CN116230843A - 复合铜箔的制作方法、复合铜箔和电池 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种复合铜箔的制作方法、复合铜箔和电池。其中，复合铜箔的制作方法应用于复合铜箔，复合铜箔的制作方法包括：在基材上沉积铜层；对铜层的密度进行检测，获得检测密度，将检测密度和预设密度进行对比；在检测密度低于预设密度时，获取铜层的低密度区域，在铜层的低密度区域内打入铜粒子。本申请的技术方案能够减少铜层的密度分布不均匀的情况，保证铜箔能够满足使用要求。
Description
技术领域
本申请涉及铜箔生产技术领域，特别涉及一种复合铜箔的制作方法、复合铜箔和电池。
背景技术
在锂电池或者钠电池中，通常选择铜箔作为电池的负极。但是，在铜箔的加工制作过程中，内部产生的缺陷较多。尤其是在生产铜箔时，容易出现铜层的密度分布不均匀，部分位置密度高，另一部分位置密度低的情况。密度的分布不均匀导致铜箔的性能降低，甚至不符合使用要求。
发明内容
本申请的一个目的在于提供一种复合铜箔的制作方法、复合铜箔和电池，能够减少铜层的密度分布不均匀的情况，保证铜箔能够满足使用要求。
根据本申请的一个方面，本申请提供一种复合铜箔的制作方法，所述复合铜箔的制作方法应用于复合铜箔，所述复合铜箔的制作方法包括：
在基材上沉积铜层；
对所述铜层的密度进行检测，获得检测密度，将所述检测密度和预设密度进行对比；
在所述检测密度低于所述预设密度时，获取所述铜层的低密度区域，在所述铜层的低密度区域内打入铜粒子。
在其中一个方面，所述对所述铜层的密度进行检测的步骤之前，包括：
对所述铜层的厚度进行检测，获得检测厚度，将所述检测厚度和第一预设厚度进行对比；
在所述检测厚度不符合所述第一预设厚度时，调整所述铜层的沉积速率，使所述铜层的厚度满足所述第一预设厚度。
在其中一个方面，所述对所述铜层的密度进行检测，获得检测密度的步骤，包括：
获取所述铜层的质量和表面积；
依据所述第一预设厚度和所述表面积确定所述铜层的体积，将所述铜层的质量除以所述体积，以获得所述铜层的检测密度。
在其中一个方面，所述获取所述铜层的质量和表面积的步骤，包括：
检测所述铜层的重量，获取所述铜层重量变化值，依据所述重量变化值确定所述铜层的质量；
获取所述基材的移动速度，依据所述移动速度确定所述铜层的表面积。
在其中一个方面，所述在基材上沉积铜层的步骤，包括：
在所述基材的表面电镀以沉积所述铜层；
所述在所述检测厚度不符合所述第一预设厚度时，调整所述铜层的沉积速率，使所述铜层的厚度满足所述第一预设厚度的步骤，包括：
在所述检测厚度不符合所述第一预设厚度时，调整电镀的电流大小；
通过控制电流大小的方式调整所述铜层的沉积速率，以使所述铜层的厚度满足所述第一预设厚度。
在其中一个方面，所述在所述铜层的低密度区域内打入铜粒子的步骤，包括：
通过磁控溅射的方式，将铜粒子打入所述铜层内；
或者，通过高速气流冲击的方式，将所述铜粒子打入铜层内。
在其中一个方面，所述在所述铜层的低密度区域内打入铜粒子的步骤之后，包括：
采用抛光的方式对所述铜层的表面进行平整化处理。
在其中一个方面，所述采用抛光的方式对所述铜层的表面进行平整化处理的步骤之后，包括：
获取多个位置点的铜层厚度，计算所述多个所述位置点的铜层厚度之间的差值，通过平整化的方式将所述铜层厚度的差值控制在小于第二预设厚度范围内。
此外，为了解决上述问题，本申请还提供一种复合铜箔，所述复合铜箔包括基材和铜层，所述基材具有相对设置的第一表面和第二表面，所述铜层分别设置在所述第一表面和所述第二表面，其中，所述铜层采用如上文所述的复合铜箔的制作方法制作。
此外，为了解决上述问题，本申请还提供一种电池，所述电池包括正极端和负极端，所述负极端包括复合铜箔，所述复合铜箔采用如上文所述的复合铜箔制作方法加工。
本申请的技术方案中，在基材上沉积铜层后，对铜层的密度进行检测，获得检测密度。在将检测密度和预设密度进行对比，预设密度可以理解为铜层的标准密度。通过对比可以了解到沉积铜层的密度是否符合设计要求。对于不符合设计要求的低密度区域，打入铜粒子，提高该区域铜的致密性，进而提高铜层密度。减少铜层的密度分布不均匀的情况，保证铜箔能够满足使用要求。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施例，本申请的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。
