DE102022126418A1 - Verfahren zur herstellung breiter und kontinuierlicher doppelseitiger lithium-metall-anoden - Google Patents

Verfahren zur herstellung breiter und kontinuierlicher doppelseitiger lithium-metall-anoden Download PDF

Info

Publication number
DE102022126418A1
DE102022126418A1 DE102022126418.1A DE102022126418A DE102022126418A1 DE 102022126418 A1 DE102022126418 A1 DE 102022126418A1 DE 102022126418 A DE102022126418 A DE 102022126418A DE 102022126418 A1 DE102022126418 A1 DE 102022126418A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
continuous
lithium
polymer
metal
layers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102022126418.1A
Other languages
English (en)
Inventor
Wai Ping Gloria Tam
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of DE102022126418A1 publication Critical patent/DE102022126418A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1395—Processes of manufacture of electrodes based on metals, Si or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0421—Methods of deposition of the material involving vapour deposition
    • H01M4/0423—Physical vapour deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/381—Alkaline or alkaline earth metals elements
    • H01M4/382—Lithium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027—Negative electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung breiter und kontinuierlicher doppelseitiger Lithium-Metall-Anoden umfasst das thermische Verdampfen von Lithium zur Bildung erster und zweiter kontinuierlicher Lithiumschichten auf entsprechenden ersten und zweiten kontinuierlichen Polymersubstraten, um entsprechende erste und zweite kontinuierliche Lithium/Polymer-Folien zu bilden. Die ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium-Polymer-Folien werden auf die Ober- bzw. Unterseite eines kontinuierlichen metallischen Substrats laminiert, das aus Kupfer bestehen kann, wobei die ersten und zweiten kontinuierlichen Lithiumschichten in direktem Kontakt mit der Ober- bzw. Unterseite angeordnet sind, um eine kontinuierliche Polymer/Lithium/Metall/Lithium/Polymer-Struktur zu bilden. Die ersten und zweiten kontinuierlichen Polymersubstrate werden dann von der kontinuierlichen Polymer/Lithium/Metall/Lithium/Polymer-Struktur entfernt, um eine kontinuierliche Lithium/Metall/Lithium-Anodenstruktur zu bilden. Jede der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithiumschichten kann mindestens 200 Millimeter breit sein und die gesamte Breite des ersten bzw. zweiten kontinuierlichen Polymersubstrats bedecken.

Description

  • EINFÜHRUNG
  • Diese Offenbarung bezieht sich allgemein auf Verfahren zur Herstellung von Lithium-Metall-Anoden und insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung breiter und kontinuierlicher doppelseitiger Lithium-Metall-Anoden.
  • Bei der Herstellung von Lithium-Metall-Anoden wird üblicherweise ein Lithium-Block zu einer Folie von etwa 100 Mikron Dicke extrudiert und anschließend auf die gewünschte Dicke (etwa 20 bis 50 Mikron) gewalzt. Die so entstandene Folie wird dann auf die gegenüberliegenden Oberflächen eines Metallblechsubstrats aufgebracht. Die Breite der extrudierten Lithiumfolie ist jedoch aufgrund der Größe der verfügbaren Lithiumbarren in der Regel auf maximal etwa 100 bis 150 Millimeter begrenzt. Dies wiederum begrenzt die Größe der Lithium-Metall-Anoden, die unter Verwendung solcher extrudierter Lithium-Folien hergestellt werden können.
  • BESCHREIBUNG
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Herstellung von kontinuierlichen Lithium-Metall-Anoden das thermische Verdampfen von Lithium, um erste und zweite kontinuierliche Lithiumschichten auf entsprechenden ersten und zweiten kontinuierlichen Polymersubstraten zu bilden, um entsprechende erste und zweite kontinuierliche Lithium/Polymer-Folien zu bilden, das Laminieren der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymer-Folien auf entsprechende obere und untere Oberflächen eines kontinuierlichen Metallsubstrats, wobei die ersten und zweiten kontinuierlichen Lithiumschichten in direktem Kontakt mit den jeweiligen oberen und unteren Oberflächen angeordnet sind, um eine kontinuierliche Polymer/Lithium/Metall/Lithium/Polymer-Struktur zu bilden, und Entfernen der ersten und zweiten kontinuierlichen Polymersubstrate von der kontinuierlichen Polymer/Lithium/Metall/Lithium/Polymer-Struktur, um eine kontinuierliche Lithium/Metall/Lithium-Anodenstruktur bereitzustellen. Bei diesem Verfahren kann der Entfernungsschritt vor oder nach dem Laminierungsschritt erfolgen.
  • Jede der ersten und zweiten durchgehenden Lithiumschichten kann mindestens 200 Millimeter oder optional mindestens 500 Millimeter breit sein, und das durchgehende metallische Substrat kann aus Kupfer bestehen. Das Verfahren kann ferner umfassen: Zuführen erster und zweiter kontinuierlicher Trennfolien auf die jeweiligen ersten und zweiten kontinuierlichen Lithiumschichten der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymerblätter; Rollen jedes der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymerblätter zusammen mit den jeweiligen ersten und zweiten kontinuierlichen Trennfolien, um jeweilige erste und zweite kontinuierliche Separator/Lithium/Polymer-Rollen zu bilden; Transportieren der ersten und zweiten kontinuierlichen Separator/Lithium/Polymer-Rollen zu einer Laminierungs- und Abziehbild-Transferstation; und Abrollen der ersten und zweiten kontinuierlichen Trennfolien von den ersten und zweiten kontinuierlichen Separator/Lithium/Polymer-Rollen, um die ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymer-Blätter zu präsentieren. Das Verfahren kann außerdem umfassen: Aufbringen einer dritten kontinuierlichen Trennfolie auf die erste oder zweite kontinuierliche Lithiumschicht auf der kontinuierlichen Lithium/Metall/Lithium-Anodenstruktur, um eine kontinuierliche Separator/Lithium/Metall/Lithium-Struktur zu bilden; und Aufwickeln der kontinuierlichen Separator/Lithium/Metall/Lithium-Struktur zu einer fertigen Rolle.
