锂电复合铜箔集流体大规模出产中的PVD技能评论

时间: 2023-07-27 23:45:14 |   作者: 球彩直播安卓下载 1

  是电池中仅次于正极、负极和电解液 的要害资料,对电池的性能及本钱方针影响较大。在锂电工业的开展过程中,负极集流体资料由压延铜箔到电解铜箔,厚度逐渐下降,现在超薄电解铜箔的厚度现已低于4.5微米,后续大幅减薄的难度较大。为进一步前进密度下降本钱,复合铜箔集流体资料逐渐成为工业界和出资界注重的热门,在建及规划产能巨大,其间一些问题值得注重和评论。

  复合铜箔,是指在PET/PP等有机原料薄膜基材的单面或双面外表上加工制作铜导电层后构成的一种新型资料(本文中的复合铜箔是特指双面复合铜箔)。比较传统铜箔,复合铜箔作为锂电负极集流体资料的长处首要在于铜资料耗费显着下降,分量显着下降,还能在必定程度上提高电池安全性,具有低本钱、高能量密度和相对安全等优势。

  因为高分子薄膜基材为不导电的绝缘体无法直接进行电镀,现在首要的复合铜箔出产工艺道路是先在基材薄膜上选用PVD真空镀膜办法进行导电预镀铜层加工,然后再选用传统湿法电镀铜层加厚(该套工艺简称为两步法)。

  首先是在线微米厚的PET/PP等聚合物薄膜基材外表进行活化预处理以改进基材外表质量、提高基材与金属涂层的结合力,然后选用PVD工艺(物理气相堆积工艺)在基材外表堆积必定的厚度(或许必定的方块电阻 简称方阻)的金属导电层(一般的铜层厚度规模为20nm-200nm,方阻规模为0.2欧姆-2.5欧姆);

  在大气环境中,将第一步得到的预镀铜导电层薄膜转移至接连镀铜出产线,选用湿法电镀工艺加厚铜层至每面600-1000nm (0.6μm-1μm) ,然后得到所需的锂电复合铜箔集流体。(相应的一些膜层收拾及后处理工序不在本文评论规模内)。

  即便性能方针优异,本钱问题也必将是大规模工业化开展复合铜箔的要害要素。复合铜箔的归纳本钱构成中,设备出资、资料及动力耗费是首要部分,两步法中的一些技能细节对这几项本钱参数影响很大,值得注重和研讨。

  因为两步法触及真空镀膜和接连湿法电镀两个不同的细分技能范畴,各自专业性都很强,所以短时间内对复合铜箔的全制程进行精确判别并得出总本钱最低的最优参数组合难度很大,或许还需求一段时间的探索及各方面的共同努力。本文测验从真空镀膜环节的两个具体问题下手,举例剖析不同基材及几种预镀铜层参数对复合铜箔或许构成的本钱影响,供职业界技能及研讨人员参阅,期望能够“抛砖引玉”为复合铜箔的工业开展起到一点促进作用。

  现在职业关于复合铜箔的技能方针参数还未构成标准化,关于有机资料基膜的挑选当时仍不太清晰,挑选PET基膜的厂商较多,但也有一部分厂商挑选PP基膜。因为PET和PP薄膜分属极性和非极性聚合物,外表特性差异大,这种差异对基材与铜膜之间的结合力有显着影响,然后导致与不同基材相对应的PVD镀膜设备的配备及产能方针存在很大不同。

  现在特别针对PP基材的硬件及工艺规划,现已能够彻底满意厂商提出的复合铜箔结合力要求。一般情况下,适用于PP基材的PVD镀膜设备能够兼容PET基材(能够视为基材通用型设备),但PET基材专用型镀膜设备无法兼容PP基材镀膜。因为PP基材在PVD设备中的高速在线活化预处理环节比较复杂,通用型设备的造价显着高于PET基材专用型设备;一起,一般情况下加工PP基材时的规划加工速度也都会低于PET基材加工速度。

  因而,独自测算预镀铜导电层环节,不考虑PET/PP的基材本钱差异,剩下部分二者的本钱差或许会超越30%,值得注重。假如锂电职业用户尽早一致清晰了基材品种和相应量化的技能方针,将能够加速相关PVD镀膜设备定型、下降设备投入本钱,大大促进复合铜箔的开展。

  第一步PVD真空镀铜(预镀铜导电层)环节是两步法中的要害和必要过程,PVD制程具有环保洁净、占地面积小、自动化程度高的长处,该环节设备投入带来的折旧费、动力及资料耗费对终究的产品本钱影响较大。PVD制程在大规模量产时,必定的条件规模内,单位面积产品的动力及资料耗费与预镀铜层厚度(或方阻)根本呈线性比例联系,因为单位面积的折旧费与设备产能近似呈比例联系,而设备产能与预镀铜层厚度成反比,所以单位面积折旧费与预镀铜层厚度(或方阻)也近似出现线性比例联系。

  PVD制程的技能特色决议了其在必定的规模内能够对膜层厚度进行灵敏调理和操控,十分方便地得到所需求的最佳膜层方阻(一般在预镀铜导电层环节挑选的参数规模是厚度20nm-200nm,方阻为0.2欧姆-2.5欧姆左右),因而能够依据第二步湿法电镀环节所需的最佳预镀铜层方阻数据对第一步的出产工艺参数进行挑选匹配。

  第二步湿法电镀铜加厚环节的本钱一般与相关设备折旧(设备产能)、资料耗费、污水处理及人工场所本钱等要素相关,与动力耗费(电费)联系不太灵敏。预镀铜导电层的方阻至少需求低于必定的数值才干完成接连湿法电镀加厚,现在一般以为,特别规划的接连湿法电镀设备所需求的预镀铜层方阻至少应小于2.5欧姆(或许2欧姆),相对通用一些的接连湿法电镀设备则要求预镀铜层方阻更低些,一般要求小于700毫欧(或许低于600毫欧);一般在必定的规模内,预镀铜导电层的方阻越小,接连湿法电镀设备的出产速度就越高(单位产能接连湿法电镀设备的出资相应也较低一些),然后导致单位面积产品在湿法电镀环节的折旧及人工场所本钱就越低。

  归纳上述两段可知,两步法中真空镀和湿法电镀两环节必定存在相对最优的工艺参数匹配组合计划,能够完成复合铜箔产品的归纳本钱最低方针(或许是单位出资归纳产能最大等其它方针)。以下进一步举例说明,分类总结计算出第一步PVD真空镀铜环节在几种不同条件下的产能及本钱参数,供职业界技能和研讨人员参阅。

  从上述两表格能够看出,跟着方阻的下降,PVD真空预镀铜导电膜本钱逐渐上升,但二者并非线性比例联系,一起该环节的本钱与设备折旧(单位产能出资及运用年限)及电价水平联系密切。参阅上述各种方针,只需进一步归纳考虑第二步的湿法电镀增厚环节的对应本钱,就有或许取得归纳本钱最优的匹配参数组合。

  别的,跟着技能的前进,在3.0-4.5微米厚的PET/PP等聚合物薄膜外表直接选用PVD线 μm的金属铜膜的PVD一步法,因为其高效清洁环保的技能特色,在有用下降设备本钱及能耗方针后,也是一种值得注重的工业开展方向。

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  公司主营的真空镀膜设备包含:各类卷对卷真空镀膜设备、接连式真空镀膜设备、半导体显现职业专用真空镀膜设备、通用型磁控溅射加离子镀复合真空镀膜设备、光学真空镀膜设备等。公司及产品均经过ISO9001认证、CE认证和国家真空设备质量监督查验中心的查验认证。回来搜狐,检查更多