CN117219322A - 柔性复合基材、其制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性复合基材、其制备方法及应用，包括：离型层，作为基底层；绝缘加强层，可从离型层表面剥离，并在绝缘加强层上设置若干槽孔，槽孔沿绝缘加强层厚度方向贯通设置，槽孔内形成导电填充层；还包括，导电层，与导电填充层电性连通。基于上述柔性复合基材结构，其整体能够形成等效并联的导电材料结构，进而可以减小基材的方阻，并可通过控制槽孔的疏密，进一步控制方阻大小，另外，也可改善方阻的均匀性；而设置绝缘加强层，在增加基材整体强度的同时，也利于后续与离型层剥离后保证导电材料的结构完整性及强度，利于后续进行卷绕加工。

Description

柔性复合基材、其制备方法及应用

技术领域

本发明涉及电极导电材料技术领域，尤其涉及一种柔性复合基材及复合导电膜。

背景技术

随着社会信息化程度的不断发展以及人们生活水平的不断提高，电子产品愈加广泛的出现在人们生活当中，这也由此对电子器件及其所含储能器件的能量密度、导电性以及安全性提出了更高的要求。

针对以上问题较为主流的解决方式即使用高分子基导电膜来替代传统的导电材料，取得了显著成效。现有技术中，一般是在高分子基材表面反复蒸镀/溅镀沉积一定厚度的导电层，但是此类工艺、结构的导电膜，容易在生产过程中对高分子薄膜产生损伤，影响薄膜强度，也不利于后续加工；同时薄膜的方阻均匀性及大小比较依赖设备及工艺，生产成本相对较高，且方阻相对较大。

为提高导电膜的电导率，降低薄膜方阻，申请人的在先专利申请CN115083663A，公开了具有多个贯通孔洞的导电膜结构，并在孔洞内部分填充有金属粒子以导通所述高分子多孔薄膜层两侧的金属层，提升整体电导率，也可改善后续极耳的焊接效果。

但是上述结构的导电膜，仍然存在方阻均匀性的问题，工艺要求相对较高，进而制备成本也相对较高。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种柔性复合基材，具有可剥离基底的结构，方阻相对较小，易于加工获得。

本发明的另一个目的是提供上述柔性复合基材的制备方法，工艺简单，易于加工。

本发明的技术方案如下：

一种柔性复合基材，包括：

离型层，作为基底层；

绝缘加强层，易从离型层表面剥离，并在绝缘加强层上设置若干槽孔，槽孔沿绝缘加强层厚度方向贯通设置，槽孔内形成导电填充层；

还包括导电层，与导电填充层电性连通。

基于上述柔性复合基材结构，其整体能够形成等效并联的导电材料结构，进而可以减小基材的方阻，并可通过控制槽孔的疏密，进一步控制方阻大小，另外，也可改善方阻的均匀性；而设置绝缘加强层，在增加基材整体强度的同时，也利于后续与离型层剥离后保证导电材料的结构完整性及强度，利于后续进行卷绕加工。

进一步的，离型层为高分子离型膜，或具有一定粗糙度的金属箔。

进一步的，金属箔的表面粗糙度Ra小于5μm。

进一步的，绝缘加强层为胶层或高分子树脂层。

进一步的，槽孔为绝缘加强层材料直接涂布、印刷或刻蚀形成。

进一步的，槽孔沿薄膜长度和/或宽度方向连续或不连续设置。

进一步的，槽孔为交叉的网格槽状和/或不连续的点状槽孔。

进一步的，绝缘加强层厚度为0.5-10μm。

进一步的，导电层的厚度为0.5-10μm。

进一步的，导电层可以直接或间接与导电填充层接触导通。

进一步的，导电填充层和导电层是以导电填料所形成的导电材料。

进一步的，以导电填料所形成的导电材料包括金属或碳基导电材料。

进一步的，导电填充层和导电层是复合型导电材料。

进一步的，复合型导电材料包括导电浆料，导电浆料为金属基浆料、无机或有机基导电浆料。

上述柔性复合基材的干法制备方法如下：在离型层表面形成具有贯通槽孔的绝缘加强层；先进行低速率蒸镀，以在槽孔底部形成较薄的涂层打底，形成保护基底；再进行高速率蒸镀，以将槽孔填充满增厚，并进一步蒸镀形成导电层。

基于上述制备方法，采用差速沉积的方式，先低速率打底减少大颗粒铝颗粒对离型层的冲击，再进一步增厚，保证加工效率及加工质量。

上述柔性复合基材的湿法制备方法如下：在离型层表面形成具有贯通槽孔的绝缘加强层；在绝缘加强层表面进行涂布，固化后形成导电填充层及导电膜层；再进一步涂布固化形成导电层。

