JP2022550744A - 非同期加熱圧延装置、大幅の極薄金属リチウム箔、並びにその調製方法及び使用 - Google Patents
非同期加熱圧延装置、大幅の極薄金属リチウム箔、並びにその調製方法及び使用 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022550744A JP2022550744A JP2022519376A JP2022519376A JP2022550744A JP 2022550744 A JP2022550744 A JP 2022550744A JP 2022519376 A JP2022519376 A JP 2022519376A JP 2022519376 A JP2022519376 A JP 2022519376A JP 2022550744 A JP2022550744 A JP 2022550744A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- roll
- lithium
- strip
- unwinding
- rolling
- 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.)
- Granted
Links
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 168
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 168
- 239000011888 foil Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 71
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 53
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 21
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 7
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 claims description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 claims description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 claims description 3
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 3
- -1 polysiloxanes Polymers 0.000 claims description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
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
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
-
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
- B21B1/40—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling foils which present special problems, e.g. because of thinness
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D13/00—Corrugating sheet metal, rods or profiles; Bending sheet metal, rods or profiles into wave form
- B21D13/04—Corrugating sheet metal, rods or profiles; Bending sheet metal, rods or profiles into wave form by rolling
- B21D13/045—Corrugating sheet metal, rods or profiles; Bending sheet metal, rods or profiles into wave form by rolling the corrugations being parallel to the feeding movement
-
- 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
- H01M4/0435—Rolling or calendering
-
- 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
- H01M4/13—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
- H01M4/36—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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
- B21B1/22—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length
- B21B2001/225—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length by hot-rolling
-
- 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)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
非同期加熱圧延装置、大幅の極薄金属リチウム箔、並びにその調製方法及びその使用である。非同期加熱圧延装置は、延伸基材（Ｐ）を巻き戻すための延伸基材巻き戻しユニット（Ｅ）；リチウムストリップ（Ｓ）を巻き戻すためのリチウムストリップ巻き戻しユニット（Ｄ）；第１の圧延ロール（Ｂ）、第２の圧延ロール（Ａ）、及び加熱ボックス（Ｃ）を含む非同期加熱圧延ユニット（Ｈ）；および複合ストリップ（Ｚ）を巻き取るための巻取りユニット（Ｇ）を含む。前記加熱ボックス（Ｃ）は、第１の圧延ロール（Ｂ）を加熱するために使用され、前記第１の圧延ロール（Ｂ）は、延伸基材（Ｐ）を加熱し、前記第１の圧延ロール（Ｂ）と第２の圧延ロール（Ａ）は、延伸基材（Ｐ）とリチウムストリップ（Ｓ）が複合して複合ストリップ（Ｚ）となるように、軸平行に対向して配置されている。この装置は、加熱ボックス（Ｃ）及び非同期の第１の圧延ロール（Ｂ）と第２の圧延ロール（Ａ）を提供することにより、均一な厚さを有する大幅の極薄金属リチウム箔を製造することができる。該リチウム箔は、電池に適用する場合に高い初期クーロン効率を有する。リチウム箔の幅は１～６００ｍｍであり、前記リチウム箔の厚さは１～２０μｍであり、電池の初期クーロン効率は９８％と高くなる。【選択図】図１