图1是本申请中第一实施例中复合铜箔的制作方法的步骤示意图。
图2是本申请中复合铜箔的制作方法的步骤S40和步骤S50示意图。
图3是本申请中复合铜箔的制作方法的步骤S210和步骤S220的示意图。
图4是本申请中复合铜箔的制作方法的步骤S211和步骤S212的示意图。
图5是本申请中复合铜箔的制作方法的步骤S110、步骤S510和步骤S520的示意图。
图6是本申请中复合铜箔的制作方法的步骤S310和步骤S320的示意图。
图7是本申请中复合铜箔的制作方法的步骤S60的示意图。
图8是本申请中复合铜箔的制作方法的步骤S70的示意图。
图9是本申请中第二实施例中复合铜箔的结构示意图。
附图标记说明如下：
10、复合铜箔；110、基材；120、铜层；130、导电种子层。
具体实施方式
尽管本申请可以容易地表现为不同形式的实施方式，但在附图中示出并且在本说明书中将详细说明的仅仅是其中一些具体实施方式，同时可以理解的是本说明书应视为是本申请原理的示范性说明，而并非旨在将本申请限制到在此所说明的那样。
由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本申请的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本申请的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。
在附图所示的实施方式中，方向的指示(诸如上、下、左、右、前和后)用于解释本申请的各种元件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些元件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些元件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本申请的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本申请的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
以下结合本说明书的附图，对本申请的较佳实施方式予以进一步地详尽阐述。
实施例一
参阅图1和图9所示，本申请的技术方案可以应用在复合铜箔，复合铜箔用于电池负极，通过电池的正极和负极放电，提供电力。复合铜箔主要包括金属铜。复合铜箔的制作方法包括：
步骤S10，在基材110上沉积铜层120；基材110通常为绝缘材料，例如基材110为PET(polyethylene glycol terephthalate)聚对苯二甲酸乙二醇酯。此外，基材110还可以是PP(Polypropylene)膜，即聚丙烯，聚丙烯是一种性能优良的热塑性合成树脂，为无色半透明的热塑性轻质通用塑料，具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等。通过利用基材110替换一部分金属铜，能够节省铜材料的用量。并且PET和PP膜的密度通常小于金属铜，因此还能够减轻铜箔10的重量。通常基材110的厚度较厚，铜层120的厚度较薄，铜层120的厚度只要保证电池能够正常工作即可。比如，基材110的厚度为3um，铜层120的厚度为1um，在基材110的两个表面均设置铜层120的情况下，铜箔10的总体厚度为5um。
基材110具有上下两个表面，可以在基材110的上下两个表面沉积铜层120。通常，上下两个表面的铜层120厚度相同。其中，沉积的方式可以是电镀，也可以是磁控溅射的方式。
步骤S20，对铜层120的密度进行检测，获得检测密度，将检测密度和预设密度进行对比；在沉积铜层120时，可能出现沉积不均匀的情况，有些地方沉积的密度较大，而另外一些地方沉积的密度较小。密度不一样，铜层120的中金属铜的含量也就不同。单位体积内铜粒子的数量较少，会降低铜箔10的性能。比如，导致铜箔10的导电性变差，电阻升高等。为此，通过将检测密度和预设密度进行对比。以预设密度为基准，判断铜层120的各个位置是否符合要求。
步骤S30，在检测密度低于预设密度时，获取铜层120的低密度区域，在铜层120的低密度区域内打入铜粒子。
