连续和半连续生产电化学电池的方法与流程

连续和半连续生产电化学电池的方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2020年10月9日提交的标题为“methods of continuous and semi-continuous production of electrochemical cells”的美国临时申请no.63/089,957和2020年11月18日提交的标题为“methods of continuous and semi-continuous production of electrochemical cells”的美国临时申请no.63/115,293的优先权和权益，其公开内容在此通过引用整体并入本文。


背景技术：

3.本文描述的实施例一般而言涉及用于连续和/或半连续地制造具有半固体电极的电化学电池的系统和方法。电池制造方法通常包括用包括活性材料、导电添加剂和溶解或分散在溶剂中的粘合剂的浆料涂覆导电基板(即，集电器)。在将浆料涂覆到金属基板上之后，使浆料干燥(例如，通过蒸发溶剂)并压延至指定厚度。根据构建的电池体系架构，电池电极的制造通常还可以包括材料混合、铸造、压延、干燥、分切和加工(弯曲、轧制等)。因为电极在组装过程中被操纵，并且为了确保导电网络就位，所有部件都例如通过使用粘合剂被压缩成凝聚的组件。但是，粘合剂本身占据空间、会增加加工复杂性，并会阻碍离子和电子导电性。生产具有少量或没有粘合剂的半固体电极可以解决其中的一些问题。但是，在半固体电极的生产过程中会出现几个问题。
4.首先，半固体电极的边缘控制可能困难。模板和掩模通常塑造半固体电极的边缘。模板和掩模通常效率低下并且会导致边缘不明确(即，边缘碎裂)。加工过程中可能会因蒸发而损失电解质和/或电解质溶剂，从而导致电池性能低下。电极生产的小批量过程会导致电极中存在各种浓度梯度或缺乏同质性。此外，经由机械手段切割集电器也会导致效率低下，因为必须经常更换磨损的工具。


技术实现要素：

5.本文描述的实施例一般而言涉及用于连续和/或半连续地制造具有半固体电极的电化学电池的系统和方法。在一些实施例中，一种方法可以包括混合活性材料、导电材料和电解质以形成半固体电极材料。该方法还包括在半固态电极材料上抽真空、压缩半固态电极材料以形成电极砖，以及经由分配设备将电极砖的一部分分配到集电器上以形成电极。在一些实施例中，集电器部署在套袋(pouch)材料上。在一些实施例中，分配设备包括用于厚度控制的顶部刀片和用于侧边缘控制的两个侧板。在一些实施例中，该方法还可以包括将电极传送通过顶部刀片和两个侧板以使电极成形。在一些实施例中，分配设备可以将向下的力施加到套袋上，使得两个侧板与套袋形成密封。
附图说明
6.图1是根据实施例的半连续或连续制造半固体电极的方法的示意图。
7.图2是根据实施例的用于半连续或连续制造半固体电极的系统的示意图。
8.图3是根据实施例的重力干燥器的图示。
9.图4是根据实施例的压缩机的图示。
10.图5是根据实施例的具有成形设备的筒(cartridge)的图示。
11.图6是根据实施例的激光切割设备的图示。
12.图7是根据实施例的润湿设备和隧道的图示。
13.图8a-8b是根据实施例的密封设备的图示。
14.图9是根据实施例的重力干燥器的图示。
15.图10a-10b是根据实施例的砖成形系统的部件的图示。
16.图11a11f是根据实施例的压缩机的图示。
17.图12a-12e是根据实施例的挤出系统的图示。
18.图13示出了根据实施例的具有用于组装电化学电池的一组旋转鼓的邻接系统。
19.图14a-14c示出了根据实施例的筒及其各种部件。
20.图15是根据实施例的致密化站的图示。
具体实施方式
21.本文描述的实施例一般而言涉及用于连续和/或半连续制造具有半固体电极的电化学电池的系统和方法。在一些实施例中，电极砖可以由活性材料、导电材料和电解质形成。在一些实施例中，砖可以相当大，使得超过约100个半固体电极可以由单个电极砖的材料形成。在一些实施例中，砖可以由致密的半固体电极材料形成。致密的半固体电极及其制造方法的示例在2020年1月21日提交的标题为“apparatuses and processes for forming a semi-solid electrode having high active solids loading and electrochemical cells including the same”的美国临时专利公开no.2021/0226192('192出版物)中进行了描述，其全部公开内容在此通过引用并入本文。在一些实施例中，电极砖可以灌注电解质。灌注过程的示例在2017年1月17日提交的标题为“systems and methods for infusion mixing aslurry-based electrode”的美国专利no.11,005,087('087专利)中进行了描述，其全部公开内容在此通过引用并入本文。
22.在一些实施例中，预处理处理(例如，干燥)可以应用于活性材料和导电材料。在电极砖成形之后，可以将电极砖部署到筒中。在一些实施例中，砖可以具有高度同质性。从筒中，电极砖的一部分被分配到集电器上以形成半固体电极。在一些实施例中，半固体电极然后可以由顶部刀片和侧板两者成形。在一些实施例中，电极可以被溶剂(例如，电解质或电解质溶剂)润湿。在一些实施例中，电极可以是第一电极，并且可以与第二电极邻接，其中间隔件部署在其间以形成电化学电池。在一些实施例中，电化学电池外部的套袋材料可以在单个步骤中密封。其它可能的处理步骤在2019年7月9日提交的标题为“continuous and semi-continuous methods of semi-solid electrode and battery manufacturing”的美国专利公开no.2020/0014025('025公开)中进行了描述，其全部公开内容在此通过引用并入本文。如在本说明书中使用的，单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”包括复数指示物，除非上下文另有明确规定。因此，例如，术语“构件”旨在表示单个构件或构件的组合，“材料”旨在表示一种或多种材料或其组合。
23.当与“圆柱形”、“线性”和/或其它几何关系结合使用时，术语“基本上”旨在传达这
样定义的结构名义上是圆柱形、线性等。作为一个示例，支撑构件的被描述为“基本上线性”的一部分旨在传达，虽然该部分的线性是期望的，但是一些非线性可能出现在“基本上线性”部分中。这种非线性可能由制造公差或其它实践考虑(诸如，例如，施加到支撑构件的压力或力)引起。因此，由术语“基本上”修饰的几何构造包括在所述几何构造的正负5％的公差内的这种几何特性。例如，“基本上线性”部分是定义轴线或中心线的在线性的正负5％以内的部分。
24.如本文所使用的，术语“集合”和“多个”可以指代若干特征或具有若干部分的单个特征。例如，当提及电极集合时，该电极集合可以被认为是具有若干部分的一个电极，或者该电极集合可以被认为是若干个不同的电极。此外，例如，当提及多个电化学电池时，该多个电化学电池可以被认为是若干个不同的电化学电池或具有若干部分的一个电化学电池。因此，部分集合或多个部分可以包括彼此连续或不连续的若干部分。多个颗粒或多种材料也可以由若干个单独生产并随后(例如，经由混合、粘合剂或任何合适的方法)结合在一起的物品制成。
25.如本文所使用的，术语“z-方向”通常是指第三方向，其中纵向和横向是第一和第二方向。换句话说，z-方向是指特征的深度或厚度，而不是长度和宽度。
26.如本文所使用的，术语“约”和“近似”通常表示所述值的正负10％，例如，约250μm将包括225μm至275μm，约1,000μm将包括900μm至1,100μm。
27.如本文所使用的，术语“半固体”是指为液相和固相的混合物的材料，例如，诸如颗粒悬浮液、胶体悬浮液、乳液、凝胶、或胶束。
28.如本文所使用的，术语“活性碳网络”和“网状碳”与电极的一般定性状态相关。例如，具有活性炭网络(或网状碳)的电极使得电极内的碳颗粒呈现出单独的颗粒形态和相对于彼此的排列，这促进了颗粒之间的电接触和导电性。相反，术语“非活性碳网络”和“非网状碳”与其中碳颗粒或者作为各个颗粒岛存在或者作为可能没有充分连接以提供通过电极的充分导电的多颗粒团块岛存在的电极相关。
29.图1是根据实施例的半连续或连续制造半固体电极的方法10的示意图。如图所示，方法10可选地包括在步骤11处重力干燥活性材料和导电材料。方法10然后包括在步骤12处混合活性材料、导电材料和电解质以形成半固体电极材料。方法10可选地包括在步骤13处在半固体电极材料上抽真空。方法10还包括在步骤14处压缩半固体电极材料以形成半固体电极砖，以及在步骤16处将半固体电极砖的一部分分配到集电器上以形成半固体电极。然后，方法10可选地包括在步骤17处中将电极传送通过成形机(former)、在步骤18处用溶剂润湿半固体电极、在步骤19处传送半固体电极通过隧道、在步骤21处将半固体电极邻接到附加电极以形成电化学电池，其中间隔件插入到半固体电极和附加电极之间，以及在步骤23处将电化学电池密封在套袋中。
30.在步骤11处，可以采用干燥步骤来从用于制造半固体电极的任一材料中去除过量水分。在一些实施例中，粉末经历干燥步骤。在一些实施例中，粉末可以包括活性材料。在一些实施例中，粉末可以包括导电材料。在一些实施例中，粉末可以包括活性材料和导电材料两者。在一些实施例中，步骤11可以包括重力干燥步骤。在一些实施例中，重力干燥可以包括允许粉末通过干燥容器下落(即，经由重力)。在一些实施例中，可以在粉末垂直落下通过干燥容器的同时，使干燥气体流过干燥容器。使用重力干燥过程比简单的干燥炉或带传送
methods of manufacturing the same”的国际专利申请no.pct/us2020/058564('564申请)中进行了描述，其全部公开内容通过引用整体并入本文。
34.在一些实施例中，混合在一起的半固体电极材料的量可以足以形成大量的半固体电极。将大量材料混合在一起可以促进更连续的生产过程，因为半固体电极材料不必经常重新填充。在一些实施例中，混合在一起的半固体电极材料的量可以足以形成至少约50个半固体电极、至少约60个半固体电极、至少约70个半固体电极、至少约80个半固体电极、至少约90个半固体电极、至少约100个半固体电极、至少约150个半固体电极、至少约200个半固体电极、至少约250个半固体电极、至少约300个半固体电极、至少约350个半固体电极、至少约400个半固体电极、至少约450个半固体电极、至少约500个半固体电极、至少约550个半固体电极、至少约600个半固体电极、至少约650个半固体电极、至少约700个半固体电极、至少约750个半固体电极、至少约800个半固体电极、至少约850个半固体电极、至少约900个半固体电极、至少约950个半固体电极、或至少约1,000个半固体电极，包括其间的所有值和范围。