Description
本出願は、２０１９年０９月２５日に中国専利局に提出した、出願番号が２０１９１０９１１２８７．６、発明名称が「非同期加熱圧延装置、大幅の極薄金属リチウム箔、並びにその調製方法及び使用」である中国特許出願の優先権を要求し、その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、極薄リチウム箔の技術分野に属し、特に、非同期加熱圧延装置、大幅の極薄金属リチウム箔、並びにその調製方法及び使用に関する。
リチウムイオン電池は、エネルギー密度が高く、使用寿命が長く、環境に優しく汚染のない利点があるため、家電製品や電気自動車の分野に広く使用されている。しかし、リチウム電池の初期の充放電の過程において、固体電解質界面膜（ＳＥＩ膜）の形成によりリチウムの一部が消耗され、正極材料のリチウムが損失する。この不可逆的な初期の容量の損失は、電池容量の損失に直接つながる。現在、リチウムイオン電池極板のリチウム補充プロセスは、リチウムイオン電池の容量を向上させるための重要な技術であり、その核となるのは圧延と積層である。圧延とは、０．２５ｍｍ～２ｍｍのリチウムストリップをロールでプレスして０．００２ｍｍ～０．００６ｍｍのリチウム膜を形成して延伸膜に付着させるプロセスである。
従来のリチウム補充プロセスでは、リチウムストリップを圧延するプロセスにおいて、リチウムストリップ材料の厚さのばらつきが大きい場合（≧±１０μｍ）、特にリチウムストリップの幅が大きい場合（１５０ｍｍ以上）、リチウムストリップは仕込みプロセスでは幅方向の張力が不均一であり、通常、両側が大きく、中央が小さいため、幅方向のリチウムストリップの変形量にはばらつきがある（厚さが不均一であり、中央が厚くて両側が薄い）。そのため、加圧ロールが高速で回転しているとき、リチウムストリップ材料の厚さのばらつき、リチウムストリップの幅方向の張力の不一致、及びリチウムストリップの幅方向の不均一な変形などの要因により、リチウムストリップの中央部が蓄積してロールの仕込み部でリチウム蓄積を形成しがちである。リチウム蓄積はますます多くなり、除去するのが困難であり、これはリチウムストリップの通常の仕込みに深刻な影響を及ぼし、リチウムストリップの圧延の厚さの一致性を低下させ、連続生産を不可能にし、材料の浪費及び生産能力の低下をもたらす。また、従来の圧延はロール圧延機への要求が高く、従来の単純なロール圧延ではリチウムストリップを２μｍ～６μｍの厚さに圧延することはできない。実現できたとしても、他の補助材料が必要である。しかし、補助材料は高価であり、リチウムストリップのコストをさらに高め、単一成分の金属リチウムストリップを完全に得ることができず、その性能に深刻な影響を及ぼす。
上記に鑑み、本発明の目的は、均一な厚さを有する大幅の極薄リチウムストリップを調製可能な非同期加熱圧延装置、大幅の極薄金属リチウム箔、並びにその調製方法及び使用を提供することである。
本発明は、大幅の極薄金属リチウム箔を短いプロセスで調製するための非同期加熱圧延装置を提供し、該非同期加熱圧延装置は、
延伸基材を巻き戻すための延伸基材巻き戻しユニットと、
リチウムストリップを巻き戻すためのリチウムストリップ巻き戻しユニットと、
リチウムストリッププレシェーピングユニットと、
第１の圧延ロール、第２の圧延ロール、及び加熱ボックスを含む非同期加熱圧延ユニットと、
複合ストリップを巻き取るための巻取りユニットとを含み、
前記加熱ボックスは、前記第１の圧延ロールを加熱するために使用され、前記第１の圧延ロールは、前記延伸基材を加熱し、前記第１の圧延ロールと前記第２の圧延ロールは、前記延伸基材とリチウムストリップが複合して前記複合ストリップとなるように、軸平行に対向して配置されている。
延伸基材を巻き戻すための延伸基材巻き戻しユニットと、
リチウムストリップを巻き戻すためのリチウムストリップ巻き戻しユニットと、
リチウムストリッププレシェーピングユニットと、
第１の圧延ロール、第２の圧延ロール、及び加熱ボックスを含む非同期加熱圧延ユニットと、
複合ストリップを巻き取るための巻取りユニットとを含み、
前記加熱ボックスは、前記第１の圧延ロールを加熱するために使用され、前記第１の圧延ロールは、前記延伸基材を加熱し、前記第１の圧延ロールと前記第２の圧延ロールは、前記延伸基材とリチウムストリップが複合して前記複合ストリップとなるように、軸平行に対向して配置されている。
好ましくは、第２の圧延ロールの表面は、セラミック層またはポリマー層で被覆される。前記セラミック層は、アルミナ、ジルコニア、酸化クロム、及び複合物セラミックコーティングのうちの１つまたは複数を含み、前記ポリマー層は、ポリシロキサン、長鎖アルカン、及びパラフィンのうちの１つまたは複数を含む。
好ましくは、前記リチウムストリップ巻き戻しユニットは、順次に配置されているリチウムストリップ巻き戻しロール、第１の補助ガイドロール、第１の張力検出ロール、及び速度測定ロールを含み、
前記延伸基材巻き戻しユニットは、順次に配置されている基材巻き戻しロール、第２の補助ガイドロール、第１の自差修正センサー、第３の補助ガイドロール、及び第４の補助ガイドロールを含み、
前記リチウムストリッププレシェーピングユニットは、順次に配置されている第２の自差修正センサー及び互いに対向して配置されたシェーピングロールを含み、
前記巻取りユニットは、順次に配置されている第２の張力検出ロール、第３の自差修正センサー、及び複合ストリップ巻取りロールを含む。
前記延伸基材巻き戻しユニットは、順次に配置されている基材巻き戻しロール、第２の補助ガイドロール、第１の自差修正センサー、第３の補助ガイドロール、及び第４の補助ガイドロールを含み、
前記リチウムストリッププレシェーピングユニットは、順次に配置されている第２の自差修正センサー及び互いに対向して配置されたシェーピングロールを含み、
前記巻取りユニットは、順次に配置されている第２の張力検出ロール、第３の自差修正センサー、及び複合ストリップ巻取りロールを含む。
好ましくは、前記延伸基材は、ステンレス鋼箔、銅箔、鋼箔または鉄箔から選択される。
本発明は、上記の技術案に記載の非同期加熱圧延装置を使用して大幅の極薄金属リチウム箔を調製する方法を提供し、該方法は、次のステップ：
リチウムストリップを巻き戻し及びプレシェーピングした後、巻き戻した延伸基材と一緒に第１の圧延ロールと第２の圧延ロールとの間のロールギャップ内で非同期加熱圧延処理してから巻き取り、複合ストリップを得るステップを含み、
前記非同期加熱圧延処理の温度は５０～２５０℃であり、前記第２の圧延ロールと前記第１の圧延ロールの回転速度比は１：１．１～８である。
リチウムストリップを巻き戻し及びプレシェーピングした後、巻き戻した延伸基材と一緒に第１の圧延ロールと第２の圧延ロールとの間のロールギャップ内で非同期加熱圧延処理してから巻き取り、複合ストリップを得るステップを含み、
前記非同期加熱圧延処理の温度は５０～２５０℃であり、前記第２の圧延ロールと前記第１の圧延ロールの回転速度比は１：１．１～８である。