不符合要求的区域定义为低密度区域，说明在低密度区域铜粒子的数量较少，不达标。通过将铜粒子打入低密度区域的方式，提高低密度区域的铜粒子数量，相当于提高铜层120中的铜密度。
其中，打入铜粒子的具体数量，可以依据检测密度和预设密度之间的差值计算得出。在知道了预设密度和体积的情况下，能够得出标准的铜层120重量。再计算的得出低密度区域的铜层120重量，两者之差就是需要打入的铜粒子的总质量。将总质量是两者之差的铜粒子打入到低密度区域，从而使检测密度符合预设密度。
需要指出的是，如果检测密度大于或等于预设密度，则维持该区域的铜粒子密度状态就可。
再者，检测密度和预设密度进行对比，其中，预设密度可以是一个具体值，也可以是一个范围值。如果预设密度是一个范围值，则检测密度和范围值中的最小值进行对比。
本实施例的技术方案中，在基材110上沉积铜层120后，对铜层120的密度进行检测，获得检测密度。在将检测密度和预设密度进行对比，预设密度可以理解为铜层120的标准密度。通过对比可以了解到沉积铜层120的密度是否符合设计要求。对于不符合设计要求的低密度区域，打入铜粒子，提高该区域铜的致密性，进而提高铜层120密度。减少铜层120的密度分布不均匀的情况，保证铜箔10能够满足使用要求。
参阅图2所示，为了保证铜层120在基材110上厚度的均匀性，对铜层120的密度进行检测的步骤之前，包括：
步骤S40，对铜层120的厚度进行检测，获得检测厚度，将检测厚度和第一预设厚度进行对比；
步骤S50，在检测厚度不符合第一预设厚度时，调整铜层120的沉积速率，使铜层120的厚度满足第一预设厚度。例如，如果检测厚度大于第一预设厚度，说明铜层120的厚度太厚，则需要降低铜层120的沉积速率，使检测厚度符合第一预设厚度。如果检测厚度小于第一预设厚度，说明铜层120的厚度太薄，则需要提高铜层120的沉积速率，使检测厚度符合第一预设厚度。检测厚度符合第一预设厚度，说明铜层120的厚度刚好适合，则保证当下铜层120的沉积速率不变。
另外，第一预设厚度可以是一个具体的数值，也可以是一个范围值。如果第一预设厚度是一个具体数值时，判断检测厚度不符合第一预设厚度，就是检测厚度不等于第一预设厚度。如果第一预设厚度是一个范围值，判断检测厚度不符合第一预设厚度，就是说检测厚度不在第一预设厚度范围内。
其中，检测厚度可以采用厚度检测仪，利用超声波对铜层120的厚度进行检测。厚度检测仪可以配置有多个可移动探头，探头用来发射超声波，多个探头可以均匀分布在铜层120上。
探头还可以移动，根据需要移动探头的位置。比如，对于铜层120厚度容易超过的位置，将更多的探头移动到该位置，而厚度通常正常的区域可以减少探头数量的设置。
参阅图3所示，对铜层120的密度进行检测，获得检测密度的步骤，包括：
步骤S210，获取铜层120的质量和表面积；通常在制作铜箔10时，基材110时持续移动的，因此由辊轴或者其他平台承载基材110。可以在辊轴或者平台上设置重量检测器，通过重量检测器得出铜箔10的重量，再去除基材110的重量就是铜层120的重量。根据铜层120的重量继而可以得出铜层120的质量。
另外，基材110的宽度通常是不变的，通过基材110的移动速度可以得出基材110的表面面积，基材110的表面面积就是铜层120的表面积。另外，经过步骤S40和步骤S50的控制，铜层120的厚度就可以理解为等于第一预设厚度。
步骤S220，依据第一预设厚度和表面积确定铜层120的体积，将铜层120的质量除以体积，以获得铜层120的检测密度。在得知了铜层120的厚度，即第一预设厚度，以及铜层120的表面积的情况下，通过计算第一预设厚度乘以铜层120的表面积可以得出铜层120的检测密度。
参阅图4所示，获取铜层120的质量和表面积的步骤，包括：
步骤S211，检测铜层120的重量，获取铜层120重量变化值，依据重量变化值确定铜层120的质量；通过重量检测器可以得出铜箔10的重量，铜箔10的重量包括基材110和铜层120。基材110在制作过程中不存在重量的变化。而且基材110的重量可以作为常数。每段基材110的重量都能够得出。
步骤S212，获取基材110的移动速度，依据移动速度确定铜层120的表面积。基材110的移动速度可以调整，在计算铜层120的重量时，通过速度传感器检测到基材110的移动速度，进而通过移动速度得出铜层120的移动距离。在知道了移动距离的情况下，结合第一预设厚度，计算确定出铜层120的表面积。
