Page 9 - 《真空与低温》2026年第1期
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6 真空与低温 第 32 卷 第 1 期
于降低金属层的系统能量，因此会在（111）面上择 工艺能增加镀铜厚度、填补孔洞，有效提高均匀性。
[29]
优生长 ，导致复合集流体的 XRD 谱图呈现出其 Zaporojtchenko 等 [35] 研究发现，铜等金属在聚合
他位置远弱于（111）晶面位置的峰强，这是与纯铜 物基底上的金属-聚合物界面形成的初始阶段团簇
箔差异化的典型特征。Kim 等 [30] 发现空位或位错 密度受基材温度、蒸发速率、聚合物原位缺陷等影
等结构缺陷较少的（111）晶面排列具有规则性和紧 响，成核位点增加不利于金属向基底的扩散，而退火处
密性，可以减少电子散射，从而降低电子流动的阻 理则有益于金属簇嵌入基底而增强结合力。Ma 等 [36]
力；另一方面，Xu 等 [31] 研究表明，低表面能和较小 采用离子辅助蒸镀方法制备纳米铜晶薄膜，由于离子
的大角度晶界面积分数有助于限制 Cu 原子的外扩 束的诱导效应也出现（111）择优取向，并在纳米级空
散速率，减少氧化层的生成，保持铜层有良好的导 隙对晶界迁移的钉扎作用下，取向铜层高温下保持稳
电性。以上两个观点共同解释了产业界复合铜集 定。Hu 等 [37] 在聚酰亚胺薄膜上蒸镀厚度为 1 µm 的
流体镀层厚度为 1 μm 的原因。 铜层后得到复合铜集流体，其表面 XPS 的 C 1s 曲线
1.3 真空蒸镀 （图 6（a））显示出现额外的羰基峰，这说明蒸镀的铜
真空蒸镀的原理主要为在真空或特定大气条 层与聚酰亚胺基膜表面具有极性基团键接。复合铜
件下加热金属源，使其达到饱和蒸气压而蒸发，进而 集流体表面 XPS 测试得到的 Cu 2p 曲线（图 6（b））中
[32]
沉积在基底表面形成金属层或金属化合物层 。除 的相应峰位，表面蒸镀后铜层中存在 CuO/Cu 2 O。高
制造复合集流体中常用的热蒸镀以外，还有电子束 价态的铜离子能被高活性铜原子还原，这就导致了
蒸镀 [33] 和离子辅助电子束蒸镀 [34] 。与同为物理气 复合铜集流体组装的锂离子半电池的循环伏安曲线
相沉积的磁控溅射相比，蒸发原子数量更多，沉积金 中出现新的还原峰位（图 6（c）），使其表现出更佳的
属速率更快。为解决两步法中电化学镀带来的缺陷 倍率性能（图 6（d））及相对传统纯铜集流体锂离子
扩大问题，通常在磁控溅射之后增加一步真空蒸镀的 半电池（图 6（e））更大的充放电容量（图 6（f））。
×10 4 14 ×10 4 Cu2p3
3
强度/cps 2 1 Cu@GTF-1000 C-O/C=O C-C 强度/cps 12 8 Cu@GTF-1000 Cu 2 O/Cu 0.0020 ~0.363 V & & & & Cu@GTF-1000
10
Cu
CuO
0.0015
O-C=O
0 6 4 0.0010 ~0.395 V
290 289 288 287 286 285 284 283 282 937 936 935 934 933 932 931 930 0.0005 2 nd
×10 4 结合能/eV ×10 4 结合能/eV 电流/A
10 8 2 0
强度/cps 6 4 GTF C-O/C=O C-C 强度/cps 1 GTF −0.0010 3 rd 1 st
0.0005
0 2 −0.0015
0
290 289 288 287 286 285 284 283 282 937 936 935 934 933 932 931 930 0 0.5 1.0 1.5 2.0
结合能/eV 结合能/eV 电压/V
（a）C 1s精细XPS谱图 （b）Cu 2p精细XPS谱图 （c）循环伏安曲线
800 2.0 2.0
Cu 0.1 C 1.5 1st 1.5
700
Cu@GFT-200
比容量/（mAh·g −1 ） 500 0.5 C 1.0 C Cu@GFT-1500 电势/V 1.0 100th 电势/V 1.0 1st
0.1 C
Cu@GFT-500
0.2 C
600
Cu@GFT-1000
100th
200th
400
200th
300th
300th
300
450th
450th
200
100
0 2.0 C 4.0 C 0.5 0.5
0 0
0 5 10 15 20 25 30 35 0 100 200 300 400 500 600 700 0 100 200 300 400 500 600 700
−1
−1
充放电循环圈数/次 比容量/（mAh·g ） 比容量/（mAh·g ）
（d）倍率性能 （e）纯铜集流体锂离子半 （f）聚酰亚胺基复合铜集流体锂离子
电池充放电曲线 半电池充放电曲线
图 6 聚酰亚胺基复合铜集流体 XPS 谱图及其组装半电池的电化学性能表征 [37]
Fig. 6 XPS spectra of polyimide-based composite copper current collector and
[37]
electrochemical performance characterization of assembled half-cell
真空蒸镀技术多用于磁控溅射与电化学镀之 提高导电性，减少支撑层上未附着铜层的区域，有
间的补充工艺，以期得到高质量的金属铜层，从而 利于后续增厚镀铜面的完整和致密，进一步提高铜
