CN117638005A - 复合负极单元的制造方法及其装置、电池、用电装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种复合负极单元的制造方法及其装置、电池、用电装置。复合负极单元的制造方法，包括：分别获取锂金属负极极片单元、第一隔膜以及第二隔膜；对锂金属负极极片单元、第一隔膜以及第二隔膜同时进行复合，以获取复合极片，在复合极片中，锂金属负极极片单元不连续地设置于第一隔膜与第二隔膜之间；在复合极片中锂金属负极极片单元间的间隔处切割复合极片，以获取多个复合负极单元。该方法制造的复合负极单元通过锂金属负极极片单元、第一隔膜以及第二隔膜的提前复合显著降低了电池制造过程中原料纠偏、精准叠片的难度，有助于电池良品率的提高，从而提升生产的连续性、减少工艺设备的占地面积。

Description

复合负极单元的制造方法及其装置、电池、用电装置

技术领域

本公开涉及电池制造领域，尤其涉及复合负极单元的制造方法及其装置、电池、用电装置。

背景技术

由于节能减排的需求，电池的应用越来越广泛。电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。

锂电池因其具有能量密度高、充电寿命长、自放电小等优点，在当前得到了越来越广泛的应用。锂电池是一个较为复杂的体系，包括正极、负极、隔膜等众多组成部分。锂电池的生产涉及多道工序，在锂电池的生产工艺中，存在进一步优化工艺以改善锂电池性能的需求。

在此部分中描述的方法不一定是之前已经设想到或采用的方法。除非另有指明，否则不应假定此部分中描述的任何方法仅因其包括在此部分中就被认为是现有技术。类似地，除非另有指明，否则此部分中提及的问题不应认为在任何现有技术中已被公认。

发明内容

本公开提供了一种复合负极单元的制造方法及其装置、电池、用电装置，以优化锂电池生产工艺、改善锂电池性能。

根据本公开的一方面，提供了一种复合负极单元的制造方法。该方法包括：分别获取锂金属负极极片单元、第一隔膜以及第二隔膜；对所述锂金属负极极片单元、所述第一隔膜以及所述第二隔膜同时进行复合，以获取复合极片，在所述复合极片中，所述锂金属负极极片单元不连续地设置于所述第一隔膜与所述第二隔膜之间；在所述复合极片中所述锂金属负极极片单元间的间隔处切割所述复合极片，以获取多个复合负极单元。

根据本公开的另一方面，提供了一种电池。该电池包括根据上述复合负极单元的制造方法制造的复合负极单元。

根据本公开的又一方面，提供了一种用电装置，用电装置包括上述电池。

根据本公开的又一方面，提供了一种复合负极单元的制造装置。该制造装置包括：供料装置，被配置为提供锂金属负极极片单元；复合装置，被配置为对所述锂金属负极极片单元、第一隔膜以及第二隔膜进行加热辊压复合以获得复合极片；以及第一切割装置，被配置为对所述复合极片在所述锂金属负极极片单元间的间隔处进行切割，以获取多个复合负极单元。

本公开的有益技术效果是：该方法制造的复合负极单元通过锂金属负极极片单元、第一隔膜以及第二隔膜的提前复合显著降低了电池制造过程中原料纠偏、精准叠片的难度，有助于电池良品率的提高，从而提升生产的连续性、减少工艺设备的占地面积。而且，通过在复合极片中锂金属负极极片单元间的间隔处切割复合极片，该方法制造的复合负极单元中的隔膜尺寸能够大于锂金属负极极片单元尺寸，使得隔膜能够更加有效地降低电池发生短路的概率。

根据在下文中所描述的实施例，本公开的这些和其它方面将是清楚明白的，并且将参考在下文中所描述的实施例而被阐明。

附图说明

在下面结合附图对于示例性实施例的描述中，本公开的更多细节、特征和优点被公开，在附图中：

图1是图示出根据示例性实施例的复合负极单元的制造方法的流程图；

图2是图示出根据示例性实施例的复合负极单元的制造方法的示意图；

图3是图示出根据示例性实施例的复合负极单元的制造方法制备的复合负极单元的示意图；

图4是图示出根据另一示例性实施例的复合负极单元的制造方法的流程图；

图5是图示出根据另一示例性实施例的复合负极单元的制造方法的流程图；以及

图6是图示出根据示例性实施例的复合负极单元的制造装置的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”、“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

