电池用镀金属膜的一次蒸镀制备方法与流程

本发明属于镀金属电池膜材料技术领域，涉及一种电池用镀金属膜的一次蒸镀制备方法。

背景技术：

目前锂离子电池的正极极流体通常采用铝箔作为载体，但是，这种以铝箔作为载体的结构设置在能量密度与安全性方面有所欠缺。因此，为解决上述问题，一种新型的替代方式是采用电池用镀金属膜来替代铝箔，此电池用蒸镀薄膜是在高分子薄膜正反两面各镀上铝，这样可以减轻重量，减少体积，以提高能量密度。同时，在安全性方面，采用高分子塑料薄膜作为中间体，当发生高温短路的状况，金属膜能熔断，形成断路，大大提升电池的使用安全性。

所以，电池用的镀铝薄膜的性能的好坏直接影响了电池的界面结构和内阻等，进而直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性。性能优异的金属膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。

影响膜性能优异的因素很多，其中金属层与基膜之间的结合强度大小是其中一个非常重要的因素。此外，为满足膜的性能要求，通常需要在如聚烯烃类基膜表面蒸镀一定厚度的镀铝层等，一般要求在800nm左右。此种规格厚度的镀铝层若一次蒸镀完成，则要求蒸镀时基膜在高温的真空蒸镀室内停留较长的时间，这很容易导致基膜因为冷却辊冷却无法跟上而因高温起皱变形等，严重影响膜质量。本发明正是基于上述问题而展开的。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电池用镀金属膜的一次蒸镀制备方法，以实现在基膜上蒸镀足够厚度的金属层的同时，保证蒸镀质量并简化制备工艺流程。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电池用镀金属膜的一次蒸镀制备方法，取基膜经冷却辊上送入真空蒸镀室内，真空蒸镀室内设有放置有金属材料的蒸发机构，当真空蒸镀室内的真空度达到设定阈值要求后，加热金属材料并使其在蒸发机构内熔融蒸发形成金属蒸汽，使得基膜浸于金属蒸汽中，即完成金属层的一次蒸镀。

进一步的，使得冷却辊和其沿基膜输送方向的相邻布置的第一个转向辊分别连接直流电源的两极。

更进一步的，所述直流电源施加的电压为800-1000v。

进一步的，所述基膜为无孔基膜。基膜为pet或pp或pi膜。

更进一步的，所述基膜的厚度为3-12μm。

进一步的，所述冷却辊内布置有通冷却液的循环冷却通道，所通冷却液的温度≤-20℃。更进一步的，所述冷却液为酒精与己二醇的混合物。

进一步的，基膜在表面处理后且送入真空蒸镀室前，还在40-80℃的环境中加热烘干处理。通过加热烘干处理，不仅可以进一步去除基膜中的水汽，提高后续真空蒸镀时金属层的附着力。同时，40-80℃范围内的适宜温度也可以保证既不使得基膜因温度过高而卷缩，同时，也可以保证基膜进入真空蒸镀室时能维持基膜表面分子的活跃度，加强与金属分子的连接效果。

进一步的，蒸镀金属层时，真空蒸镀室内的真空度≤9×10^-2pa。

进一步的，金属材料为铝材。

进一步的，整个制备过程中，环境温度不高于30℃，相对湿度不高于60％。

进一步的，基膜在送入真空蒸镀室前还进行表面处理，对基膜进行表面处理的方式为电晕处理、电火花处理、等离子处理、镀ni处理、镀alo处理、化学处理涂层或naoh浸泡处理中的一种或几种的复合。

进一步的，整套蒸镀设备的其他所有辊筒等部件均互不导通，且做绝缘处理。

本发明通过研究发现，现有蒸镀方式难以一次蒸镀完成的主要原因为：现有在基膜上蒸镀镀铝层等金属层时，基膜由于位于冷却辊的其他辊筒产生的张力影响，会张紧贴附在冷却辊表面，这种将基膜贴附在冷却辊表面的方式由于受力不均匀等原因，很容易导致基膜无法完整均匀贴附在冷却辊表面，使得部分区域产生褶皱凸起等，这样，在经过真空蒸镀室时，由于此部分褶皱凸起的区域无法被冷却辊及时冷却，进而被高温金属(铝等)蒸汽影响而造成基膜受热卷缩褶皱甚至部分区域烫穿等。

因此，本发明通过采用直流电源的两极分别连接冷却辊以及位于其后方的第一个转向辊，这样，即使得冷却辊与转向辊上储存有电性不同的两种电荷，由于基膜经过真空蒸镀室内蒸镀有镀铝层等，其蒸镀有镀铝层的表面即会将转向辊上的电荷传导至紧贴冷却辊的基膜表面，此时，由于冷却辊与基膜外侧表面上的不同电性的电荷的静电吸附作用，基膜会牢牢的均匀贴附在冷却辊表面，这样，在蒸镀过程中，冷却辊可以及时的冷却基膜，使得基膜即使在真空蒸镀室内停留较长时间也不会受到高温金属蒸汽的影响，进而方便基膜一侧表面的金属层的一次蒸镀完成。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明采用直流电源直接分别连接冷却辊和转向辊，通过构筑“电容”的方式，使得冷却辊和转向辊上分别带上电性不同的电荷，然后经由蒸镀的金属层传导，使得基膜紧贴冷却辊区域部分的两侧分别由于不同电荷产生的静电吸附作用而相互吸引，进而使得基膜牢牢贴附在冷却辊上被及时冷却。

