探讨更多复合铜箔制备方法和技术难点

铜箔的抗拉强度、伸长率、表面粗糙度、表面质量、厚度均匀性、抗氧化性和耐腐蚀性均会显著影响锂电池的良品率、电池容量、内阻和循环寿命，随着市场对铜箔性能要求的不断提升，锂电铜箔经历了从多孔型电解铜箔、涂碳铜箔、高性能铜箔到超薄铜箔的发展。

近年来，能进一步提升电池能量密度、减轻电池重量、降低制造成本、提升安全性的复合铜箔产业化进程加速，有望成为未来负极集流体的主要材料。      

复合铜箔是指在塑料薄膜 PET、PP、PI 等材质表面上采用磁控溅射、蒸镀、离子置换等方式，将铜均匀地镀在塑料薄膜表面从而制作而成的一种新型材料。   财信证券预计 2025年渗透率将超 10%，2022-2025 年复合铜箔市场需求量有望从 1.98 亿元增长至 169.19亿元，年复合增长率高达 360%。

前市场上复合铜箔制备方法主要包括一步法，两步法，三步法。今天小编就带大家了解一下这些主流的制备方法，当然，还有少数创新的制备方法，小编这次没有介绍，欢迎大家加入铜箔群，一起交流探讨更多复合铜箔制备方法，技术难点，行业情况等等。  

1. 两步法：磁控溅射+水介质电镀

1）磁控溅射对高分子膜进行活化。由于PET/PP表面不导电，无法直接进行电镀，需要先对高分子材料进行表面处理、活化，溅射形成方阻小于2Ω（厚度约为30nm-70nm）的金属铜膜；

2）水介质电镀加厚金属层至实现导电功能。在磁控溅射形成基础铜膜后，通过水介质电镀的方法将两边铜层分别增厚至1µm左右，实现集流体导电的功能，与传统铜箔工艺上具有相通性。

代表企业：双星新材，胜利精密，元琛科技等。   磁控溅射是一种物理气相沉积（PVD）方法，将氩离子在真空+强电场条件下加速轰击铜靶表面，使铜靶材发生溅射，溅射的铜原子沉积在PET基膜表面形成30-70nm的薄铜层。  

广东汇成真空:磁控溅射原理示意图

水介质电镀是指PET基膜经过磁控溅射（真空蒸镀）后有导电性，在电镀液中正反两面通电，进行金属化沉积。

具体来说，将待镀件接通阴极放入电解质溶液（例如硫酸铜）中，将金属板接通阳极（例如铜球），在外界直流电的作用下，金属铜以二价铜离子的形式进入镀液，并不断迁移到阴极表面发生还原反应，在阴极上得到电子还原成金属铜，逐步在镀件上形成金属铜镀层。水电镀速度快，生产效率高，微米级镀铜可以一次成型。     

水介质电镀原理示意图

2. 三步法：磁控溅射+真空蒸镀+水介质电镀

在磁控溅射后增加真空蒸镀环节，目的是提高沉积速度，真空蒸镀的沉积速度是磁控溅射的3-4倍，可以快速补足铜膜到适合电镀的厚度。

代表企业：重庆金美，万顺新材等。

真空蒸镀是一种物理气相沉积（PVD）方法，把金属熔化成液态，形成金属蒸汽开始挥发，然后把蒸汽中铜原子冷凝在PET表面沉积和成长。

广东汇成真空:真空蒸镀原理示意图

两步法和三步法的基本原理相同，但具体的性能、工艺成本、良率有所差别：

 

	两步法	三步法
性能	较好	真空蒸镀颗粒更大、均匀度改善有限、存在烫损基膜的风险
良率	较好	真空蒸镀存在高温烫伤PET基底问题
生产效率	相对慢	较好                   真空蒸镀沉积效率更高，可以更快沉积至种子铜层厚度
生产成本	相对低	三步法新增蒸镀设备（预计800万元/台）

 

3. 一步法：全湿法

通过对基膜进行清洗、粗化，提升表面粗糙度，然后以化学沉积的方式（不通电）在薄膜基材表面覆盖一层均匀的金属铜层。

代表企业：三孚新科等。

4. 一步法：全干法

使用纯磁控溅射工艺或开发磁控溅射和真空蒸镀一体机镀铜，通过多靶材、多腔体提高效率。

一步法可以提升良率、均匀性、自动化水平以及沉积纯度。一步法工艺通过化学反应沉积/纯真空镀铜，不通电，省去水电镀环节，可以解决边缘效应，从而提升均匀性，使得幅宽做得更宽。

一步法不需要夹杂有机添加剂，沉积的是纯铜，纯度更高。一步法自动化程度高，提升良品率。但目前尚处于实验室研发阶段，速度较慢，成本较高。      

编辑：黄飞