日期:2023-3-25 10:12:43 點擊: 次
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化進程加速,有望成為未來負極集流體的主要材料。
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%。
目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。
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,實現集流體導電的功能,與傳統銅箔工藝上具有相通性。
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節,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。
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:
| 兩步法 | 三步法 |
性能 | 較好 | 真空蒸鍍顆粒更大、均勻度改善有限、存在燙損基膜的風險 |
良率 | 較好 | 真空蒸鍍存在高溫燙傷PET基底問題 |
生產效率 | 相對慢 | 較好 |
生產成本 | 相對低 | 三步法新增蒸鍍設備(預計800萬元/臺) |
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。
4. 一步法:全干法
使用純磁控濺射工藝或開發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,省去水電鍍環節,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階段,速度較慢,成本較高。