欢迎访问沈阳真空杂志社 Email Alert    RSS服务

真空 ›› 2025, Vol. 62 ›› Issue (3): 53-57.doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2025.03.10

• 薄膜 • 上一篇    下一篇

超薄柔性基材真空双面磁控溅射卷绕镀铜关键技术研究

罗军文   

  1. 广东汇成真空科技股份有限公司,广东 东莞 511700
  • 收稿日期:2025-02-13 出版日期:2025-05-25 发布日期:2025-05-23
  • 作者简介:罗军文(1972-),男,甘肃省庆阳市人,本科,高级工程师。

Research on Key Technologies of Vacuum Magnetron Sputtering Double-Sided Copper Coating on Ultra-Thin Flexible Substrates

LUO Junwen   

  1. Guangdong Huicheng Vacuum Technology Co., Ltd., Dongguan 511700, China
  • Received:2025-02-13 Online:2025-05-25 Published:2025-05-23

摘要: 详细介绍了超薄柔性基材真空双面磁控溅射卷绕镀铜设备的工作原理、结构组成和关键技术设计要点,分析了影响镀膜质量与生产效益的主要因素,重点论述了超薄基材镀膜技术难点和解决方案。通过优化卷绕系统辊系布局和磁控溅射系统结构,以及在镀膜辊面增加绝缘陶瓷层,有效解决了薄膜热损伤问题。该优化方法有利于提升新能源锂电池复合铜箔材料的品质和生产效率,加速新能源锂电池复合集流体负极材料的批量化生产。

关键词: 超薄基材, 磁控溅射, 双面镀膜, 陶瓷层, 热损伤

Abstract: The working principle, structural composition, and key technical design points of the vacuum magnetron sputtering winding copper coating equipment for ultra-thin flexible substrates with double-sided coating were introduced in detail. The main factors affecting the coating quality and production efficiency were analyzed. The technical difficulties and solutions of ultra-thin substrate coating were mainly discussed. By optimizing the roll system layout of winding system and the structure of magnetron sputtering system, and adding insulating ceramic layer on the coating roller surface, the thermal damage of the film is effectively solved. This optimization method can improve the production quality and efficiency of composite copper foil materials for new energy lithium batteries, and accelerate the mass production of composite current collector negative electrode materials for new energy lithium batteries.

Key words: ultra-thin substrate, magnetron sputtering, double-sided coating, insulation ceramic layer, thermal damage

