卷材边缘计量的制作方法

1.本文中所述的实施例大体上涉及用于处理柔性基板的真空沉积系统及方法。更具体而言，本文中所描述及论述的实施例涉及用于监测及控制材料沉积的辊对辊(roll-to-roll)真空沉积系统及方法。


背景技术：

2.可再充电的电化学储存系统对于日常生活的许多领域来说越来越重要。高容量能量储存元件(如锂离子(li离子)电池及电容器)被用于越来越多的应用中，包括便携式电子元件、医疗、运输、并网(grid-connected)大型能量储存器、可再生能源储存器、及不间断电源(ups)。在这些应用中的每一者中，能量储存元件的充电/放电时间及容量是基本参数。此外，此类能量储存元件的尺寸、重量及/或成本也是基本参数。进一步地，低的内电阻对于高效能而言是不可或缺的。电阻越低，能量储存元件在递送电能时遇到的限制就越少。例如，在电池的例子中，内电阻通过减少由电池储存的有用能量的总量以及减少电池递送高电流的能力来影响效能。
3.有效的辊对辊沉积过程不仅提供高沉积速率，而且还提供缺乏小尺度粗糙度、包含最少的缺陷、且平坦(例如缺乏大尺度地形)的膜表面。此外，有效的辊对辊沉积过程也提供一致的沉积结果或“可重复性”。相对于沉积源以不受控制的、失准的或不正确地定位的卷材材料在卷材基板上的沉积材料可能对最终电池的工艺结果及内电阻有不利的影响。
4.因此，需要一种改进的装置及方法来监测及控制辊对辊抛光系统中的材料的沉积。


技术实现要素：

5.本文中所述的实施例大体上涉及用于处理柔性基板的真空沉积系统及方法。更具体而言，本文中所描述及论述的实施例涉及用于监测及控制材料沉积的辊对辊(roll-to-roll)真空沉积系统及方法。
6.在一个或多个实施例中，提供了一种柔性基板涂覆系统，所述柔性基板涂覆系统包括：处理模块，其具有依序布置的多个腔室，每个腔室被配置为对连续柔性材料片执行一个或多个处理操作。所述处理模块进一步包括涂覆鼓，其能够引导所述连续柔性材料片沿着行进方向经过所述多个腔室，其中所述腔室绕所述涂覆鼓径向地设置。所述处理模块进一步包括计量模块。所述计量模块包括多个非接触式传感器，其沿着横向方向并排定位，其中所述横向方向与所述行进方向垂直。
7.在其他的实施例中，所述多个非接触式传感器包括光谱传感器组件，所述光谱传感器组件可操作以捕捉所述连续柔性材料片的涂覆及未涂覆部分的光谱图像。所述光谱传感器包括频闪光源及成像器。所述成像器是电荷耦合元件(ccd)阵列。所述多个非接触式传感器包括第一涡流传感器及第二涡流传感器，所述第一涡流传感器可操作以测量所述连续柔性材料片的涂覆部分的厚度，所述第二涡流传感器可操作以测量所述连续柔性材料片的
未涂覆部分的厚度。所述涂覆系统进一步包括光学轮廓仪，所述光学轮廓仪可操作以测量所述连续柔性材料片的卷材颤动。所述多个非接触式传感器包括卷材粗糙度传感器，所述卷材粗糙度传感器可操作以测量所述连续柔性材料片的涂覆部分及所述连续柔性材料片的未涂覆部分的表面粗糙度。所述卷材粗糙度传感器包括氩激光器及cmos摄像机。所述涂覆系统进一步包括：展开模块，收容能够提供所述连续柔性材料片的馈送卷轴；及缠绕模块，收容能够储存所述连续柔性材料片的卷取卷轴。所述连续柔性材料片包括铜基板，锂金属层形成于所述铜基板上。所述连续柔性材料片包括铜基板，锂化阳极膜形成于所述铜基板上。所述阳极膜选自石墨阳极膜、硅-石墨阳极膜或硅膜。所述多个腔室包括溅射源、热蒸发源及电子束源中的至少一者。
8.在一些实施例中，所述方法包括：将连续柔性材料片从展开腔室中的馈送卷轴传输到布置在所述展开腔室的下游的沉积模块，所述沉积模块包括第一涂覆鼓，所述第一涂覆鼓能够引导所述连续柔性材料片经过多个沉积单元。所述方法进一步包括：引导所述连续柔性材料片沿着行进方向经过所述多个沉积单元，同时经由所述第一多个沉积单元在所述柔性基板上沉积锂金属膜，其中所述腔室绕所述涂覆鼓径向地设置。所述方法进一步包括：引导所述连续柔性材料片经过计量模块，所述计量模块包括沿着横向方向并排定位的多个非接触式光学传感器，其中所述光学传感器具有与所述连续柔性材料片穿过的行进路径重合的视场，且所述横向方向与所述行进方向垂直。所述方法进一步包括：使频闪灯在所述视场中闪烁，同时引导所述连续柔性材料片经过所述视场。所述方法进一步包括：获得所述视场中的所述连续柔性材料片的静止图像。所述方法进一步包括：使从所述图像的相应图像元素反射来的光通过相应的光通道元件到达光谱分光器的相应位置。所述方法进一步包括：记录所述视场内的每个图像元素处的波谱分布。
9.在一个或多个实施例中，所述方法进一步包括：搜寻彼此类似的分布，并将所述分布分组成互相类似分布的群组。所述方法进一步包括：按照每个群组中所包含的分布数量对所述群组分类。所述方法进一步包括：选择最大的群组中的至少一者，并将所述群组的所述分布组合在一起，并提供组合分布作为所述连续柔性材料片的一个区域的所述波谱分布。所述方法进一步包括：根据波谱分析过程来处理所述组合分布。所述连续柔性材料片包括铜基板，且所述锂金属膜形成于所述铜基板上。所述连续柔性材料片包括铜基板，阳极膜形成于所述铜基板上，且所述锂金属膜形成于所述阳极膜上。所述阳极膜选自石墨阳极膜、硅-石墨阳极膜或硅膜。
10.在其他的实施例中，所述方法包括：将连续柔性材料片从展开腔室中的馈送卷轴传输到布置在所述展开腔室的下游的沉积模块，所述沉积模块包括第一涂覆鼓，所述第一涂覆鼓能够引导所述连续柔性材料片经过多个沉积单元。所述方法进一步包括：引导所述连续柔性材料片沿着行进方向经过所述多个沉积单元，同时经由所述第一多个沉积单元在所述柔性基板上沉积锂金属膜，其中所述腔室绕所述涂覆鼓径向地设置。所述方法进一步包括：引导所述连续柔性材料片经过计量模块，所述计量模块包括沿着横向方向并排定位的多个非接触式光学传感器。所述光学传感器具有与由所述连续柔性材料片穿过的行进路径重合的视场，且所述横向方向与所述行进方向垂直。所述方法进一步包括：获得所述视场中的所述连续柔性材料片上的所述锂金属膜的第一非接触式电阻率测量结果。所述方法进一步包括：使用所述第一非接触式电阻率测量结果来确定所述锂金属膜的第一厚度。
11.实施例可以包括以下潜在优点中的一个或多个。确定所述锂金属膜的所述第一厚度的步骤包括：将所述第一非接触式电阻率测量结果同电阻率测量结果与相应的锂金属膜厚度之间的先前确定的相关性进行比较。所述方法进一步包括：获得所述视场中的所述连续柔性材料片的非接触式激光干涉测量结果。所述方法进一步包括：基于所述连续柔性材料片的所述非接触式激光干涉测量结果来确定所述连续柔性材料片的卷材颤动。所述方法进一步包括：基于所述卷材颤动来调整所述锂金属膜的所述第一厚度测量结果，以确定所述锂金属膜的校正的第一厚度。所述方法进一步包括：使所述锂金属膜老化一段时间。所述方法进一步包括：在使所述锂金属膜老化所述段时间之后，获得所述视场中的所述连续柔性材料片上的所述锂金属膜的第二非接触式电阻率测量结果。所述方法进一步包括：使用所述第二非接触式电阻率测量结果来确定所述锂金属膜的第二厚度。确定所述锂金属膜的所述第二厚度包括：将所述第二非接触式电阻率测量结果同电阻率测量结果与相应的锂金属膜厚度之间的先前确定的相关性进行比较。所述方法进一步包括：通过将所述锂金属膜的所述第一厚度同所述锂金属膜的所述第二厚度进行比较，来确定沉积于所述连续柔性材料片上的阳极膜的预锂化量。所述连续柔性材料片包括铜基板，且所述锂金属膜形成于所述铜基板上。所述连续柔性材料片包括铜基板，阳极膜形成于所述铜基板上，且所述锂金属膜形成于所述阳极膜上。所述阳极膜选自石墨阳极膜、硅-石墨阳极膜、或硅膜。
12.在一些实施例中，所述方法包括：将连续柔性材料片从展开腔室中的馈送卷轴传输到布置在所述展开腔室的下游的沉积模块，所述沉积模块包括第一涂覆鼓，所述第一涂覆鼓能够引导所述连续柔性材料片经过多个沉积单元。所述方法进一步包括：引导所述连续柔性材料片沿着行进方向经过所述多个沉积单元，同时经由所述第一多个沉积单元在所述柔性基板上沉积锂金属膜，其中所述腔室绕所述涂覆鼓径向地设置。所述方法进一步包括：引导所述连续柔性材料片经过计量模块，所述计量模块包括沿着横向方向并排定位的多个非接触式光学传感器，其中所述光学传感器具有与所述连续柔性材料片穿过的行进路径重合的视场，且所述横向方向与所述行进方向垂直。所述方法进一步包括：将偏振结构光的三个或更多个条纹图案投射到所述视场中的所述连续柔性材料片上。所述方法进一步包括：针对每个条纹偏移记录所述视场内的每个图像元素处的强度。所述方法进一步包括：从所述图像元素强度分布来确定涂层粗糙度的测量结果。
13.在其他的实施例中，一种非暂时性计算机可读取介质具有储存在其上的指令，所述指令在由处理器执行时使得所述处理器执行上面的装置及/或方法的操作。
附图说明
14.可以通过参照实施例来获得上面所简要概述的实施例的更详细说明以及可以用来详细了解本公开内容的上述特征的方式，附图中示出了所述实施例中的一些。然而，要注意，附图仅示出此公开内容的典型实施例，且因此不要将所述附图视为对本公开内容的范围的限制，因为本公开内容可以容许其他同等有效的实施例。
15.图1示出根据本文中所述的一个或多个实施例形成的柔性层堆叠的一个示例的示意性横截面图。
16.图2示出根据本文中所述的一个或多个实施例形成的柔性层堆叠的另一个示例的示意性横截面图。
17.图3示出并入根据本文中所描述及论述的一个或多个实施例的计量的真空处理系统的示意性侧视图。
18.图4示出根据本文中所描述及论述的一个或多个实施例的图3的真空处理系统的一部分的示意图。
19.图5示出根据本文中所描述及论述的一个或多个实施例的光谱计量系统。
20.图6示出根据本文中所描述及论述的一个或多个实施例的过程的流程图。
21.图7示出根据本文中所描述及论述的一个或多个实施例的涡流传感器(ecs)计量系统。
22.图8示出根据本文中所描述及论述的一个或多个实施例的过程的流程图。
23.图9示出根据本文中所描述及论述的一个或多个实施例的粗糙度传感器计量系统。