35.在可选的步骤13中，可以对半固态电极材料施加真空以对半固态电极材料进行脱气。在一些实施例中，可以在添加电解质之前施加真空。在一些实施例中，可以在添加电解质之后施加真空。在一些实施例中，可以在混合的同时施加真空(即，在步骤12处)。在一些实施例中，真空可以发生在与混合相同的容器中。在一些实施例中，真空可以发生在与混合器不同的容器中。在一些实施例中，真空可以将包含半固体电极材料的容器中的压力降低至少约0.05bar、至少约0.1bar、至少约0.15bar、至少约0.2bar、至少约0.25bar、至少约0.3bar、至少约0.35bar、至少约0.4bar、至少约0.45bar、至少约0.5bar、至少约0.55bar、至少约0.6bar、至少约0.65bar、至少约0.7bar、至少约0.75bar、至少约0.80bar、至少约0.85bar、至少约0.90bar、至少约0.95bar、或至少约1bar，包括其间的所有值和范围。
36.在步骤14处，半固态电极材料被压缩以形成半固态电极砖。在一些实施例中，压缩可以在与混合相同的容器中进行(即，步骤12)。在一些实施例中，压缩可以在与真空相同的容器中进行(即，步骤13)。在一些实施例中，压缩可以在与混合不同的容器中进行。在一些实施例中，压缩可以在与真空不同的容器中进行。在一些实施例中，压缩可以将半固体电极材料的密度增加至少约1倍、至少约1.1倍、至少约1.2倍、至少约1.3倍、至少约1.4倍、至少约1.5倍、至少约1.6倍、至少约1.7倍、至少约1.8倍、至少约1.9倍、或至少约2倍，包括其间的所有值和范围。在一些实施例中，压缩可以将半固体电极材料中的电解质含量降低至少约1倍、至少约1.1倍、至少约1.2倍、至少约1.3倍、至少约1.3倍、至少约1.4倍、至少约1.5倍、至少约1.6倍、至少约1.7倍、至少约1.8倍、至少约1.9倍、或至少约2倍，包括所有值及其之间的范围。在一些实施例中，压缩可以包括'192公开中描述的任何方法。
37.在一些实施例中，步骤14中形成的半固体电极砖可以包括足够量的半固体电极材料以形成至少约50个半固体电极、至少约60个半固体电极、至少约70个半固体电极、至少约80个半固体电极、至少约90个半固体电极、至少约100个半固体电极、至少约150个半固体电极、至少约200个半固体电极、至少约250个半固体电极、至少约300个半固体电极、至少约350个半固体电极、至少约400个半固体电极、至少约450个半固体电极、至少约500个半固体电极、至少约550个半固体电极、至少约600个半固体电极、至少约650个半固体电极、至少约700个半固体电极、至少约750个半固体电极、至少约800个半固体电极、至少约850个半固体
电极、至少约900个半固体电极、至少约950个半固体电极、或至少约1,000个半固体电极，包括其间的所有值和范围。
38.在一些实施例中，电极砖可以独立站立而不会碎裂。换句话说，电极砖可以具有足够的内聚特性和/或结构稳定性，使得它在没有支撑物的情况下站立在表面上并且不会碎裂。在一些实施例中，电极砖可以在没有支撑物的情况下以其最长维度竖直站立并且不会碎裂。在一些实施例中，电极砖的长度可以为至少约10cm、至少约15cm、至少约20cm、至少约25cm、至少约30cm、至少约35cm、至少约40cm、至少约45cm、至少约50cm、至少约55cm、至少约60cm、至少约65cm、至少约70cm、至少约75cm、或至少约80cm。在一些实施例中，电极砖的宽带可以为至少约5cm、至少约10cm、至少约15cm、至少约20cm、至少约25cm、至少约30cm、至少约35cm、至少约40cm、至少约45cm、至少约50cm、至少约55cm、或至少约60cm。在一些实施例中，电极砖的厚度可以至少约0.5cm、至少约1cm、至少约1.5cm、至少约2cm、至少约2.5cm、至少约2.5cm、至少约3cm、至少约3.5cm、至少约4cm、至少约4.5cm、或至少约5cm。
39.在一些实施例中，电极砖的密度可以至少约1g/cm3、至少约1.5g/cm3、至少约2g/cm3、至少约2.5g/cm3、至少约3g/cm3、至少约3.5g/cm3、至少约4g/cm3、或至少约4.5g/cm3。在一些实施例中，电极砖的密度可以不超过约5g/cm3、不超过约4.5g/cm3、不超过约4g/cm3、不超过约3.5g/cm3、不超过约3g/cm3、不超过约2.5g/cm3、不超过约2g/cm3、或不超过约1.5g/cm3。电极砖的上述密度的组合也是可能的(例如，至少约1g/cm3且不超过约5g/cm3或至少约2g/cm3且不超过约4g/cm3)，包括其间的所有值和范围。在一些实施例中，电极砖的密度可以至少约1g/cm3、至少约1.5g/cm3、至少约2g/cm3、至少约2.5g/cm3、至少约3g/cm3、至少约3.5g/cm3、至少约4g/cm3、至少约4.5g/cm3、或约5g/cm3。
40.方法10可选地包括步骤15，激光切割金属箔以形成集电器。在一些实施例中，步骤15作为与步骤12、13和14不同的过程的一部分发生。在一些实施例中，步骤15发生在与方法10的其它步骤不同的传送器或传送系统上。激光切割是一种集电器形成的有益的形成方法，因为刀片和旋转工具经常会随着时间的推移而磨损。在步骤15中，箔被施加到套袋材料或膜材料上。然后将激光切割过程应用于箔以形成集电器。在一些实施例中，激光切割过程可以包括吻切(kiss-cutting)过程。在一些实施例中，激光切割过程的精度可以最小化套袋材料的任何切割。换句话说，激光切割过程的误差边际可以足够小，使得箔被完全切割而套袋材料没有任何明显切割。在一些实施例中，激光切割可以达到小于约500nm、小于约450nm、小于约400nm、小于约350nm、小于约300nm、小于约250nm、小于约200nm、小于约150nm、小于约100nm、小于约90nm、小于约80nm、小于约70nm、小于约60nm、小于约50nm、小于约40nm、小于约30nm、小于约20nm、或小于约10nm的精度(即，误差边际)。
41.在一些实施例中，箔(以及随后的集电器)的厚度可以为至少约500nm、至少约1μm、至少约1.5μm、至少约2μm、至少约2.5μm、至少约3μm、至少约3.5μm、至少约4μm、至少约4.5μm、至少约5μm、至少约5.5μm、至少约6μm、至少约6.5μm、至少约7μm、至少约7.5μm、至少约8μm、至少约8.5μm、至少约9μm、或至少约9.5μm。在一些实施例中，箔的厚度可以不超过约10μm、不超过约9.5μm、不超过约9μm、不超过约8.5μm、不超过约8μm，不超过约7.5μm、不超过约7μm、不超过约6.5μm、不超过约6μm、不超过约5.5μm、不超过约5μm、不超过约4.5μm、不超过约4μm、不超过约3.5μm、不超过约3μm、不超过约2.5μm、不超过约2μm、不超过约1.5μm、或不超过约1μm。上述箔厚度范围的组合也是可能的(例如，至少约500nm且不超过约10μm或至少约
separators and methods of making the same”的国际专利申请no.pct/us2021/038921('921申请)中进行了描述，其全部公开内容通过引用整体并入本文。在一些实施例中，用溶剂喷涂间隔件可以使溶剂更容易粘附到半固态电极。在一些实施例中，可以喷涂到半固体电极上。在一些实施例中，溶剂可以包括电解质盐。在一些实施例中，溶剂可以不含电解质盐。在一些实施例中，可以将溶剂添加(例如，经由喷涂)到具有电解质盐的常规电极(即，固体电极)。润湿大幅面的常规电极可能困难。在组装之前用电解质和/或溶剂润湿常规电极的大面积在常规电化学电池制造(例如，常规li离子电化学电池制造)中可能是有益的。
46.在步骤19处，半固体电极可以可选地被传送通过隧道。隧道可以帮助防止溶剂蒸发。换句话说，隧道可以减少半固态电极暴露于周围环境的通风效应。传送器或传送系统的任何部分都可以包括隧道架空(overhead)。换句话说，可以在方法10的任何部分期间(例如，在步骤18之前)部署隧道。
47.在步骤21处，半固体电极可以可选地与通过间隔件插入其间的附加电极(即，邻接电极)邻接以形成电化学电池。在一些实施例中，邻接电极可以来自与半固体电极不同的传送器或传送系统。在一些实施例中，邻接电极可以从上方放置在半固体电极的顶部。在一些实施例中，邻接电极可以是常规电极。在一些实施例中，邻接电极可以是附加的半固体电极。'025公开中描述了邻接方法和邻接系统的更多示例。
48.在步骤23处，电化学电池可以可选地密封在套袋中。在一些实施例中，套袋的密封可以经由脉冲加热。套袋的密封方法通常使用密封设备，其中向密封设备施加恒定的热量。在这样的热量存在下，套袋材料会变形和起皱。此外，来自半固体电极的电解质会在这种热量下蒸发。使用脉冲加热，热量的施加非常快，使得周围环境的温度不会显著升高。此外，步骤23处的密封可以经由单个密封装置进行。换句话说，单个装置可以在一个运动中密封套袋的所有周边，而不是经由多轮或多个密封设备一次仅密封一侧。
49.图2是根据实施例的用于半连续或连续制造半固体电极的系统100的示意图。如图所示，系统100包括压缩机120、筒130、传送器148和成形设备150。在一些实施例中，系统100可以包括重力干燥器110、混合器118、激光切割设备140、润湿设备160、隧道168、邻接系统170和套袋密封器180。在一些实施例中，系统100可以用于实施方法10，如上文参考图1所述。
50.在一些实施例中，重力干燥器110可以包括容器，粉末可以经由重力传送通过该容器。在一些实施例中，重力干燥器可以包括用于干燥气体的气体入口和气体出口。在一些实施例中，重力干燥器110可以维持在小于约1ppm、小于约0.9ppm、小于约0.8ppm、小于约0.7ppm、小于约0.6ppm、小于约0.5ppm、小于约0.4ppm、小于约0.3ppm、小于约0.2ppm、小于约0.1ppm、小于约0.09ppm、小于约0.08ppm、小于约0.07ppm、小于约0.06ppm、小于约0.05ppm、小于约0.04ppm、小于约0.03ppm、小于约0.02ppm、或小于约0.01ppm的水分含量，包括其间的所有值和范围。
51.混合器118混合活性材料、导电材料和电解质以形成半固体电极材料。在一些实施例中，混合器118可以包括双螺杆挤出机。在一些实施例中，混合器118可以包括双螺杆捏合机。在一些实施例中，混合器可以包括'569专利中提到的任何混合器。在一些实施例中，混合器118可以流体耦合到重力干燥器110，使得材料可以从重力干燥器110连续地流动到混合器118。
52.压缩机120将半固态电极材料形成为半固态电极砖。在一些实施例中，压缩机120可以流体耦合到混合器118，使得半固体电极材料可以从混合器118连续地流动到压缩机120。在一些实施例中，压缩机120可以流体耦合到真空。在一些实施例中，压缩机120可以包括用于压缩的活塞。在一些实施例中，压缩机120可以是与混合器118相同的装置的一部分。换句话说，同一装置既可以混合又可以压缩电极材料。
