[發明專利]一種高穩定全固態薄膜鋰電池集流體薄膜的制備方法

在審

• 申請號: 202210038091.2
• 申請日: 2022-01-13
• 公開（公告）號: CN114373937A
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 吳勇民;陳玉華;田文生;周羅增;朱蕾;吳曉萌;湯衛平
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: H01M4/64
• 分類號: H01M4/64;H01M10/052
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 賈慧琴;包姝晴

1.一種高穩定全固態薄膜鋰電池集流體薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，提供襯底；

步驟2，提供第一靶材，將所述的第一靶材和所述襯底置于真空腔室，通過直流磁控濺射法在所述襯底上沉積制備金屬粘合層；

步驟3，提供第二靶材，繼續通過直流磁控濺射法在所述金屬粘合層上原位制備集流體層，得到集流體薄膜預制品；

步驟4，通過程序控溫對所述的集流體薄膜預制品進行退火晶化處理，得到集流體薄膜；

其中，所述的第一靶材和第二靶材相互惰性。

2.如權利要求1所述的高穩定全固態薄膜鋰電池集流體薄膜的制備方法，其特征在于，步驟2、3中沉積制備金屬粘合層、集流體層時，通過調控沉積功率和沉積溫度，使得所述的金屬粘合層和集流體層的膜表面粗糙度相當。

3.如權利要求2所述的高穩定全固態薄膜鋰電池集流體薄膜的制備方法，其特征在于，沉積所述金屬粘合層的功率為沉積所述集流體層的50％～95％；沉積所述金屬粘合層的溫度為沉積所述集流體層的30％～100％。

4.如權利要求3所述的高穩定全固態薄膜鋰電池集流體薄膜的制備方法，其特征在于，步驟2中，沉積制備金屬粘合層時，電源功率為100～700W，溫度為150～280℃；

步驟3中，沉積制備集流體層時，電源功率為100～700W，溫度為150～450℃；

所用工作氣體均為純度高于99.9％的高純氬氣。

5.如權利要求1所述的高穩定全固態薄膜鋰電池集流體薄膜的制備方法，其特征在于，所述襯底為低應力的襯底，且該襯底為玻璃、云母、聚酰亞胺、硅基襯底、金屬或合金板材中的一種或多種材料的復合。

6.如權利要求1所述的高穩定全固態薄膜鋰電池集流體薄膜的制備方法，其特征在于，所述的第一靶材為鈦、銅、鉬、鎢、鋁中的一種或多種；所述的第二靶材為鉑、金、鈀、銥、鉻中的一種或多種。

7.如權利要求1所述的高穩定全固態薄膜鋰電池集流體薄膜的制備方法，其特征在于，步驟4中，所述的程序控溫為采用低溫段升溫速度低、高溫段升溫速度高的方式多段升溫；其中：

低溫段升溫速度控制為1～10℃/min，保溫時間為1～60min；中溫段升溫速度控制為5～20℃/min，保溫時間為1～60min；高溫段升溫速度控制為10～30℃/min，保溫時間為0.25～60min。

8.如權利要求1所述的高穩定全固態薄膜鋰電池集流體薄膜的制備方法，其特征在于，該制備方法還包含：步驟5，對所述集流體薄膜的表面粘合性、導電性進行評測，如不合格，進行二次退火；仍不過關的，對襯底處理、沉積工藝參數進行復查。

9.根據權利要求1-8中任一項所述方法制備的高穩定全固態薄膜鋰電池集流體薄膜，其特征在于，所述的集流體薄膜由在襯底上依次沉積形成的金屬粘合層和集流體層組成；所述金屬粘合層和集流體層沉積時所用的金屬靶材相互惰性，且金屬粘合層和集流體層的膜表面粗糙度相當。

10.一種全固態薄膜鋰電池，其特征在于，該鋰電池包括權利要求9所述的高穩定全固態薄膜鋰電池集流體薄膜。