24.图10示出根据本文中所描述及论述的一个或多个实施例的过程的流程图。
25.为了促进了解，已尽可能使用相同的附图标记来标志图中共有的相同元件。可以预期，可以有益地将一个实施例的元件及特征并入其他实施例而无需另外叙述。
具体实施方式
26.以下公开内容描述在柔性基板上形成至少两个层的辊对辊真空沉积系统、计量系统及方法。某些细节被阐述在以下说明中及图1-10中，以提供对本公开内容的各种实施例的彻底了解。在以下公开内容中对描述通常与卷材涂覆、涂层计量系统、电化学电池及二次电池相关联的众所周知的结构及系统的其他细节不做阐述，以避免不必要地使各种实施例的说明变得模糊。
27.图中所示的许多细节、尺度、角度及其他特征仅说明特定的实施例。因此，在不脱离本公开内容的精神或范围的情况下，其他的实施例可以具有其他的细节、部件、尺度、角度及特征。此外，可以在没有下面所描述的细节中的几个细节的情况下实行本公开内容的另外的实施例。
28.能量储存元件(例如电池)一般包括正电极(由多孔分离件分开的阳极电极)及电解质(其用作离子传导基质)。石墨阳极是目前最先进的技术，但是业界正在从基于石墨的阳极转向硅混合石墨阳极以增大电池能量密度。然而，硅混合石墨阳极经常遭受在第一次循环期间发生的不可逆的容量损失。因此，需要用于补充此种第一次循环容量损失的方法。此外，也考虑了锂金属阳极。然而，锂金属阳极存在许多安全性问题。
29.用于阳极预锂化及固态金属阳极保护的真空卷材涂覆涉及在双侧涂覆及压延的合金型石墨阳极及集电器(例如六微米或更厚的铜箔、镍箔或金属化的塑胶卷材)上进行厚(三到二十微米)的金属锂沉积。预锂化及固态金属阳极卷材涂覆进一步涉及薄(例如小于1微米)的保护层涂覆。在没有保护层涂覆的情况下，金属锂(经由热蒸发或轧制的箔)表面容易受到不利的腐蚀及氧化。
30.在一些实施例中，提供了用于连续锂离子电池(“lib”)电动载具(“ev”)阳极预锂化及消费电子(“ce”)固态金属阳极保护的计量系统及处理方法。在一些实施例中，计量系统集成至少一个互补的非接触式传感器以测量表面组成物、涂层厚度及纳米级粗糙度中的至少一者。计量系统及处理方法可以用来解决阳极边缘品质的问题。计量系统及方法可以
促进高品质及高产量的闭环阳极预锂化及阳极保护层沉积；ev合金型阳极预锂化阶段控制提高了lib库仑效率；具有无针孔及电化学活性保护层的ce阳极涂层防止枝状晶体形成。
31.用于ev阳极预锂化及ce固态金属阳极保护的卷材涂覆一般涉及在双侧涂覆及压延的合金型石墨阳极及集电器(例如六微米或更厚的铜箔、镍箔或金属化的塑料卷材)上进行厚(例如三到二十微米)的金属锂沉积。ev及ce阳极卷材涂覆进一步地一般涉及薄(《1微米)的保护层涂覆。
32.涂覆在反应性金属锂涂层上的薄保护层难以使用常规的放射性同位素卷材计量来表征，这种计量一般依赖基础密度改变，因此对薄锂膜相对较不敏感。例如，大于25g/m2的增益的氪-85放射性同位素源敏感度是最佳的；然而，二十微米厚的锂涂层仅导致11g/m2的增益。进一步地，金属锂及保护层卷材涂层难以使用常规的薄膜石英晶体微量天平(qmb)、激光三角测量法(例如keyence和micro-epsilon lvdt干涉仪)及电容(例如涡流传感器(ecs))来表征。此外，常规的薄膜传感器仅提供全域参考值；读数不能够用来评估局部(卷材边缘)膜组成物(例如表面污染)，且容易由于不可避免的卷材颤动(其一般是由卷材的缠绕振动所造成的)而产生噪音。
33.在阴极悬凸部附近的阳极边缘处的局部膜组成物是一个因素，其影响电池的效能。对于棱柱形及果冻卷电池而言，阳极的所有侧面一般比阴极大大约0.5毫米，或着顶部及底部大大约0.1毫米。进一步地，沿着阳极边缘的此“悬凸部”区域内的过量金属锂(经由旨在预锂化的热蒸发的金属锂)可能会造成重大的安全性危害，且可能会不利地危害电池效能。
34.除了配制具有高十到十五百分比的电化学容量的阳极以外提供悬凸部(小至0.1毫米宽)是为了在电池充电及沿着集电器边缘镀覆的期间避免锂离子从阴极迁移到阳极的风险。因此，锂离子电池制造一般涉及对金属锂的量进行精确的过程控制、以及最终在阳极涂层接近悬凸部边缘的0.5到0.1毫米时的预锂化阶段控制。
35.在阳极悬凸部区域附近的嵌层之前需要精确的金属锂涂覆的一个结果是，保护层的边缘品质也受到类似的高度关注。例如，如果在初沉积的金属锂上对电化学绝缘的保护层材料(如碳酸锂)进行表面转换以最小化电池组装期间的金属锂的空气反应性，那么验证碳酸盐保护层是否不会太厚就很重要。如果表面转换的碳酸锂太厚，则在悬凸部附近可能存在失效(dead)的锂(例如锂化合物)而不是金属锂。沿着阳极边缘，失效的锂是不合需要的，因为它可能引入枝状晶体危害，这会使阳极预锂化的技术-经济动机落空。
36.如果将电化学活性保护层材料(例如氟化锂)涂覆在初沉积的金属锂上，以除了最小化电池组装期间的金属锂的空气反应性以外还最小化接触电阻并改进电解质润湿，那么验证氟化锂保护层是否不会太粗糙就很重要。如果保护层太粗糙，那么针孔、下伏的金属锂表面污染及其他不良的缺陷可能会出现在悬凸部附近。
37.因此，需要一种能够精确地测量金属锂及保护层组成物、厚度不均匀性及粗糙度的计量系统。在没有本文中所述的卷材边缘计量系统的情况下，需要高成本的不合需要的试误才能最佳化阳极边缘品质。此外，假如需要进行昂贵的破坏性sem横截面分析以及无法将每一辊上的高品质涂覆长度与“可重新加工的”长度分开，基于涂层高混合阳极设计的收费涂层业务策略将是不可行的。
38.本文中所描述及论述的一些实施例改进了常规的辊对辊(“r2r”)计量。如上所述，
放射性同位素及其他的传感器对于碱金属图案化卷材的表征的效用有限。也就是说，一些常规传感器的方面是有用的，但需要克服特定的限制。
39.一种此类的传感器是线性可变差动转换器(lvdt)传感器。lvdt传感器对激光源、表面、和接收器之间的飞行时间进行三角测量，然后将飞行时间与校准的涂层厚度相关联。在电池涂层应用中，涂层厚度及均匀性通常是响应于实时卷材配方设定点与lvdt厚度测量之间的计算出的差异而进行调变。
40.不幸的是，仅靠lvdt沉积厚度控制不足以进行阳极预锂化，因为lvdt传感器由于解析度低而不适合纳米级的粗糙度，也不适合检测纳米级厚保护层或表面污染的存在。lvdt传感器更不适用于阳极预锂化，因为已知沉积在硅阳极上的金属锂涂层会随着金属锂涂层嵌入硅及石墨中而变得越来越薄；因此，单靠lvdt传感器不足以表征预锂化涂层。
41.此外，仅就金属锂层厚度而言，lvdt沉积厚度控制会受到由固有卷材颤动引起的测量噪音的阻碍。测量噪音可以通过数值方式进行补偿，但同样，高值问题是阳极悬凸部附近的边缘表征，这通常比许多lvdt传感器的光斑尺寸小(例如小于0.5毫米)。
42.本文中所描述及论述的一些实施例提供了使用创造性的基于光学及电容的计量系统来进行阳极边缘处的0.5毫米悬凸部附近的卷材边缘表征，所述计量系统也受益于lvdt数值补偿的厚度测量。
43.本文中所描述及论述的实施例可以包括以下优点中的一者或多者。可以将金属锂与包括保护层与污染的锂化合物区分开来。在将金属锂及保护层涂层施加到预锂化的阳极及锂金属阳极之后，可观察到色彩改变。这些可由肉眼观察到的色彩改变被发明人认为是使用宽波谱(例如频闪灯)及窄带(例如激光光源)来进一步促进精确的非接触式的基于光学的表征的机会。
44.与其他电池设计相比，一些电池设计(如快速充电的ev lib)需要更多的硅，因此需要更多的锂。也就是说，卷材边缘附近的过量金属锂涂层及过保护存在安全性危害，并使阳极预锂化的技术-经济优势消失。
45.本文中所描述及论述的实施例可以进一步包括以下优点中的一者或多者。可以验证，过量的金属锂及失效锂不会沿着阳极边缘及ev阳极悬凸部出现。进一步地，可以检测到涂层缺陷(例如不足够的金属锂厚度或不足够的保护层厚度)，且卷材可以在第二次经过卷材涂覆器时重新加工以最小化废料。此外，本文中所揭露的实施例还可以被调适为用于卷材的中心或者横向及机器方向上的其他地方的覆面涂层表征。例如，如果将光谱模块调整为检视卷材的全部横向宽度(例如相同数量的cmos像素，但每个像素为毫米尺度)，那么可以使用光谱分析来检测阳极上的锂“飞溅物(splash)”。虽然飞溅物一般不能被重新加工，但是飞溅物及其他的缺陷可以被映射，使得卷材的较多剩余部分可以被人工挽救，这对于一些应用来说可能是可接受的。
46.对于ce lib而言，一些用于成本不敏感的ce应用的电池设计采用了不适合ev应用的高纯度的及外来的材料。ce阳极的保护层可以使用反应性化学物质来沉积(例如引火的及有毒的前驱物)，以产生比单纯最小化空气反应性还更复杂的功能保护层(有时候是多层的)。对于这些正在开发的下一代保护层，本文中所描述及论述的光学元件的优点是能够辨别卷材边缘(及ce阳极悬凸部)附近的表面组成物及纳米级粗糙度。
47.如前所述，对于ev lib及ce lib而言，在“夹在”基板的组合与涂层之间的锂中可
以观察到色彩的改变。在一些实施例中，计量系统的光学元件被设计为检测这些细微的色彩改变。本发明人认为，可观察到的色彩改变(包括各种深浅不一的灰色及白色)是衡量卷材、处理过程及涂覆器健康的重要指标。例如，可观察到的色彩改变可以通过量化可见的膜转变而有助于阳极开发及制造，这些转变发生在涂覆之后，有时是几小时到几天到几周之后，就在电池组装及老化之前。
48.在一些实施例中，提供了用于连续锂离子电池(“lib”)阳极预锂化及固态金属阳极保护的计量系统及处理方法。计量系统包括各种模块及方法。
49.在一些实施例中，计量系统包括用于对初沉积的金属锂粗糙度、表面污染及/或保护层品质进行光谱(实时)分析的光谱计量系统。光谱计量系统可以包括一个或多个宽波谱光源。宽波谱光源用于区域性(例如，mm或矩形》25mm宽)镜面及波谱分析。镜面及波谱分析可以沿着卷材边缘集中进行。例如，如果阳极具有启动-停止的间断涂层，那么宽波谱光源可以是恒定或频闪的。
