用于电化学电池的干粉涂层的系统和方法与流程

用于电化学电池的干粉涂层的系统和方法
1.相关申请
2.本技术根据35u.s.c.
§
119(e)要求于2019年5月16日提交的美国临时申请序列号62/848,849的优先权的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
3.公开的实施方案涉及用于电化学电池的干粉涂层的系统和方法。


背景技术：

4.锂离子电池典型地包括被电绝缘材料隔开的两个或更多个电极，所述电绝缘材料对于锂离子在电极之间的扩散是可透过的。在一些情况下，一个电极包含涂覆在铜基底上的阳极材料，另一个电极包含涂覆在铝基底上的阴极材料。这些电极的生产通常使用浆料法进行，其中将电化学材料(例如阳极或阴极材料)与溶解在适当的溶剂(例如，典型地为n-甲基吡咯烷酮)中的聚合物粘合剂(例如，典型地为聚偏二氟乙烯pvdf)混合。将所得浆料涂覆到电极基底上。随后，使溶剂蒸发并回收以在电极表面上形成干燥的电化学材料层。为了在组装成电池之前从电极中除去所有溶剂，在使用大型传送炉和真空干燥器(帮助干燥沉积的浆料)时花费了大量的时间和能量。


技术实现要素：

5.在一些实施方案中，用于形成颗粒层的系统包括至少一个喷洒器，所述至少一个喷洒器配置成朝向基底喷洒颗粒，所述颗粒包含选自电化学材料、离子传导材料、导电材料和隔离件材料中的至少一者。系统还包括第一掩蔽件，所述第一掩蔽件可移动以选择性地在基底的第一区域中掩蔽基底免受颗粒影响；和第二掩蔽件，所述第二掩蔽件可移动以选择性地在基底的第二区域中掩蔽基底免受颗粒影响，其中所述至少一个喷洒器将颗粒的喷洒流导向基底的在第一掩蔽件与第二掩蔽件之间的部分。系统还包括加热器，所述加热器配置成对基底进行加热。
6.在一些实施方案中，用于沉积材料层的方法包括：掩蔽基底的第一区域；掩蔽基底的第二区域；对基底进行加热；以及朝向经加热的基底喷洒包含选自电化学材料、离子传导材料、导电材料和隔离件材料中的至少一者的第一颗粒以在基底上形成第一层。
7.在一些实施方案中，形成电极的方法包括：掩蔽基底的第一区域以抑制材料沉积在基底上的第一区域中；掩蔽基底的第二区域以抑制材料沉积在第二区域中；向基底施加包含选自电化学材料、离子传导材料、导电材料和隔离件材料中的至少一者的第一颗粒以形成第一层；以及向第一层施加包含选自电化学材料、离子传导材料、导电材料和隔离件材料中的至少一者的第二颗粒以形成设置在第一层上的第二层。
8.应当理解，前述概念和下面讨论的另外的概念可以以任何合适的组合来布置，因为本公开内容在这方面不受限制。此外，当结合附图考虑时，根据以下各种非限制性实施方案的详细描述，本公开内容的其他优点和新颖特征变得明显。
附图说明
9.附图不旨在按比例绘制。在附图中，在多个图中示出的各个相同或几乎相同的组件可以由相同的数字表示。为清楚起见，并非每个组件都可以在每个图中标出。在图中：
10.图1是喷洒沉积系统的一个实施方案的侧面示意图；
11.图2是图1的喷洒沉积系统在材料沉积过程期间的侧面示意图；
12.图3是图1的喷洒沉积系统在材料沉积过程期间的侧面示意图；
13.图4是图1的喷洒沉积系统在材料沉积过程期间的侧面示意图；
14.图5是图1的喷洒沉积系统在材料沉积过程期间的顶部示意图；
15.图6是图1的喷洒沉积系统在材料沉积过程期间的顶部示意图；
16.图7是图1的喷洒沉积系统在材料沉积过程期间的顶部示意图；
17.图8是由图1的喷洒沉积系统生产的材料的顶部示意图；
18.图9是图8的材料的侧面示意图；
19.图10是喷洒沉积系统的另一个实施方案的侧面示意图；
20.图11是图10的喷洒沉积系统在材料沉积过程期间的侧面示意图；
21.图12是图10的喷洒沉积系统在材料沉积过程期间的侧面示意图；
22.图13是图10的喷洒沉积系统在材料沉积过程期间的侧面示意图；
23.图14是由图10的喷洒沉积系统生产的材料的顶部示意图；
24.图15是图14的材料的侧面示意图；
25.图16是由喷洒沉积系统生产的材料的一个实施方案的顶部示意图；
26.图17是图16的材料的侧面示意图；
27.图18是喷洒沉积系统在材料沉积过程期间的又一个实施方案的侧面示意图；
28.图19是图18的喷洒沉积系统在材料沉积过程期间的侧面示意图；
29.图20是图18的喷洒沉积系统在材料沉积过程期间的侧面示意图；
30.图21是图18的喷洒沉积系统在材料沉积过程期间的侧面示意图；
31.图22是喷洒沉积系统在材料沉积过程期间的又一个实施方案的顶部示意图；
32.图23是喷洒沉积系统在材料沉积过程期间的又一个实施方案的侧面示意图；以及
33.图24是喷洒沉积系统在材料沉积过程期间的又一个实施方案的侧面示意图。
具体实施方式
34.本发明人认识到，用于电化学电池的干粉制造的先前过程产生了连续长度的涂覆材料。具体地，由于这些过程是连续或半连续进行的，因此使用这些方法在基底上形成无间隙的均匀涂层。因此，在电池单元制造过程期间形成用于将电引线附接到集流体的合适位置可能涉及在压延过程之前除去一些沉积的材料。此外，在这些过程使用经电阻加热的基底的情况下，电流经过基底的裸露部分和基底的相应的涂覆部分传递到基底中并从基底中传递出，这可能增加总电阻，从而增加电池层形成过程的能耗。
35.鉴于以上，本发明人认识到用于形成沉积在电化学电池的基底(例如集流体)上的一个或更多个层的系统的益处，其中在将期望材料喷洒或以其他方式施加到基底上以在基底上在基底的一个表面或两个相反表面上形成层(例如，电极层、隔离件层、固态电解质层等)的同时，两个或更多个掩蔽件可以选择性地覆盖基底的至少第一区域和第二区域。两个
或更多个掩蔽件可以防止第一区域和第二区域被喷洒材料涂覆，使得在基底上沉积一个或更多个层之后，第一区域和第二区域保持为基底的裸露区域。根据沉积层是被施加到基底的一侧还是两个相反侧，这些掩蔽件以及基底的相应的被掩蔽的裸露区域可以位于基底的一个表面或两个相反表面上。在一些实施方案中，裸露区域可以用于表示其中可以将原本连续的基底卷分开以形成单独电极的区域。裸露区域同样也可以用于在随后的电池形成过程期间将电引线焊接到集流体。
36.本发明人还认识到采用与基底的裸露区域接触的两个或更多个掩蔽件以使电流传递通过掩蔽件之间的基底而不使电流传递通过沉积到基底上的层的益处。因此，当电流直接传递到下面的基底中并从下面的基底传递出而不传递通过介于中间的层时，通过这样的系统在基底中产生的电阻热可以更一致且更有效。这也可以将基底内的产生热的区域限制在基底的对应于在掩蔽件之间的其中将材料喷洒在基底上的目标区域的部分内。本发明人还认识到，这样的布置可以允许在通过由掩蔽件保持的裸露部分对基底进行电阻加热的同时连续沉积不同材料的多个层。
37.在一些实施方案中，用于在基底上形成颗粒层的系统包括至少一个喷洒器，所述至少一个喷洒器配置成使颗粒带电并喷洒颗粒，所述颗粒包含选自以下中的至少一者：电化学材料、离子传导材料、隔离件材料、导电材料、粘合剂、前述材料的组合、和/或用于在电化学电池内朝向基底形成层的任何其他合适的材料。无论如何，这样的颗粒可以单独使用或组合使用以形成电极层(例如阳极或阴极)、固态电解质层、隔离件层或任何其他期望的材料层。系统还可以包括：第一掩蔽件，所述第一掩蔽件可移动以选择性地掩蔽基底的第一区域免受颗粒影响；以及第二掩蔽件，所述第二掩蔽件可移动以选择性地掩蔽基底的第二区域免受颗粒影响。第一掩蔽件和第二掩蔽件可以为夹持件、遮挡件或可以覆盖基底的第一区域和第二区域免受颗粒影响的其他合适的可移动体。第一区域和第二区域可以设置在至少一个喷洒器所指向的基底的目标区域的相反侧上，使得基底的相应裸露区域设置在基底的通过至少一个喷洒器涂覆的目标区域的相反侧上。因此，沉积的材料层可以沿基底的长度被限制于限定的目标区域。