应当理解的是，在本说明书中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系或尺寸为基于附图所示的方位或位置关系或尺寸，使用这些术语仅是为了便于描述，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，并且因此不能理解为对本申请的保护范围的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

在相关技术中，可以从锂金属负极料带以及隔膜料带中获取相应的锂金属负极材料以及隔膜材料，通过叠片工艺将这些材料进行组合而形成电池电芯。如上文所述，在锂电池的生产工艺中，存在进一步优化工艺以提高锂电池生产效率、改善锂电池性能的需求。例如，可以进一步寻求提高锂电池的能量密度或电池寿命。

鉴于此，本公开的实施例提供了一种复合负极单元的制造方法及其装置、电池、用电装置。

下面结合附图详细描述本公开的示例性实施例。

图1是图示出根据示例性实施例的复合负极单元的制造方法100的流程图。

如图1所示，复合负极单元的制造方法100包括：步骤S110、分别获取锂金属负极极片单元、第一隔膜以及第二隔膜；步骤S120、对所述锂金属负极极片单元、所述第一隔膜以及所述第二隔膜同时进行复合，以获取复合极片，在所述复合极片中，所述锂金属负极极片单元不连续地设置于所述第一隔膜与所述第二隔膜之间；步骤S130、在所述复合极片中所述锂金属负极极片单元间的间隔处切割所述复合极片，以获取多个复合负极单元。

可以理解，锂金属负极极片单元在复合负极制造传输的方向上的尺寸小于第一隔膜和第二隔膜的尺寸，使得锂金属负极极片单元得以不连续地设置于第一隔膜与第二隔膜之间，经在复合极片中锂金属负极极片单元间的间隔处切割得以获得多个复合负极单元。第一隔膜和第二隔膜可以是料卷形式，也可以是从上一道工序中直接引入的。在复合极片中锂金属负极极片单元间的间隔处切割复合极片，需要将复合于锂金属负极极片单元两侧的第一隔膜和第二隔膜切断，进而获得多个复合负极单元。

在一些实施方式中，第一隔膜和/或第二隔膜具有微孔结构。具有微孔结构的第一隔膜和/或第二隔膜允许电解质离子自由通过形成充放电回路，其主要功能是隔离正负极，防止电池短路，同时保证锂离子在充放电期间正常通过微孔通道以保证电池正常工作。在示例中，第一隔膜以及第二隔膜可以具有相同的材料。例如，第一隔膜以及第二隔膜可以是聚乙烯(PE)隔膜、聚丙烯(PP)隔膜以及PE和PP复合多层微孔膜。例如，第一隔膜或第二隔膜可以是PE/PP双层膜、PP/PP双层膜或PP/PE/PP三层膜。此外，第一隔膜和第二隔膜可以具有不同的材料。

在一些实施方式中，第一隔膜和第二隔膜为固态电解质膜，由此形成的复合负极单元可以用于固态锂电池。在一些实施方式中，固态锂电池包括全固态锂电池。

锂金属负极极片不同于其他材料的负极极片(例如石墨、氮化物、钛基材料等负极)，具有密度小(锂密度较小，仅为0.534g/cm³)、容量高(金属锂的克容量高达3860mA·h/g，是石墨负极的十倍)的优点。因此，采用锂金属作为负极材料能够显著提高电池的能量密度。此外，锂金属的电化学势较低，可以搭配以更加广泛的正极材料(例如，正极材料可以含锂，也可以不含锂)。但是锂金属具有高活性，易于在电池循环过程中产生锂枝晶和死锂，导致锂金属表面多孔疏松，从而使锂离子的扩散路径增加，并且死锂会导致表面阻抗增加，这些因素都可能造成锂电池在多次循环后极化电压显著增加，电化学表现显著下降。而且，锂金属的高活性使得其常常用于固态锂电池中，以降低其安全隐患。固态锂电池中锂离子在电解质与锂金属负极的固-固界面处传输，这会增加电池的界面电阻，降低锂离子的传导速率。

