一种多层复合集流体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多层复合集流体及其制备方法，所述多层复合集流体包括高分子薄膜基材层，所述高分子薄膜基材层的至少一面镀有氧化铝镀层，所述氧化铝镀层的表面镀有镀铝层；所述氧化铝镀层中O/Al的原子比为0.85

【技术实现步骤摘要】
一种多层复合集流体及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂电池
，尤其涉及一种复合集流体及其制备方法。

技术介绍

[0002]传统锂电池生产过程中，集流体会选择使用金属箔材。为了追求更高的能量密度，可以采用降低集流体重量的技术。在此背景下，一种以超薄高分子薄膜作为基材，并在其表面镀金属的具有多层结构的集流体逐渐受到关注。
[0003]在这种结构的复合集流体中，由于基材采用高分子薄膜，使得复合集流体整体的重量更小，且加工性能更好，能够大大改善极片生产过程中的断带问题。但是高分子薄膜和金属镀层是两种不同的材料，其性能差异较大，两者之间的结合力有限，金属镀层容易从高分子薄膜上脱落。为此有研究人员提出在高分子薄膜和金属镀层中增加一层过渡层，用以提升高分子薄膜和金属镀层之间的结合力，但是对于此过渡层的研究仍十分有限。

技术实现思路

[0004]鉴于此，本专利技术提供一种具有高结合力的复合集流体，具有金属镀层不易从高分子薄膜上脱落的特点，还能够降低集流体的重量，提升电池的能量密度。同时，本专利技术还提供一种复合集流体的制备方法，能够提升高分子薄膜和金属镀层之间的结合力。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]本专利技术的第一个目的是提供一种多层复合集流体，包括高分子薄膜基材层，所述高分子薄膜基材层的至少一面镀有氧化铝镀层，所述氧化铝镀层中O/Al的原子比为0.85
‑
1.11；所述氧化铝镀层的表面镀有镀铝层。
[0007]优选的，所述氧化铝镀层的厚度为1
‑
100nm，所述氧化铝镀层的透光率为50
‑
95％。
[0008]优选的，所述高分子薄膜基材层的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰亚胺或聚酰胺；所述高分子薄膜基材层的厚度为1
‑
20μm。
[0009]优选的，所述镀铝层的厚度为0.1
‑
2μm。
[0010]本专利技术的第二个目的是提供如第一个目的所述的多层复合集流体的制备方法，包括以下步骤：
[0011]S1、将烘烤后的高分子薄膜置于镀膜设备内进行穿膜，控制镀膜设备的蒸发室内真空度为1.0
×
10
‑5‑8×
10
‑4mbar，对高分子薄膜进行等离子清洗后，将蒸发单元加热到1100
‑
1800℃，同时通入氧气，在高分子薄膜的表面形成氧化铝镀层，得到镀氧化铝膜；
[0012]S2、将S1中的镀氧化铝膜置于镀膜设备内进行穿膜，并对镀膜设备抽真空，对展开的镀氧化铝膜进行等离子清洗后，将蒸发单元加热到1100
‑
1800℃，铝丝被持续送到蒸发舟舟面，铝丝在舟面熔化、蒸发并沉积到氧化铝层表面，直至得到目标厚度的镀铝层，最终得到多层复合集流体。
[0013]本专利技术具有以下有益效果：
[0014]本专利技术提供的多层复合集流体，通过在高分子薄膜基材层和镀铝层之间设置氧化
铝镀层为过渡层，并限定氧化铝镀层中O/Al的原子比为0.85
‑
1.11，从而能够提升高分子薄膜基材层和镀铝层之间的结合力，使镀铝层不易脱落。且采用高分子薄膜作为基材，能够提升集流体的机械性能，还能够减轻集流体的重量，提升电池的能量密度。
附图说明
[0015]图1为本专利技术提供的多层复合集流体的结构示意图。
[0016]图中：1
‑
高分子薄膜基材层，2
‑
氧化铝镀层，3
‑
镀铝层。
具体实施方式
[0017]下面结合实施例对本专利技术作更进一步的说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0018]此外，以下实施例中的制备过程中如无特别说明的，均为本领域现有技术中的常规手段，因此，不再详细赘述。