  • Jede der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithiumschichten kann mehrere lithiumfreie Lücken entlang ihrer jeweiligen Länge aufweisen und die gesamte Breite des ersten und zweiten kontinuierlichen Polymersubstrats bedecken. Optional kann eine erste Trennschicht zwischen der ersten kontinuierlichen Lithiumschicht und dem ersten kontinuierlichen Polymersubstrat und eine zweite Trennschicht zwischen der zweiten kontinuierlichen Lithiumschicht und dem zweiten kontinuierlichen Polymersubstrat angeordnet sein. Außerdem können die erste und die zweite kontinuierliche Lithium-Polymer-Schicht gleichzeitig gebildet werden.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Herstellung von kontinuierlichen Lithium-Metall-Anoden: (i) thermisches Verdampfen von Lithium, um erste und zweite kontinuierliche Lithiumschichten auf entsprechenden ersten und zweiten kontinuierlichen Polymersubstraten zu bilden, um entsprechende erste und zweite kontinuierliche Lithium/Polymer-Folien zu bilden; (ii) Zuführen von ersten und zweiten kontinuierlichen Trennfolien auf die entsprechenden ersten und zweiten kontinuierlichen Lithiumschichten der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymer-Folien; (iii) Aufrollen jeder der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymer-Folien zusammen mit den jeweiligen ersten und zweiten kontinuierlichen Trennfolien, um jeweilige erste und zweite kontinuierliche Separator/Lithium/Polymer-Rollen zu bilden; (iv) Transportieren der ersten und zweiten kontinuierlichen Separator/Lithium/Polymer-Rollen zu einer Laminierungs- und Aufkleber-Transferstation; (v) Abrollen der ersten und zweiten kontinuierlichen Trennfolien von den ersten und zweiten kontinuierlichen Separator/Lithium/Polymer-Rollen, um die ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymer-Blätter zu präsentieren; (vi) Laminieren der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymer-Blätter auf die jeweiligen oberen und unteren Oberflächen eines kontinuierlichen Kupfersubstrats, wobei die ersten und zweiten kontinuierlichen Lithiumschichten in direktem Kontakt mit den jeweiligen oberen und unteren Oberflächen angeordnet sind, um eine kontinuierliche Polymer/Lithium/Kupfer/Lithium/Polymer-Struktur zu bilden; und (vii) Entfernen des ersten und zweiten kontinuierlichen Polymersubstrats von der kontinuierlichen Polymer/Lithium/Kupfer/Lithium/Polymer-Struktur, um eine kontinuierliche Lithium/Kupfer/Lithium-Anodenstruktur bereitzustellen.
  • Bei diesem Verfahren kann jede der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithiumschichten mindestens 200 Millimeter oder optional mindestens 500 Millimeter breit sein, und jede der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithiumschichten kann die gesamte Breite des jeweiligen ersten und zweiten kontinuierlichen Polymersubstrats bedecken. Das Verfahren kann ferner das Aufbringen einer dritten kontinuierlichen Trennfolie auf die erste oder zweite kontinuierliche Lithiumschicht auf der kontinuierlichen Lithium/Kupfer/Lithium-Anodenstruktur zur Bildung einer kontinuierlichen Separator/Lithium/Kupfer/Lithium-Struktur und das Aufwickeln der kontinuierlichen Separator/Lithium/Kupfer/Lithium-Struktur zu einer fertigen Rolle umfassen. Zusätzlich kann eine erste Trennschicht zwischen der ersten kontinuierlichen Lithiumschicht und dem ersten kontinuierlichen Polymersubstrat und eine zweite Trennschicht zwischen der zweiten kontinuierlichen Lithiumschicht und dem zweiten kontinuierlichen Polymersubstrat angeordnet sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Herstellung breiter und kontinuierlicher doppelseitiger Lithium-Metall-Anoden: (a) Bilden von ersten und zweiten kontinuierlichen Schichten aus Lithium auf entsprechenden ersten und zweiten kontinuierlichen Polymersubstraten durch thermisches Verdampfen des Lithiums, um entsprechende erste und zweite kontinuierliche Lithium/Polymer-Folien zu bilden, wobei jede der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithiumschichten mindestens 200 Millimeter breit ist und wobei jede der ersten und zweiten kontinuierlichen Schichten aus Lithium eine gesamte entsprechende Breite der entsprechenden ersten und zweiten kontinuierlichen Polymersubstrate bedeckt; (b) Zuführen erster und zweiter kontinuierlicher Trennfolien auf die jeweiligen ersten und zweiten kontinuierlichen Lithiumschichten der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymerfolien; (c) Rollen jeder der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymerfolien zusammen mit den jeweiligen ersten und zweiten kontinuierlichen Trennfolien, um jeweilige erste und zweite kontinuierliche Separator/Lithium/Polymer-Rollen zu bilden; (d) Abrollen der ersten und zweiten kontinuierlichen Trennfolie von der ersten und zweiten kontinuierlichen Separator/Lithium/Polymer-Rolle, um die erste und zweite kontinuierliche Lithium/Polymer-Folie zu präsentieren; (e) Laminieren der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymer-Folie auf die jeweilige obere und untere Oberfläche eines kontinuierlichen Kupfersubstrats, wobei die erste und zweite kontinuierliche Lithiumschicht in direktem Kontakt mit der jeweiligen oberen und unteren Oberfläche angeordnet sind, um eine kontinuierliche Polymer/Lithium/Kupfer/Lithium/Polymer-Struktur zu bilden; (f) Entfernen des ersten und zweiten kontinuierlichen Polymersubstrats von der kontinuierlichen Polymer/Lithium/Kupfer/Lithium/Polymer-Struktur, um eine kontinuierliche Lithium/Kupfer/Lithium-Anodenstruktur bereitzustellen; (g) Aufbringen einer dritten kontinuierlichen Trennfolie auf die erste oder zweite kontinuierliche Lithiumschicht auf der kontinuierlichen Lithium/Kupfer/Lithium-Anodenstruktur, um eine kontinuierliche Separator/Lithium/Kupfer/Lithium-Struktur zu bilden; und (h) Aufwickeln der kontinuierlichen Separator/Lithium/Kupfer/Lithium-Struktur zu einer fertigen Rolle.
  • Das Verfahren kann ferner beinhalten, dass zwischen den Walz- und Abrollschritten die erste und die zweite kontinuierliche Separator/Lithium/Polymer-Rolle zu einer Laminier- und Aufkleberübertragungsstation transportiert werden. Außerdem kann jede der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithiumschichten mindestens 500 Millimeter breit sein.
  • Die obigen Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehre sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung einiger der besten Modi und anderer Ausführungsformen zur Durchführung der vorliegenden Lehre, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert sind, leicht ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
    • 1 ist eine schematische Ansicht eines Systems zur Herstellung breiter und durchgehender doppelseitiger Lithiummetallanoden.
