导电膜制备方法、导电膜及电芯与流程

本技术涉及薄膜生产，具体而言，涉及一种导电膜制备方法、导电膜及电芯。

背景技术：

1、行业内认为铝复合集流体的薄膜沉积效率是影响规模化量产的一个重要因素，为此相关企业正通过不断探寻有关工艺制程方法来实现高效率的薄膜沉积或薄膜产品的生产。目前，比较具有代表性的三种高效率的薄膜沉积或生产方式分别为：真空多遍成型、真空一遍成型及贴合蚀刻减薄。真空镀膜工艺路线作为最原始的制备方式，在基材上沉积镀层的沉积速率通常约50nm/次至60nm/次，在基材双面沉积好约1um镀层厚度的产品理论完成时间需要2天至3天，其生产效率与市场需求发展严重不匹配。为实现高效的薄膜沉积方式，有厂家推出真空一遍成型的配套设备及镀膜系统。还有企业尝试采用真空镀膜一遍成型的方法制备薄膜样品，该方法重点是通过降低镀膜走速提升沉积效率，相比于真空多遍成型而言大幅度降低无效镀膜的时间。此外，还有企业探寻了贴合蚀刻减薄的制备路线，即在高分子基材表面涂布胶层、双面贴合铝箔然后进行蚀刻减薄获得所需厚度的薄膜产品。

2、虽然上述方式都可以完成复合集流体的制备，但是各自均具有不同程度的缺陷，有的致密性差，有的拉伸强度和/或延伸率等力学性能较差。在真空镀膜方向的工艺路线中，真空多遍成型获得的薄膜膜层致密性虽然较好，但其最大劣势是薄膜沉积效率低导致成本非常高，且延伸率是所有制程中最低的。真空一次成型的膜层存在较多的孔隙缺陷，即致密性较差，同时发现其电学性能(电阻率)显著下降，分析认为致密性差可能是导致电学性能变差的重要原因。同样地，由于薄膜的孔隙非常多则膜层在拉伸的过程中其形变量与方阻的变化存在不期望的结果趋势，即由于膜层存在柱状生长的结构且孔隙很多，故最终导致薄膜被拉伸一定的位移后容易裂开且电阻变化率过高，从而影响导电膜的使用。贴合蚀刻减薄制程的样品虽然延伸率较高，但是拉伸强度是所有制程方式中最低的，结合产品的结构特性认为该工艺制程相对比较复杂且制造成本较高，故可能不利于未来的商业化推广。

3、可见，当前的导电膜存在生产成本高且难以兼顾较好的致密性和力学性能。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供一种导电膜制备方法、导电膜及电芯，以至少解决导电膜存在生产成本高且难以兼顾较好的致密性和力学性能的问题。

2、根据本技术的第一个方面，提供了一种导电膜制备方法，包括：

3、步骤s1：制备基材层，沿第一方向，所述基材层包括第一表面和第二表面；

4、步骤s2：在所述第一表面和第二表面两者至少之一上制备出籽晶层，所述籽晶层为结晶颗粒沉积形成的膜层，其中，所述结晶颗粒的直径不大于20nm；

5、步骤s3：在所述籽晶层远离所述基材层的表面制备出导电主体层。

6、进一步地，所述步骤s2包括：

7、制备第一靶材，采用磁控溅射法或蒸发镀膜法将所述第一靶材产生的所述结晶颗粒沉积至所述基材层上以形成所述籽晶层，且所述籽晶层的表面均方根粗糙度小于5nm。

8、进一步地，采用所述磁控溅射法将所述第一靶材产生的所述结晶颗粒沉积至所述基材层的表面以形成所述籽晶层时，所述第一靶材为金属合金靶材，所述金属合金靶材包括金属主体以及混合入所述金属主体中的掺杂元素。

9、进一步地，采用所述蒸发镀膜法将所述第一靶材产生的所述结晶颗粒沉积至所述基材层的表面以形成所述籽晶层之前，所述步骤s2还包括：

10、步骤s21：将所述第一靶材熔化后获得的第一靶材溶液灌入蒸发容器内并至少填充满所述蒸发容器的底面，其中，所述蒸发容器设置于蒸发镀膜设备的真空腔室内；

11、步骤s22：对所述蒸发容器中的所述第一靶材溶液进行加热蒸发，以将蒸发产生的所述结晶颗粒沉积至所述基材层的表面形成所述籽晶层。

12、进一步地，所述步骤s22包括：

13、将所述真空腔室中的真空度设置成第一真空度，在所述第一真空度下采用第一蒸发温度对所述第一靶材溶液进行加热蒸发，其中，所述第一真空度的大小不大于7×10-2pa，所述第一蒸发温度小于1050℃。