38.在一些实施方案中，上述系统还可以包括加热器，所述加热器配置成对基底进行加热。第一掩蔽件和第二掩蔽件可以配置为被配置成使电流传递通过在第一掩蔽件与第二掩蔽件之间的基底的第一电极和第二电极。根据该实施方案，加热器可以配置成使电流从第一掩蔽件到第二掩蔽件传递通过基底以在内部对基底进行电阻加热。然而，如下文进一步详述的，其中通过一个或多个加热器使用不同的加热法例如辐射加热法、传导加热法和/或对流加热法以对基底进行加热的实施方案也被考虑，因为本公开内容不限于此。
39.在一些实施方案中，用于将期望材料的层沉积到基底上的方法可以包括以下。首先，可以掩蔽沿基底的长度彼此间隔开的第一区域和第二区域。接着，可以对基底进行加热(例如，电阻加热)。然后可以将多个颗粒喷洒到基底上。在一些实施方案中，可以在不使用溶剂的情况下喷洒颗粒。此外，在一些实施方案中，颗粒可以是第一材料与粘合剂、预涂覆有粘合剂的材料、和/或本身可以是能够粘合到基底和/或下面的层的材料的混合物。无论如何，在一个实施方案中，颗粒可以被雾化或以其他方式变为颗粒喷洒流以任何合适的方式被导向基底的目标区域。在一些情况下，可以使经雾化的颗粒在沉积到基底上之前适当地带电。由于基底和已经沉积在其上的任何层是经加热的，沉积的材料可以粘附到经加热
的基底或层以形成设置在其上的期望层。
40.在一些实施方案中，可能期望在基底上沉积两个或更多个材料层。在这样的实施方案中，可以将第一颗粒施加至基底，所述第一颗粒包含选自电化学材料、离子传导材料、导电材料和隔离件材料中的至少一者。在一些情况下，这些第一颗粒在施加时可以在基底上形成第一电极层，例如阳极或阴极。例如，第一电极层可以包含电化学材料和固体电解质二者。然后可以将与第一颗粒不同的第二颗粒在第一层的顶部上施加到基底，所述第二颗粒包含选自电化学材料、离子传导材料、导电材料和隔离件材料中的至少一者。在第一层为电极层的实施方案中，第二颗粒可以由用于形成设置在电极层顶部上的隔离件层和/或固体电解质层的材料制成。在一些应用中，然后可以在隔离件层和/或固体电解质层上沉积第二电极层。例如，在电池电极制造过程的一个实施方案中，可以使用本文公开的方法和系统向基底上顺序地沉积阳极层、固态电极层和/或隔离件层、以及阴极层。当然，本文描述的系统和方法可以用于为任何期望的应用形成任何合适数量的材料层，因为本公开内容不限于此。
41.应当理解，所公开的沉积系统可以包括可以用于在材料沉积过程期间对基底进行加热的任何合适的加热器。例如，在一个实施方案中，加热器可以配置成通过使电流传递通过基底以在基底中产生内热来对基底进行电阻加热。或者，在喷洒沉积系统的情况下采用的加热器可以以任何适当的方式(包括对流传热、传导传热和/或辐射传热)将热传递到基底和相关的沉积层。例如，适当类型的加热器可以包括但不限于：辐射加热器；经加热的表面，例如基底所经过的平滑的经加热的玻璃或辊表面；基底所通过的加热炉或其他环境；热风鼓风机；或者能够将热传递到基底的任何其他适当装置。当然，也考虑上述加热器的组合，因为本公开内容不限于用于对基底进行加热的加热器的任何特定布置。
42.在一些实施方案中，用于在基底上形成颗粒层的系统包括一对或更多对压延辊，所述一对或更多对压延辊配置成在基底和沉积在基底上的一个或更多个材料层通过相对的压延辊之间时将它们压制以及任选地加热以将一个或更多个材料层压实。在一些实施方案中，压延辊可以沿制造线设置在各喷洒器之后的位置处，使得可以在沉积另外的材料层和/或完成期望层的形成过程之前将沉积的材料压延以将材料压实和/或充分结合至基底。或者，可以存在包括在系统中的一对压延辊，所述一对压延辊沿基底移动通过系统的方向设置在多个喷洒器之后的位置处。喷洒器可以顺序地沉积单独的材料层。因此，这样的布置可以允许通过单对压延辊同时对多个沉积的材料层进行压延。因此，应当理解，系统中可以在任何数量的适当位置处包括任何适当数量的压延辊，因为本公开内容不限于任何特定布置。
43.根据一些实施方案，颗粒层制造过程可以是半连续或连续过程。在半连续过程中，可以通过被构造成使基底相对于各种喷洒器、加热器、压延辊和/或其他组件移动经过系统的传送器间歇地进给基底而通过系统。例如，传送器可以对应于一对辊，其中基底可以从第一辊退绕并卷绕到第二辊上以使预选长度的基底在辊之间前进通过系统。至少一个喷洒器以及至少第一掩蔽件和第二掩蔽件可以沿基底在辊之间延伸的路径设置在第一辊与第二辊之间。第一掩蔽件和第二掩蔽件可以是可移动的以分别选择性地覆盖基底的第一区域和第二区域，同时基底保持平稳。接下来，至少一个喷洒器可以在基底的在第一掩蔽区域与第二掩蔽区域之间的目标区域处沉积材料。然后可以移动第一掩蔽件和第二掩蔽件而不与基
底接触以释放或以其他方式露出第一区域和第二区域，接着第一辊和第二辊可以使基底前进。对于整个基底，这种半连续过程可以重复多次，随着材料顺序前进，掩蔽件覆盖基底的不同区域，并且材料沿基底的长度沉积到多个目标区域上，同时保持基底的在相邻目标区域之间的区域没有沉积材料。在另一个实施方案中，该过程可以是连续的，其中第一掩蔽件和第二掩蔽件可以在基底连续移动经过系统时与基底同步移动，这可以在基底连续从第一辊退绕并卷绕到第二辊上时发生。另外的掩蔽件可以覆盖基底的其他区域。此外，在基底传递通过系统时，至少一个固定式或移动式喷洒器可以将材料沉积到基底上。因此，这样的布置可以允许材料连续地沉积到基底上。当然，根据本文中描述的示例性实施方案的系统可以以连续、半连续或非连续的方式使用，因为本公开内容不限于此。
44.系统可以包括用于将基底相对于用于将材料沉积到基底上的一个或更多个喷洒器输送通过系统的任何适当类型的传送器。例如，传送器可以使基底从上游位置朝向下游位置移动经过系统。合适类型的传送器可以包括但不限于：相对辊，基底可以在所述相对辊之间延伸使得基底可以从一个辊上退绕并卷绕到另一个辊上；其上设置有基底的可移动平台和/或传送带；和/或能够如本文公开的使基底移动通过系统以在其上沉积一个或更多个层的任何其他合适的装置或构造。
45.如本文所用，掩蔽件是指适合于基本上覆盖基底的期望部分以抑制颗粒喷洒或以其他方式沉积到被掩蔽件覆盖的区域中的基底上的任何实体。在一些实施方案中，掩蔽件可以配置为夹持件、或其他可选择性移动的组件，其可以移动而与基底的期望部分接触。因此，在一些实施方案中，掩蔽件可以夹住基底，从而进一步抑制喷洒的颗粒覆盖基底的掩蔽部分。在另一些实施方案中，掩蔽件可以配置为设置在喷洒器与基底之间的遮挡件以有效地使颗粒从基底的一个区域或一部分偏转而不与基底物理接触。因此，掩蔽件可以是任何合适的结构，其抑制材料沉积到基底上使得在材料层沉积到基底上之后，基底的在掩蔽件下面的部分保持裸露。此外，虽然可以使用能够掩蔽基底的任何合适结构，但可能的构造可以包括但不限于壳体、覆盖物、包裹物、包封物、遮挡件、护套和/或任何其他合适的结构。此外，根据实施方案，这些掩蔽件可以是静态的和/或可以是可移动成与基底接触以及与基底不接触的。
46.根据特定应用，喷洒到上述基底上的颗粒可以对应于用于形成电化学电池内的一个或更多个层的任何合适材料，所述个或更多个层包括但不限于阳极层、阴极层、隔离件层、和/或固体电解质层。这些材料可以包括离子传导材料、电化学材料、隔离件材料、导电材料、粘合剂、前述材料的组合、和/或任何其他合适的材料。此外，根据特定材料，材料可以单独沉积，与粘合剂混合，和/或材料可以用粘合剂预涂覆。因此，其中将包含单一材料的颗粒喷洒到基底上的实施方案以及其中将包含不同材料的组合的颗粒共喷洒和/或彼此共雾化以在基底上形成沉积层的实施方案二者均被考虑到了，因为本公开内容不限于此。