    • 2-6 sind schematische Querschnittsansichten, die die Abfolge der für die Herstellung breiter und durchgehender doppelseitiger Lithium-Metall-Anoden verwendeten Materialien veranschaulichen.
    • 7 ist eine schematische Draufsicht auf eine Konfiguration einer kontinuierlichen Lithium-Polymer-Folie.
    • 8 ist eine schematische Grundrissansicht einer anderen Konfiguration einer kontinuierlichen Lithium-Polymer-Folie.
    • 9 ist ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Herstellung breiter und durchgehender doppelseitiger Lithiummetallanoden.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Ziffern gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, wird hier ein Verfahren 100 zur Herstellung breiter und kontinuierlicher doppelseitiger Lithiummetallanoden 20 gezeigt und beschrieben. Das Verfahren 100 ist in der Lage, kontinuierliche Lithium-Metall-Anoden herzustellen, die viel breiter sind, als dies mit herkömmlichen Verfahren möglich ist, die Anoden mit einer maximalen Breite von 100 bis 150 Millimetern herstellen. Beispielsweise können mit dem hier vorgestellten Verfahren 100 kontinuierliche doppelseitige Lithium-Metall-Anoden 20 mit einer Breite von mehr als 200 Millimetern oder sogar mehr als 500 Millimetern hergestellt werden. Die Breite der mit dem hier beschriebenen Verfahren 100 hergestellten Lithium-Metall-Anoden 20 ist nur durch die Größe der thermischen Verdampfungskammer(n) begrenzt, die zur Lithiumisierung eines Polymersubstrats oder -trägers verwendet wird/werden, wie nachstehend im Einzelnen beschrieben. Beispielsweise kann das Verfahren 100 sogar zur Herstellung einer durchgehenden doppelseitigen Lithium-Metall-Anode 20 mit einer Breite von mehr als 1 Meter verwendet werden.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Systems 70 zur Herstellung breiter und kontinuierlicher doppelseitiger Lithiummetallanoden 20, 2-6 zeigen schematische Querschnittsansichten, die die Reihenfolge der zur Herstellung der Anoden 20 verwendeten Materialien veranschaulichen, und 9 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren 100 zur Herstellung der Anoden 20 unter Verwendung des Systems 70 von 1. Das System 70 umfasst zwei thermische Verdampfungslinien 51, 53 und eine Laminierungs- und Abziehbild-Transferstation 54, die den beiden thermischen Verdampfungslinien 51, 53 nachgeschaltet ist. Es ist zu beachten, dass das in 1 gezeigte Beispielsystem 70 zwar zwei getrennte thermische Verdampfungslinien 51, 53 umfasst, das Verfahren 100 der vorliegenden Offenbarung jedoch auch mit einem System durchgeführt werden kann, bei dem einige oder alle der beiden getrennten thermischen Verdampfungslinien 51, 53 zu einer einzigen thermischen Verdampfungslinie zusammengefasst sind. Zum Beispiel können die erste und die zweite thermische Verdampfungskammer 75, 76 zu einer einzigen thermischen Verdampfungskammer zusammengefasst werden. Während das Beispielsystem 70 die beiden thermischen Verdampfungslinien 51, 53 getrennt von der Laminierungs- und Aufkleberübertragungsstation 54 zeigt, wobei die Materialrollen 50, 52 am Ende der beiden thermischen Verdampfungslinien 51, 53 in der Laminierungs- und Aufkleberübertragungsstation 54 dupliziert (z. B. dorthin transportiert) werden, können in anderen Konfigurationen die eine oder mehreren thermischen Verdampfungslinien 51, 53 und die Laminierungs- und Aufkleberübertragungsstation 54 zu einer einzigen kontinuierlichen Fertigungslinie kombiniert werden.
  • Wie in 1 dargestellt, umfasst die erste thermische Verdampfungslinie 51 eine erste thermische Verdampfungskammer 75, eine erste Polymersubstrat-Zuführungsrolle 71, die eine Rolle eines ersten kontinuierlichen Polymersubstrats 28 hält, das in die erste thermische Verdampfungskammer 75 zugeführt wird, und eine erste Polymersubstrat-Aufnahmewalze 73, die das erste kontinuierliche Polymersubstrat 28 aus der ersten thermischen Verdampfungskammer 75 aufnimmt. In ähnlicher Weise umfasst die zweite thermische Verdampfungslinie 53 eine zweite thermische Verdampfungskammer 76, eine zweite Polymersubstrat-Zuführungsrolle 72, die eine Rolle des zweiten kontinuierlichen Polymersubstrats 30 hält, das in die zweite thermische Verdampfungskammer 76 zugeführt wird, und eine zweite Polymersubstrat-Aufnahmewalze 74, die das zweite kontinuierliche Polymersubstrat 30 aus der zweiten thermischen Verdampfungskammer 76 aufnimmt. Jede der thermischen Verdampfungskammern 75, 76 verfügt über eine entsprechende Lithiumquelle 22, die thermisch verdampft wird, um eine Seite des entsprechenden ersten oder zweiten kontinuierlichen Polymersubstrats 28, 30 mit einer entsprechenden ersten oder zweiten kontinuierlichen Lithiumschicht 24, 26 zu beschichten oder darauf abzulagern, wenn das kontinuierliche Polymersubstrat 28, 30 die Kammer 75, 76 durchläuft.
  • 1 zeigt verschiedene Prozessablaufpunkte entlang des Herstellungsprozesses, die durch die eingekreisten Buchstaben „A“ bis „U“ gekennzeichnet sind. (Diese Prozessflusspunkte werden im Folgenden in Klammern dargestellt, wie in [A], [B] usw.) Am Punkt [A] ist nur das erste kontinuierliche Polymersubstrat 28 vorhanden, aber nachdem das erste Substrat 28 die erste thermische Verdampfungskammer 75 durchläuft, ist zu sehen, dass am Punkt [B] eine erste kontinuierliche Lithiumschicht 24 auf einer Unterseite des ersten Substrats 28 abgeschieden wurde, wodurch eine erste kontinuierliche Lithium/Polymer-Folie 32 entsteht. Eine Querschnittsansicht der am Punkt [B] vorhandenen Materialien ist in 2 dargestellt, die optional eine erste Trennschicht 64 umfassen kann, die zwischen dem ersten kontinuierlichen Polymersubstrat 28 und der ersten kontinuierlichen Lithiumschicht 24 angeordnet ist. (Beachten Sie, dass 2 einen gestrichelten Pfeil enthält, der nach rechts zeigt, was eine nach rechts gerichtete Prozessflussrichtung am Punkt [B] sowie am Punkt [N] anzeigt, wie nachstehend erläutert. In den 2-6 beziehen sich die gestrichelten Pfeile nach rechts, im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn auf die im Prozessablauf von 1 dargestellten Richtungen. Es ist jedoch zu beachten, dass diese Richtungen lediglich beispielhaft sind).