14、进一步地，所述导电主体层包括第一主体层和第二主体层，所述步骤s3包括：

15、步骤s31：采用蒸发镀膜法在所述籽晶层远离所述基材层的表面一次沉积出所述第一主体层，其中，所述第一主体层沿所述第一方向的第一厚度不小于150nm；

16、步骤s32：采用蒸发镀膜法在所述第一主体层远离所述籽晶层的表面一次沉积出所述第二主体层，其中，所述第二主体层沿所述第一方向的第二厚度位于20nm至100nm之间。

17、进一步地，所述第一厚度位于200nm至1000nm之间。

18、进一步地，采用蒸发镀膜法在所述籽晶层远离所述基材层的表面一次沉积出所述第一主体层的步骤包括：

19、制备第二靶材，将所述第二靶材设置于蒸发镀膜设备中的蒸发容器内，在所述导电膜按预定走膜速度传送进所述蒸发镀膜设备中的过程中，采用第二蒸发温度对所述第二靶材进行加热蒸发，以将蒸发产生的粒子沉积至所述籽晶层的表面形成所述第一主体层，其中，所述第二蒸发温度位于1050℃至1600℃之间，所述预定走膜速度位于8m/min至50m/min之间。

20、进一步地，采用第二蒸发温度对所述第二靶材进行加热蒸发的步骤包括：

21、将所述第二靶材熔化后获得的第二靶材溶液灌入所述蒸发容器内并至少填充满所述蒸发容器的底面后，采用所述第二蒸发温度对所述第二靶材溶液进行加热蒸发。

22、进一步地，采用蒸发镀膜法在所述第一主体层远离所述籽晶层的表面一次沉积出所述第二主体层的步骤包括：

23、步骤s321：制备第三靶材，将所述第三靶材设置于蒸发镀膜设备中的蒸发容器内，所述蒸发容器设置于所述蒸发镀膜设备的真空腔室内；

24、步骤s322：将所述真空腔室中的真空度设置成第二真空度后，采用第三蒸发温度对所述第三靶材进行加热蒸发，以将蒸发产生的粒子沉积至所述第一主体层的表面形成所述第二主体层，其中，所述第二真空度的大小不大于7×10-2pa，所述第三蒸发温度小于1050℃。

25、进一步地，采用蒸发镀膜法在所述第一主体层远离所述籽晶层的表面一次沉积出所述第二主体层的步骤还包括：

26、步骤s331：制备第三靶材，将所述第三靶材设置于蒸发镀膜设备中的蒸发容器内，所述蒸发容器设置于所述蒸发镀膜设备的真空腔室内；

27、步骤s332：将所述第三靶材熔化后获得的第三靶材溶液灌入所述蒸发容器内并至少填充满所述蒸发容器的底面后，采用第三蒸发温度对所述第三靶材溶液进行加热蒸发，以将蒸发产生的粒子沉积至所述第一主体层的表面形成所述第二主体层，其中，所述第三蒸发温度小于1050℃。

28、进一步地，所述第一主体层包括至少两层，所述第二主体层包括至少一层，所述步骤s3还包括：

29、将至少两层所述第一主体层和至少一层所述第二主体层交错层叠设置在所述籽晶层远离所述基材层的表面，其中，所述第二主体层(32)至少设置于相邻两层所述第一主体层(31)之间。

30、进一步地，所述籽晶层具有沿所述第一方向的第三厚度，所述第三厚度位于5nm至30nm之间；和/或，所述导电主体层具有沿所述第一方向的第四厚度，所述第一表面和所述第二表面两者至少之一上的所述第三厚度与所述第四厚度的厚度之和位于750nm至1500nm之间。

31、根据本技术的第二个方面，提供了一种导电膜，所述导电膜由所述的导电膜制备方法制备获得，所述导电膜包括：

32、基材层，沿第一方向，所述基材层包括第一表面和第二表面；

33、籽晶层，所述籽晶层设置于所述第一表面和所述第二表面两者至少之一上，所述籽晶层为结晶颗粒沉积形成的膜层，其中，所述结晶颗粒的直径不大于20nm；

34、导电主体层，所述导电主体层设置于所述籽晶层远离所述基材层的表面。

35、根据本技术的第三个方面，提供了一种电芯，所述电芯包括集流体，所述集流体包括所述的导电膜。

36、在本技术中，由于籽晶层是由颗粒度较小的直径小于20nm的结晶颗粒沉积在基材层的表面形成的，颗粒度小的结晶颗粒会相对比较均匀地在基材层表面的单位面积上形成非常多的相对独立的颗粒单元。在颗粒单元上继续生长沉积导电主体层的过程中，会使构成导电主体层的导电粒子沉积在各个颗粒单元上，则后续导电粒子的生长就与相邻位置的导电粒子具有相互独立的竞争生长的效果，从而抑制导电主体层中较大体积的导电颗粒的产生，避免大颗粒的形成而造成导电主体层粗糙度的显著增加，最终提高导电主体层的致密性和力学性能。其次，由于可直接在籽晶层上镀设出所需的导电主体层，镀膜效率高且生产成本低。