一种用于锂电池的高导电性涂碳铝箔及其制备工艺的制作方法

本文具体涉及一种用于锂电池的高导电性涂碳铝箔及其制备工艺。

背景技术：

1、电池箔作为一种轻质高强度材料，广泛应用于新能源行业，尤其是用于锂电池或是其他新型电池中的隔膜材料。

2、目前主流的研发方向是增加该种特殊铝箔，即电池箔的理化性能，尤其是为了增加电池箔的导电性能，来减少电池内阻，并提高电池的充放电效率。

3、研发路线除了对铝箔本身的针孔缺陷、密度、均匀性，添加物弥散形态做改进外，对铝箔的表面涂层的研究，也越加广泛。尤其是对于涂碳铝箔的研究，也是目前主流的研发方向。

4、而目前主要要解决的问题就是如何提高涂碳铝箔的稳定性，并最终通过稳定牢固涂覆的碳层来提升铝箔的导电能力。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本文提出了一种用于锂电池的高导电性涂碳铝箔及其制备工艺，具体方案如下：

2、一种用于锂电池的高导电性涂碳铝箔，包括基底材料和镀膜层，所述的基底材料为选定厚度的铝合金薄膜；

3、其中镀膜层的厚度为800-2800nm，镀膜层的厚度占整体涂碳铝箔厚度的1/20-1/10，按重量百分比计算，镀膜层中sic占比为15％-20％，其余组分为金属氧化物、金属氢化物、金属碳化物或是金属络合物中的一种或混合物。

4、进一步的，其中铝合金薄膜的型号为1070、1060、3003或1100。

5、进一步的，包括以下步骤：

6、s1、根据技术要求，选择一定厚度的铝箔作为基底材料；

7、s2、进行真空镀膜准备，抽取真空室内的真空度达到10-3至10-6mpa之间；

8、s3、选择合适的碳源材料，并将碳源材料放置在镀膜室的蒸发源中；

9、s4、加热蒸发源至碳源材料的蒸发温度，并通过磁控的方式，沉积在基底材料的表面，控制蒸发速率与生长速率，从而控制镀膜的均匀性；

10、s5、磁控镀膜完成后，形成sic层，在通过化学气相沉积的方式，将金属氧化物、金属氢化物、金属碳化物或是金属络合物中的一种或混合物沉积在sic层上；

11、s6、自然冷却后进行镀膜的固化；

12、s7、后处理，通过退火处理得到高稳定性的涂碳铝箔。

13、进一步的，对镀膜进行固化包括以下步骤：

14、s61、对镀膜后的铝箔进行烧结处理；

15、s62、烧结完成后，对铝箔的表面进行化学蚀刻；

16、s63、蚀刻完成后，将溶胶均匀涂覆在预处理过的涂碳铝箔表面；

17、s64、形成均匀的抗氧化膜结构。

18、涂覆过程参数为第一次正涂：110±5℃；第二次正涂：120±5℃；第三次正涂：120±5℃；第四次正涂：110±5℃；第一次反涂：110±5℃；第二次反涂：120±5℃；第三次反涂：120±5℃；第四次反涂：110±5℃。

19、进一步的，s63中溶胶的制备过程包括将一定量的氧化铝前驱体缓慢溶解在有机溶剂中；加入适量的去离子水，调节固含量为10-20wt％；催化水解：向溶液中滴加一定量的硝酸或醋酸溶液，在恒温条件下，让溶胶进行老化处理，以促进溶胶中的粒子生长和团聚。

20、进一步的，其中有机溶剂为乙醇(c2h5oh)或丙酮(ch3coch3)。

21、进一步的，其中氧化铝前驱体为铝异丙醇盐(al(oipr)3)或铝乙酸盐(al(oac)3)。

22、进一步的，s7中，退火处理包括将涂覆有溶胶的铝箔在100摄氏度以下进行预干燥，以去除溶剂和部分水分；然后将预干燥的铝箔在300-600℃下进行高温处理。

23、进一步的，对涂覆有氧化铝涂层的涂碳铝箔进行抗氧化性能、附着力和电导率方面的测试。

24、有益效果：

25、与现有的涂碳铝箔的结构形式以及工艺相比，本方案通过在铝合金薄膜表面沉积sic层，可以提高基底材料的导电性，并通过高温烧结处理和化学蚀刻步骤，可以增强涂碳铝箔的热稳定性和化学稳定性，使其在锂电池运行过程中更加可靠。