  • Am Punkt [C] führt eine erste Trennblatt-Zuführungswalze 77 ein erstes kontinuierliches Trennblatt 46 zu, das auf die erste kontinuierliche Lithiumschicht 24 gelegt werden kann, während das erste kontinuierliche Lithium-/Polymerblatt 32 am Punkt [D] auf die erste Polymersubstrat-Aufnahmewalze 73 gerollt wird, wodurch eine erste kontinuierliche Trennblatt-/Lithium-/Polymerrolle 50 entsteht. Man beachte, dass die erste Polymersubstrat-Aufnahmewalze 73 am Punkt [D] auch als erste Separator/Lithium/Polymer-Aufnahmewalze 73 bezeichnet werden kann.
  • Eine Querschnittsansicht der am Punkt [D] vorhandenen Materialien ist in 3 dargestellt, die die drei äußersten Materialschichten zeigt, die um die erste Separator-/Lithium-/Polymer-Aufnahmewalze 73 gewickelt sind. (Der gleiche Materialstapel befindet sich auch am Punkt [J], wie unten erläutert).
  • In ähnlicher Weise ist in der zweiten thermischen Verdampfungslinie 53 von 1 am Punkt [E] nur das zweite kontinuierliche Polymersubstrat 30 dargestellt, aber nachdem das zweite Substrat 30 die zweite thermische Verdampfungskammer 76 durchlaufen hat, kann man sehen, dass am Punkt [F] eine zweite kontinuierliche Lithiumschicht 26 auf einer Unterseite des zweiten Substrats 30 abgeschieden worden ist, wodurch eine zweite kontinuierliche Lithium/Polymerschicht 34 dargestellt wird. Die in 2 für den Punkt [B] gezeigte Querschnittsansicht der Materialien gilt in ähnlicher Weise auch für den Punkt [F] (wobei die Bezugsziffern 24, 28, 32 und 64 durch die Bezugsziffern 26, 30, 34 bzw. 66 ersetzt sind) und kann gegebenenfalls eine zweite Trennschicht 66 umfassen, die zwischen dem zweiten kontinuierlichen Polymersubstrat 30 und der zweiten kontinuierlichen Lithiumschicht 26 angeordnet ist.
  • Am Punkt [G] führt eine zweite Trennfolienvorschubwalze 78 eine zweite kontinuierliche Trennfolie 48 zu, die auf die zweite kontinuierliche Lithiumschicht 26 gelegt werden kann, während die zweite kontinuierliche Lithium-/Polymerfolie 34 am Punkt [H] auf die zweite Polymersubstrat-Aufnahmewalze 74 aufgerollt wird, wodurch eine zweite kontinuierliche Separator-/Lithium-/Polymerrolle 52 entsteht. Man beachte, dass die zweite Polymersubstrat-Aufnahmewalze 74 am Punkt [H] auch als zweite Separator/Lithium/Polymer-Aufnahmewalze 74 bezeichnet werden kann. Die in 3 für den Punkt [D] gezeigte Querschnittsansicht der Materialien gilt in ähnlicher Weise auch für den Punkt [H] (wobei die Bezugsziffern 24, 28, 46 und 50 durch die Bezugsziffern 26, 30, 48 bzw. 52 ersetzt werden, wodurch die drei äußersten Materialschichten veranschaulicht werden, die um die zweite Separator-/Lithium-/Polymer-Aufnahmewalze 74 gewickelt sind, wobei derselbe Materialstapel auch am Punkt [K] auftritt, wie nachstehend erläutert).
  • Wie in 1 dargestellt, erzeugen die erste und die zweite thermische Verdampfungslinie 51, 53 jeweils eine erste und eine zweite kontinuierliche Separator/Lithium/Polymer-Rolle 50, 52. Diese Rollen 50, 52 können zur Laminier- und Aufkleberübertragungsstation 54 transportiert werden. Alternativ können die erste und die zweite Trennfolien-Zuführungswalze 77, 78, die erste und die zweite Trennfolien-Aufnahmewalze 81, 82 und die erste und die zweite Endlos-Trennfolie 46, 48 weggelassen werden, wobei die erste und die zweite Endlos-Lithium-Polymer-Folie 32, 34 direkt aus der ersten und der zweiten thermischen Verdampfungskammer 75, 76 in die Laminierungs- und Abziehbild-Transferstation 54 geführt werden.
  • Die Laminierungs- und Abziehbild-Transferstation 54 umfasst eine Metall-Substrat-Zuführungswalze 80 an Punkt [I], die eine Rolle kontinuierliches Metall-Substrat 40 hält und es zu einem Satz gegenüberliegender Laminierungswalzen 84 führt. Nach dem Passieren der Laminierwalzen 84 wird das Endlos-Metallsubstrat 40 auf eine Aufnahmewalze für Metallsubstrate 90 aufgerollt. Wie in 1 dargestellt, werden an den Punkten [J] und [K] die erste und die zweite kontinuierliche Separator/Lithium/Polymer-Walze 50, 52 abgerollt, wobei die erste und die zweite kontinuierliche Trennfolie 46, 48 abgezogen und an den Punkten [L] und [M] auf die erste bzw. zweite kontinuierliche Trennfolien-Aufnahmewalze 81, 82 aufgerollt werden, und die ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymer-Bleche 32, 34 (an den Punkten [N] und [O]) auf die jeweilige obere und untere Oberfläche 36, 38 des kontinuierlichen Metallsubstrats 40 zugeführt werden, wobei die ersten und zweiten kontinuierlichen Lithiumschichten 24, 26 in direktem Kontakt mit der oberen und unteren Oberfläche 36, 38 angeordnet sind. Nach dem Durchlaufen der Laminierwalzen 84 werden die erste und die zweite kontinuierliche Lithiumschicht 24, 26 im Wesentlichen als Abziehbild auf das kontinuierliche Metallsubstrat 40 übertragen, und die erste und die zweite kontinuierliche Lithium/Polymer-Folie 32, 34 und das kontinuierliche Metallsubstrat 40, das zwischen der ersten und der zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymer-Folie 32, 34 liegt, bilden zusammen eine kontinuierliche Polymer/Lithium/Metall/Lithium/Polymer-Struktur 42 am Punkt [P], der in 4 dargestellt ist.
