CN113013371A - 锂电池用金属箔的开孔方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种锂电池用金属箔的开孔方法，其包括以下步骤：在待加工卷状金属箔的上表面和下表面依次分别贴覆载体膜和光致抗蚀刻干膜得到贴膜卷状金属箔；将预先设计的菲林底片贴覆于贴膜卷状金属箔具有光致抗蚀刻干膜的一面进行曝光固化，之后进行显影蚀刻形成开孔，然后经过后处理得到开孔金属箔。本发明提供的锂电池用金属箔的开孔方法，能够对厚度为6‑8μm的金属箔进行开孔，孔径为30‑100μm，孔隙率为50％，制得的金属箔用在锂电池上，可更大限度的提高锂离子电池的容量、充放电效率以及产品的可靠性，最终达到降低终端产品如锂电汽车、手机的总重量，延长续航时间。
Description
技术领域
本发明属于电池领域，尤其涉及到一种锂电池用金属箔的开孔方法。
背景技术
现有工艺中，锂离子电池、锂离子电容器等正极集电体使用铝、不锈钢等金属材料，作负极集电体使用不锈钢、铜、镍等金属材料；为了提升锂离子电池、锂离子电容器等的受载容积并且减小其载体的重量，在集电体上设置贯通孔。
当前针对金属集电体材料贯通孔常规的制作方法，主要有机械模具冲孔加工、激光烧蚀等。通过这些方法所形成的贯通孔大小一般最小只能达到直径0.1mm，不仅制造成本高、生产效率低下，且集电体因孔径较大使得整体强度下降，不利于后工序锂电池的生产加工。最重要的一点是，随着终端客户对轻薄化的需求，所使用的金属箔厚度越来越薄，至6-8μm，常规生产方法已无法满足该种规格产品的要求。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种锂电池用金属箔的开孔方法，并提供至少后面将说明的优点。
本发明的另一个目的是提供一种锂电池用金属箔的开孔方法，能够对厚度为6-8μm的金属箔进行开孔，孔径为30-100μm，孔隙率为50％，制得的金属箔用在锂电池上，可更大限度的提高锂离子电池的容量、充放电效率以及产品的可靠性，最终达到降低终端产品如锂电汽车、手机的总重量，延长续航时间。
本发明的技术方案如下：
锂电池用金属箔的开孔方法，其包括以下步骤：
在待加工卷状金属箔的上表面和下表面依次分别贴覆载体膜和光致抗蚀刻干膜得到贴膜卷状金属箔；
将预先设计的菲林底片贴覆于贴膜卷状金属箔具有光致抗蚀刻干膜的一面进行曝光固化，这样根据预先设定的图形制作菲林底片，曝光后需要保留的金属箔上干膜经过强光作用后起到铰链反应固化，之后进行显影蚀刻形成开孔，然后经过后处理得到开孔金属箔。
优选的是，所述的锂电池用金属箔的开孔方法中，所述载体膜包括：
与所述卷状金属箔的上表面贴合的载体膜基体，其为超高分子量聚乙烯薄膜；
粘接胶，其位于所述载体膜基体与所述卷状金属箔贴合的一面，所述粘接胶为水性压敏胶；
保护膜，其覆盖于所述粘接胶上且在所述载体膜基体与所述卷状金属箔贴合后与所述载体膜基体剥离，所述保护膜为聚甲基丙烯酸甲酯膜。
优选的是，所述的锂电池用金属箔的开孔方法中，
在待加工卷状金属箔的上表面贴覆载体膜后进行一次热压，温度为65℃-83℃；
在待加工卷状金属箔的下表面贴覆光致抗蚀刻干膜后进行二次热压，温度为104℃-131℃。
优选的是，所述的锂电池用金属箔的开孔方法中，
所述待加工卷状金属箔的厚度为6-8μm，宽度为100-500mm；
所述载体膜基体的厚度为5-7μm；
所述光致抗蚀刻干膜的厚度为1-3μm。
优选的是，所述的锂电池用金属箔的开孔方法中，
