压延铝箔:将铝锭融化、铸坯后,通过轧辊进行物理压缩产生塑性形变,以达到要求的厚度与形态。


真空蒸镀制备复合铝箔存在一次蒸镀与二次蒸镀之分:
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一次蒸镀法:蒸镀一次完成1μm金属铝的蒸镀。将膜材在蒸发源中加热,使膜材粒子以分子形态进入到气相空间中;其在真空环境中传输到达基体表面(此步骤效率与真空室真空度、坩埚与真空室组成系统的几何尺寸有关);最后膜材分子在基片表面形成所需的薄膜。
真空蒸镀一步法方法简单、效率较高,蒸镀工艺通过高温融化金属铝材料,进而蒸发到基膜上实现镀铝,相对于传统方法工艺更简洁。同时,由于铝的熔点远低铜,蒸镀时可有效减少高温导致基膜变形等问题。由于无需使用化学电镀等湿法工艺,仅通过干法工艺便可一次完成双面铝膜,减轻了干湿法工艺转换过程对良率的影响。
二次蒸镀法:通过往返蒸镀完成1μm金属铝的蒸镀。收放卷辊、蒸镀机构、主冷却辊和副冷却辊采用对称设计方式,在实际工作中,从高分子膜材的放卷端到收卷端以及从收卷端到放卷端,高分子膜材的经历是一致的,即通过单次蒸发较薄的膜层,然后通过多次往返均摊了镀膜时的辐射热和蒸汽冷凝热,满足了高分子膜材上镀厚膜的工艺需求。与此同时,采用主冷却辊和副冷却辊叠加冷却的结构,防止双面镀膜层在大张力和高温下粘连,克服了双面镀膜后收卷时粘膜问题。
工艺与性能双重考量,使用PET材料作为基膜
复合铝箔以PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)材料作为基膜
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物理性能:PET抗拉强度高、弯折性能好且具有绝缘性,改性后可耐受130-140℃高温对气体与水蒸气渗透率低;透明度好、雾度低;
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化学性能:PET材料不耐强酸强碱、耐候性好,可有效阻挡紫外线

目前,PP材料抗拉强度较低、PI材料生产技术难度高且成本昂贵,PET材料凭借其熔点适中的优势,更适合真空蒸镀工艺。因此,PET基膜成为制备复合铝箔的主要基材。
►为什么要先进行第一步化学气相沉积的真空反应镀膜?
制备打底层,提升材料的力学性能与结合力。(1)在力学性能方面,PET--Al的拉伸强度、断裂伸长率、弹性模量都优于PET-Al,更好的力学性能有利于满足电池极片涂布和辊压过程的制备工艺;(2)在结合力方面,氧化层可显著增大高分子基材表面的粗糙度,提供界面化学键合,明显提升了高分子基材与铝层的结合力;(3)在电解液兼容性方面,结合力的提升有利于复合集流体抵抗电解液的侵蚀,而PET-Al在电解液中HF的腐蚀下易出现脱层、龟裂现象,导致欧姆阻抗增加。
►第一步化学气相沉积的真空反应镀膜技术原理是什么?
真空蒸镀工艺用于复合铝箔真空反应镀膜时,向高温的蒸发舟上送入铝丝,在电加热的方式下,使固态铝转变为气态铝,在铝蒸汽扩散的通道上同时通入氧气,使氧气与铝分子发生反应生成金属化合物,并沉积在基体表面,形成5-15nm致密性好、抗蚀的辅助层。
►第二步物理气相沉积的真空蒸镀镀膜技术原理是什么?
真空镀膜工艺使用镀膜氧化铝的物料作为基膜,在真空室内通过电加热使固态铝转变为气态铝,气态铝原子沉积至基材,附着在基材表面形核、长大成固体薄膜,薄膜原子重构或产生化学键合,形成具备特殊性能的金属铝薄膜,厚度一般为800-1000nm。
整个过程在真空室内进行,且膜面背面紧贴通入-20℃至-30℃冷却液的钢棍,使膜在受热的同时可以进行急速降温,使分子迅速凝结在膜面,通过控制冷却液钢棍的温度保证膜面温度可始终保持在膜热熔温度以下,不会使膜发生形变。
►真空蒸镀工艺制备复合铝箔的难点在于?
真空蒸镀工艺具有成膜速度快、设备操作容易等优点。然而,制备复合铝箔时存在以下难点:(1)易造成薄膜与基材的结合力不足;(2)作业温度较高,为了提高成品良率,膜在受热的同时要进行急速降温以保证基材不受热形变,高温下对基膜稳定性要求高;(3)增厚环节需要反复蒸镀十几次,需多次经受高温‑冷却的循环过程,基膜的抗拉强度和延伸率有可能衰减;(4)设备技术经验积累和开发能力。
图表:真空蒸发镀膜设备


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