复合箔及其制备工艺

技术领域

本发明涉及复合导电材料技术领域，尤其涉及一种复合箔及其制备工艺。

背景技术

随着电子技术及新能源行业的持续发展，导电薄膜材料成为了基础关键材料之一。特别是柔性导电薄膜材料、可穿戴导电薄膜材料、电磁屏蔽导电薄膜材料及新能源电池的集流体导电薄膜材料均有轻薄化、柔性化趋势，上述行业对轻薄化、柔性化导电薄膜材料要满足可靠的导电性及电导率。目前的导电薄膜存在以下缺陷，导电薄膜材料主要通过在薄膜表面电镀金属层进行，具有污染性高，且连续化稳定生产难度大的缺陷。

鉴于此，有必要开发一种轻薄化、柔性化的复合箔及其制备工艺，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于揭示一种复合箔及其制备工艺，通过将含有树脂的导电涂层涂覆于薄膜载体层，涂覆后的导电涂层中的导电颗粒被树脂所包裹，使导电颗粒之间的接触具有抗形变能力，且导电颗粒被包裹后与空气脱离接触，具有抗氧化能力，使导电薄膜具有稳定的导电性。

本发明的第一个发明目的，是提供一种复合箔。

本发明的第二个发明目的，是提供一种复合箔制备工艺。

为实现上述第一个发明目的，本发明提供了一种复合箔，自下而上依次包括薄膜载体层和导电涂层，所述导电涂层以涂布工艺涂覆于所述薄膜载体层的表面，所述导电涂层包含树脂，所述导电涂层厚度为3μm-10μm。

优选地，所述导电涂层自所述薄膜载体层表面剥离后形成导电薄膜，所述薄膜载体层与所述导电涂层的接触面涂覆硅油。

优选地，所述导电涂层包括20％-40％重量份的导电颗粒、可剥离树脂和溶剂。

优选地，所述薄膜载体层为聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺中的一种，所述薄膜载体层厚度为2μm-5μm。

优选地，所述导电涂层包括20％-40％重量份的导电颗粒、树脂和溶剂。

优选地，所述导电颗粒包括纳米银线、纳米铜线、纳米银包铜线或纳米银包橡胶线中的一种或多种；

和/或包括纳米银颗粒、纳米铜颗粒、纳米银包铜颗粒或纳米银包橡胶颗粒中的一种或多种。

优选地，所述纳米银线、纳米铜线、纳米银包铜线或纳米银包橡胶线的平均直径为20nm-100nm，平均长度为10μm-50μm。

优选地，所述纳米银颗粒、纳米铜颗粒、纳米银包铜颗粒或纳米银包橡胶颗粒的形状为球状、片状、雪花状或树枝状中的一种或混合，所述纳米银颗粒、纳米铜颗粒、纳米银包铜颗粒或纳米银包橡胶颗粒的粒径为10nm-50nm。

为实现上述第二个发明目的，本发明提供了一种复合箔制备工艺，包括以下步骤：

将20％-40％重量份的导电颗粒、树脂、分散剂及溶剂混合均匀，制备成导电分散液；

薄膜载体层的表面进行粗糙化处理，形成粗糙面；

将导电分散液涂布于薄膜载体层的粗糙面，形成导电涂层，所述薄膜载体层厚度为2μm-5μm，所述导电涂层厚度为3μm-10μm；

在导电涂层表面设置离型层。

为实现上述第二个发明目的，本发明还提供了一种复合箔制备工艺，包括以下步骤：

将20％-40％重量份的导电颗粒、可剥离树脂、分散剂及溶剂混合均匀，制备成导电分散液；

将导电分散液涂布于薄膜载体层的表面，形成导电涂层，所述薄膜载体层厚度为2μm-5μm，所述导电涂层厚度为3μm-10μm；

将导电涂层剥离，形成导电薄膜；

在导电薄膜的表面设置离型层。

与现有技术相比，本实施例的有益效果是：

(1)将含有树脂的导电涂层涂覆于薄膜载体层，导电涂层中的导电物质之间的连接或接触被树脂所固定，在具有一定形变情况下，导电物质之间的连接或接触也不会发生改变，使复合箔的电学性能更加稳定。