方法100通过对锂金属负极极片单元、第一隔膜以及第二隔膜同时进行复合，使得第一隔膜、锂金属负极极片单元、第二隔膜之间均能够实现紧密地复合，从而有效降低界面电阻，提升锂离子传导效率，使得电流分布更加均匀，从而在提升电池能量密度的同时，进一步兼顾电池的循环寿命、减缓电池性能的衰减。另外，相比于采用现有技术中的锂金属负极极片与第一隔膜、第二隔膜连续叠片的技术，本申请实施例制造方法制造的复合负极单元通过锂金属负极极片单元、第一隔膜以及第二隔膜的提前复合显著降低了电池制造过程中原料纠偏、精准叠片的难度，有助于电池良品率的提高，从而提升生产的连续性、减少工艺设备的占地面积。而且，通过在复合极片中锂金属负极极片单元间的间隔处切割复合极片，本申请实施例制造方法制造的复合负极单元中的隔膜尺寸能够大于锂金属负极极片单元尺寸，使得隔膜能够更加有效地降低电池发生短路的概率。

图2是图示出根据示例性实施例的复合负极单元的制造方法的示意图。

根据一些实施例，如图2所示，在步骤S120中，可以对锂金属负极极片单元210、第一隔膜221以及第二隔膜222同时进行辊压复合。在图2中，示出了用于辊压复合的压辊230以及辊压复合所形成的复合极片240。通过辊压复合，能够将第一隔膜211与锂金属负极极片单元210、第二隔膜212紧密地压合在一起，从而形成紧密复合的复合极片240。在步骤S130中，在复合极片240中锂金属负极极片单元间的间隔处进行切割，以获取多个复合负极单元250。

将理解的是，锂金属负极极片单元210、第一隔膜221以及第二隔膜222可以分别具有与上文所描述的锂金属负极极片单元、第一隔膜以及第二隔膜相类似的性质，在此不再赘述。

在一些实施方式中，复合极片中，相邻的锂金属负极极片单元的间隔为0.1mm-10mm。在一些实施方式中，复合极片中，相邻的锂金属负极极片单元的间隔可选为0.1mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm或任意二者间的数值范围。

在一些实施方式中，复合负极单元250的结构示意图如图3所述。复合负极单元250中，第一隔膜层251和/或第二隔膜层252在任意方向上的宽度均大于锂金属负极极片单元210的宽度。

在一些实施方式中，复合负极单元250中，第一隔膜层251和/或第二隔膜层252任意一条边与复合负极单元中心轴A的距离为L1，锂金属负极极片单元120任意一条边与复合负极单元中心轴A的距离为L2，在任意相同方向上，L1大于L2。在一些实施方式中，L1-L2为0.7mm-1.3mm。

在一些实施方式中，获取锂金属负极极片单元包括：采用刀具、激光中的至少一种切割锂金属负极极片以获取所述锂金属负极极片单元。

可以理解，刀具可以为任意形式，例如合金刀、仿形刀模等。在示例中，刀具设置于模具边缘，以冲切出规定尺寸和形状的锂金属负极极片单元。

在一些实施方式中，刀具的表面包括陶瓷或聚合物。

可以理解，陶瓷或聚合物可以以涂层形式设置于刀具的表面，也可以直接一体成型。刀具表面包括陶瓷或聚合物，尤其在刀刃表面设置上述材料，可顺利切割锂金属负极极片，不易出现刀具粘黏的情况，且切口截面更为平整，切割面毛刺可以控制在微米级别，另外，由于陶瓷或聚合物具有较好的耐磨性，可以延长切分刀具的使用寿命。在示例中，刀具的刀刃表面包括陶瓷或聚合物。在示例中，刀具包括金属刀身以及陶瓷或聚合物刀刃。

在一些实施方式中，陶瓷选自氧化锆、氧化锌、氧化钛、云母石、氧化镁、氮化硅、氮化硼、氮化铝、氮化钛、玻璃陶瓷组成的组。

在一些实施方式中，聚合物包括聚四氟乙烯。

在一些实施方式中，采用激光切割锂金属负极极片。

由于锂金属对应的单质为银白色质软金属，也是密度最小的金属，采用刀具等接触式切断方式易于产生锂金属粘刀、切断粘连等物理问题。激光切割可以有效地解决该问题，利用高功率密度激光束照射锂金属负极极片，使锂金属很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着激光源相对于锂金属负极极片的移动，孔洞连续形成宽度很窄的，如0.1mm左右的切缝，完成对锂金属负极极片的高质量切割。