53.筒130包含半固体电极砖并且将半固体电极砖的部分分配到集电器上以形成半固体电极。在一些实施例中，筒130可以包括用于分配的喷嘴。在一些实施例中，筒130可以是与压缩机120和/或混合器118相同的结构或装置的一部分。
54.激光切割设备140切割箔以形成集电器。在一些实施例中，激光切割设备140可以进行轻吻切割。在一些实施例中，激光切割设备140可以达到小于约500nm、小于约450nm、小于约400nm、小于约350nm、小于约300nm、小于约250nm、小于约200nm、小于约150nm、小于约100nm、小于约90nm、小于约80nm、小于约70nm、小于约60nm，小于约50nm、小于约40nm、小于约30nm、小于约20nm、或小于约10nm的精度(即，误差边际)。
55.传送器148移动半固体电极通过系统100的附加处理单元。在一些实施例中，该系统可以包括多个传送器(未示出)。在一些实施例中，多个传送器可以用于将多个电极放在一起，如'025公开中所描述的。
56.成形设备150使半固体电极的边缘成形。换句话说，成形设备150控制半固态电极的边缘。在一些实施例中，成形设备150可以包括用于使半固体电极的外边缘成形的单个框架。在一些实施例中，成形设备150可以包括用于控制半固态电极厚度的顶部刀片和用于控制半固态电极宽度的侧板。在一些实施例中，成形设备150可以以微米级精度进行调整。在一些实施例中，成形设备150可以在闭环过程算法中学习。在一些实施例中，成形设备150可以是与筒130相同结构的一部分。换句话说，顶部刀片和侧板可以附接到筒130。
57.润湿设备160用电解质溶剂润湿半固体电极以替代在生产过程中损失的电解质溶剂。在一些实施例中，润湿设备可以包括喷涂器。在一些实施例中，隧道168可以部署在整个传送器148中。在一些实施例中，隧道168可以邻近润湿设备160部署以减少电解质从半固体电极的蒸发。
58.在一些实施例中，邻接系统170可以将附加电极与半固体电极一起形成电化学电池。在一些实施例中，邻接系统170可以包括第二传送器。'025公开中描述了邻接系统的更多示例。
59.在一些实施例中，套袋密封器180围绕电化学电池的外边缘密封套袋。在一些实施例中，套袋密封器180可以包括脉冲加热器。在一些实施例中，套袋密封器180可以具有这样的形状，使得它可以在单个步骤中围绕电化学电池的外边缘进行密封。
60.在一些实施例中，系统100可以封闭在主外壳中，该主外壳控制其中产生每个电极并且组装电化学电池的环境。在一些实施例中，系统100可以包括多个传送器148。在一些实施例中，系统100可以包括阳极铸造站和阴极铸造站。在一些实施例中，阳极铸造站可以包括第一传送器并且阴极铸造站可以包括第二传送器。在一些实施例中，阳极铸造站和/或阴极铸造站可以包括将材料分配到横向转向平台上的筒。在一些实施例中，阳极铸造站处的筒分配阳极材料，而阴极铸造站处的筒分配阴极材料。在一些实施例中，筒可以分配半固体电极砖的部分。在一些实施例中，阳极和阴极铸造站中的每一个都可以包括光学测量设备
以及x射线。光学测量设备和x射线可以用于质量控制以确认形成后的半固体电极的厚度。在一些实施例中，阳极可以在阳极铸造站处形成，其中阳极材料部署在集电器和/或套袋材料上。在一些实施例中，阴极可以在阴极铸造站处形成，其中阴极材料部署在集电器和/或套袋材料上。
61.在阴极成形站处形成之后，阴极材料可以穿过喷涂外壳。在一些实施例中，润湿设备160和/或隧道168可以在喷涂外壳内。在一些实施例中，溶剂可以在喷涂外壳中喷涂到阳极材料和/或阴极材料上。在一些实施例中，喷涂在阴极材料上的溶剂可以是易燃的。使用喷涂外壳可以通过将易燃材料的浓度水平保持在可燃范围之外来帮助防止着火。在一些实施例中，喷涂外壳包括排气装置以使喷涂外壳通风到周围环境并将易燃材料的浓度保持在可燃极限以下。在一些实施例中，喷涂外壳可以是防爆的。在一些实施例中，阴极材料可以穿过喷涂外壳。在一些实施例中，阳极材料可以穿过喷涂外壳。在一些实施例中，阳极材料可以穿过第一喷涂外壳并且阴极材料可以穿过第二喷涂外壳。在一些实施例中，阳极材料和阴极材料可以穿过相同的喷涂外壳。
62.在一些实施例中，喷涂外壳可以被清除掉氧气以降低外壳内部着火的风险。在一些实施例中，氧气的清除可以经由对喷涂外壳抽真空来进行。在一些实施例中，氧气的清除可以经由使惰性气体(例如，氮气、氩气)流入到喷涂外壳中来进行。在一些实施例中，氧气的清除可以经由对喷涂外壳抽真空和使惰性气体流入到喷涂外壳中来进行。
63.在一些实施例中，形成的阳极材料、形成的阴极材料和间隔件材料可以全部进料到真空鼓(未示出)，其中阳极材料、阴极材料和间隔件合并在一起。在一些实施例中，阳极材料、阴极材料和间隔件中的每一个都可以在沿着真空鼓的不同点处缠绕真空鼓以形成电化学电池的层。在一些实施例中，真空鼓可以向电极施加力以增加它们的密度。在一些实施例中，真空鼓可以在电极上施加向下的力，使得电极经受至少约1mpa、至少约2mpa、至少约3mpa、至少约4mpa、至少约5mpa、至少约6mpa、至少约7mpa、至少约8mpa、或至少约9mpa的压力。在一些实施例中，真空鼓可以在电极上施加向下的力，使得电极经受不超过约10mpa、不超过约9mpa、不超过约8mpa、不超过约7mpa、不超过约6mpa、不超过约5mpa、不超过约4mpa、不超过约3mpa、或不超过约2mpa的压力。电极所经受的由于真空鼓的向下力所导致的上述压力的组合也是可能的(例如，至少约1mpa且不超过约10mpa或至少约3mpa且不超过约7mpa)，包括其间的所有值和范围。在一些实施例中，真空鼓可以在电极上施加向下的力，使得电极经受约1mpa、约2mpa、约3mpa、约4mpa、约5mpa、约6mpa、约7mpa、约8mpa、约9mpa、或约10mpa的压力。
64.在一些实施例中，真空鼓可以具有至少约1cm、至少约5cm、至少约10cm、至少约20cm、至少约30cm、至少约40cm、至少约50cm、至少约60cm、至少约70cm、至少约80cm、或至少约90cm的直径。在一些实施例中，真空鼓可以具有不超过约1m、不超过约90cm、不超过约80cm、不超过约70cm、不超过约60cm、不超过约50cm、不超过约40cm、不超过约30cm、不超过约20cm、不超过约10cm、或不超过约5cm的直径。上述真空鼓直径的组合也是可能的(例如，至少约1cm且不超过约1m或至少约10cm且不超过约50cm)，包括其间的所有值和范围。在一些实施例中，真空鼓可以具有约1cm、约5cm、约10cm、约20cm、约30cm、约40cm、约50cm、约60cm、约70cm、约80cm、约90cm、或约1m的直径。
65.在一些实施例中，真空鼓可以用大头钉固定就位。在一些实施例中，真空鼓可以包
括围绕真空鼓的周边部署的多个构件。在一些实施例中，构件可以包括托盘。在一些实施例中，真空鼓可以包括具有真空的中央管道，用于从真空鼓外部的材料中去除液体。在合并在一起之后，激光切割机可以切割阳极材料、阴极材料和间隔件以形成各个电化学电池。如图所示，各个电化学电池可以跨真空传送器传送。在一些实施例中，真空传送器可以从电化学电池去除杂散颗粒。可以经由光学测量来测量各个电化学电池以用于质量控制。然后，取决于它们是否通过质量控制测试，各个电化学电池可以选择性地滑出真空传送器。
66.在一些实施例中，系统100可以包括接收阴极材料和间隔件材料进料的第一真空鼓和接收阳极材料进料的第二真空鼓。在一些实施例中，第一真空鼓将间隔件材料和正极材料压到传送器上，然后第二真空鼓将负极材料压到正极材料和间隔件上。
67.在一些实施例中，阳极铸造站和/或阴极铸造站可以包括致密化站(未示出)。在一些实施例中，致密化站可以采用在'192公开中描述的任何电极致密化方法。
68.在一些实施例中，系统100可以每分钟产生至少约100、至少约150、至少约200、至少约250、至少约300、至少约350、至少约400、至少约450、至少约500、至少约550、至少约600、至少约650、至少约700、至少约750、至少约800、至少约850、至少约900、至少约950、或至少约1,000个电极，包括其间的所有值和范围。在一些实施例中，系统100可以每分钟产生至少约100、至少约150、至少约200、至少约250、至少约300、至少约350、至少约400、至少约450、在至少约500、至少约550、至少约600、至少约650、至少约700、至少约750、至少约800、至少约850、至少约900、至少约950、或至少约1,000个电化学电池，包括其间的所有值和范围。
69.图3图示了根据实施例的重力干燥器210。在一些实施例中，重力干燥器210可以与上面参考图2描述的重力干燥器110相同或基本相似。因此，重力干燥器210的某些方面未在本文中更详细地描述。如图所示，重力干燥器210包括粉末装载端口212、粉末排出端口213、气体入口214和气体出口215。如图所示，粉末包括被供给到重力干燥器210中的活性材料am和导电材料cm。粉末通过重力干燥器210落下，同时气体g通过重力干燥器210供给。
70.在一些实施例中，粉末装载端口212可以包括滤网以过滤掉较大的颗粒。在一些实施例中，粉末装载端口212可以包括漏斗形开口以便于倾倒。出口端口213从重力干燥器排出粉末。在一些实施例中，出口端口213可以流体耦合到另一个处理单元(例如，混合器)。气体g经由气体入口供给到重力干燥器210中。在一些实施例中，气体g可以正压供给。在一些实施例中，气体g可以在至少约1bar、至少约1.5bar、至少约2bar、至少约2.5bar、至少约3bar、至少约3.5bar、至少约4bar、至少约4.5bar、至少约5bar、至少约5.5bar、至少约6bar、至少约6.5bar、至少约7bar、至少约7.5bar、至少约8bar、至少约8.5bar、至少约9bar、或至少约9.5bar的压力下供给。在一些实施例中，气体g可以在不超过约10bar、不超过约9.5bar、不超过约9bar、不超过约8.5bar、不超过约8bar、不超过7.5bar、不超过约7bar、不超过约6.5bar、不超过约6.0bar、不超过约5.5bar、不超过约5bar、不超过约4.5bar、不超过约4bar、不超过约3.5bar、不超过约3bar、不超过约2.5bar、不超过约2bar、或不超过约1.5bar的压力下供给。供给到重力干燥器210的气体g的上述压力的组合也是可能的(例如，至少约1bar且不超过约10bar或至少约2bar且不超过约5bar)，包括其间的所有值和范围。在一些实施例中，气体g可以在约1bar、约1.5bar、约2bar、约2.5bar、约3bar、约3.5bar、约4.0bar、约4.5bar、约5bar、约5.5bar、约6bar、约6.5bar、约7bar、约7.5bar、约8bar、约
8.5bar、约9bar、约9.5bar、或约10bar的压力下供给。