参阅图5所示，在基材110上沉积铜层120的步骤，包括：
步骤S110，在基材110的表面电镀以沉积铜层120；目前，有一些其他设置铜层120的方式，比如磁控溅射等。这种方式，通过轰击的方式将铜离子镀在基材110的表面，容易导致基材110受热损伤，为此，通过电镀的方式可以使铜离子在阴极析出，逐渐覆盖在基材110的表面。减少对基材110的损伤。
在检测厚度不符合第一预设厚度时，调整铜层120的沉积速率，使铜层120的厚度满足第一预设厚度的步骤，包括：
步骤S510，在检测厚度不符合第一预设厚度时，调整电镀的电流大小；电镀的方式主要通过向阴极输入电流的方式，阳离子在阴极上析出沉积。其中电流越大，提供的负离子越多，阴极上析出的铜层120厚度也就越厚。
步骤S520，通过控制电流大小的方式调整铜层120的沉积速率，以使铜层120的厚度满足第一预设厚度。当然，也需要通过控制通电时间的方式保证铜层120的厚度。
参阅图6所示，在铜层120的低密度区域内打入铜粒子的步骤，包括：
步骤S310，通过磁控溅射的方式，将铜粒子打入铜层120内；磁控溅射是物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)的一种。一般的溅射法可被用于制备金属、半导体、绝缘体等多材料，且具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点。磁控溅射通过在靶阴极表面引入磁场，利用磁场对带电粒子的约束来提高等离子体密度以增加溅射率。
此时，用磁控溅射的方式，在基材110的表面已经附着了一层铜层120的情况下，铜粒子难以直接接触的基材110的表面，不会对基材110的表面造成损伤。通过磁控检测的方式，将铜粒子打入到铜层120内，提高铜层120的密度。
除此之外，还可以采用，步骤S320，通过高速气流冲击的方式，将铜粒子打入铜层120内。铜粒子的直径较小，在高压高速气流的带动下，随着气流的移动而移动，在铜粒子接触到铜层120表面时，在高压高速气流作用下，铜粒子带有移动的冲击力，会嵌入到铜层120内，从而提高了铜层120的密度。另外，通过铜粒子的挤压，还能够提高铜层120的致密性。
参阅图7所示，在将铜粒子打入到铜层120后，有些铜粒子可能没有完全嵌入到铜层120内，部分嵌入到铜层120内，还有一部分裸露在铜层120的表面。这样会导致铜层120的表面高低不平。为此，在铜层120的低密度区域内打入铜粒子的步骤之后，包括：
步骤S60，采用抛光的方式对铜层120的表面进行平整化处理。通过抛光的方式，清理掉铜层120表面凸出的铜粒子。从而使铜层120的表面更加平整。除此之外，还可以通过蚀刻的方式对铜层120的表面进行平整化。
参阅图8所示，在抛光的过程中可能存在抛光的厚度不均匀的情况，导致铜层120的表面变得粗糙。采用抛光的方式对铜层120的表面进行平整化处理的步骤之后，包括：
步骤S70，获取多个位置点的铜层120厚度，计算多个位置点的铜层120厚度之间的差值，通过平整化的方式将铜层120厚度的差值控制在小于第二预设厚度范围内。
比如说，铜层120厚度的差值超过了第二预设厚度，说明铜层120的表面不够平整，高低不平。为此需要对铜层120的表面进行平整化处理。如果一次平整化处理后，铜层120厚度差值还是大于第二预设厚度，则继续进行平整化处理，直到铜层120厚度差值小于第二预设厚度。其中，第二预设厚度小于第一预设厚度。
实施例二
参阅图9所示，本申请还提供一种复合铜箔10，复合铜箔10包括基材110和铜层120，基材110具有相对设置的第一表面和第二表面，铜层120分别设置在第一表面和第二表面，其中，铜层120采用如上文的复合铜箔的制作方法制作。另外，在复合铜箔10中可以设置导电种子层130，导电种子层130设置在基材110的表面，在电镀铜层120时，导电种子层130作为阴极，从而使铜离子在导电种子层130上析出，并逐渐覆盖导电种子层130。导电种子层130的厚度一般远小于铜层120的厚度。
复合铜箔10的具体实施方式和有益效果参考上述复合铜箔的制作方法，在此不再赘述。
实施例三
本申请还提供一种电池，电池包括正极端和负极端，负极端包括复合铜箔10，复合铜箔10采用如上文的复合铜箔的制作方法加工。电池可以是锂电池，也可以是钠电池。在放电时，正极端和负极端电池的两个放电电极，用于向外提供电力。在充电时，正极端和负极端电池的作为充电电极，用于存储电力。