在一些实施方式中，激光可选为红色激光、紫色激光或绿色激光。

在一些实施方式中，在惰性气氛中和/或在露点为-10℃至-90℃的范围内对锂金属负极极片进行激光切割。

惰性气氛可选为氮气、氩气、氦气、氖气中的至少一种。

露点是指在固定气压之下，空气中所含的气态水达到饱和而凝结成液态水所需要降至的温度。在一些实施方式中，露点可选为-10℃、-20℃、-30℃、-40℃、-50℃、-60℃、-70℃、-80℃、-90℃或任意二者间的数值范围。可以理解的是对锂金属负极极片进行切割既可以在单独的惰性气氛或低露点空气环境中进行，也可以在惰性气氛和低露点空气的混合环境中进行。锂金属具有高活泼型，易于与空气中的水蒸气反应发生自燃，在低露点环境或惰性气氛下进行切割能够有效提高锂金属负极极片单元制备的安全性，实现有效切割。

在一些实施方式中，激光切割的速度为5m/min-100m/min。

在一些实施方式中，激光切割的速度可选为5m/min、10m/min、20m/min、30m/min、40m/min、50m/min、60m/min、70m/min、80m/min、90m/min、100m/min或任意二者间的数值范围。

上述范围内的激光切割速度既能减少切割毛刺，又能降低锂金属在加热冷却过程中产生熔珠、恶化电性能表现的概率，提高锂金属负极极片单元的成型质量。

图4是图示出根据示例性实施例的复合负极单元的制造方法300的流程图。如图4所示，方法300包括步骤S310至步骤S340。其中，步骤S310与关于图1所描述的步骤S110类似，步骤S330与关于图1所描述的步骤S120类似，并且步骤S340与关于图1所描述的步骤S130类似，为了简洁起见，在此不再赘述。

根据一些实施例，如图4所示，复合负极单元的制造方法300还可以包括在步骤S330之前的步骤S320、转移锂金属负极极片单元至第一隔膜上。由此，使得锂金属负极极片单元得以不连续地设置于第一隔膜上。在示例中，锂金属负极极片单元等间距地设置于第一隔膜上，以提高复合负极单元的制备效率和品质。

在一些实施方式中，转移锂金属负极极片单元至第一隔膜上包括：向锂金属负极极片单元施加负压，以转移锂金属负极极片单元至第一隔膜上。

锂金属具有密度低、质软的特点，锂金属负极极片单元在转移过程中在重力作用下易于发生褶皱变形，本申请实施例通过向锂金属负极极片单元施加负压能够提高锂金属负极极片单元的转移质量，减少其在运输过程中产生褶皱及其它损伤的概率，提高加工的连续性，有助于改善加工效率和电池质量。

在一些实施方式中，负压的压强为-20kPa至-50kPa。在一些实施方式中，负压的压强可选为-20kPa、-30kPa、-40kPa、-50kPa或任意二者间的数值范围。

通过向锂金属负极极片单元施加合适的负压既能实现锂金属负极极片单元的高效转移、提高生产效率，又不会在传输过程中对锂金属负极极片单元产生损伤，进而改善锂金属负极极片单元的传输质量和传输效率，优化生产工序。

在一些实施方式中，对锂金属负极极片单元、第一隔膜以及第二隔膜同时进行复合包括：对锂金属负极极片单元、第一隔膜以及第二隔膜同时进行加热辊压复合。

在辊压过程中，通过提升辊压温度，可以降低复合极片的厚度，并且提升复合极片厚度的一致性和均匀性，并且能够进一步减少界面微孔。此外，相对于冷压，加热辊压复合不仅可以减小复合所需的辊压力，而且还可以进一步增强锂金属负极极片单元与隔膜间的结合力，抑制枝晶的形成同时降低界面电阻，从而进一步提高电池的循环寿命。例如，继续参考图2，可以利用热压辊在形成复合极片240的同时对复合极片240进行加热，从而进一步提升复合效果。在示例中，可以在压辊230中添加热油，通过控制热油的油温来控制压辊230对复合极片240的加热程度。在示例中，可以在压辊230中设置电阻丝或热油流通回路，通过给电阻丝通电或向压辊230中注入热油来对压辊230进行加热。此外，压辊230中还可以设置有冷却液回路，通过向压辊230中注入冷却液来对压辊230进行冷却。在示例中，可以在真空条件下进行上述加热辊压复合。