47.如上所述，在某些实施方案中，所描述的材料和过程可以用于形成在制造电化学电池时使用的一个或更多个层。这些层可以包括阳极、阴极、隔离件层、固态电解质层、和/或存在于期望电化学电池中的任何其他合适的层中的一者或更多者。电化学电池的实例可以包括但不限于电池(一次和二次)、超级电容器、燃料电池、和/或任何其他合适的电化学电池。然而，虽然本文所述的特定材料和过程主要针对电化学电池，更具体地基于锂离子的化学物质，但应理解，当前所述的方法和装置可以用于制造和沉积混合有粘合剂、涂覆有粘
合剂、和/或具有合适的材料特性以粘附到期望基底(包括不同类型的电化学电池化学物质)的任何合适类型的颗粒材料，因为本公开内容不限于任何特定应用和/或化学物质。
48.为了促进制造上述电化学电池的层，可以期望的是，使用本文所述的方法将不同类型的材料顺序地沉积为一层接一层地设置的单独的层。例如，在一个实施方案中，可以将包含第一电化学材料的第一颗粒例如电化学材料沉积到电极上以形成对应于电化学电池的阳极或阴极的第一有源层。然后可以将诸如第一离子传导材料或隔离件材料的第二材料沉积在第一有源层上以在电极上形成隔离件层或固态电解质层。然后可以将诸如第二电化学材料的第三材料沉积在第二层上以形成对应于电化学电池的阳极和阴极中的另一者的第二有源层。或者，可以将另外的有源层沉积在单独的电极上并通过堆叠或卷绕过程与另外的层组装。在一些实施方案中，可以使用高压压延过程以在不同层的沉积之间和/或在各层已沉积到基底上之后同时帮助将各个层压实。
49.可以与所公开的方法和系统一起使用的可能的电化学材料可以包括但不限于锂钴氧化物(lco)、锂镍锰钴氧化物(nmc)、锂锰钴氧化物(lmco)、磷酸铁锂(lfp)、锂锰铁磷酸盐(lmfp)、锂镍钴铝氧化物(nca)、钛酸锂(lto)、硅、硫和/或其组合。虽然上面已经列出了特定类型的电化学材料，但是应当理解，可以使用任何合适的电化学材料，因为本公开内容不仅限于这些材料。
50.可以与所公开的方法和系统一起使用的可能的导电材料可以包括但不限于碳(例如石墨)和/或适用于特定电化学电池中的任何其他合适的导电材料。应当注意，在某些实施方案中，碳也可以用作电化学材料(例如，锂离子阳极)。
51.出于本公开内容的目的，离子传导材料可以包括这样的材料：其促进离子传输通过材料的本体和/或促进离子沿着材料与设置在颗粒表面上的粘合剂材料层之间的界面的传输。例如，li2o颗粒可以使li离子传输通过颗粒的本体。相比之下，tio2在与聚环氧乙烷(peo)组合时当与这些材料中的任一者相比时，可以表现出增强的li离子沿着其的传输，不希望受理论束缚，这可能是由于li离子沿tio2颗粒与peo粘合剂之间的界面的传输增强。当然，考虑到了某些颗粒粘合剂组合可以表现出这些效果中的一种或两种。然而，在任一情况下，出于本技术的目的，这些材料仍被认为是离子传导性或离子传导材料。
52.鉴于上述，可以与所公开的方法和系统一起使用的可能的离子传导材料可以包括一种或更多种离子导电性陶瓷，例如金属氧化物，和/或促进离子沿着与粘合剂的界面的传输的金属氧化物，例如al2o3、sio2、tio2、mgo、zno、zro2、cuo、cdo、和li2o。或者，和/或与所述金属氧化物组合，离子传导性材料可以是离子传导性玻璃，例如li2s、p2s5和xli2s-(1-x)p2s5中的一者或更多者。虽然上面已经列出了特定类型的离子传导材料，但是应当理解，可以使用任何合适的离子传导材料，因为本公开内容不仅限于这些材料。
53.在一些实施方案中，上述离子传导材料可以用于形成固态电解质层。或者，这些材料可以与一种或更多种另外的材料例如电化学材料、隔离件材料、导电材料和/或任何其他合适的材料混合以增加该层的离子传导性。
54.如上所述，在一些实施方案中，隔离件层可以形成在先前沉积的材料层例如电化学电池的电极上。在这样的实施方案中，隔离件可以由任何合适数量的材料(包括但不限于聚乙烯、聚丙烯或其他聚合物)形成。在另一些实施方案中，隔离件层可以由与聚合物混合的陶瓷颗粒形成。在这样的实施方案中，陶瓷颗粒可以在喷洒沉积过程期间与聚合物组合。
例如，可以使用将聚合物颗粒与陶瓷颗粒预混合，或者将聚合物颗粒与陶瓷颗粒气相混合并共沉积。或者，可以在喷洒沉积之前用聚合物预涂覆陶瓷颗粒。
55.可以与所公开的方法和系统一起使用的合适类型的粘合剂可以包括但不限于任何合适的热塑性聚合物。应当注意，使用本文所述的方法和系统在不使用溶剂的情况下沉积材料层可以使得能够使用可以改善所得电化学电池的特性但是在基于溶剂的沉积过程通常不使用的粘合剂材料。例如，可以使用比典型粘合剂更加离子传导和/或导电的但不容易溶解在典型溶剂中的粘合剂以形成经预涂覆的颗粒。因此，合适的聚合物可以包括但不限于聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚四氟乙烯(ptfe)、苯乙烯-丁二烯(sbr)、聚环氧乙烷(peo)、聚乙炔、聚亚苯基、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚苯硫醚，和/或以上的组合。
56.根据所使用的具体粘合剂，可以期望的是，增加所使用的粘合剂材料的离子传导性。因此，在一些实施方案中，可以将离子传导盐溶解在粘合剂中以提高离子传导性。在一个这样的实施方案中，可以将锂盐溶解在热塑性粘合剂材料中。在这样的实施方案中，热塑性粘合剂材料可以对应于本文提到的任何聚合物并且可以包含溶解在其中的锂盐。合适的锂盐包括但不限于liclo4、libf4、lipf6、liasf6、litf、litfsi、libeti、lictfsi、libob、litdi、lipdi、lidcta和lib(cn)4。在一个具体实施方案中，可以将锂盐溶解在peo中以形成peo-lix。当然，根据与粘合剂一起使用的电化学电池的特定化学物质，可以使用其他类型的盐以及包含非基于锂的盐。
57.如上所述，在一些实施方案中，粘合剂可以作为与另外的材料共喷洒的单独的粉末在材料层的喷洒沉积期间施加，和/或粘合剂可以预涂覆在期望材料的颗粒上。在任一情况下，可以在材料层中包含任何合适量的粘合剂以提供期望的传导性与用于将材料层粘合到基底或下面的材料层的粘合剂材料特性的组合。因此，包含粘合剂的材料层可以包含大于或等于1％、大于或等于10％、大于或等于20％的部分的粘合剂，或者任何其他合适部分的粘合剂。相应地，材料层可以以小于或等于40％、小于或等于30％、小于或等于20％、小于或等于10％的部分，或者任何其他合适的部分包含粘合剂。考虑到了上述范围的组合，包括例如具有1％至40％或等于1％和40％、1％至10％或等于1％和10％的部分的粘合剂，或者大于或小于上述范围的任何其他合适部分的粘合剂的材料层，因为本公开内容不限于此。
58.与本文所述的喷洒沉积系统和方法一起使用的颗粒可以具有包括微米颗粒和/或纳米颗粒的任何合适的尺寸。例如，颗粒可以具有大于或等于10nm、大于或等于50nm、大于或等于100nm、大于或等于250nm、大于或等于1μm、大于或等于100μm或者任何其他合适尺寸的最大横向尺寸(例如最大直径)。类似地，颗粒可以具有小于或等于300μm、小于或等于250μm、小于或等于100μm、小于或等于1μm、小于或等于250nm或者任何其他合适尺寸的最大横向尺寸。考虑到了上述范围的组合，包括例如最大横向尺寸为10nm至300μm或等于10nm和300μm的颗粒。当然，尺寸大于和小于上述那些的颗粒也都被考虑到了，因为本公开内容不限于此。