50.光谱计量系统可以进一步包括一个或多个图像传感器。所述一个或多个图像传感器可以集中在由宽波谱光源所照射的区域内的lib阳极上以检测反射光发射。
51.光谱计量系统可以进一步包括图像传感器信号处理器。图像传感器信号处理器将镜面强度转换成校准的反射率值。例如，高的反射率可以指“类似镜的”金属锂饰面，且低的反射率可以指“暗淡的”金属锂饰面。“类似镜的”金属锂饰面可以是合乎需要的高金属锂纯度的特征，在这种情况下，在金属锂上方不存在不合需要的表面污染。较低的表面粗糙度可以是合乎需要的高金属锂沉积品质的特征，在这种情况下，不存在小锂离子簇凝聚及锂的不合需要的“飞溅”或“重新熔化”。图像传感器元件也可以用来检测边缘尺度的漂移，如，例如平均直线度。图像传感器信号处理可以用来将波谱发射特征转换成校准的保护层组成物。超出材料特定的建立出的波谱过程控制极限的反射光的波长的偏差指示不利的保护层过程偏差。对控制器的计量系统反馈可以用来调整沉积参数。例如，如果检测到低反射率值，则控制器记录污染故障。污染故障可能是由真空漏气、阳极脱气或任何其他的氧、氢或氮(“o-h-n”)的来源引起的。计量系统反馈允许操作员停止或修改金属锂沉积过程以最小化浪费。如果波谱尖峰具有不同的强度(例如强度尖峰小于最小阈值)或者发生在不同的波长处(例如尖峰“偏移”到小于最小波谱阈值极限或大于最大波长阈值极限)，则控制器记录保护层故障。保护层故障可能是由保护层材料源的耗尽引起的，例如气体源或固体源耗尽、污染的金属锂上的沉积、不均匀(大锂簇)的金属锂上的沉积或任何其他的保护层沉积过程窗偏差。计量系统反馈允许操作员调整或终止保护层沉积过程以最小化废料。本文中所述的光谱计量可以用来监测镜饰面及复合光谱色彩改变。进一步地，可以发展出要对其作出过程调整或终止决策的材料特定的波库。
52.在一些实施例中，计量系统包括基于涡流传感器(ecs)的计量系统，其用于监测初沉积的涂层厚度及保护层施加。计量系统可以进一步包括位移传感器。计量系统可以包括传感器布置，其包括至少一对涡流传感器、及位移传感器。位移传感器可以是线性可变差动转换器(lvdt)轮廓仪厚度传感器。可以将传感器布置定位在涂覆系统中以监测初沉积的金属锂及保护层涂层以确定金属锂厚度增益。从定位在卷材的涂覆的阳极部分上方的电容传感器的ecs信号抵消或减去来自定位在卷材的未涂覆部分(例如裸铜)上方的ecs的信号。以这种方式，仅考虑阳极涂层(没有铜箔)的电容。信号可以使用由lvdt轮廓仪所测得的升离
距离来进一步校正卷材颤动。可以通过跨卷材的宽度定位传感器来在横向卷材方向上测量初沉积的金属锂储层(reservoir)微米级厚度。取决于期望的测量，可以使用任何合适数量的传感器。例如，针对每个沉积源，可以将一组涡流传感器及lvdt厚度传感器定位在沉积源之前及之后以提供横向卷材方向上的金属锂厚度增益测量。在存在三个沉积源的一个示例中，可以将一组涡流传感器及lvdt厚度传感器定位在沉积源之前及之后，一共六个传感器，这提供横向卷材方向上三个金属锂厚度增益测量。
53.在对锂离子嵌入有利的环境中在预定温度下预锂化之后，可以测量横向卷材方向上的初沉积的金属锂储层厚度微米级耗尽。测量金属锂储层厚度微米级耗尽有助于确定何时沉积后续保护层。在预锂化调节及储层厚度微米级耗尽之前或之后施加保护层的一个优点是，产生失效锂的可能性被最小化。由于金属锂嵌入到阳极中的过程缓慢，在金属锂嵌入之前施加保护层可能将金属锂捕集在表面上。因此，最好在金属锂储层被可控制地稳定到或嵌入到阳极中之后施加保护层。
54.在一些实施例中，计量系统包括偏振结构光(psl)产生器及图像传感器。可以将psl产生器及图像传感器配置为用于监测金属锂边缘清晰度。计量系统包括传感器布置，其包括psl产生器及图像传感器。传感器布置可以集中在阳极的一个或多个边缘上。可以将传感器布置定位在金属锂及保护层涂覆源之后。psl产生器可以将狭窄的光带投射到三维阳极边缘上。三维阳极边缘附近的涂层一般具有固有的纳米级粗糙度，这导致反射的偏振光散射及消偏振。散射及消偏振的光由图像传感器记录。使用两个参考波与来自阳极的发射之间的对比来计算与偏振光源成比例的粗糙度。在一个示例中，偏振光源可以是激光源，例如488纳米激光源。
55.连续地或间歇地沿着卷材长度记录近及远的初沉积的金属锂几何形状。结构光可以通过将视场收紧到边缘(对于预锂化的阳极而言不是在石墨阶梯的内侧就是在外侧，对于锂金属阳极而言不是在纯锂阶梯的内侧就是在外侧)来补充常规的激光轮廓仪。可以与本文中所述的实施例一起使用的激光轮廓仪的示例包括keyence lj-x8020(它可以测量7.5mm宽度内的阳极边缘清晰度，且对于z轴线及x轴线而言都具有0.3μm内的边缘厚度(z轴线)及直线度(x轴线)可重复性)及keyence cl-pt010(它可以测量10mm宽度内的阳极边缘清晰度，且对于两个轴线而言都具有0.2μm的边缘厚度及直线度可重复性)。偏振结构光受益于使用常规轮廓仪来确定的鼓形跳动(runout)补偿的厚度测量，并通过提供阳极悬凸部附近的涂覆区域内部或外部的纳米级粗糙度来收紧视场。
56.对于预锂化阳极而言，如果金属锂在浆铸阳极涂层外侧，则控制器记录涂层故障。如果将感测点集中在轧制退火(ra)或电沉积(ed)的铜上，则可以检测在浆铸阳极外侧的金属锂。对于锂金属阳极而言，如果金属锂在优选的涂层边界之外，则控制器记录涂层故障且可以终止处理。因为重新加工或移除优选的涂层覆盖区域之外的金属锂涂层可能是有挑战性的，所以控制器可以记录涂层故障以促进挽救卷材的符合涂层规格的部分。
57.对于预锂化的阳极及锂金属阳极而言，若优选的涂层边界之内的金属锂品质太薄及/或太粗糙，则控制器可以记录涂层故障并调整涂层配方。对于大多数pvd系统而言，边缘清晰度使用常规的(被加热的)温度受控的掩模衬垫来控制。然而，若掩模衬垫太热，则对边缘的直接辐射会大于最佳值，金属锂涂层可能重新熔化，且表面粗糙度增大而整体厚度减小。因此，若psl及轮廓仪指示高边缘粗糙度或边缘变薄，则可以对温度受控的掩模进行主
动流体冷却或加热器功率调变，以按比例减少掩模温度。
58.对于预锂化的阳极及锂金属阳极而言，若金属锂厚度太薄且平滑，则控制器可以记录涂层故障并试图调整涂层配方。对于大多数pvd系统而言，涂层厚度是由蒸气源温度、卷材速度及卷材间隙压力所确定的。若卷材速度太高或蒸气源温度太低，则涂层可能太薄。因此，若psl及轮廓仪指示低边缘粗糙度且边缘变薄，则可以增大蒸气功率源及/或可以减小卷材速度。
59.注意到，虽然可以在其上实行本文中所述的实施例的特定基板不受限制，但是在柔性基板(包括例如基于卷材的基板、面板及离散片)上实行实施例特别有益。基板也可以呈箔、膜或薄板的形式。
60.这里也注意到，本文中所述的实施例内所使用的柔性基板或卷材一般可以被表征为是可弯曲的。可以与术语“条带”或术语“柔性基板”同义地使用术语“卷材”。例如，本文中的实施例中所描述的卷材可以是箔。
61.进一步注意，在基板是垂直定向的基板的一些实施例中，垂直定向的基板可以相对于垂直面成角度。例如，在一些实施例中，基板可以相对于垂直面成约1度到约20度的角度。在基板是水平定向的基板的一些实施例中，水平定向的基板可以相对于水平面成角度。例如，在一些实施例中，基板可以相对于水平面成约1度到约20度的角度。如本文中所使用的，术语“垂直”被定义为相对于水平线垂直的柔性导电基板的主表面或沉积表面。如本文中所使用的，术语“水平”被定义为相对于水平线平行的柔性导电基板的主表面或沉积表面。
62.进一步注意，在本公开内容中，可以将“辊”或“滚筒”了解为一种元件，其提供表面，在处理系统中存在基板的期间，基板(或基板的一部分)可以与所述表面接触。如本文中所指称的“辊”或“滚筒”的至少一部分可以包括类似圆形的形状以供接触待处理或已处理的基板。在一些实施例中，“辊”或“滚筒”可以具有圆柱形或实质圆柱形的形状。实质圆柱形的形状可以绕直线的纵轴线形成，或者可以绕弯曲的纵轴线形成。根据一些实施例，如本文中所述的“辊”或“滚筒”可以被调适为用于与柔性基板接触。例如，如本文中所指称的“辊”或“滚筒”可以是：引导滚筒，其被调适为在基板被处理的同时(如在沉积过程期间)或在基板存在于处理系统中的同时引导基板；展延滚筒，其被调适为用于为待涂覆的基板提供界定的张力；偏转滚筒，其用于根据界定的行进路径偏转基板；处理滚筒，其用于在处理期间支撑基板，如处理鼓，例如涂覆滚筒或涂覆鼓；调整滚筒、供应辊、卷取辊或类似物。如本文中所述的“辊”或“滚筒”可以包括金属。在一个或多个实施例中，滚筒元件的与基板接触的表面可以被调适为用于待涂覆的相应基板。进一步地，要了解，根据一些实施例，可以将如本文中所述的滚筒安装到低摩擦滚筒轴承，特别是具有双轴承滚筒架构的低摩擦滚筒轴承。因此，可以实现如本文中所述的运输布置的滚筒平行度，且可以消除基板运输期间的横向基板“漂移”。
63.图1示出根据本文中所述的一个或多个实施例形成的柔性层堆叠100的一个示例的示意性横截面图。柔性层堆叠100可以由条涂过程形成。柔性层堆叠100可以使用本文中所述的计量系统来形成。柔性层堆叠100可以是锂金属阳极结构。图1中所示的柔性层堆叠100包括连续柔性基板110，多个膜堆叠112a-112d(统称为112)形成在所述连续柔性基板110上。每个膜堆叠112a-112d界定一个条带，其与由相邻的膜堆叠112a-112d所形成的条带
分离。例如，第一膜堆叠112a界定第一沉积材料条带，第二膜堆叠112b界定第二沉积材料条带，第三膜堆叠112c界定第三材料条带，且第四膜堆叠112d界定第四材料条带。膜堆叠112a-112d的图案留下沿着连续柔性基板110的近边缘113暴露的连续柔性基板110的未涂覆条带、沿着连续柔性基板110的远边缘117的未涂覆条带、及界定在第一沉积材料条带112a与第二沉积材料条带112b之间的未涂覆条带115。