(2)薄膜载体层厚度为2μm-5μm，所述导电涂层厚度为3μm-10μm，使薄膜载体层和导电涂层的总厚度为5μm-15μm，实现了轻薄化和柔性化，能够应用于柔性电子、可穿戴设备、电磁屏蔽及新能源电池的集流体。

(3)将本发明的复合箔应用于新能源电池的集流体时，将离型层撕掉后，其密度将大幅小于铜箔的密度，且其厚度也能与现有的新能源电池的集流体相媲美，有助于提高新能源电池的能量密度。

(4)导电涂层中的导电物质之间的连接或接触被树脂所固定，能够起到防止导电物质氧化的作用，离型层同时也起到了保护导电物质被氧化的作用，从而保证了复合箔在电学性能方面的稳定性。

附图说明

图1为本发明复合箔的剖面图。

图2为本发明复合箔的成型机构示意图。

其中，1、薄膜载体层；2、导电涂层；3、离型层；4、第一干燥机构；5、离型层复合机构；6、第二干燥机构。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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。

参见图1，本实施例提供了复合箔，自下而上依次包括薄膜载体层1和导电涂层2，所述导电涂层2以涂布工艺涂覆于所述薄膜载体层1的表面，所述导电涂层2包含树脂，所述导电涂层厚度为3μm-10μm。

具体地，复合箔作为导电薄膜材料使用，柔性导电薄膜材料、可穿戴导电薄膜材料、电磁屏蔽导电薄膜材料及新能源电池的集流体等，不仅对导电薄膜材料的电学性能，如电导率及导电稳定性有要求，对导电薄膜的厚度、抗氧化能力和形变复原能力也有要求。根据导电薄膜的具体使用场景，当需要导电薄膜具有一定的抗拉能力时，如能够在实际使用场景满足形变要求，或者是在生产制造过程中需要满足拉伸和辊压等，因此，导电涂层2和薄膜载体层1之间，既要粘合牢固，同时，导电涂层2中的导电物质也不能因形变而影响电导率及导电稳定性。

为满足上述要求，导电涂层包含树脂，具有包括20％-40％重量份的导电颗粒、树脂和溶剂，即将一定量的导电颗粒均匀地分散于树脂和溶剂中，形成导电颗粒分散液，导电颗粒分散液中还会添加少量的助剂，如表面活性剂，以改善导电颗粒分散液的易涂性能，导电颗粒分散液通过涂布工艺涂覆于所述薄膜载体层1的表面，形成导电涂层2，薄膜载体层1为聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺中的一种；所述导电颗粒包括纳米银线、纳米铜线、纳米银包铜线或纳米银包橡胶线中的一种或多种，和/或包括纳米银颗粒、纳米铜颗粒、纳米银包铜颗粒或纳米银包橡胶颗粒中的一种或多种；所述纳米银线、纳米铜线、纳米银包铜线或纳米银包橡胶线的平均直径为20nm-100nm，平均长度为10μm-50μm；所述纳米银颗粒、纳米铜颗粒、纳米银包铜颗粒或纳米银包橡胶颗粒的形状为球状、片状、雪花状或树枝状中的一种或混合；所述纳米银颗粒、纳米铜颗粒、纳米银包铜颗粒或纳米银包橡胶颗粒的粒径为10nm-50nm。

需要进一步说明的是，导电涂层的导电原理是，导电涂层中的导电颗粒相互连接或接触而形成导电路径，因此，导电颗粒之间的相互连接或接触就极为关键。单从电导率的角度考虑，仅选择纳米银线或纳米银颗粒作为导电颗粒时，制备的复合箔的电导率是最佳的，但因纳米银线或纳米银颗粒的原材料成本及制备成本均较高，其仅能作为高端导电薄膜材料使用。为了降低复合箔的成本，导电颗粒还可以选择纳米铜线、纳米银包铜线或纳米银包橡胶线中的一种或多种，和/或包括纳米铜颗粒、纳米银包铜颗粒或纳米银包橡胶颗粒中的一种或多种，也就是，一方面通过纳米铜线或纳米铜颗粒替代，或者通过纳米银包铜线、纳米银包橡胶线、纳米银包铜颗粒或纳米银包橡胶颗粒替代，在降低成本的同时，为提高复合箔的电学性能，导电颗粒选择线形导电颗粒的及片状、雪花状或树枝状导电颗粒混合，这样将增加导电颗粒之间的接触面积，从而提高复合箔的导电性能。