好ましくは、リチウムストリップの巻き戻し速度は０．１～３ｍ／分であり、延伸基材の巻き戻し速度は０．１～２０ｍ／分である。
好ましくは、前記リチウムストリップの巻き戻し時の張力は５～１００Ｎであり、延伸基材及びリチウムストリップの巻き戻し時の自差修正精度はいずれも±０．２ｍｍである。
本発明は、上記の技術案に記載の方法によって調製された、大幅の極薄リチウム箔を提供し、
前記リチウム箔の幅は１～６００ｍｍであり、前記リチウム箔の厚みは１～２０μｍである。
前記リチウム箔の幅は１～６００ｍｍであり、前記リチウム箔の厚みは１～２０μｍである。
本発明は、上記の技術案に記載の大幅の極薄リチウム箔を含む電池を提供する。
本発明は、大幅の極薄金属リチウム箔を短いプロセスで調製するための非同期加熱圧延装置を提供し、該非同期加熱圧延装置は、延伸基材を巻き戻すための延伸基材巻き戻しユニット；リチウムストリップを巻き戻すためのリチウムストリップ巻き戻しユニット；第１の圧延ロール、第２の圧延ロール、及び加熱ボックスを含む非同期加熱圧延ユニット；及び複合ストリップを巻き取るための巻取りユニットを含み、前記加熱ボックスは、前記第１の圧延ロールを加熱するために使用され、前記第１の圧延ロールは、前記延伸基材を加熱し、前記第１の圧延ロールと前記第２の圧延ロールは、前記延伸基材とリチウムストリップが複合して前記複合ストリップとなるように、軸平行に対向して配置されている。この装置は、延伸基材巻き戻しユニットによって基材を巻き戻し、リチウムストリップ巻き戻しユニットによってリチウムストリップを巻き戻し、プレシェーピング後にそれらを同時に第１の圧延ロールと第２の圧延ロールとの間に輸送して複合し、複合ストリップを得てから、複合ストリップ巻き取りユニットによって複合ストリップを巻き取る。この装置は、加熱ボックス及び非同期の第１の圧延ロールと第２の圧延ロールを配置することにより、均一な厚さを有する大幅の極薄金属リチウム箔を製造することができる。該リチウム箔は、電池に適用する場合に高い初期クーロン効率を有する。実験の結果、リチウム箔の幅は１～６００ｍｍであり、前記リチウム箔の厚さは１～２０μｍであり、電池の初期クーロン効率は９８％と高くなり、リチウムストリップの横方向の１５０ポイントをテストポイントとした有効厚さの相対誤差は０～３％であり、縦方向の３０ポイントをテストポイントとした有効厚さの相対誤差は０～２０％であることが明らかになった。
本発明は、大幅の極薄金属リチウム箔を短いプロセスで調製するための非同期加熱圧延装置を提供し、該非同期加熱圧延装置は、
延伸基材を巻き戻すための延伸基材巻き戻しユニット；
リチウムストリップを巻き戻すためのリチウムストリップ巻き戻しユニット；
リチウムストリッププレシェーピングユニット；
第１の圧延ロール、第２の圧延ロール、及び加熱ボックスを含む非同期加熱圧延ユニット；及び
複合ストリップを巻き取るための巻取りユニットを含み、
前記加熱ボックスは、前記第１の圧延ロールを加熱するために使用され、前記第１の圧延ロールは、前記延伸基材を加熱し、前記第１の圧延ロールと前記第２の圧延ロールは、前記延伸基材とリチウムストリップが複合して前記複合ストリップとなるように、軸平行に対向して配置されている。
延伸基材を巻き戻すための延伸基材巻き戻しユニット；
リチウムストリップを巻き戻すためのリチウムストリップ巻き戻しユニット；
リチウムストリッププレシェーピングユニット；
第１の圧延ロール、第２の圧延ロール、及び加熱ボックスを含む非同期加熱圧延ユニット；及び
複合ストリップを巻き取るための巻取りユニットを含み、
前記加熱ボックスは、前記第１の圧延ロールを加熱するために使用され、前記第１の圧延ロールは、前記延伸基材を加熱し、前記第１の圧延ロールと前記第２の圧延ロールは、前記延伸基材とリチウムストリップが複合して前記複合ストリップとなるように、軸平行に対向して配置されている。
図１を参照すると、図１は、本発明によって提供される短いプロセスで大幅の極薄金属リチウム箔を調製するための非同期加熱圧延装置の構造概略図であり、Ｄはリチウムストリップ巻き戻しユニット、Ｅは延伸基材巻き戻しユニット、Ｆはリチウムストリッププレシェーピングユニット、Ｈは非同期加熱圧延ユニット、Ｇは巻き取りユニットを表す。
リチウムストリップ巻き戻しユニット（Ｄ）において、１はリチウムストリップ巻き戻しロール、２は第１の補助ガイドロール、３は張力検出ロール１、４は速度測定ロールを表し、
延伸基材巻き戻しユニット（Ｅ）において、８は延伸基材巻き戻しロール、９は第２の補助ガイドロール、１０は第１の自差修正センサー、１１は第３の補助ガイドロール、１２は第４の補助ガイドロールを表し、
リチウムストリッププレシェーピングユニット（Ｆ）において、５は第２の自差修正センサー、６はシェーピングロール１、７はシェーピングロール２を表し、
非同期加熱圧延ユニット（Ｈ）において、Ａは第２の圧延ロール、Ｂは第１の圧延ロール、Ｃは加熱ボックスを表し、
巻き取りユニット（Ｇ）において、１３は第２の張力検出ロール、１４は第３の自差修正センサー、１５は複合ストリップ巻き取りロールを表し、
Ｐは延伸基材、Ｓはリチウムストリップ、Ｚは複合ストリップ（すなわち、延伸基材とリチウムストリップが複合したもの）を表す。
リチウムストリップ巻き戻しユニット（Ｄ）において、１はリチウムストリップ巻き戻しロール、２は第１の補助ガイドロール、３は張力検出ロール１、４は速度測定ロールを表し、
延伸基材巻き戻しユニット（Ｅ）において、８は延伸基材巻き戻しロール、９は第２の補助ガイドロール、１０は第１の自差修正センサー、１１は第３の補助ガイドロール、１２は第４の補助ガイドロールを表し、
リチウムストリッププレシェーピングユニット（Ｆ）において、５は第２の自差修正センサー、６はシェーピングロール１、７はシェーピングロール２を表し、
非同期加熱圧延ユニット（Ｈ）において、Ａは第２の圧延ロール、Ｂは第１の圧延ロール、Ｃは加熱ボックスを表し、
巻き取りユニット（Ｇ）において、１３は第２の張力検出ロール、１４は第３の自差修正センサー、１５は複合ストリップ巻き取りロールを表し、
Ｐは延伸基材、Ｓはリチウムストリップ、Ｚは複合ストリップ（すなわち、延伸基材とリチウムストリップが複合したもの）を表す。
リチウムストリップが圧延ロールの表面に付着して圧延ロールの表面汚染やリチウムストリップ材料の浪費を引き起こし、さらにその後の複合ストリップの厚さの均一性へ影響を与えることを避けるために、本発明は、非同期加熱圧延ユニットの、リチウムストリップに近い側の圧延ロール、すなわち、第２の圧延ロールの表面に被覆処理を行う。好ましくは、セラミック層またはポリマー層で被覆する。前記セラミック層は、アルミナ、ジルコニア、酸化クロム、及び複合物セラミックコーティングのうちの１つまたは複数を含み、前記ポリマー層は、ポリシロキサン、長鎖アルカン、及びパラフィンのうちの１つまたは複数を含む。
本発明において、前記延伸基材は好ましくは、ステンレス鋼箔、銅箔、鋼箔または鉄箔から選択される。
本発明において、前記リチウムストリップ巻き戻しユニットは、順次に配置されているリチウムストリップ巻き戻しロール、第１の補助ガイドロール、第１の張力検出ロール、及び速度測定ロールを含み、