64.每个膜堆叠112a-112d包括第一层120a-120d(统称为120)及第二层130a-130d。虽然在图1中将柔性层堆叠100示为在连续柔性基板110的每一侧上有两个层，但本领域普通技术人员将了解，柔性层堆叠100也可以包括更大或更小数量的层，所述层可以被提供在图1中所示的连续柔性基板110、第一层120及/或第二层130上方、下方及/或之间。虽然示为双侧结构，但本领域普通技术人员将了解，柔性层堆叠100也可以是具有连续柔性基板110、第一层120及第二层130的单侧结构。
65.根据本文中所述的一些示例，连续柔性基板110可以包括第一材料，及/或第一层120可以包括第二材料。进一步地，第二层130可以包括第三材料。例如，第一材料可以是导电材料，一般是金属，如铜(cu)或镍(ni)。而且，连续柔性基板110还可以包括一个或多个子层。第二材料可以是低熔点金属，例如碱金属，如锂。第三材料可以是可操作以保护低熔点金属的保护膜或夹层膜。
66.一般而言，在棱柱形电池中，耳片由与集电器相同的材料所形成，且可以在堆叠的制造期间形成，或在之后添加。在一些实施例中，如图1中所示，集电器延伸到膜堆叠之外，且集电器延伸到堆叠之外的部分可以用作耳片。例如，沿着连续柔性基板110的近边缘113暴露的连续柔性基板110的未涂覆条带、沿着连续柔性基板110的远边缘117的未涂覆条带、及界定在第一膜堆叠112a与第二膜堆叠112b之间的未涂覆条带115中的任一者可以用来形成耳片。
67.根据本文中所述的一些示例，连续柔性基板110的厚度可以等于或小于约25μm，一般等于或小于20μm，具体等于或小于15μm，及/或一般等于或大于3μm，具体等于或大于5μm。连续柔性基板110可以厚到足以提供预期的功能，且可以薄到足以保持柔性。具体而言，连续柔性基板110可以尽可能地薄，使得连续柔性基板110仍然可以提供其预期功能。
68.根据本文中所述的一些示例，第一层120的厚度可以等于或小于10μm，一般等于或小于8μm，有益地等于或小于7μm，具体等于或小于6μm，特别是等于或小于5μm。根据一些示例，第一层120的厚度可以等于或小于4μm，或等于或小于3μm，或等于或小于2μm。
69.根据本文中所述的一些示例，第二层130的厚度可以等于或小于10μm，一般等于或小于8μm，有益地等于或小于7μm，具体等于或小于6μm，特别是等于或小于5μm。根据一些示例，第二层130的厚度可以等于或小于4μm，或等于或小于3μm，或等于或小于2μm。
70.图1中所示的柔性层堆叠100可以例如是二次电池的负电极，如锂电池的负电极或阳极。根据本文中所述的一些示例，锂电池的柔性负电极包括连续柔性基板110，该连续柔性基板110可以是集电器，所述集电器包括铜，且厚度等于或小于10μm，一般等于或小于8μm，有益地等于或小于7μm，具体等于或小于6μm，特别是等于或小于5μm。柔性负电极进一步包括第一层120及第二层130，所述第一层120包括锂，且厚度等于或大于5μm及/或等于或小于15μm，所述第二层130包括保护膜，所述保护膜的厚度等于或大于5μm及/或等于或小于15μm。
71.图2示出根据本文中所述的一个或多个实施例形成的柔性层堆叠200的另一个示例的示意横截面图。柔性层堆叠200与图1中所描绘的柔性层堆叠100类似。柔性层堆叠200可以由条涂过程形成。柔性层堆叠200可以使用本文中所述的计量系统来形成。柔性层堆叠200可以是预锂化的阳极结构。图2中所示的柔性层堆叠200包括连续柔性基板110，多个膜堆叠212a-212d(统称为212)形成在连续柔性基板110上。每个膜堆叠212a-212d界定一个条带，该条带与由相邻的膜堆叠212a-212d形成的条带分离。每个膜堆叠212a-212d进一步包括第三层210a-210d(统称为210)，第三层210a-210d被夹在连续柔性基板110与第一层120之间。第三层210可以包括第四材料。第三层210的厚度可以为约10μm到约200μm(例如，从约1μm到约100μm；从约10μm到约30μm；从约20μm到约30μm；从约1μm到约20μm；或从约50μm到约100μm)。第四材料可以包括由石墨、硅、含硅石墨、锂金属、锂金属箔或锂合金箔(例如锂铝合金)、或锂金属及/或锂合金与以下材料的混合物而构成的阳极材料，所述以下材料诸如是碳(例如焦炭、石墨)、镍、铜、锡、铟、硅、它们的氧化物、或上述项目的组合。第四材料可以进一步包括粘合材料。例如，第一材料可以是导电材料，一般是金属，如铜(cu)或镍(ni)。第四材料可以是石墨、硅、或含硅石墨。第二材料可以是低熔点金属，例如碱金属，如锂。第三材料可以是可操作以保护低熔点金属的保护膜或夹层膜。
72.图3示出根据本文中所描述及论述的一个或多个实施例并入一个或多个计量模块的柔性基板涂覆系统300的示意性侧视图。柔性基板涂覆系统300包括第一计量模块370及可选的第二计量模块380。第一计量模块370可以是光谱计量模块、基于电容的计量模块、或厚度计量模块中的至少一者。第二计量模块380可以是光谱计量模块、基于电容的计量模块、或厚度计量模块中的至少一者。在一个示例中，第一计量模块370是厚度计量模块，且第二计量模块380是光谱计量模块。厚度计量模块可以被配置为测量连续柔性基板上沉积的材料的厚度。光谱计量模块可以被配置为测量表面粗糙度、表面污染、及保护层品质中的至少一者。
73.柔性基板涂覆系统300可以是由应用材料公司制造的系统，其被调适为用于根据本文中所述的实施例制造含锂阳极膜堆叠。柔性基板涂覆系统300可以用于制造含锂阳极，特别是用于含锂阳极的膜堆叠，例如柔性层堆叠100及柔性层堆叠200。柔性基板涂覆系统300包括公共处理环境301，在所述公共处理环境301中可以执行用于制造含锂阳极的处理动作中的一些或全部。在一个示例中，公共处理环境301可操作为真空环境。在另一个示例中，公共处理环境301可操作为惰性气体环境。
74.柔性基板涂覆系统300被构成为辊对辊系统，其包括用于供应连续柔性基板的展开模块302、用于处理连续柔性基板的处理模块304、及用于收集连续柔性基板的缠绕模块308。处理模块304包括界定公共处理环境301的腔室主体305。
75.在一些实施例中，处理模块304包括依序布置的多个处理模块或子腔室310、320、330，其各自被配置为对连续柔性基板110或材料卷材执行一个处理操作。在一个示例中，如图3中所描绘，子腔室310、320、330绕涂覆鼓355径向地设置。此外，还考虑径向以外的布置。例如，在另一个实施例中，子腔室310、320、330可以以线性配置定位。子腔室310、320、330由分隔壁312a-312d(统称312)分开。例如，第一子腔室310由分隔壁312a及312b界定，第二子腔室320由分隔壁312b及312c界定，且第三子腔室330由分隔壁312c及312d界定。在一个示例中，除了狭窄的弧状间隙以外，子腔室310、320、330由分隔壁312封闭。虽然子腔室310、
320、330各自被描绘为具有单个沉积源，但每个子腔室310-330也可以被分成两个或更多个隔室，每个隔室包括单独的沉积源。除了允许在涂覆鼓355上进行沉积的狭窄开口以外，隔室相对于相邻的隔室可以是封闭的或隔离的。
76.在一些实施例中，子腔室310、320、330是独立的模块化子腔室，其中每个模块化处理腔室在结构上与其他模块化子腔室分开。因此，可以独立地布置、重新布置、替换或维护独立的模块化子腔室中的每个而不会影响彼此。虽然示出了三个子腔室310、320、330，但应了解，柔性基板涂覆系统300中可以包括任何数量的子腔室。
77.子腔室310、320、330可以包括任何合适的结构、配置、布置及/或部件，其允许柔性基板涂覆系统300根据本文中所描述及论述的实施例沉积含锂阳极膜堆叠。例如，但不限此，子腔室可以包括合适的沉积系统，所述沉积系统包括涂覆源、电源、个别的压力控制、沉积控制系统、及温度控制。在一些实施例中，子腔室310、320、330被提供为具有个别的气体供应器。如本文中所述，子腔室310、320、330一般彼此分离以供提供良好的气体分离。虽然描绘了三个子腔室310、320、330，但应了解，取决于处理需要，处理模块304可以包括任何数量的子腔室。例如，柔性基板涂覆系统300可以包括但不限于3个、6个或12个子腔室。
78.子腔室310、320、330中的每一者可以包括一个或多个沉积源。例如，第一子腔室310包括第一沉积源313，第二子腔室320包括第二沉积源315，且第三子腔室330包括第三沉积源317。一般而言，如本文中所述的所述一个或多个沉积源包括电子束源及附加源，所述附加源可以选自cvd源、pecvd源及各种pvd源的组。示例性的pvd源包括溅射源、电子束蒸发源、及热蒸发源。在一个或多个实施例中，蒸发源是锂(li)源。进一步地，蒸发源也可以是两种或更多种金属的合金。可以将要沉积的材料(例如锂)提供在坩埚中。可以例如通过热蒸发技术或通过电子束蒸发技术来将锂蒸发。
79.在一个示例中，第一沉积源313是溅射源，第二沉积源315是电子束蒸发源，且第三沉积源317是热蒸发源。
80.在一些实施例中，子腔室310、320、330被配置为处理连续柔性基板110的两侧。虽然柔性基板涂覆系统300被配置为处理水平定向的连续柔性基板110，但柔性基板涂覆系统300也可以被配置为处理以不同定向定位的基板，例如，连续柔性基板110可以是垂直定向的。在一些实施例中，连续柔性基板110是柔性导电基板。在一些实施例中，连续柔性基板110包括在其上形成有一个或多个层的导电基板。在一些实施例中，导电基板是铜基板。
