Page 5 - 《真空与低温》2026年第1期

2 真空与低温 第 32 卷 第 1 期

which achieve chemical bonding through C=O and N-H coordination with copper，and are more promising）. The industrial-
ization of composite copper current collectors needs to solve the problems of interface strengthening and process efficiency.
Future research should integrate material innovation （such as functional coatings） and equipment upgrades to promote its
large-scale application.
Key words：composite copper current collector；polypropylene film；magnetron sputtering；coating modification；energy
density；safety

0 引言 国家层面对于锂电池安全性管控方面提出了更严

锂离子电池（LIBs）凭借着高能量密度、长循 要求。因此实现能量密度和安全性的协同提高，已
环寿命、快速充放电能力、环境友好等技术优势， 经成为锂电池行业发展的重大课题。
[6]
在新能源电池领域长期占据主导地位 。其广泛 锂离子电池中被称作“惰性质量”的集流体 是
[1]
应用于动力汽车、储能基站、消费电子领域，在可 内部电极活性材料与外部电路间电子传输的载体，
[2]
[3]
穿戴设备、便携式储能 、低空经济 等新兴市场 铜箔因其良好的导电性、导热性、可塑性及电化学稳
[7]
具备较高增长潜力。应用场景的拓展更新对锂电 定性，一直是商用锂离子电池的首选负极集流体 。
池能量密度提出了更高要求，集中体现在电解质和 但压延或电解铜箔的光滑平面限制了电池性能的
[8]
电极材料的研究领域 [4-5] 。电动汽车用动力电池的 提升，尤其表现在安全、循环寿命及倍率性能上 。
快速充放电循环等性能的提升往往会牺牲其安全 因此，在不影响其基本导电功能的同时，采用“金
性，而强制性国家标准《电动汽车用动力蓄电池安 属层-高分子支撑层-金属层”三层结构的复合集流
全要求》（GB 38031—2025）中对快充循环后安全、 体（图 1） [6，9] ，以轻质塑料薄膜作为中间支撑层来降
热扩散、底部撞击等项目作出了明确规定，标志着 低整体质量，对于能量密度提升有着重要意义。

镀铜层

高分子支撑层
镀铜层
镀铜层

Li + Li +
镀铝层
Li +
高分子支撑层 Li + Li +
镀铝层
镀铝层

图 1 商用圆柱电池内部复合集流体的结构示意图 [9]
Fig. 1 Schematic diagram of the internal composite current collector structure of commercial cylindrical batteries [9]

中间支撑层能够有效减少在电池受异常外力 电化学镀（Electrochemical Deposition，ED）等工艺方

下金属毛刺的产生，防止其穿透隔膜产生内短路问 法使得聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）
题；由于高分子延展性普遍强于金属层，复合集流 等基膜表面金属化生产制造，其生产流程包括一步
体具有纵向断裂、横向绝缘的热失控预防效应 [10] ， 法（MS）、两步法（MS-ED）和三步法（MS-VE-ED），
[11]
其夹心结构设计可进一步提高电池安全性 。因此， 其核心工艺是磁控溅射镀膜。相较于在电解液化
复合集流体能够兼顾锂离子电池的能量密度提升和 学稳定性差的 PET 基膜和价格昂贵的 PI 基膜，PP
电池安全提升优势，是解决两者矛盾问题的理想方 基膜凭借高耐腐蚀性、较低成本和成熟工艺成为
案。表 1 总结了国内的领先制造商生产制造出的复 复合铜集流体所使用的重要支撑层。但非极性聚
合铜集流体（CCC）和传统铜集流体（CC）物性对比 。 合物 PP 表面能低，Cu 镀层与其结合力弱，易导致
[9]
复合铜集流体主要通过磁控溅射（Magnetron Sp- 使用复合铜集流体的电池循环性能差。通常需要
ttering，MS）、真空蒸镀（Vacuum Evaporation，VE）、 对基膜表面改性以增加粗糙度或引入活性官能团