镀铜PP纤维膜的制备方法及在锂离子电池负极集流体的应用与流程

复合铜箔是一种“三明治结构” 的负极集流体材料，其中间的基膜通常为 PET 或者PP 膜，厚度为 4.5μm。在基膜两侧各 镀有 1μm 的铜层。

 1、电解铜箔对锂电池的安全性存忧；
        电解铜箔为锂电池负极的关键基础材料，在锂电池中是负极活性物质的载体，也是负极电子的收集体和传导体。由于具备良好的导电性、柔韧性和机械加工性能，同时加工成本低，工艺成熟，铜箔是锂电池负极材料载体和集流体的优选材料。在锂电池的制作过程中，负极 活性物质由约 90%的负极活性物质碳材料、4%-5%的乙炔黑导电剂、6%-7%的粘合剂均匀混合 后涂覆于铜箔集流体表面，经过干燥辊压与分切等工序可以制得负极电极，铜箔的性能对于锂电池的性能有很大影响。
        根据《电动汽车锂电池内短路诱发热失控的机理研究进展》，引发电池热失 控的主要滥用条件为电滥用（过充电、过放电）、机械滥用（碰撞、挤压、穿刺、振动）和热滥用（高温下隔膜瓦解），三种滥用条件最终几乎都伴随着正负极材料直接接触导致的内短路，进而引发热失控，因此电池内短路为电池热失控的重要环节。消费端对于锂电池的更大顾虑是其安全性，而电池自燃是由于发热失控导致的内短路。传统电解铜箔为纯铜，承载颗粒活性材料、电解液具有流动性、在动力电池装车中需要应对不同的复杂路况，颠簸下造成某个点应力集中，交替反复产生细小裂纹，后发展为断裂，薄 膜表面断裂会产生毛刺，有穿透隔膜的风险，造成内短路。

 2、复合集流体 PET/PP 镀铜箔的好处

  （1）PP-PET 复合铜箔安全性提升，削弱穿刺隔膜影响因素，降低电池内短路风险。内短路 诱发原因之一：应力集中下金属薄膜疲劳断裂产生毛刺。PP-PET 复合铜箔在提升电池安全 性之外，凭借其低密度，降低集流体重量。PP-PET

复合铜箔兼容性较好，能够匹配现有的 电池系统。复合铜箔为铜-高分子-铜复合结构，为以高分子为基材，两侧镀铜的新型铜箔材料。基材选取 PET、PP 等高分子材料作为基材。有机高分子材料具备绝缘性和柔韧性，能够满 足箔材的卷绕需求。塑料复合铜箔中内部基材为高分子材料，其抗疲劳能力优异，能够吸收一部分应力，削弱金属薄膜断裂以及锂枝晶对于隔膜穿刺的影响。磁控溅射：磁控溅射属于物理气相沉积的一种，是电子在电场的作用下，与氩气碰撞后，高 能量的氩原子电离后撞击靶材表面，使得靶材发生溅射。
        溅射粒子在基片上沉积形成薄膜。真空蒸镀：真空蒸镀属于物理气相沉积的一种，为在真空条件下，采用一定的加热蒸发方式 使得镀膜材料气化，粒子在基材表面沉积凝聚为膜的工艺方式。水电镀：水电镀为传统电镀工艺，PET/PP 等基材在经过磁控溅射后，基材表面沉积一层薄 金属层，通过电化学方式实现在溅射金属层-PET 基材-溅射金属层复合材料两侧进行金属沉 积，增加金属层厚度，降低电阻。

 （2）塑料复合铜箔在提升电池安全性之外，凭借其低密度，降低集流体重量

1、分为一步法（化学沉积法/真空磁控溅射法/真空蒸镀法）、两步法（真空磁控溅射+水电镀）以及三步法（真空磁控溅射+真空蒸镀+水电镀）。一步法溅射镀成本较高，三步法沉积效率更高，但良率较低，因此目前主流厂家都使用两步法。
        2、两步法：先在PET/PP上以磁控溅射铜层，然后再水电镀增厚。这种方法在点渍、穿孔、延展性等技术指标可以得到满足。其中，第二大工序离子置换，与传统电镀的方法具备技术相通性，技术较为成熟。PVD溅射镀膜则成为当前的技术难点，也是PET铜箔商业化的技术核心障碍。
        3、行业痛点：
（1）现行工艺存在几大难题，导致无法实现大规模量产：
    1）成膜后膜层牢固度不佳；
    2）镀膜过程中造成的基膜变形鼓包，穿孔甚至断裂；
    3）成膜后膜层的均匀性以及点渍较难控制；
    4）镀膜腔体内部零部件出现因镀膜产生的杂质堆积；
    5）为实现低方阻而增加膜厚，进而导致基膜碳化，延展性下降。
（2）经济指标：主要是PVD溅射镀膜环节的速度、连续性、宕机时间三方面，对成本影响较大。如果成本太高，难以满足下游电池厂商降本要求。未来如果速度、连续性和宕机时间都能得到保证，成本降下来是可以的。