81.在一些实施例中，柔性基板涂覆系统300包括基板运输布置352。基板运输布置352可以包括任何能够将连续柔性基板110移动经过子腔室310、320、330的传输机构。基板运输布置352可以包括卷对卷(reel-to-reel)系统，所述卷对卷系统具有定位在缠绕模块308中的公共卷取卷轴354、定位在处理模块304中的涂覆鼓355、及定位在展开模块302中的馈送卷轴356。卷取卷轴354、涂覆鼓355及馈送卷轴356可以被个别加热。卷取卷轴354、涂覆鼓355及馈送卷轴356可以使用定位在每个卷轴内的内部热源或者外部热源来个别加热。基板运输布置352可以进一步包括定位在卷取卷轴354、涂覆鼓355与馈送卷轴356之间的一个或多个辅助传输卷轴353a、353b。根据一个方面，所述一个或多个辅助传输卷轴353a、353b、卷取卷轴354、涂覆鼓355及馈送卷轴356中的至少一者可以由马达驱动及旋转。
82.在一些实施例中，第一计量模块370定位在所述多个子腔室310、320、330的下游及卷取卷轴354的上游。在一些实施例中，如图3所描绘，第一计量模块370定位在处理模块304
中。也考虑用于第一计量模块370的其他位置。在一个示例中，可以将第一计量模块370定位在缠绕模块308中。在另一个示例中，第一计量模块370定位在单独的模块中，且所述单独的模块定位在处理模块304与缠绕模块308之间。
83.在一些实施例中，第二计量模块380定位在所述多个子腔室310、320、330的下游及卷取卷轴354的上游。在一些实施例中，如图3所描绘，第二计量模块380定位在处理模块304中。也考虑用于第二计量模块380的其他位置。在一个示例中，可以将第二计量模块380定位在缠绕模块308中。在另一个示例中，第二计量模块380定位在单独的模块中，且所述单独的模块定位在处理模块304与缠绕模块308之间。
84.柔性基板涂覆系统300包括馈送卷轴356及卷取卷轴354，以供将连续柔性基板110移动经过不同的子腔室310、320、330。在操作中，如由箭头309所示的基板行进方向所指示地，从馈送卷轴356展开连续柔性基板110。可以经由所述一个或多个辅助传输卷轴353a、353b引导连续柔性基板110。也有可能，通过一个或多个基板引导控制单元(未示出)来引导连续柔性基板110，所述一个或多个基板引导控制单元应例如通过微调连续柔性基板110的定向来控制连续柔性基板110的正确运行。
85.在从馈送卷轴356展开及在辅助传输卷轴353a上运行之后，连续柔性基板110接着被移动通过提供在涂覆鼓355处且与所述一个或多个沉积源313、315及317的位置对应的沉积区域。在经过所述一个或多个沉积源313、315及317之后，处理过的连续柔性基板110接着经过第一计量模块370及第二计量模块380，在所述第一计量模块370及第二计量模块380可以确定所沉积的材料的厚度及品质。
86.在操作期间，涂覆鼓355绕轴线351旋转，使得柔性基板在由箭头309所代表的行进方向上移动。
87.柔性基板涂覆系统300进一步包括可操作以控制柔性基板涂覆系统300的多个不同方面的系统控制器360。系统控制器360促进对柔性基板涂覆系统300的控制及自动化，且可以包括中央处理器(cpu)、存储器及支持电路(或i/o)。软件指令及数据可被编码及储存在存储器内以供指示cpu。系统控制器360可以经由例如系统总线来与柔性基板涂覆系统300的部件中的一者或多者通信。由系统控制器360可读取的程序(或计算机指令)确定哪些任务是在基板上可执行的。在一些方面中，程序是由系统控制器360可读取的软件，其可以包括代码以控制多段环的移除及替换。虽然示出单个系统控制器(系统控制器360)，但应理解，也可以将多个系统控制器与本文中所述的方面一起使用。
88.图4示出根据本文中所描述及论述的一个或多个实施例并入第二计量模块380的图3的柔性基板涂覆系统300的一部分的透视图。第二计量模块380可以用在柔性基板涂覆系统300中。第二计量模块380被描绘为与柔性基板涂覆系统300的涂覆鼓355及第三子腔室330相邻，连续柔性基板110被设置在所述涂覆鼓355上。虽然被描绘为是柔性基板涂覆系统300的一部分，但第二计量模块380也可以与其他的涂覆系统一起使用。
89.在一些实施例中，第三子腔室330由子腔室主体420所界定，边缘屏蔽件430或掩模定位在子腔室主体420上方。第三子腔室330包括多个第三沉积源317a-317d(统称为317)。第三沉积源317a-317d中的每一者发射蒸发材料418a-418d(统称为418)的羽流，所述羽流被抽吸到连续柔性基板110，在那里，沉积材料440的图案化膜形成于连续柔性基板110上。边缘屏蔽件430包括一个或多个孔，所述一个或多个孔界定沉积于连续柔性基板110上的蒸
发材料的图案。在一个示例中，边缘屏蔽件430包括两个孔432a、432b(统称为432)。如图4中所描绘，边缘屏蔽件430界定连续柔性基板110上的沉积材料440的图案化膜。沉积材料440的图案化膜包括第一沉积材料条带442a及第二沉积材料条带422b，它们都在连续柔性基板110的由箭头309所示的基板行进方向上延伸。边缘屏蔽件430留下沿着连续柔性基板110的近边缘443的未涂覆条带、沿着连续柔性基板110的远边缘445的未涂覆条带、及界定在第一沉积材料条带442a与第二沉积材料条带442b之间的未涂覆条带447。在一个示例中，第一孔432a界定第一沉积材料条带442a，且第二孔432b界定第二沉积材料条带442b。
90.第二计量模块380包括设置在第一模块主体460中的多个非接触式传感器462a-462c。在一些实施例中，如图4中所描绘，多个非接触式传感器462a-462c沿着由箭头450所代表的横向方向并排定位，所述横向方向与由箭头309所代表的行进方向垂直。沿着由箭头450所代表的横向方向定位所述多个非接触式传感器462a-462c允许传感器跨连续柔性基板110的宽度进行监测。所述多个非接触式传感器462a-462c可以包括任何数量的图像传感器、涡流传感器(ecs)、及/或厚度传感器。
91.图5描绘根据本文中所描述及论述的一个或多个实施例的光谱计量模块500。可以在涂覆系统(如图3及图4中描绘的柔性基板涂覆系统300)中采用光谱计量模块500。在一个示例中，光谱计量模块500定位在由第一计量模块370占据的位置中。在另一个示例中，光谱计量模块500定位在由第二计量模块380占据的位置中。
92.光谱计量模块500包括传感器布置505。传感器布置505可以定位在由壳体572界定的大气隔室570中，如图5中所示。壳体572包括至少一个窗口510a、510b及510c(统称为510)。虽然示出三个窗口510a、510b、510c，但应了解，也可以使用多于三个或少于三个的窗口510。窗口510的数量一般与传感器布置505内的非接触式传感器的数量对应。窗口510可以由任何合适的材料组成，所述合适的材料可以耐得住涂覆系统内的处理化学物质以及允许光学传感器监测沉积材料。大气隔室570可以被设置尺寸以安装在涂覆系统(例如柔性基板涂覆系统300)内。
93.在一些实施例中，传感器布置505包括频闪灯503以及不同套的光学件501a、501b及501c(统称为501)。虽然示出三套光学件501a、501b及501c，但应了解，也可以使用多于三套或少于三套的光学件。每套光学件501包括透镜502、分束器504、聚集透镜506及准直透镜508。光学件501a、501b、501c定位在连续柔性基板110的不同位置上方以分别捕捉单独的二维图像522a、522b、522c。传感器布置505进一步包括光谱衍射光栅512或棱镜，其用作波长分散元件。光通道元件516的阵列514将由透镜508形成的图像的个别图像元素(像素)映射到沿着光谱衍射光栅512的线性狭缝520的相应位置。如下面将描述的，光通道元件516的阵列514可以以各种方式实施，如，光纤缆线束(在这种情况下，每个光通道元件516是光纤)或微透镜阵列(在这种情况下，光通道元件516是微透镜)。在图5中所示出的实施例中，阵列514将来自连续柔性基板110的包括图像元素523a、523b、523c(统称为523)的阵列的二维图像522沿着线性狭缝520映射成有序图像元素线。每个图像元素523由光通道元件516中对应的一个光通道元件捕捉。
94.在一些实施例中，诸如电荷耦合元件(ccd)阵列的成像器阵列530捕捉由光谱衍射光栅512形成的光谱图像。表示为透镜组件532的透镜组件将来自光谱衍射光栅512的光聚焦到成像器阵列530上。成像器阵列530上的图像根据列索引号码“i”在像素536的列534中
排序，每列534由光通道元件516中相应的一个光通道元件的光所形成。如图5中所指示，每列534的个别像素536按波长λ增大的顺序对准。因此，捕捉到的二维图像522中的每个图像元素523被映射到成像器阵列530上的像素536的列534，每列534构成一个图像元素523的光谱图像。在图5的实施例中，在阵列514中有三行光通道元件516(标记为row1、row2及row3)面向透镜508，且透镜组件532聚焦光，使得三个行跨成像器阵列530从左到右依序排序，每个图像元素523被映射到成像器阵列530上的一个波长分散列。保持在成像器阵列530中的图像数据被供给到图像处理器550，图像处理器550可以是系统控制器360的一部分。图像处理器550根据数据推断光通道元件516中的哪些光通道元件排他地对准在连续柔性基板110的感兴趣的同质区域上，并组合它们的输出以产生增强的波谱。可以是系统控制器360的一部分的波谱分析处理器560分析增强的波谱，以提供对连续柔性材料片的所述同质区域的特性(例如膜厚度)的测量。
95.如图5中所描绘，不同的光通道元件516行(标记为row1、row2及row3)分别单独耦接到不同套的光学件501a、501b、501c。光学件501a、501b、501c定位在连续柔性基板110的不同位置上方，以分别捕捉单独的二维图像522a、522b、522c。公共频闪灯503照射光学件501a、501b及501c。图5的实施例可以用来在连续柔性基板110的不同的广泛间隔的区域中进行同时测量。
96.图6示出根据本文中所描述及论述的一个或多个实施例的处理序列600的流程图。处理序列600可以使用光谱计量模块(例如图5中所描绘的光谱计量模块500)来执行。可以在涂覆系统(例如图3及图4中所描绘的柔性基板涂覆系统300)中定位光谱计量模块500。