中图分类号:  TB79;TB43

[1] 敦雪洋,谢佳俊,王明涌. 锂离子电池复合铜箔集流体及其制备方法[J]. 矿冶,2024,33(5):705-713.
[2] 段长琦,谷月月,黎子龙,等. 改性铜集流体应用于锂离子电池研究进展[J]. 铜业工程,2024(2):119-130.
[3] 张稚国,李华清,王莉,等. 锂离子电池塑料-金属复合集流体的特性及制备研究进展[J]. 储能科学与技术,2024,13(3):749-758.
[4] YANG L, WENG W, ZHU H, et al.Preparing ultra-thin copper foil as current collector for improving the LIBs performances with reduced carbon footprint[J]. Materialstoday Communications, 2023, 35: 105952.
[5] 李小宝,古宏伟,黄大兴,等.YBa2Cu3O7-δ高温超导带材双面磁控溅射镀铜研究[J]. 铜业工程,2023(6):31-37.
[6] YE Y, CHOU L Y, LIU Y, et al.Ultralight and fire-extinguishing current collectors for high-energy and high-safety lithium-ion batteries[J]. Nature Energy, 2020, 5(10): 786-793.
[7] PHAM M T M, DARST J J, WALKER W Q, et al. Prevention of lithium-ion battery thermal runaway using polymer-substrate current collectors[J]. Cell Reports Physical Science, 2021, 2(3): 100360.
[8] CHOUDHURY R, WILD J, YANG Y.Engineering current collectors for batteries with high specific energy[J]. Joule, 2021, 5(6): 1301-1305.
[9] 王臣,袁美蓉,马茵婷. 集流体在锂电池中的研究进展和应用[J]. 化工管理,2023(36):151-155.
[10] PAN C, CHEN S J, HUANG Y H, et al.A facile method to fabricate lightweight copper coated polyimide film current collectors for lithium-ion batteries[J]. Journal of Power Sources, 2022, 528: 231207.
[11] ZHU P, GASTOL D, MARSHALL J, et al.A review of current collectors for lithium-ion batteries[J]. Journal of Power Sources, 2021, 485: 229321.
[12] JEONG H, JANG J, JO C.A review on current collector coating methods for next-generation batteries[J]. Chemical Engineering Journal, 2022, 446: 136860.
[13] GYU B C, BONG K L, WON C S, et al.Effects of Cu current collector as a substrate on electrochemical properties of Li/Si thin film cells[J]. Journal of Materials Science, 2006, 41(2): 313-315.
[14] 张艳鹏,曹志强,付强,等. 卷绕镀铜工艺对复合集流体电学性能影响研究[J]. 真空,2023,60(4):8-12.
[15] 唐飞熊,但敏,刘镜波,等. 磁控溅射镀膜技术在高分子轻量化材料中的应用[J]. 工程塑料应用,2016,44(7):57-61.
[16] 李云奇. 真空镀膜[M].北京:化学工业出版社,2012.
[17] 张以忱. 真空镀膜技术[M].北京:冶金工业出版社,2009.
[18] 达道安. 真空设计手册[M].3版.北京:国防工业出版社,2004.
[19] 谈治信,徐玉江. 真空装置[M].北京:化学工业出版社,2015.
[20] 罗志明,罗军文,陸创程,等.超薄柔性基材真空双面磁控溅射镀铜卷绕镀膜设备:CN202222299982.1[P].2022-08-31.
[21] 沈伏良,彭林胜. 浅析超薄型PET薄膜工艺[J]. 聚酯工业,2009,22(4):32-33.
[22] 罗军文,李志方. 印制电路板清洁化镀膜生产线的研制[J]. 真空,2023,60(2):26-29.
[23] 朱刚毅,朱刚劲,朱文廓.配置辅助阳极的低温沉积设备: CN201820963667.5[P].2018-06-22.
[24] 于国军,韩振斌,赵昭. 聚合物复合铜箔生产技术研究现状及展望[J]. 铜业工程,2023(2):101-107.
[25] 高恒蛟,徐友慧,熊玉卿,等. 直流磁控溅射技术在柔性基底上制备光电屏蔽薄膜的研究[J]. 表面技术,2021,50(3):225-231.
[26] 李志荣,罗军文,陆创程,等.一种复合集流体磁控溅射镀铜镀膜辊设备:CN202411125177.4[P].2024-08-16.
[27] 李志荣,罗军文,陆创程,等.真空连续卷绕蒸发镀铝膜设备关键技术研究[C]//第八届粤港澳真空科技创新发展论坛.肇庆:广东省真空学会,2024.
[28] 李家海,钱长炎. 库仑定律在静电场中的运用[J]. 湖南中学物理,2017(12):67-68.
[29] 魏宏杰,潘昭海,江冰松,等. 静电吸盘吸附技术建模与仿真系统设计[J]. 设备管理与维修,2017(9):40-43.
[30] 谢冬柏,李大武,史力民,等. BOPET基镀铝薄膜静电场中表面吸附能力的研究[J]. 表面技术,2017,46(12):162-167.
[1] 孙冰成, 张贤旺, 张健. 射频功率对ITO薄膜结构及性能影响的研究[J]. 真空, 2025, 62(2): 62-67.
[2] 陈玉云, 王晓旭, 陈远明, 沈奕, 黄锐. 磁控溅射氧化硅和氧化硅/氮化硅/氧化硅薄膜绝缘性能的研究*[J]. 真空, 2024, 61(6): 15-20.
[3] 白皓宇, 姚春龙, 董明, 秦瑞, 白永浩, 王奕楠. 超高陡度长波通拉曼滤光片的研制[J]. 真空, 2024, 61(4): 12-16.
[4] 赵凡, 项燕雄, 邹长伟, 于云江, 梁枫. 磁控溅射镀膜技术在(Cr,Ti,Al)N涂层上的应用*[J]. 真空, 2024, 61(4): 22-29.
[5] 纪建超, 颜悦, 哈恩华. 沉积参数对TiO2纳米薄膜的显微结构和光学性能的影响*[J]. 真空, 2024, 61(3): 57-62.
[6] 李灿民, 董中林, 夏正卫, 张心凤, 魏荣华. 等离子增强磁控溅射制备TiCr基纳米复合涂层的显微组织和性能[J]. 真空, 2024, 61(2): 10-15.
[7] 李灿民, 张心凤, 魏荣华. 等离子增强磁控溅射制备TiCr基纳米复合涂层的耐冲蚀耐腐蚀性能[J]. 真空, 2023, 60(5): 37-41.
[8] 刘文丽, 刘旭, 尹翔. 动态磁场矩形平面磁控靶开发[J]. 真空, 2023, 60(5): 47-50.
[9] 张艳鹏, 曹志强, 付强, 曹磊, 刘旭. 卷绕镀铜工艺对复合集流体电学性能影响研究[J]. 真空, 2023, 60(4): 8-12.
[10] 黄传鑫, 辛纪英, 田中俊, 王猛, 吕凯凯, 梁兰菊, 刘云云. 氧气等离子体处理提升InZnO材料及TFT电学性能和稳定性研究*[J]. 真空, 2023, 60(4): 24-28.
[11] 余康元, 何玉丹, 杨波, 罗江山. 溅射电压对高功率脉冲磁控溅射Cu箔微观结构及性能的影响*[J]. 真空, 2023, 60(3): 1-4.
[12] 张汉焱, 郑丹旭, 沈奕, 陈玉云. 中频磁控反应溅射氧化硅(SiOx)薄膜绝缘性的研究*[J]. 真空, 2023, 60(2): 34-38.
[13] 张健, 齐振华, 李建浩, 牛夏斌, 徐全国, 宗世强. 磁控溅射法制备ITO膜层及其光电性能研究[J]. 真空, 2022, 59(6): 45-50.
[14] 赵琦, 满玉岩, 李苏雅, 李松原, 李琳. 面向干式电抗器的氟碳纳米结构薄膜性能调控方法研究*[J]. 真空, 2022, 59(6): 51-55.
[15] 辛先峰, 刘林根, 林国强, 董闯, 丁万昱, 张爽, 王棋震, 李军, 万鹏. Zr55Cu30Al10Ni5非晶薄膜的制备与性能研究*[J]. 真空, 2022, 59(5): 1-6.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!