在一些实施方式中，加热辊压复合包括温度可调节和/或压力可调节的辊压复合。

在示例中，可以对加热辊压复合的温度和压力进行联动调节。换言之，可以对辊压复合的温度和压力这两个参数同时进行调节。例如，当检测到复合极片的真实厚度超出期望厚度的最大值时，可以在控制压辊进行升温的同时对压辊进行加压。

此外，可以对加热辊压复合的温度和压力进行单独调节。换言之，可以仅对加热辊压复合的温度和压力中的一个参数进行调节。

在一些实施方式中，加热辊压复合包括多级辊压复合，并且可以根据复合级片的厚度调节多级辊压复合中的每级辊压复合的温度和/或压力。由此，通过多级辊压复合，可以减少复合极片的回弹现象。此外，由于每级辊压复合的温度和/或压力均能够根据复合极片的厚度进行调节，可以进一步提升复合极片的均匀性和复合效率。在示例中，可以仅对复合温度进行多级调节、可以仅对复合压力进行单独调节、也可以同时对复合温度和复合压力进行调节。

复合极片的厚度例如可以通过激光测量仪来测量。在示例中，可以预先设定复合极片的期望厚度或期望厚度范围，通过对所测量的复合极片的真实厚度与期望厚度或期望厚度范围进行比较，可以确定是否对每级辊压复合的当前温度和/或压力进行调节，并根据真实厚度相对于期望厚度或期望厚度范围的偏差来确定对每级辊压复合的当前温度和/或压力的调节幅度。

在一些实施方式中，复合负极单元的制造方法还包括：在形成复合极片之前对锂金属负极极片单元、第一隔膜以及第二隔膜中的至少一者进行感应加热；或对复合极片进行感应加热。

在一些实施方式中，请继续参考图2，利用感应加热单元(图中未示出)在形成复合极片240之前对锂金属负极极片单元210、第一隔膜221以及第二隔膜222中的至少一者进行感应加热。在一个示例中，在利用感应加热单元进行加热的情况下，可以不使用压辊230加热复合极片240。在另一个示例中，在利用感应加热单元进行加热的情况下，也可以使用压辊230加热复合极片240，由此，感应加热单元可以对输入压辊230的锂金属负极极片单元或隔膜进行预加热。在另一个示例中，可以利用感应加热单元对复合极片240进行感应加热。

在一些实施方式中，对锂金属负极极片单元、第一隔膜以及第二隔膜同时进行复合包括：对锂金属负极极片单元、第一隔膜以及第二隔膜进行超声复合。

超声复合是指通过超声波提供热量，实现锂金属负极极片单元、第一隔膜以及第二隔膜的复合。

图5是图示出根据示例性实施例的复合负极单元的制造方法400的流程图。如图5所示，方法400包括步骤S410至步骤S440。其中，步骤S410与关于图1所描述的步骤S110类似，步骤S430与关于图1所描述的步骤S120类似，并且步骤S440与关于图1所描述的步骤S130类似，为了简洁起见，在此不再赘述。

根据一些实施例，如图5所示，复合负极单元的制造方法400还可以包括：在步骤S430之前的步骤S420、对锂金属负极极片单元、第一隔膜、第二隔膜中的至少一者进行表面处理，以消除复合极片中的锂金属负极极片单元与第一隔膜之间和/或锂金属负极极片与第二隔膜之间的界面微孔。

由此，使得锂金属负极极片单元分别与第一隔膜以及第二隔膜形成更加良好的复合，从而进一步降低界面电阻，提升锂离子传导效率。后续通过叠片方式将复合负极单元制成电芯之后，可以在其中添加少量的电解液，使得电解液进入复合负极单元内部的概率大幅度下降。