97.在操作610处，在将连续柔性基板110传输经过传感器布置505的期间，频闪灯503在界定的视场中闪烁一次。在操作620处，记录视场内的每个图像元素处的生成的波谱分布。在操作630处，比较每个分布对以确定它们是否类似。类似性的确定可以基于常规的计算，如均方差、绝对差总和、或方差总和。然后，处理器将所述分布分组成互相类似分布的群组。接下来，按每个群组中所包含的分布的数量对群组进行分类。在操作640处，使n个最大的群组有效，其中n是视场内的连续柔性材料片的内部均匀区域的数量，或小于此数量的数量。在一个示例中，每当两个分布之间的方差的总和小于预定阈值，就可以在操作630处推论任所述两个分布之间类似性的存在。可以在试误程序中变化此预定阈值，直到在操作630处所找出的群组数量(n)与传感器的视场内的同质区域的数量匹配为止。在操作650处，处理器使未在操作630处有效的群组无效，并丢弃它们的分布。在操作660处，针对有效群组中的每个有效群组，处理器将所述群组的分布组合在一起，并输出组合分布作为连续柔性材料片的对应区域的波谱分布。在操作670处，波谱分析处理器560根据常规的波谱分析过程处理每个组合分布。然后，可以报告沉积的膜的品质。
98.光谱计量模块500可以用来检测沉积材料中的色彩改变。在将金属锂及保护层涂层施加到预锂化阳极及锂金属阳极之后，可观察到这些色彩改变。因此，色彩改变可以用来进一步促进精确的非接触式的基于光学的表征。
99.图7示出根据本文中所描述及论述的一个或多个实施例的涡流传感器(ecs)模块700。可以在涂覆系统(如图3及图4中描绘的柔性基板涂覆系统300)中采用ecs模块700。在一个示例中，ecs模块700定位在由第一计量模块370占据的位置中。在另一个示例中，ecs模块700定位在由第二计量模块380占据的位置中。
100.ecs模块700包括传感器布置706。传感器布置706可以定位在由壳体772界定的大气隔室770中，如图7中所示。壳体772包括至少一个窗口780a、780b(统称为780)。虽然示出两个窗口780a、780b，但应了解，也可以使用多于两个或少于两个的窗口780。窗口780的数量一般与传感器布置706内的非接触式传感器的数量对应。窗口780可以由任何合适的材料组成，所述合适的材料可以耐得住涂覆系统内的处理化学物质以及允许光学传感器监测沉积材料。大气隔室770可以被设置尺寸以安装在涂覆系统(例如柔性基板涂覆系统300)内。
101.ecs模块700一般根据法拉第感应定律及楞次定律运行。传感器布置706包括至少一对ecs传感器710a、710b(统称为710)。在一些实施例中，第一ecs传感器710a定位在形成于基板704上的膜材料702上方，且第二ecs传感器定位在基板704上方。在一个示例中，膜材料702包括阳极材料，所述阳极材料上形成有薄锂金属层。在另一个示例中，膜材料702是锂金属阳极。在一个示例中，基板704是连续柔性基板110。
102.每个ecs传感器710a、710b具有线圈712a、712b(统称为712)及诸如交流电流(ac)信号源的信号振荡器714a、714b(统称为714)。ac驱动线圈与诸如膜材料702或基板704的导电物体之间的电磁交互作用(通过在所述物体内部产生涡流)一般受到多个变量的影响。这些变量包括线圈到样本的距离、线圈驱动信号的ac频率、线圈几何形状及尺寸、物体材料的导电率、及在膜样本情况下的膜厚度，特别是在厚度小于电磁场的穿透深度的那些实例中。在涉及膜厚度测量的典型应用中，频率、线圈几何形状及尺度以及膜导电率通常不变。其结果是，距离及膜厚度的变量通常是影响线圈-样本交互作用的主要变量。
103.在一些实施例中，线圈712及信号振荡器714由控制器(例如系统控制器360)控制。在图7的示出的实施例中，线圈712可以由信号振荡器714以例如1khz到10mhz的范围中的频率驱动。然而，应理解，所利用的特定频率可以取决于特定应用，包括膜厚度范围、材料性质、升离距离限制等等。
104.由振荡的信号振荡器714驱动的线圈712产生振荡磁场，所述振荡磁场在邻近的导电材料(如膜材料702或基板704)内部感生环形电流。感生涡流转而产生它们自己的磁场，所述磁场与由线圈712产生的磁场相反。应理解，除了导电金属膜以外，ecs模块还可以与其他的导电膜一起使用。
105.产生的磁场与感生的磁场之间的交互作用改变线圈712的复阻抗。复阻抗的改变可以由感测电路716a、716b(统称为716)检测，所述感测电路耦接到线圈712且由系统控制器360控制。在此示例中，感测电路716输出诸如电阻损耗的单个参数输出信号“s”，作为改变复阻抗的函数。应理解，取决于特定应用，ecs模块700可以具有其他类型的单个及多个参数感测电路。感测电路716的输出“s”可以被处理器740或由系统控制器360控制的其他计算装置解译，以提供对膜材料702的有用测量。输出s可以呈模拟或数字形式。若呈模拟形式，则处理器740可以包括合适的模拟转数字的转换电路系统。在一些实施例中，以毫伏为单位测量电阻损耗信号。应理解，取决于特定应用，可以利用其他的测量单位。处理器740可以是系统控制器360的一部分。
106.线圈712的复阻抗改变的程度一般是由膜材料702中的涡流感生出的磁场的强度的函数。反过来，感应涡流720的强度是膜材料702的导电率及线圈712与膜材料702的材料之间的升离距离“l”的函数。在膜材料702的膜厚度t(如由箭头所指示)小于信号振荡器714的驱动频率下的外部磁场的穿透深度时，感生的涡流也是材料膜厚度t的函数。
107.根据本发明的一个方面，诸如升离距离l及膜材料702的膜厚度“t”的至少两个未知值可以通过将感测电路716的信号“s”输出与由ecs模块700的校准生成的先前获得的校准数据进行比较来确定。
108.ecs模块700可以进一步包括至少一个激光轮廓仪790。在图7的实施例中，激光轮廓仪790定位在壳体772内。激光轮廓仪790的扫描场由箭头794所描绘。在另一个实施例中，激光轮廓仪790定位在壳体772外部。激光轮廓仪790可以是lvdt轮廓仪厚度传感器。激光轮廓仪790可以用来测量卷材的升离距离。来自激光轮廓仪790的信号792可以被传送到处理器740。由激光轮廓仪790测得的升离距离可以用来校正移动连续柔性基板110的卷材颤动。
109.图8示出根据本文中所描述及论述的一个或多个实施例的处理序列800的流程图。处理序列800可以使用计量模块(例如图7中所描绘的ecs模块700)来执行。可以在涂覆系统(如图3及图4中所描绘的柔性基板涂覆系统300)中定位ecs模块700。
110.在操作810处，在连续柔性基板110被传输经过传感器布置706期间，对形成在连续柔性基板110上方的锂涂层进行非接触式电阻率测量。在一个示例中，锂涂层可以是锂金属阳极，例如图1中所描绘的柔性层堆叠100的第一层120。在另一个示例中，锂涂层可以是预锂化层，例如图2中所描绘的柔性层堆叠200的第一层120。在操作820处，在电阻率测量期间进行非接触式激光干涉测量。激光干涉测量用来调整两个线圈的升离距离，从而校正连续柔性基板110的卷材颤动。激光干涉测量可以使用激光轮廓仪790来进行。在操作830处，使用电阻率测量结果的值、以及电阻率测量结果值与使用激光干涉测量进一步校正过卷材颤动的相应的锂涂层厚度之间的先前确定的相关性，来确定涂层的第一锂厚度。在操作840处，连续柔性基板110被重新缠绕，然后被保持住以进行被动或主动老化。在操作850处，在连续柔性基板110经过传感器的缠绕期间，重复非接触式电阻率测量及激光干涉测量，并确定第二锂厚度。第二锂厚度也可以使用激光干涉测量来校正升离。在操作860处，将第二锂厚度与第一锂厚度进行比较，以确定嵌入到阳极中的锂的量。
111.图9示出根据本文中所描述及论述的一个或多个实施例的粗糙度计量模块900。可以在涂覆系统(如图3及图4中所描绘的柔性基板涂覆系统300)中采用粗糙度计量模块900。在一个示例中，粗糙度计量模块900定位在由第一计量模块370占据的位置中。在另一个示例中，粗糙度计量模块900定位在由第二计量模块380占据的位置中。
112.在一些实施例中，粗糙度计量模块900基于迈克尔逊干涉仪设计。粗糙度计量模块900包括传感器布置901。传感器布置901可以定位在由壳体904界定的大气隔室902中，如图9中所示。壳体904包括至少一个窗口906。虽然示出一个窗口906，但应了解，也可以使用多于一个的窗口906。窗口906的数量一般与传感器布置901内的非接触式传感器的数量对应。窗口906可以由任何合适的材料组成，所述合适的材料可以耐得住涂覆系统内的处理化学物质以及允许光学传感器监测沉积材料。大气隔室902可以被设置尺寸以安装在涂覆系统(例如柔性基板涂覆系统300)内。
113.在一些实施例中，粗糙度计量模块900被定位为获得形成于基板704上的膜材料702的图像。在一个示例中，膜材料702包括阳极材料，在所述阳极材料上形成有薄锂金属层。在另一个示例中，膜材料702是锂金属阳极。在一个示例中，基板704是连续柔性基板110。传感器布置901可以集中在膜材料702的一个或多个边缘705上。传感器布置901可以定位在涂覆系统中的金属锂及保护层涂覆源之后。
114.在一些实施例中，传感器布置901包括一个或多个偏振结构光(psl)源910，其可以将窄光带投射到膜材料702的三维边缘705(例如三维阳极边缘)上。三维边缘705附近的涂层一般具有固有的纳米级粗糙度，这导致反射的偏振光散射及消偏振。散射及消偏振的光由图像传感器940记录。使用两个参考波与来自膜材料702的发射之间的对比来计算与偏振光源成比例的粗糙度。在一个示例中，偏振结构光源910是激光源，如488纳米激光源。
