技术领域
[0001] 本发明涉及锂电池材料制造技术领域，具体而言，涉及一种利用磁控溅射镀铜提高锂电池电极性能的方法。
相关背景技术
[0002] 锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液组成。充电时加在电池两极的电势迫使正极的嵌锂化合物释放出锂离子，通过隔膜后嵌入六方片层结构的石墨负极中；放电时锂离子则从片层结构的石墨中析出，重新和正极的嵌锂化合物结合，锂离子的移动产生了电流。锂离子电池的结构和充放电过程化学反应原理虽然很简单，然而在实际的商业化应用中需要考虑很多问题。例如，正负极材料的导电性能、充放电电位、活性、脱插锂的结构稳定性能、倍率性能和安全性能等，以及电解液的稳定性、导电性和环境适应性等。
[0003] 锂电池用铜箔作为锂离子电池的负极集流体，铜箔在电池中既充当负极活性物质的载体，又充当负极电子流的收集与传输体，因此，铜箔集流体对锂离子电池的电化学性能有很大的影响，即必须具有良好的电导率，表面能均匀地涂敷负极材料而不脱落。
[0004] 因而，提出一种利用磁控溅射镀铜提高锂电池电极性能的方法是非常有意义的。
具体实施方式
[0042] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0043] 可选地，如图1所示，本发明提供一种利用磁控溅射镀铜提高锂电池电极性能的方法，包括：
[0044] S101，将待处理的铜箔在净化房内进行裁切；其中，铜箔为电解铜箔或甚低轮廓铜箔；
[0045] S102，将裁切后的铜箔置于等离子体反应室中，对裁切后的铜箔的表面进行等离子活化处理；其中，对裁切后的铜箔的表面进行等离子活化处理包括：通过在等离子体反应室中施加高频电场产生等离子体；产生的等离子体与裁切后的铜箔的表面相互作用，致使裁切后的铜箔的表面的原子和分子的重新结合与离解；
[0046] S103，将经过等离子活化处理后的铜箔固定在真空磁控溅射镀膜设备的放卷辊位置；
[0047] S104，将真空磁控溅射镀膜设备调整至预设工艺条件；在预设工艺条件下，采用磁控溅射镀铜的方式，在锂电池电极铜箔的上下表面均镀上预设厚度的薄膜铜层；
[0048] S105，对镀有薄膜铜层的锂电池电极铜箔进行化学电镀，将锂电池电极铜箔两面的薄膜铜层的厚度电镀至1微米。
[0049] 在本发明的一些实施例中，预设工艺条件包括：镀膜速度设置在每分钟0.2至5米的区间内，镀膜温度设置在80至200摄氏度的区间内；工艺压强设置在0.1至0.7帕的区间内，离子源功率设置在0.1至5千瓦的区间内，直流磁控溅射阴极功率设置在0.3至30千瓦的区间内，真空度设置为高于0.002帕；
[0050] 基于本发明提供的实施例，将待处理的铜箔在净化房内进行裁切，将裁切后的铜箔置于等离子体反应室中，对裁切后的铜箔的表面进行等离子活化处理；在预设工艺条件下，采用磁控溅射镀铜的方式，在锂电池电极铜箔的上下表面均镀上预设厚度的薄膜铜层；对镀有薄膜铜层的锂电池电极铜箔进行化学电镀，将锂电池电极铜箔两面的薄膜铜层的厚度电镀至1微米。也就是说，将铜箔置于等离子体反应室中，对铜箔表面进行等离子活化处理，重新结合与离解反应可以导致铜箔表面的物理化学变化，可以提高铜箔表面活性、增加铜箔表面粗糙度以及增加铜箔表面化学反应活性等，从而可以实现以下技术效果：改善作为锂离子电池材料的铜箔的特性，提高铜箔与其他材料的粘接性，增加铜箔的电导率，降低铜箔的耐磨性。
[0051] 进一步地，在采用磁控溅射镀铜的方式，在锂电池电极铜箔的上下表面均镀上预设厚度的薄膜铜层的过程中，方法还包括：
