Page 8 - 《真空与低温》2026年第1期

高 科等：复合铜集流体制造工艺及其支撑层改性方案综述 5

行两步法的制备研究（图 4），以 150 W 功率溅射 化学镀的方式在微孔 PP 隔膜上沉积铜或镍薄层，
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4 min 的参数沉积晶种铜层后，连接外部电路以 然后以 0.5～4 mA·cm 的较低电流密度进行电镀加
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2 mA·dm 的电流密度持续对样品电镀 5 min，并将 厚，发现铜原子以 2.5D 的生长方式嵌入隔膜的空
制备的复合铜箔浸入铜钝化液中进行钝化。发现 隙中，两者通过机械锚固作用而具有出色的相互附
改性后复合铜箔组装的 Li-Cu 半电池具有更高的 着力。Augustyn 等 [26] 针对聚合物预先金属化处理后
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库伦效率和循环寿命。Chen 等 [24] 以 10 mA·cm 的 进行电镀的传统方法提出了导电聚合物复合材料
脉冲电流制备轻质覆铜碳框架来作为锂金属电池负 直接电镀的新观点，如 Bigg 等 [27] 使用高纵横比的
极集流体，具有更高的导电性和表面积，可由厚度 铝纤维作为填料制备 PP 基导电复合材料的研究结
可塑性及机械柔韧性容纳金属锂，实现均匀、无枝晶 果可为 PP 薄膜的直接电化学镀提供一定的借鉴意
的锂电镀以及剥离。Besenhard 等 [25] 先通过“无电” 义，将提高当前主流生产复合铜集流体的工作效率。

等离子处理 溅射

PP

锂片
制造扣电 电化学镀
隔膜
复合铜集流体

图 4 两步法制备 PP 基复合铜集流体的详细工艺流程 [23]
Fig. 4 The detailed process flow for preparing PP-based composite copper current collectors through two steps [23]

目前最受业界关注和接受的是脉冲磁控溅射 而在负极材料中出现大量锂残留（图 5 （c））。因此，
和电化学镀两步法在 PP 基膜两侧沉积超薄铜层 为提升 PP 与铜层间的结合力，Niu 等 [23] 采用空气
（厚度为 1 µm）来制备 PP 基复合铜集流体。Peng 等 [28] 等离子体处理，在沉积种子铜层前对 PP 薄膜表面
将两步法制备的 PP 基复合铜集流体电池完全放电 原位引入含氧官能团，增强其亲水性及表面能，从
（0% SOC）后观察发现由于 PP/Cu 界面结合力差（图 5 而减小 PP 薄膜与铜层间的能差，加强结合力，抑制
（a）），使得大量电解质渗入并腐蚀铜层（图 5 （b）），进 循环过程中阻抗降低趋势，提高循环库伦效率。

腐蚀的 Cu C Cu

PP
O F

腐蚀的Cu
（a）分层结构 （b）元素分析 （c）锂残留于石墨的形貌

图 5 完全放电后 PP 基复合铜集流体的结构形貌表征 [28]
Fig. 5 Structural and morphological characterization of PP-based composite copper current collector after complete discharge [28]

−1
−1
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尽管两步法制备的铜层厚度减少到纯铜厚度 （6 µm Cu 箔：5.56×10 S·m ，PP-Cu：5.26×10 S·m ）。
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的 1/6，但经过测试电导率后发现此工艺制得的集 由于具有面心立方结构的铜在密排面（111）上具有
流体具备与纯铜集流体接近的优异导电性能 [28] 最低的表面能，而铜原子在 PP 基底上沉积时倾向