59.如本文所用，术语涂覆、涂层、预涂覆以及其他类似的术语概括地可以指施加到颗粒的外表面的材料层。此外，这种材料涂层可以完全涂覆单个颗粒和/或所述涂层可以施加至颗粒的至少一部分使得颗粒没有被完全涂覆或包封。此外，涂层或包封物可以施加到单个颗粒上，或者可以在单个外壳或涂层内涂覆或包封有多个颗粒。例如，可以包封或涂覆多个颗粒例如两个或三个颗粒使得它们形成单个更大的颗粒。因此，应当理解，包括经涂覆的
颗粒的多个颗粒可以对应于其中各颗粒被单独涂覆的实施方案、其中数个颗粒被涂覆使得它们形成更大的组合颗粒的情况、仅部分被包封的颗粒、被完全包封的颗粒、以及这些类型的颗粒的组合。
60.转向附图，更详细地描述了具体的非限制性实施方案。应理解，关于这些实施方案描述的各种系统、组件、特征和方法可以单独使用和/或以任何期望的组合使用，因为本公开内容不仅限于本文描述的具体实施方案。
61.图1是用于在基底上形成层的喷洒沉积系统100的一个实施方案的侧面示意图。特别地，图1的喷洒沉积可以配置成形成包含阳极材料或阴极材料的电池电极。如图1所示，喷洒沉积系统包括用于使基底101(例如金属箔)移动通过系统的传送器。例如，在所描绘的实施方案中，传送器可以包括第一辊102a和第二辊102b，基底悬置在第一辊102a和第二辊102b之间。第一辊和第二辊配置成使基底从一个辊移动到另一个辊(例如，从第一辊移动到第二辊或从第二辊移动到第一辊)。在任一情况下，基底从一个辊退绕并卷绕到另一个辊上使得材料必要时可以以连续过程或半连续过程沉积。然而，还考虑到了其中在不使用辊的情况下使基底移动通过喷洒沉积系统的实施方案，因为本公开内容不限于此。喷洒沉积系统还包括至少一个喷洒器104，所述至少一个喷洒器104指向基底以在其上沉积材料。例如，在期望同时在基底的两侧上沉积材料的实施方案中，可以将两个喷洒器104设置在基底的相反侧以在单个过程中将材料沉积到基底的两个表面上。在任一情况下，可以将喷洒器布置为喷枪或能够使粉末雾化并且在一些实施方案中适当地使其带电然后将其喷洒到基底的表面上而用于粉末涂覆过程的任何其他合适的装置。
62.在上述实施方案中，喷洒器各自连接到储存器106，该储存器容纳用于沉积在基底上的粉末材料。在一些实施方案中，储存器可以对应于流化床、venture雾化器、wright粉尘进料器、或能够使干粉气溶胶化和/或以其他方式将干粉末输送到喷洒器的其他适当装置。如将参照图2进一步讨论的，喷洒器可以使从喷枪喷射的颗粒带电，这可以促进颗粒均匀分布在基底的被喷洒器对准的整个区域上并粘附到该区域上。
63.如前所述，粉末材料可以包括用于形成电化学电池内的一个或更多个层的任何合适的材料，所述一个或更多个层包括但不限于阳极层、阴极层、隔离件层、和/或固体电解质层。这些材料可以包括离子传导材料、电化学材料、隔离件材料、导电材料、粘合剂、前述材料的组合、和/或任何其他合适的材料。此外，根据于特定材料，材料可以单独沉积、与粘合剂混合，和/或材料可以用粘合剂预涂覆。
64.如图1的实施方案中所示，喷洒沉积系统还包括分别与第一掩蔽件致动器110a和第二掩蔽件致动器110b连接的第一掩蔽件108a和第二掩蔽件108b。根据图1的实施方案，第一掩蔽件和第二掩蔽件配置为夹持件，其在喷洒沉积过程期间封闭基底101的上表面和下表面上以选择性地抓住并覆盖基底的区域以使它们保持裸露。然而，也考虑到了其中第一掩蔽件和第二掩蔽件仅应用于基底的单侧的实施方案。第一掩蔽件和第二掩蔽件的位置通过致动器控制，使得掩蔽件可在其与基底接触的第一位置与其不与基底接触的第二位置之间移动。例如，第一掩蔽件致动器和第二掩蔽件致动器可以使第一掩蔽件和第二掩蔽件移动更靠近基底或移动更远离基底。第一掩蔽件致动器和第二掩蔽件致动器可以为机电致动器(例如，线性致动器、伺服电机、dc电机、无刷电机等)、气动致动器、液压致动器、和/或适合于使掩蔽件相对于基底移动的任何其他合适的致动器。第一掩蔽件致动器和第二掩蔽件
致动器通过第一掩蔽件致动器控制器112a和第二掩蔽件致动器控制器112b控制，它们可以控制掩蔽件致动器所采用的电、空气和/或液压流体的供应以使掩蔽件移动成与基底接触或移动成不与脱离接触。当然，在另一些实施方案中，喷洒沉积系统可以采用单个掩蔽件致动器控制器或控制任何合适数量的掩蔽件致动器的任何其他合适数量的掩蔽件致动器控制器，因为本公开内容不限于此。此外，这些控制器可以包括至少一个硬件处理器和至少一个相关联非暂时性计算机可读存储介质，所述至少一个相关联非暂时性计算机可读存储介质存储在由至少一个硬件处理器执行时控制系统的致动器和其他组件以执行本文所述的方法的处理器可执行指令。
65.根据图1的实施方案所示，第一掩蔽件108a和第二掩蔽件108b配置成使由相关电源供应的电流在第一掩蔽件和第二掩蔽件之间传递通过基底101以对在一个或更多个喷洒器104指向的区域中的掩蔽件之间的基底进行电阻加热。即，电流通过基底与基底的内部电阻结合在基底中的在第一掩蔽件与第二掩蔽件之间的区域中在基底中产生内热。例如，当掩蔽件与基底接触以掩蔽基底的裸露区域免受喷洒颗粒影响时，第一掩蔽件和第二掩蔽件可以配置成用作与基底电接触的电极。根据特定实施方案，第一掩蔽件和第二掩蔽件可以由任何合适的导电材料构成，或者可以包括一个或更多个导电部分，使得电流可以经由第一掩蔽件和第二掩蔽件传递通过基底。应注意，电流可以以任何合适的方向传递通过基底。也就是说，在一些实施方案中，电流可以从第一掩蔽件108a传递到第二掩蔽件108b，在另一些实施方案中，电流可以从第二掩蔽件传递到第一掩蔽件，因为本公开内容不限于这种方式。此外，第一掩蔽件和第二掩蔽件的与基底接触的导电部分可以适当地设置尺寸，以便避免在基底上因电流集中而形成热点，并促进均匀的电阻加热。例如，在一个实施方案中，尽管也考虑到了较小的电接触尺寸，但第一掩蔽件和第二掩蔽件的导电部分可以跨越基底的整个宽度以减轻潜在的热点形成。在一些实施方案中，掩蔽件致动器控制器112a、112b也可以选择性地使电流传递到第一掩蔽件108a和第二掩蔽件108b，因此可以减少不相干的控制器的数量。当然，可以使用任何合适数量的独立或组合的控制器使电流传递通过掩蔽件，因为本公开内容不限于此。
66.虽然实施方案图1使用第一掩蔽件和第二掩蔽件作为电极以使电流传递通过基底，但是应注意，可以采用任何合适的电极布置来使电流传递通过基底。例如，在不同位置的导电辊或导电刷可以使电流传递通过基底。例如，在一些实施方案中，导电辊或导电刷可以使电流传递通过基底和通过喷洒器沉积的一个或更多个材料层。即，电流可以经由与设置在基底上的材料层电接触的导电辊或导电刷而传递到下面的基底中或从下面的基底传出。在一个这样的实施方案中，可以使用压延辊来经过材料层使电流传递到基底中或从基底中提取电流。在该实施方案中，可以使用另外的辊或刷来在基底的尚未经历喷洒沉积的位置处使电流传递到基底中或从基底直接提取电流。当然，可以采用任何合适的电阻加热布置，因为本公开内容不限于此。
67.如图1所示，喷洒沉积系统100还可以包括一对压延辊114，其可用于将沉积的材料层压实。压延辊可以是经加热的并且在基底通过该对压延辊之间时向基底和可以设置在基底上的任何材料层施加足够高的压力以将层压实至期望厚度并使该层与基底结合。因此，在沉积的材料层传递通过压延辊之后，材料层除了比未经压延的层更密实之外，还可以具有均匀的密度和厚度。在一些实施方案中，可以使用压延辊来同时将多个材料层压实。
