本技术属于电子材料领域,尤其涉及一种表面具备球状结构的复合铜箔。
背景技术:
1、锂离子电池广泛应用于新能源汽车、电子设备等,进一步提高电池容量、抑制充放电效率下降成为研究热点。目前,常用锂离子电池的负极多选用涂覆活性石墨的光滑铜箔作为负极集流体。然而,石墨类负极材料的理论储锂容量约372ma·h/g,严重制约了锂电池容量的提升。硅负极材料的理论储锂容量最高可达到4200mah/g,较石墨类负极材料提高出10倍有余,有望成为高能量密度锂电池的优选负极材料。
2、相比石墨负极,硅负极存在一些显著问题,如硅在充放电过程中会发生剧烈的体积的剧烈变化易导致电池失效,从而使硅负极的循环寿命难达预期。近年来研究发现,通过在铜箔表面利用cvd法或溅射法沉积活性的薄膜层硅,可显著提高硅负极电池的充放电循环特性。此外,以有机溶剂将硅粉等活性物质制成浆料,而后涂布在铜箔上制备的负极集流体同样相比石墨类负极具有显著优势。并且,上述浆料涂布工艺与现有石墨类负极的生产工艺接近,更容易获得应用,受到了更多的关注。然而,利用涂布法所制备的浆料中粉末状硅的粒径一般为0.1-3μm,难以均匀的厚度及优异的贴附力涂布在铜箔表面,存在涂布工艺性问题。此外,充放电过程中的体积膨胀及收缩还导致涂布工艺制作的活性的硅负极存在从铜箔表面剥落的问题,导致电池失效。
3、因此,如何改变负极集流体用铜箔的表面结构,使其在经受硅负极充放电的剧烈体积变化后仍具有优异的粘附力,成为锂电铜箔发展中需要解决的一个难题。
技术实现思路
1、本实用新型的目的是提供一种表面具备球状结构的复合铜箔,以解决因充放电过程体积剧烈变化造成的硅负极电池循环寿命偏低的问题。
2、本实用新型采用以下技术方案:一种表面具备球状结构的复合铜箔,包括:
3、自上而下的上颗粒铜层、上增厚铜层、上铜种子层、聚合物薄膜、下铜种子层、下增厚铜层和下颗粒铜层;
4、上颗粒铜层的上表面和下颗粒铜层的下表面均具备球状结构,球状结构用于增大上颗粒铜层和下颗粒铜层的表面积,提高复合铜箔与负极材料的结合力。
5、进一步地,聚合物薄膜的厚度为3.5-6.0μm,上增厚铜层和下增厚铜层的厚度均为0.95-2.4μm,上铜种子层和下铜种子层的厚度为40-100nm,复合铜箔的抗拉强度≥250mpa、延伸率≥10%。
6、进一步地,上颗粒铜层和下颗粒铜层的表面粗糙度rz为0.7~1.0μm,球状结构的粒径为0.5-0.8μm。
7、本实用新型的有益效果是:
8、本实用新型的复合铜箔表面球状结构细小均匀致密,表面粗糙度rz为0.7~1.0μm,减小了因充放电过程体积剧烈变化造成的硅负极电池循环寿命偏低的问题,满足了高容量电池对硅负极的寿命要求;
9、本实用新型具备球状结构,通过表面的球状结构可以改善以sio为主要活性物质的硅负极与球状结构复合铜箔之间长期稳定的贴附力;
10、本实用新型的球状结构复合铜箔,降低了铜的用量,提高以同厚度的电解铜箔为负极集流体动力电池的能量密度,解决了因充放电过程体积剧烈变化造成的硅负极电池循环寿命偏低的问题,提高了硅负极电池的循环寿命。
1.一种表面具备球状结构的复合铜箔,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的一种表面具备球状结构的复合铜箔,其特征在于,所述聚合物薄膜的厚度为3.5-6.0μm,所述上增厚铜层和下增厚铜层的厚度均为0.95-2.4μm,所述上铜种子层和下铜种子层的厚度为40-100nm,所述复合铜箔的抗拉强度≥250mpa、延伸率≥10%。
3.根据权利要求2所述的一种表面具备球状结构的复合铜箔,其特征在于,所述上颗粒铜层和下颗粒铜层的表面粗糙度rz为0.7~1.0μm,所述球状结构的粒径为0.5-0.8μm。