71.如图所示，重力干燥器210包括单个气体入口214和单个气体出口215。在一些实施例中，重力干燥器210可以包括多个气体入口214和/或气体出口215。在一些实施例中，重力干燥器210可以包括至少约2个、至少约3个、至少约4个、至少约5个、至少约6个、至少约7个、至少约8个、至少约9个、或至少约10个气体入口214和/或气体出口215。如图所示，气体g垂直于粉末流动而流动。在一些实施例中，气体g可以与粉末的流动逆流流动。在一些实施例中，气体g可以平行于粉末的流动而流动。
72.图4是根据实施例的压缩机220的图示。在一些实施例中，压缩机220可以与压缩机120相同或基本相似，如上文参考图2所述。因此，本文没有更详细地描述压缩机220的某些方面。压缩机220将半固态电极材料形成为半固态电极砖。如图所示，压缩机220包括容器222、活塞224和泵226。导电材料cm和活性材料am显示为被压缩。在一些实施例中，电解质可以包括在被压缩的材料中(即，压缩机220中的材料可以是半固体电极)。在一些实施例中，电解质可以添加到压缩机220。在一些实施例中，电解质可以灌注到压缩机220中。在'087专利中更详细地描述了用于灌注的方法和装置。
73.容器222在压缩期间将半固体电极材料保持就位。在一些实施例中，容器222可以具有圆柱形、立方体形、矩形棱柱形或任何其它合适的形状。在一些实施例中，容器222可以具有至少约0.1l、至少约0.5l、至少约1l、至少约5l、至少约10l、至少约50l、至少约100l、至少约500l、至少约1m3或至少约5m3的容积。在一些实施例中，容器222可以具有不超过约10m3、不超过约5m3、不超过约1m3、不超过约500l、不超过约100l、不超过约50l、不超过约10l、不超过约5l、不超过约1l、或不超过约0.5l的容积。容器222的上述容积的组合也是可能的(例如，至少约0.1l且不超过约10m3或至少约5l且不超过约10l)，包括其间的所有值和范围。在一些实施例中，容器222可以具有约0.1l、约0.5l、约1l、约5l、约10l、约50l、约100l、约500l、约1m3、约5m3或约10m3的容积。
74.活塞224挤压半固态电极材料(即，通过沿着线aa移动)以形成半固态电极砖。在一些实施例中，活塞224可以包括围绕边缘的垫圈以与容器222形成密封。在一些实施例中，真空泵226可以从容器222中的半固体电极材料中去除气体和/或电解质。在一些实施例中，真空泵可以抽至少约0.1bar、至少约0.2bar、至少约0.3bar、至少约0.4bar、至少约0.5bar、至少约0.6bar、至少约0.7bar、至少约0.8bar或至少约0.9bar的真空，包括其间的所有值和范围。
75.图5是根据实施例的具有成形设备250的筒230的图示。在一些实施例中，筒230和成形设备250可以与筒130和成形设备150相同或基本相似，如上文参考图2所述。因此，筒230和成形设备250的某些方面未在本文中更详细地描述。在一些实施例中，筒230可以是与压缩机220相同结构的一部分，如上文参考图4所述。换句话说，单个装置可以执行压缩机230和筒230的所有功能。如图所示，筒230包括容器232、活塞234和喷嘴开口237，而成形设备250(附接到筒230)包括顶部刀片252和侧板254a、254b(统称为侧板254)。如图所示，喷嘴开口237是被顶部刀片252阻挡的宽开口，因此由虚线描绘。筒230可以将半固体电极砖sseb的部分分配到传送器248a上。
76.容器232容纳半固态电极砖sseb。在一些实施例中，容器232可以具有圆柱形、立方体形、矩形棱柱形或任何其它合适的形状。在一些实施例中，容器232可以具有至少约0.1l、
至少约0.5l、至少约1l、至少约5l、至少约10l、至少约50l、至少约100l、至少约500l、至少约1m3或至少约5m3的容积。在一些实施例中，容器232可以具有不超过约10m3、不超过约5m3、不超过约1m3、不超过约500l、不超过约100l、不超过约50l、不超过约10l、不超过约5l、不超过约1l、或不超过约0.5l的容积。容器232的上述容积的组合也是可能的(例如，至少约0.1l且不超过约10m3或至少约5l且不超过约10l)，包括其间的所有值和范围。在一些实施例中，容器232可以具有约0.1l、约0.5l、约1l、约5l、约10l、约50l、约100l、约500l、约1m3、约5m3或约10m3的容积。活塞234推动半固态电极砖sseb，使得半固态电极砖sseb的一部分经由喷嘴开口237离开筒230。
77.如图所示，顶部刀片252控制半固体电极的厚度，而侧板254控制半固体电极的宽度。在一些实施例中，顶部刀片252和/或侧板254可以以微米级精度进行调整。在一些实施例中，顶部刀片252和/或侧板254可以由可以在闭环处理算法中学习的算法控制。在一些实施例中，侧板254可以与传送器248a形成密封，以防止半固体电极的部分从侧面流出喷嘴。在一些实施例中，侧板254可以经由夹板夹到筒230。在一些实施例中，侧板可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)构成。在一些实施例中，侧板可以具有约0.15mm、约0.2mm或约0.25mm的厚度，包括其间的所有值和范围。
78.在一些实施例中，支撑件可以放置在传送器248a下方，以防止传送器248a由于将半固态电极砖sseb铸造到传送器248a上所施加的力而偏转。在一些实施例中，传送器248a可以从上方支撑(例如，经由悬挂在天花板上的梁)以防止传送器248a由于将半固态电极砖sseb铸造到传送器248a上所施加的力而偏转。
79.图6图示了根据实施例的激光切割机240。激光切割机240切割沿着传送器248b传送的集电器材料ccm。在一些实施例中，激光切割机240可以与激光切割机140相同或基本相似，如上文参考图2所述。因此，激光切割机240的某些方面未在本文中更详细地描述。将集电器材料ccm施加到套袋材料pm上，并经由激光切割机240进行切割。在一些实施例中，去除集电器材料ccm的部分以在集电器材料ccm的边缘周围产生用于密封的套袋材料pm区域。在一些实施例中，激光切割机240可以具有小于约500nm、小于约450nm、小于约400nm、小于约350nm、小于约300nm、小于约250nm、小于约200nm、小于约150nm、小于约100nm、小于约90nm、小于约80nm、小于约70nm、小于约60nm、小于约50nm、小于约40nm、小于约30nm、小于约20nm或小于约10nm的精度(即，误差边际)。
80.在一些实施例中，传送器248a可以水平前进。在一些实施例中，传送器248a可以包括并排布置、在水平方向上前进的多个构件或托盘(未示出)。在一些实施例中，传送器248a任一侧上的旋转轮或旋转鼓可以促进传送器248a的移动。在一些实施例中，一个或多个折入指状物可以容纳在传送器248a内以将集电器材料ccm的部分折入到托盘之间的间隙中。在一些实施例中，容纳在传送器248a内的折入指状物可以在其中包括真空，使得折入指状物可以接触集电器材料ccm(或集电器材料ccm位于其上的传送器带)并将集电器材料ccm拉入到托盘之间的间隙中。在一些实施例中，托盘可以合在一起以夹紧集电器材料ccm的折起部分。当托盘随后被释放并再次彼此间隔开时，在将电极材料铸造到传送器248a上之前，集流器材料ccm的折起/夹紧部分可以帮助在电极材料之间产生空间。电极材料可以分离成分立的电极。
81.图7是根据实施例的润湿设备260和隧道268的图示。在一些实施例中，润湿设备
260和隧道268可以与润湿设备160和隧道168相同或基本相似，如上文参考图2所述。因此，润湿设备160和隧道168的某些方面未在本文中更详细地描述。如图所示，润湿设备260是喷涂器。在一些实施例中，可以使用其它润湿设备，诸如软管或喷墨器。润湿设备260可以将电解质或电解质溶剂分配到沿着传送器248a传送的半固体电极上。在一些实施例中，喷射的电解质或电解质溶剂可以替代在制造过程的其它部分期间损失的溶剂。用电解质或电解质溶剂润湿可以改善半固体电极sse的电化学性能和/或sse内的扩散率。隧道268可以通过限制暴露于外部大气来减少溶剂蒸发。
82.在一些实施例中，润湿设备260可以以至少约0.5mg/cm2、至少约1mg/cm2、至少约1.5mg/cm2、至少约2mg/cm2、或至少约2.5mg/cm2的速率将液体施加到半固体电极和/或间隔件。在一些实施例中，润湿设备可以以不超过约3mg/cm2、不超过约2.5mg/cm2、不超过约2mg/cm2、不超过约1.5mg/cm2、或不超过约1mg/cm2的速率将液体施加到半固体电极和/或间隔件。施加到电极和/或间隔件的上述液体量的组合也是可能的(例如，至少约0.5mg/cm2且不超过约3mg/cm2或至少约1mg/cm2且不超过约2mg/cm2)，包括其间的所有值和范围。在一些实施例中，润湿设备260可以以约0.5mg/cm2、约1mg/cm2、约1.5mg/cm2、约2mg/cm2、约2.5mg/cm2或约3mg/cm2的速率将液体施加到半固体电极和/或间隔件。
83.在一些实施例中，润湿设备260可以以至少约0.5μl/cm2、至少约1μl/cm2、至少约1.5μl/cm2、至少约2μl/cm2、或至少约2.5μl/cm2的速率将液体施加到半固体电极和/或间隔件。在一些实施例中，润湿设备可以以不超过约3μl/cm2、不超过约2.5μl/cm2、不超过约2μl/cm2、不超过约1.5μl/cm2、或不超过约1μl/cm2的速率将液体施加到半固体电极和/或间隔件。施加到电极和/或间隔件的上述液体量的组合也是可能的(例如，至少约0.5μl/cm2且不超过约3μl/cm2或至少约1μl/cm2且不超过约2μl/cm2)，包括其间的所有值和范围。在一些实施例中，润湿设备260可以以约0.5μl/cm2、约1μl/cm2、约1.5μl/cm2、约2μl/cm2、约2.5μl/cm2或约3μl/cm2的速率将液体施加到半固体电极和/或间隔件。
84.图8a-8b示出了根据实施例的套袋密封器280。图8a示出了套袋密封器280的轮廓图，而图8b示出了套袋密封器280的底视图。在一些实施例中，套袋密封器280可以与套袋密封器180相同或基本相似，如上文参考图2所述。因此，套袋密封器280的某些方面未在本文中更详细地描述。如图所示，套袋密封器280包括底座282、加热器框架284和线筒285。在使用中，底座282朝电化学电池ec移动，同时电化学电池ec沿着传送器248a传送。加热器框架284在经由脉冲加热器加热的同时与电化学电池ec的套袋材料的外边缘接触。这种热施加在单个步骤中密封套袋材料的外边缘。然后升高底座282并且去除加热器框架284与电化学电池ec的接触。通过围绕电化学电池ec的周边延伸的加热器框架284的设计，套袋材料的热密封可以在单个步骤中执行。
85.加热器框架284包括衬在加热器框架284外周边的加热线。在经过大量的加热循环后，线会变得疲劳而无法使用。线筒285允许部署新线以替换磨损的线。一旦线变得疲劳，线筒就可以从线筒285的第一部分分配一段新线(例如，经由与新线接触的一个或多个轮)并且可以在线筒的第二部分处将磨损的线送回线筒285。这种机制类似于自动塑料马桶座圈更换器。