前記延伸基材巻き戻しユニットは、順次に配置されている基材巻き戻しロール、第２の補助ガイドロール、第１の自差修正センサー、第３の補助ガイドロール、及び第４の補助ガイドロールを含み、
前記リチウムストリッププレシェーピングユニットは、順次に配置されている、第２の自差修正センサー及び互いに対向して配置されたシェーピングロールを含み、
前記巻取りユニットは、順次に配置されている第２の張力検出ロール、第３の自差修正センサー、及び複合ストリップ巻取りロールを含む。
前記延伸基材巻き戻しユニットは、順次に配置されている基材巻き戻しロール、第２の補助ガイドロール、第１の自差修正センサー、第３の補助ガイドロール、及び第４の補助ガイドロールを含み、
前記リチウムストリッププレシェーピングユニットは、順次に配置されている、第２の自差修正センサー及び互いに対向して配置されたシェーピングロールを含み、
前記巻取りユニットは、順次に配置されている第２の張力検出ロール、第３の自差修正センサー、及び複合ストリップ巻取りロールを含む。
本発明において、圧延時にリチウムストリップが第１の圧延ロール及び第２の圧延ロールの半径方向の力を受けるだけではなく、第１の圧延ロール及び第２の圧延ロールの接線力をも受けるように、前記第１の圧延ロールと前記第２の圧延ロールの速度差について非同期加熱圧延ユニットではそれぞれの速度を設定して両者を非同期にする。これによって、極薄のリチウムストリップをより容易に実現できる。
前記加熱ボックスは、第１の圧延ロールを加熱して、延伸基材とリチウムストリップとの圧延複合時に熱を提供し、これによって、固体金属リチウムストリップは、圧延中に半固体状態に保たれ、超薄のリチウムストリップをより容易に実現できる。
前記基材巻き戻しユニットは、圧延後の極薄リチウムストリップの付着及び搬送される基材を提供する。リチウムストリップ巻き戻し機構は、圧延されるリチウムストリップを提供及び輸送する。
前記プレシェーピングユニットは、リチウムストリップが非同期加熱圧延ユニットに入る前に両側からリチウムストリップを平らにプレスし、それによってリチウムストリップの厚さの一致性を改善し、圧延効果に対するリチウムストリップの厚さのばらつきの悪影響を低減する。
前記リチウムストリッププレシェーピング機構は、非同期加熱圧延ユニットの上流に配置され、両側からリチウムストリップを平らにプレスし、リチウムストリップはプレシェーピングユニットを通過した後、非同期加熱圧延ユニットの第１の圧延ロールと第２の圧延ロールとの間のロールギャップを通過する。
前記プレシェーピングユニットは、リチウムストリップが非同期加熱圧延ユニットに入る前に両側からリチウムストリップを平らにプレスし、それによってリチウムストリップの厚さの一致性を改善し、圧延効果に対するリチウムストリップの厚さのばらつきの悪影響を低減する。
前記リチウムストリッププレシェーピング機構は、非同期加熱圧延ユニットの上流に配置され、両側からリチウムストリップを平らにプレスし、リチウムストリップはプレシェーピングユニットを通過した後、非同期加熱圧延ユニットの第１の圧延ロールと第２の圧延ロールとの間のロールギャップを通過する。
具体的には、上記の非同期加熱圧延装置を使用する具体的なプロセスは、以下を含む。
予めストリップ通しを行うために、延伸基材（Ｐ）を基材巻き戻しロール（８）、第２の補助ガイドロール（９）、第１の自差修正センサー（１０）、第３の補助ガイドロール（１１）、補助ガイドロール４（１２）、及び第２の圧延ロール（Ａ）と第１の圧延ロール（Ｂ）との間のロールギャップに通し、最後に、延伸基材（Ｐ）のヘッドエンドを巻き取りロール（１５）に固定し、延伸基材（Ｐ）を緊張（引っ張った）状態にする。次に、リチウムストリップ（Ｓ）をリチウムストリップ巻き戻しロール（１）、補助ガイドロール１（２）、張力検出ロール（３）、速度測定ロール（４）、及びリチウムストリッププレシェーピング機構（Ｅ）中の自差修正センサー２（５）、シェーピングロール１（６）とシェーピングロール２（７）との間のロールギャップに通し、最後に圧延ロール（Ａ）と加熱圧延ロール（Ｂ）との間のロールギャップを通過し、次に、リチウムストリップ（Ｓ）を延伸基材（Ｐ）に貼り付け、リチウムストリップを緊張状態にする。
ステップ２：ロールギャップの調整
第２の圧延ロール（Ａ）と第１の圧延ロール（Ｂ）との間の相対距離、すなわち、予想される極薄リチウムストリップの厚さを調整する。
ステップ３：加熱
加熱ボックスの温度を調整することで第２の圧延ロール（Ａ）及び延伸基材（Ｐ）を加熱する。
ステップ４：速度調整
第２の圧延ロール（Ａ）と第１の圧延ロール（Ｂ）の相対速度を調整することにより、圧延されたリチウムストリップに接線力及び熱を加えて、極薄の金属リチウムを得る。
予めストリップ通しを行うために、延伸基材（Ｐ）を基材巻き戻しロール（８）、第２の補助ガイドロール（９）、第１の自差修正センサー（１０）、第３の補助ガイドロール（１１）、補助ガイドロール４（１２）、及び第２の圧延ロール（Ａ）と第１の圧延ロール（Ｂ）との間のロールギャップに通し、最後に、延伸基材（Ｐ）のヘッドエンドを巻き取りロール（１５）に固定し、延伸基材（Ｐ）を緊張（引っ張った）状態にする。次に、リチウムストリップ（Ｓ）をリチウムストリップ巻き戻しロール（１）、補助ガイドロール１（２）、張力検出ロール（３）、速度測定ロール（４）、及びリチウムストリッププレシェーピング機構（Ｅ）中の自差修正センサー２（５）、シェーピングロール１（６）とシェーピングロール２（７）との間のロールギャップに通し、最後に圧延ロール（Ａ）と加熱圧延ロール（Ｂ）との間のロールギャップを通過し、次に、リチウムストリップ（Ｓ）を延伸基材（Ｐ）に貼り付け、リチウムストリップを緊張状態にする。
ステップ２：ロールギャップの調整
第２の圧延ロール（Ａ）と第１の圧延ロール（Ｂ）との間の相対距離、すなわち、予想される極薄リチウムストリップの厚さを調整する。
ステップ３：加熱
加熱ボックスの温度を調整することで第２の圧延ロール（Ａ）及び延伸基材（Ｐ）を加熱する。
ステップ４：速度調整
第２の圧延ロール（Ａ）と第１の圧延ロール（Ｂ）の相対速度を調整することにより、圧延されたリチウムストリップに接線力及び熱を加えて、極薄の金属リチウムを得る。
本発明は、上記の技術案に記載の非同期加熱圧延装置を使用して大幅の極薄金属リチウム箔を調製する方法を提供し、該方法は、次のステップ：
リチウムストリップを巻き戻し及びプレシェーピングした後、巻き戻した延伸基材と一緒に第１の圧延ロールと第２の圧延ロールとの間のロールギャップ内で非同期加熱圧延処理してから巻き取り、複合ストリップを得るステップを含み、
前記非同期加熱圧延処理の温度は５０～２５０℃であり、前記第１の圧延ロールと前記第２の圧延ロールの回転速度比は１：１．１～８である。
リチウムストリップを巻き戻し及びプレシェーピングした後、巻き戻した延伸基材と一緒に第１の圧延ロールと第２の圧延ロールとの間のロールギャップ内で非同期加熱圧延処理してから巻き取り、複合ストリップを得るステップを含み、
前記非同期加熱圧延処理の温度は５０～２５０℃であり、前記第１の圧延ロールと前記第２の圧延ロールの回転速度比は１：１．１～８である。
