一文读懂复合铜箔

锂电铜箔超薄化趋势下，复合铜箔技术初步趋于成熟，凭借着更高的能量密度、更低的成本和更高的安全性，复合铜箔将成为锂电池负极集流体的新选择。

传统铜箔

复合铜箔采用金属+聚合物薄膜+金属组合的“三明治”结构和磁控溅射、水电镀的关键工艺制造而成。

 

一、基膜材料

目前，市场上关于复合铜箔基膜材料的研究路线主要有PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）、PP（聚丙烯）、PI（聚酰亚胺）三种，其中PET、PP复合技术率先落地，PI处于研发阶段。

PET、PP、PI三者在在热性能、化学性能、机械性能、电性能具有不同的特点，导致其复合铜箔产品特点各有差异：PET热性能较好，韧性在所有热塑性材料中最优，但其不耐酸碱，因此易溶于电解液；

PP最突出的性能在于其化学稳定性，几乎不与酸碱反应，抗腐蚀性能优越；但其热性能较差，与铜结合力差；

PI各项性能较为突出，具有高强度、高韧性、耐高温、防腐蚀等特殊性能，但其成本较高，目前主要应用于航空、航海、宇宙飞船、火箭导弹、原子能等领域中。

PET铜箔示意图

由于PET高分子材料的电绝缘性、抗蠕变性、耐疲劳性、耐热性等性能优异，当前成为锂电复合集流体的主流选择。

 

二、镀铜工艺

由于高分子基材与铜膜结合力较差，再加上极薄基材易击穿、烫损等原因，复合铜箔镀铜工艺难度较大。

镀铜工艺通常选择磁控溅射、蒸镀或水电镀，对基材的柔韧性、耐热性要求较高。因此，如何在不损伤基材的情况下提高铜膜的附着能力成为制备复合铜箔的主要难点。

目前市场常用的镀铜工艺主要有“两步法”与“三步法”两类流程。

两步法：

“两步法”工序流程为磁控溅射+水电镀，先通过磁控溅射（PVD）在塑料薄膜表面镀上一层金属层（大约15-40nm），使其能够导电并保证膜层具有较好的致密度和结合力；再通过水电镀的方式，将金属层加厚至1μm。

三步法：

“三步法”以“两步法”为基础，在水电镀工序前增加蒸镀，利用蒸镀加速金属层的沉积。

一步法：

除了“两步法”“三步法”外，“一步法”也显露头角，分为一步式全湿法与一步式全干法。

一步全湿法指仅利用化学沉积的方式沉积铜膜，一步全干法指仅利用磁控溅射或真空蒸镀方式镀铜。

 

三、三种生产工艺对比

目前两步法以良率较高、成本压力低等综合优势，产业化进程较快，有望在消费电池上优先进行应用；

“三步法”在两步法的基础上增加蒸镀流程加速高分子材料“金属化”，因此在生产效率上优于“两步法”，但同时新的流程及设备的引入将会增加工艺成本；

“一步法”的设备工艺尚未成熟，且成本较高，目前量产难度较大。

 

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