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发表于 2025-05-28 20:27:51 东方财富Android版 发布于 四川
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发表于 2025-05-28 16:19:09 发布于 浙江

复合铜箔可以通过真空蒸镀工艺沉积锂金属,这一技术已在固态电池等领域实现产业化应用。以下是关键技术细节和实际案例:

一、技术可行性与工艺实现

  1. 蒸镀工艺的适用性
    真空蒸镀(物理气相沉积)是在复合铜箔表面沉积锂金属的主流方法。例如,荣烯新材的专利技术3通过真空蒸镀在微造型铜箔表面形成均匀锂层,厚度可精确控制在微米级,同时保证锂层与铜箔的剥离力。安迈特科技研发的双面一次性真空蒸镀技术5,可在复合铜箔基膜上直接蒸镀超过 1000 纳米的锂金属层,工艺良率高且杂质含量低,已进入规模化量产阶段。

  2. 复合铜箔的结构兼容性
    复合铜箔的 “高分子基膜 + 金属导电层” 结构为蒸镀锂金属提供了理想基底。例如,PET 基复合铜箔67中间的绝缘高分子层可通过真空蒸镀在两侧形成铜层,再进一步蒸镀锂金属作为负极。这种结构不仅降低了金属用量,还能通过高分子层的断路效应抑制锂枝晶穿透610,提升电池安全性。

二、实际应用与性能优势

  1. 固态电池解决方案
    英联股份已将复合铜箔蒸镀锂金属技术应用于固态电池负极12,通过蒸镀工艺替代传统压延法,可减少锂过剩问题,降低锂枝晶发生概率。其产品厚度仅 1μm,较传统设计大幅提升了电池能量密度和循环寿命。宝马集团测试的硫化物固态电池2也采用类似技术路径,验证了蒸镀锂金属在高能量密度场景的可行性。

  2. 扣式电池与超薄锂箔
    在实验室场景中,铜锂复合箔4通过蒸镀锂层替代传统厚锂片,将锂厚度从毫米级降至微米级,显著提高活性锂利用率(超过 25%),同时降低电池内阻。真空蒸发镀技术8还可制备厚度≤10μm 的超薄锂箔(VELi),在 0.5mA/cm 电流密度下稳定循环 200 小时以上,且与磷酸铁锂正极匹配时 240 次循环后容量保留率达 90.56%。

三、关键技术突破

  1. 界面结合与稳定性
    复合铜箔的金属导电层(如铜)与锂的结合力通过工艺优化得到保障。例如,钛过渡层11或氧化锌修饰层10可增强铜箔与锂金属的附着力,避免充放电过程中锂层脱落。蒸镀形成的锂层微观结构(如微米线性形态)8还能均匀电流分布,抑制锂枝晶生长。

  2. 工艺成本与量产能力
    真空蒸镀工艺的单次成膜技术5较传统多次蒸镀大幅降低了杂质混入风险和生产成本。以复合铜箔替代传统铜箔,电池原材料成本可下降 20-30%7,叠加蒸镀锂金属的材料节省,整体成本优势显著。安迈特科技的全干法蒸镀设备已实现量产,支持连续化生产58

四、注意事项与未来方向

  1. 工艺参数控制
    蒸镀温度、真空度和蒸发速率是关键参数。例如,荣烯新材专利3中蒸镀温度需控制在 480-520C 以精确调节锂层厚度;安迈特科技的工艺5则通过优化蒸镀腔真空度(10⁻³~10⁻⁵Pa)和基材温度(80-150C)确保成膜质量。

  2. 材料体系拓展
    除 PET 基复合铜箔外,PP、PI 等基膜711也被用于蒸镀锂金属,需根据具体应用场景选择基膜材料。例如,PI 基复合铜箔耐高温性能更优,适用于高功率电池。

  3. 全固态电池集成
    蒸镀锂金属的复合铜箔需与硫化物、氧化物等固态电解质兼容29。例如,通过物理气相沉积在锂层表面形成合金保护层9,可进一步抑制锂枝晶并降低界面阻抗,提升全固态电池的循环稳定性。


综上,复合铜箔蒸镀锂金属是可行且已商业化的技术,其在提升电池能量密度、安全性和降低成本方面具有显著优势,未来有望在动力电池和储能领域广泛应用。


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