本発明は、第１の圧延ロールを加熱ボックスにより加熱し、第１の圧延ロールと第２の圧延ロールとの間の非同期性、すなわち異なる速度により、リチウムストリップは極薄になり、優れた性能を有するようになる。例えば、調製された電池は高い初期クーロン効率を有する。
本発明において、前記非同期加熱圧延処理の温度は５０～２５０℃であり、特定の実施形態では、前記非同期加熱圧延処理の温度は８０℃または１２０℃である。
前記非同期加熱圧延処理の圧力は、好ましくは３～６Ｔであり、特定の実施形態では、前記非同期加熱圧延処理の圧力は、４Ｔまたは５Ｔである。
前記第１の圧延ロールと第２の圧延ロールの回転速度比は１：１．１～８である。前記第１の圧延ロールの速度は好ましくは１～５ｍ／分であり、第２の圧延ロールの速度は好ましくは１～１０ｍ／分である。特定の実施形態では、前記第１の圧延ロールの速度は３ｍ／分であり、前記第２の圧延ロールの速度は１．５ｍ／分または２ｍ／分である。
本発明において、リチウムストリップの巻き戻し速度は０．１～３ｍ／分であり、延伸基材の巻き戻し速度は０．１～２０ｍ／分である。前記リチウムストリップの巻き戻し時の張力は５～１００Ｎであり、延伸基材及びリチウムストリップの巻き戻し時の自差修正精度は好ましくはいずれも±０．２ｍｍである。
本発明は、上記の技術案に記載の方法によって調製された、大幅の極薄リチウム箔を提供し、
前記リチウム箔の幅は１～６００ｍｍであり、前記リチウム箔の厚みは１～２０μｍである。
前記リチウム箔の幅は１～６００ｍｍであり、前記リチウム箔の厚みは１～２０μｍである。
前記リチウム箔の幅は好ましくは８０～１００ｍｍである。
本発明は、上記の技術案に記載の大幅の極薄リチウム箔を含む電池を提供する。
本発明において、上記の極薄リチウム箔でＳｉＯＣ極板を予めリチウム化し、ＮＣＡと一緒に電池に組み立てられる。
上記の技術案に記載の大幅の極薄リチウム箔を使用して製造した電池は、高い初期クーロン効率を有する。
本発明をさらに説明するために、本発明によって提供される非同期加熱圧延装置、大幅の極薄金属リチウム箔、並びにその調製方法及び使用を、以下の実施例を参照して詳細に説明する。しかし、それらは本発明の保護範囲を限定するものとして解釈すべきではない。
実施例１
予めストリップ通しを行うために、延伸基材（Ｐ）を基材巻き戻しロール（８）、第２の補助ガイドロール（９）、第１の自差修正センサー（１０）、第３の補助ガイドロール（１１）、補助ガイドロール４（１２）、及び第２の圧延ロール（Ａ）と第１の圧延ロール（Ｂ）との間のロールギャップに通し、最後に、延伸基材（Ｐ）のヘッドエンドを巻き取りロール（１５）に固定し、延伸基材（Ｐ）を緊張状態にした。次に、リチウムストリップ（Ｓ）をリチウムストリップ巻き戻しロール（１）、補助ガイドロール１（２）、張力検出ロール１（３）、速度測定ロール（４）、及びリチウムストリッププレシェーピング機構（Ｆ）中の自差修正センサー２（５）、シェーピングロール１（６）とシェーピングロール２（７）との間のロールギャップに通し、最後に圧延ロール（Ａ）と加熱圧延ロール（Ｂ）との間のロールギャップを通過し、次にリチウムストリップ（Ｓ）を延伸基材（Ｐ）に貼り付け、リチウムストリップを緊張状態にした。
ここで、延伸基材（Ｐ）は１０μｍの銅箔であり、ストリップ通しが完成した後、圧延ロール（Ａ）と圧延ロール（Ｂ）との間の相対距離を１１μｍに調整し、加熱ボックスの温度を１２０℃に調整し、圧延ロールＢを加熱した。圧延ロール（Ａ）の速度を１．５ｍ／分に調整し、圧延ロール（Ｂ）の速度を３ｍ／分に調整し、圧延ロール間の圧力を５Ｔに調整した。巻き取りユニット（Ｇ）を連続的に巻き取ることにより、厚さ２０μｍ、幅８０ｍｍの複合ストリップ（Ｚ）を得た。リチウムストリップの有効厚さは１０μｍであった。
予めストリップ通しを行うために、延伸基材（Ｐ）を基材巻き戻しロール（８）、第２の補助ガイドロール（９）、第１の自差修正センサー（１０）、第３の補助ガイドロール（１１）、補助ガイドロール４（１２）、及び第２の圧延ロール（Ａ）と第１の圧延ロール（Ｂ）との間のロールギャップに通し、最後に、延伸基材（Ｐ）のヘッドエンドを巻き取りロール（１５）に固定し、延伸基材（Ｐ）を緊張状態にした。次に、リチウムストリップ（Ｓ）をリチウムストリップ巻き戻しロール（１）、補助ガイドロール１（２）、張力検出ロール１（３）、速度測定ロール（４）、及びリチウムストリッププレシェーピング機構（Ｆ）中の自差修正センサー２（５）、シェーピングロール１（６）とシェーピングロール２（７）との間のロールギャップに通し、最後に圧延ロール（Ａ）と加熱圧延ロール（Ｂ）との間のロールギャップを通過し、次にリチウムストリップ（Ｓ）を延伸基材（Ｐ）に貼り付け、リチウムストリップを緊張状態にした。
ここで、延伸基材（Ｐ）は１０μｍの銅箔であり、ストリップ通しが完成した後、圧延ロール（Ａ）と圧延ロール（Ｂ）との間の相対距離を１１μｍに調整し、加熱ボックスの温度を１２０℃に調整し、圧延ロールＢを加熱した。圧延ロール（Ａ）の速度を１．５ｍ／分に調整し、圧延ロール（Ｂ）の速度を３ｍ／分に調整し、圧延ロール間の圧力を５Ｔに調整した。巻き取りユニット（Ｇ）を連続的に巻き取ることにより、厚さ２０μｍ、幅８０ｍｍの複合ストリップ（Ｚ）を得た。リチウムストリップの有効厚さは１０μｍであった。
本発明において、実施例１で調製された極薄リチウムストリップでＳｉＯＣ極板を予めリチウム化し、ＮＣＡと一緒に電池に組み立てられた。テストした結果、初期クーロン効率は９８％であり、予めリチウム化しなかったＳｉＯＣ－ＮＣＡ電池の初期クーロン効率は７６％しかなかった。
中央の５０ｃｍのリチウムストリップをランダムに選択し、横方向に約１ｃｍごとに１つのポイントを取り、厚さを測定し、リチウムストリップの両側と中部の厚さを合計１５０ポイント測定した。縦方向に両側と中部の厚さを測定し、１ｃｍごとに１つのポイントと取り、合計で２４ポイントを測定した。
表１：本発明の実施例１に提供されたリチウムストリップの横方向の異なるポイントの有効厚さのテスト結果
表２：本発明の実施例１に提供されたリチウムストリップの縦方向の異なるポイントの有効厚さのテスト結果
実施例２
予めストリップ通しを行うために、延伸基材（Ｅ）を基材巻き戻しロール（８）、第２の補助ガイドロール（９）、第１の自差修正センサー（１０）、第３の補助ガイドロール（１１）、補助ガイドロール４（１２）、及び第２の圧延ロール（Ａ）と第１の圧延ロール（Ｂ）との間のロールギャップに通し、最後に、延伸基材（Ｐ）のヘッドエンドを巻き取りロール（１５）に固定し、延伸基材（Ｐ）を緊張状態にした。次に、リチウムストリップ（Ｓ）をリチウムストリップ巻き戻しロール（１）、補助ガイドロール１（２）、張力検出ロール１（３）、速度測定ロール（４）、及びリチウムストリッププレシェーピング機構（Ｆ）中の自差修正センサー２（５）、シェーピングロール１（６）とシェーピングロール２（７）との間のロールギャップに通し、最後に圧延ロール（Ａ）と加熱圧延ロール（Ｂ）との間のロールギャップを通過し、次にリチウムストリップ（Ｓ）を延伸基材（Ｐ）に貼り付け、リチウムストリップを緊張状態にした。
