JPWO2020210913A5

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Publication number: JPWO2020210913A5
Application number: JP2021560734A
Authority: JP
Publication date: 2023-04-25

Claims

ロールツーロールメタライジング装置であって、
ａ）第１の真空サイクル中に約０．００１ｋＰａ未満の動作圧力で構成可能な内部を有するメタライジングチャンバと、
ｂ）前記メタライジングチャンバ内のロールツーロール巻き取りアセンブリであって、巻き出し用の第１のフォイルロールを支持する第１のスピンドルと、フォイルを巻き取ることができる第２のスピンドルと、それらの間を移動する第１のフォイルウェブと、を含むロールツーロール巻き取りアセンブリと、
ｃ）前記メタライジングチャンバ内の物理蒸着装置であって、前記第１の真空サイクル中に、ｉ）前記第１のスピンドルと前記第２のスピンドルとの間を移動する前記第１のフォイルウェブ上に保護金属の層と、ｉｉ）前記保護材料の層上に反応性材料の層と、を独立して堆積させることによって、前記第１のフォイルロールを処理するように構成される物理蒸着装置と、
ｄ）前記第１の真空サイクル中のほぼ前記動作圧力で構成可能であり、少なくとも前記第１のフォイルロールおよび前記第２のフォイルロールを同時に収容するように構成された内部を有するエアロックチャンバと、
ｅ）前記メタライジングチャンバの前記内部と前記エアロックチャンバの前記内部を分離するチャンバドアであって、前記エアロックチャンバが大気圧よりも低い移送圧力にある場合に、
ｉ．前記メタライジングチャンバの前記内部が密閉され、前記エアロックチャンバの前記内部から隔離されている閉鎖構成と、
ｉｉ．前記メタライジングチャンバの前記内部が前記エアロックチャンバの前記内部と連通している開放構成であって、これにより、前記メタライジングチャンバの前記内部を前記移送圧力に維持しながら、前記第２のフォイルロールを前記エアロックチャンバから前記メタライジングチャンバに移動させることができる開放構成と、の間で移動可能である、チャンバドアと、を含み、
それによって、前記第１のフォイルロールが前記メタライジングチャンバから除去された後に、第２のフォイルウェブが前記第１のスピンドルと前記第２のスピンドルとの間に延在するように、前記第２のフォイルロールを前記第１のスピンドルに取り付け可能であり、前記第２のフォイルウェブは、ｉ）前記第１のスピンドルと前記第２のスピンドルとの間を移動する前記第２のフォイルウェブ上に保護金属の第２の層と、ｉｉ）保護材料の前記第２の層上に反応性材料の第２の層と、を堆積させるために、前記第１の真空サイクル中に前記物理蒸着装置を使用して処理可能である、ロールツーロールメタライジング装置。
リチウム金属アノードであって、
ａ）アルミニウムフォイルを含む集電体と、
ｂ）前記アルミニウムフォイルの上に直接蒸着された１～７５，０００オングストロームの厚さを有する保護層であって、前記保護層は、導電性であり、イオン的に絶縁されている、保護層と、
ｃ）リチウム金属を含むリチウム金属層であって、０．００１～１００ミクロンの厚さを有し、前記保護層の上に堆積および結合している、リチウム金属層とを備え、
それにより前記保護層が、前記リチウム金属と前記アルミニウムフォイルとの間の反応を抑制する、リチウム金属アノード。
前記保護層が、物理蒸着された保護金属または合金からなる、請求項２に記載のリチウム金属アノード。
前記リチウム金属層が、物理蒸着されたリチウム金属を含む、請求項３に記載のリチウム金属アノード。
前記リチウム金属層が、物理蒸着されたリチウム金属を含む、請求項２に記載のリチウム金属アノード。
前記保護層が前記アルミニウムフォイルの第１の側面に堆積され、前記アルミニウムフォイルの対向する第２の側面に直接堆積された１～７５，０００オングストロームの厚さを有する第２の保護層をさらに含む、請求項２のリチウム金属アノード。