68.图2是图1的喷洒沉积系统100在材料沉积过程期间的侧面示意图。如图2所示，第一掩蔽件108a和第二掩蔽件108b已经移动成与基底101接触以掩蔽(即，覆盖)基底的在基底两侧上的裸露区域，使得沉积的材料不积聚在裸露的掩蔽区域上。然而，再一次，也考虑到了其中材料层沉积在基底的单侧上并且使用单对掩蔽件的实施方案。当掩蔽件处于夹紧位置时，控制基底101在第一辊102a与第二辊102b之间延伸的移动的第一辊102a和第二辊102b保持静止。如前所述，第一掩蔽件和第二掩蔽件可以配置为电极，并且在图2所示的夹紧状态下经由基底彼此电连通。一旦适当地被定位，电流就传递通过第一掩蔽件和第二掩蔽件以对第一掩蔽件与第二掩蔽件之间的基底进行电阻加热。如图2所示，定位在基底的在掩蔽件之间的目标区域的相反侧上的两个喷洒器104使第一颗粒200带电并雾化，然后朝向基底的相反暴露表面喷洒第一颗粒。第一颗粒从储存器106进给到喷洒器。喷洒沉积过程可以持续直到在第一掩蔽件与第二掩蔽件之间的基底上已经沉积合适量的第一颗粒。沉积层的厚度可以通过从喷枪射出的材料的沉积速率、沉积时间、和/或其他适当的控制参数来控制。在一些实施方案中，可以选择经由第一掩蔽件和第二掩蔽件施加到基底的电势使得带电颗粒被吸引朝向基底。例如，可以用大的负电势或正电势使带电颗粒带电并且通过第一掩蔽件和第二掩蔽件施加的电势可以较低和/或与带电颗粒的电势相反，使得带电颗粒在被喷洒时被吸引并粘附到基底上。在一个实施方案中，第一掩蔽件和第二掩蔽件中的一者可以接地，使得基底的与接地掩蔽件相邻的至少一部分也接地。
69.如上所述，根据将何种类型的材料喷洒到基底上以形成沉积层，可以使用所描述的过程形成不同类型的结构。例如，可以使用所公开的系统来沉积电极层、隔离件层、固态电解质层、导电层、和/或任何其他合适的材料层。因此，虽然上面描述了几种可能的实施方案，但是应当理解，当前公开的材料和过程不应仅仅限于这些类型的应用和结构。
70.应注意，虽然在图1至图2中示出了卷对卷喷洒沉积系统100，但是可以采用不包括第一辊102a和第二辊102b的替代喷洒沉积系统。在一个这样的实施方案中，第一掩蔽件108a和第二掩蔽件108b可以配置成在通过喷洒器104喷洒沉积期间将基底保持静止。即，可以使用第一掩蔽件和第二掩蔽件来选择性地抓住被定位在掩蔽件之间并通过掩蔽件保持在适当位置的单个基底，使得可以不连续地进行喷洒沉积过程。
71.图3是图1的喷洒沉积系统100在第一材料层202已经沉积在基底101上之后的材料沉积过程期间的侧面示意图。如图3所示，已经由喷洒器104在基底上沉积了期望厚度的材料层。第一掩蔽件108a和第二掩蔽件108a已经移动到释放位置，使得它们远离基底的表面，使得基底可以在掩蔽件之间横向移动通过系统。即，在图3的实施方案中，第一掩蔽件致动器110a和第二掩蔽件致动器110b分别使第一掩蔽件和第二掩蔽件移动远离基底并与基底不接触。如与第二辊102b相邻的箭头所示，当第一掩蔽件和第二掩蔽件不与基底接触时，第一辊102a和第二辊102b可以旋转，或者可以操作另外的合适的传送器构造，以使基底移动通过系统。在开放配置中掩蔽件可以适当地远离基底，以避免在基底移动时接触沉积的层。在所描绘的实施方案中，第一辊和第二辊相对于页面顺时针旋转以将基底从第一辊退绕并将基底卷绕在第二辊上，但是本公开内容不对基底移动通过系统的方向和/或方法进行限制。因此，第一辊和第二辊使沉积的材料层朝向压延辊114移动以对沉积的材料层进行压延。
72.图4是图1的喷洒沉积系统100在图3所示的状态之后的材料沉积过程期间的侧面
示意图。如图4所示，第一沉积的材料层通过压延辊114进给，使得在第一材料被压实时形成经压延的材料层204。在一些实施方案中，可以将压延辊加热以促进沉积的材料层相对于基底的压实和结合。如图4所示，在第一沉积的材料层移动经过第二掩蔽件108b时，第一辊102a和第二辊102b可以使基底停止，使得可以在基底上沉积另一第一材料层。即，在首先被第一掩蔽件108a覆盖的裸露区域与第二掩蔽件108b对准时，可以使基底停止并且移动第一掩蔽件和第二掩蔽件以抓住基底。第一掩蔽件致动器110a和第二掩蔽件致动器110b可以使第一掩蔽件和第二掩蔽件朝向基底移动并与基底接触，使得覆盖基底的裸露区域。如图4所示，喷洒器104可以在第一掩蔽件和第二掩蔽件遮挡裸露区域免受颗粒沉积并使电流传递通过基底以对基底进行电阻加热的同时，将来自储存器106的带电第一颗粒200沉积到基底的两侧上。因此，图1至图4的喷洒沉积系统将材料层顺序地沉积到基底上，所述材料层被由掩蔽件遮挡的裸露区域隔开。如前所述，裸露区域可以帮助确保在喷洒器的目标区域中对基底进行一致的电阻加热，同时还提供裸露基底的区域，这有助于在后面的形成步骤期间切割基底和/或将电引线附接到基底上。
73.应理解，以上实施方案中描绘的压延辊114可以沿着延伸通过系统的基底的长度设置在系统内的任何适当位置处。例如，压延辊可以如图中所示定位，或者其可以定位在这样的位置处：使得当在掩蔽件之间定位基底的新目标区域时，压延辊可以位于基底的裸露区域上方以避免对沉积的材料层的一部分施加热和/或压力持续延长的时间。因此，压延辊不仅限于所描绘的位置。
74.图5是图1的喷洒沉积系统100在材料沉积过程期间的顶部示意图。图5中示出的状态对应于图4中示出的状态之后的状态，其中已经沉积多个第一材料层202并移动通过压延辊114以形成多个经压延的第一材料层204。经压延的第一材料层各自与相邻的经压延的第一材料层被基底的裸露区域118隔开，所述裸露区域118对应于被第一掩蔽件108a和第二掩蔽件108b覆盖的区域。将基底的下一个目标区域116在第一掩蔽件108a与第二掩蔽件108b之间对准以进行材料沉积，而先前沉积的第一材料层根据压延辊沿着基底长度的位置已经被部分和/或完全压延。此外，在该特定配置中，基底的先前被第一掩蔽件遮挡的部分现在与第二掩蔽件对准并被第二掩蔽件遮挡。
75.图6是图1的喷洒沉积系统100在图5所示的状态之后的顶部示意图。如图6所示，喷洒器104在邻近目标区域的裸露区域被第一掩蔽件108a和第二掩蔽件108b覆盖的同时朝向基底的目标区域喷洒第一颗粒以形成另一第一材料层202。第一掩蔽件和第二掩蔽件在喷洒过程期间可以与下面的基底接触，使得它们有效地覆盖下面的基底区域并且抑制喷洒的颗粒沉积在裸露区域上。如图6所示，第一掩蔽件和第二掩蔽件覆盖基底的整个宽度，然而也考虑到了其中掩蔽件部分地延伸横跨基底的宽度延伸和/或表现出不同的布置和/或形状的实施方案。在任一情况下，一旦使将掩蔽件放置成与基底接触，电流可以在第一掩蔽件与第二掩蔽件之间传递通过基底以对基底的目标区域进行电阻加热，同时从喷洒器104沉积第一颗粒。
76.图7示出了从图6起继续的过程。从图6示出的其中另外的第一材料层202沉积在基底的目标区域中的状态起，使第一掩蔽件108a和第二掩蔽件108b移动适当的距离而不与基底接触以便在基底移动时不干扰基底或沉积的材料层。然后操作第一辊102a和第二辊102b或其他合适的基底处理系统以使基底朝向压延辊114移动。一旦下一个目标区域116在第一
掩蔽件与第二掩蔽件之间对准，第一辊和第二辊就停止。从该状态起，可以使第一掩蔽件和第二掩蔽件移回成与基底在裸露区域处接触，使得可以沉积另外的材料层。该过程可以根据需要重复多次，以沿着基底的长度形成一系列顺序布置的沉积的材料层和裸露区域。
77.图8至图9分别是通过图1至图7的喷洒沉积系统生产的材料的顶部示意图和侧面示意图。如前所述，通过图1至图7的喷洒沉积系统生产的最终材料可以是具有沿基底长度定位的沉积材料层204和裸露区域118的交替区域的基底101。此外，在一些实施方案中，材料层为经压延的材料层，并且沉积的经压延的材料层各自可以通过裸露区域与其他经压延的材料层至少部分地隔开。因此，可以容易地沿着裸露区域将基底的片段隔开(即，切割)，从而生产不相干的电极，这些电极可以在后面的形成过程期间具有焊接、焊合或以其他方式连接到裸露区域内的基底的电引线。这样的材料可以极大地简化电池或其他电化学电池的制造，因为其消除了在压延和/或附接电引线之前从基底除去材料的另外的过程步骤。