进一步的，在绝缘加强层表面减料处理，以将其表面形成的导电膜层去除，进而后续可直接与导电层接触。

进行减料处理，可以形成导电层与导电填充层直接接触的结构，进一步降低材料厚度。

进一步的，减料处理为打磨处理。

进一步的，减料处理为蚀刻的方式。

一种复合导电膜，包括导电基材，所述导电基材包括所述绝缘加强层和连接在绝缘加强层表面的导电层，绝缘加强层上设置若干贯通的槽孔，槽孔内形成导电填充层，所述导电填充层表面与所述导电层电性连通；

还包括基膜，所述基膜的至少一个表面与所述导电基材中的绝缘加强层连接。

进一步的，基膜厚度为1-30μm。

进一步的，基膜材料为聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯/聚乙烯共聚物中的一种或组合。

上述复合导电膜结构，能够改善薄膜的导电性能，降低方阻。

一种储能装置，包括有上述复合导电膜。

本发明中的有益效果：

与现有技术相比，本申请中的柔性复合基材，具有良好的均匀性，以及相对较低的方阻；同时结构简单，还具有良好的薄膜强度，易于进行加工及使用；该复合基材的易于制得，且工艺相对稳定。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提出的柔性复合基材的剖视结构示意图；

图2为图1中不含有导电膜层的示意图；

图3为绝缘加强层一个实施方式的俯视结构示意图；

图4为绝缘加强层另一个实施方式的俯视结构示意图；

图5为绝缘加强层又一个实施方式的俯视结构示意图；

图6为柔性复合基材加工形成导电膜的示意图；

图7为高分子基膜表面设置单层导电基材的结构示意图；

图8为高分子基膜表面双面设置导电基材的结构示意图。

图中：1-离型层；2-绝缘加强层；21-槽孔；3-导电填充层；31-导电膜层；4-导电层；5-基膜。

注：图1和2图示的是本申请的薄膜的宽度方向；

L表示薄膜的长度方向。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1和图2，一种柔性复合基材，包括：

离型层1，为柔性薄膜材质，应当理解为，柔性薄膜是可以进行弯曲，卷绕，作为基底层；离型层1的材质可根据实际加工方式选取，可以是一定厚度的高分子离型膜，如PET离型膜等，也可以是具有一定粗糙度的金属箔，如不锈钢带、铝箔等，优选控制金属箔Ra小于5μm；

绝缘加强层2，附着在离型层1表面，易从离型层1表面剥离，且也应当是柔性材质，可以进行弯曲、卷绕，并在绝缘加强层2上设置若干槽孔21，槽孔21朝向绝缘加强层2贯通设置，槽孔21内形成导电填充层3；绝缘加强层2可以是胶层，如包含UV胶、树脂基、多异氰酸酯等胶黏剂，也可以是高分子树脂，如PET、PI、PC树脂等固化后形成；而对于槽孔21的形成，可以是绝缘加强层材料直接间隔涂布或者(如丝网)印刷后固化形成，也可以是固化后刻蚀(等离子体或激光刻蚀)形成；

槽孔21可以是沿薄膜长度或宽度方向连续(如图3)或不连续槽，进一步也可以是呈交叉的网格槽状(如图4)或不连续的点状槽孔(如图5)，槽孔的截面形状不作限定，如可以是多边形状；图1-2中示出了其沿薄膜长度方向设置，即沿薄膜的加工方向设置；绝缘加强层2厚度优选为0.5-10μm；槽孔21的宽度或大小根据工艺材质的不同，可以是1-10μm，也可以是0.1-5mm，或者更大的设计宽度；

上述柔性复合基材还包括导电层4，与导电填充层3电性连通；导电层4可以直接与导电填充层3接触导通(图2)，也可以通过导电膜层31间接导通(图1)；导电层4的厚度优选控制在0.5-10μm；

导电填充层3和导电层4可以是以导电填料所形成的导电层，如金属、碳基导电材料，通过蒸镀、电镀、溅镀或喷涂等方式形成纳米级的粒子，进而在槽孔21内及绝缘加强层2表面，逐步填充形成导电填充层3及导电膜层31，并进一步形成导电层4，可以是单一材料，也可是多组材料组合使用；导电填充层和导电层4也可是以成膜剂(树脂等粘结相)混合导电填料的复合型导电材料，如采用导电浆(胶)料涂布或喷涂后固化形成，导电浆料可以选择导电银浆、铜浆等金属浆料或者炭黑、乙炔碳浆料等无机或有机导电浆料。

形成的柔性复合基材，其整体等效形成并联的导电材料结构，进而可以减小基材的方阻，并可通过控制槽孔的疏密，进一步控制方阻大小；另外，也可改善方阻的均匀性；而设置绝缘加强层，在增加基材整体强度的同时，也利于后续与离型层剥离后保证导电材料的结构完整性及强度，利于后续进行卷绕加工。