  • An den Punkten [Q] und [R] sind eine dritte und eine vierte Polymersubstrat-Aufnahmewalze 85, 86 angeordnet, die dazu dienen, das erste und das zweite kontinuierliche Polymersubstrat 28, 30 aufzurollen, die von ihren jeweiligen ersten und zweiten kontinuierlichen Lithiumschichten 24, 26 abgezogen werden, wodurch eine kontinuierliche Lithium/Metall/Lithium-Anodenstruktur 44 am Punkt [S] zurückbleibt, wie in 5 dargestellt. Diese durchgehende Lithium/Metall/Lithium-Anodenstruktur 44 kann auch als die oben erwähnte breite und durchgehende doppelseitige Lithium-Metall-Anode 20 bezeichnet werden. Am Punkt [T] kann eine dritte Trennblatt-Zuführungswalze 88 angeordnet sein, die ein drittes kontinuierliches Trennblatt 56 auf die kontinuierliche Lithium/Metall/Lithium-Anodenstruktur 44 zuführt, die auf die metallische Substrat-Aufnahmewalze 90 (die auch als Trennblatt/Lithium/Metall/Lithium-Anodenstruktur-Aufnahmewalze 90 bezeichnet werden kann) aufgerollt wird. Und am Punkt [U] bilden das dritte kontinuierliche Trennfolie 56 und die kontinuierliche Lithium/Metall/Lithium-Anodenstruktur 44 eine kontinuierliche Separator/Lithium/Metall/Lithium-Struktur 58, wie in 6 dargestellt, und die um die Aufnahmewalze 90 für die Separator/Lithium/Metall/Lithium-Anodenstruktur gerollt wird, um eine fertige Rolle 60 zu bilden.
  • 7-8 zeigen schematische Grundrissansichten von zwei verschiedenen Konfigurationen der kontinuierlichen Lithium/Polymer-Schicht 32 von 2. In der ersten in 7 gezeigten Konfiguration hat die erste kontinuierliche Lithiumschicht 24 eine erste Breite W1, die kleiner ist als die Breite W2 des ersten kontinuierlichen Polymersubstrats 28. Diese Konfiguration zeigt auch eine Vielzahl von lithiumfreien Lücken 62 entlang der Länge L des ersten durchgehenden Polymersubstrats 28. Diese Lücken 62 können erzeugt werden, wenn das Herstellungsverfahren 100 ein intermittierender oder diskontinuierlicher Prozess (und kein kontinuierlicher Prozess) ist, bei dem eine vorbestimmte Länge des ersten kontinuierlichen Polymersubstrats 28 in die erste thermische Verdampfungskammer 75 vorgeschoben wird, dann das Lithium 22 thermisch verdampft wird und dann das erste kontinuierliche Polymersubstrat 28 wieder um die vorbestimmte Länge (plus eine kleine zusätzliche Länge, die durch die Lücke 62 dargestellt wird) vorgeschoben wird. Beachten Sie, dass in den 7-8 nur die Breiten W1, W2, die Länge L und die lithiumfreien Lücken 62 in Verbindung mit der ersten kontinuierlichen Lithiumschicht 24 und dem ersten kontinuierlichen Polymersubstrat 28 dargestellt sind, dass diese Merkmale aber auch mit der zweiten kontinuierlichen Lithiumschicht 26 und dem zweiten kontinuierlichen Polymersubstrat 30 in Verbindung stehen können. Alternativ stellt die in 8 gezeigte zweite Konfiguration einen kontinuierlichen Prozess dar, bei dem das erste kontinuierliche Polymersubstrat 28 mit einer konstanten und kontinuierlichen Geschwindigkeit durch die erste thermische Verdampfungskammer 75 transportiert wird. Auch in der zweiten Konfiguration bedeckt die erste kontinuierliche Lithiumschicht 24 die gesamte Breite W2 des ersten kontinuierlichen Polymersubstrats 28, so dass W1 = W2.
  • 9 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren 100 zur Herstellung breiter und kontinuierlicher doppelseitiger Lithium-Metall-Anoden 20. Das Verfahren 100 umfasst in Block 110 die thermische Verdampfung von Lithium 22 zur Bildung einer ersten und einer zweiten kontinuierlichen Lithiumschicht 24, 26 auf einem ersten bzw. zweiten kontinuierlichen Polymersubstrat 28, 30, um eine erste bzw. zweite kontinuierliche Lithium-Polymer-Schicht 32, 34 zu bilden. In Block 160 werden die ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymer-Folien 32, 34 auf die jeweiligen oberen und unteren Oberflächen 36, 38 eines kontinuierlichen Metallsubstrats 40 laminiert, wobei die ersten und zweiten kontinuierlichen Lithiumschichten 24, 26 in direktem Kontakt mit den jeweiligen oberen und unteren Oberflächen 36, 38 angeordnet sind, um eine kontinuierliche Polymer/Lithium/Metall/Lithium/Polymer-Struktur 42 zu bilden. Und in Block 170 werden die ersten und zweiten kontinuierlichen Polymersubstrate 28, 30 von der kontinuierlichen Polymer/Lithium/Metall/Lithium/Polymer-Struktur 42 entfernt, um eine kontinuierliche Lithium/Metall/Lithium-Anodenstruktur 44 zu bilden. Bei diesem Verfahren kann der Entfernungsschritt in Block 170 vor oder nach dem Laminierungsschritt in Block 160 erfolgen.