78.图10至图13是其中多种材料被顺序沉积到基底上的喷洒沉积系统300的另一个实施方案的侧面示意图。与图1至图7的实施方案类似，图10中示出的沉积系统可以包括允许基底101连续地从一个辊退绕并卷绕到另一个辊上的第一辊302a和第二辊302b。如图10所示，喷洒沉积系统包括其中顺序沉积不同材料层的两个不同站点。喷洒沉积系统的第一站点包括与第一储存器306a连接的第一喷洒器304a，所述第一喷洒器304a将第一颗粒沉积在基底上。第一掩蔽件308a和第二掩蔽件308b也形成第一站点的一部分，并且配置成选择性地接触基底以覆盖裸露区域并在第一掩蔽件308a与第二掩蔽件308b之间限定基底的第一目标区域以进行材料沉积。如同图1至图7的实施方案，第一掩蔽件和第二掩蔽件分别通过第一掩蔽件致动器310a和第二掩蔽件致动器310b控制。第一掩蔽件致动器和第二掩蔽件致动器进而通过第一掩蔽件致动器控制器312a和第二掩蔽件致动器控制器312b控制。最后，第一站点可以包括在第一工作站点下游的第一组压延辊314a，第一组压延辊314a可以配置成一旦通过第一喷洒器304a沉积就将第一材料层压实。喷洒沉积系统的第二站点包括与第一站点的那些相似的组件。第二站点包括与第二储存器306b连接的第二喷洒器304b。第二站点还包括第三掩蔽件308c和第四掩蔽件308d，第三掩蔽件308c和第四掩蔽件308d在其间限定第二目标区域以将材料沉积到基底上。第三掩蔽件和第四掩蔽件可以分别与第三掩蔽件致动器310c和第四掩蔽件致动器连接，第三掩蔽件致动器310c和第四掩蔽件致动器进而通过第三掩蔽件致动器控制器312c和第四掩蔽件致动器控制器312d控制。最后，第二站点还可以包括在第二站点下游的第二压延辊314，其配置成将通过第二喷洒器沉积的第二材料层压实。因此，图10至图13的喷洒沉积系统配置成顺序地在基底上沉积两个单独的材料层并对其进行压延。当然，虽然以上描述了用于沉积两个层的两个站点，但是应当理解，系统可以包括用于顺序沉积任何数量的不同材料层的任何数量的沉积站点，因为本公开内容不限于包括在系统中的沉积站点的数量。
79.在图10所示的状态下，喷洒沉积系统处于未沉积材料层的起始状态。这样的状态可以在基底101的卷首次连接至第一辊302a和第二辊302b时存在。如图10所示，在该起始状态下，第一掩蔽件308a、第二掩蔽件308b、第三掩蔽件308c和第四掩蔽件308d中的每一者远离基底。
80.图11描绘了图11的在第一材料层202沉积期间的喷洒沉积系统。如图11所示，第一掩蔽件308a和第二掩蔽件308b已移动成接触基底。因此，基底的设置在第一掩蔽件和第二
掩蔽件下方的裸露区域被遮挡，使得这些区域在第一颗粒200从第一储存器306a进给并且从第一喷洒器304a朝向基底喷洒以在基底的相反侧上形成第一材料层202时保持为裸露的未涂覆状态。类似于图1至图7的实施方案，第一喷洒器304a可以使第一颗粒200带电，使得颗粒被吸引至基底并且均匀地分散在第一掩蔽件与第二掩蔽件之间。根据图10至图13的实施方案，基底可以配置成经电阻加热的。如图11所示，第一掩蔽件308a可以用作负的、接地的或低电势的电极，第二掩蔽件308b可以用作正的或高电势的电极，使得电流从第二掩蔽件到第一掩蔽件传递通过基底以对基底进行加热。因此，第一掩蔽件和第二掩蔽件都遮挡裸露区域免受材料沉积并且用作基底的加热器。当然，虽然图11的实施方案配置成使电流从第二掩蔽件传递到第一掩蔽件，但是在另一些实施方案中电流的方向可以是相反的(即，其中第一掩蔽件具有正的或高的电势以及第二掩蔽件具有负的、接地的或低的电势)，因为本公开内容不限于此。
81.一旦足够量的第一颗粒200已经沉积到第一材料层202中，喷洒沉积系统就进行到图12所示的状态。如图12所示，第一掩蔽件308a和第二掩蔽件308b已经通过第一掩蔽件致动器310a和第二掩蔽件致动器310b移动到相对于基底远离的不接触的位置。在第一辊302a和第二辊302b使第一材料层和基底朝向第二沉积站点平移经过第一压延辊314a时，第二掩蔽件308b可以与基底相距足够的尺寸以使第二掩蔽件不接触第一材料层202。第一辊和第二辊使基底移动直到基底的期望部分设置在第三掩蔽件308c与第四掩蔽件308d之间，第三掩蔽件308c和第四掩蔽件308d可以按照等于第一掩蔽件与第二掩蔽件之间隔开的距离的距离彼此布置并隔开。因此，在喷洒沉积系统进行到图13所示的状态时，第三掩蔽件和第四掩蔽件可以与基底的先前被第一掩蔽件和第二掩蔽件覆盖的相应裸露区域对准。
82.如图13所示，先前沉积的第一材料层202已经移动成在第三掩蔽件308c与第四掩蔽件308d之间对准。然后辊使基底停止，使得可以沉积另外的材料层并且可以使掩蔽件移动成在基底的与掩蔽件对准的裸露部分中接触基底。如图13所示，第三掩蔽件308c和第四掩蔽件308d已经分别通过第三掩蔽件致动器310c和第四掩蔽件致动器310d移动成与基底101接触，使得基底被第三掩蔽件和第四掩蔽件抓住。同样，第一掩蔽件308a和第二掩蔽件308b也通过第一掩蔽件致动器310a和第二掩蔽件致动器310b移动成与基底的另一部分接触。因此，在颗粒从第一喷洒器304a和第二喷洒器304b沉积到基底上的同时，第一掩蔽件、第二掩蔽件、第三掩蔽件和第四掩蔽件中的每一者与基底的相应部分直接接触并遮挡基底的相应部分。如图13所示，第一喷洒器将第一颗粒200沉积到基底的相反侧上以在基底上形成另外的第一材料层。同时，第二喷洒器304b将从第二储存器306b进给的第二颗粒206沉积到相对的经压延的第一材料层204上以在基底的相反侧上形成第二材料层208。在随后使该层朝向第二辊302b平移通过系统时，可以使基底以及第一层和第二层在卷绕到第二辊上之前传递通过第二压延辊314b。
83.如图13所示，可以在单独的站点同时沉积多个材料层。如前所述，在颗粒沉积在基底上时，可以在目标区域中对基底进行电阻加热。根据图10至图13的实施方案，第三掩蔽件308c和第四掩蔽件308d可以配置为电极，其使电流在喷洒沉积系统的第二站点处传递通过基底。然而，为了避免在相邻沉积系统之间(例如在第二掩蔽件与第三掩蔽件之间)对基底进行电阻加热，第三掩蔽件和第四掩蔽件可以使电流在与第一掩蔽件308a和第二掩蔽件308b的电流方向相反的方向上传递。即，如图13所示，第二掩蔽件308b和第三掩蔽件308c可
以配置为正的或高电势的电极，而第一掩蔽件308a和第四掩蔽件308d可以配置为负的、接地的或低电势的电极。因此，电流可以分别从第二掩蔽件或第三掩蔽件以相反的方向向外朝向第一掩蔽件或第四掩蔽件传递。因此，在第一站点与第二站点之间的彼此相邻的掩蔽件可以具有相等的电势，使得电流不会从第三掩蔽件传递到第二掩蔽件。因此，与对整个基底进行加热相反，这种掩蔽件布置可以允许电流仅在经受颗粒沉积的目标区域中传递通过基底。这样的配置可以减少能耗或以其他方式提高喷洒沉积过程的效率。除了上述之外，在顺序定位的沉积站点之间不使用辊，在将材料喷洒到基底的两个或更多个相邻的目标区域上的实施方案中，可以在相邻目标区域之间设置单掩蔽件并且该单掩蔽件由于使用沿着基底的长度定位的交替的高电势掩蔽件和低电势掩蔽件而可以用作用于对两个目标区域进行加热的电极。
