一种复合铜集流体制造技术

本实用新型专利技术提供了一种复合铜集流体，包括内层高分子薄膜、次外层金属或非金属膜和外层铜膜。本申请中的复合铜集流体，具备重量轻、厚度小、成本低等特点，而且次外层的引入显著增强外层铜膜与内层高分子薄膜层的结合力，并且降低表面方阻，同时获得综合力学性能的改善。所得复合铜集流体的层间结合力不低于2N/15mm，方阻不高于150mΩ，抗拉强度不低于200MPa。所述复合铜集流体可应用于锂电池负极集流体。集流体。集流体。

【技术实现步骤摘要】
一种复合铜集流体


[0001]本技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种复合铜集流体。

技术介绍

[0002]近年来，电动汽车等新型产业技术迅猛发展，对提升锂电池能量密度的需求也越来越迫切。为提高锂电池的能量密度，降低非活性成分的占比成为最有效的手段之一。
[0003]集流体是将电池活性物质产生的电流汇集起来以便形成较大的电流对外输出的介质，本身并不为电池提供能量。目前商业化锂离子电池一般采用铜箔用作负极集流体，铝箔用作正极集流体。其中，由于铜的高密度(8.96g cm
‑3)，铜箔构成的负极集流体约占电池总重量的10％。因此，对负极铜集流体的减重将有效提升电池整体能量密度。
[0004]目前，有采用电镀方法在高分子聚合物膜表面覆盖铜的复合改进方法。与金属铜相比，高分子聚合物的密度要低得多(约1g cm
‑3)。然而，由于高分子材料本身的电子绝缘性和在电镀液中的溶解效应，无法直接通过电镀铜工艺制得电导率和力学性能满足需求的集流体。当前的复合铜集流体面临着导电性能差，抗拉强度低，金属层与高分子聚合物膜层结合力差等缺点。

技术实现思路

[0005]为了克服上述问题，本技术提供一种复合铜集流体，满足集流体重量下降，同时得到能够媲美传统铜箔的电导率、并得到抗拉强度高、结合力强的复合铜集流体，用于锂电池负极集流体。
[0006]为了实现本技术的目的，本技术采用的技术方案为：
[0007]一种复合铜集流体，包括内层高分子薄膜、次外层金属或非金属膜和外层铜膜。
[0008]进一步地，所述次外层金属或非金属膜设置在内层高分子薄膜的两侧，所述外层铜膜分别设置在次外层金属或非金属膜的外侧。
[0009]进一步地，所述内层高分子薄膜的厚度为1
‑
100μm。
[0010]进一步地，所述次外层金属或非金属膜的厚度为10
‑
10000nm。
[0011]进一步地，所述外层铜膜的厚度为10
‑
10000nm。
[0012]进一步地，所述内层高分子薄膜的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酰亚胺(PI)中的一种及以上。
[0013]进一步地，所述次外层金属或非金属膜为铝(Al)及其合金、锡(Sn)及其合金、锌(Zn)及其合金、镍(Ni)及其合金的金属镀膜或氧化铝(Al2O3)、硅碳(SiC)非金属镀膜中的一种或两种以上混合物镀膜。
[0014]进一步地，所述复合铜集流体的层间结合力不低于2N/15mm，方阻不高于150mΩ，抗拉强度不低于200MPa。
[0015]与现有技术相比，本技术的有益效果体现在：
[0016]①
本技术的集流体重量轻，占用体积小，成本低，有利于提升电池的质量能量
密度和体积能量密度；
[0017]②
本技术的集流体能够克服金属铜直接电镀或蒸镀在高分子薄膜上所产生的结合力差的问题，次外层的引入显著增强铜层与高分子聚合物膜层的结合力；
[0018]③
次外层还将获得电导率的提升，拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量等综合力学性能的改善。
附图说明
[0019]图1为本技术一种复合铜集流体的结构示意图。
[0020]其中1
‑
内层高分子薄膜，2
‑
次外层金属或非金属膜，3
‑
外层铜膜。
具体实施方式
[0021]为了更清楚地说明本技术，下面结合实施例并对照附图对本技术作进一步详细说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本技术的保护范围。
[0022]如图1所示，本技术提供了一种复合铜集流体，包括内层高分子薄膜1、次外层金属或非金属膜2和外层铜膜3，次外层金属或非金属膜2设置在内层高分子薄膜1的两侧，外层铜膜3分别设置在次外层金属或非金属膜2的外侧。
[0023]作为优选，内层高分子薄膜1的厚度为1
‑
100μm，次外层金属或非金属膜2和外层铜膜3的厚度均为10
‑
10000nm。
[0024]作为优选，内层高分子薄膜1的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酰亚胺(PI)中的一种及以上。次外层金属或非金属膜2为铝(Al)及其合金、锡(Sn)及其合金、锌(Zn)及其合金、镍(Ni)及其合金的金属镀膜或氧化铝(Al2O3)、硅碳(SiC)非金属镀膜中的一种或两种以上混合物镀膜。
[0025]实施例1
[0026]本实施例提供的一种复合铜集流体采用6μm厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜作为内层高分子薄膜，在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜两侧蒸镀50nm厚的铝膜作为次外层，在次外层铝膜外侧电镀1000nm铜膜作为最外层。
[0027]其制备方法为：
[0028]S1)对聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜进行功率为5kw的表面等离子体处理；
[0029]S2)对步骤1)的高分子内芯两侧进行蒸镀：对蒸发舟进行预热，并对蒸镀机腔体抽真空至2*10
‑5mbar，然后对步骤1)中的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜两侧进行蒸镀铝，控制镀铝速度为0.5nm s
‑
1，镀膜厚度为50nm。
[0030]S3)对步骤2)得到的次外层铝膜外侧进行电镀铜，其电镀方式为酸性镀铜，镀铜主要成分硫酸铜，电流密度为1A dm
‑2，过膜速度控制在1m min
‑1，卷绕速度1m min
‑1，单次厚度250nm，蒸镀次数为4次，镀膜厚度为1000nm。
[0031]基于上述方案得到的集流体表面方阻为55mΩ，对以上产品进行EAA比对法进行检测，次外层铝膜与金属铜层的结合力为6N/15mm，高分子聚合物薄膜层与预镀层的结合力为4N/15mm。该复合铜集流体拉伸强度为270Mpa，断裂伸长率为72％，弹性模量为7000。
[0032]实施例2
[0033]本实施例提供的一种复合铜集流体采用4.5μm厚的聚丙烯薄膜作为内层高分子薄膜，在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜两侧蒸镀50nm厚的铝膜作为次外层，在次外层外侧蒸镀500nm铜作为最外层。
[0034]其制备方法为：
[0035]S1)对聚丙烯薄膜进行功率为5kw的表面等离子体处理；
[0036]S2)对步骤1)的高分子内芯两侧进行蒸镀：对蒸发舟进行预热，并对蒸镀机腔体抽真空至2
×
10
‑5mbar，然后对步骤1)中的聚丙烯薄膜两侧进行蒸镀铝，控制镀铝速度为0.5nm s
‑1，镀膜厚度为50nm。
[0037]S3)对步骤2)的高分子内芯两侧进行蒸镀对蒸发舟进行预热，并对蒸镀机腔体抽真空至2
×
10
‑5mbar，然后对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合铜集流体，其特征在于，采用6 μm厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜作为内层高分子薄膜，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜两侧蒸镀有50 nm厚的次外层铝膜，在次外层铝膜外侧电镀有1000 nm的铜...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志康，严超，汪茹，焦鑫鹏，
申请(专利权)人：浙江柔震科技有限公司，
类型：新型
国别省市：