2023年7月19日,艾邦复合集流体全国巡回调研团队一行走访深圳市汉嵙新材料技术有限公司,双方就复合铜箔行业现状、制备工艺及汉嵙新材复合铜箔研发情况展开了深入交流。
目前市场上复合铜箔制备方法主要包括一步法,两步法,三步法。
两步法:磁控溅射+水介质电镀
1)磁控溅射对高分子膜进行活化。由于PET/PP表面不导电,无法直接进行电镀,需要先对高分子材料进行表面处理、活化,溅射形成方阻小于2Ω(厚度约为30nm-70nm)的金属铜膜;
2)水介质电镀加厚金属层至实现导电功能。在磁控溅射形成基础铜膜后,通过水介质电镀的方法将两边铜层分别增厚至1µm左右,实现集流体导电的功能,与传统铜箔工艺上具有相通性。
三步法:磁控溅射+真空蒸镀+水介质电镀
在磁控溅射后增加真空蒸镀环节,目的是提高沉积速度,真空蒸镀的沉积速度是磁控溅射的3-4倍,可以快速补足铜膜到适合电镀的厚度。
一步法:全湿法
通过对基膜进行清洗、粗化,提升表面粗糙度,然后以化学沉积的方式在薄膜基材表面覆盖一层均匀的金属铜层。
一步法:全干法
使用纯磁控溅射工艺或开发磁控溅射和真空蒸镀一体机镀铜,通过多靶材、多腔体提高效率。
一步法可以提升良率、均匀性、自动化水平,良品率更高。一步法工艺不通电,省去水电镀环节,可以解决边缘效应,从而提升均匀性,使得幅宽做得更宽。但目前一步法尚处于实验室研发阶段,速度较慢,成本较高,对工艺技术的要求非常高,要多年设备使用经验及工艺KnowHow、更需要有专业的技术团队不断的现场试错及改进优化。
两步法和三步法的基本原理相同,但具体的性能、工艺成本、良率有所差别。两步法生产的复合铜箔性能和良率较好,成本相对低,但生产效率一般。三步法生产的复合铜箔,真空蒸镀颗粒更大、均匀度改善有限、存在烫损基膜的风险,生产效率相对两步法更高,但新增加的蒸发镀膜设备也会增加成本。
本次我们拜访调研的汉嵙新材就是采用的一步干法来生产复合铜箔。
汉嵙新材董事长王荣福向我们介绍:汉嵙目前采用的 “一步法”设备可共线制备复合铜箔、复合铝箔,磁控溅射+蒸发是可以在同一台真空设备两个腔室实现分区制备、在工艺上避免了三步法半成品接触空气及更换设备的繁杂步骤,实现了真正意义上的一步法。
共线生产铜箔或铝箔设备,从根本上解决了有的厂商有蒸镀设备生产铝箔、没有溅射铜箔设备;有的厂商有溅射铜箔设备、没有蒸镀铝箔设备的问题。铜箔铝箔共线生产大幅度降低了复合集流体产业化的设备投入成本,从而直接降低了复合铜箔设备的能耗及折旧成本。
汉嵙通过的 “一步法”制备的PET/PP复合铜箔,良率可达到90%。对于PP铜箔,目前存在附着力差,耐温性的问题,王董表示,汉嵙解决了pp附着力的技术难题,之前有两家电池企业到公司现场用3M胶带做剥离力测试并录制视频,测试结果通过。
王董表示,汉嵙会将一步法工艺贯彻到底。目前汉嵙的3代线实现了一步法产品的小规模量产及产品性能的提升,4代线采用的是溅射+蒸发,从根本上解决了生产效率及规模化量产问题。预计明年,汉嵙可以实现量产。
对于目前市场上镀膜设备情况,王董表示:目前磁控溅射及蒸发蒸镀设备均无标准化设备,对工艺的理解不同、技术人员操作习惯不同,每家所定制的设备就会不同,设备厂商都是在摸着石头过河,在设备不断完善的改进过程中,这个阶段需要材料企业和设备企业一起深度配合,材料企业将自己使用设备后遇到的问题,不断的反馈给设备企业,设备企业再根据问题提出修改的方案,循环做大量的验证、改进、再验证、再改进的工作,经过较长时间的测试及试错后,才有可能共同开发出高性能的满足市场需求的设备。
目前,汉嵙已经与几家镀膜设备企业合作,例如腾胜科技,广东汇成真空,洪田科技等。汉嵙表示,希望市场上有更多的专业人士和企业在镀膜设备上投入更多的研发,越多的企业加入进来,研发越多,越能尽快的开发出优质的设备。
磁控蒸发一体机设备目前市场上研发的不多,可以量产的更是少之又少,材料企业能选择的太少了,这也会影响一步法工艺的研发速度。汉嵙表示,未来不会局限于现有的供应商,如果以后市场上出现优质的镀膜设备,汉嵙也会非常乐意合作,希望整个行业一起努力,共同推动复合集流体行业的发展。
关于汉嵙新材
汉嵙新材,是以磁控溅射、真空蒸着、气相沉积为主的极薄复合(聚合物)金属功能材料的创立者。
核心产品:极薄PET/PP铜箔、极薄PET铝箔(集流体)、极薄物理沉积石墨烯膜、极薄固态储氢叠构微纳膜。公司是集研发、生产、销售为一体的国家高新技术、专精特新企业,在深圳宝安、光明设有研发和生产基地。
公司现已成为极薄PET/PP铜箔、PET铝箔(集流体)材料的引领企业,也是各种金属、介质复合材料的创新者,为全球客户提供专业的解决方案。
汉嵙近几年获得的投资
2022-06-06,C轮 投资方: 博中基金青锐创投,星河控股
2021-06-08,B轮 投资方: 深圳小禾
2020-06-22,A轮 投资方:中航南山股权投资,深圳高新投,凯晟共赢创投
创始人王荣福从事蒸发、磁控溅射行业近30年,是国内早期接触蒸发、磁控溅射技术的极少数人员之一。自1994年开始,在台资厂管理蒸发、磁控溅射部门,到2006年,创立深圳市厚泽真空技术有限公司,积累了大量的复合材料溅射金属的技术与经验。
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