[发明专利]一种铜基材上溅射铝层的方法及铝原子转移性铜塑膜

说明书

本发明属于锂电池包装材料技术领域，具体公开了一种铜基材上溅射铝层的方法及铝原子转移性铜塑膜。所述铜基材上溅射铝层的方法是以掺杂有桥接金属的合金铝靶作为第一靶材，通过惰性气体离子轰击第一靶材表面，使第一靶材表面原子溢出并沉积在铜基材表面形成预射层；然后以纯铝靶作为第二靶材,通过惰性气体离子轰击第二靶材表面，使第二靶材表面原子溢出并覆盖在预射层表面形成主体层。本发明能够克服铜基材与铝层结合难度大的问题，制成的铝原子转移性铜塑膜不易分层，保证了软包电池的安全性。

技术领域

本发明属于锂电池包装材料技术领域，具体涉及一种铜基材上溅射铝层的方法及铝原子转移性铜塑膜。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间的移动来工作。锂离子电池由正极、负极、隔膜、电解液、集流体以及外包装壳体组成。锂离子电池有效成分的化学性质都非常活泼，置于空气中极容易着火甚至爆炸，因而锂离子电池的包装壳体应具有一定的耐腐蚀性及非常优良的阻隔性。

目前锂离子电池常用的包装有钢壳、铝壳和铝塑膜，其中铝塑膜由内向外包括热封层、铝层和保护层，热封层和保护层为塑料材质，采用铝塑膜对电池进行包装，重量轻，能够大幅度提升电池的比能量，但是金属铝价格较贵，因而铝塑膜的制作成本较高。针对上述问题，有部分商家提出了铜塑膜，即以铜箔层替代铝层来降低成本，但是铜箔层的表面不容易形成钝化层，导致铜箔层与保护层之间和铜箔层与热封层之间都粘接不牢固，容易脱落，一旦铜箔层与电解液接触就容易被腐蚀，从而导致电池短路、电池胀气等一系列问题，严重时会产生着火爆炸现象，容易造成不可挽回的安全事故。

专利CN206076293U公开了一种改良的铜塑膜，中间为铜层，所述铜层的两面电镀或者贴覆有铝层，所述铜层两侧的铝层通过粘合剂分别与保护层和热封层结合。由于铝层上容易形成钝化层，铜塑膜的铜层就能通过铝层很好地跟保护层和热封层粘接牢固，使保护层和热封层不易脱落，提高了锂电池的使用安全性，但是该专利也存在缺陷：铝层与铜层的结合难度大，铜层上电镀铝层易脱落，铜层上贴覆铝层在材料弯曲塑形过程容易分层，导致铜层易部分或者全部暴露在电解液中，仍旧存在较大的风险。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种铜基材上溅射铝层的方法，能够使铝层牢固附着于铜基材，得到的复合材料后续加工时不易分层，为铜塑膜提高良好的结构基础。

为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种铜基材上溅射铝层的方法，是以掺杂有桥接金属的合金铝靶作为第一靶材，通过惰性气体离子轰击第一靶材表面（惰性气体离子是电子在电场作用下，在飞向基材过程中与惰性气体原子发生碰撞使其电离产生的），使第一靶材表面原子溢出并沉积在铜基材表面形成预射层；然后以纯铝靶（铝纯度＞99.9%）作为第二靶材，通过惰性气体离子轰击第二靶材表面，使第二靶材表面原子溢出并覆盖在预射层表面形成主体层；所述预射层和主体层构成铝层。所述的桥接金属是与铜和铝都具有良好亲和力的金属，桥接金属可以是一种金属，也可以是多种金属混合。

针对现有铜塑膜铝层和铜层结合困难的问题，本发明首先采取溅射的方式在铜上覆铝，相较于现有技术中的电镀或者贴覆铝层相比，溅射铝层致密性好，结构强度高，与铜层的结合水平也有所提高；但是，铝原子与铜原子的亲和力比较差，常规的溅射方法并不能使铝在铜上达到很高的附着力水平，因此本发明优化了溅射方法，以掺杂有桥接金属的合金改性铝靶作为第一靶材，以纯铝靶作为第二靶材，替代常规溅射使用的单一铝靶，在惰性气体离子轰击第一靶材表面后，第一靶材表面的铝原子和桥接金属原子共同溅射至铜箔层表面，桥接金属原子起到连接铝原子和铜原子的作用，与铝原子和铜原子的直接结合相比，这种方式可以显著提高原子间结合力度，进而增强铝在铜基材上的附着力，使铝层不易从铜基材脱落。

优选的，所述桥接金属至少包括镍，即桥接金属可以单为镍，也可以由镍与其他金属组成。

优选的，所述铜基材上溅射铝层的方法具体包括以下步骤：