2023年10月9日，璞泰来与宁德时代签订复合集流体合作协议。双方同意就复合铜箔集流体业务建立长期合作机制，共同开拓新能源海内外市场。
此前，璞泰来仅在2023年4月3日对外表示，规划总投资约20亿元，在江苏溧阳子公司江苏卓立建设复合集流体研发生产基地。
短短几个月，就和头部电池企业宁德时代达成合作，可谓顺风顺水顺财神了。
外界纷纷猜测，璞泰来究竟是采用什么工艺制备复合铜箔，能进展如此快速。
2023年11月22日晚间，璞泰来公告称，全资子公司江苏卓立收购并增资控股江苏箔华，能够与璞泰来复合铜箔的生产工艺形成良好的技术配合和产业协同，有利于加速公司对复合铜箔集流体的研发和量产，构建公司产品和服务的多元化布局和产能规模，加速实现高速高效智能化涂覆工艺和技术的集成，为客户提供产品和产品组合及集成服务的综合解决方案，完善公司对平台型业务的战略布局。
“加速实现高速高效智能化涂覆工艺和技术”，这句话给出了一个轮廓，表明璞泰来的复合集流体工艺不是市场上常见的两步法/三步法，而是采用了涂覆技术。
近期，小编查询了璞泰来全资子公司江苏卓立2023年复合集流体申请的相关专利，发现了璞泰来复合集流体制备工艺。
就目前已公开的专利中，江苏卓立在2023年4月26日，申请了2个复合集流体相关专利，
CN 117254031 A “复合集流体的制备工艺”，这个专利在2023年12月9日被公开。
CN 117334920A “一种复合集流体及其制备方法和应用”，这个专利在2024年1月2日被公开。
这2个专利涉及到的复合集流体制备工艺并不一样，但都采用了涂覆技术。
今天小编给大家详细解读这个专利，CN 117254031 A “复合集流体的制备工艺”，下次给大家解读另外一个专利，CN 117334920A “一种复合集流体及其制备方法和应用”。
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下面开始正式解读专利：CN 117254031 A “复合集流体的制备工艺”。
现如今使用集流体制作的新能源电池中,负极集流体选择铜箔。为提高电池的能量密度及安全性,一种由高分子薄膜和金属镀层组合得到的复合集流体逐渐受到关注。
复合集流体可以防止锂离子电池在遇到碰撞、挤压、穿刺等异常情况时因内短路而发生起火、爆炸等事故。与金属箔集流体相比,这种复合集流体也能够降低集流体重量,提升锂离子电池能量密度。
现有的复合集流体一般由非金属绝缘层和金属导电层组成,但是金属层与非金属箔层之间的界面差异,导致非金属箔层的附着力较差,在锂电池加工和运行过程中会出现导电层脱落的情况。
为此,本发明提供一种复合集流体的制备工艺,粘结剂层粘结力好,耐电解液和电池循环性能较好,金属箔层不易从绝缘层上脱落,复合集流体的使用寿命提高,离型剂降低了金属箔层与金属载体之间的剥离力,保证了金属层的完整性。
本发明中的复合集流体包括金属箔层、粘结剂层和绝缘基膜层。
金属载体的材质为铝、不锈钢、钛、锆、镉、铜或镍中的至少一种,金属载体的厚度为10-100um。离型剂为烷基或聚乙烯亚胺类高分子聚合物、有机硅类、氟素类、UV固化类其中一种或多种,离型层的厚度为5-200nm。
2.在涂布了离型剂后的金属载体表面进行金属箔层的生长,采用电镀的工艺完成金属箔层的生长后,对金属箔层表面进行清洗与抗氧化处理；
采用电镀的工艺完成金属箔层的生长时,金属载体的走膜速率为2-10m/min。
粘结剂为环氧、酚醛、不饱和聚酯、聚氨酯、有机硅、聚酰亚胺、双马来酰亚胺、烯丙基树脂、马来酸酐、呋喃树脂、氨基树脂、醇酸树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯聚苯乙烯、丙烯酸树脂、尼龙、聚碳酸酯、聚甲醛、热塑性聚酯、改性聚丙烯、聚苯醚、氟树脂聚苯硫醚、聚砜、聚酮类、聚苯酯、液晶聚合物中的至少一种。
粘结剂层的厚度为0.3-2um，粘结剂层的拉伸强度大于100Mpa,在85℃环境下,在含1000ppm水的电解液浸泡120小时,粘结剂层中膨胀率小于4%的组分大于60%,且粘结剂层中膨胀率大于4%的组分小于40%。
涂布工艺为微凹涂布、狭缝涂布、网纹涂布、刮刀涂布或辊涂布中的一种。
4.在涂布粘结剂后,将绝缘基膜层与金属箔层通过压辊进行复合；
绝缘层的厚度为2-10um，绝缘基膜层为PET、PA、PI或PP中的一种。
5.待粘结剂完全固化后,再将金属载体剥离,得到单面完整的复合集流体产品；
粘结剂固化方式为热固化或辐射固化。在剥离金属载体时,初始剥离力为0.5-5N,粘结剂的初始粘连力为2-10N。
6. 再将剥离的金属载体重复以上步骤，即可得到双面的复合集流体。
1、粘结剂层粘结力好,耐电解液和电池循环性能较好,金属箔层不易从绝缘层上脱落,复合集流体的使用寿命提高。
2、在金属载体上涂覆有离型层,离型剂降低了金属箔层与金属载体之间的剥离力,在剥离金属载体时,能够保证了金属箔层的完整性。
3、采用电镀的工艺在金属载体上完成金属箔层的生长,使电镀工艺和设备大大减化,与传统的直接蒸发镀加电镀的工艺而言,工艺能耗低,且生产速率和良率均有显著提升。
4、集流体韧性和延展性较好,在电池充放电或冷热环境下,不会断裂或碎裂,提高了电池的寿命。
5、在剥离金属载体时,不仅能够保证了金属箔层的完整性,也能保证金属载体的完整性,所采用的金属载体可以重复使用多次,生产成本低于现行同厚度锂电复合集流体。
6、复合集流体可以避免撞击或针刺起火，电池的安全性能大大提高。
7、复合集流体单位重量较传统纯金属集流体降低大于30%,提高电池能量密度大于5%。
复合集流体涂布机（仅示意，并非本专利指定的涂布机）
为使本发明的上述特征和效果能够明显易懂,下文将通过一个实施例来进行说明。
以复合集流体为目标产物,金属载体为不锈钢膜,厚度为50um,走膜速率为5m/min。在不锈钢金属载体表面采用狭缝涂布的方式,涂上离型剂,离型剂的厚度为50nm。
待离型剂固化后,再经过电镀的方式镀上铜箔层,厚度为1m,再经过清洗和抗氧化处理后,将产品收集完成后,转移到涂布机上。
采用微凹涂布的方式,将粘结剂涂到铜箔表面,粘结剂厚度为0.5um,在粘结剂没有干之前,将绝缘层13um的PET,通过压辊与铜箔层粘连在一起,待粘结剂固化后,进入下一阶段。将不锈钢金属载体膜与铜箔层剥离,即得到单面的复合集流体。
剥离得到的铜箔表面会含有一定量的离型剂残留,离型剂的成分包括硅元素、氟元素和碳元素中一种或多种,残留的离型剂成分中,硅元素的含量为0.01%-0.2%,或者氟元素的含量为0.01%-0.2%,或者碳元素的含量为0.01% -0.3%，或者任意两种元素之和为0.01%-0.5%,或者三种元素之和为0.01-0.7%。
将绝缘层背面与铜箔再重复进行上述过程,就可得到双面复合集流体。
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