ここで、延伸基材（Ｐ）は１０μｍのステンレス鋼箔であり、ストリップ通しが完成した後、圧延ロール（Ａ）と圧延ロール（Ｂ）との間の相対距離を２２μｍに調整し、加熱ボックスの温度を８０℃に調整し、圧延ロールＢを加熱した。圧延ロール（Ａ）の速度を２ｍ／分に調整し、圧延ロール（Ｂ）の速度を３ｍ／分に調整し、圧延ロール間の圧力を４Ｔに調整した。巻き取りユニット（Ｇ）を連続的に巻き取ることにより、厚さ３０μｍ、幅１００ｃｍの複合ストリップ（Ｚ）を得た。リチウムストリップの有効厚さは２０μｍであった。
予めストリップ通しを行うために、延伸基材（Ｅ）を基材巻き戻しロール（８）、第２の補助ガイドロール（９）、第１の自差修正センサー（１０）、第３の補助ガイドロール（１１）、補助ガイドロール４（１２）、及び第２の圧延ロール（Ａ）と第１の圧延ロール（Ｂ）との間のロールギャップに通し、最後に、延伸基材（Ｐ）のヘッドエンドを巻き取りロール（１５）に固定し、延伸基材（Ｐ）を緊張状態にした。次に、リチウムストリップ（Ｓ）をリチウムストリップ巻き戻しロール（１）、補助ガイドロール１（２）、張力検出ロール１（３）、速度測定ロール（４）、及びリチウムストリッププレシェーピング機構（Ｆ）中の自差修正センサー２（５）、シェーピングロール１（６）とシェーピングロール２（７）との間のロールギャップに通し、最後に圧延ロール（Ａ）と加熱圧延ロール（Ｂ）との間のロールギャップを通過し、次にリチウムストリップ（Ｓ）を延伸基材（Ｐ）に貼り付け、リチウムストリップを緊張状態にした。
ここで、延伸基材（Ｐ）は１０μｍのステンレス鋼箔であり、ストリップ通しが完成した後、圧延ロール（Ａ）と圧延ロール（Ｂ）との間の相対距離を２２μｍに調整し、加熱ボックスの温度を８０℃に調整し、圧延ロールＢを加熱した。圧延ロール（Ａ）の速度を２ｍ／分に調整し、圧延ロール（Ｂ）の速度を３ｍ／分に調整し、圧延ロール間の圧力を４Ｔに調整した。巻き取りユニット（Ｇ）を連続的に巻き取ることにより、厚さ３０μｍ、幅１００ｃｍの複合ストリップ（Ｚ）を得た。リチウムストリップの有効厚さは２０μｍであった。
本発明において、実施例２で調製された極薄リチウムストリップでＳｉＯＣ極板を予めリチウム化し、ＮＣＡと一緒に電池に組み立てられた。テストした結果、初期クーロン効率は９８％であった。
中央の５０ｃｍのリチウムストリップをランダムに選択し、横方向に約１ｃｍごとに１つのポイントを取り、厚さを測定し、リチウムストリップの両側と中部の厚さを合計１５０ポイント測定した。縦方向に両側と中部の厚さを測定し、１ｃｍごとに１つのポイントと取り、合計で３０ポイントを測定した。
表３：本発明の実施例２に提供されたリチウムストリップの横方向の異なるポイントの有効厚さのテスト結果
表４：本発明の実施例２に提供されたリチウムストリップの縦方向の異なるポイントの有効厚さのテスト結果
上記の実施例から分かるように、本発明は、大幅の極薄金属リチウム箔を短いプロセスで調製するための非同期加熱圧延装置を提供し、該非同期加熱圧延装置は、延伸基材を巻き戻すための延伸基材巻き戻しユニット；リチウムストリップを巻き戻すためのリチウムストリップ巻き戻しユニット；第１の圧延ロール、第２の圧延ロール、及び加熱ボックスを含む非同期加熱圧延ユニット；及び複合ストリップを巻き取るための巻取りユニットを含み、前記加熱ボックスは、前記第１の圧延ロールを加熱するために使用され、前記第１の圧延ロールは、前記延伸基材を加熱し、前記第１の圧延ロールと前記第２の圧延ロールは、前記延伸基材とリチウムストリップが複合して前記複合ストリップとなるように、軸平行に対向して配置されている。この装置は、加熱ボックス及び非同期の第１の圧延ロールと第２の圧延ロールを提供することにより、均一な厚さを有する大幅の極薄金属リチウム箔を製造することができる。該リチウム箔は、電池に適用する場合に高い初期クーロン効率を有する。実験の結果、リチウム箔の幅は１～６００ｍｍであり、前記リチウム箔の厚さは１～２０μｍであり、電池の初期クーロン効率は９８％と高くなり、リチウムストリップの横方向の１５０ポイントをテストポイントとした有効厚さの相対誤差は０～３％であり、縦方向の３０ポイントをテストポイントとした有効厚さの相対誤差は０～２％であることが明らかになった。
上記の実施形態は、本発明の好ましい実施形態にすぎない。当業者は、本発明の原理から逸脱することなく、いくつかの改善及び修正を行うこともでき、これらの改善及び修正もまた、本発明の保護範囲内と見なされるべきである。
Claims (9)
- 大幅の極薄金属リチウム箔を短いプロセスで調製するための非同期加熱圧延装置であって、
延伸基材を巻き戻すための延伸基材巻き戻しユニットと、
リチウムストリップを巻き戻すためのリチウムストリップ巻き戻しユニットと、
リチウムストリッププレシェーピングユニットと、
第１の圧延ロール、第２の圧延ロール、及び加熱ボックスを含む非同期加熱圧延ユニットと、
複合ストリップを巻き取るための巻取りユニットとを含み、
前記加熱ボックスは、前記第１の圧延ロールを加熱するために使用され、前記第１の圧延ロールは、前記延伸基材を加熱し、前記第１の圧延ロールと前記第２の圧延ロールは、前記延伸基材とリチウムストリップが複合して前記複合ストリップとなるように、軸平行に対向して配置されている、非同期加熱圧延装置。 - 前記第２の圧延ロールの表面は、セラミック層またはポリマー層で被覆され、前記セラミック層は、アルミナ、ジルコニア、酸化クロム、及び複合物セラミックコーティングのうちの１つまたは複数を含み、前記ポリマー層は、ポリシロキサン、長鎖アルカン、及びパラフィンのうちの１つまたは複数を含むことを特徴とする、請求項１に記載の非同期加熱圧延装置。
- 前記リチウムストリップ巻き戻しユニットは、順次に配置されているリチウムストリップ巻き戻しロール、第１の補助ガイドロール、第１の張力検出ロール、及び速度測定ロールを含み、
前記延伸基材巻き戻しユニットは、順次に配置されている基材巻き戻しロール、第２の補助ガイドロール、第１の自差修正センサー、第３の補助ガイドロール、及び第４の補助ガイドロールを含み、
前記リチウムストリッププレシェーピングユニットは、順次に配置されている、第２の自差修正センサー及び互いに対向して配置されたシェーピングロールを含み、
前記巻取りユニットは、順次に配置されている第２の張力検出ロール、第３の自差修正センサー、及び複合ストリップ巻取りロールを含むことを特徴とする、請求項１に記載の非同期加熱圧延装置。 - 前記延伸基材は、ステンレス鋼箔、銅箔、鋼箔または鉄箔から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の非同期加熱圧延装置。
- 請求項１～４のいずれか１項に記載の非同期加熱圧延装置を使用して大幅の極薄金属リチウム箔を調製する方法であって、次のステップ：
リチウムストリップを巻き戻し及びプレシェーピングした後、巻き戻した延伸基材と一緒に第１の圧延ロールと第２の圧延ロールとの間のロールギャップ内で非同期加熱圧延処理してから巻き取り、複合ストリップを得るステップを含み、