  • Jede der ersten und zweiten durchgehenden Lithiumschichten 24, 26 kann mindestens 200 Millimeter oder optional mindestens 500 Millimeter breit sein, und das durchgehende metallische Substrat 40 kann aus Kupfer bestehen. Das Verfahren 100 kann ferner umfassen: in Block 120, Zuführen von ersten und zweiten kontinuierlichen Trennfolien 46, 48 auf die jeweiligen ersten und zweiten kontinuierlichen Lithiumschichten 24, 26 der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymerfolien 32, 34; in Block 130, Walzen jeder der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymerfolien 32, 34 zusammen mit den jeweiligen ersten und zweiten kontinuierlichen Trennfolien 46, 48, um jeweilige erste und zweite kontinuierliche Separator/Lithium/Polymerrollen 50, 52 zu bilden; in Block 140 das Transportieren der ersten und zweiten kontinuierlichen Separator/Lithium/Polymer-Rollen 50, 52 zu einer Laminierungs- und Abziehbild-Transferstation 54; und in Block 150 das Abrollen der ersten und zweiten kontinuierlichen Trennfolien 46, 48 von den ersten und zweiten kontinuierlichen Separator/Lithium/Polymer-Rollen 50, 52, um die ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymer-Blätter 32, 34 zu präsentieren. Das Verfahren 100 kann ferner umfassen: in Block 180 Aufbringen einer dritten kontinuierlichen Trennfolie 56 auf die erste oder zweite kontinuierliche Lithiumschicht 24, 26 auf der kontinuierlichen Lithium/Metall/Lithium-Anodenstruktur 44, um eine kontinuierliche Separator/Lithium/Metall/Lithium-Struktur 58 zu bilden; und in Block 190 Aufwickeln der kontinuierlichen Separator/Lithium/Metall/Lithium-Struktur 58 zu einer fertigen Rolle 60.
  • Jede der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithiumschichten 24, 26 kann eine entsprechende Vielzahl von lithiumfreien Lücken 62 entlang einer entsprechenden Länge L aufweisen und kann eine gesamte entsprechende Breite W2 der entsprechenden ersten und zweiten kontinuierlichen Polymersubstrate 28, 30 bedecken. Optional kann eine erste Trennschicht 64 zwischen der ersten kontinuierlichen Lithiumschicht 24 und dem ersten kontinuierlichen Polymersubstrat 28 und eine zweite Trennschicht 66 zwischen der zweiten kontinuierlichen Lithiumschicht 26 und dem zweiten kontinuierlichen Polymersubstrat 30 angeordnet sein. Außerdem können die erste und die zweite kontinuierliche Lithium-Polymer-Schicht 32, 34 gleichzeitig gebildet werden, beispielsweise durch die erste und die zweite thermische Verdampfungslinie 51, 53, die gleichzeitig arbeiten.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren 100 zur Herstellung von kontinuierlichen Lithiummetallanoden 20, 44: (i) in Block 110 das thermische Verdampfen von Lithium 22, um erste und zweite kontinuierliche Lithiumschichten 24, 26 auf entsprechenden ersten und zweiten kontinuierlichen Polymersubstraten 28, 30 zu bilden, um entsprechende erste und zweite kontinuierliche Lithium/Polymer-Blätter 32, 34 zu bilden; (ii) in Block 120 das Zuführen von ersten und zweiten kontinuierlichen Trennblättern 46, 48 auf die entsprechenden ersten und zweiten kontinuierlichen Lithiumschichten 24, 26 der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymer-Blätter 32, 34; (iii) in Block 130, Rollen jeder der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymer-Folien 32, 34 zusammen mit den jeweiligen ersten und zweiten kontinuierlichen Trennfolien 46, 48, um jeweilige erste und zweite kontinuierliche Separator/Lithium/Polymer-Rollen 50, 52 zu bilden; (iv) in Block 140, Transportieren der ersten und zweiten kontinuierlichen Separator/Lithium/Polymer-Rollen 50, 52 zu einer Laminierungs- und Abziehbild-Transferstation 54; (v) in Block 150 Abrollen der ersten und zweiten kontinuierlichen Trennfolie 46, 48 von der ersten und zweiten kontinuierlichen Separator/Lithium/Polymer-Rolle 50, 52, um die erste und zweite kontinuierliche Lithium/Polymer-Folie 32, 34 zu präsentieren; (vi) in Block 160, Laminieren der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymer-Folie 32, 34 auf die jeweilige obere und untere Oberfläche 36, 38 eines kontinuierlichen Kupfersubstrats 40, wobei die erste und zweite kontinuierliche Lithiumschicht 32, 34 in direktem Kontakt mit der jeweiligen oberen und unteren Oberfläche 36, 38 angeordnet sind, um eine kontinuierliche Polymer/Lithium/Kupfer/Lithium/Polymer-Struktur 42 zu bilden; und (vii) in Block 170, Entfernen des ersten und zweiten kontinuierlichen Polymersubstrats 28, 30 von der kontinuierlichen Polymer/Lithium/Kupfer/Lithium/Polymer-Struktur 42, um eine kontinuierliche Lithium/Kupfer/Lithium-Anodenstruktur 44 bereitzustellen.