所述显影采用质量浓度为1％的碳酸钠水溶液，温度为30±3℃；
所述蚀刻采用硫酸、铬酸、硝酸、氯化铁、氯化铜水溶液中的一种，温度为25～50℃，处理时间为5～20秒。
优选的是，所述的锂电池用金属箔的开孔方法中，
所述后处理包括褪干膜、剥离载体膜、清洗、防氧化、烘干处理和收卷；
所述褪干膜处理采用质量浓度为2％-3％的碳酸钠水溶液，温度为30±3℃；
所述防氧化处理采用质量浓度为3％-5％的次氯酸水溶液，温度为70±5℃。
优选的是，所述的锂电池用金属箔的开孔方法中，在待加工卷状金属箔的上表面和下表面依次分别贴覆载体膜和光致抗蚀刻干膜、所述一次热压、所述二次热压和剥离载体膜均采用卷对卷覆膜机完成。
本发明具有以下有益效果：
通过卷对卷设备进行，可实现批量生产；
适用于厚度为6-8μm的金属箔，且开孔直径可达到30-100μm，在不影响金属箔强度的基础上减少其重量。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
本发明提供一种锂电池用金属箔的开孔方法，其特征在于，包括以下步骤：
在待加工卷状金属箔的上表面和下表面依次分别贴覆载体膜和光致抗蚀刻干膜得到贴膜卷状金属箔，通过卷对卷设备进行贴覆；
将预先设计的菲林底片贴覆于贴膜卷状金属箔具有光致抗蚀刻干膜的一面进行曝光固化，这样根据预先设定的图形制作菲林底片，曝光后需要保留的金属箔上干膜经过强光作用后起到铰链反应固化，之后进行显影蚀刻形成开孔，然后经过后处理得到开孔金属箔。
在本发明提供的所述的锂电池用金属箔的开孔方法的一个实施例中，所述载体膜包括：
与所述卷状金属箔的上表面贴合的载体膜基体，其为超高分子量聚乙烯薄膜，用于承载超薄金属箔，使得金属箔在生产和加工过程中不会因为其厚度偏薄而造成生产加工困难和导致报废；
粘接胶，其位于所述载体膜基体与所述卷状金属箔贴合的一面，所述粘接胶为水性压敏胶，用于在贴覆金属箔过程中使得载体膜基体与卷状金属箔能完全贴覆完整，不会产生气泡，并且在最终载体膜与超薄金属箔撕离过程中该胶不会残留在金属箔表面上；
保护膜，其覆盖于所述粘接胶上且在所述载体膜基体与所述卷状金属箔贴合后与所述载体膜基体剥离，所述保护膜为聚甲基丙烯酸甲酯膜，用于保护载体膜基体及载体膜基体上的粘接胶，在贴覆金属箔过程中直接剥离且不会导致载体膜上粘接胶胶掉落或撕离。
在卷对卷贴覆设备的上料端加装卷状金属箔和载体膜卷滚筒，并装有收集保护膜废料的空筒；
在卷对卷贴覆设备的下料端安装空筒以收集贴覆有载体膜的金属箔，之后在另一卷对卷贴覆设备的上料端加装贴覆有载体膜的金属箔和光致抗蚀刻干膜滚筒，干膜的厚度视金属箔开孔的大小而定，孔径越小，其干膜厚度也应更薄解析度更高。
在本发明提供的所述的锂电池用金属箔的开孔方法的一个实施例中，
在待加工卷状金属箔的上表面贴覆载体膜后进行一次热压，温度为65℃-83℃；
在待加工卷状金属箔的下表面贴覆光致抗蚀刻干膜后进行二次热压，温度为104℃-131℃；
均在对应的卷对卷设备末端设置有加热辊，加热辊的数量和分布可由本领域技术人员根据需要进行调整和选择，此处不再详细描述。
在本发明提供的所述的锂电池用金属箔的开孔方法的一个实施例中，
所述待加工卷状金属箔的厚度为6-8μm，宽度为100-500mm；
所述载体膜基体的厚度为5-7μm；
所述光致抗蚀刻干膜的厚度为1-3μm。
在本发明提供的所述的锂电池用金属箔的开孔方法的一个实施例中，
所述显影采用质量浓度为1％的碳酸钠水溶液，温度为30±3℃；
