本發明涉及鍍膜，尤其涉及一種金屬-聚合物的復合膜材在鍍膜過程中增強結合力的方法。

背景技術：

1、復合銅箔是以高分子材料為底，將一定厚度(如500-3000nm)的金屬銅沉積到高分子材料表面。其具有高分子材料和金屬材料的雙重優點，因此有替代傳統銅箔集流體的潛力，能有效提高鋰離子電池的能量密度和安全性。

2、復合銅箔通常是通過物理氣相沉積結合水電鍍的方法制備，但是因為這兩種制備方法截然不同，因此復合銅箔中途會導致真空環境遭到破壞將經過大氣傳遞過程，便會對復合銅箔性能產生有害影響，而且水電鍍存在環境污染等問題。為此，目前復合銅箔通過僅采用物理氣相沉積的方法來直接制備，即直接采用真空卷繞蒸發鍍膜的方法，通過在真空腔室內設置多組蒸鍍源連續沉積的方法直接在高分子聚合物襯底表面沉積一定厚度的金屬銅層，從而滿足鋰離子電池集流體的要求。

3、但是現有的物理氣相沉積方法，雖然可以制備滿足集流體要求的復合銅箔，除掉水電鍍環節，減少環境污染。但是這種方法也具有一定的弊端，由于采用多次連續蒸發鍍膜的方法，且基礎層為聚合物材質的聚合物襯底層與鍍膜輥相接觸，即在聚合物襯底層上通過蒸鍍源朝向聚合物襯底層上進行蒸發鍍膜沉積形成金屬鍍層，每次蒸發鍍膜過程中金屬鍍層總是沉積到上次金屬鍍層表面，同時受鍍膜輥內循環水的冷卻作用和蒸鍍粒子以及蒸鍍源的熱作用，導致不同階段蒸鍍沉積形成的金屬鍍層會有明顯的分層，進而影響復合銅箔的界面結合性能，從而最終影響復合銅箔在鋰離子電池中的應用。

技術實現思路

1、鑒于現有技術的上述缺點、不足，本發明提供一種金屬-聚合物的復合膜材在鍍膜過程中增強結合力的方法。

2、為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

3、本發明提供一種金屬-聚合物的復合膜材在鍍膜過程中增強結合力的方法，所述方法基于：

4、提供柔性的聚合物襯底層，所述聚合物襯底層具有相對設置的第一表面和第二表面，且所述第一表面靠近第一蒸鍍源；當所述聚合物襯底層經過第一蒸鍍源時，在所述第一蒸鍍源的蒸鍍作用下在所述第一表面沉積第一金屬鍍層，且所述第一金屬鍍層具有靠近第二蒸鍍源的待鍍膜表面，所述第一金屬鍍層能夠依次經過下一蒸鍍源進行多次蒸鍍以沉積形成復合膜材；

5、s1、對聚合物襯底層的第一表面/每一層的金屬鍍層的待鍍膜表面進行打孔預處理；

6、s2、對鍍膜輥內的循環水溫度進行調控，以使所述復合膜材的溫度隨著蒸鍍次數的增多而逐漸增加，當所述鍍膜輥內的循環水的溫度逐漸升高至室溫時，所述鍍膜輥內的循環水的溫度保持不變。

7、根據本發明的較佳實施例，在s1中，所述打孔預處理包括以下步驟：

8、s11、在每個蒸鍍源之前安裝打孔設備，使得聚合物襯底層的第一表面/每一層的金屬鍍層的待鍍膜表面在鍍膜過程中，采用打孔設備對所述聚合物襯底層的第一表面/每一層的金屬鍍層的待鍍膜表面進行打孔；