[0019]参考图1，一种多层复合集流体，包括高分子薄膜基材层1，高分子薄膜基材层的至少一面镀有氧化铝镀层2，氧化铝镀层的表面镀有镀铝层3。图1中，高分子薄膜基材层的两面均镀有氧化铝镀层2。
[0020]选取厚度为1
‑
20μm的高分子薄膜作为基材层，其材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺等其中的一种，具体的，高分子薄膜基材层的厚度可为1μm、10μm、15μm或20μm等数值。采用蒸镀设备，在高分子薄膜基材层1的表面镀一层厚度为1
‑
100nm的氧化铝层2，具体的，氧化铝层2的厚度可为1nm、10nm、50nm或100nm等数值，本领域技术人员可根据需要进行相应选择，氧化铝层的透光率为50
‑
95％，O和Al的原子比为0.85
‑
1.11。在氧化铝层的表面继续蒸镀铝，使镀铝层的厚度达到0.1
‑
2μm，具体的，镀铝层的厚度可为0.1μm、0.5μm、1或2μm等数值，所采用蒸镀设备的蒸发源可以为蒸发舟式、坩埚式或电子束式。
[0021]实施例1
[0022]选用厚度为6μm的PET膜作为基材，并采用蒸发舟式的镀膜设备，采用纯度为99.98％的铝丝。
[0023]将PET膜放入烘箱，设置烘烤温度为120℃，烘烤时间为24h。将烘烤后的PET膜置于镀膜设备内并进行穿膜，调整张力。镀膜设备进行抽真空，蒸发室的真空度达到2.3
×
10
‑4mbar。对展开的膜面进行等离子清洗，蒸发舟加热至1400℃，铝丝被持续送到蒸发舟舟面，同时在每个蒸发舟舟面上方通入氧气，氧气流量为2310sccm。铝丝在舟面熔化、蒸发并与氧气反应，最终在PET膜表面形成一层厚度为10nm、透光率为70％的氧化铝层。
[0024]将得到的镀氧化铝膜置于镀膜设备内进行穿膜，并抽真空，蒸发室的真空度达到6.0
×
10
‑5mbar后，对展开的氧化铝膜面进行等离子清洗。蒸发单元加热至1400℃，铝丝被持续送到蒸发舟舟面，铝丝在舟面熔化、蒸发并沉积到氧化铝层表面。重复该镀铝过程，最终得到镀铝层的厚度为0.75μm的复合集流体。
[0025]该实施例中，氧化铝镀层中O和Al的原子比为1.0。该原子比对PET膜和镀铝层的结合力有着较大的影响，对于PET膜和镀铝层的结合力，可以用3M胶带粘贴到镀铝层并剥离后，镀铝层的完整率来表示。定义该完整率为胶带剥离后，样品表面残留铝层的面积与胶带
面积的比值。具体检测方法如下：取一定长度的胶带，测得其面积为A0。将胶带粘贴在镀铝层表面，使用辊轮辊压该胶带区域后，再将胶带剥离。测量胶带表面随胶带剥离下来的铝层的面积为A1，可以得到镀铝层的完整率为(A0‑
A1)/A0*100％，使用该方法检测实施例1中的镀铝层的完整率为100％。
[0026]实施例2
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层复合集流体，其特征在于：包括高分子薄膜基材层，所述高分子薄膜基材层的至少一面镀有氧化铝镀层，所述氧化铝镀层中O/Al的原子比为0.85
‑
1.11；所述氧化铝镀层的表面镀有镀铝层。2.根据权利要求1所述的多层复合集流体，其特征在于：所述氧化铝镀层的厚度为1
‑
100nm。3.根据权利要求1或2所述的多层复合集流体，其特征在于：所述氧化铝镀层的透光率为50
‑
95％。4.根据权利要求1所述的多层复合集流体，其特征在于：所述高分子薄膜基材层的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰亚胺或聚酰胺。5.根据权利要求4所述的多层复合集流体，其特征在于：所述高分子薄膜基材层的厚度为1
‑
20μm。6.根据权利要求1所述的多层复合集流体，其特征在于：所述镀铝层的厚度为0.1
‑
2μm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，许涛，桂大超，汪诚，张江伟，
申请(专利权)人：合肥源元科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：