另外，为进一步使导电颗粒之间的连接或接触更加紧密，并受到保护以免裸露的导电颗粒被氧化，参见图2，在涂布完成导电涂层后，先后经过第一干燥机构4、离型层复合机构5和第二干燥机构6，第一干燥机构4为热风干燥，干燥温度为50℃-60℃，第一干燥机构4的目的是将导电涂层进行表干，第二干燥机构6为热风干燥，干燥温度为50℃-60℃，离型层复合机构5以辊压方式将离型层复合至导电涂层的表面，一方面起到保护裸露的导电颗粒被氧化，另一方面，通过辊压，使导电颗粒之间的连接或接触更加紧密，提高电导率。实施例1的复合箔的各项性能参数见表1。

表1复合箔的各项性能参数

需要进一步说明的是，本实施例中的树脂为热固性树脂，如丙烯酸树脂、环氧树脂等，将20％-40％重量份的导电颗粒、15％-30％重量份树脂和20％-30％重量份溶剂以及助剂配制成导电颗粒分散液，导电颗粒分散液经涂布并干燥后形成导电涂层。

与实施例一的不同之处在于，在导电薄膜的实际使用环境中，仅需要导电胶层的导电功能即可，导电胶层被夹在或镶嵌在其他材料之间，起到屏蔽、导电等功能，这就需要将导电胶层自导电薄膜表面剥离下来，为此，需要改进导电胶层的树脂成分，以便于剥离；具体而言，所述导电涂层自所述薄膜载体层表面剥离后形成导电薄膜，所述薄膜载体层与所述导电涂层的接触面涂覆硅油，所述导电涂层包括20％-40％重量份的导电颗粒、可剥离树脂和溶剂。可剥离树脂是指易剥离的树脂，在涂覆导电胶层时，薄膜载体层选用玻璃或PET，可剥离树脂为聚二甲基硅氧烷、聚乙烯醇或甲基丙烯酸酯中的一种；为更加便于剥离，在薄膜载体层与所述导电涂层的接触面涂覆硅油，硅油能够使可剥离树脂更加容易剥离；当剥离后的导电薄膜用于薄膜太阳能电池使，可剥离树脂采用透明树脂。

本实施例所揭示的复合箔与实施例一中具有相同部分的技术方案，请参实施例一所述，在此不再赘述。

一种复合箔制备工艺，包括以下步骤：

步骤S1：将20％-40％重量份的导电颗粒、树脂、分散剂及溶剂混合均匀，制备成导电分散液；具体地，将一定量的导电颗粒均匀地分散于树脂和溶剂中，形成导电颗粒分散液，导电颗粒分散液中还会添加少量的助剂，如表面活性剂，以改善导电颗粒分散液的易涂性能，导电颗粒的添加比例与导电薄膜所需的电导率密切相关，添加比例优选20％、25％、30％、35％、40％等；所述导电颗粒包括纳米银线、纳米铜线、纳米银包铜线或纳米银包橡胶线中的一种或多种，和/或包括纳米银颗粒、纳米铜颗粒、纳米银包铜颗粒或纳米银包橡胶颗粒中的一种或多种；所述纳米银线、纳米铜线、纳米银包铜线或纳米银包橡胶线的平均直径为20nm-100nm，平均长度为10μm-50μm；所述纳米银颗粒、纳米铜颗粒、纳米银包铜颗粒或纳米银包橡胶颗粒的形状为球状、片状、雪花状或树枝状中的一种或混合；所述纳米银颗粒、纳米铜颗粒、纳米银包铜颗粒或纳米银包橡胶颗粒的粒径为10nm-50nm。

步骤S2：薄膜载体层的表面进行粗糙化处理，形成粗糙面；具体地，薄膜载体层为聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺中的一种；粗糙化处理，有助于导电涂层与薄膜载体层的粘合更加牢固。

步骤S3：将导电分散液涂布于薄膜载体层的粗糙面，形成导电涂层，所述薄膜载体层厚度为2μm-5μm，所述导电涂层厚度为3μm-10μm；具体地，将步骤S1制备的导电颗粒分散液通过涂布工艺涂覆于所述薄膜载体层的表面，形成导电涂层，使薄膜载体层和导电涂层的总厚度为3μm-10μm，实现了轻薄化和柔性化，能够应用于柔性电子、可穿戴设备、电磁屏蔽及新能源电池的集流体。