在示例中，可以对第一隔膜以及第二隔膜的两侧均进行表面处理，也可以仅对第一隔膜以及第二隔膜的将要与锂金属负极极片单元复合的一侧表面进行表面处理。在一些实施方式中，采用导电材料对锂金属负极极片单元、第一隔膜、第二隔膜中的至少一者进行表面处理，以提高界面电子传输效率，降低界面电阻。在一些实施方式中，导电材料包括碳纳米管、导电炭黑、纳米碳纤维、石墨中的至少一种。

在一些实施方式中，在对锂金属负极极片单元、第一隔膜以及第二隔膜同时进行复合之前，对第一隔膜和第二隔膜中的至少一者的将与锂金属负极极片单元接触的表面施加涂层。

在一些实施方式中，请继续参考图2，在对锂金属负极极片单元210、第一隔膜221以及第二隔膜222进行复合之前，可以对第一隔膜221的将与锂金属负极极片单元210接触的表面(如图2中的第一隔膜221的上表面)施加涂层；或者，可以对第二隔膜222的将与锂金属负极极片单元210接触的表面(如图2中的第二隔膜222的下表面)施加涂层；或者，可以对第一隔膜221以及第二隔膜222两者的将与锂金属负极极片单元210接触的表面均施加涂层。

在示例中，涂层的材料可以包括氧化物陶瓷材料(例如陶瓷粉体)和聚合物材料中的至少一者。聚合物材料例如可以包括聚氧化乙烯(PEO)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯、聚碳酸酯等。

在示例中，可以对涂层材料的原材料进行匀浆以获取浆料，进而通过挤压或转移涂布的方式施加到隔膜(可以是固态电解质膜)的表面。在示例中，还可以通过喷涂的方式将匀浆后的浆料涂覆在隔膜(可以是固态电解质膜)的表面。

在对第一隔膜或第二隔膜的将与锂金属负极极片单元接触的表面施加涂层之后，可以进一步根据方法100对锂金属负极极片单元、第一隔膜以及第二隔膜进行加热辊压复合，所加热的温度可以在80摄氏度至150摄氏度的范围内。此外，还可以在真空条件下进行加热辊压复合。当隔膜的涂层中包括聚合物时，通过加热辊压复合，可以在锂金属负极极片单元与第一隔膜或第二隔膜之间形成更强的粘附力，从而进一步提升复合的紧密程度。

在一些实施方式中，第一隔膜和/或第二隔膜是锂镧锆氧化物基的固态电解质膜。并且涂层的材料包括聚合物。例如，第一隔膜或第二隔膜可以包括锂镧锆氧(LLZO)、锂镧锆钛氧(LLZTO)等快离子导体材料。相应地，涂层的材料可以包括聚合物(例如PVDF)，或同时包括聚合物以及锂镧锆氧化物基材料。LLZO可以由氢氧化锂、氧化镧和氧化锆混合烧结而成。

在一些实施方式中，第一隔膜和/或第二隔膜包括聚合物，并且涂层包括锂镧锆氧化物基材料。例如，第一隔膜和/或第二隔膜包括PVDF。相应地，涂层包括聚合物(例如PVDF)以及锂镧锆氧化物基材料。

隔膜或涂层中包括锂镧锆氧化物基材料，可以提高电池的离子导通效率，降低电池阻抗，促进锂离子传导，提高电池的电化学表现。

根据本公开的另一方面，提供了一种电芯制备方法。电芯制备方法包括：将任意实施方式制备的复合负极单元与正极极片进行堆叠，以形成电芯。

根据上文所述，复合负极单元中的锂金属负极极片单元与隔膜之间均已紧密地复合在一起，有效降低了界面电阻，提升了锂离子传导效率，使得形成的电芯具有更高的能量密度和提升的循环寿命；且提高了电芯的制备效率和品质。

