探討更多復合銅箔制備方法和技術難點

銅箔的抗拉強度、伸長率、表面粗糙度、表面質量、厚度均勻性、抗氧化性和耐腐蝕性均會顯著影響鋰電池的良品率、電池容量、內阻和循環(huán)壽命，隨著市場對銅箔性能要求的不斷提升，鋰電銅箔經歷了從多孔型電解銅箔、涂碳銅箔、高性能銅箔到超薄銅箔的發(fā)展。

近年來，能進一步提升電池能量密度、減輕電池重量、降低制造成本、提升安全性的復合銅箔產業(yè)化進程加速，有望成為未來負極集流體的主要材料。

復合銅箔是指在塑料薄膜 PET、PP、PI 等材質表面上采用磁控濺射、蒸鍍、離子置換等方式，將銅均勻地鍍在塑料薄膜表面從而制作而成的一種新型材料。 財信證券預計 2025年滲透率將超 10%，2022-2025 年復合銅箔市場需求量有望從 1.98 億元增長至 169.19億元，年復合增長率高達 360%。

前市場上復合銅箔制備方法主要包括一步法，兩步法，三步法。今天小編就帶大家了解一下這些主流的制備方法，當然，還有少數(shù)創(chuàng)新的制備方法，小編這次沒有介紹，歡迎大家加入銅箔群，一起交流探討更多復合銅箔制備方法，技術難點，行業(yè)情況等等。

1. 兩步法：磁控濺射+水介質電鍍

1）磁控濺射對高分子膜進行活化。由于PET/PP表面不導電，無法直接進行電鍍，需要先對高分子材料進行表面處理、活化，濺射形成方阻小于2Ω（厚度約為30nm-70nm）的金屬銅膜；

2）水介質電鍍加厚金屬層至實現(xiàn)導電功能。在磁控濺射形成基礎銅膜后，通過水介質電鍍的方法將兩邊銅層分別增厚至1μm左右，實現(xiàn)集流體導電的功能，與傳統(tǒng)銅箔工藝上具有相通性。

代表企業(yè)：雙星新材，勝利精密，元琛科技等。 磁控濺射是一種物理氣相沉積（PVD）方法，將氬離子在真空+強電場條件下加速轟擊銅靶表面，使銅靶材發(fā)生濺射，濺射的銅原子沉積在PET基膜表面形成30-70nm的薄銅層。

廣東匯成真空:磁控濺射原理示意圖

水介質電鍍是指PET基膜經過磁控濺射（真空蒸鍍）后有導電性，在電鍍液中正反兩面通電，進行金屬化沉積。

具體來說，將待鍍件接通陰極放入電解質溶液（例如硫酸銅）中，將金屬板接通陽極（例如銅球），在外界直流電的作用下，金屬銅以二價銅離子的形式進入鍍液，并不斷遷移到陰極表面發(fā)生還原反應，在陰極上得到電子還原成金屬銅，逐步在鍍件上形成金屬銅鍍層。水電鍍速度快，生產效率高，微米級鍍銅可以一次成型。

水介質電鍍原理示意圖

2. 三步法：磁控濺射+真空蒸鍍+水介質電鍍

在磁控濺射后增加真空蒸鍍環(huán)節(jié)，目的是提高沉積速度，真空蒸鍍的沉積速度是磁控濺射的3-4倍，可以快速補足銅膜到適合電鍍的厚度。

代表企業(yè)：重慶金美，萬順新材等。

真空蒸鍍是一種物理氣相沉積（PVD）方法，把金屬熔化成液態(tài)，形成金屬蒸汽開始揮發(fā)，然后把蒸汽中銅原子冷凝在PET表面沉積和成長。

廣東匯成真空:真空蒸鍍原理示意圖

兩步法和三步法的基本原理相同，但具體的性能、工藝成本、良率有所差別：

3. 一步法：全濕法

通過對基膜進行清洗、粗化，提升表面粗糙度，然后以化學沉積的方式（不通電）在薄膜基材表面覆蓋一層均勻的金屬銅層。

代表企業(yè)：三孚新科等。

4. 一步法：全干法

使用純磁控濺射工藝或開發(fā)磁控濺射和真空蒸鍍一體機鍍銅，通過多靶材、多腔體提高效率。

一步法可以提升良率、均勻性、自動化水平以及沉積純度。一步法工藝通過化學反應沉積/純真空鍍銅，不通電，省去水電鍍環(huán)節(jié)，可以解決邊緣效應，從而提升均勻性，使得幅寬做得更寬。

一步法不需要夾雜有機添加劑，沉積的是純銅，純度更高。一步法自動化程度高，提升良品率。但目前尚處于實驗室研發(fā)階段，速度較慢，成本較高。

編輯：黃飛