对于干法制备，如进行镀铝，较适合槽孔尺寸较小的情形，其制备方法如下：在离型层1表面形成具有贯通槽孔21的绝缘加强层2；先进行低速率蒸镀(铝丝速度200-400m/min)，以在槽孔21底部形成较薄的涂层打底，形成保护基底，减少大颗粒铝颗粒对离型层1的冲击，造成离型层1表面粗糙度变大或损坏离型界面，造成后续不易脱膜；再进行高速率蒸镀(铝丝速度800-1200m/min)，以将槽孔填充满增厚；蒸镀期间，对于不耐高温的离型层和绝缘加强层，可经由水冷辊进行降温，减小对其结构、性能影响，进而可形成如图1所示的柔性复合基材结构。

对于湿法制备，如进行导电浆料的涂布，其制备方法如下：在离型层1表面形成具有贯通槽孔21的绝缘加强层2；在绝缘加强层2表面进行涂布，固化后形成导电填充层3及导电膜层31；再进一步涂布固化形成导电层4。

为形成导电层4与导电填充层3直接接触的结构，在绝缘加强层2表面减料处理，以将其表面形成的导电膜层31去除，进而后续可直接与导电层4接触导通。

其中，减料处理可以是打磨处理，对于槽孔较小的情形，可以选择柔性毛刷辊或布辊，如选择50μm的尼龙毛刷；减料处理也可以选择化学蚀刻的方式，如针对金属导电材料，可以选择酸蚀或者碱蚀方式进行处理，也可以是采用物理蚀刻的方式，如等离子或激光蚀刻减薄。实际可根据需要减薄的尺寸和精度要求进行选取或组合使用。

本申请中的一些实施例中，还公开了一种导电膜，参照图6-8，将上述复合柔性基材中的离型层1剥离后形成导电基材，导电基材收卷并配合导向辊组与基膜5贴合(必要时配合胶黏剂)，基膜厚度为1-30μm，材料可选择聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯/聚乙烯共聚物中的一种或组合；基膜5表面可以仅单独复合一层导电基材，也可以双面同时复合导电基材。上述导电基材的复合工艺，与常规转印复合工艺类似。

此类的导电膜结构，在具有低重量的优点的同时，具备良好的导电性能，且易于加工。

本申请中，未详细说明的结构及连接关系均为现有技术，其结构及原理已为公知技术，在此不再赘述；相关尺寸参数的限定，可根据实际需求进行选择。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性复合基材，其特征在于，包括：

离型层，作为基底层；

绝缘加强层，附着在离型层表面，可从离型层表面剥离，并在绝缘加强层上设置若干槽孔，槽孔沿绝缘加强层厚度方向贯通设置，槽孔内形成导电填充层；

还包括，导电层，与导电填充层电性连通。

2.根据权利要求1所述的柔性复合基材，其特征在于，离型层为高分子离型膜，或具表面粗糙度Ra小于5μm的金属箔。

3.根据权利要求1所述的柔性复合基材，其特征在于，绝缘加强层为胶层或高分子树脂层，绝缘加强层厚度为0.5-10μm；导电层的厚度为0.5-10μm。

4.根据权利要求1所述的柔性复合基材，其特征在于，槽孔为涂布、印刷或刻蚀形成；槽孔沿薄膜长度和/或宽度方向连续或不连续设置。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的柔性复合基材，其特征在于，导电填充层和导电层是以导电填料所形成的导电材料，所述导电材料包括金属或碳基导电材料；或，导电填充层和导电层是复合型导电材料，复合型导电材料包括导电浆料，导电浆料为金属基浆料、无机或有机基导电浆料。

6.根据权利要求5所述的柔性复合基材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在离型层表面形成具有贯通槽孔的绝缘加强层；先进行低速率蒸镀，以在槽孔底部形成较薄的涂层打底，形成保护基底；再进行高速率蒸镀，以将槽孔填充满增厚，并进一步沉积形成导电层；

或，包括如下步骤：在离型层表面形成具有贯通槽孔的绝缘加强层；在绝缘加强层表面进行涂布，固化后形成导电填充层及导电膜层；再进一步涂布固化形成导电层。

7.根据权利要求6所述的柔性复合基材的制备方法，其特征在于，在绝缘加强层表面减料处理，以将其表面形成的导电膜层去除，进而后续可直接与导电层接触；减料处理为打磨处理、蚀刻的方式的一种或组合。

8.一种复合导电膜，包括导电基材，其特征在于，所述导电基材包括权利要求6或7所述的绝缘加强层和连接在绝缘加强层表面的导电层，绝缘加强层上设置若干贯通的槽孔，槽孔内形成导电填充层，所述导电填充层表面与所述导电层电性连通；

还包括，基膜，所述基膜的至少一个表面与所述导电基材中的绝缘加强层连接。

9.根据权利要求8所述的复合导电膜，其特征在于，基膜厚度为1-30μm；基膜材料为聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯/聚乙烯共聚物中的一种或组合。

10.一种储能装置，其特征在于，包括有根据权利要求9所述的复合导电膜。