[发明专利]一种生产全固态薄膜锂电池的方法

摘要

本发明属于电池制造技术和真空镀膜技术领域，涉及一种生产全固态薄膜锂电池的方法和设备。本发明采用真空镀膜机在不暴露空气环境下，在基板上方制造单芯电池。电池结构采用N次重复的单芯电池堆垛单元，无需外加线路，结构上自然形成高电压薄膜锂电池，电池目前的实测稳定电压为6V‑100V；该电池在结构上分为两款：第一款是含有负极的高电压电池，第二款是无负极的高电压电池。本发明实现程序化往复镀膜，避免了暴露真空而导致薄膜受到空气污染，从而实现生产高电压薄膜锂电池制备的连续性和一致性。在生产过程中，各工序步骤可连续，无互扰，相对传统设备生产效率提高了30％以上。

主权项

1.一种生产全固态薄膜锂电池的方法，其特征是，采用真空镀膜机在不暴露空气环境下，在基板上方制造单芯电池，沉积的方式为如下之一，(一)依次在基板上沉积集流体、正极、电解质、负极单芯电池，根据所要求电池产品的电压值，在单芯电池上方重复沉积多个由集流体、正极、电解质、负极构成的单芯电池，(二)依次在基板上沉积集流体、正极、电解质单芯电池，根据所要求电池产品的电压值，在单芯电池上重复沉积多个由集流体、正极、电解质构成的单芯电池，步骤是：/n1)首先制造生产全固态薄膜锂电池的设备，设备包含五个腔室和一台控制计算机，其中二个腔室为真空镀膜腔室，另外三个分别为真空退火腔室、电池封装腔室和样品传递腔室；真空镀膜腔室、真空退火腔室及电池封装腔室均通过真空阀门与样品传递腔室连接，电池封装腔室由无水、无氧及惰性气氛保护，样品传递腔室为真空环境，样品传递腔室中设置有真空机械手或真空机器人作为传递系统；/n2)生产电池，其过程由计算机控制，控制过程为如下之一：/n过程一是，/n步骤一，在第一真空镀膜腔室内，进行基片表面处理、正极集流体的掩膜镀膜和正极的掩膜镀膜；根据正极材料的属性确定下一个步骤，当正极材料需要进行退火处理时，进入步骤二，当正极材料不需要进行退火处理时，直接进入步骤三；/n步骤二，打开第一真空镀膜腔室与样品传递腔室之间的真空阀门，控制样品传递腔室中的传递系统，将基片传递至样品传递腔室，关闭第一真空镀膜腔室与样品传递腔室之间的真空阀门，打开真空退火腔室与样品传递腔室之间的真空阀门，控制样品传递腔室中的传递系统，将基片传递至真空退火腔室，进行正极高温退火处理，打开真空退火腔室与样品传递腔室之间的真空阀门，控制样品传递腔室中传递系统，将基片传递至样品传递腔室，打开第一真空镀膜腔室与样品传递腔室之间的真空阀门，将基片传递至第一真空镀膜腔室；/n步骤三，在第一真空镀膜腔室中进行电解质镀膜；/n步骤四，打开第一真空镀膜腔室与样品传递腔室之间的真空阀门，控制样品传递腔室中的传递系统，将基片传递至样品传递腔室，关闭第一真空镀膜腔室与样品传递腔室之间的真空阀门，打开第二真空镀膜腔室与样品传递腔室之间的真空阀门，控制样品传递腔室中的传递系统，将基片传递至第二真空镀膜腔室，进行负极的掩膜镀膜，打开第二真空镀膜腔室与样品传递腔室之间的真空阀门，控制样品传递腔室中的传递系统，将基片传递至样品传递腔室；根据负极材料的属性确定下一个步骤，当负极材料需要进行退火处理时，进入步骤五，当负极材料不需要进行退火处理时，直接进入步骤六；/n步骤五，打开真空退火腔室与样品传递腔室之间的真空阀门，控制样品传递腔室中传递系统，将基片传递至真空退火腔室，进行负极高温退火处理，打开真空退火腔室与样品传递腔室之间的真空阀门；/n步骤六，将基片传递至样品传递腔室，打开第一真空镀膜腔室与样品传递腔室之间的真空阀门，将基片传递至第一真空镀膜腔室，进行负极集流体掩膜镀膜；/n步骤七，根据所要求电池的电压值，重复步骤一至步骤六，重复的次数为电池电压值除以单芯电池电压值，数值取整数；/n步骤八，打开第一真空镀膜腔室与样品传递腔室之间的真空阀门，控制样品传递腔室中传递系统，将基片传递至样品传递腔室，关闭第一真空镀膜腔室与样品传递腔室之间的真空阀门，打开样品传递腔室与电池封装腔室之间的阀门，将基片传递至电池封装腔室，关闭样品传递腔室与电池封装腔室之间的阀门，制作电池极耳、进行涂层保护；取出电池，进行电池测试；/n过程二是，/n步骤一，在第一真空镀膜腔室内，进行基片表面处理、正极集流体的掩膜镀膜和正极的掩膜镀膜；根据正极材料的属性确定下一个步骤，当正极材料需要进行退火处理时，进入步骤二，当正极材料不需要进行退火处理时，直接进入步骤三；/n步骤二，打开第一真空镀膜腔室与样品传递腔室之间的真空阀门，控制样品传递腔室中传递系统，将基片传递至样品传递腔室，关闭第一真空镀膜腔室与样品传递腔室之间的真空阀门，打开真空退火腔室与样品传递腔室之间的真空阀门，控制样品传递腔室中传递系统，将基片传递至真空退火腔室，进行正极高温退火处理，打开真空退火腔室与样品传递腔室之间的真空阀门，控制样品传递腔室中传递系统，将基片传递至样品传递腔室，打开第一真空镀膜腔室与样品传递腔室之间的真空阀门，将基片传递至第一真空镀膜腔室；/n步骤三，在第一真空镀膜腔室进行电解质掩膜镀膜；/n步骤四，将基片传递至样品传递腔室，打开第一真空镀膜腔室与样品传递腔室之间的真空阀门，将基片传递至第一个真空镀膜腔室，进行集流体掩膜镀膜；/n步骤五，根据所要求电池的电压值，重复步骤一至步骤四，重复的次数为电池的电压值除以单芯电池电压值，数值取整数；/n步骤六，打开第一真空镀膜腔室与样品传递腔室之间的真空阀门，控制样品传递腔室中传递系统，将基片传递至样品传递腔室，关闭第一真空镀膜腔室与样品传递腔室之间的真空阀门，打开样品传递腔室与电池封装腔室之间的阀门，将基片传递至电池封装腔室，关闭样品传递腔室与电池封装腔室之间的阀门，制作电池极耳、进行涂层保护；取出电池，进行电池测试。/n