铜箔的抗拉强度、伸长率、表面粗糙度、表面质量、厚度均匀性、抗氧化性和耐腐蚀性均会显著影响锂电池的良品率、电池容量、内阻和循环寿命,随着市场对铜箔性能要求的不断提升,锂电铜箔经历了从多孔型电解铜箔、涂碳铜箔、高性能铜箔到超薄铜箔的发展。
近年来,能进一步提升电池能量密度、减轻电池重量、降低制造成本、提升安全性的复合铜箔产业化进程加速,有望成为未来负极集流体的主要材料。
长按识别二维码关注公众号,点击公众号下方菜单栏左侧“微信群”,申请加入群聊
1)磁控溅射对高分子膜进行活化。由于PET/PP表面不导电,无法直接进行电镀,需要先对高分子材料进行表面处理、活化,溅射形成方阻小于2Ω(厚度约为30nm-70nm)的金属铜膜;
2)水介质电镀加厚金属层至实现导电功能。在磁控溅射形成基础铜膜后,通过水介质电镀的方法将两边铜层分别增厚至1µm左右,实现集流体导电的功能,与传统铜箔工艺上具有相通性。
磁控溅射原理示意图
腾胜科技--复合铜箔真空镀膜设备
水介质电镀是指PET基膜经过磁控溅射(真空蒸镀)后有导电性,在电镀液中正反两面通电,进行金属化沉积。
具体来说,将待镀件接通阴极放入电解质溶液(例如硫酸铜)中,将金属板接通阳极(例如铜球),在外界直流电的作用下,金属铜以二价铜离子的形式进入镀液,并不断迁移到阴极表面发生还原反应,在阴极上得到电子还原成金属铜,逐步在镀件上形成金属铜镀层。水电镀速度快,生产效率高,微米级镀铜可以一次成型。
水介质电镀原理示意图
东威科技--双边夹卷式水平连续镀膜设备
2. 三步法:磁控溅射+真空蒸镀+水介质电镀
在磁控溅射后增加真空蒸镀环节,目的是提高沉积速度,真空蒸镀的沉积速度是磁控溅射的3-4倍,可以快速补足铜膜到适合电镀的厚度。
代表企业:重庆金美,万顺新材等。
真空蒸镀是一种物理气相沉积(PVD)方法,把金属熔化成液态,形成金属蒸汽开始挥发,然后把蒸汽中铜原子冷凝在PET表面沉积和成长。
真空蒸镀原理示意图
爱发科--卷绕蒸镀设备
两步法和三步法的基本原理相同,但具体的性能、工艺成本、良率有所差别:
两步法 | 三步法 | |
性能 | 较好 | 真空蒸镀颗粒更大、均匀度改善有限、存在烫损基膜的风险 |
良率 | 较好 | 真空蒸镀存在高温烫伤PET基底问题 |
生产效率 | 相对慢 | 较好 真空蒸镀沉积效率更高,可以更快沉积至种子铜层厚度 |
生产成本 | 相对低 | 三步法新增蒸镀设备(预计800万元/台) |
3. 一步法:全湿法
通过对基膜进行清洗、粗化,提升表面粗糙度,然后以化学沉积的方式(不通电)在薄膜基材表面覆盖一层均匀的金属铜层。
代表企业:三孚新科等。
三孚新科--一步法复合铜箔电镀设备
4. 一步法:全干法
使用纯磁控溅射工艺或开发磁控溅射和真空蒸镀一体机镀铜,通过多靶材、多腔体提高效率。
代表企业:浙江东尼、汉嵙新材、道森股份(深圳洪田)等。
浙江东尼--3.5代新能源复合箔材3腔1体真空沉积机
一步法可以提升良率、均匀性、自动化水平以及沉积纯度。一步法工艺通过化学反应沉积/纯真空镀铜,不通电,省去水电镀环节,可以解决边缘效应,从而提升均匀性,使得幅宽做得更宽。