86.加热器框架284的线的脉冲加热可以导致加热器框架284膨胀和/或移动。在一些实施例中，约束件286可以放置在加热器框架284周围的不同位置处以最小化脉冲加热期间
加热器框架284的移动。在一些实施例中，约束件286可以包括焊接到加热器框架284和/或底座282的销。
87.图9是根据实施例的重力干燥器310的图示。如图所示，重力干燥器310包括容器311、粉末装载端口312、粉末排出端口313、气体入口314、气体出口315、竖板316、进料盘317和透气底板318。在一些实施例中，粉末装载端口312、粉末排出端口313、气体入口314和气体出口315可以与如上文参考图3所述的粉末装载端口212、粉末排出端口231、气体入口214和气体出口215相同或基本相似。因此，粉末装载端口312、粉末排出端口313、气体入口314和气体出口315的某些方面在本文中没有更详细地描述。活性材料am和导电材料cm被示为穿过重力干燥器310，以及气体g。
88.在一些实施例中，容器311可以具有圆柱形。圆柱形和/或包含垂直板316可以在重力干燥器310内的粉末上维持低但非零的垂直固体应力。在重力干燥器310内的粉末上维持低的、非零的垂直固体应力可以防止气体g窜流(channel)。换句话说，气体g可以开始在粉末周围窜流而不有助于干燥粉末簇。容器311的圆柱形状和/或在容器311中包括竖直板316可以帮助分散气体g的流动以防止气体g的窜流和粉末的聚集。
89.进料盘317可以是多孔的，使得气体g流过进料盘317上的许多孔进入到容器311中，而不是通过单个孔口。进料盘317和透气底板318的组合可以帮助将气体g分散到整个容器311。在一些实施例中，进料盘317可以具有圆形形状。
90.图10a-10b是根据实施例的砖成形系统的部件的图示。图10a是侧视图，而图10b是部件的顶视图。如图所示，活性材料am、导电材料cm和电解液(未示出)在混合后从混合器318进入料斗(hopper)317。在一些实施例中，混合器318可以包括双螺杆挤出机。在一些实施例中，混合器318可以包括双螺杆捏合机。从料斗317中，活性材料am、导电材料cm和电解液(活性材料am、导电材料cm和电解液在本文中统称为“半固态电极材料”)穿过进料器319a和/或进料器319b(统称为进料器319)到压缩机320a和/或压缩机320b(统称为压缩机320)。在一些实施例中，压缩机320可以是砖成形室，其中可以挤压半固态电极材料以形成半固态电极砖。一旦半固体电极材料在压缩机320中，砖成形压力机324a、324b(统称为砖成形压力机324)。如图所示，进料器319是可调节的并且可以沿着线p移动以使进料器319a或进料器319b与料斗317对齐。半固态电极材料经由进料器319a流向压缩机320a和/或经由进料器319b流向压缩机320b。在一些实施例中，压缩机320a中的半固态电极材料可以由砖成形压力机324a挤压。在一些实施例中，压缩机320b中的半固态电极材料可以由砖成形压力机324b挤压。
91.在一些实施例中，半固体电极材料可以在电导率测试站325a、325b(统称为电导率测试站325)处进行电导率测试。在一些实施例中，可以用压缩机320中的半固体电极材料进行电导率测试。在一些实施例中，可以在电导率测试之前从压缩机320中去除半固体电极材料。在进行电导率测试之后，可以将半固态电极材料供给到筒330a、330b(统称为筒330)。在一些实施例中，筒330可以与筒230相同或基本相似，如上文参考图5所述。因此，筒330的某些方面未在本文中更详细地描述。
92.图11a-11f是根据实施例的压缩机420的图示。图11a-11f中的每一个都示出了砖成形过程的不同部分。如图所示，压缩机420包括容器底座421、容器夹套422、滑动平台423和活塞424。在一些实施例中，容器夹套422和活塞424可以与容器222和活塞224相同或基本
相似，如上文参考图4所述。因此，容器夹套422和活塞424的某些方面未在本文中更详细地描述。
93.在使用中，如图11a中所示，容器夹套422被提升。容器底座421和容器夹套422沿着滑动平台423移动到前方位置。当容器底座421和容器夹套422处于前方位置时，半固体电极材料可以装载到容器夹套422中。在一些实施例中，前方位置可以远离活塞424，使得活塞424不干扰半固体电极材料的装载。然后将半固体电极材料装载到容器夹套422中。在将半固态电极材料装载到容器夹套422中之后，容器底座421和容器夹套422沿着滑动平台423滑入到后方位置中，如图11b中所示。在一些实施例中，后方位置可以放置容器底座421和容器夹套422，使得它们直接位于活塞424下方。在容器底座421和容器夹套422放置在活塞424下方之后，活塞424下降，如图11c中所示。活塞424压缩半固态电极材料以形成半固态电极砖sseb。
94.在活塞424已经压缩半固态电极材料以形成半固态电极砖sseb之后，活塞424被升高，如图11d中所示。在活塞424升高之后，容器底座421和容器夹套422沿着滑动平台423移动到前方位置，如图11e中所示。然后容器夹套422沿着容器底座421的外周边降低以暴露半固体电极砖sseb，如图11f中所示。然后可以将半固态电极砖sseb从压缩机420中取出并放入到筒(未示出)中。
95.图12a-12e是根据实施例的挤出系统430的图示。如图所示，挤出系统430包括分配器436(例如，喷嘴)和旋转鼓441。旋转鼓441包括多个托盘442。托盘442经由凸轮杆445耦合到平板凸轮443。在一些实施例中，平板凸轮443和凸轮杆445围绕静态砧鼓旋转。静态砧鼓可以位于或靠近旋转鼓441的中心。传送器448被示为与一个或多个托盘442接触。图12a示出了处于打开位置的分配器436附近的托盘442，而图12b示出了处于关闭位置的分配器436附近的托盘442。在使用中，膜和/或集电器材料(未示出)可以放置在传送器448上并经由旋转鼓441沿着托盘442前进。在一些实施例中，膜和/或集电器材料可以充当传送器448。换句话说，在膜和/或集电器下方没有传送器带或其它传送设备的情况下，膜和/或集电器材料可以围绕旋转鼓441的外边缘移动。在一些实施例中，膜可以围绕旋转鼓441的外边缘传送。在一些实施例中，集电器材料可以围绕旋转鼓441的外边缘传送。在一些实施例中，膜和集电器材料可以围绕旋转鼓441的外边缘传送。通过将托盘442从打开位置调整到关闭位置，集电器可以被夹紧，使得膜和/或集电器材料的一部分被夹在托盘442之间。半固体电极材料(未示出)可以从分配器436分配到集电器材料上。在经由旋转鼓441前进时，托盘442可以再次分离，留下具有彼此分离的半固体电极的集电器材料。在一些实施例中，托盘442可以附接或键接在一起以吸收力矩。换句话说，托盘442可以共同吸收冲击，而不是一个托盘吸收冲击。在一些实施例中，托盘442的外表面可以是圆柱形精密研磨的。
96.在一些实施例中，凸轮杆445可以控制托盘442的定位和定时。在一些实施例中，托盘真空和/或冷却水可以通过旋转鼓441内的多通道旋转接头供给。在一些实施例中，托盘442可以在旋转鼓441上研磨以确保高度准确度。在一些实施例中，托盘442中的每一个的位置可以由平板凸轮445和凸轮杆443控制，从而消除累积堆叠误差。在一些实施例中，可以包括膜折入机构以在托盘442之间同步地折入集电器材料和/或膜。在一些实施例中，圆柱形支撑件为托盘442提供刚度。
97.旋转鼓441的尺寸和宽度可以使旋转鼓441比线性传送设备(例如，平带)更坚固并
抵抗来自外力(例如，来自铸造或致密化仪器)的移动和偏转。另外，由相邻托盘442形成的拱形可以在旋转鼓441中产生可以抵抗偏转的结构稳定性。旋转鼓441中心的砧鼓可以呈圆柱形，提供附加的外力抵抗。从分配器436铸造可以施加相当大的力(例如，约10kn、约20kn、约30kn、约40kn、约50kn、约60kn、约70kn、约80kn、约90kn、或约100kn，包括其间的所有值和范围)，并且具有宽底座的传送设备可以承受大量的力。在一些实施例中，旋转鼓441可以具有至少约5cm、至少约10cm、至少约15cm、至少约20cm、至少约25cm、至少约30cm、至少约35cm、至少约40cm、至少约45cm、至少约50cm、至少约55cm、至少约60cm、至少约65cm、至少约70cm、至少约75cm、至少约80cm、至少约85cm、至少约90cm、至少约95cm、至少约1m、至少约2m、至少约3m、至少约4m、至少约5m、至少约6m、至少约7m、至少约8m、或至少约9m的直径。在一些实施例中，旋转鼓441可以具有不超过约10m、不超过约9m、不超过约8m、不超过约7m、不超过约6m、不超过约5m、不超过约4m、不超过约3m、不超过约2m、不超过约1m、不超过约95cm、不超过约90cm、不超过约85cm、不超过约80cm、不超过约75cm、不超过约70cm、不超过约65cm、不超过约60cm、不超过约55cm、不超过约50cm、不超过约45cm、不超过约40cm、不超过约35cm、不超过约30cm、不超过约25cm、不超过约20cm、不超过约15cm、或不超过约10cm的直径。
98.旋转鼓441的上述直径的组合也是可能的(例如，至少约5cm且不超过约10m或至少约20cm且不超过约40cm)，包括其间的所有值和范围。在一些实施例中，旋转鼓441可以具有约5cm、约10cm、约15cm、约20cm、约25cm、约30cm、约35cm、约40cm、约45cm、约50cm、约55cm、约60cm、约65cm、约70cm、约75cm、约80cm、约85cm、约90cm、约95cm、约1m、约2m、约3m、约4m、约5m、约6m、约7m、约8m、约9m、或约10m的直径。
99.旋转鼓441的坚固性可以有助于提高所生产的电极之间的均匀性。更具体而言，旋转鼓441抵抗来自铸造力的移动。这种对移动的抵抗可以减少电极材料在铸造到传送器448上时的厚度的误差边际。换句话说，可以最小化从一个电极到下一个电极的厚度偏差。在一些实施例中，旋转鼓441的坚固性和旋转鼓441提供的电极厚度的均匀性可以从电极生产过程中避免厚度检查方法(例如，x射线检查)。将托盘442键合或连接在一起也可以提高这种坚固性。在一些实施例中，托盘442可以被研磨成圆柱形以形成旋转鼓441。在制造时，托盘442可以在尺寸上从一个托盘到另一个托盘略有偏差。可以将托盘442放置在平板凸轮445上，然后可以对旋转鼓441进行外圆研磨以平滑托盘442的外表面。托盘442的外表面的光滑度可以进一步改善铸造到传送器448上的电极的均匀性。