[0052] 获取锂电池电极铜箔在经过第一预设时间的磁控溅射后，锂电池电极铜箔上表面的图像、锂电池电极铜箔下表面的图像以及锂电池电极铜箔厚度方向的图像；
[0053] 基于锂电池电极铜箔上表面的图像、锂电池电极铜箔下表面的图像以及锂电池电极铜箔厚度方向的图像，确定锂电池电极铜箔在经过第一预设时间的磁控溅射后的实时表面平整度；
[0054] 若实时表面平整度在预设平整度范围内，结束薄膜铜层的磁控溅射镀铜过程。
[0055] 基于本发明提供的实施例，对实时表面平整度进行监测有利于提高磁控溅射工艺后得到的膜层的平整度，进而提高锂电池电极性能。
[0056] 进一步地，如图2所示，基于锂电池电极铜箔上表面的图像、锂电池电极铜箔下表面的图像以及锂电池电极铜箔厚度方向的图像，确定锂电池电极铜箔在经过第一预设时间的磁控溅射后的实时表面平整度，包括：
[0057] S201，将锂电池电极铜箔上表面的图像转换为第一灰度图，并对第一灰度图进行比特分层，得到第一比特分层图像；
[0058] S202，将锂电池电极铜箔上表面的图像转换为第二灰度图，并对第二灰度图进行比特分层，得到第二比特分层图像；
[0059] S203，确定第一比特分层图像中每一个图像块的灰度差异值；确定第二比特分层图像中每一个图像块的灰度差异值；
[0060] S204，以锂电池电极铜箔厚度方向的图像为参考，基于第一比特分层图像中每一个图像块的灰度差异值以及第二比特分层图像中每一个图像块的灰度差异值，确定锂电池电极铜箔上表面的第一凹凸点以及锂电池电极铜箔下表面的第二凹凸点；其中，第一凹凸点对应的凹凸系数超过预设凹凸参考值，第二凹凸点对应的凹凸系数超过预设凹凸参考值；
[0061] S205，根据第一凹凸点的数量及位置以及第二凹凸点的数量及位置，确定锂电池电极铜箔在经过第一预设时间的磁控溅射后的实时表面平整度。
[0062] 进一步地，基于下式计算第一比特分层图像中每一个图像块的灰度差异值；
[0063]
[0064] 其中， 为第一比特分层图像中第i个图像块的灰度差异值； 表示第一比特分层图像中第i个图像块中第j个位置像素点的灰度差异值；m表示图像块的行数；n表示图像块的列数。
[0065] 进一步地，基于下式计算第二比特分层图像中每一个图像块的灰度差异值；
[0066]
[0067] 其中， 为第二比特分层图像中第i个图像块的灰度差异值； 表示第二比特分层图像中第i个图像块中第j个位置像素点的灰度差异值；m表示图像块的行数；n表示图像块的列数。
[0068] 进一步地，在确定锂电池电极铜箔在经过第一预设时间的磁控溅射后的实时表面平整度之后，方法还包括：
[0069] 若实时表面平整度不在预设平整度范围内，继续薄膜铜层的磁控溅射镀铜过程。
[0070] 进一步地，在对镀有薄膜铜层的锂电池电极铜箔进行化学电镀之前，方法还包括：
[0071] 在真空状态下对镀有薄膜铜层的锂电池电极铜箔进行加热退火处理，消除镀有薄膜铜层的锂电池电极铜箔内部的金属应力。
[0072] 基于本发明提供的实施例，在铜箔表面沉积铝膜后，在真空状态下进行退火处理，消除铜箔内部的金属应力，可以改善铜箔的机械性能。
[0073] 进一步地，加热退火处理时温度设置在80至180摄氏度的区间内。
[0074] 进一步地，预设厚度为10至20纳米。
[0075] 进一步地，铜箔裁切后的尺寸为0.1至0.9米。
[0076] 以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
