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技术资料

0.01MM镀金铜箔和PET铜箔是主要作为电池集流体材料

时间:2023-02-18浏览次数:875

    一、PET铜箔介绍
    PET铜箔主要是作为电池集流体材料,主要是收集电流,活性物质主要是一些粉末状颗粒,还需要一些机械强度,去支撑内部的粉末颗粒。从成本角度,铝和铜更便宜。物理性能还可以。正极集流体铝箔,负极集流体铜箔是目前电池的更优解,钠离子正负两极都可以用铝。目前铜箔的生产主要是点解,铝箔主要是压延,国内铝箔的精细加工做的不是很好,铜箔点解国内还是比较优秀的。
    铜箔铝箔的趋势是越做越薄,主要是提升能量密度。PET铜箔的造型类似三明治式,外面两层铜,里面是PET。
    二、PET铜箔的生产工艺
    我们使用PVD和水电镀的方法做铜箔。首先在PET膜上运用靶材溅射的方式进行覆铜,4μmPET+1μm的铜+1μm的铜,一共是6μm,匹配电池中纯铜箔。镀层厚度约厚,导电性越好。靶材溅射虽然使铜和PET结合较好,但是效率太低,溅射一次只有几十纳米,1μm需要进行20-30次。
    后面我们使用真空蒸镀的方式,将蒸发的金属冷凝在PET膜上,能够均匀生产,效率也比较高,是溅射的两倍。此技术的难度在于金属蒸发温度很高,而PET膜的耐温性也就200多度,有一点温差就会烫穿。
    我们铝跟铜都在做,铝已经到了技术极限了,铜可以使用电解法进行沉积。将溅射/蒸镀后的PET+铜基底放进电解槽中进行生长。主要难点在于需要两组电极回路,保证两面的铜箔厚度一致。
镀铜膜
    三、PET铜箔的优点:
    (1)高安全:现在集流体主要是一些铜箔、铝箔,金属受到应力之后很容易断裂,断裂之后容易刺穿隔膜,造成内短路引起发热失控。PET不容易断,金属断裂之后也不容易刺穿PET膜。PET铜箔在刺穿测试中可以做到只冒烟不起火的状态,
(2)提升能量密度:PET材料较轻,因此PET铜箔整体质量较小,是铜的1/4(相当于把金属箔中间部分换成一层PET),减轻电池的重量,提升了电池的能量密度。能够提升5-10%的能量密度。
 (3)长寿命:形成膨状海绵体,吸收膨胀时的应力,有5%寿命的提升。
(4)强兼容:可以适用不同规格、不同系统的电池。

    PET铜箔生产工艺以两步法为主,首先采用磁控溅射工艺,实现非金属材料金属化;然后采用水电镀工艺,实现集流体导电需求,其工艺难度较大。PET 铜箔具有密度小、厚度薄、抗拉强度较高等特点,叠加其具有较好的导电性,因此具有替代传统的锂电铜箔应用于锂离子电池的潜力。

    PET 铜箔入局企业渐多,产业化进程有望提速。上游方面,目前已入局的企业包括三孚新科等,目前三孚新科正推进PET 镀铜专用化学品应用测试。中游方面,目前已入局的企业包括重庆金美、双星新材、万顺新材、宝明科技等。重庆金美与宝明科技已进入量产阶段或有量产计划。重庆金美自主研发的高分子复合铜膜已成功应用于新能源汽车电池,并顺利通过德国穿刺实验,进入量产阶段。此外,2021 年公司投资2.2亿元扩建3600万平方米/年复合铝膜产能和3600 万平方米/年复合铜膜产能。2022 年7 月,宝明科技发布公告称计划投资60 亿元在赣州建设锂电池复合铜箔生产基地。
    PET铜箔是一种复合铜箔,它具有铜-高分子-铜复合的三明治结构,首先以PET(聚对苯二甲酸乙二酯)高分子膜作为基材,随后将金属铜层以先进工艺沉积于PET膜的上下两面。复合铜箔基础材料的厚度一般在3-8μm,之后在基膜两侧制作一层30-70纳米的金属层,然后通过增厚的方式将金属层增厚到1μm或以上,故复合铜箔的厚度一般在5-10μm,可以用来替代4.5-9μm的电解铜箔。PET铜箔则是以4.5μm的PET为基膜,然后在基膜两边各镀1μm的铜,进而形成6.5μm的PET铜箔。
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