115.在一些实施例中，粗糙度计量模块900包括用于产生输入光束的偏振结构光源910、分束器920及图像传感器940。在一个示例中，偏振结构光源910是氩激光源。可以使用其他合适的光源。在一个示例中，图像传感器940是二维(2d)检测器，如ccd或cmos摄像机。可以使用其他合适的2d检测器。在一些实施例中，偏振器912可以定位在偏振结构光源910的输出处以提供线性偏振束。粗糙度计量模块900进一步包括分束器920。来自偏振结构光源910的输入光束在通过可选的偏振器912及分束器920之后照射到粗糙表面(例如膜材料702的表面703)上。输入光束撞击粗糙表面，且散射光因为粗糙表面的粗糙度而改变偏振状态。分束器920将从粗糙表面回来的光的一部分反射通过聚焦透镜930到图像传感器940上。在一个示例中，聚焦透镜930是消色差透镜。在一些实施例中，可调整孔950定位在聚焦透镜930与图像传感器940之间。分束器920将从粗糙表面回来的光的另一部分反射到镜960(例如平面镜)上。镜960可以倾斜。在一些实施例中，四分之一波板970定位在镜960与分束器920之间。由于四分之一波板970的定位，可以将由镜960反射的光的电场分成提供两个平面参考波的两个部分。
116.粗糙度计量模块900可以进一步包括至少一个激光轮廓仪990。在图9的实施例中，激光轮廓仪990定位在壳体904内。在另一个实施例中，激光轮廓仪990定位在壳体904外部。激光轮廓仪990可以是lvdt轮廓仪厚度传感器。激光轮廓仪990的扫描场由箭头994所描绘。激光轮廓仪990可以用来测量卷材的升离距离。来自激光轮廓仪990的信号992可以被传送到系统控制器360。由激光轮廓仪990测得的升离距离可以用来校正移动连续柔性基板110的卷材颤动。
117.图10示出根据本文中所描述及论述的一个或多个实施例的处理序列1000的流程图。处理序列1000可以使用粗糙度计量模块(例如图9中所描绘的粗糙度计量模块900)来执行。可以在涂覆系统(例如图3及图4中所描绘的柔性基板涂覆系统300)中定位粗糙度计量模块900。
118.在操作1010处，在传输连续柔性基板110经过传感器布置901期间，将偏振结构光的一个或多个条纹图案(例如三个或更多个条纹图案)投射在界定的视场中。在操作1020处，针对每个条纹偏移记录视场内的每个图像元素处的强度。在操作1030处，根据图像元素强度分布来确定涂层粗糙度的测量结果。在操作1040处，在视场内部进行非接触式激光干涉测量。可以在粗糙度测量期间进行非接触式激光干涉测量。激光干涉测量可以用来调整卷材升离距离。激光干涉测量可以使用激光轮廓仪990来进行。在操作1050处，使用图像元素强度分布的值、以及图像元素强度与使用激光轮廓仪测量进一步校正过卷材升离的相应的边缘厚度过渡之间的先前确定的相关性，来确定边缘涂层滚落(roll-off)的测量结果。在操作1060处，调整pvd源及屏蔽件温度以解决边缘清晰度不符合性。
119.可以用数字电子电路系统、或用计算机软件、固件或硬件(包括此说明书中揭露的结构性手段及其结构性等效物)或用上述项目的组合实施实施例及此说明书中所述的所有
功能性操作。可以将本文中所述的实施例实施为一个或多个非暂时性计算机程序产品(例如有形地实施在机器可读取储存元件中的一个或多个计算机程序)以供由数据处理装置(例如可编程处理器、计算机或多个处理器或计算机)执行或控制所述数据处理装置的操作。
120.可以通过执行一个或多个计算机程序以通过对输入数据进行操作及产生输出执行功能的一个或多个可编程处理器，来执行此说明书中描述的过程及逻辑流程。也可以通过以下项目来执行过程及逻辑流程，且可以将装置实施为以下项目：特殊用途逻辑电路系统，例如fpga(现场可编程逻辑阵列)或asic(专用集成电路)。
121.术语“数据处理装置”包含用于处理数据的所有装置、元件及机器，通过示例的方式包括可编程处理器、计算机或多个处理器或计算机。所述装置除了硬件以外还可以包括代码，所述代码针对所讨论的计算机程序产生执行环境，例如构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统或它们中的一者或多者的组合的代码。适于执行计算机程序的处理器通过示例的方式包括一般及特殊用途微处理器两者以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。
122.适于储存计算机程序指令及数据的计算机可读取介质包括所有形式的非依电性存储器、介质、及存储装置，通过示例的方式包括：半导体存储装置，例如eprom、eeprom及闪存装置；磁盘，例如内部硬盘或移动磁盘；磁光盘；及cd rom及dvd-rom光盘。可以由特殊用途逻辑电路系统辅助处理器及存储器，或将处理器及存储器并入所述特殊用途逻辑电路系统中。
123.本文中所描述及论述的实施例进一步与以下示例1-31中的任一者或多者相关：
124.1.一种柔性基板涂覆系统，包括：处理模块，包括：依序布置的多个腔室，每个腔室被配置为对连续柔性材料片执行一个或多个处理操作；及涂覆鼓，能够将所述连续柔性材料片沿着行进方向引导过所述多个腔室，其中所述腔室绕所述涂覆鼓径向地设置；及计量模块，包括：多个非接触式传感器，沿着横向方向并排定位，其中所述横向方向与所述行进方向垂直。
125.2.如示例1所述的柔性基板涂覆系统，其中所述多个非接触式传感器包括光谱传感器组件，所述光谱传感器组件可操作以捕捉所述连续柔性材料片的涂覆部分及未涂覆部分的光谱图像。
126.3.如示例1或2所述的柔性基板涂覆系统，其中所述光谱传感器组件包括频闪光源及成像器。
127.4.如示例1-3中的任一者所述的柔性基板涂覆系统，其中所述成像器是电荷耦合元件(ccd)阵列。
128.5.如示例1-4中的任一者所述的柔性基板涂覆系统，其中所述多个非接触式传感器包括第一涡流传感器及第二涡流传感器，所述第一涡流传感器可操作以测量所述连续柔性材料片的涂覆部分的厚度，所述第二涡流传感器可操作以测量所述连续柔性材料片的未涂覆部分的厚度。
129.6.如示例1-5中的任一者所述的柔性基板涂覆系统，进一步包括光学轮廓仪，所述光学轮廓仪可操作以测量所述连续柔性材料片的卷材颤动。
130.7.如示例1-6中的任一者所述的柔性基板涂覆系统，其中所述多个非接触式传感
器包括卷材粗糙度传感器，所述卷材粗糙度传感器可操作以测量所述连续柔性材料片的涂覆部分及所述连续柔性材料片的未涂覆部分的表面粗糙度。
131.8.如示例1-7中的任一者所述的柔性基板涂覆系统，其中所述卷材粗糙度传感器包括氩激光及cmos摄像机。
132.9.如示例1-8中的任一者所述的柔性基板涂覆系统，进一步包括：展开模块，收容能够提供所述连续柔性材料片的馈送卷轴；及缠绕模块，收容能够储存所述连续柔性材料片的卷取卷轴。
133.10.如示例1-9中的任一者所述的柔性基板涂覆系统，其中所述连续柔性材料片包括铜基板，锂金属层形成于所述铜基板上。
134.11.如示例1-10中的任一者所述的柔性基板涂覆系统，其中所述连续柔性材料片包括铜基板，锂化阳极膜形成于所述铜基板上。
135.12.如示例1-11中的任一者所述的柔性基板涂覆系统，其中所述锂化阳极膜包括石墨阳极膜、硅-石墨阳极膜、或硅膜。
136.13.如示例1-12中的任一者所述的柔性基板涂覆系统，其中所述多个腔室包括溅射源、热蒸发源及电子束源中的至少一者。
137.14.一种方法，包括：将连续柔性材料片从展开腔室中的馈送卷轴传输到布置在所述展开腔室的下游的沉积模块，所述沉积模块包括第一涂覆鼓，所述第一涂覆鼓能够引导所述连续柔性材料片经过多个沉积单元；引导所述连续柔性材料片沿着行进方向经过所述多个沉积单元，同时经由所述多个沉积单元在所述连续柔性材料片上沉积锂金属膜，其中所述腔室绕所述涂覆鼓径向地设置；引导所述连续柔性材料片经过计量模块，所述计量模块包括沿着横向方向并排定位的多个非接触式光学传感器，其中所述光学传感器具有与所述连续柔性材料片穿过的行进路径重合的视场，且所述横向方向与所述行进方向垂直；使频闪灯在所述视场中闪烁，同时引导所述连续柔性材料片经过所述视场；获得所述视场中的所述连续柔性材料片的静止图像；使从所述静止图像的相应图像元素反射的光通过相应的光通道元件到达光谱分光器的相应位置；及记录所述视场内的每个图像元素处的波谱分布。
138.15.如示例14所述的方法，进一步包括：搜寻彼此类似的分布，并将所述分布分组成互相类似分布的群组；按照每个群组中所包含的分布数量对所述群组进行分类；选择最大的群组中的至少一者，并将所述群组的分布组合在一起，并提供组合分布作为所述连续柔性材料片的一个区域的所述波谱分布；及根据波谱分析过程处理所述组合分布。
139.16.如示例14或15所述的方法，其中所述连续柔性材料片包括铜基板，且所述锂金属膜形成于所述铜基板上。
140.17.如示例14-16中的任一者所述方法，其中所述连续柔性材料片包括铜基板，阳极膜形成于所述铜基板上，且所述锂金属膜形成于所述阳极膜上。
141.18.如示例14-17中的任一者所述方法，其中所述阳极膜选自石墨阳极膜、硅-石墨阳极膜、或硅膜。
142.19.一种方法，包括：将连续柔性材料片从展开腔室中的馈送卷轴传输到布置在所述展开腔室的下游的沉积模块，所述沉积模块包括第一涂覆鼓，所述第一涂覆鼓能够引导所述连续柔性材料片经过多个沉积单元；引导所述连续柔性材料片沿着行进方向经过所述
多个沉积单元，同时经由所述多个沉积单元在所述连续柔性材料片上沉积锂金属膜，其中所述腔室绕所述涂覆鼓径向地设置；引导所述连续柔性材料片经过计量模块，所述计量模块包括沿着横向方向并排定位的多个非接触式光学传感器，其中所述光学传感器具有与所述连续柔性材料片穿过的行进路径重合的视场，且所述横向方向与所述行进方向垂直；及获得所述视场中的所述连续柔性材料片上的所述锂金属膜的第一非接触式电阻率测量。
143.20.如示例19所述的方法，进一步包括：使用所述第一非接触式电阻率测量来确定所述锂金属膜的第一厚度。
