Dans la conception de la batterie de puissance, il existe une classe de matériaux qui ne participent pas à la réaction de stockage d'énergie, mais qui occupent un poids et un volume considérables - le collecteur de fluide. Le collecteur d'électrode négative au lithium traditionnel utilise une feuille de cuivre électrolytique de 6 µm, d'une densité de 8,96 G / cm³, représentant environ 11% de la masse totale de la batterie. Cette partie du poids ne contribue pas à la capacité, mais tire directement vers le bas la densité énergétique de la batterie.
Existe - t - il une solution qui pourrait réduire considérablement la qualité du fluide collecteur sans sacrifier la conductivité et la sécurité?
Proposition de base:La Feuille de cuivre composite est précisément née pour répondre à cette question. Il prend un film polymère comme couche de support intermédiaire et dépose une couche de cuivre sur les deux faces supérieure et inférieure, formant une structure sandwich « cuivre - polymère - cuivre». L'épaisseur de la couche intermédiaire est progressivement comprimée de 6 µm, 4,5 µm au début à 4 µm, voire plus mince. 4µm dans une position « juste bonne » sur le plan technique: il est significativement plus mince que 6µm, ce qui entraîne un gain de poids considérable pour la batterie; Dans le même temps, il conserve à son tour une résistance mécanique et une marge de capacité thermique suffisantes pour permettre au revêtement de cuivre bobine à bobine de fonctionner de manière stable dans une plage de bonnes performances acceptable.
II. Réduction de poids et sécurité: Double valeur d'ingénierie pour le substrat 4μm
Efficacité de réduction de poids
La densité du matériau PET n'est que d'environ 1,38 G / cm³ et celle du cuivre de 8,96 G / cm³. Feuille de cuivre composite en couches de cuivre de 1µm chacune sur les deux faces du film de base pet de 4µm, épaisseur totale de 6µm, conforme à l'épaisseur de feuille de cuivre électrolytique existante, l'usine de batteries peut être utilisée directement sans modification du processus. La masse d'une feuille de cuivre conventionnelle de 1 m² de 6 µm est de 53,76 G, tandis que la masse d'une feuille de cuivre composite de 6 µm (pet de 4 µm 1µm x 2 cuivre) n'est que de 23,44 G, soit une perte de poids de 56,4%. Selon une estimation de la masse de feuille de cuivre représentant environ 11% de la batterie, la Feuille de cuivre composite peut augmenter la densité énergétique de la batterie de 150 Wh / kg à 159,9 Wh / kg, soit une augmentation de 6,61%.
Augmentation de la sécurité
La Feuille de cuivre traditionnelle est directement conductrice après que les électrodes positives et négatives soient percées et que la chaleur éclate. La couche de plastique PET au milieu de la Feuille de cuivre composite est un isolant, ce qui équivaut à un mur de séparation entre les pôles positifs et négatifs. La couche PET bloque le courant même si la couche externe de cuivre est cassée. En outre, le PET se contracte en fusion à haute température, coupant activement le circuit électrique et jouant le rôle d'un fusible similaire. La couche de cuivre de la Feuille de cuivre composite est extrêmement mince (seulement 1 µm) et la taille des bavures est faible lors de la perforation; Le point de fusion du substrat polymère est faible et a des propriétés ignifuges, la couche de cuivre est rapidement fondue lors d'un court - circuit, ce qui ne provoque qu'une « coupure ponctuelle» locale, empêchant efficacement la propagation de l'emballement thermique.
Processus en deux étapes: construction d'une couche conductrice de précision sur un substrat de 4 μm
La préparation de la couche de cuivre pour le revêtement de cuivre pet de 4 μm utilise principalement le processus en deux étapes "épaississement par Pulvérisation magnétron de l'eau de fond". La première étape, bombarder la cible de cuivre avec des ions dans un environnement de vide élevé, de sorte que les atomes de cuivre adhèrent uniformément à la surface du film PET, déposer une couche de germe de cuivre d'environ 50 à 80 nm, résoudre le problème de la mauvaise adhérence du plastique au métal; Une deuxième étape d'épaississement électrochimique de la couche de cuivre sur la couche de germe formée par pulvérisation jusqu'à l'épaisseur cible, formant une couche conductrice utilisable. La méthode en deux étapes combine l'efficacité, le coût et le bon taux, c'est le processus dominant de l'industrie actuelle.
Le cuivrage sur un substrat ultra - mince de 4µm est confronté à une série de défis techniques bien plus exigeants que les substrats d'épaisseur conventionnelle:
Contrôle de la température
La capacité thermique du film pet de 4 μm est extrêmement faible, si trop de chaleur s'accumule pendant la pulvérisation, le film peut se contracter, se déformer et même se perforer.Technologie avancéeL'utilisation du procédé de pulvérisation par Pulvérisation magnétron à basse température réduit efficacement les dommages thermiques du substrat PET et évite le gauchissement et la fragilisation du film.
Contrôle de tension
La résistance mécanique du film de 4μm est limitée et la fenêtre de tension de bobine de réception et de décharge est extrêmement étroite. La ligne de production roll - to - roll de Advanced Academy Technology est équipée d'un système de contrôle de tension de haute précision qui garantit que le film fonctionne en douceur dans la cavité de pulvérisation sans déformation en traction.
Uniformité du placage
L'uniformité de l'épaisseur de la couche de cuivre affecte directement les propriétés de conductivité et la cohérence de la batterie. La technologie avancée de l'Académie réalise l'uniformité de la résistance carrée à ± 5% par le système de balayage de résistance carrée en ligne, mieux que la moyenne de l'industrie de 15%. Les données de l'industrie montrent que la différence standard d'uniformité du revêtement de cuivre en feuille de cuivre composite a été rétrécie à ± 0,3 μm et que la cohérence de la résistance carrée a été améliorée à plus de 98,5%.
Interface combinée
La surface du PET manque de groupes fonctionnels actifs et une force de liaison insuffisante entre le placage métallique et le substrat peut entraîner la chute de la couche de cuivre lors de l'usinage ultérieur. Le procédé de prétraitement par plasma de Advanced House Technology améliore efficacement la résistance de la liaison entre le PET et la couche de cuivre, l'adhérence du revêtement atteint la classe 5B (la plus haute classe ASTM d3359), la résistance au pelage ≥ 1,5 N / MM. Testé en laboratoire, le taux de changement de résistance du revêtement de cuivre est inférieur à 2% après 1000 cycles de flexion.
Iv. Épaisseur de la couche de cuivre: plage de performance de 0,1 μm à 1 μm
Basé sur un substrat pet de 4 μm, les produits de revêtement de cuivre avec différentes épaisseurs de couche de cuivre peuvent être préparés en contrôlant avec précision les paramètres du processus de pulvérisation et de placage. L'épaisseur de la couche de cuivre varie de 0,1 µm à 1 µm, différentes épaisseurs correspondent à différentes propriétés axées sur:
| Product Type |
Copper Layer Thickness |
Key Characteristics |
Typical Applications |
| 4 0.1pet revêtement de cuivre |
~0.1 μm |
Couche de cuivre extrêmement mince, flexibilité maximale, translucide |
Ligne fine FPC haute densité, électrode de capteur, optique de précision |
| 4 0.3pet revêtement de cuivre |
~0.3 μm |
Couche mince de cuivre, bonne flexibilité, conductivité modérée |
Ligne de signal FPC à distance fine, connectivité wearables |
| 4 1pet revêtement de cuivre |
~1 μm |
Couche de cuivre plus épaisse, faible résistance carrée, haute conductivité |
Collecteur de fluide composite de batterie au lithium, transmission de signal à haute fréquence, blindage électromagnétique |
Lors de la sélection du type, les ingénieurs doivent combiner les compromis en fonction des exigences de conductivité, de durée de vie en flexion et de précision de traitement: plus la couche de cuivre est mince (0,1 à 0,3 μm), meilleure est la flexibilité, plus la précision de gravure est élevée, adaptée aux lignes fines de haute précision et aux applications transparentes; Plus la couche de cuivre est épaisse (1 µm), plus la résistance carrée est faible, plus la capacité de transport de courant et l'efficacité de blindage sont fortes. 4 1pet est une spécification standard pour les applications de collecteur de fluides composites de batteries au lithium – une couche de cuivre de 1 μm sur chaque face double, avec un film de base en pet de 4 μm, constitue une feuille de cuivre composite de 6 μm d’épaisseur totale. En ajustant la puissance de pulvérisation ou le temps de placage chimique, la technologie Advanced House peut contrôler la résistance carrée dans la plage de 0,01 à 1 Ω / □.
V. performance clé: gaz de base technique de 4 μm spécification
SynthèseTechnologie avancéeEt les informations publiques de l'industrie, les caractéristiques de performance clés du revêtement de cuivre pet de 4 μm sont les suivantes:
- Propriétés conductrices.La couche de cuivre confère au film PET une excellente conductivité électrique. Résistance carrée typique ≤ 18mΩ / □ pour une épaisseur de cuivre de 1 μm, résistance carrée ≤ 0,05 Ω / □ pour une épaisseur de cuivre ≥ 2 μm. L'uniformité de résistance carrée ± 5% est appropriée pour les applications FPC et de batterie avec des exigences élevées de cohérence de conductivité.
- Adhérence du placage.L'adhérence du revêtement atteint la classe 5B (la plus haute classe ASTM d3359) avec une résistance au pelage ≥ 1,5 N / MM.
- Résistance à la flexion.Le taux de variation de la résistance est inférieur à 2% après 1000 virages cycliques. La conception de la structure en cuivre micromesh permet au matériau de maintenir une continuité conductrice à 30% de déformation en traction.
- Résistance à la corrosion.La surface de la couche de cuivre peut être traitée par galvanoplastie ou Passivation chimique, en passant la norme d'absence de rouille de 96 heures dans un test de brouillard salin.
- Rugosité de surface.La technologie de traitement de surface de couche de cuivre ultra - lisse peut réduire la rugosité de surface à ra ≤ 50nm, réduisant considérablement les pertes de transmission de signal à haute fréquence.
Scénario d'application de base: du fluide collecteur composite au FPC haute densité
Collecteur de fluide composite de batterie au lithium
C'est la direction d'application la plus centrale et la plus rapide pour le revêtement en cuivre pet de 4 μm. La Feuille de cuivre composite avec un film de base pet de 4 μm comme couche de support intermédiaire, les deux faces supérieure et inférieure sont revêtues chacune d'une couche de cuivre de 1 μm, d'une épaisseur totale de 6 μm, conformément à l'épaisseur de la Feuille de cuivre électrolytique existante, l'usine de batteries peut être utilisée directement sans modifier le processus. À l'heure actuelle, le taux de pénétration de la Feuille de cuivre composite dans l'ensemble des applications Lithium - électricité est encore faible, mais la croissance est rapide - neutre prédit un taux de pénétration de 5% à 10% en 2025 et devrait dépasser 30% en 2028, ce segment de marché augmentera beaucoup plus rapidement que L'ensemble de l'industrie Lithium - électricité. Les entreprises de tête ont été certifiées et livrées en vrac par ningder Times, BYD et d'autres usines de batteries de tête, avec un taux de réussite de 85% à plus de 90%.
Carte de circuit flexible haute densité (FPC)
Le substrat PET ultra - mince de 4 μm convient aux produits FPC qui exigent une amincissement léger et une précision de ligne élevée. Les couches minces de cuivre (0,1 à 0,3 μm) permettent des lignes fines après gravure et conviennent aux applications FPC à haute densité d'interconnexion (HDI) et d'électrode de capteur. Advanced House Technology prend en charge le réglage flexible de l'épaisseur de la couche de cuivre, de la fonctionnalisation du substrat PET et du dépôt de motifs, jusqu'à une largeur maximale de 1350 MM.
Blindage électromagnétique et électronique flexible
Le revêtement en cuivre pet de 4 μm agit comme un blindage électromagnétique ultra - mince qui s'adapte aux espaces restreints inaccessibles aux matériaux de blindage traditionnels. La couche conductrice de cuivre sans oxygène de haute pureté déposée par Pulvérisation magnétron confère à la surface du film PET les propriétés conductrices et thermiques du métal, adaptées à la dissipation de chaleur des produits électroniques, aux circuits d'électrodes et aux occasions de blindage électromagnétique.
Vii. Options: de l'épaisseur de la couche de cuivre au scénario d'application
Les ingénieurs doivent se concentrer sur les dimensions suivantes lorsqu'ils choisissent un revêtement de cuivre pet de 4 μm:
- Choix de l'épaisseur de la couche de cuivre.Plus la couche de cuivre est mince (0,1 à 0,3 μm), meilleure est la flexibilité et convient aux lignes fines de haute précision; Plus la couche de cuivre est épaisse (1 µm), plus la résistance carrée est faible, plus la conductivité et le blindage sont puissants. 4 1pet est une spécification standard pour le collecteur de fluide composite de batterie au lithium; 4 0,1 PET et 4 0,3 PET sont mieux adaptés aux FPC haute densité et aux électrodes de capteur.
- Exigences de vie de pliage.Les applications dynamiques nécessitant des Pliages fréquents doivent privilégier les schémas de couches de cuivre plus minces afin de réduire le risque de rupture par fatigue de la couche de cuivre. Le revêtement de cuivre de technologie de maison avancée a un taux de changement de résistance inférieur à 2% après 1000 plis de cycle.
- Exigences de capacité de transport de courant.Les applications qui nécessitent de transporter un certain courant doivent choisir un schéma de couche de cuivre plus épaisse. 4 la couche de cuivre de 1 µm de 1 PET fournit les voies conductrices nécessaires au collecteur composite.
- Adaptation du traitement.Le film de 4μm a des exigences élevées de précision d'usinage dans les processus ultérieurs de gravure, d'ajustement et autres. Advanced Academy Science and Technology soutient la production continue de rouleau à rouleau, chaque ligne de production est équipée d'un système de détection en ligne de résistance carrée, d'épaisseur et de défaut, chaque rouleau de revêtement de cuivre est livré avec un rapport d'inspection joint à l'usine, les lots sont traçables.
Avertissement de type:4 μm n’est pas une option de « repli et de recherche secondaire» – c’est le point d’équilibre optimal entre la faisabilité de la production de masse et les gains de réduction de poids. Les substrats plus minces sont encore confrontés à des défis importants en ce qui concerne la bonne cuivrage et la cohérence des lots; Un substrat plus épais sacrifie un espace de perte de poids considérable. Comprendre cette frontière d'ingénierie vaut plus que la simple poursuite du « plus mince».
Viii. Conclusion
L'essence du revêtement de cuivre pet de 4 μm est le produit de trouver un équilibre d'ingénierie entre les limites physiques du film PET et la faisabilité de production en série. Il est significativement plus mince que 6µm, apportant une réduction de poids de 56,4% et une augmentation de densité d'énergie de 6,61% pour le collecteur composite de batterie au lithium; Dans le même temps, il conserve à son tour une marge de processus suffisante pour permettre au cuivre de Pulvérisation magnétron bobine à bobine de fonctionner de manière stable dans une plage de bonnes vitesses acceptable.
Des données de réduction de poids de seulement 23,44 g pour une feuille de cuivre composite de 1 m² à la technologie avancée de l'Académie pour atteindre une résistance carrée de 0,01 à 1 Ω / □, une classe d'adhérence 5b, 1000 changements de résistance en flexion < 2% sur un substrat ultra - mince de 4 μm, Derrière ce chiffre d'épaisseur de 4 μm se cache un système complet de processus allant du contrôle de la tension du substrat, de la gestion de la température à l'uniformité du revêtement et à la garantie de l'adhérence. Pour les ingénieurs, comprendre pourquoi 4 μm plutôt que plus mince ou plus épais – la réponse à cette question est précisément le point de basculement technologique du revêtement de cuivre PET ultra - mince du « plaquage de précision» au « plaquage de précision».
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