【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于真空卷对卷镀膜，特别涉及一种在柔性薄膜上制备导电镀层的卷绕镀膜设备及卷绕镀膜方法。
技术介绍
1、近期，行业内提出采用真空卷对卷蒸发镀膜技术在高分子材料的柔性薄膜的正、反两面分别沉积铜或铝金属等导电膜层形成“夹心式”新型集流体，用于锂电池产品。在蒸镀过程中，为避免柔性薄膜发生热变形、热损伤等问题，一般在镀膜辊中通冷却水对绕经其上的柔性薄膜进行冷却，在这种情况下，柔性薄膜与镀膜辊之间的贴附情况将直接影响到冷却效果。
2、目前行业内一般通过张力辊调节的方式来调节柔性薄膜与镀膜辊之间的贴附情况，但这种方式的调控精度较差，且很难使柔性薄膜与镀膜辊接触的各部位贴附均匀，难以达到理想的冷却效果，在调节过程中对柔性薄膜的拉扯作用还容易使膜层在沉积过程中产生有害应力，对膜层质量产生一定影响。
3、为改善这一问题，还提出一种静电偏压吸附方式，通过在镀膜辊上和柔性薄膜上分别施加极性相反的、一定的电压，使柔性薄膜吸附在镀膜辊上提升冷却效果。静电吸附力主要与柔性薄膜上的电压施加表面和镀膜辊上的电压施加表面之间的距离，以及两者的电压差值相关。这种静电偏压吸附方式对于使柔性薄膜只绕经1个镀膜辊在柔性薄膜的单面上制备一层膜层效果尚可，但在制备新型集流体的过程中，需要柔性薄膜绕经多个镀膜辊在柔性薄膜的双面上进行导电膜层的沉积时，往往会存在柔性薄膜正、反两面上沉积的膜层厚度及导电率等性能不一致的情况，使产品质量和性能不稳定，给生产者带来困扰。
技术实现思路
1、为解决上述问题，
2、镀膜辊内部的冷却介质为选自纯水、甘油型冷却液、醇类冷却液中的一种。
3、电绝缘层具有良好的导热性，厚度为5～200μm。优选地，电绝缘层的材质为陶瓷。
4、每个镀膜辊的下方均布置有1个以上的蒸发源。
5、优选地，第一偏压辊和第二偏压辊的材质为不锈钢，电压测量辊表面的材质为铜。
6、镀膜辊上施加的正偏压、第一偏压辊和第二偏压辊施加的负偏压的偏压值精度均为0.001v，电压测量辊的测量精度为0.001v。镀膜辊上施加的正偏压范围为0～600v。第一偏压辊和第二偏压辊上施加的负偏压范围为-100～0v。
7、导电镀层的材料为选自铜、铝、银、镍、钼、钛、铌、铁、不锈钢中的一种。
8、本专利技术还提供一种基于上述卷绕镀膜设备的卷绕镀膜方法，在该卷绕镀膜方法中，柔性薄膜绕经相邻的两个镀膜辊时，分别在柔性薄膜的两个不同表面上沉积导电镀层；计算控制中心内预置有各辊之间的柔性薄膜路径长度和导电镀层的材料特性。
9、计算控制中心的综合分析计算过程包括：
10、(1)膜厚计算：对于2号镀膜辊两侧的1号电压测量辊和2号电压测量辊来说，通过第一偏压辊或第二偏压辊施加的偏压值和与该偏压辊紧邻的电压测量辊的电压测量值之间的差值，以及该偏压辊和相应的电压测量辊之间的柔性薄膜路径长度，分别计算分析获得柔性薄膜与1号电压测量辊相接触表面的导电镀层膜厚t1和与2号电压测量辊相接触表面的导电镀层膜厚t2；对于其余的电压测量辊来说，通过m号电压测量辊的电压测量值和与m号电压测量辊位于柔性薄膜同一侧的(m-2)号电压测量辊的电压测量值之间的差值，以及这两个电压测量辊之间的柔性薄膜路径长度，计算分析获得柔性薄膜与m号电压测量辊相接触表面的导电镀层膜厚tm；
11、(2)镀膜辊偏压值计算：对于x号镀膜辊来说，基于(x-1)号电压测量辊和x号电压测量辊的电压测量值、x号镀膜辊上的初始偏压值、导电镀层膜厚t(x-2)和t(x-1)、柔性薄膜的基膜厚度、x号镀膜辊表面的电绝缘层厚度，以及x号镀膜辊中冷却介质温度和流量，计算获得经调控后需要施加到x号镀膜辊上的偏压值；
12、其中，2≤x≤n，3≤m≤n；当x＝2时，t(x-2)为t0，t0表示柔性薄膜在该处的表面没有导电镀层。