步骤S4：在导电涂层表面设置离型层。具体地，参见图2，涂布形成的导电涂层在表干后进行复合离型层，以保护暴露的导体被氧化，具体设置离型层原理如下：涂布导电涂层后的薄膜先后经过第一干燥机构4、离型层复合机构5和第二干燥机构6，第一干燥机构4为热风干燥，干燥温度为50℃-60℃，第一干燥机构4的干燥时间以形成导电涂层的表干为目的，防止离型层和导电涂层的粘合过于牢固，第二干燥机构6为热风干燥，干燥温度为50℃-60℃，离型层复合机构5以辊压方式将离型层复合至导电涂层的表面，一方面起到保护裸露的导电颗粒被氧化，另一方面，通过辊压，使导电颗粒之间的连接或接触更加紧密，提高电导率。

一种复合箔制备工艺，包括以下步骤：

步骤S1：将20％-40％重量份的导电颗粒、可剥离树脂、分散剂及溶剂混合均匀，制备成导电分散液；具体地，将一定量的导电颗粒均匀地分散于可剥离树脂和溶剂中，可剥离树脂采用实施例二中所述的可剥离树脂，形成导电颗粒分散液，导电颗粒分散液中还会添加少量的助剂，如表面活性剂，以改善导电颗粒分散液的易涂性能，导电颗粒的添加比例与导电薄膜所需的电导率密切相关，添加比例优选20％、25％、30％、35％、40％等；所述导电颗粒包括纳米银线、纳米铜线、纳米银包铜线或纳米银包橡胶线中的一种或多种，和/或包括纳米银颗粒、纳米铜颗粒、纳米银包铜颗粒或纳米银包橡胶颗粒中的一种或多种；所述纳米银线、纳米铜线、纳米银包铜线或纳米银包橡胶线的平均直径为20nm-100nm，平均长度为10μm-50μm；所述纳米银颗粒、纳米铜颗粒、纳米银包铜颗粒或纳米银包橡胶颗粒的形状为球状、片状、雪花状或树枝状中的一种或混合；所述纳米银颗粒、纳米铜颗粒、纳米银包铜颗粒或纳米银包橡胶颗粒的粒径为10nm-50nm。

步骤S2：将导电分散液涂布于薄膜载体层的表面，形成导电涂层，所述薄膜载体层厚度为2μm-5μm，所述导电涂层厚度为3μm-10μm；具体地，将步骤S1制备的导电颗粒分散液通过涂布工艺涂覆于所述薄膜载体层的表面，形成导电涂层，使薄膜载体层和导电涂层的总厚度为3μm-10μm，实现了轻薄化和柔性化，能够应用于柔性电子、可穿戴设备、电磁屏蔽及新能源电池的集流体，为便于剥离，薄膜载体层选用玻璃或PET材质。

步骤S3：将导电涂层剥离，形成导电薄膜；具体地，因导电涂层中的树脂为可剥离树脂，导电胶层剥离后形成导电薄膜；为更加便于剥离，在薄膜载体层与所述导电涂层的接触面涂覆硅油，硅油能够使可剥离树脂更加容易剥离；当剥离后的导电薄膜用于薄膜太阳能电池使，可剥离树脂采用透明树脂。

步骤S4：在导电薄膜的表面设置离型层。具体地，为减少导电薄膜表面裸露的导电颗粒被氧化，以薄膜载体层选用PET材质为例，参见图2，涂布形成的导电涂层在表干后进行复合离型层，以保护暴露的导电颗粒被氧化，具体设置离型层原理如下：涂布导电涂层后的薄膜先后经过第一干燥机构4、离型层复合机构5和第二干燥机构6，4第一干燥机构为热风干燥，干燥温度为50℃-60℃，4第一干燥机构的干燥时间以形成导电涂层的表干为目的，防止离型层和导电涂层的粘合过于牢固，第二干燥机构6为热风干燥，干燥温度为50℃-60℃，离型层复合机构5以辊压方式将离型层复合至导电涂层的表面，一方面起到保护裸露的导电颗粒被氧化，另一方面，通过辊压，使导电颗粒之间的连接或接触更加紧密，提高电导率。