100.如图所示，可以在相邻托盘442的边缘之间测量间隙g。在一些实施例中，当相邻托盘442没有被压在一起时，间隙g可以是至少约10μm、至少约20μm、至少约30μm、至少约40μm、至少约50μm、至少约60μm、至少约70μm、至少约80μm、至少约90μm、至少约100μm、至少约150μm、至少约200μm、至少约250μm、至少约300μm、至少约350μm、至少约400μm、至少约450μm、至少约500μm、至少约550μm、至少约600μm、至少约650μm、至少约700μm、至少约750μm、至少约800μm、至少约850μm、至少约900μm、至少约950μm、至少约1mm、至少约2mm、至少约3mm、至少约4mm、至少约5mm、至少约6mm、至少约7mm、至少约8mm、或至少约9mm。在一些实施例中，当相邻托盘442没有被压在一起时，间隙g可以不超过约1cm、不超过约9mm、不超过约8mm、不超过约7mm、不超过约6mm、不超过约5mm、不超过约4mm、不超过约3mm、不超过约2mm、不超过约1mm、不超过约950μm、不超过约900μm、不超过约850μm、不超过约800μm、不超过约750μm、不
超过约700μm、不超过约650μm、不超过约600μm、不超过约550μm、不超过约500μm、不超过约450μm、不超过约400μm、不超过约350μm、不超过约300μm、不超过约250μm、不超过约200、不超过约150μm、不超过约100μm、不超过约90μm、不超过约80μm、不超过约70μm、不超过约60μm、不超过约50μm、不超过约40μm、不超过约30μm、或不超过约20μm。当相邻托盘442没有被压在一起时间时，间隙g的上述值的组合也是可能的(例如，至少约10μm且不超过约1cm或至少约100μm且不超过约1mm)，包括其间的所有值和范围。在一些实施例中，当相邻托盘442没有被压在一起时，间隙g可以是约10μm、约20μm、约30μm、约40μm、约50μm、约60μm、约70μm、约80μm、约90μm、约100μm、约150μm、约200μm、约250μm、约300μm、约350μm、约400μm、约450μm、约500μm、约550μm、约600μm、约650μm、约700μm、约750μm、约800μm、约850μm、约900μm、约950μm、约1mm、约2mm、约3mm、约4mm、约5mm、约6mm、约7mm、约8mm、约9mm或约1cm。
101.在一些实施例中，当相邻托盘442被压在一起时，间隙g可以不超过约2mm、不超过约1mm、不超过约950μm、不超过约900μm、不超过约850μm、不超过约800μm、不超过约750μm、不超过约700μm、不超过约650μm、不超过约600μm、不超过约550μm、不超过约500μm、不超过约450μm、不超过约400μm、不超过约350μm、不超过约300μm、不超过约250μm、不超过约200μm、不超过约150μm、不超过约100μm、不超过约90μm、不超过约80μm、不超过约70μm、不超过约60μm、不超过约50μm、不超过约40μm、不超过约30μm、不超过约20μm、不超过约10μm、不超过约9μm、不超过约8μm、不超过约7μm、不超过约6pm、不超过约5μm、不超过约4μm、不超过约3μm、不超过约2μm、或不超过约1μm。
102.在一些实施例中，旋转鼓441可以以至少约10rpm、至少约20rpm、至少约30rpm、至少约40rpm、至少约50rpm、至少约60rpm、至少约70rpm、至少约80rpm、至少约90rpm、至少约100rpm、至少约150rpm、至少约200rpm、至少约250rpm、至少约300rpm、至少约350rpm、至少约400rpm、至少约450rpm、或至少约500rpm的旋转速度旋转，包括其间的所有值和范围。
103.在一些实施例中，旋转鼓441可以在其中包括真空，使得真空可以将传送器448(和部署在其上的集电器材料)的部分拉入和折入到旋转鼓441中，如图12c中所示。真空折入可以将传送器448的部分和其上的集电器材料向内拉动以促进集电器的折入。从旋转鼓441内引起折入可以有助于防止分配在集电器材料上的电极材料受到污染。更具体而言，如果刚好时间不对，那么折入臂或折入指状物可以接触部署在集电器材料上的电极材料。该电极材料会沉积在折入臂或折入指状物上。这种沉积的电极材料会污染经过旋转鼓441的后续电极材料。在旋转鼓441中包括真空可以防止一块材料接触并污染其它材料。此外，旋转鼓441内的真空可以有助于将传送器448和集电器材料折入比折入臂或折入指状物更深。旋转鼓441可以高速移动(例如，约30rpm、约40rpm、约50rpm、约60rpm、约70rpm、约80rpm、约90rpm或约100rpm，包括其间的所有值和范围)。这些高速度可以使折入臂或折入指状物难以精确地瞄准并足够深地穿透托盘442之间的空间，使得传送器448和集电器完全折入在托盘之间。
104.在一些实施例中，传送器448的折入可以是时间交错的。换句话说，平板凸轮445可以在相对较长的时间段内导致托盘442之间的间隙打开和关闭。更具体而言，两个相邻托盘442在彼此分离之前，可以在耦合在一起的同时围绕旋转鼓441的外边缘的大部分行进。这种时间交错的方法可以允许更长的时间段将电极材料分配到折入的集电器材料上，而不是托盘被简单地折入一小段时间(例如，旋转鼓441需要行进一个托盘442的宽度的距离的时
间长度)。在一些实施例中，相邻托盘442可以在围绕旋转鼓441的中心的完整旋转的至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约35％、至少约40％、至少约45％或至少约50％被耦合在一起。在一些实施例中，一个或多个筒形凸轮可以用于执行传送器448的时间交错折入。
105.如图12a-12c中所示，分配器436竖直地铸造电极材料。换句话说，当传送器448接近其在旋转鼓上的最高点时，分配器436在垂直于地面的方向上铸造。在一些实施例中，分配器436可以水平铸造(即，在平行于地面的方向上)。在一些实施例中，分配器436可以水平铸造在传送器448的一侧，如图12d中所示。图12d示出了相对于旋转鼓441顶部的竖直平面的角度，以供参考(0度、90度、180度、270度。在一些实施例中，分配器436可以以相对于旋转鼓441顶部的竖直平面约5度、约10度、约15度、约20度、约25度、约30度、约35度、约40度、约45度、约50度、约55度、约60度、约65度、约70度、约75度、约80度、约85度、约90度、约95度、约100度、约105度、约110度、约115度、约120度、约125度、约130度、135度、约140度、约145度、约150度、约155度、约160度、约165度、约170度、约175度、约180度、约185度、约190度、约195度、约200度、约205度、约210度、约215度、约220度、约225度、约230度、约235度、约240度、约245度、约250度、约255度、约260度、约265度、约270度、约275度、约280度、约285度、约290度、约295度、约300度、约305度、约310度、约315度、约320度、约325度、约330度、约335度、约340度、约345度、约350度、或约355度的角度铸造，包括其间的所有值和范围。
106.在一些实施例中，分配器436可以移动以将分配器436和传送器448之间的铸造间隙控制到小于10μm、小于9μm、小于8μm、小于7μm、小于6μm、小于5μm、小于4μm、小于3μm、小于2μm或小于1μm的精度。在一些实施例中，分配器436和传送器448之间的间隙可以以传送器448行进的距离间隔进行调整(例如，经由控制分配器436的移动的计算机算法)。例如，传送器448每行进10mm，可以调整一次分配器436。这些快速调整可以有助于在所得电极的厚度上产生均匀性。在一些实施例中，分配器448相对于传送器448行进的位置可以约每1mm、约每2mm、约每3mm、约每4mm、约每5mm、约每6mm、约每7mm、约每8mm、约每9mm、约每10mm、约每11mm、约每12mm、约每13mm、约每14mm、约每15mm、约每16mm、约每17mm、约每18mm、约每19mm、约每20mm、约每25mm、约每25mm、约每30mm、约每35mm、约每40mm、约每45mm、或约每50mm调整一次，包括其间的所有值和范围。
107.如图12d中所示，传送器448围绕旋转鼓441的外边缘环绕。在一些实施例中，传送器448可以具有部署在其上的集电器材料(未示出)。在一些实施例中，集电器材料可以在没有传送器448的情况下围绕旋转鼓441的外边缘环绕。
108.如图12d中所示，传送器448在鼓底部(即，相对于旋转鼓441顶部的竖直平面约180度)进入旋转鼓441。在一些实施例中，传送器448可以以相对于旋转鼓441顶部的竖直平面约5度、约10度、约15度、约20度、约25度、约30度、约35度、约40度、约45度、约50度、约55度、约60度、约65度、约70度、约75度、约80度、约85度、约90度、约95度、约100度、约105度、约110度、约115度、约120度、约125度、约130度、约135度、约140度、约145度、约150度、约155度、约160度、约165度、约170度、约175度、约180度、约185度、约190度、约195度、约200度、约205度、约210度、约215度、约220度、约225度、约230度、约235度、约240度、约245度、约250度、约255度、约260度、约265度、约270度、约275度、约280度、约285度、约290度、约295度、约300度、约305度、约310度、约315度、约320度、约325度、约330度、约335度、约340度、约345度、约
350度、或约355度的角度进入旋转鼓441，包括其间的所有值和范围。
109.如图12d中所示，传送器448在旋转鼓顶部(即，相对于旋转鼓441顶部的竖直平面约0度)离开旋转鼓441。在一些实施例中，传送器448可以以相对于旋转鼓441顶部的竖直平面约5度、约10度、约15度、约20度、约25度、约30度、约35度、约40度、约45度、约50度、约55度、约60度、约65度、约70度、约75度、约80度、约85度、约90度、约95度、约100度、约105度、约110度、约115度、约120度、约125度、约130度、约135度、约140度、约145度、约150度、约155度、约160度、约165度、约170度、约175度、约180度、约185度、约190度、约195度、约200度、约205度、约210度、约215度、约220度、约225度、约230度、约235度、约240度、约245度、约250度、约255度、约260度、约265度、约270度、约275度、约280度、约285度、约290度、约295度、约300度、约305度、约310度、约315度、约320度、约325度、约330度、约335度、约340度、约345度、约350度、或约355的角度离开旋转鼓441，包括其间的所有值和范围。
110.如图12d中所示，传送器448从其进入旋转鼓441的位置约180度处离开旋转鼓441。换句话说，传送器448接触或紧密贴合旋转鼓441约180度。在一些实施例中，传送器448可以接触旋转鼓441约5度、约10度、约15度、约20度、约25度、约30度、约35度、约40度、约45度、约50度、约55度、约60度、约65度、约70度、约75度、约80度、约85度、约90度、约95度、约100度、约105度、约110度、约115度、约120度、约125度、约130度、约135度、约140度、约145度、约150度、约155度、约160度、约165度、约170度、约175度、约180度、约185度、约190度、约195度、或约200度，包括其间的所有值和范围。