  • Bei diesem Verfahren 100 kann jede der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithiumschichten 24, 26 mindestens 200 Millimeter oder optional mindestens 500 Millimeter breit sein, und jede der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithiumschichten 24, 26 kann eine gesamte jeweilige Breite W2 des jeweiligen ersten und zweiten kontinuierlichen Polymersubstrats 28, 30 bedecken. Das Verfahren 100 kann ferner in Block 180 das Aufbringen einer dritten kontinuierlichen Trennschicht 56 auf die erste oder zweite kontinuierliche Lithiumschicht 24, 26 auf der kontinuierlichen Lithium/Kupfer/Lithium-Anodenstruktur 44 zur Bildung einer kontinuierlichen Separator/Lithium/Kupfer/Lithium-Struktur 58 und in Block 190 das Aufwickeln der kontinuierlichen Separator/Lithium/Kupfer/Lithium-Struktur 58 zu einer fertigen Rolle 60 umfassen. Zusätzlich kann eine erste Trennschicht 64 zwischen der ersten kontinuierlichen Lithiumschicht 24 und dem ersten kontinuierlichen Polymersubstrat 28 und eine zweite Trennschicht 66 zwischen der zweiten kontinuierlichen Lithiumschicht 26 und dem zweiten kontinuierlichen Polymersubstrat 30 angeordnet werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Verfahren 100 zur Herstellung von breiten und kontinuierlichen doppelseitigen Lithium-Metall-Anoden 20, 44: (a) in Block 110, Bilden einer ersten und einer zweiten kontinuierlichen Schicht 24, 26 aus Lithium 22 auf einem ersten bzw. einem zweiten kontinuierlichen Polymersubstrat 28, 30 durch thermisches Verdampfen des Lithiums 22, um eine erste bzw. eine zweite kontinuierliche Lithium/Polymer-Schicht 32, 34 zu bilden, wobei jede der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium-Schicht 24, 26 mindestens 200 Millimeter breit ist und wobei jede der ersten und zweiten kontinuierlichen Schicht 24, 26 aus Lithium 22 eine gesamte Breite W2 des ersten bzw. zweiten kontinuierlichen Polymersubstrats 28, 30 bedeckt; (b) in Block 120 Zuführen von ersten und zweiten kontinuierlichen Trennfolien 46, 48 auf die jeweiligen ersten und zweiten kontinuierlichen Schichten 24, 26 von Lithium 22 der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymer-Folien 32, 34; (c) in Block 130 Rollen jeder der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymer-Folien 32, 34 zusammen mit den jeweiligen ersten und zweiten kontinuierlichen Trennfolien 46, 48, um jeweilige erste und zweite kontinuierliche Separator/Lithium/Polymer-Rollen 50, 52 zu bilden; (d) in Block 150 Abrollen der ersten und zweiten kontinuierlichen Trennfolie 46, 48 von der ersten und zweiten kontinuierlichen Separator/Lithium/Polymer-Walze 50, 52, um die erste und zweite kontinuierliche Lithium/Polymer-Folie 32, 34 zu präsentieren; (e) in Block 160, Laminieren der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymer-Folie 32, 34 auf die jeweilige obere und untere Oberfläche 36, 38 eines kontinuierlichen Kupfersubstrats 40, wobei die erste und zweite kontinuierliche Schicht 24, 26 aus Lithium 22 in direktem Kontakt mit der jeweiligen oberen und unteren Oberfläche 36, 38 angeordnet sind, um eine kontinuierliche Polymer/Lithium/Kupfer/Lithium/Polymer-Struktur 42 zu bilden; (f) in Block 170, Entfernen des ersten und zweiten kontinuierlichen Polymersubstrats 28, 30 von der kontinuierlichen Polymer/Lithium/Kupfer/Lithium/Polymer-Struktur 42, um eine kontinuierliche Lithium/Kupfer/Lithium-Anodenstruktur 44 bereitzustellen; (g) in Block 180 Aufbringen einer dritten kontinuierlichen Trennfolie 56 auf die erste oder zweite kontinuierliche Lithiumschicht 24, 26 auf der kontinuierlichen Lithium/Kupfer/Lithium-Anodenstruktur 44, um eine kontinuierliche Separator/Lithium/Kupfer/Lithium-Struktur 58 zu bilden; und (h) in Block 190 Aufwickeln der kontinuierlichen Separator/Lithium/Kupfer/Lithium-Struktur 58 zu einer fertigen Rolle 60.
  • Das Verfahren 100 kann ferner beinhalten, dass zwischen den Walz- und Abrollschritten 130, 150 in Block 140 die erste und die zweite kontinuierliche Separator/Lithium/Polymer-Rolle 50, 52 zu einer Laminier- und Aufkleberübertragungsstation 54 transportiert werden. Außerdem kann jede der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithiumschichten 24, 26 mindestens 500 Millimeter breit sein.
  • Wie bereits erwähnt, ist das hier beschriebene Verfahren 100 in der Lage, kontinuierliche doppelseitige Lithiummetallanoden 20, 44 mit einer Breite W1 von mindestens 200 Millimetern (mm) herzustellen.
  • Die obige Beschreibung dient der Veranschaulichung und ist nicht einschränkend. Die hier beschriebenen Abmessungen und Materialtypen sind zwar illustrativ, aber keineswegs einschränkend und stellen beispielhafte Ausführungsformen dar. In den folgenden Ansprüchen werden die Begriffe „erster“, „zweiter“, „oberer“, „unterer“ usw. lediglich zur Kennzeichnung verwendet und sollen keine numerischen oder positionellen Anforderungen an ihre Objekte stellen. Ein Element oder ein Schritt, der in der Einzahl genannt wird und dem das Wort „ein“ oder „eine“ vorangestellt ist, schließt die Mehrzahl solcher Elemente oder Schritte nicht aus, es sei denn, ein solcher Ausschluss wird ausdrücklich erwähnt. Darüber hinaus sollten die Formulierung „mindestens eines von A und B“ und die Formulierung „A und/oder B“ jeweils so verstanden werden, dass sie „nur A, nur B oder sowohl A als auch B“ bedeuten. Darüber hinaus können Ausführungsformen, die ein Element oder eine Vielzahl von Elementen mit einer bestimmten Eigenschaft „umfassen“ oder „haben“, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist, zusätzliche Elemente umfassen, die diese Eigenschaft nicht haben. Und wenn hier allgemein beschreibende Adverbien wie „im Wesentlichen“ und „im Allgemeinen“ verwendet werden, um ein Adjektiv zu modifizieren, so bedeuten diese Adverbien „größtenteils“, „hauptsächlich“, „zum größten Teil“, „zu einem erheblichen Teil“, „in hohem Maße“ und/oder „mindestens 51 bis 99 % von einem möglichen Umfang von 100 %“ und bedeuten nicht unbedingt „perfekt“, „vollständig“, „strikt“, „ganz“ oder „100 %“. Darüber hinaus kann das Wort „nahe“ hier verwendet werden, um die Lage eines Objekts oder eines Teils davon in Bezug auf ein anderes Objekt oder einen anderen Teil davon zu beschreiben und/oder um die Positionsbeziehung zweier Objekte oder ihrer jeweiligen Teile zueinander zu beschreiben, und kann „nahe“, „benachbart“, „nahe bei“, „in der Nähe“, „bei“ oder ähnliches bedeuten.
  • In dieser schriftlichen Beschreibung werden Beispiele, einschließlich der besten Ausführungsform, verwendet, um den Fachleuten die Herstellung und Verwendung von Vorrichtungen, Systemen und Stoffzusammensetzungen sowie die Durchführung von Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung zu ermöglichen. Die folgenden Ansprüche, einschließlich der Äquivalente, definieren den Umfang der vorliegenden Offenbarung.