(2)整体结构布置简单，通过采用直流电流分别连接冷却辊和转向辊即可，同时，由于其余部件均做绝缘处理，基膜也采用绝缘性良好的膜，不会发生短路，以及冷却辊和转向辊上的电荷逸散而产生的运行过程不稳定等问题。

(3)通过增设基膜进入真空蒸镀室的加热烘干处理，同时对环境湿度等工艺参数进行优化，提高了金属层与基膜之间的结合效果，保证了金属层的蒸镀质量。

附图说明

图1为本发明的冷却辊与转向辊部分的连接示意图；

图中，1-蒸发机构，2-冷却辊，3-转向辊。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

以下各实施例中，结合强度的测试过程具体如下：1)先将eaa薄膜铺在所制得的镀铝薄膜产品上；2)采用热封仪在120℃下热压处理0.5s，使得eaa薄膜与镀铝薄膜粘合起来；3)切条，并在拉力测试机上拉住eaa薄膜一侧，测试将eaa薄膜与镀铝薄膜产品拉开的拉力值，每次取样三条，所得拉力值取平均值，即为所要表征的镀铝薄膜产品上镀铝层的结合强度。

其余如无具体说明的材料、功能部件或处理技术，则表明所采用的均为本领域的常规市售原料，或常规处理技术，或本领域为实现对应功能的常规功能结构。

实施例1：

一种电池用镀金属膜的一次蒸镀制备方法，取基膜经冷却辊2上送入真空蒸镀室内，真空蒸镀室内设有放置有金属材料的蒸发机构1，当真空蒸镀室内的真空度达到设定阈值要求后，加热金属材料并使其在蒸发机构1内熔融蒸发形成金属蒸汽，使得基膜浸于金属蒸汽中，即完成金属层的一次蒸镀。

请再参见图1所示，使得冷却辊2和其沿基膜输送方向的相邻布置的第一个转向辊3分别连接直流电源的两极。直流电源施加的电压为800-1000v。

本实施例中，基膜为无孔基膜，基膜为pet或pp或pi膜。基膜的厚度为3-12μm。

本实施例中，冷却辊2内布置有通冷却液的循环冷却通道，所通冷却液的温度≤-20℃。冷却液可以为酒精与己二醇的混合物。

本实施例中，基膜在表面处理后且送入真空蒸镀室前，还在40-80℃(本实施例优选为55℃左右)的环境中加热烘干处理(处理时间约为0.1s左右)。通过加热烘干处理，不仅可以进一步去除基膜中的水汽，提高后续真空蒸镀时金属层的附着力。同时，50-60℃的适宜温度也可以保证既不使得基膜因温度过高而卷缩，同时，也可以保证基膜进入真空蒸镀室时能维持基膜表面分子的活跃度，加强与金属分子的连接效果。

本实施例中，蒸镀金属层时，真空蒸镀室内的真空度≤9×10^-2pa。金属材料为铝材。

本实施例中，整个制备过程中，环境温度不高于30℃，相对湿度不高于60％(本实施例优选为30％)。

本实施例中，整套蒸镀设备的其他所有辊筒等部件均互不导通，且做绝缘处理。

对比例1

与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中，冷却辊2与转向辊3均未连接直流电源。

对比例2

与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中，省去了加热烘干处理的步骤。

对比例3

与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中，相对湿度控制为70％。

实施例2

与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中，相对湿度控制为60％。

实施例3

与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中，基膜在送入真空蒸镀室前，还进行表面处理，表面处理方式为电晕处理。

同时对上述实施例1-实施例2，对比例1-对比例3制得的镀铝膜(一次蒸镀到相同厚度即约为800nm左右)进行结合强度测试，所得性能结果如下表1所示。

表1各镀铝膜产品性能

注：下游厂家要求镀铝薄膜产品的金属层结合强度要≥2n，一般以2n作为合格产品交付，大于或等于3n的则作为优良产品。

由以上表1中所测数据可知，通过采用直流电源分别连接冷却辊2和转向辊3，可以有效保证镀膜产品的质量，不会发生常规一次蒸镀方式的产品卷缩等现象。同时，对相对湿度、40-80℃的加热烘干措施的设置，也进一步提高了蒸镀的金属层与基膜的结合强度，也避免了由于湿度太高导致的基膜电绝缘性下降等问题。

此外，由于在真空蒸镀室内停留较长的时间，使得基膜内的水汽等可以得到充分蒸发去除，进而基膜与金属层之间的结合强度也提高，从而可以几乎省去基膜蒸镀前的表面处理步骤。

实施例4-9

与实施例3不同的是，本实施例中，对基膜进行表面处理的方式分别具体为电火花处理、等离子处理、镀ni处理、镀alo处理、化学处理涂层或naoh浸泡处理。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。