111.可以选择传送器448的入口点，使得传送器448具有足够的空间以压平到托盘442的外表面上。此外，传送器448的入口点和出口点之间的角度越大，分配器436必须将电极材料铸造到传送器448上的空间(因此时间)越大。如图所示，一个分配器436正在将电极材料铸造到传送器448上。在一些实施例中，挤压系统430可以包括将电极材料铸造到传送器448上的多个分配器。
112.图12d包括部分e，其在图12e中更详细地示出。图12e示出了两个托盘442被压在一起并夹住传送器448的特写视图。如图所示，传送器448在托盘442之间折入。每个托盘442包括部署在托盘442外边缘上的垫圈或可变形构件444。垫圈444可以增加相邻托盘442之间的摩擦力以防止托盘442相对于彼此滑动。在一些实施例中，托盘442可以由不锈钢、铝或具有光滑表面的类似金属或材料组成。如果托盘442的光滑表面彼此接触，那么它们可以相对于彼此横向(即，朝旋转鼓441的中心和远离旋转鼓441的中心)移动。换句话说，垫圈444防止金属与金属的接触以及由此导致的滑动。此外，垫圈444可以确保托盘442夹紧传送器448、集电器和/或沿着托盘444的整个深度围绕旋转鼓441传送的任何膜材料。在一些实施例中，垫圈444可以包括o形环。在一些实施例中，垫圈444可以由可变形材料、弹性体材料、天然橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶、氯丁橡胶海绵、软木或其任何组合构成。在一些实施例中，垫圈444可以包括密封件或密封构件。这可以防止电解质或半固体电极材料在生产过程中泄漏到集电器和/或膜材料的挤压部分中，同时金属与金属的接触可能不那么彻底。
113.图13示出了根据实施例的用于组装电化学电池的具有一组旋转鼓571a、571b的邻接系统570。图13描绘了阳极旋转鼓571a和阴极旋转鼓571b。如图所示，阳极旋转鼓571a包括托盘572a、凸轮杆573a、平板凸轮575a和其上部署有阳极a的传送器578a。如图所示，阴极旋转鼓571b包括托盘572b、凸轮杆573b、平板凸轮575b和其上部署有阴极c的传送器578b。
间隔件材料sm分配在阳极a和阴极c之间。间隔件材料sm经由间隔件辊促进。在一些实施例中，旋转鼓571a、571c、托盘572a、572b、凸轮杆573a、573b、平板凸轮575a、575b和传送器578a、578b可以与如上文参考图12a-12c所述的旋转鼓441、托盘442、凸轮杆443、平板凸轮445和传送器448相同或基本相似。因此，旋转鼓571a、571c、托盘572a、572b、凸轮杆573a、573b、平板凸轮575a、575b和传送器578a、578b的某些方面未在本文中更详细地描述。在一些实施例中，可以在旋转鼓571a、571b上进行铸造。在一些实施例中，可以在旋转鼓571a、571b中的一个或多个不同的旋转鼓上进行铸造。
114.如图所示，阳极a和阴极c与部署在其间的间隔件材料sm的一部分对齐。凸轮杆573a、573b和平板凸轮575a、575b可以引起托盘572a、572b相对于其余的旋转鼓571a、571b的移动，使得阳极a和阴极c可以适当地对齐。这增加了将阳极a铸造到托盘572a上以及将阴极c铸造到托盘572c上的误差边际。换句话说，如果其上放置阳极a和阴极c的集电器材料(未示出)彼此异相地移动，那么托盘572a、572b的移动可以帮助校正这种差异。更具体而言，分配阳极a和阴极c的时间误差可以通过在托盘572a、572b中引起移动来补偿，使得阳极a和阴极c可以在生产电化学电池时正确对齐。在一些实施例中，阳极旋转鼓571a和/或阴极旋转鼓571b可以包括部署在其中的真空。在一些实施例中，真空可以帮助将集电器材料折入在托盘572a、572b之间。在一些实施例中，真空可以使托盘572a、572b相对于其余的旋转鼓571a、571b持续移动。换句话说，施加在传送器578a和部署在其上的集电材料上的向内力可以对旋转鼓571a上的托盘572a施加力并推动它们彼此分开。类似地，施加在传送器578b和部署在其上的集电材料上的向内力可以对旋转鼓571b上的托盘572b施加力并推动它们彼此分开。
115.在一些实施例中，托盘572a、572b的移动可以将形成的电化学电池中的阳极a和阴极c对齐到小于约1mm的误差边际。换句话说，穿过阳极a的中心线可以与穿过阴极c的中心线相距小于约1mm。在一些实施例中，误差边际可以小于约900μm、小于约800μm、小于约700μm、小于约600μm、小于约500μm、小于约400μm、小于约300μm、小于约200μm、或小于约100μm，包括其间的所有值和范围。
116.在一些实施例中，可以将基准点或参考标记添加到阳极a、阴极c、集电器材料和/或膜。基准点的使用可以帮助简化阳极a和阴极c的对齐过程。例如，成像设备(例如，x射线、ct机、超声)可以检测阳极a和阴极c上的基准点并且可以与平板凸轮575a、575b通信以调整它们的定位，使得阳极a和阴极c在一起形成电化学电池时正确地对齐。基准点还可以允许对完整的电化学电池或完整的多层电极进行单侧检查。例如，如果完整的电化学电池的集电器有一个在外面可见的基准点，那么检查该基准点就足以确认电极和电化学电池的其它部件是否正确对齐，因为它们在生产过程中更早的时候本来就已经对齐了。
117.图14a-14c示出了根据实施例的喷嘴636及其各种部件。喷嘴636包括喷嘴开口637、侧板654和夹具655。在一些实施例中，喷嘴开口637和侧板654可以与如上文参考图5所述的喷嘴开口237和侧板254相同或基本相似。因此，本文未更详细地描述喷嘴开口637和侧板654的某些方面。图14a示出了喷嘴636的一角的视图，其中侧板654经由夹具655固定到其上。图14b示出了侧板654和从喷嘴636分离的夹具655的分解图。图14c示出了喷嘴636的侧视图，示出了侧板634与传送器648接触并对其施加力，从而形成密封以防止半固态电极材料从喷嘴636的侧面逸出。
118.如图14c中所示，侧板654延伸超出喷嘴636的底部边缘边际m。在一些实施例中，边际m可以至少约为0.5mm、至少约为0.6mm、至少约0.7mm、至少约0.8mm、或至少约0.9mm。在一些实施例中，边际m可以不超过约1mm、不超过约0.9mm、不超过约0.8mm、不超过约0.7mm、或不超过约0.6mm。边际m的上述范围的组合也是可能的(例如，至少约0.5mm且不超过约1mm或至少约0.6mm且不超过约0.8mm)，包括其间的所有值和范围。在一些实施例中，边际m可以为约0.5mm、约0.6mm、约0.7mm、约0.8mm、约0.9mm或约1mm。
119.图15是根据实施例的致密化站790的图示。在一些实施例中，致密化站790可以采用'192公开中描述的任何电极致密化方法。如图所示，致密化站790包括带有托盘797的传送器791、吸收性材料792、材料线轴793a、793b(统称为材料线轴793)、接触线轴794、接触线轴压力机795和折入臂796。在使用中，电极材料em沿着传送器791传送，同时吸收性材料792被推进到传送器791附近并与电极材料em接触。如图所示，电极材料em部署在集电器材料ccm上。在一些实施例中，集电器材料ccm部署在膜(未示出)上。吸收性材料792从材料线轴793a供给并由材料线轴793b接收。吸收性材料792接触接触线轴794和折入臂796。接触线轴794定位在传送器791上方以使吸收性材料792与电极材料em接触。电极材料em中的一部分液体转移到吸收性材料792。接触线轴压力机795可以调整接触线轴794相对于传送器的位置。例如，如果期望更大量的致密化和/或液体吸收，那么接触线轴压力机795可以用增加的力向下推动接触线轴794。在一些实施例中，接触线轴794和折入臂796之间的水平距离可以是可调节的。接触线轴794和折入臂796之间的水平距离可以基于吸收性材料792和电极材料em之间期望多少接触面积来调整。如图所示，致密化站790包括在阴极铸造站中。在一些实施例中，阳极铸造站可以包括致密化站。在一些实施例中，阳极铸造站和阴极铸造站都可以包括致密化站。
120.如图所示，致密化站790在平坦表面上实施。在一些实施例中，致密化站790可以在旋转鼓(例如，如上文参考图12a-12e所述的旋转鼓441)上实施。如上所述，旋转鼓可以构造得宽大且坚固，使得它们能够承受由致密化施加的力。在一些实施例中，膜和/或集电器材料ccm可以在致密化过程中折入托盘797之间。在一些实施例中，致密化可以在与铸造相同的旋转鼓上进行。换句话说，可以在电极材料em铸造之后立即对电极材料em进行致密化。
121.各种概念可以被实施为一种或多种方法，其至少一个示例已经被提供。作为该方法的一部分执行的动作可以以任何合适的方式排序。因而，可以构造实施例，其中以与所示出的次序不同的次序执行动作，即使在说明性实施例中被示为顺序动作，其也可以包括同时执行一些动作。换句话说，应该理解的是，这样的特征可能不一定限于特定的执行次序，而是可以以与本公开一致的方式以串行、异步、并发、并行、同时、同步等执行任意数量的线程、进程、服务、服务器等，等。照此，这些特征中的一些可能是相互矛盾的，因为它们不能在单个实施例中同时存在。类似地，一些特征适用于创新的一个方面，而不适用于其它方面。
122.此外，本公开可以包括目前未描述的其它创新。申请人保留对此类创新的所有权利，包括实施此类创新、提交附加申请、延续、部分延续、分案等的权利。由此，应当理解的是，本公开的优点、实施例、示例、功能、特征、逻辑、操作、组织、结构、拓扑和/或其它方面不应被视为对由实施例所限定的本公开的限制或对实施例的等同物的限制。取决于个人和/或企业用户的特定期望和/或特点，数据库配置和/或关系模型、数据类型、数据传输和/或网络框架、语法结构等，本文公开的技术的各种实施例可以如本文所描述的那样以使得能
够实现很大的灵活性和定制的方式来实现。
123.如本文所定义和使用的，所有定义都应当被理解为控制词典定义、通过引用并入的文档中的定义和/或所定义术语的普通含义。
124.如本文所使用，在特定实施例中，当在数值之前时，术语“约”或“近似”指示该值的加或减10％的范围。在提供值的范围的情况下，应理解为，除非上下文另有明确规定，否则每个中间值，到下限的单位的十分之一、在那个范围的上限和下限之间以及在那个所述范围中的任何其它所述或中间值都涵盖在本公开内。这些更小范围的上限和下限可以独立地包括在更小范围内，这也涵盖在本公开内容之内，但要遵守所述范围内的任何明确排除的限值。在所述范围包括一个或两个限值的情况下，排除那些所包括的限值中的一个或两个的范围也包括在本公开中。