电池的具体实施方式和有益效果参考上述复合铜箔的制作方法，在此不再赘述。
虽然已参照几个典型实施方式描述了本申请，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本申请能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种复合铜箔的制作方法，其特征在于，所述复合铜箔的制作方法应用于复合铜箔，所述复合铜箔的制作方法包括：
在基材上沉积铜层；
对所述铜层的密度进行检测，获得检测密度，将所述检测密度和预设密度进行对比；
在所述检测密度低于所述预设密度时，获取所述铜层的低密度区域，在所述铜层的低密度区域内打入铜粒子。
2.根据权利要求1所述的复合铜箔的制作方法，所述对所述铜层的密度进行检测的步骤之前，包括：
对所述铜层的厚度进行检测，获得检测厚度，将所述检测厚度和第一预设厚度进行对比；
在所述检测厚度不符合所述第一预设厚度时，调整所述铜层的沉积速率，使所述铜层的厚度满足所述第一预设厚度。
3.根据权利要求2所述的复合铜箔的制作方法，其特征在于，所述对所述铜层的密度进行检测，获得检测密度的步骤，包括：
获取所述铜层的质量和表面积；
依据所述第一预设厚度和所述表面积确定所述铜层的体积，将所述铜层的质量除以所述体积，以获得所述铜层的检测密度。
4.根据权利要求3所述的复合铜箔的制作方法，其特征在于，所述获取所述铜层的质量和表面积的步骤，包括：
检测所述铜层的重量，获取所述铜层重量变化值，依据所述重量变化值确定所述铜层的质量；
获取所述基材的移动速度，依据所述移动速度确定所述铜层的表面积。
5.根据权利要求2所述的复合铜箔的制作方法，其特征在于，所述在基材上沉积铜层的步骤，包括：
在所述基材的表面电镀以沉积所述铜层；
所述在所述检测厚度不符合所述第一预设厚度时，调整所述铜层的沉积速率，使所述铜层的厚度满足所述第一预设厚度的步骤，包括：
在所述检测厚度不符合所述第一预设厚度时，调整电镀的电流大小；
通过控制电流大小的方式调整所述铜层的沉积速率，以使所述铜层的厚度满足所述第一预设厚度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的复合铜箔的制作方法，其特征在于，所述在所述铜层的低密度区域内打入铜粒子的步骤，包括：
通过磁控溅射的方式，将铜粒子打入所述铜层内；
或者，通过高速气流冲击的方式，将所述铜粒子打入铜层内。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的复合铜箔的制作方法，其特征在于，所述在所述铜层的低密度区域内打入铜粒子的步骤之后，包括：
采用抛光的方式对所述铜层的表面进行平整化处理。
8.根据权利要求7所述的复合铜箔的制作方法，其特征在于，所述采用抛光的方式对所述铜层的表面进行平整化处理的步骤之后，包括：
获取多个位置点的铜层厚度，计算所述多个所述位置点的铜层厚度之间的差值，通过平整化的方式将所述铜层厚度的差值控制在小于第二预设厚度范围内。
9.一种复合铜箔，其特征在于，所述复合铜箔包括基材，所述基材具有相对设置的第一表面和第二表面，分别在所述第一表面和所述第二表面上设置铜层，所述铜层采用如权利要求1-8中的任一项所述的复合铜箔的制作方法制作。
10.一种电池，其特征在于，所述电池包括正极端和负极端，所述负极端包括复合铜箔，所述复合铜箔采用如权利要求1-8中的任一项所述的复合铜箔制作方法加工。
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| CN202211742254.1A CN116230843A (zh) | 2022-12-29 | 2022-12-29 | 复合铜箔的制作方法、复合铜箔和电池 |
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- 2022-12-29 CN CN202211742254.1A patent/CN116230843A/zh active Pending
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