144.21.如示例19或20所述的方法，其中确定所述锂金属膜的所述第一厚度包括：将所述第一非接触式电阻率测量结果同电阻率测量结果与相应的锂金属膜厚度之间的先前确定的相关性进行比较。
145.22.如示例19-21中的任一者所述方法，进一步包括：获得所述视场中的所述连续柔性材料片的非接触式激光干涉测量结果。
146.23.如示例19-22中的任一者所述方法，进一步包括：基于所述连续柔性材料片的所述非接触式激光干涉测量结果来确定所述连续柔性材料片的卷材颤动。
147.24.如示例19-23中的任一者所述方法，进一步包括：基于所述卷材颤动来调整所述锂金属膜的所述第一厚度测量结果以确定所述锂金属膜的校正的第一厚度。
148.25.如示例19-24中的任一者所述方法，进一步包括：使所述锂金属膜老化一段时间。
149.26.如示例19-25中的任一者所述方法，进一步包括：在使所述锂金属膜老化一段时间之后，获得所述视场中的所述连续柔性材料片上的所述锂金属膜的第二非接触式电阻率测量结果；及使用所述第二非接触式电阻率测量结果来确定所述锂金属膜的第二厚度。
150.27.如示例19-26中的任一者所述方法，其中确定所述锂金属膜的所述第二厚度包括：将所述第二非接触式电阻率测量结果同电阻率测量结果与相应的锂金属膜厚度之间的先前确定的相关性进行比较。
151.28.如示例19-27中的任一者所述方法，进一步包括：通过将所述锂金属膜的所述第一厚度与所述锂金属膜的所述第二厚度进行比较，来确定沉积于所述连续柔性材料片上的阳极膜的预锂化量。
152.29.如示例19-28中的任一者所述方法，其中所述连续柔性材料片包括铜基板，且所述锂金属膜形成于所述铜基板上。
153.30.如示例19-29中的任一者所述方法，其中所述连续柔性材料片包括铜基板，阳极膜形成于所述铜基板上，且所述锂金属膜形成于所述阳极膜上。
154.31.如示例19-30中的任一者所述方法，其中所述阳极膜选自石墨阳极膜、硅-石墨阳极膜、或硅膜。
155.虽然前述内容涉及本公开内容的实施例，但也可以在不脱离本公开内容的基本范围的情况下设计其他的及另外的实施例，且本公开内容的范围是由以下的权利要求所确定的。本文中所述的所有文件皆以引用方式并入本文中，包括任何优先权文件及/或测试程序，条件是它们与本文不矛盾。如根据前述的一般说明及具体实施例所理解的，虽然已经说明及描述了本公开内容的形式，但也可以在不脱离本公开内容的精神及范围的情况下作出各种修改。因此，本公开内容不旨在受限于此。同样地，就法律而言，术语“包括”或“具有”被
认为与术语“包含”同义。同样地，每当组成物、元素、或元素群组的前面加上过渡短语“包括”时，应了解，在组成物、元素、或多个元素的叙述的前面加上过渡短语“基本上由
……
组成”、“由
……
组成”、“选自由
……
所组成的群组”或“是”的相同组成物或元素群组是被考虑的，反之亦然。在介绍本公开内容或其示例性方面或实施例的元素时，冠词“一”、“该”及“所述”旨在意指存在着所述元素中的一者或多者。
156.已经使用一组数值上限及一组数值下限来描述某些实施例及特征。应理解，除非另有指示，否则考虑包括任两个值的组合(例如任何下限值与任何上限值的组合、任两个下限值的组合及/或任两个上限值的组合)的范围。某些下限、上限及范围出现在以下的一个或多个权利要求中。

技术特征：
1.一种柔性基板涂覆系统，包括：处理模块，包括：多个腔室，依序布置，每个腔室被配置为对连续柔性材料片执行一个或多个处理操作；及涂覆鼓，能够引导所述连续柔性材料片沿着行进方向经过所述多个腔室，其中所述腔室绕所述涂覆鼓径向地设置；及计量模块，包括：多个非接触式传感器，沿着横向方向并排定位，其中所述横向方向与所述行进方向垂直。2.根据权利要求1所述的涂覆系统，其中所述多个非接触式传感器包括光谱传感器组件，所述光谱传感器组件可操作以捕捉所述连续柔性材料片的涂覆部分及未涂覆部分的光谱图像。3.根据权利要求2所述的涂覆系统，其中所述光谱传感器组件包括频闪光源及成像器。4.根据权利要求3所述的涂覆系统，其中所述成像器是电荷耦合元件(ccd)阵列。5.根据权利要求1所述的涂覆系统，其中所述多个非接触式传感器包括第一涡流传感器及第二涡流传感器，所述第一涡流传感器可操作以测量所述连续柔性材料片的涂覆部分的厚度，所述第二涡流传感器可操作以测量所述连续柔性材料片的未涂覆部分的厚度。6.根据权利要求1所述的涂覆系统，进一步包括光学轮廓仪，所述光学轮廓仪可操作以测量所述连续柔性材料片的卷材颤动。7.根据权利要求1所述的涂覆系统，其中所述多个非接触式传感器包括卷材粗糙度传感器，所述卷材粗糙度传感器可操作以测量所述连续柔性材料片的涂覆部分及所述连续柔性材料片的未涂覆部分的表面粗糙度。8.根据权利要求7所述的涂覆系统，其中所述卷材粗糙度传感器包括氩激光器及cmos摄像机。9.根据权利要求1所述的涂覆系统，进一步包括：展开模块，收容能够提供所述连续柔性材料片的馈送卷轴；及缠绕模块，收容能够储存所述连续柔性材料片的卷取卷轴。10.根据权利要求9所述的涂覆系统，其中所述连续柔性材料片包括铜基板，锂金属层形成于所述铜基板上。11.根据权利要求9所述的涂覆系统，其中所述连续柔性材料片包括铜基板，锂化阳极膜形成于所述铜基板上。12.根据权利要求11所述的涂覆系统，其中所述锂化阳极膜包括石墨阳极膜、硅-石墨阳极膜、或硅膜。13.根据权利要求12所述的涂覆系统，其中所述多个腔室包括溅射源、热蒸发源、及电子束源中的至少一者。14.一种方法，包括：将连续柔性材料片从展开腔室中的馈送卷轴传输到布置在所述展开腔室的下游的沉积模块，所述沉积模块包括第一涂覆鼓，所述第一涂覆鼓能够引导所述连续柔性材料片经过多个沉积单元；
引导所述连续柔性材料片沿着行进方向经过所述多个沉积单元，同时经由所述多个沉积单元在所述连续柔性材料片上沉积锂金属膜，其中所述腔室绕所述涂覆鼓径向地设置；引导所述连续柔性材料片经过计量模块，所述计量模块包括沿着横向方向并排定位的多个非接触式光学传感器，其中所述光学传感器具有与所述连续柔性材料片穿过的行进路径重合的视场，且所述横向方向与所述行进方向垂直；使频闪灯在所述视场中闪烁，同时引导所述连续柔性材料片经过所述视场；获得所述视场中的所述连续柔性材料片的静止图像；使从所述静止图像的相应图像元素反射来的光通过相应的光通道元件到达光谱分光器的相应位置；及记录所述视场内的每个图像元素处的波谱分布。15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：搜寻彼此类似的分布，并将所述分布分组成互相类似分布的群组；按照每个群组中所包含的分布数量对所述群组分类；选择最大的群组中的至少一者，并将所述群组的所述分布组合在一起，并提供组合分布作为所述连续柔性材料片的一个区域的所述波谱分布；及根据波谱分析过程来处理所述组合分布。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述连续柔性材料片包括铜基板，且所述锂金属膜形成于所述铜基板上。17.根据权利要求15所述的方法，其中所述连续柔性材料片包括铜基板，阳极膜形成于所述铜基板上，且所述锂金属膜形成于所述阳极膜上，且其中所述阳极膜选自石墨阳极膜、硅-石墨阳极膜或硅膜。18.一种方法，包括：将连续柔性材料片从展开腔室中的馈送卷轴传输到布置在所述展开腔室的下游的沉积模块，所述沉积模块包括第一涂覆鼓，所述第一涂覆鼓能够引导所述连续柔性材料片经过多个沉积单元；引导所述连续柔性材料片沿着行进方向经过所述多个沉积单元，同时经由所述多个沉积单元在所述连续柔性材料片上沉积锂金属膜，其中所述腔室绕所述涂覆鼓径向地设置；引导所述连续柔性材料片经过计量模块，所述计量模块包括沿着横向方向并排定位的多个非接触式光学传感器，其中所述光学传感器具有与所述连续柔性材料片穿过的行进路径重合的视场，且所述横向方向与所述行进方向垂直；及获得所述视场中的所述连续柔性材料片上的所述锂金属膜的第一非接触式电阻率测量结果。19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：使用所述第一非接触式电阻率测量结果来确定所述锂金属膜的第一厚度，其中确定所述锂金属膜的所述第一厚度包括：将所述第一非接触式电阻率测量结果同电阻率测量结果与相应的锂金属膜厚度之间的先前确定的相关性进行比较；获得所述视场中的所述连续柔性材料片的非接触式激光干涉测量结果；基于所述连续柔性材料片的所述非接触式激光干涉测量结果来确定所述连续柔性材料片的卷材颤动；
基于所述卷材颤动来调整所述锂金属膜的所述第一厚度测量结果，以确定所述锂金属膜的校正的第一厚度；使所述锂金属膜老化一段时间。20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：在使所述锂金属膜老化一段时间之后，获得所述视场中的所述连续柔性材料片上的所述锂金属膜的第二非接触式电阻率测量结果；使用所述第二非接触式电阻率测量结果来确定所述锂金属膜的第二厚度，其中确定所述锂金属膜的所述第二厚度包括：将所述第二非接触式电阻率测量结果同电阻率测量结果与相应的锂金属膜厚度之间的先前确定的相关性进行比较；及通过将所述锂金属膜的所述第一厚度与所述锂金属膜的所述第二厚度进行比较，来确定沉积于所述连续柔性材料片上的阳极膜的预锂化量。

技术总结
提供了一种用于连续锂离子电池(LIB)阳极预锂化及固态金属阳极保护的计量系统及处理方法。在一些实施例中，计量系统集成至少一个互补的非接触式传感器以测量表面组成物、涂层厚度及纳米级粗糙度中的至少一者。计量系统及处理方法可以用来解决阳极边缘品质的问题。计量系统及方法可以促进高品质及高产量的闭环阳极预锂化及阳极保护层沉积，合金型阳极预锂化阶段控制提高了LIB库仑效率，且具有无针孔及电化学活性保护层的阳极涂层防止枝状晶体形成。形成。形成。


技术研发人员：戴维
受保护的技术使用者：应用材料公司
技术研发日：2021.12.06
技术公布日：2023/8/13