一步法不需要夹杂有机添加剂,沉积的是纯铜,纯度更高。一步法自动化程度高,提升良品率。但目前尚处于实验室研发阶段,速度较慢,成本较高。
资料来源:腾胜科技,东威科技,爱发科,三孚新科,浙江东尼,东吴证券,财信证券等
艾邦搭建有锂电池铜箔铝箔微信群,包括铜箔,铝箔,原材料等材料企业以及铜箔铝箔生产过程中的设备厂商,欢迎大家申请加入。
长按识别二维码关注公众号,点击公众号下方菜单栏左侧“微信群”,申请加入群聊
推荐活动
【邀请函】 第二届动力电池复合集流体大会(2023年4月27-28日 苏州)
序号 | 议题 | 演讲企业 嘉宾 |
1 | 英联复合集流体产业化进展 | 英联股份 武俊伟 副总 |
2 | 复合集流体布局企业解析 | 江苏亨通 李华清 CTO |
3 | 低成本开发生产复合集流体 | 浙江东尼电子 戴兴根 研发副总 |
4 | 高性能薄膜材料在集流体中的应用 | 双星新材 葛林 副总 |
5 | 复合集流体制备技术及装备 | 腾胜科技 朱刚毅 总裁 |
6 | PVD技术助力复合集流体降本增效 | 广东汇成真空 李志方 副总 |
7 | RtR真空蒸发技术在复合集流体中的应用 | 爱发科 唐振勇 高级研究员 |
8 | 真空镀膜机与关键零部件 | 宇泽机电 李泽仁 董事长 |
9 | 复合铜箔镀膜用溅射靶材概述 | 合纵新材 吴丽君 董事长 |
10 | 溅射靶材助力复合集流体铜箔产业高质量发展 | 欧莱靶材 文雅 副总经理 |
11 | 电镀药水在复合集流体的应用 | 杰睿美 王志军 总经理 |
12 | 水电镀槽液添加剂的测试和评价 | 瑞士万通 温旭 产品经理 |
13 | 不溶性催化电极在复合铜箔电镀制程中的应用和挑战 | 力炻电极 张凯风 总经理 |
14 | 弧形辊在复合集流体行业的应用 | 钛玛科 杨易 大客户部经理 |
15 |
超声波滚焊技术在复合铜/铝箔焊接的应用 | 新栋力 何妙燕 商务总经理 |
16 | 双元科技赋能复合集流体高品质发展 | 双元科技 边慧娟 营销总监 |
17 |
复合集流体:量产在即 星辰大海 | 时代星云 林裕坤 销售总监 |
18 |
电源全套解决方案在复合集流体的应用 | 英杰电气 阙优 产品经理 |
19 |
议题待定 | 中信证券 李鹞 分析师 |
圆桌论坛 |
||
复合集流体:创新,优势!
复合集流体:挑战! 复合集流体:蓄势待发! |
拟邀中 |
报名方式
原文始发于微信公众号(锂电产业通):复合铜箔的4种主流制备方法介绍!
新能源汽车的快速发展带动了动力电池的高速增长。动力电池生产流程一般可以分为前段、中段和后段三个部分。其中,前段工序包括配料、搅拌、涂布、辊压、分切等,中段工序包括卷绕/叠片、封装、烘干、注液、封口、清洗等,后段主要为化成、分容、PACK等。材料方面主要有正负极材料,隔膜,电解液,集流体,电池包相关的结构胶,缓存,阻燃,隔热,外壳结构材料等材料。 为了更好促进行业人士交流,艾邦搭建有锂电池产业链上下游交流平台,覆盖全产业链,从主机厂,到电池包厂商,正负极材料,隔膜,铝塑膜等企业以及各个工艺过程中的设备厂商,欢迎申请加入。
长按识别二维码关注公众号,点击下方菜单栏左侧“微信群”,申请加入群聊