9、s12、在s11的打孔處理時，能夠在所述聚合物襯底層的第一表面/每一層的金屬鍍層的待鍍膜表面形成多個陣列排布的孔洞。

10、根據本發明的較佳實施例，在s12的過程中，所述孔洞能夠與其所在的金屬鍍層所在的平面之間呈角度設置，所述角度的范圍為10°-90°。

11、根據本發明的較佳實施例，所述孔洞的直徑范圍為10nm-200nm。

12、根據本發明的較佳實施例，相鄰的所述孔洞之間的距離范圍為100nm-1000nm。

13、根據本發明的較佳實施例，所述孔洞的高度范圍為1nm-300nm。

14、根據本發明的較佳實施例，每一層所述金屬鍍層的待鍍膜表面的孔洞高度會隨著蒸鍍源個數和沉積次數的增加而逐漸發生改變；

15、假設孔洞的高度為hn(單位為nm)，蒸鍍源總數為m蒸鍍源總數，擬鍍鍍層的總厚度為h鍍層總厚度(單位為nm)；

16、所述孔洞的高度隨著蒸發沉積次數變化的公式為：

17、

18、其中，δ為與蒸鍍材料性質有關的系數，n為第n個蒸鍍源，hn表明需要第n次蒸鍍前對聚合物襯底層/每一層的金屬鍍層進行預處理的孔洞高度。

19、根據本發明的較佳實施例，擬鍍鍍層的總厚度為h鍍層總厚度，所述h鍍層總厚度的范圍為500nm-3000nm。

20、根據本發明的較佳實施例，在s2隨后的沉積過程中，所述鍍膜輥內的循環水的溫度調節公式如下所示：

21、

22、在本公式中，n為第n次蒸鍍過程，也可以表示為第n個蒸鍍源，tn-1表示為第n-1次蒸鍍時鍍膜輥循環水的溫度，tn表示第n次蒸鍍時鍍膜輥循環水的溫度，m蒸鍍源總數表示含有的蒸鍍源總個數，h鍍層總厚度為所需制備的鍍層總厚度(單位為nm)，α是和總鍍層厚度、材料性質有關的系數。

23、根據本發明的較佳實施例，所述的復合膜材為復合銅箔、復合鋁箔或復合鎳箔中的任意一種。

24、與現有技術相比，能夠從兩個方向分別對于聚合物襯底層的第一表面與之相鄰的金屬鍍膜層以及相鄰的金屬鍍膜層界面之間的結合力進行提升。

25、本發明的技術效果主要包括：

26、(1)本發明通過在每個蒸鍍源蒸鍍之前聚合物襯底層/每一層的金屬鍍層的待鍍膜表面進行打孔預處理，提升了相鄰層金屬鍍層之間的結合性能。

27、(2)進一步地通過對鍍膜輥的循環水溫度調控，一方面可以提高復合膜材金屬鍍層的溫度，有利于蒸鍍金屬粒子在復合膜材的金屬鍍層及其內部的擴散和遷移，提高復合膜材的界面結合性能，另一方面有助于降低生產成本。

技術特征：

1.一種金屬-聚合物的復合膜材在鍍膜過程中增強結合力的方法，所述方法基于：

2.根據權利要求1所述的金屬-聚合物的復合膜材在鍍膜過程中增強結合力的方法，其特征在于，在s1中，所述打孔預處理包括以下步驟：

3.根據權利要求2所述的金屬-聚合物的復合膜材在鍍膜過程中增強結合力的方法，其特征在于，在s12的過程中，所述孔洞能夠與其所在的金屬鍍層的待鍍膜表面之間呈角度設置，所述角度的范圍為10°-90°。

4.根據權利要求2所述的金屬-聚合物的復合膜材在鍍膜過程中增強結合力的方法，其特征在于，所述孔洞的直徑范圍為10nm-200nm。

5.根據權利要求2所述的金屬-聚合物的復合膜材在鍍膜過程中增強結合力的方法，其特征在于，相鄰的所述孔洞之間的距離范圍為100nm-1000nm。

6.根據權利要求2所述的金屬-聚合物的復合膜材在鍍膜過程中增強結合力的方法，其特征在于，所述孔洞的高度范圍為1nm-300nm。

7.根據權利要求6所述的金屬-聚合物的復合膜材在鍍膜過程中增強結合力的方法，其特征在于，每一層所述金屬鍍層的待鍍膜表面的孔洞高度會隨著蒸鍍源個數和沉積次數的增加而逐漸發生改變；

8.根據權利要求7所述的金屬-聚合物的復合膜材在鍍膜過程中增強結合力的方法，其特征在于，擬鍍鍍層的總厚度為h鍍層總厚度，所述h鍍層總厚度的范圍為500nm-3000nm。

9.根據權利要求1所述的金屬-聚合物的復合膜材在鍍膜過程中增強結合力的方法，其特征在于，在s2隨后的沉積過程中，所述鍍膜輥內的循環水的溫度調節公式如下所示：

10.根據權利要求1所述的金屬-聚合物的復合膜材在鍍膜過程中增強結合力的方法，其特征在于，所述的復合膜材為復合銅箔、復合鋁箔或復合鎳箔中的任意一種。

技術總結
本發明涉及一種金屬?聚合物的復合膜材在鍍膜過程中增強結合力的方法，包括以下步驟：S1、對聚合物襯底層/每一層的金屬鍍層待鍍膜的表面進行打孔預處理。S2、對鍍膜輥內的循環水溫度進行調控，以使金屬鍍層待鍍膜的溫度隨著蒸鍍次數的增多而逐漸增加。本發明能夠從兩個方向分別對于聚合物襯底層的第一表面與之相鄰的金屬鍍膜層以及相鄰的金屬鍍膜層界面之間的結合力進行提升。具體地，在每個蒸鍍源蒸鍍之前聚合物襯底層/每一層的金屬鍍層待鍍膜的表面進行打孔預處理，并調節鍍膜輥的循環水溫度，提升了相鄰層金屬鍍層之間的結合性能。有利于蒸鍍金屬粒子在復合膜材的金屬鍍層及其內部的擴散和遷移，提高復合膜材的界面結合性能。

技術研發人員：劉坤,付云鶴,郝明,魯現航,謝元華,巴要帥
受保護的技術使用者：東北大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24