一种增加粘附力的PP复合铜箔及其制备方法和应用与流程

本发明涉及锂离子电池，具体涉及一种增加粘附力的pp复合铜箔及其制备方法和应用。

背景技术：

1、pp复合铜箔作为锂电池中的负极薄膜材料，由支撑层和导电层组成，类似三明治结构。支撑层是处于中间的具有一定厚度的pp(聚丙烯)基膜，导电层是在支撑层两面镀上去的铜层。相比于中间层采用pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)基膜，由于pp基膜(分子结构如图1)不含酯键、耐强酸腐蚀，或从根本上解决了pet基膜面临的高温循环难题，即所谓的“跳水”问题；同时由于其分子结构使得pp材料具有很好的延展性断裂伸长率高的特点，而逐渐成为复合铜箔的主流。

2、由于pp材料以碳-氢键为主，有机化合物中碳氢键一般认为是非极性的共价键，导致pp材料较低的极性、较为松散的分子链结构和低结晶度，使得pp与铜箔之间的界面能较高，分子间相互作用较弱，附着力很低，在电池循环测试过程中，材料不断膨胀收缩，pp材料基膜和铜之间的界面会出现剥离，导致其承载活性物质的能力下降，进而引发“跳水”，加大了量产难度，也延后了产业化进度。

3、目前pp基膜在镀铜膜前使用等离子对镀膜表面进行清洗，存在以下缺点导致无法大批量生产：(1)等离子清洗机表面处理是通过将导电气体电离形成等离子体,等离子在形成过程中会产生热量然后加压缩空气扩散，对于pp材料会引起收缩膨胀等问题；(2)等离子清洗只能清洁掉材料表面的氧化物、有机物、无机物、油污等，对碳氢键无影响，这样只是将pp材料表面清洁干净而无法增加对铜的粘附力，导致目前pp复合镀铜膜也无法大批量生产。因此，设计开发一种可以增加pp基膜与铜粘附力的生产工艺方法是首要解决的问题，以填补现在的pp复合铜箔的批量生产的空白。鉴于此，本发明提供一种增加粘附力的pp复合铜箔及其制备方法和应用。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种增加粘附力的pp复合铜箔及其制备方法和应用。目的是设计开发增加pp基膜与铜粘附力的生产工艺，填补现在的pp复合铜箔的批量生产的空白。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、第一方面，提供一种增加粘附力的pp复合铜箔的制备方法，在pp基膜进行镀铜前，采用极紫外准分子光对所述pp基膜进行清洗。

4、其中，极紫外线(extreme ultra-violet，euv)准分子光，通过采用准分子气体获得不同单色波长，如172nm、222nm等高强度的准分子紫外光。准分子发射的紫外线光具有单光谱特性，狭窄的光谱线和单色紫外辐射光谱使得它能用更集中的功率来进行光处理。与传统汞紫外线灯比较，准分子紫外线灯光强超大，靶向精准，无汞危害，绿色环保，可回收，无二次污染，以其高能量密度、低反应温度、大反应面积、反应时间短的卓越特性。例如打破分子键和大量产生激发态氧原子：

5、(1)打破分子键

6、打破有机物质的分子键的能量需要超过物质结合能的光能，同时物质的能量吸收(激发)越大，就越容易引发反应(分解)并且所需的处理时间越短。因此使用低压紫外线灯无法打破的结合能，可以使用准分子灯产生172nm波长进行裂解。

7、(2)大量产生激发态氧原子

8、准分子紫外线灯与传统汞紫外线灯比较，光强超大，靶向精准，无汞制造，绿色环保，可回收，无二次污染。与低压紫外灯的185nm波长相比，准分子灯172nm波长的分子氧吸收系数大20倍左右；这不仅可以产生高密度的活性氧，而且通过直接作用于氧气，可以产生具有强大氧化能力的强激发氧。

9、例如，由于碳氢化合物对172nm波长的紫外线具有较强的吸收能力，并且可以在吸收172nm波长后分解成离子，流离态原子，受激分子和中子等，这就是光敏作用。空气中的氧分子在吸收了172nm波长的紫外光后，会产生臭氧和氧气，臭氧有可以分解为氧原子和氧气,氧原子具有极强的氧化性，可以将碳氢化合键切断。

10、本发明的有益效果是：通过使用euv准分子光将pp基体材料的表面进行改性活化，来增加pp基体材料和镀铜的粘附力；且工艺流程上只增加此工序，不产生废水废气，不影响生产效率，通过前期设备投入即可实现，无其它附加成本。