前記非同期加熱圧延処理の温度は５０～２５０℃であり、前記第２の圧延ロールと前記第１の圧延ロールの回転速度比は１：１．１～８である、方法。 - リチウムストリップの巻き戻し速度は０．１～３ｍ／分であり、延伸基材の巻き戻し速度は０．１～２０ｍ／分であることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
- 前記リチウムストリップの巻き戻し時の張力は５～１００Ｎであり、延伸基材及びリチウムストリップの巻き戻し時の自差修正精度はいずれも±０．２ｍｍであることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
- 請求項５～７のいずれか１項に記載の方法によって調製された、大幅の極薄リチウム箔であって、
前記リチウム箔の幅は１～６００ｍｍであり、前記リチウム箔の厚みは１～２０μｍである、大幅の極薄リチウム箔。 - 請求項８に記載の大幅の極薄リチウム箔を含む電池。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910911287.6 | 2019-09-25 | ||
| CN201910911287.6A CN112563444B (zh) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | 一种异步加热延压装置、大宽幅超薄金属锂箔及其制备方法和应用 |
| PCT/CN2020/116658 WO2021057688A1 (zh) | 2019-09-25 | 2020-09-22 | 一种异步加热延压装置、大宽幅超薄金属锂箔及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022550744A true JP2022550744A (ja) | 2022-12-05 |
| JP7466635B2 JP7466635B2 (ja) | 2024-04-12 |
Family
ID=75029294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022519376A Active JP7466635B2 (ja) | 2019-09-25 | 2020-09-22 | 非同期加熱圧延装置、大幅の極薄金属リチウム箔、並びにその調製方法及び使用 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220352491A1 (ja) |
| EP (1) | EP4037003A4 (ja) |
| JP (1) | JP7466635B2 (ja) |
| KR (1) | KR20220070253A (ja) |
| CN (1) | CN112563444B (ja) |
| WO (1) | WO2021057688A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023088719A (ja) * | 2021-12-15 | 2023-06-27 | トヨタ自動車株式会社 | リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造装置及び製造方法 |
| CN114378581B (zh) * | 2022-01-07 | 2023-03-10 | 广东华恒智能科技有限公司 | 铜锂复合成型设备 |
| CN114700232B (zh) * | 2022-04-09 | 2023-02-03 | 深圳市智力昌智能设备有限公司 | 涂覆烘干压延机 |
| WO2023224395A1 (ko) * | 2022-05-20 | 2023-11-23 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 가이드 롤 및 이를 포함하는 전극 코팅 장치 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11204144A (ja) * | 1998-01-13 | 1999-07-30 | Japan Storage Battery Co Ltd | 非水電解質二次電池の製造方法及びその製造装置 |
| JP2010027673A (ja) * | 2008-07-15 | 2010-02-04 | Nihon Micro Coating Co Ltd | シート電極の製造方法及び製造装置 |
| JP2014102992A (ja) * | 2012-11-20 | 2014-06-05 | Toyota Industries Corp | 電極の製造方法および電極の製造装置 |
| CN204558583U (zh) * | 2015-04-29 | 2015-08-12 | 宁德时代新能源科技有限公司 | 锂带生产设备 |
| JP2018130759A (ja) * | 2017-02-17 | 2018-08-23 | 株式会社豊田自動織機 | リチウム箔の圧延方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008293970A (ja) * | 2007-04-26 | 2008-12-04 | Panasonic Corp | 電気化学素子用電極およびその製造方法 |
| CN203690404U (zh) * | 2013-12-31 | 2014-07-02 | 广东凯德能源科技有限公司 | 锂离子电池极片辊压设备 |
| CN104842626A (zh) * | 2015-04-29 | 2015-08-19 | 宁德时代新能源科技有限公司 | 锂带生产方法 |
| CN205264795U (zh) * | 2016-01-11 | 2016-05-25 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 极片补锂系统 |
| CN206742387U (zh) * | 2017-05-02 | 2017-12-12 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 拉伸机构及辊压装置 |
| CN107415406A (zh) * | 2017-05-12 | 2017-12-01 | 重庆昆瑜锂业有限公司 | 一种锂带复合压延装置及其方法 |
| CN107863491A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-03-30 | 邢台海裕锂能电池设备有限公司 | 一种锂离子电池极片在线定型装置 |
| CN207459066U (zh) * | 2017-12-05 | 2018-06-05 | 中航锂电技术研究院有限公司 | 锂电池负极预锂装置 |
| CN207558931U (zh) * | 2017-12-21 | 2018-06-29 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 补锂装置 |
| CN207806174U (zh) * | 2017-12-21 | 2018-09-04 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 压延装置 |