13、在镀膜辊偏压值计算中，还包括建立柔性薄膜在绕经1号镀膜辊时的冷却模型，利用该冷却模型，通过分析模拟精确地获得与第一偏压辊施加的偏压值、1号镀膜辊上的偏压值、导电镀层膜厚t1、柔性薄膜的基膜厚度、1号镀膜辊表面的电绝缘层厚度，以及1号镀膜辊中冷却介质温度和流量相关的柔性薄膜在绕经1号镀膜辊时的初始表面温度t1，t1的精度为±0.1℃。
14、在镀膜辊偏压值计算中，还包括建立柔性薄膜在绕经x号镀膜辊时的冷却模型；利用该冷却模型，分析模拟出与(x-1)号电压测量辊和x号电压测量辊的电压测量值、导电镀层膜厚t(x-2)和t(x-1)、柔性薄膜的基膜厚度、x号镀膜辊表面的电绝缘层厚度，以及x号镀膜辊上的初始偏压值相关的柔性薄膜与x号镀膜辊表面之间的贴附力fx。
15、在镀膜辊偏压值计算中，还包括利用分析模拟获得的贴附力fx，以及x号镀膜辊中冷却介质温度和流量、导电镀层膜厚t(x-2)和t(x-1)、柔性薄膜的基膜厚度和x号镀膜辊表面的电绝缘层厚度，分析模拟出柔性薄膜在绕经x号镀膜辊时的初始表面温度tx，再以使该初始表面温度tx与柔性薄膜在绕经1号镀膜辊时的初始表面温度t1一致为控制目标，通过迭代计算精确地获得经调控后需要施加到x号镀膜辊上的偏压值。tx与t1一致的判定条件是两者之间的差异不大于±0.05℃。
16、柔性薄膜在绕经1号镀膜辊时的冷却模型的物理结构为：冷却介质—镀膜辊的表面—电绝缘层—柔性薄膜基膜—导电镀本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种卷绕镀膜设备，其特征在于，包括真空系统、真空腔室和计算控制中心；真空系统用于对真空腔室抽真空；真空腔室内设置有放卷辊、收卷辊和n个镀膜辊，其中，n为4～10范围的偶数；柔性薄膜从放卷辊放出，在依次绕经1号镀膜辊至n号镀膜辊时均通过真空蒸发镀膜在柔性薄膜表面沉积导电镀层，再由收卷辊收起；镀膜辊的内部通有冷却介质，镀膜辊的表面外层设置有电绝缘层；1号镀膜辊的下游设置有第一偏压辊，用于对柔性薄膜上已沉积有导电镀层的第一面施加负偏压；2号镀膜辊的下游设置有第二偏压辊，用于对柔性薄膜上已沉积有导电镀层的第二面施加负偏压；除了1号镀膜辊之外，每个镀膜辊的两侧均设置有1个电压测量辊，从2号镀膜辊上游的1号电压测量辊开始依次编号至n号镀膜辊下游的n号电压测量辊；电压测量辊用于在线测量柔性薄膜上与该电压测量辊相接触的表面的电压；计算控制中心通过偏压发生装置预先在各镀膜辊的表面上均施加具有初始偏压值的正偏压；计算控制中心实时获得各镀膜辊上的偏压值、第一偏压辊和第二偏压辊施加的偏压值、来自各电压测量辊的电压测量值，以及各镀膜辊中的冷却介质温度和流量，然后通过综合计算分析实时调控需要施加到2～n
2.根据权利要求1所述的卷绕镀膜设备，其特征在于，电绝缘层具有良好的导热性，厚度为5～200μm。
3.根据权利要求1所述的卷绕镀膜设备，其特征在于，每个镀膜辊的下方均布置有1个以上的蒸发源。
4.根据权利要求1所述的卷绕镀膜设备，其特征在于，各镀膜辊上施加的正偏压以及第一偏压辊和第二偏压辊施加的负偏压的偏压值精度均为0.001V，电压测量辊的测量精度为0.001V。
5.一种基于如权利要求1或2所述的卷绕镀膜设备的卷绕镀膜方法，其特征在于，柔性薄膜绕经相邻的两个镀膜辊时，分别在柔性薄膜的两个不同表面上沉积导电镀层；计算控制中心内预置有各辊之间的柔性薄膜路径长度和导电镀层的材料特性；计算控制中心的综合分析计算过程包括：
6.根据权利要求5所述的卷绕镀膜方法，其特征在于，在镀膜辊偏压值计算中，还包括建立柔性薄膜在绕经1号镀膜辊时的冷却模型，利用该冷却模型，通过分析模拟精确地获得与第一偏压辊施加的偏压值、1号镀膜辊上的偏压值、导电镀层膜厚t1、柔性薄膜的基膜厚度、1号镀膜辊表面的电绝缘层厚度，以及1号镀膜辊中冷却介质温度和流量相关的柔性薄膜在绕经1号镀膜辊时的初始表面温度T1，T1的精度为±0.1℃。