84.鉴于以上，应注意，掩蔽件可以布置为具有任何合适的正电势、负电势、相对电势或接地电势以便隔离电流通过基底的目标区域的通道。此外，在另一些实施方案中，可以向喷洒沉积系统添加另外的站点，其中相邻站点中的掩蔽件共享等同或相似的电势以便抑制电流传输通过站点之间的基底。然而，在一些实施方案中，对于特定的站点可以不隔离电流，并且可以对基底的任何期望部分(例如任何长度)以及可能地整个基底进行电阻加热，因为本公开内容不限于其中对基底的电阻加热受限于在系统的一个或更多个沉积站点的范围内的实施方案。
85.如图13所示，该过程可以继续以进行沉积循环并且循环地使基底移动通过系统，直到基底的供应耗尽。即，第一掩蔽件308a、第二掩蔽件308b、第三掩蔽件308c和第四掩蔽件308d可以移动成与基底不接触，并且第一辊302a和第二辊302b可以进给经过第一压延辊314a的第一材料层202和经过第二压延辊314b的第二材料层208。因此，在第二材料层被压延之后，可以将其卷绕到第二辊302b上。在下一个未经涂覆的第一材料层202在第三掩蔽件与第四掩蔽件之间对准时，第一辊和第二辊可以使基底停止，使得可以重复图14的状态。因此，喷洒沉积系统可以通过使基底前进、停止、沉积材料层并再次使基底前进来进行半连续过程。所得到的形成的材料可以具有通过基底的裸露区域隔开的具有第一材料层202和设置在第一材料层的顶部上的第二材料层208的一系列区域。
86.虽然图10至图13的实施方案示出具有在使基底101在站点之间移动之后顺序沉积材料层的多个站点，但在另一些实施方案中，所述站可以组合成其中在不使基底移动的情况下沉积多个材料层的单个站点。例如，在一些实施方案中，可以将多个材料储存器连接到一个或更多个喷洒器，使得可以在不使基底移动或没有接触基底的任何掩蔽件的情况下沉积第一材料层然后可以随后沉积第二材料层。在另一个实施方案中，与单独的储存器连接的多个喷洒器可以彼此靠近，使得两者有效地对准基底的同一区域。在该实施方案中，第一喷洒器可以沉积第一材料层并且第二喷洒器可以在不使基底移动的情况下将第二材料层沉积在第一材料层的顶部上。当然，喷洒沉积系统可以使用任何合适数量的站点、喷洒器、储存器和掩蔽件，因为本公开内容不限于此。
87.图14至图15分别是通过图10至图13的喷洒沉积系统生产的材料的顶部示意图和侧面示意图。如图14至图15所示，经压延的第二材料层208设置在经压延的第一材料层204的顶部，第一材料层204设置在基底101的相反侧上。经压延的第一材料层和第二材料层的各部分与相邻的沉积材料部分通过基底的裸露区域118分开。如前所述，这样的布置改进了
制造过程，其中有望容易地将材料层的片段隔开和/或将基底接合至另外的结构例如电引线(例如，通过焊接或焊合)。
88.在一些实施方案中，图14至图15的材料可以用于形成多个单独的电极。在该实施方案中，经压延的第一材料层204可以使用电化学材料(即，阳极材料或阴极材料)形成。在这样的实施方案中，经压延的第二材料层210可以为隔离件层和/或固态电解质层。在另一些实施方案中，第一经压延的材料层还可以包含粘合剂和/或固态电解质。当然，可以使用任何合适的材料或材料的混合物来形成经压延的第一材料层和第二材料层，因为本公开内容不限于此。
89.图16至图17是通过喷洒沉积系统生产的材料的一个实施方案的顶部示意图和侧面示意图。图16至图17的材料与图14至图15的材料相似，具有经压延的第一材料层204和第二材料层210。此外，可以在定位在基底的相反侧上的第二材料层的顶部上设置经压延的第三材料层214。在一个实施方案中，第一材料层204可以包含电化学材料以形成第一电极层(例如阳极或阴极)。相应地，第二材料层210可以为用于形成固态电解质的离子传导材料或用于形成隔离件层的隔离件材料。第三材料层可以为包含与第一电极层的电化学材料不同的电化学材料的第二电极层。这样的布置对于在用于随后的电池形成过程中之前在单个基底上形成多个电池电极可以是有用的。当然，虽然上面讨论了特定的材料层，但是可以以任何期望的顺序和以任何数量的层沉积任何材料或材料混合物，因为本公开内容不限于此。
90.图18至图21是喷洒沉积系统400在材料沉积过程期间的又一实施方案的侧面示意图。与之前描述的进行非连续过程或半连续过程的实施方案相比，图18至图21的喷洒沉积系统配置成在基底101不断地从第一辊402a退绕并卷绕到第二辊402b上的连续过程中在基底上形成材料层。如图18所示，喷洒沉积系统包括与第一储存器406a连接的朝向基底的第一目标区域中的相反表面直接喷洒材料的第一喷洒器402a和与第二储存器406b连接的朝向基底的第二目标区域中的相反表面直接喷洒材料的第二喷洒器404b。第一喷洒器和第二喷洒器分别递送第一颗粒和第二颗粒。喷洒沉积系统还包括通过第一掩蔽件致动器410a和第二掩蔽件致动器410b控制的第一掩蔽件408a和第二掩蔽件408b。第一掩蔽件致动器和第二掩蔽件致动器可操作地连接到轨道412，轨道412配置成允许掩蔽件与基底同步移动同时保持与基底接触以在沉积第一颗粒和第二颗粒时遮挡基底的裸露区域。在一些实施方案中，轨道412可以是连续的，使得随着基底从第一辊移动到第二辊，掩蔽件在系统内重复地再循环以掩蔽基底。掩蔽件致动器可以经由链、带或其他合适的结构连接，掩蔽件致动器保持各掩蔽件之间的预定距离，使得材料层以相等的长度片段沉积。当然，掩蔽件可以以任何合适的相等的、不相等的和/或可变的距离被隔开，因为本公开内容不限于此。如图18所示，第三掩蔽件408c和第三掩蔽件致动器410c沿着轨道在第一掩蔽件和第二掩蔽件之后。
91.根据图18所示的状态，第一掩蔽件408a和第二掩蔽件408b已经抓住基底101以有效地掩蔽基底的被掩蔽件遮挡的裸露区域。第一掩蔽件和第二掩蔽件在其间限定了基底的被沉积材料层的目标区域。如图18所示，在第一掩蔽件与第二掩蔽件之间的目标区域横穿第一喷洒器404a时，第一喷洒器将第一颗粒200沉积到基底上以形成第一材料层。当第一颗粒从第一储存器406a流出时，其可以通过第一喷洒器404a而带电，并被喷洒到基底上以形成第一材料层。基底、第一掩蔽件和第二掩蔽件可以以恒定速度从第一辊朝向第二辊移动。根据该实施方案，第一材料层的厚度可以通过从第一喷洒器404a排出的材料的沉积速率、
基底101的速度、和/或其他合适的控制参数来控制。在第一颗粒200从第一喷洒器射出时，基底可以通过传递通过第一掩蔽件和第二掩蔽件的电流而进行电阻加热。根据一些实施方案，以及如图18所示，掩蔽件可以布置成具有交替电势以确保电流传递通过各目标区域从而在其通过第一喷洒器404a和第二喷洒器404b中的一者的下方时对目标区域进行加热。更具体地，第一掩蔽件具有正的或另外地高的电势，而第二掩蔽件和第三掩蔽件具有负的、接地的或更低的电势，使得电流从第一掩蔽件流到第二掩蔽件和/或第三掩蔽件。即，在图18所示的状态下，电流从第一掩蔽件传递至第二掩蔽件并且从第三掩蔽件传递至第一掩蔽件。
92.图19描绘了从图18所示的状态起继续的喷洒沉积过程。如图19所示，已经沉积第一材料层202并且第一喷洒器404a已经停止喷洒。基底101、第一掩蔽件408a、第二掩蔽件408b和第三掩蔽件408c已经朝向第二辊402b进一步移动。一旦第三掩蔽件408c适当地邻近基底，第三掩蔽件致动器410c可以使第三掩蔽件移动成与基底接触以抓住基底并在第一掩蔽件与第三掩蔽件之间限定基底的另一个目标区域。如前所述，各掩蔽件限定了被覆盖或遮挡免受通过第一喷洒器404a和第二喷洒器404b喷洒的材料影响的裸露区域。