| CN207952214U (zh) * | 2018-02-27 | 2018-10-12 | 中航锂电技术研究院有限公司 | 锂箔成型系统 |
| CN109174967B (zh) * | 2018-08-29 | 2019-10-25 | 中南大学 | 一种超薄铜箔连续异速、异步轧制装置与方法 |
-
2019
- 2019-09-25 CN CN201910911287.6A patent/CN112563444B/zh active Active
-
2020
- 2020-09-22 EP EP20867180.0A patent/EP4037003A4/en active Pending
- 2020-09-22 JP JP2022519376A patent/JP7466635B2/ja active Active
- 2020-09-22 WO PCT/CN2020/116658 patent/WO2021057688A1/zh unknown
- 2020-09-22 US US17/763,357 patent/US20220352491A1/en active Pending
- 2020-09-22 KR KR1020227013530A patent/KR20220070253A/ko unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11204144A (ja) * | 1998-01-13 | 1999-07-30 | Japan Storage Battery Co Ltd | 非水電解質二次電池の製造方法及びその製造装置 |
| JP2010027673A (ja) * | 2008-07-15 | 2010-02-04 | Nihon Micro Coating Co Ltd | シート電極の製造方法及び製造装置 |
| JP2014102992A (ja) * | 2012-11-20 | 2014-06-05 | Toyota Industries Corp | 電極の製造方法および電極の製造装置 |
| CN204558583U (zh) * | 2015-04-29 | 2015-08-12 | 宁德时代新能源科技有限公司 | 锂带生产设备 |
| JP2018130759A (ja) * | 2017-02-17 | 2018-08-23 | 株式会社豊田自動織機 | リチウム箔の圧延方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7466635B2 (ja) | 2024-04-12 |
| EP4037003A4 (en) | 2024-06-12 |
| CN112563444B (zh) | 2022-08-30 |
| WO2021057688A1 (zh) | 2021-04-01 |
| CN112563444A (zh) | 2021-03-26 |
| KR20220070253A (ko) | 2022-05-30 |
| EP4037003A1 (en) | 2022-08-03 |
| US20220352491A1 (en) | 2022-11-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2022550744A (ja) | 非同期加熱圧延装置、大幅の極薄金属リチウム箔、並びにその調製方法及び使用 | |
| KR101201050B1 (ko) | 전지용 극판의 제조방법 | |
| CN107425175B (zh) | 一种锂金属电池用超薄锂带的制备方法 | |
| JP2004071472A (ja) | 塗膜シートの乾燥装置、塗膜シートの乾燥方法 | |
| CN108199092A (zh) | 一种锂电池卷绕装置及卷绕工艺 | |
| JP2010103095A (ja) | 電極製造装置及び電極製造方法 | |
| CN108273848B (zh) | 一种双暗面铝箔及其制备方法 | |
| CN112701337B (zh) | 一种循环利用转印介质连续化制备燃料电池ccm的装置及方法 | |
| WO2023029641A1 (zh) | 压辊装置及补锂设备 | |
| JP2014194882A (ja) | リチウムイオン電池の製造装置および製造方法 | |
| CN108437511A (zh) | 一种石墨膜的压延设备、方法及石墨膜 | |
| CN110176574A (zh) | 一种锂离子电池负极极片的预锂方法 | |
| CN112151758A (zh) | 超薄锂膜预制件及其制备方法 | |
| JP2011175740A (ja) | 電池極板の製造方法 | |
| CN112776391A (zh) | 极片辊压除皱的处理装置及处理方法 | |
| KR101810145B1 (ko) | 이차전지 전극 프레싱 장치 | |
| JP2013048995A (ja) | 塗布装置、塗布膜形成システム、塗布方法および塗布膜形成方法 | |
| JP2002184394A (ja) | シート材の圧延方法 | |
| CN208955105U (zh) | 一种锂离子电池极片辊压装置 | |
| CN103165224B (zh) | 一种适用于通信电缆和光缆的铜塑复合带及其制备 | |
| CN205452433U (zh) | 用于锂电池极片上的贴胶装置 | |
| WO2017197754A1 (zh) | 分体压延分体复合补锂装置 | |
| CN112310484A (zh) | 极片补锂装置和极片补锂方法 | |
| CN216872071U (zh) | 一种用于锂电池负极片补锂的覆膜装置 | |
| CN216137563U (zh) | 一种单面极片辊压装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220325 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230404 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230703 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20230926 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240126 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20240215 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240312 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240402 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7466635 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |