一种导电薄膜、极片、电化学装置、镀膜设备和镀膜方法与流程

1.本发明涉及薄膜技术领域，具体涉及一种导电薄膜、极片、电化学装置、镀膜设备和镀膜方法。


背景技术：

2.导电薄膜是一种复合型材料，包括不导电的无机或者有机材料，然后在不导电的无机或者有机材料之上形成一层金属，导电薄膜被广泛应用于光学器件、显示器件、触摸屏、薄膜光伏组件等领域，现有技术中一般是通过多次真空镀膜的方式在有机或者无机材料的支撑层上形成金属层，但是，当前的导电膜上面的金属层与金属层之间以及金属层与薄膜之间的粘结力不够，因此，亟需一种能够增加导电薄膜中的金属层与金属层之间的粘结力的一种方法。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种导电薄膜、极片、电化学装置、镀膜设备和镀膜方法，以解决现有技术中导电膜上面的金属层与金属层之间以及金属层与薄膜之间的粘结力不够的技术问题。
4.为达上述目的，本发明实施例提供了一种导电薄膜，所述导电薄膜包括：支撑层，依次设置在所述支撑层的一个表面或者两个表面的第一金属层、第二金属层和第三金属层；其中，
5.所述第二金属层中的部分金属元素与所述第一金属层中的部分金属元素相同，所述第三金属层中的部分金属元素与所述第二金属层中的部分金属元素相同。
6.在一些可能的实施方式中，所述第一金属层为纯金属层，或者金属与非金属和/或金属化合物组成的合金层。
7.在一些可能的实施方式中，当所述第一金属层为纯金属层时，所述金属为钛、镍、铬、或者钼中的任意一种；
8.当所述第一金属层为金属与非金属金属化合物组成的合金层时，所述金属为钛、镍、铬、钼中的一种或多种，所述非金属为硅或碳中的至少一种，所述金属化合物为钼-x、钛-x、镍-x、铬-x中的至少一种；所述金属化合物的结构式中的x为氧族元素或者碳族元素。在一些可能的实施方式中，当所述第一金属层为镍铬合金时，所述第二金属层为镍铜合金，所述第三金属层为铜。
9.在一些可能的实施方式中，所述第一金属层的厚度为1nm至1um。
10.在一些可能的实施方式中，所述第二金属层中包含与所述第二金属层的金属种类相同的金属氧化物或氮化物。
11.第二方面，本发明实施例提供了一种极片，所述极片包括：导电薄膜和活性物质层，所述活性物质层涂覆于所述导电薄膜的至少一个表面上。
12.第三方面，本发明实施例提供了一种电化学装置，包括正极极片、负极极片、隔离
膜及电解液，所述正极极片和/或所述负极极片为第二方面所述的极片。
13.第四方面，本发明实施例提供了一种镀膜设备，所述镀膜设备用于制备上述所述的导电薄膜，所述镀膜设备包括：
14.真空腔体，以及设置在所述真空腔体内的放卷辊、收卷辊和镀膜主辊，在所述镀膜主辊的周围依次设置有若干与第一金属层的材料对应的第一靶材、若干与第二金属层的材料对应的第二靶材和若干与第三金属层的材料对应的第三靶材。
15.第五方面，本发明实施例提供了一种镀膜方法，所述镀膜方法应用于第四方面所述的镀膜设备，所述镀膜方法包括：
16.将支撑层放卷于真空腔体内；
17.依次通过第一靶材、第二靶材和第三靶材在所述支撑层上先后沉积有第一金属层、第二金属层和第三金属层；
18.其中，根据所述第一金属层的厚度设置第一靶材的数量，根据所述第二金属层的厚度设置所述第二靶材的数量，根据所述第三金属层的厚度设置所述第三靶材的数量。
19.上述技术方案的有益技术效果在于：
20.本发明实施例提供的一种导电薄膜、极片、电化学装置、镀膜设备和镀膜方法，该导电薄膜包括：支撑层，依次设置在所述支撑层的一个表面或者两个表面的第一金属层、第二金属层和第三金属层；其中，所述第二金属层中的包含与所述第一金属层中任意一种或多种金属种类相同的金属，所述第三金属层中包含与所述第二金属层中的任意一种或多种金属种类相同的金属。本发明实施例中，通过设置第二金属层，并且第二金属层中既包含第一金属层中的金属，也包含第三金属层中的金属，既提高了第一金属层与第二金属层之间的粘结力，也提高了第二金属层与第三金属层之间的粘结力进而提高了金属层与支撑层之间的粘结力，使得金属层不易从支撑层上脱落。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本发明实施例的第一种导电薄膜的结构示意图；
23.图2是本发明实施例的第二种导电薄膜的结构示意图；
24.图3是本发明实施例的一种极片的整体结构示意图；
25.图4是本发明实施例的一种电化学装置的结构示意图；
26.图5是本发明实施例的一种镀膜设备的结构示意图；
27.图6是本发明实施例的一种镀膜方法的流程图。
28.附图标号说明：
29.1、导电薄膜；10、支撑层；11、第一金属层；12、第二金属层；13、第三金属层；
30.2、镀膜设备；20、真空腔体；21、放卷辊；22、收卷辊；23、镀膜主辊；201、第一靶材；202、第二靶材；203、第三靶材。
具体实施方式
31.下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
32.实施例一
33.图1是本发明实施例的第一种导电薄膜的结构示意图，图2是本发明实施例的第二种导电薄膜的结构示意图，如图1和图2所示，该导电薄膜1包括：支撑层10，依次设置在支撑层10的一个表面或者两个表面的第一金属层11、第二金属层12和第三金属层13；其中，第二金属层12中的部分金属元素与第一金属层11中的部分金属元素相同，第三金属层13中的部分金属元素与第二金属层12中的部分金属元素相同。
34.本发明实施例中，通过设置第二金属层12，并且第二金属层12中既包含第一金属层11中的金属元素，也包含第三金属层13中的金属元素，既提高了第一金属层11与第二金属层12之间的粘结力，也提高了第二金属层12与第三金属层13之间的粘结力，进而提高了第一金属层11和第二金属层12与支撑层10之间的粘结力，使得第一金属层11和第二金属层12不易从支撑层10上脱落。
35.在一些实施例中，第一金属层11可以为纯金属层，或者金属与非金属和/或金属化合物组成的合金层。其中，当第一金属层11为纯金属层时，该金属可以为钛(ti)、镍(ni)、铬(cr)或者钼(mo)中的任意一种，当第一金属层11为金属与非金属和/或金属化合物种的至少一种组成的合金层时，即，第一金属层11可以为金属与非金属组成的合金层，也可以为金属与金属化合物组成的合金层，还可以为金属与非金属和金属化合物一同组成的合金层，此时，该金属可以为钛、镍、铬、钼中的一种或多种，该非金属可以为硅或碳中的至少一种，该金属化合物可以为钼-x、钛-x、镍-x、铬-x中的至少一种；其中该金属化合物的结构式中的x为氧族(o)元素或者碳族(c)元素。作为一个举例说明，第二金属层12可以为x1-x2结构，x1为第一金属层11中的金属元素，x2为第三金属层13中的金属元素，即第一金属层11中的部分金属元素与第二金属层12中的部分金属元素相同，第三金属层13中的部分金属元素与第二金属层12中的部分金属元素相同。例如，第一金属层11为ni-cr(镍铬合金)，那么设置在第一金属层11上的第二金属层12为ni-cu(镍铜合金)，设置在第二金属层12上的第三金属层13为cu(金属铜)，由于第二金属层12和第一金属层11都包含有相同的金属镍，根据同种金属的迁移效应，极大地增强了第二金属层12与第一金属层11的粘结力。同理，第二金属层12与第三金属层13中都含有金属铜，也极大地增强了第二金属层12与第三金属层13的粘结力，本实施例中，第一金属层11的金属种类与支撑层10的粘结力较强的金属，另外，也可以对支撑层10做预处理，比如等离子处理或者在支撑层10一面采用化学物质，乙二醇类物质或双氧水等强氧化剂对其表面进行处理，使支撑层10表面的张力增大，也就是使其表面活化，增大金属与支撑层10之间的结合力，即，使得本实施例中的第一金属层11、第二金属层12和第三金属层13之间形成的总的金属层不易从支撑层10上脱落。
36.本实施例中，第二金属层12用于承接第一金属层11和第三金属层13，即第二金属层12的材质中既包含第一金属层11的金属元素种类，又包含第三金属层13的金属元素种类，本实施例中，根据同种金属的迁移效应，极大增加了第二金属层12与第一金属层11的粘结力，以及第二金属层12与第三金属层13的粘结力，进而提高了第二金属层12和第三金属层13这两层金属层的整体与支撑层10的粘结力。
37.在一些实施例中，为了降低导电薄膜1的质量，第一金属层11的厚度为1nm至1um。
38.在一些实施例中，由于导电薄膜1在运输或者使用过程中难免与空气接触导致氧化，所以本实施例中的第三金属层13中还可以包含与第三金属层13的金属元素种类相同的金属氧化物或氮化物。具体的，由于在导电薄膜1的运输过程中，导电薄膜1难免要与空气接触，被氧化而形成氧化物或氮化物，所以本实施例中第三金属层13中会有与第三金属层13的金属种类相同的金属氧化物或氮化物。
39.实施例二
40.图3是本发明实施例的一种极片的整体结构示意图，如图3所示，该极片3包括导电薄膜1和活性物质层30，活性物质层30涂覆于导电薄膜1的至少一个表面上，也可以是两个表面，如本图3所示。
41.具体的，活性物质层30可以为正极活性材料，也可以为负极活性材料时，形成的极片为正极极片，当活性物质层为负极活性物质时，形成的极片为负极极片。
42.由于本实施例中的极片使用的导电薄膜1的金属层不易脱落，使得实施例中的正极活性材料和负极活性材料也不容易脱落，另外，因为支撑层10为非金属，所以使得本技术的极片3质量还较轻。
43.实施例三
44.图4是本发明实施例的一种电化学装置的结构示意图，如图4所示，该电化学装置4包括正极极片41、负极极片42、隔离膜43及电解液，正极极片41、负极极片42、隔离膜43及电解液均设置在壳体内，正极极片41和负极极片42位于隔离膜43的两侧，其中，正极极片和/或负极极片为实施例二中所述的极片3。具体的，本实施例中，当导电薄膜1中第三金属层13为铜层时，使得本实施例应用于电池后可以作为负极集流体，在负极集流体上涂负极活性材料，当导电薄膜1中第三金属层13为铝层时，那么本实施例就可以作为正极集流体，在正极集流体上设置正极活性材料，本实施例中，正极活性材料一般包括钻酸锂或者锰酸锂等包含锂的化合物，例如：licoo2+导电剂+粘合剂(pvdf)，负极活性材料可以为石墨+导电剂+增稠剂(cmc)+粘结剂(sbr)等。
45.实施例四
46.图5是本发明实施例的一种镀膜设备的结构示意图，如图5所示，该镀膜设备用于制备导电薄膜1，镀膜设备2包括：真空腔体20，以及设置在真空腔体20内的放卷辊21、收卷辊22和镀膜主辊23，在镀膜主辊23的周围依次设置有若干与第一金属层11的材料对应的第一靶材201、若干与第二金属层12的材料对应的第二靶材202和若干与第三金属层13的材料对应的第三靶材203，第一靶材201、第二靶材202和第三靶材203与镀膜主辊表面的垂直距离，即靶基距为30mm至300mm之间，，且任意两个相邻靶材的弧长相等，即第一靶材201、第二靶材202和第三靶材203均匀的设置在镀膜主辊23的外侧。
47.具体的，支撑层10通过放卷辊21进行放卷，绕过镀膜主辊23后，依次通过第一靶材
201、第二靶材202和第三靶材203进行溅射，最后通过收卷辊22进行收卷。本实施例中，第二靶材202中的部分金属元素要与第一靶材201中的部分金属元素相同，而且，第二靶材202中的部分金属元素也要与第三靶材203中的部分金属元素相同，这样既可以增加第一金属层11与第二金属层12之间的粘结力，也会增加第二金属层12与第三金属层13之间的粘结力，进而防止第一金属层11、第二金属层12和第三金属层13从支撑层10上脱落。
48.另外，在一些实施例中，也可以采用真空蒸镀的方式依次在支撑层10上层积第一金属层11、第二金属层12和第三金属层13，此时，可以在支撑层10下方依次设置有分别与第一金属层11对应的第一蒸镀材料、与第二金属层12对应的第二蒸镀材料和第三金属层13对应的第三蒸镀材料对应的蒸镀材料，同样，为了增加第一金属层11与第二金属层12之间的粘结力、第二金属层12与第三金属层13之间的粘结力、以及三个金属层与支撑层10之间的粘结力，第二蒸镀材料中的部分金属元素要与第一蒸镀材料中的部分金属元素相同，而且，第二蒸镀材料中的部分金属元素也要与第三蒸镀材料中的部分金属元素相同。
49.实施例五
50.图6是本发明实施例的一种镀膜方法的流程图，如图6所示，该镀膜方法应用于实施例四的镀膜设备2，该镀膜方法包括如下步骤：
51.s11，将支撑层10放卷于真空腔体20内；
52.s12，依次通过第一靶材201、第二靶材202和第三靶材203在支撑层10的一个表面或者两个表面上先后沉积有第一金属层11、第二金属层12和第三金属层13；
53.其中，根据第一金属层11的厚度设置第一靶材201的数量，根据第二金属层12的厚度设置第二靶材202的数量，根据第三金属层13的厚度设置第三靶材203的数量。
54.一般靶材的数量是每一金属层厚度的数倍，本实施例中，为了尽可能减少金属层的厚度使其成本减少，又可以实现本实施例的功能，第一金属层11的厚度可以为第一靶材201上面金属厚度的0.5-2倍，此时第一靶材201的厚度为10um-20um，因为第一靶材201上面的金属层厚度不易过厚，因为过厚会一次性用不完，这样就可能浪费。这个数量范围可以使得第一靶材201上面的金属刚好消耗完。第二金属层12的厚度是第二靶材202上面的金属厚度的1-3倍，同样的第二靶材202上面的厚度可以为10um-20um，第三金属层13的厚度是第三靶材203上面金属厚度的2-4倍，同样第三靶材203的厚度也是10um-20um，另外，为了方便安装，即在真空腔体的靶材位置不用设置大小不同的安装位，本实施例中的第一靶材201、第二靶材202、第三靶材203的厚度相同。
55.具体的，将支撑层10放在闭合的真空腔体20内，支撑层10通过放卷辊21进行放卷，绕过镀膜主辊23后，用包含有第一金属层11材料的靶材进行溅射，或者采用第一金属层11的材料进行蒸镀等。磁控溅射靶材可以按照图3所示的方式设置，第一靶材201、第二靶材202和第三靶材203围绕镀膜主辊23设置，第一靶材201、第二靶材202和第三靶材203与镀膜主辊表面的垂直距离，即靶基距为30mm至300mm之间，，且任意两个相邻靶材的弧长相等，即第一靶材201、第二靶材202和第三靶材203均匀的设置在镀膜主辊23的外侧，第一靶材201、第二靶材202和第三靶材203的数量可以根据不同金属层的厚度而定，例如，如果第一金属层11只需镀一遍的话，第一金属层11只需设置一个第一靶材201，当然也可以设置多个第一靶材201，此处可以按照第一金属层11的厚度设定；通过第一靶材201进行溅射之后，通过包含第二金属层12材料的第二靶材202进行溅射，第二靶材202的数量也可以根据第二金属层
12的厚度设定；在通过第二靶材202进行溅射后，再通过含有第三金属层13的材料的第三靶材203进行溅射，同样，第三靶材203的数量也是根据第三金属层13的厚度确定，最后，三次溅射后的支撑层10通过收卷辊22进行收卷。
56.本发明实施例中，为了增加第一金属层11与第二金属层12之间的粘结力、第二金属层12与第三金属层13之间的粘结力、以及三个金属层与支撑层10之间的粘结力，第二靶材202中的部分金属元素要与第一靶材201中的部分金属元素相同，而且，第二靶材202中的部分金属元素也要与第三靶材203中的部分金属元素相同。
57.本发明实施例的有益效果如下：
58.本发明实施例中，通过设置第二金属层12，并且第二金属层12中既包含第一金属层11中的金属元素，也包含第三金属层13中的金属元素，既提高了第一金属层11与第二金属层12之间的粘结力，也提高了第二金属层12与第三金属层13之间的粘结力，进而提高了第一金属层11和第二金属层12与支撑层10之间的粘结力，使得第一金属层11和第二金属层12不易从支撑层10上脱落。
59.本实施例中，根据同种金属的迁移效应，极大增加了第二金属层12与第一金属层11的粘结力，以及第二金属层12与第三金属层13的粘结力，进而提高了第二金属层12和第三金属层13这两层金属层的整体与支撑层10的粘结力。
60.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
61.本发明实施例中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
62.虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

技术特征：
1.一种导电薄膜(1)，其特征在于，所述导电薄膜(1)包括：支撑层(10)，依次设置在所述支撑层(10)的一个表面或者两个表面的第一金属层(11)、第二金属层(12)和第三金属层(13)；其中，所述第二金属层(12)中的部分金属元素与所述第一金属层(11)中的部分金属元素相同，所述第三金属层(13)中的部分金属元素与所述第二金属层(12)中的部分金属元素相同。2.根据权利要求1所述的一种导电薄膜(1)，其特征在于，所述第一金属层(11)为纯金属层，或者金属与非金属和/或金属化合物组成的合金层。3.根据权利要求2所述的一种导电薄膜(1)，其特征在于，当所述第一金属层(11)为纯金属层时，所述金属为钛、镍、铬、或者钼中的任意一种；当所述第一金属层(11)为金属与非金属和/或金属化合物组成的合金层时，所述金属为钛、镍、铬、钼中的一种或多种，所述非金属为硅或碳中的至少一种，所述金属化合物为钼-x、钛-x、镍-x、铬-x中的至少一种；其中，所述金属化合物的结构式中的x为氧族元素或者碳族元素。4.根据权利要求3所述的一种导电薄膜(1)，其特征在于，当所述第一金属层(11)为镍铬合金时，所述第二金属层(12)为镍铜合金，所述第三金属层(13)为铜。5.根据权利要求1所述的一种导电薄膜(1)，其特征在于，所述第一金属层(11)的厚度为1nm至1um。6.根据权利要求1所述的一种导电薄膜(1)，其特征在于，所述第二金属层(12)中包含与所述第二金属层(12)的金属种类相同的金属氧化物或氮化物。7.一种极片，其特征在于，所述极片包括：权利要求1-6任意一项所述的导电薄膜(1)和活性物质层，所述活性物质层涂覆于所述导电薄膜(1)的至少一个表面上。8.一种电化学装置，其特征在于，所述电化学装置包括正极极片、负极极片、隔离膜及电解液，所述正极极片和/或所述负极极片为权利要求7所述的极片。9.一种镀膜设备(2)，其特征在于，所述镀膜设备(2)用于制备权利要求1-6任意一项所述的导电薄膜(1)，所述镀膜设备(2)包括：真空腔体(20)，以及设置在所述真空腔体(20)内的放卷辊(21)、收卷辊(22)和镀膜主辊(23)，在所述镀膜主辊(23)的周围依次设置有若干与第一金属层(11)的材料对应的第一靶材(201)、若干与第二金属层(12)的材料对应的第二靶材(202)和若干与第三金属层(13)的材料对应的第三靶材(203)，其中，所述第二靶材(202)中的部分金属元素与所述第一靶材(201)中的部分金属元素相同，所述第三靶材(203)中的部分金属元素与所述第二靶材(202)中的部分金属元素相同。10.一种镀膜方法，其特征在于，所述镀膜方法应用于权利要求9所述的镀膜设备(2)，所述镀膜方法包括：将支撑层(10)放卷于真空腔体(20)内；依次通过第一靶材(201)、第二靶材(202)和第三靶材(203)在所述支撑层(10)上先后沉积有第一金属层(11)、第二金属层(12)和第三金属层(13)；其中，根据所述第一金属层(11)的厚度设置第一靶材(201)的数量，根据所述第二金属层(12)的厚度设置所述第二靶材(202)的数量，根据所述第三金属层(13)的厚度设置所述
第三靶材(203)的数量。

技术总结
本发明提供了一种导电薄膜、极片、电化学装置、镀膜设备和镀膜方法，该导电薄膜包括：支撑层，依次设置在支撑层的一个表面或者两个表面的第一金属层、第二金属层和第三金属层；其中，第二金属层中的包含与第一金属层中任意一种或多种金属种类相同的金属，第三金属层中包含与第二金属层中的任意一种或多种金属种类相同的金属。本发明实施例中，通过设置第二金属层，并且第二金属层中既包含第一金属层中的金属，也包含第三金属层中的金属，既提高了第一金属层与第二金属层之间的粘结力，也提高了第二金属层与第三金属层之间的粘结力进而提高了金属层与支撑层之间的粘结力，使得金属层不易从支撑层上脱落。不易从支撑层上脱落。不易从支撑层上脱落。


技术研发人员：臧世伟
受保护的技术使用者：重庆金美新材料科技有限公司
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/10/6