125.如本文中在说明书和实施例中使用的短语“和/或”应被理解为表示如此结合的元素中的“任一个或两者”，即，在一些情况下结合地存在并且在其它情况下分离地存在的元素。用“和/或”列出的多个元素应当以相同的方式来理解，即，如此连接的元素中的“一个或多个”。除了由“和/或”子句具体识别的元素之外，还可以可选地存在其它元素，无论与那些具体识别出的元素相关还是无关。因此，作为非限制性示例，当与诸如“包括”之类的开放式语言结合使用时，对“a和/或b”的引用在一个实施例中可以仅指a(可选地包括除b以外的元素)；在另一个实施例中、仅指b(可选地包括除a以外的元素)；在又一个实施例中、指a和b(可选地包括其它元素)；等等。
126.如在说明书和实施例中在本文使用的，“或”应当被理解为具有与如上定义的“和/或”相同的含义。例如，当将列表中的项目分开时，“或”或“和/或”应解释为包含性的，即，包括多个元素或元素列表中的至少一个，但也包括多于一个，以及(可选)附加未列出的项目。仅明确相反地指示的术语，诸如“仅一个”或“恰好一个”，或当在实施例中使用时，“由...组成”，将指仅包括多个元素或元素列表中的一个元素。一般而言，如本文所使用的术语“或”仅当签名有排他性术语(诸如“任一个”、“其中一个”、“仅其中一个”或“恰好其中一个”)时才应为解释为指示排他性替代(即，“两个中的一个或另一个，但不是两者”)。当在实施例中使用时，“基本上由...组成”应具有在专利法领域中使用的普通含义。
127.如在本文的说明书和实施例中所使用的，短语“至少一个”是指一个或多个元素的列表，应当被理解为是指选自元素列表中的一个或多个元素中的至少一个元素，但不一定包括元素列表中具体列出的每个元素中的至少一个，并且不排除元素列表中元素的任何组合。这个定义还允许除了短语“至少一个”所指代的元件列表中特别识别出的元素以外的元素可以可选地存在，无论与那些具体识别出的元件有关还是无关。因此，作为非限制性示例，“a和b中的至少一个”(或等效地，“a或b中的至少一个”，或等效地“a和/或b中的至少一个”)可以在一个实施例中指至少一个，可选地包括多于一个a，不存在b(并且可选地包括除b以外的元素)；在另一个实施例中，指至少一个，可选地包括多于一个b，不存在a(并且可选地包括除a以外的元素)；在又一个实施例中，指至少一个，可选地包括多于一个a，以及至少一个，可选地包括多于一个b(并且可选地包括其它元素)；等等。
128.在实施例以及以上说明书中，所有过渡短语，诸如“包括”、“包括”、“携带”、“具有”、“包含”、“涉及”、“保持”、“由
……
组成”等应被理解为开放式的，即，表示包括但不限于。如美国专利局专利审查程序手册第2111.03节中所述，仅过渡短语“由...组成”和“基本
上由...组成”才应分别是封闭的或半封闭的过渡短语。
129.虽然以上已经概述了本公开的具体实施例，但是许多替代方案、修改和变化对于本领域技术人员而言将是显而易见的。因而，本文阐述的实施例旨在是说明性的，而不是限制性的。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。在上述方法和步骤指示以一定次序发生的某些事件的情况下，受益于本公开的本领域普通技术人员将认识到，可以修改某些步骤的次序，并且这种修改是根据本发明的变化。此外，某些步骤可以在可能的时候在并行过程中并发地执行，以及如上所述顺序地执行。已经特别示出并描述了实施例，但是应该理解的是，可以进行形式和细节上的各种改变。

技术特征：
1.一种方法，包括：将活性材料、导电材料和电解质混合以形成半固态电极材料；沿着沿旋转鼓的外边缘部署的第一构件的表面和第二构件的表面传送集电器材料，第一构件和第二构件之间具有间隙；将集电器材料的一部分部署在第一构件和第二构件之间的间隙中；相对于第二构件移动第一构件以至少部分地闭合第一构件和第二构件之间的间隙，使得集电器材料与第一构件的一部分和第二构件的一部分摩擦接合；将半固体电极材料的至少一部分分配到第一构件和第二构件上；以及相对于第二构件移动第一构件以重新形成第一构件和第二构件之间的间隙，使得电极材料的第一分立部分和电极材料的第二分立部分形成在集电器材料的表面上。2.如权利要求1所述的方法，其中该部署是经由旋转鼓内的真空进行的。3.如前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：激光切割电极材料的第一分立部分和电极材料的第二分立部分之间的集电器材料的一部分以形成第一电极和第二电极。4.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中第一构件包括在第一构件的与第二构件相邻的边缘上的可变形材料，以防止第二构件相对于第一构件横向滑动。5.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中第一构件相对于第二构件的移动经由耦合到第一构件的凸轮杆来控制。6.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述凸轮杆围绕所述旋转鼓的中心处的静止砧鼓旋转。7.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中该分配是近似水平的并且在与集电器材料的移动相切的方向上。8.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述旋转鼓是第一旋转鼓，所述方法还包括：沿着第二旋转鼓的构件传送集电器材料；沿着第三旋转鼓的构件传送电极材料的第三分立部分；将电极材料的第一分立部分与电极材料的第三分立部分邻接，其中间隔件材料部署于其间。9.如权利要求8所述的方法，还包括：切割间隔件材料和集电器材料以形成电化学电池。10.如权利要求8所述的方法，还包括：在邻接期间移动第二旋转鼓的构件以适当地对齐电极材料的第一分立部分和电极材料的第三分立部分。11.如权利要求8所述的方法，还包括：将基准点施加到电极材料的第一分立部分的外表面或集电器材料中的至少一个。12.一种方法，包括：使集电器材料围绕部署在旋转鼓的外边缘周围的多个托盘旋转，所述多个托盘包括第一托盘和第二托盘；从旋转鼓内对集电器材料抽真空，以将集电器材料的一部分抽入到第一托盘和第二托
盘之间的间隙中；摩擦接合集电器的位于第一托盘的边缘和第二托盘的边缘之间的部分；将半固态电极材料分配到第一托盘和第二托盘上；以及将第一托盘的边缘与第二托盘的边缘分开以形成电极材料的两个分立部分。13.如权利要求12所述的方法，其中所述集电器材料与所述旋转鼓呈约90度至约180度的紧密贴合。14.如权利要求12或权利要求13所述的方法，其中在所述集电器材料和所述旋转鼓的外边缘之间部署膜。15.如权利要求12-14中的任一项所述的方法，其中摩擦接合第一集电器的所述部分是经由耦合到第一托盘的第一凸轮杆和耦合到第二托盘的第二凸轮杆的移动。16.如权利要求12-15中的任一项所述的方法，其中第一托盘和/或第二托盘包括可变形构件以增加第一托盘和第二托盘之间的摩擦力。17.如权利要求16所述的方法，其中所述可变形构件包括o形环。18.如权利要求12-17中的任一项所述的方法，其中该分配是近似水平的并且在与集电器材料的移动相切的方向上。19.如权利要求12-18中的任一项所述的方法，其中该分配是近似垂直的并且在与集电器材料的移动相切的方向上。20.一种方法，包括：将活性材料、导电材料和电解质混合以形成半固体电极材料；在半固体电极材料上抽真空；压缩半固态电极材料以形成电极砖，所述电极砖具有至少约30cm的长度并且结构稳定性足以在没有支撑物的表面上站立并且不会碎裂；以及经由分配设备将电极砖的一部分分配到集电器上，以形成电极。21.如权利要求20所述的方法，其中所述集电器部署在套袋材料上。22.如权利要求21所述的方法，其中所述分配设备包括用于厚度控制的顶部刀片和用于侧边缘控制的两个侧板，所述方法还包括：传送电极通过顶部刀片和两个侧板以使电极成形。23.如权利要求22所述的方法，其中所述分配设备将向下的力施加到套袋上，使得两个侧板与套袋形成密封。24.如权利要求20-23中的任一项所述的方法，还包括：用溶剂喷涂电极。25.如权利要求24所述的方法，其中将电解质盐溶解在溶剂中以形成电解质。26.如权利要求20-25中的任一项所述的方法，还包括：用硬碳悬浮液喷涂电极。27.如权利要求20-26中的任一项所述的方法，还包括：在电极上部署间隔件。28.如权利要求27所述的方法，还包括：用硬碳悬浮液喷涂间隔件。29.如权利要求20-28中的任一项所述的方法，还包括：
传送电极通过隧道。30.如权利要求21所述的方法，其中所述集电器是第一集电器，所述套袋材料是第一套袋材料，并且所述电极是第一电极，还包括：将第一电极与第二电极邻接以形成电化学电池，其中间隔件插入在第一电极和第二电极之间，第二电极包括电极材料和第二集电器，第二集电器部署在第二套袋材料上。31.如权利要求30所述的方法，还包括：在单个步骤中将第一套袋材料层压到第二套袋材料。32.如权利要求31所述的方法，其中所述层压是经由脉冲热密封进行的。33.如权利要求21所述的方法，其中所述集电器被层压到套袋材料上。34.如权利要求33所述的方法，还包括：在集电器和套袋材料之间的界面处激光切割集电器并去除集电器的一部分。35.如权利要求34所述的方法，其中激光切割具有足够的精度，使得通过激光切割在套袋材料中形成的切口没有超过约500nm的深度。36.如权利要求23所述的方法，其中一系列刀片由在闭环过程中运行的算法控制。37.如权利要求20-36中的任一项所述的方法，其中所述电极砖具有至少约10cm2的体积。38.如权利要求20-37中的任一项所述的方法，其中所述电极砖的体积比所述电极砖的所述部分的体积大至少约100倍。39.如权利要求20-38中的任一项所述的方法，其中活性材料包括活性材料粉末并且导电材料包括导电材料粉末，所述方法还包括：允许活性材料粉末和/或导电材料粉末通过容器落下，同时使气体流过所述容器，气体以体积计具有小于约150ppm的水分含量。40.如权利要求20-39中的任一项所述的方法，还包括：将所述电极砖装载到分配筒中。41.如权利要求20-40中的任一项所述的方法，还包括：将所述电极暴露于吸收性材料以从所述电极去除液体。42.如权利要求20-41中的任一项所述的方法，还包括：向所述电极施加压力以增加所述电极的密度。

技术总结
本文描述的实施例一般而言涉及用于连续和/或半连续制造具有半固体电极的电化学电池的系统和方法。在一些实施例中，一种方法可以包括混合活性材料、导电材料和电解质以形成半固体电极材料。该方法还包括在半固态电极材料上抽真空、压缩半固态电极材料以形成电极砖，以及经由分配设备将电极砖的一部分分配到集电器上以形成电极。在一些实施例中，集电器部署在套袋材料上。在一些实施例中，分配设备包括用于顶部边缘控制的顶部刀片和用于侧边缘控制的两个侧板。在一些实施例中，该方法还可以包括将电极传送通过顶部刀片和两个侧板以使电极成形。使电极成形。使电极成形。


技术研发人员：R
受保护的技术使用者：24M技术公司
技术研发日：2021.10.12
技术公布日：2023/8/5