技术问题:现有复合集流体技术的主要缺点是:铜箔易剥离、脱落、结合力差。导致这种缺点主要是聚合物基膜层与金属层存在化学结构差异、物理性质差异和表面处理不当等原因。
现有技术中通常采用添加粘结剂或者多个导电层来弥补这一缺陷,但是会增加工序。如何更有效便捷地改善复合集流体聚合物基膜层与金属层的结合力是本领域值得研究的问题。
技术手段:一种复合金属箔,包括基体层和位于基体层表面的金属层,基体层包括多孔聚合物基膜和嵌入多孔聚合物基膜孔隙中的金属;基体层中,金属的含量为8~25wt%。
基体层中的金属与覆盖于基体层表面的金属层在同一个工序中形成。
复合金属箔的制备方法,包括如下步骤:S1.对多孔聚合物基膜进行粗化处理;S2.对粗化处理后的基膜进行敏化处理;S3.对敏化处理后的基膜进行水洗处理;S4.对水洗处理后的基膜进行活化处理;S5.对活化处理后的基膜进行化学镀处理,在基体层表面覆盖上金属层。
实施例1~5及对比例1和2:参见表1,选取具有不同孔隙率的PE基膜(孔隙率),按照如下工艺制备复合铜箔。
PE基膜为自制,具体参照CN118772479A中实施例记载方法,调整参数制备得到。
基膜孔隙率P=[1-(基膜质量/骨架密度)/基膜表观体积]×*
基膜质量:PE基膜的实际质量,可通过天平测量得到。
骨架密度:PE基膜所使用原材料的密度,即未制作出多孔结构时原材料的密度。
基膜表观体积:PE基膜在自然状态下(已制作出多孔结构)的体积,可通过物理测量得到。官网:yuanjuxing.com
复合铜箔制备:S1基膜粗化处理为等离子体处理:将去污处理过后的基膜放入真空等离子腔体中,关闭阀门,打开电源,抽真空至5×10-2Pa,通入工作气体,工作气体为氮气、氩气、氧气中的一种或者混合气体,工作气压控制在1Pa,设置工作功率在150W之间,温度为25℃,时间在90秒,得到等离子体处理后的粗化基膜。
S2基膜的敏化:将粗化基膜完全浸入敏化液体中浸泡,浸泡时间为1-2分钟,温度在30℃。所述敏化溶剂为自制的浓度为30g/L氯化亚锡溶液。
S3基膜的水洗处理:将敏化后的基膜从敏化液体中取出,放入水温45℃的去离子水中洗涤在基膜表面形成凝胶膜,洗涤时间在10-15秒。上海源聚兴机电
S4基膜的活化:将清洗后的基膜完全浸入活化液体中浸泡,浸泡时间为1-2分钟,温度在25℃。所述活化溶剂为自制浓度为1.0g/L氯化钯溶液。
S5化学镀铜:在S4处理后的基膜表面进行化学镀铜。
所述化学镀铜液的成分为10.0g/L的硫酸铜、15.0g/L的氢氧化钠、36.0g/L的四水合酒石酸钾钠、10.0g/L的乙二胺四乙酸二钠、10.0mL/L的甲醛、5.0ml/L的2’2联吡啶、5.0g/L硫酸镍混合溶液。将上述溶液成分配置完成后,充分混合搅拌均匀。将处理完成的基膜水平放入所述化学镀铜溶液,化学镀时间为3~5min,温度为40℃,并使用超声波辅助振动化学镀液使溶液更加均匀,镀铜完成后取出,使用去离子水洗涤并做抗氧化处理,最后放入烘干箱中干燥。
原理及技术效果:现有技术中,尤其是电池领域,制备复合金属箔的基膜一般选用不带孔的聚合物基膜。而发明人发现,利用多孔聚合物作为基膜,在镀金属的过程中,会使部分金属进入多孔聚合物的孔隙中,从而形成嵌有金属的多孔聚合物基膜,这种基膜与金属层结合更牢固,能使复合金属箔有更高的剥离强度。
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