93.应注意，虽然在图18至图21的实施方案中采用了掩蔽件致动器，但是可以使用轨道使掩蔽件移动成与基底接触或不接触。例如，在一些实施方案中，轨道可以沿着轨道的特定部分使掩蔽件移动靠近基底并沿着轨道的另外的部分使掩蔽件移动进一步远离基底以控制掩蔽件相对于基底的相对移动。因此，这些轨道部分可以被布置成使得掩蔽件在沉积过程期间被动地与基底的要被掩蔽的区域接触和不接触。在一些实施方案中，可以将掩蔽件致动器与各种轨道形状组合以使掩蔽件相对于基底在任何期望的方向上移动，因为本公开内容不限于此。
94.图20从图19中示出的喷洒沉积系统400的状态起继续材料沉积过程。如图20所示，基底101、第一掩蔽件408a、第二掩蔽件408b和第三掩蔽件408c继续彼此同步朝向第二辊402b移动。第一掩蔽件、第二掩蔽件和第三掩蔽件各自与下面的基底保持接触并且保持其中基底被掩蔽件接触的裸露区域。在图20的状态中，基底的由第一掩蔽件和第二掩蔽件限定的目标区域邻近第二喷洒器404b，其相应地将来自第二储存器406b的第二颗粒206沉积到第一材料层202上以形成第二材料层208。同时，将基底的由第一掩蔽件和第三掩蔽件限定的目标区域定位成邻近第一喷洒器，其将第一颗粒200沉积到直接设置在基底上的第一材料层中。在沉积这些层中的每一者的同时，可以通过从第一掩蔽件408a传递到第二掩蔽件408b和第三掩蔽件408c二者的电流对基底进行电阻加热。当然，在另一些实施方案中，电流通道的方向可以是相反的并从第三掩蔽件和第二掩蔽件传递至第一掩蔽件，因为本公开内容不限于此。如图20所示，第四掩蔽件408d和第四掩蔽件致动器410d可以沿着轨道412在第三掩蔽件之后以在第三掩蔽件与第四掩蔽件之间限定又一个目标区域。
95.图21描绘了图20所示的状态之后的材料沉积过程。如图21所示，基底101、第一掩蔽件408a、第二掩蔽件208b、第三掩蔽件408c和第四掩蔽件408d已经进一步朝向第二辊402b移动。在第一掩蔽件与第二掩蔽件之间沉积第二材料层208已经完成并且第二掩蔽件已经通过第二掩蔽件致动器410b移动成不与基底接触。将基底的包括第二材料层208和第一材料层202的释放部分进给到压延辊414中，压延辊414在将基底卷绕到第二辊402b上之前，将第一材料层和第二材料层同时压实。在第二掩蔽件已经释放基底时，第四掩蔽件408d
已经通过第四掩蔽件致动器410d移动成与基底接触。因此，第三掩蔽件408c和第四掩蔽件408d可以在其间限定又一个目标区域以进行材料沉积。
96.虽然图18至图21中示出的实施方案描绘了对第一喷洒器404a和第二喷洒器404b定时使得材料突发地(即，非连续地)沉积，但在另一些实施方案中，第一喷洒器和第二喷洒器可以不断地沉积材料。即，在基底和掩蔽件从第一辊402a朝向第二辊402b移动时，第一颗粒和第二颗粒可以从第一喷洒器和第二喷洒器连续射出。根据该实施方案，在掩蔽件和基底通过喷洒器下方并且定位在期望范围内时，喷洒器可以将颗粒直接喷洒在基底上。然而，在这样的布置中，由于掩蔽件遮挡下面的基底，因此基底的裸露区域仍可以保持在掩蔽件下方。
97.图22是喷洒沉积系统500在连续材料沉积过程期间的又一个实施方案的顶部示意图。根据图22的实施方案，该喷洒沉积系统类似于图18至图21的喷洒沉积系统，不同之处在于该系统在不同的站点处顺序沉积三个材料层。如图22所示，该系统包括第一辊502a和第二辊502b，第一辊502a和第二辊502b通过在卷对卷过程中将基底从第一辊退绕并将基底卷绕到第二辊上来使基底101平移。该系统包括第一喷洒器504a、第二喷洒器504b和第三喷洒器504c，它们各自顺序地在基底上沉积不同的材料或材料混合物。该系统还包括布置在连续轨道512上的多个掩蔽件508和掩蔽件致动器510，连续轨道512允许掩蔽件以连续移动而移动成与基底接触或不接触。为清楚起见，将与基底接触的掩蔽件和掩蔽件致动器标记为第一掩蔽件508a、第一掩蔽件致动器510a、第二掩蔽件508b、第二掩蔽件致动器510b、第三掩蔽件508c、第三掩蔽件致动器510c、第四掩蔽件508d和第四掩蔽件致动器510d。如先前参照图18至图21的实施方案所述的，掩蔽件在其间限定目标区域以进行材料沉积，其中各目标区域通过基底的被掩蔽件遮挡的裸露区域而与相邻的目标区域隔开。根据图22的实施方案，第一掩蔽件508a和第三掩蔽件508c配置为接地的、负的或另外地低电势的电极。相反，第二掩蔽件508b和第四掩蔽件508d配置为正的或另外地高电势的电极，使得电流分别从第二电极和第四电极流向第一电极和第三电极，以在通过各喷洒器沉积材料时对基底进行电阻加热。
98.如图22所示的实施方案，喷洒沉积系统沉积三个不同的材料层，所述三个不同的材料层在被卷绕到第二辊502b上之前被同时压延。即，在基底通过第一喷洒器504a时，在基底上形成第一材料层202。在基底继续并邻近第二喷洒器504b定位时，第二喷洒器将第二材料层208沉积在第一材料层的顶部上。继续，基底移动成邻近第三喷洒器504c，其将第三材料层212沉积在第二材料层的顶部上。在沉积第三材料层之后，最靠近压延辊514的掩蔽件(其在图22所示的状态下为第四掩蔽件508d)移动成不与基底接触并且包括三个层的基底被传递通过压延辊514。在该三个层被压延时，它们同时被压实从而得到卷绕在第二辊502b上的经压延的三层复合材料。如前所述，该三个层可以包含任何期望的材料或材料的混合物，因为本公开内容不限于此。
99.应注意，虽然参照图22的实施方案示出并描述长圆形轨道，但应理解，轨道可以具有任何合适的形状，并且可以使用任何数量的轨道来处理系统的掩蔽件，因为本公开内容不限于系统内任何特定数量和/或布置的轨道。此外，在一些实施方案中，喷洒沉积系统可以包括与多个喷洒器相关联的多个短轨道。在该实施方案中，掩蔽件可以移动至轨道的起始位置，接触基底并与基底同时移动直到轨道的末端。在掩蔽件到达轨道的末端时，掩蔽件
可以移动成不与基底接触并在与基底的行进方向相反的方向上行进以返回到轨道的起始位置。因此，所公开的系统可以包括任何合适的轨道类型和/或轨道数量，因为本公开内容不限于此。
100.图23是喷洒沉积系统100在材料沉积过程期间的又一个实施方案的侧面示意图。图23的实施方案与图1至图7的实施方案类似，不同之处在于喷洒沉积系统使用多个辐射加热器120对基底进行加热而不是对基底进行电阻加热。如图23所示，辐射加热器可以设置在基底101的一侧或两侧上，使得它们朝向基底辐射热，使得在第一颗粒200从喷洒器104沉积在基底上时基底被有效地加热。
101.图24是喷洒沉积系统100在材料沉积过程期间的又一个实施方案的侧面示意图。如同图23的实施方案，图24的喷洒沉积系统采用辐射加热器，在第一颗粒200沉积在基底上时，该辐射加热器将热辐射至基底101。与图23的实施方案相反，辐射热被导向基底的第一侧而第一颗粒沉积在与第一侧相反的第二侧上的第一材料层202中。这样的布置与在将基底移动至目标区域内之前对基底进行加热的加热器相比可以促进在目标区域内对基底更加一致地进行加热。
102.应理解，本文描述的各种实施方案的各方面可以组合或替换。此外，本文公开的喷洒沉积系统的示例性实方案可以将单层或材料层沉积到基底的单侧上或基底的两个相反侧上。此外，所公开的喷洒沉积系统可以作为非连续过程、半连续过程或连续过程的一部分将材料层沉积在基底上。所公开的喷洒沉积系统也可以采用使单个掩蔽件移动成与基底接触或不接触的致动器或者同时使多个掩蔽件移动的组合致动器。最后，所公开的喷洒沉积系统可以在单个站点处在不同的时间顺序沉积多个材料层和/或在不同的物理隔开的沉积系统处顺序沉积多个材料层，因为本公开内容不限于此。
103.虽然已经结合多个实施方案和实例描述了本教导，但是本教导不旨在限于这样的实施方案或实例。相反，如本领域技术人员将理解的，本教导涵盖各种替代方案、修改方案和等同方案。因此，前述描述和附图仅作为实例。