7.根据权利要求5所述的卷绕镀膜方法，其特征在于，在镀膜辊偏压值计算中，还包括建立柔性薄膜在绕经x号镀膜辊时的冷却模型；利用该冷却模型，分析模拟出与(x-1)号电压测量辊和x号电压测量辊的电压测量值、导电镀层膜厚t(x-2)和t(x-1)、柔性薄膜的基膜厚度、x号镀膜辊表面的电绝缘层厚度，以及x号镀膜辊上的初始偏压值相关的柔性薄膜与x号镀膜辊表面之间的贴附力Fx。
8.根据权利要求7所述的卷绕镀膜方法，其特征在于，在镀膜辊偏压值计算中，还包括利用分析模拟获得的贴附力Fx，以及x号镀膜辊中冷却介质温度和流量、导电镀层膜厚t(x-2)和t(x-1)、柔性薄膜的基膜厚度和x号镀膜辊表面的电绝缘层厚度，分析模拟出柔性薄膜在绕经x号镀膜辊时的初始表面温度TX，再以使该初始表面温度Tx与柔性薄膜在绕经1号镀膜辊时的初始表面温度T1一致为控制目标，通过迭代计算精确地获得经调控后需要施加到x号镀膜辊上的偏压值。
9.根据权利要求6所述的卷绕镀膜方法，其特征在于，柔性薄膜在绕经1号镀膜辊时的冷却模型的物理结构为：冷却介质—镀膜辊的表面—电绝缘层—柔性薄膜基膜—导电镀层。
10.根据权利要求7所述的卷绕镀膜方法，其特征在于，柔性薄膜在绕经x号镀膜辊时的冷却模型的物理结构为：冷却介质—镀膜辊的表面—电绝缘层—导电镀层—柔性薄膜基膜—导电镀层。
...【技术特征摘要】
1.一种卷绕镀膜设备，其特征在于，包括真空系统、真空腔室和计算控制中心；真空系统用于对真空腔室抽真空；真空腔室内设置有放卷辊、收卷辊和n个镀膜辊，其中，n为4～10范围的偶数；柔性薄膜从放卷辊放出，在依次绕经1号镀膜辊至n号镀膜辊时均通过真空蒸发镀膜在柔性薄膜表面沉积导电镀层，再由收卷辊收起；镀膜辊的内部通有冷却介质，镀膜辊的表面外层设置有电绝缘层；1号镀膜辊的下游设置有第一偏压辊，用于对柔性薄膜上已沉积有导电镀层的第一面施加负偏压；2号镀膜辊的下游设置有第二偏压辊，用于对柔性薄膜上已沉积有导电镀层的第二面施加负偏压；除了1号镀膜辊之外，每个镀膜辊的两侧均设置有1个电压测量辊，从2号镀膜辊上游的1号电压测量辊开始依次编号至n号镀膜辊下游的n号电压测量辊；电压测量辊用于在线测量柔性薄膜上与该电压测量辊相接触的表面的电压；计算控制中心通过偏压发生装置预先在各镀膜辊的表面上均施加具有初始偏压值的正偏压；计算控制中心实时获得各镀膜辊上的偏压值、第一偏压辊和第二偏压辊施加的偏压值、来自各电压测量辊的电压测量值，以及各镀膜辊中的冷却介质温度和流量，然后通过综合计算分析实时调控需要施加到2～n号镀膜辊上的偏压值。
2.根据权利要求1所述的卷绕镀膜设备，其特征在于，电绝缘层具有良好的导热性，厚度为5～200μm。
3.根据权利要求1所述的卷绕镀膜设备，其特征在于，每个镀膜辊的下方均布置有1个以上的蒸发源。
4.根据权利要求1所述的卷绕镀膜设备，其特征在于，各镀膜辊上施加的正偏压以及第一偏压辊和第二偏压辊施加的负偏压的偏压值精度均为0.001v，电压测量辊的测量精度为0.001v。
5.一种基于如权利要求1或2所述的卷绕镀膜设备的卷绕镀膜方法，其特征在于，柔性薄膜绕经相邻的两个镀膜辊时，分别在柔性薄膜的两个不同表面上沉积导电镀层；计算控制中心内预置有各辊之间的柔性薄膜路径长度和导电...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜雪峰，陈正伟，陈树雷，李成林，
申请(专利权)人：泊肃叶科技沈阳有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。