所述蚀刻采用硫酸、铬酸、硝酸、氯化铁、氯化铜水溶液中的一种，温度为25～50℃，处理时间为5～20秒，将经过显影后露出的金属箔部分经过化学反应去除以形成开孔，开孔孔径为30-100μm。
在本发明提供的所述的锂电池用金属箔的开孔方法的一个实施例中，
所述后处理包括褪干膜、剥离载体膜、清洗、防氧化、烘干处理和收卷；
所述褪干膜处理采用质量浓度为2％-3％的碳酸钠水溶液，温度为30±3℃，对金属箔表面剩余的干膜进行去除，然后剥离其表面的载体膜；
所述防氧化处理采用质量浓度为3％-5％的次氯酸水溶液，温度为70±5℃。
在本发明提供的所述的锂电池用金属箔的开孔方法的一个实施例中，在待加工卷状金属箔的上表面和下表面依次分别贴覆载体膜和光致抗蚀刻干膜、所述一次热压、所述二次热压和剥离载体膜均采用卷对卷覆膜机完成。
采用本发明提供的锂电池用金属箔的开孔方法，能够对厚度为6-8μm的金属箔进行开孔，孔径为30-100μm，孔隙率为50％，制得的金属箔用在锂电池上，可更大限度的提高锂离子电池的容量、充放电效率以及产品的可靠性，最终达到降低终端产品如锂电汽车、手机的总重量，延长续航时间。
采用本发明提供的锂电池用金属箔的开孔方法，采用卷对卷方式实现批量生产。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
Claims (7)
1.锂电池用金属箔的开孔方法，其特征在于，包括以下步骤：
在待加工卷状金属箔的上表面和下表面依次分别贴覆载体膜和光致抗蚀刻干膜得到贴膜卷状金属箔；
将预先设计的菲林底片贴覆于贴膜卷状金属箔具有光致抗蚀刻干膜的一面进行曝光固化，之后进行显影蚀刻形成开孔，然后经过后处理得到开孔金属箔。
2.如权利要求1所述的锂电池用金属箔的开孔方法，其特征在于，所述载体膜包括：
与所述卷状金属箔的上表面贴合的载体膜基体，其为超高分子量聚乙烯薄膜；
粘接胶，其位于所述载体膜基体与所述卷状金属箔贴合的一面，所述粘接胶为水性压敏胶；
保护膜，其覆盖于所述粘接胶上且在所述载体膜基体与所述卷状金属箔贴合后与所述载体膜基体剥离，所述保护膜为聚甲基丙烯酸甲酯膜。
3.如权利要求2所述的锂电池用金属箔的开孔方法，其特征在于，
在待加工卷状金属箔的上表面贴覆载体膜后进行一次热压，温度为65℃-83℃；
在待加工卷状金属箔的下表面贴覆光致抗蚀刻干膜后进行二次热压，温度为104℃-131℃。
4.如权利要求3所述的锂电池用金属箔的开孔方法，其特征在于，
所述待加工卷状金属箔的厚度为6-8μm，宽度为100-500mm；
所述载体膜基体的厚度为5-7μm；
所述光致抗蚀刻干膜的厚度为1-3μm。
5.如权利要求4所述的锂电池用金属箔的开孔方法，其特征在于，
所述显影采用质量浓度为1％的碳酸钠水溶液，温度为30±3℃；
所述蚀刻采用硫酸、铬酸、硝酸、氯化铁、氯化铜水溶液中的一种，温度为25～50℃，处理时间为5～20秒。
6.如权利要求5所述的锂电池用金属箔的开孔方法，其特征在于，
所述后处理包括褪干膜、剥离载体膜、清洗、防氧化、烘干处理和收卷；
所述褪干膜处理采用质量浓度为2％-3％的碳酸钠水溶液，温度为30±3℃；
所述防氧化处理采用质量浓度为3％-5％的次氯酸水溶液，温度为70±5℃。
7.如权利要求6所述的锂电池用金属箔的开孔方法，其特征在于，在待加工卷状金属箔的上表面和下表面依次分别贴覆载体膜和光致抗蚀刻干膜、所述一次热压、所述二次热压和剥离载体膜均采用卷对卷覆膜机完成。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210622 |