26、其中，为了防止长时间使用状态下，氧化对产品的损害，在涂碳铝箔表面涂覆氧化铝前驱体溶胶，形成均匀的抗氧化膜结构，可以有效防止铝箔在高温下氧化，延长电池的使用寿命。并且通过对铝箔表面进行预处理和溶胶涂覆，可以提高涂层与基底材料之间的粘附力，确保涂碳铝箔在使用过程中的稳定性。

27、而且可以根据需要，通过调整sic层的厚度、选择不同的金属氧化物、氢化物、碳化物或络合物等组分，可以实现涂碳铝箔性能的定制化设计，以满足不同应用场景的需求，使其具有更广泛的应用前景。

技术特征：

1.一种用于锂电池的高导电性涂碳铝箔，其特征在于，包括基底材料和镀膜层，所述的基底材料为选定厚度的铝合金薄膜；

2.根据权利要求1所述的一种用于锂电池的高导电性涂碳铝箔，其特征在于，铝合金薄膜的型号为1070、1060、3003或1100。

3.一种用于锂电池的高导电性涂碳铝箔的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种用于锂电池的高导电性涂碳铝箔的制备工艺，其特征在于，对镀膜进行固化包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种用于锂电池的高导电性涂碳铝箔的制备工艺，其特征在于，s63中溶胶的制备过程包括将一定量的氧化铝前驱体缓慢溶解在有机溶剂中；加入适量的去离子水，调节固含量为10-20wt％；催化水解：向溶液中滴加一定量的硝酸或醋酸溶液，在恒温条件下，让溶胶进行老化处理，以促进溶胶中的粒子生长和团聚。

6.根据权利要求4所述的一种用于锂电池的高导电性涂碳铝箔的制备工艺，其特征在于，有机溶剂为乙醇(c2h5oh)或丙酮(ch3coch3)。

7.根据权利要求4所述的一种用于锂电池的高导电性涂碳铝箔的制备工艺，其特征在于，氧化铝前驱体为铝异丙醇盐(al(oipr)3)或铝乙酸盐(al(oac)3)。

8.根据权利要求3所述的一种用于锂电池的高导电性涂碳铝箔的制备工艺，其特征在于，s7中，退火处理包括将涂覆有溶胶的铝箔在100摄氏度以下进行预干燥，以去除溶剂和部分水分；然后将预干燥的铝箔在300-600℃下进行高温处理。

9.根据权利要求3所述的一种用于锂电池的高导电性涂碳铝箔的制备工艺，其特征在于，对涂覆有氧化铝涂层的涂碳铝箔进行抗氧化性能、附着力和电导率方面的测试。

技术总结
一种用于锂电池的高导电性涂碳铝箔及其制备工艺，包括基底材料和镀膜层，所述的基底材料为选定厚度的铝合金薄膜；其中镀膜层的厚度为800‑2800nm，镀膜层的厚度占整体涂碳铝箔厚度的1/20‑1/10，按重量百分比计算，镀膜层中SiC占比为15％‑20％，其余组分为金属氧化物、金属氢化物、金属碳化物或是金属络合物中的一种或混合物。与现有的涂碳铝箔的结构形式以及工艺相比，本方案通过在铝合金薄膜表面沉积SiC层，可以提高基底材料的导电性，并通过高温烧结处理和化学蚀刻步骤，可以增强涂碳铝箔的热稳定性和化学稳定性，使其在锂电池运行过程中更加可靠。

技术研发人员：王毓玮,陈浩然,金涛,刘倜,曹世民,周建成,徐成志
受保护的技术使用者：江苏鼎胜新能源材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/4