Page 16 - 《真空与低温》2026年第1期
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高 科等：复合铜集流体制造工艺及其支撑层改性方案综述                                         13


              电池能量密度；其二，安全性能优异，纵向断裂与横                           配模型，比如通过调控磁控溅射功率（0～10 kW）与
              向绝缘的结构特性可有效阻断热失控蔓延，解决传                            TA/APTES  摩尔比，优化涂层与铜层的配位作用强
              统铜箔因金属毛刺刺穿隔膜引发内短路的风险；                             度，进一步提升        PP/Cu 界面结合力的长期稳定性。
              其三，成本效益明确，在铜价波动导致传统负极集                                 （3）拓展应用场景验证
              流体采购成本上升的背景下，其减铜设计可降低电                                 推动改性后的复合铜集流体在动力电池（方形、
              芯成本结构，同时兼顾电极延展性（断裂伸长率高                            圆柱电芯）与储能系统（大型储能电站）中的中试验
              于传统铜箔），提升电池制造的工艺适配性。                              证，结合设备升级实现规模化生产，为我国新能源
                  （2）制造工艺趋于成熟                                   产业占领锂离子电池关键材料技术制高点提供
                  磁控溅射（MS）是核心，可制备≤100 nm                铜打      支撑。
              底层，但靶材利用率低、真空周期长；电化学镀（ED）
                                                                参考文献：
              在二步法中实现铜层增厚至               1 µm，却易因基膜缺
              陷致镀层问题；真空蒸镀（VE）可补孔洞，但高温伤                          [1]   ARMAND M，AXMANN P，BRESSER D，et al. Lithium-ion
              基膜。全干法一步工艺（升级型                MS  设备）因流程             batteries-current state of the art and anticipated developments
              短、一致性高，成未来主流方向。                                      [J]. Journal of Power Sources，2020，479：228708.
                  （3）支撑层改性关键                                    [2]   UGATA  Y， MOTOKI  C， DOKKO  K， et  al.  Fundamental
                  PP  基膜凭借耐电解液腐蚀、高断裂伸长率及                           methods  of  electrochemical  characterization  of  Li  insertion
              低成本成为优选，但其非极性表面导致                   PP/Cu 界面         materials  for  battery  researchers[J].  Journal  of  Solid  State
              结合力不足，引发循环中铜层脱落与内阻升高。表                               Electrochemistry，2024，28（3/4）：1387−1401.
                                                                [3]   CHENG  G， SONG  X， LYU  Z， et  al.  Networked  ISAC  for
              面原位改性（如等离子体刻蚀、化学蚀刻等）可提
                                                                   low-altitude economy：Coordinated transmit beamforming and
              升表面粗糙度与极性，但存在时效性衰退与基膜损
                                                                   UAV trajectory design[J]. IEEE Transactions on Communi-
              伤风险。涂层修饰（如           TA-APTES  纳米球、PDA      涂
                                                                   cations，2025，73（8）：5832−5847.
              层等）通过引入活性基团（C=O、N-H）与金属配位
                                                                [4]   KIM  T， SONG  W， SON  D  Y， et  al.  Lithium-ion  batteries：
              增强结合力，是更具潜力的解决方案。
                                                                   Outlook  on  present， future， and  hybridized  technologies[J].
               3.2 产业化展望
                                                                   Journal of Materials Chemistry A，2019，7（7）：2942−2964.
                  当前复合铜集流体产业化需突破两大核心痛
                                                                [5]   CHEN  S， DAI  F， CAI  M.  Opportunities  and  challenges  of
              点：一是    PP/Cu 界面结合力的长期稳定性；二是规
                                                                   high-energy lithium metal batteries for electric vehicle appli-
              模化生产效率与良率平衡。未来研究需聚焦“材
                                                                   cations[J].  ACS  Energy  Letters， 2020， 5（10）： 3140−3151.
              料-工艺-设备”全链条创新，具体方向如下：
                                                                [6]   CHOUDHURY R，WILD J，YANG Y. Engineering current
                  （1）超薄复合铜箔卷绕镀膜设备升级                                collectors  for  batteries  with  high  specific  energy[J].  Joule，
                  针对现有设备靶材利用率低、真空周期长、超                             2021，5（6）：1301−1305.
              薄基膜张力控制难等问题，需开发适配超薄                      PP  基    [7]   CHEN J，LI C，ZHANG J，et al. First-principles study on the
              膜（厚度≤5 µm      的  BOPP  基膜）的专用卷绕镀膜设                  adsorption  and  dissociation  of  impurities  on  copper  current
              备，具体方向包括：优化多组旋转阴极配置（如从                               collector in electrolyte for lithium-ion batteries[J]. Materials，
              6 套增至    8～12 套），扩大等离子体轰击范围；集成                       2018，11（7）：1256.
              高效真空系统，缩短抽真空与破真空时间，提升生                            [8]   YANG Y，YUAN W，ZHANG X，et al. A review on struc-
              产节拍；集成在线检测与调控模块，实时调整走带                               turalized current collectors for high-performance lithium-ion
              速度与溅射功率，避免超薄铜层出现针孔或脱落；                               battery anodes[J]. Applied Energy，2020，276：115464.
              开发双面同步卷绕镀膜技术，减少基膜二次加工损                            [9]   ZHANG  Z， SONG  Y， ZHANG  B， et  al.  Metallized  plastic
              伤，提升良率。                                              foils：A promising solution for high-energy lithium-ion bat-
                  （2）改性材料与制造工艺深度融合                                 tery current collectors[J]. Advanced Energy Materials，2023，
                  开发“等离子体预处理-涂层涂覆-磁控溅射”                            13（36）：2370146.
              一体化生产线，通过连续化工艺解决表面原位改性                            [10]   LIU Z，DONG Y，QI X，et al. Stretchable separator/current
              的时效性问题，同时实现             TA-APTES、PDA    等涂层           collector composite for superior battery safety[J]. Energy &
              材料的精准涂覆。建立设备参数与涂层配方的匹                                 Environmental Science，2022，15（12）：5313−5323.
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