前記アルミニウムフォイルの前記第１の側面の前記保護層の外周部が、前記第２の保護層の対応する外周部に接合され、それによって前記集電体を前記保護金属で封止する、請求項６に記載のリチウム金属アノード。
前記保護層の前記外周部は、物理蒸着、ポリマーフィルムの付着、ポリマー樹脂の付着、および前記外周部の機械的圧着のうちの少なくとも１つにより、前記第２の保護層の前記外周部に接合される、請求項７に記載のリチウム金属アノード。
前記保護層上に堆積された、リチウム金属を含む第２のリチウム金属層をさらに備え、前記第２のリチウム金属層は、０．００１～１００ミクロンの厚さを有し、前記保護層に結合されており、それによって前記保護層が前記リチウム金属と前記アルミニウムフォイルとの間の反応を抑制する、請求項２のリチウム金属アノード。
前記リチウム金属アノードが、リチウム金属フォイルを含まない、請求項２に記載のリチウム金属アノード。
前記保護層が、銅、ニッケル、銀、ステンレス鋼、および鋼のうちの少なくとも１つを含む、請求項２に記載のリチウム金属アノード。
リチウム金属電池であって、
ａ）請求項２に記載のリチウム金属アノードと、
ｂ）カソード集電体およびカソード反応面を含むカソードアセンブリと、
ｃ）前記カソード反応面と前記リチウム金属層との間に配置され、それらと接触する電解質と、
を含むリチウム金属電池。
前記集電体が、約１～約１００ミクロンの厚さを有する連続アルミニウムフォイルを含む、請求項１２に記載のリチウム金属電池。
前記アルミニウムフォイルが前記第１保護層を物理的に支持する、請求項１２に記載のリチウム金属電池。
前記保護層が、銅、ニッケル、銀、ステンレス鋼、および鋼のうち少なくとも１つを含む、請求項１２に記載のリチウム金属電池。
前記保護層は、物理蒸着により前記アルミニウムフォイル上に堆積され、別個の結合材料の非存在下で前記アルミニウムフォイルに結合する、請求項１２に記載のリチウム金属電池。
リチウム金属アノードを製造する方法であって、
ａ）約１０ ^－２Ｔｏｒｒ未満の動作圧力にあるメタライジングチャンバの内部で、アルミニウムフォイルを含む集電体を提供することと、
ｂ）物理蒸着プロセスにより、前記アルミニウムフォイルの第１の側面に保護金属または合金を堆積させ、それによって、導電性でイオン的に絶縁された１～７５，０００オングストロームの厚さを有する保護層を形成することと、その後、
ｃ）物理蒸着プロセスによりリチウム金属を前記保護層上に堆積させ、これにより、０．００１～１００ミクロンの厚さを有するリチウム金属層を保護層上に堆積および結合させることとを含み、
それにより、前記リチウム金属層から前記アルミニウムフォイルへのリチウムの拡散が前記保護層によって防止され、前記リチウム金属と前記アルミニウムフォイルと間の反応を抑制する、方法。
物理的蒸着プロセスにより保護金属または合金を前記アルミニウムフォイルの第２の側面に堆積させ、それによって、１～７５，０００オングストロームの厚さを有し、導電性であり、イオン的に絶縁されている第２の保護層を形成することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
前記第１の保護層の外周部を前記第２の保護層の外周部にを封止し、前記集電体を封止することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
前記第１の保護層の前記外周部を前記第２の保護層の前記外周部に封止することは、２つの前記外周部を機械的に圧着することを含む、請求項１９に記載の方法。
物理蒸着プロセスによりリチウム金属を前記第２の保護層上に蒸着させ、前記第２の保護層上に０．００１～１００ミクロンの厚さを有する第２のリチウム金属層を形成し、前記第２の保護層と接着させることをさらに含み、
前記第２のリチウム金属層から前記アルミニウムフォイルへのリチウムの拡散は、前記第２の保護層によって防止され、それによって前記リチウム金属と前記アルミニウムフォイルとの間の反応を抑制する、請求項１９に記載の方法。