在一些实施方式中，在对复合极片单元与正极极片进行堆叠之前，在正极极片将要与复合极片单元贴合的一侧表面涂覆有机涂层。

有机涂层在被加热后能够在复合极片单元与正极极片之间形成粘接。在示例中，有机材料涂层包括聚偏氟乙烯(PVDF)。

根据本公开的另一方面，提供了一种复合负极单元的制造装置。图6是图示出根据示例性实施例的复合负极单元的制造装置500的示意图。

如图6所示，制造装置500包括供料装置560、复合装置570以及第一切割装置580，其中供料装置560被配置为提供锂金属负极极片单元510；复合装置570，被配置为对锂金属负极极片单元510、第一隔膜521以及第二隔膜522进行加热辊压复合以获得复合极片540；第一切割装置580，被配置为对复合极片540在锂金属负极极片单元间的间隔处进行切割，以获取多个复合负极单元550。

在一些实施方式中，请继续参考图6，供料装置560包括：第二切割装置561以及移料装置562，其中第二切割装置561被配置为切割锂金属负极极片511以获得锂金属负极极片单元510，移料装置562被配置为向锂金属负极极片单元510施加负压以转移锂金属负极极片单元510至第一隔膜521上。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (17)

1.一种复合负极单元的制造方法，包括：

分别获取锂金属负极极片单元、第一隔膜以及第二隔膜；

对所述锂金属负极极片单元、所述第一隔膜以及所述第二隔膜同时进行复合，以获取复合极片，在所述复合极片中，所述锂金属负极极片单元不连续地设置于所述第一隔膜与所述第二隔膜之间；

在所述复合极片中所述锂金属负极极片单元间的间隔处切割所述复合极片，以获取多个复合负极单元。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述复合极片中，相邻的所述锂金属负极极片单元的间隔为0.1mm-10mm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取锂金属负极极片单元包括：

采用刀具、激光中的至少一种切割锂金属负极极片以获取所述锂金属负极极片单元；可选地，采用激光切割所述锂金属负极极片。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述刀具的表面包括陶瓷或聚合物。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在对所述锂金属负极极片单元、所述第一隔膜以及所述第二隔膜同时进行复合之前，转移所述锂金属负极极片单元至所述第一隔膜上。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述转移所述锂金属负极极片单元至所述第一隔膜上包括：

向所述锂金属负极极片单元施加负压，以转移所述锂金属负极极片单元至所述第一隔膜上。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，对所述锂金属负极极片单元、所述第一隔膜以及所述第二隔膜同时进行复合包括：

对所述锂金属负极极片单元、所述第一隔膜以及所述第二隔膜同时进行加热辊压复合。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述加热辊压复合包括温度可调节和/或压力可调节的辊压复合。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

在形成所述复合极片之前对所述锂金属负极极片单元、所述第一隔膜以及所述第二隔膜中的至少一者进行感应加热；或对所述复合极片进行感应加热。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，对所述锂金属负极极片单元、所述第一隔膜以及所述第二隔膜同时进行复合包括：

对所述锂金属负极极片单元、所述第一隔膜以及所述第二隔膜进行超声复合。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

在对所述锂金属负极极片单元、所述第一隔膜以及所述第二隔膜同时进行复合之前，对所述第一隔膜和所述第二隔膜中的至少一者中将与所述锂金属负极极片单元接触的表面施加涂层。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，

所述第一隔膜和/或所述第二隔膜为锂镧锆氧化物基的固态电解质膜，并且

所述涂层包括聚合物。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，

所述第一隔膜和/或所述第二隔膜包括聚合物，并且

所述涂层包括锂镧锆氧化物基材料。

14.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求1至13中任一项所述的方法制备的复合负极单元。

15.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括权利要求14所述的电池。

16.一种复合负极单元的制造装置，所述制造装置包括：

供料装置，被配置为提供锂金属负极极片单元；

复合装置，被配置为对所述锂金属负极极片单元、第一隔膜以及第二隔膜进行加热辊压复合以获得复合极片；

以及第一切割装置，被配置为对所述复合极片在所述锂金属负极极片单元间的间隔处进行切割，以获取多个复合负极单元。

17.根据权利要求16所述的制造装置，其特征在于，所述供料装置包括：

第二切割装置，所述第二切割装置被配置为切割锂金属负极极片以获得锂金属负极极片单元，以及

移料装置，所述移料装置被配置为向所述锂金属负极极片单元施加负压以转移所述锂金属负极极片单元至所述第一隔膜上。