# 【139】铜镍磁控溅射梯度复合集流体及其制备方法

## 基本信息
- **作者**：李华清等（江苏瀚叶铜铝箔新材料研究院有限公司）
- **来源**：发明专利CN 118064835 A，2024年5月24日公开
- **路径**：源文件/文献/工艺参数相关/铜镍磁控溅射梯度复合集流体及其制备方法.pdf
- **阅读日期**：2026-04-11
- **理解程度**：⭐⭐⭐⭐（9页发明专利）
- **关联度**：⭐⭐⭐⭐⭐ **极高！XC03结合力解决方案！**

## 核心内容

### 创新点：梯度过渡层设计 ⭐⭐⭐⭐⭐

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梯度结构设计（实施例一，n=4）：
     ↓
┌─────────────────────────────────────┐
│ 载体层（PET/PP/PI/PC 3-10μm）     │
│     ↓                               │
│ 第一磁控溅射层：Ni 100%（2nm）     │
│     ↓                               │
│ 第一CuNi层：Ni 80% / Cu 20%（2nm） │
│     ↓                               │
│ 第二CuNi层：Ni 60% / Cu 40%（2nm） │
│     ↓                               │
│ 第三CuNi层：Ni 40% / Cu 60%（2nm） │
│     ↓                               │
│ 第四CuNi层：Ni 20% / Cu 80%（2nm） │
│     ↓                               │
│ 磁控溅射铜层（最后）               │
└─────────────────────────────────────┘
```

### 关键参数

| 参数 | 推荐值 |
|------|--------|
| 载体层厚度 | 3-10 μm |
| 第一Ni层厚度 | **1-3 nm** ✅ |
| 单层CuNi层厚度 | **1-3 nm** ✅ |
| n值 | **3或4** ✅ |
| 总过渡层厚度 | **5-20 nm** ✅ |
| 梯度降低量 | **20%或25%** ✅ |

### 实施例对比

| 实施例 | n值 | 梯度量 | Ni层厚 | CuNi层厚 | 总过渡层 |
|--------|-----|--------|--------|----------|----------|
| 一 | 4 | 20% | 2nm | 2nm×4 | 8nm |
| 二 | 3 | 25% | 1nm | 3nm×3 | 9nm |

### 工艺流程

```
双面磁控溅射流程：
     ↓
┌─────────────────────────────────────┐
│ 1. 载体层放卷                       │
│     ↓                               │
│ 2. 第一过渡辊                       │
│     ↓                               │
│ 3. 第一面溅射单元：                │
│    纯Ni靶 → CuNi合金靶×n → 纯Cu靶  │
│     ↓                               │
│ 4. 第二面溅射单元：               │
│    纯Ni靶 → CuNi合金靶×n → 纯Cu靶  │
│     ↓                               │
│ 5. 第二过渡辊                      │
│     ↓                               │
│ 6. 收卷                             │
└─────────────────────────────────────┘
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### 核心优势 ⭐⭐⭐⭐⭐

| 优势 | 说明 |
|------|------|
| **结合力大幅提高** | 梯度过渡，无突变界面 |
| **避免分层剥落** | 金属成分连续变化 |
| **为电镀增厚奠基** | 过渡层8-9nm，界面牢度大 |
| **双面溅射** | 一次完成两面镀层 |

### 问题解决

| 问题 | 传统方案 | 本发明 |
|------|----------|--------|
| 界面结合差 | 直接镀Cu | **Ni梯度过渡** ✅ |
| 分层剥落 | - | **成分连续变化** ✅ |
| 高温/充放电分层 | - | **机械锁合+化学键合** ✅ |

### 与XC03项目关联

| 关联点 | 说明 |
|--------|------|
| **结合力提升** | 梯度Ni→Cu过渡层 ✅ |
| **PET基材** | 3-10μm PET载体 ✅ |
| **溅射层厚度** | 纳米级厚度控制 |
| **双面溅射** | 与XC03一致 |
| **梯度设计** | 界面工程核心 |

## 个人理解/提炼

**核心结论**：
1. **Ni打底1-3nm**：纯Ni层作为种子层
2. **CuNi梯度过渡**：4-5层，含量梯度变化20-25%/层
3. **总过渡层5-20nm**：界面牢度大
4. **纯Cu最后溅射**：与电池集流体功能匹配
5. **结合力提升**：金属成分连续变化，避免应力集中

**对XC03的启发**：
- **结合力是关键问题**：现有方案需要改进
- **梯度过渡设计**：可参考Ni→Cu梯度
- **纳米级厚度**：1-3nm层控制精度
- **溅射靶材配置**：纯Ni+CuNi合金+纯Cu组合

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## 📅 更新记录

| 日期 | 操作 | 说明 |
|------|------|------|
| 2026-04-11 | 新增 | 芝士虾 |