负极集流片310有接触的可能性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种阴极连续固态电池的制作方法，其特征在于，包括：

制备连续输送的正极片料带；

制备负极片料带；

将所述负极片料带切割形成负极片单体；

将所述负极片单体和所述正极片料带进行加热辊压，以形成复合叠片料带；

将所述复合叠片料带叠片形成电芯；

压实所述电芯；

其中，所述正极片料带或所述负极片料带的表面设置有间隔分布的电解固态层，所述电解固态层的尺寸与所述负极片单体的尺寸一致。

2.根据权利要求1所述的阴极连续固态电池的制作方法，其特征在于，所述正极片料带的表面设置有间隔分布的电解固态层，制备连续输送的正极片料带的步骤，包括：

制备正极片，所述正极片包括正极集流片、正极活性物质层和绝缘框架，所述正极活性物质层涂覆形成于所述正极集流片的两侧表面，所述绝缘框架设置在所述正极活性物质层的周围；

在所述正极片的两侧转印电解固态层；

利用激光或机械方式间隔沿所述绝缘框架去除所述电解固态层，以形成分隔区，所述分隔区延伸至所述正极集流片的表面；

在所述分隔区中形成绝缘层；

其中，所述绝缘框架的尺寸与所述电解固态层的尺寸相适配。

3.根据权利要求2所述的阴极连续固态电池的制作方法，其特征在于，制备正极片的步骤，包括：

在正极集流片的表面制作连续分布的绝缘结构框；

在所述绝缘结构框内涂覆正极活性物质，以形成正极活性物质层；

通过对辊辊压使得形成所述正极活性物质层的涂层厚度均匀。

4.根据权利要求2所述的阴极连续固态电池的制作方法，其特征在于，制备正极片的步骤，包括：

在正极集流片的表面间隔涂覆正极活性物质，并形成间隔分布的正极活性物质层；

在所述正极活性物质层的边缘制作绝缘结构框；

通过对辊辊压使得形成所述正极活性物质层的涂层厚度均匀。

5.根据权利要求2所述的阴极连续固态电池的制作方法，其特征在于，制备正极片的步骤，包括：

将提前制备的绝缘结构框贴合在正极集流片的表面；

在所述绝缘结构框内涂覆正极活性物质，以形成正极活性物质层；

通过对辊辊压使得形成所述正极活性物质层的涂层厚度均匀。

6.根据权利要求2所述的阴极连续固态电池的制作方法，其特征在于，在所述正极片的两侧转印电解固态层的步骤，包括：

提供固态电解质膜，所述固态电解质膜包括基膜和位于基膜表面且连续分布的固态电解层；

采用对辊转印方式将所述基膜上的所述电解固态层转印到所述正极片的两侧表面。

7.根据权利要求1所述的阴极连续固态电池的制作方法，其特征在于，所述负极片料带的表面设置有间隔分布的电解固态层，制备负极片料带的步骤，包括：

制备负极膜，所述负极膜包括负极活性物质层；

在负极膜的一侧表面转印形成电解固态层，以形成负极复合膜；

将所述负极复合膜复合至负极集流片的两侧，其中所述负极集流片与所述负极膜背离所述电解固态层的一侧相接合。

8.根据权利要求7所述的阴极连续固态电池的制作方法，其特征在于，在负极膜的一侧表面转印形成电解固态层的步骤，包括：

提供一固态电解质膜，所述固态电解质膜包括基膜和位于所述基膜表面且连续分布的电解固态层；

采用对辊转印方式将所述基膜上的所述电解固态层连续转印到所述负极膜的一侧表面，形成负极复合膜。

9.根据权利要求1-8任一项所述的阴极连续固态电池的制作方法，其特征在于，将所述复合料带叠片形成电芯的步骤，包括：

沿所述电解固态层的间隔处折弯所述复合料带；

将所述复合料带摆叠形成电芯。

10.根据权利要求1-8任一项所述的阴极连续固态电池的制作方法，其特征在于，将所述复合料带叠片形成电芯的步骤，包括：

裁切所述复合料带，以形成单体复合片；

将多个所述单体复合片依次堆叠形成电芯。

11.一种阴极连续固态电池的制作系统，适用于如权利要求1所述的阴极连续固态电池的制作方法，其特征在于，包括：

正极输送机构，所述正极输送机构用于连续输送正极片料带；

负极输送机构，所述负极输送机构用于输送负极片料带，并将所述负极片料带切割形成负极片单体；

辊压热复合机构，设置在所述负极输送机构和所述正极输送机构的出料侧，用于将所述负极片单体与所述正极片料带进行加热辊压，并形成复合叠片料带；

叠片机构，设置在所述辊压热复合机构的出料侧，用于将所述复合叠片料带叠片形成电芯；

热压机构，设置在所述叠片机构的出料侧，用于压实所述电芯；

其中，所述正极片料带或所述负极片料带的表面设置有间隔分布的电解固态层，所述电解固态层的尺寸与所述负极片单体的尺寸一致。

12.一种固态电池，其特征在于，采用如权利要求1-10任一项所述的阴极连续固态电池的制作方法制备而成。