11、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

12、进一步，所述极紫外准分子光的波长不大于172nm，射入到pp基膜表面的光积量为10-500mj/cm2。

13、采用准分子波长是172nm，其7.23ev的能量足以直接裂解有机分子的主要键。当pp基膜材料在通过极紫外清洗，是将pp基膜材料表面的碳氢键裂解，裂解的深度和面积跟euv准分子光清洗到材料表面的光积量有关，光积量越大裂解深度越深，表面裂解占空比越大。同时随着表面材料的裂解，材料表面的极性同步也会增加，使得与铜箔之间的界面降低，分子间相互作用加强，附着力增加。材料表面的裂解使得表面也会出现不规则的网状微观“裂缝”，随着裂解深度增加也会出现微观的“起皮”，这些“裂缝”和“起皮”使得表面凹凸不平，材料表面的接触面积增加同时铜相对嵌入到pp基膜材料中增加了粘附力。

14、进一步，包括如下的具体步骤：

15、(1)对pp基膜进行极紫外准分子光清洗，得到光处理后pp基膜；

16、(2)对所述光处理后pp基膜的表面依次进行磁控溅射镀铜和化学电镀铜，得到表面具有金属层的pp复合铜箔。

17、进一步，步骤(2)中所述磁控溅射镀铜采用的惰性气体压力为0.1-10pa，直流负高压为0.5-10kv。也可以在磁控溅射镀铜前，磁控溅射一层5-30nm镍铬合金。

18、进一步，步骤(2)中所述化学电镀铜采用的硫酸铜的溶液的浓度为0.2-2mo l/l，电流密度为0.5-40asd。

19、进一步，在步骤(1)与(2)之间还包括对所述光处理后pp基膜进行等离子表面清洗，得到等离子处理后pp基膜。

20、进一步，所述等离子表面清洗后所述等离子处理后pp基膜采用达因笔测试大于或等于46。

21、第二方面，提供一种增加粘附力的pp复合铜箔，所述的增加粘附力的pp复合铜箔由所述的制备方法制得。

22、进一步，所述的增加粘附力的pp复合铜箔的厚度为4.5-12um。

23、第三方面，提供一种增加粘附力的pp复合铜箔的应用，将所述的增加粘附力的pp复合铜箔用于锂电池的负极中。

技术特征：

1.一种增加粘附力的pp复合铜箔的制备方法，其特征在于，在pp基膜进行镀铜前，采用极紫外准分子光对所述pp基膜进行清洗。

2.根据权利要求1所述一种增加粘附力的pp复合铜箔的制备方法，其特征在于，所述极紫外准分子光的波长不大于172nm，射入到pp基膜表面的光积量为10-500mj/cm2。

3.根据权利要求1或2所述一种增加粘附力的pp复合铜箔的制备方法，其特征在于，包括如下的具体步骤：

4.根据权利要求3所述一种增加粘附力的pp复合铜箔的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述磁控溅射镀铜采用的惰性气体压力为0.1-10pa，直流负高压为0.5-10kv。

5.根据权利要求3所述一种增加粘附力的pp复合铜箔的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述化学电镀铜采用的硫酸铜的溶液的浓度为0.2-2mol/l，电流密度为0.5-40asd。

6.根据权利要求3所述一种增加粘附力的pp复合铜箔的制备方法，其特征在于，在步骤(1)与(2)之间还包括对所述光处理后pp基膜进行等离子表面清洗，得到等离子处理后pp基膜。

7.根据权利要求6所述一种增加粘附力的pp复合铜箔的制备方法，其特征在于，所述等离子表面清洗后所述等离子处理后pp基膜采用达因笔测试大于或等于46。

8.一种增加粘附力的pp复合铜箔，其特征在于，所述的增加粘附力的pp复合铜箔由权利要求1至7任一项所述的制备方法制得。

9.根据权利要求8所述一种增加粘附力的pp复合铜箔，其特征在于，所述的增加粘附力的pp复合铜箔的厚度为4.5-12um。

10.一种增加粘附力的pp复合铜箔的应用，其特征在于，将权利要求8至9任一项所述的增加粘附力的pp复合铜箔用于锂电池的负极中。

技术总结
本发明涉及一种增加粘附力的PP复合铜箔及其制备方法和应用，涉及锂离子电池技术领域，在PP基膜进行镀铜前，采用极紫外准分子光对所述PP基膜进行清洗。本发明通过使用EUV准分子光将PP基膜材料的表面进行改性活化，来增加PP基膜材料和镀铜的粘附力；且工艺流程上只增加此工序，不产生废水废气，不影响生产效率，通过前期设备投入即可实现，无其它附加成本。

技术研发人员：龙定华,张海辉
受保护的技术使用者：新辉开科技（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12