Claims (10)

  1. Ein Verfahren zur Herstellung von kontinuierlichen Lithium-Metall-Anoden, umfassend: thermisches Aufdampfen von Lithium zur Bildung einer ersten und einer zweiten kontinuierlichen Lithiumschicht auf einem ersten bzw. einem zweiten kontinuierlichen Polymersubstrat, so dass eine erste bzw. eine zweite kontinuierliche Lithium/Polymer-Schicht entsteht; Laminieren der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymer-Schicht auf die jeweilige obere und untere Oberfläche eines kontinuierlichen Metallsubstrats, wobei die erste und zweite kontinuierliche Lithiumschicht in direktem Kontakt mit der jeweiligen oberen und unteren Oberfläche angeordnet sind, um eine kontinuierliche Polymer/Lithium/Metall/Lithium/PolymerStruktur zu bilden; und Entfernen der ersten und zweiten kontinuierlichen Polymersubstrate von der kontinuierlichen Polymer/Lithium/Metall/Lithium/Polymer-Struktur, um eine kontinuierliche Lithium/Metall/Lithium-Anodenstruktur bereitzustellen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithiumschichten mindestens 200 Millimeter breit ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithiumschichten mindestens 500 Millimeter breit ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das kontinuierliche Metallsubstrat aus Kupfer besteht.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Zuführen der ersten und zweiten kontinuierlichen Trennfolie auf die jeweilige erste und zweite kontinuierliche Lithiumschicht der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymer-Folie; Walzen jeder der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymer-Folien zusammen mit den jeweiligen ersten und zweiten kontinuierlichen Trennfolien, um jeweilige erste und zweite kontinuierliche Separator/Lithium/Polymer-Rollen zu bilden; Transportieren der ersten und zweiten kontinuierlichen Separator/Lithium/Polymer-Rollen zu einer Laminierungs- und Aufkleberübertragungsstation; und Abrollen der ersten und zweiten kontinuierlichen Trennfolien von den ersten und zweiten kontinuierlichen Separator/Lithium/Polymer-Rollen, um die ersten und zweiten kontinuierlichen Lithium/Polymer-Blätter zu präsentieren.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, das ferner umfasst: Aufbringen einer dritten kontinuierlichen Trennfolie auf die erste oder zweite kontinuierliche Lithiumschicht auf der kontinuierlichen Lithium/Metall/Lithium-Anodenstruktur, um eine kontinuierliche Separator/Lithium/Metall/Lithium-Struktur zu bilden; und Aufwickeln der kontinuierlichen Separator/Lithium/Metall/Lithium-Struktur zu einer fertigen Rolle.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithiumschichten eine entsprechende Vielzahl von lithiumfreien Lücken entlang ihrer jeweiligen Länge aufweist.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Entnahmeschritt vor oder nach dem Laminierschritt erfolgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede der ersten und zweiten kontinuierlichen Lithiumschichten die gesamte jeweilige Breite des jeweiligen ersten und zweiten kontinuierlichen Polymersubstrats bedeckt.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine erste Trennschicht zwischen der ersten kontinuierlichen Lithiumschicht und dem ersten kontinuierlichen Polymersubstrat angeordnet ist und eine zweite Trennschicht zwischen der zweiten kontinuierlichen Lithiumschicht und dem zweiten kontinuierlichen Polymersubstrat angeordnet ist.
DE102022126418.1A 2022-03-09 2022-10-11 Verfahren zur herstellung breiter und kontinuierlicher doppelseitiger lithium-metall-anoden Pending DE102022126418A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/690,077 2022-03-09
US17/690,077 US20230307608A1 (en) 2022-03-09 2022-03-09 Method for fabricating wide and continuous double-sided lithium metal anodes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022126418A1 true DE102022126418A1 (de) 2023-09-14

Family

ID=87759836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022126418.1A Pending DE102022126418A1 (de) 2022-03-09 2022-10-11 Verfahren zur herstellung breiter und kontinuierlicher doppelseitiger lithium-metall-anoden

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230307608A1 (de)
CN (1) CN116779785A (de)
DE (1) DE102022126418A1 (de)

Also Published As

Publication number Publication date
US20230307608A1 (en) 2023-09-28
CN116779785A (zh) 2023-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2523002C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von einzelnen ebenen Resonanz-Markierungs-Stromkreisen
EP0203368B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung kupferkaschierter Laminate
EP3302998B1 (de) Appliziervorrichtung
DE102018106691A1 (de) Aufdampfmaskensubstrat, Aufdampfmaskensubstratherstellungsverfahren, Aufdampfmaskenherstellungsverfahren und Anzeigeeinrichtungsherstellungsverfahren
DE102016124308A1 (de) Herstellungsvorrichtung und Herstellungsverfahren einer Brennstoffzellenkomponente
EP3375623A1 (de) Verfahren zur herstellung eines halbzeuges sowie halbzeug
DE102014005851B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Elastomer-Aktuatoren
DE102015119110B4 (de) Elektrolytmembranwalzenkörper
EP3111280B1 (de) Verfahren zur herstellung von sicherheitsdokumenten
DE102021212296A1 (de) Einrichtung zum herstellen einer membran-elektroden-subgasket-anordnung und verfahren zum herstellen der membran-elektroden-subgasket-anordnung unter verwendung derselben
DE102022126418A1 (de) Verfahren zur herstellung breiter und kontinuierlicher doppelseitiger lithium-metall-anoden
LU83979A1 (de) Kodensator und verfahren und vorrichtung zur herstellung desselben
EP2944478A2 (de) Sicherheitselement, wertdokument und herstellungsverfahren
DE2725883A1 (de) Flachdruckplattenmaterial
EP4323296A1 (de) Kalander-transportrolle sowie kalandriereinrichtung für die herstellung von elektroden für eine batteriezelle
DE19815897A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Audrucken von Lithiummustern durch eine Presse
DE102017107468A1 (de) Verfahren zur herstellung eines, insbesondere oralen, wirkstofflaminats und wirkstofflaminat, insbesondere orales wirkstofflaminat
DE102021100319A1 (de) Verfahren zum herstellen eines mehrschichtigen laminierten dokumentensubstrats mit einem einlegekörper
DE102020214087A1 (de) Verfahren zur Bearbeitung einer Elektrodenbahn und Bearbeitungsvorrichtung hierfür
EP2124515B1 (de) Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Schichtstruktur
DE102019114489A1 (de) Verfahren zum rotativen Stanzen von Folienmaterialien
DE102022126708A1 (de) Modulares system zur herstellung eines laminats
DE102022126057A1 (de) Verfahren zum laminieren einer lithiummetall-anode
DE102019119292B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Mutterrolle einer zusammenhängenden Mehrschichtfolie sowie Mutterrolle herstellbar mit einem derartigen Verfahren
AT397062B (de) Verfahren zur herstellung von formkörpern aus einer mehrzahl orientierter kunststoffolien und anlage zur durchführung des verfahrens

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed