[发明专利]一种双面多工位卷绕式真空镀膜机

说明书

本发明公开一种双面多工位卷绕式真空镀膜机，用于新能源动力电池领域中在柔性基膜上制备多层膜层，该真空镀膜机主要包括放卷室、真空蒸发镀膜室、磁控溅射镀膜室、收卷室、卷绕系统。磁控溅射镀膜室竖直立式排布，位于真空镀膜机的中部；真空蒸发镀膜室有2‑10个，呈层叠分两列排布于磁控溅射镀膜室的两侧，真空蒸发镀膜室内设置有蒸发装置；卷绕系统主要包括位于放卷室中的放卷辊、位于收卷室中的收卷辊，以及每个真空蒸发镀膜室中设置的主辊、前预冷辊和后预冷辊；位于蒸发装置上方的主辊承载需要进行蒸发镀膜的基膜，主辊内部通入循环冷却液，对基膜进行‑150℃至‑220℃的深冷处理。

技术领域

本发明属于新能源动力电池的先进制造技术领域，特别涉及一种应用于新能源动力电池制造的双面多工位卷绕式真空镀膜机及镀膜方法。

背景技术

随着光学薄膜技术以及半导体科技的发展，真空镀膜技术在生产中的应用也越来越广泛与重要，而真空蒸发镀膜是发展最早、最普遍、应用最广泛的真空镀膜工艺。真空蒸发镀膜机的种类很多，型式各异，其中以间歇式真空蒸发镀膜机发展历史最久远，但由于其无法进行连续镀膜、镀膜面积小、生产效率低等缺点，难以满足大面积柔性薄膜镀膜生产的应用，与之相比，连续式卷绕真空镀膜机则由于其速度快、高效率、低成本而逐渐流行，广泛应用于大面积柔性薄膜的生产之中。

柔性薄膜基底材料的选择多种多样，市场上应用广泛的有PC、PI、PVC、PMMA、PET等等，这些材料会受温度升高影响而产生热应力，从而改变其形状，且随着温升增加而变形加剧，而较薄的基膜的热应力形变会更加明显。由于在真空蒸发镀膜中材料蒸发的加热温度普遍在1000℃以上，因此目前常规的卷绕镀膜机只能镀厚度在50微米至200微米之间的常规柔性基膜。

近年来，随着新能源动力电池需求的迅猛发展，对在厚度小于20微米的超薄柔性基膜上制备膜层的需求日益体现。在对这类超薄柔性基膜进行蒸发镀膜时，基膜很容易在较高的镀膜加热环境温度中发生变形褶皱，甚至会因为形变过度而导致薄膜基膜断裂，严重影响生产效率和产品质量。

另一方面，卷绕镀膜在真空镀膜开始前一般需要进行穿膜工序，在现有的卷绕镀膜设备中，大多需要打开真空室，在大气环境下通过人工或者某些机构在卷绕系统中穿膜，这种方法会使基膜和真空镀膜机内部长时间暴露在大气环境中，特别是当卷绕镀膜模块较多、穿膜路径比较复杂时，对设备和柔性镀膜产品品质会带来较为严重的影响。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种双面多工位卷绕式真空镀膜机，该真空镀膜机适用于新能源电池领域、特别是新能源动力电池领域中在柔性基膜上制备多层膜层，也可应用于光学薄膜及电子半导体等领域。该真空镀膜机主要包括放卷室、真空蒸发镀膜室、磁控溅射镀膜室、收卷室、卷绕系统和真空系统；放卷室、真空蒸发镀膜室、磁控溅射镀膜室和收卷室相对独立，由室间隔板在真空镀膜机的真空室中分隔而成；磁控溅射镀膜室竖直立式排布，位于真空镀膜机的中部；真空蒸发镀膜室有2-10个，呈层叠分两列排布于磁控溅射镀膜室的两侧，真空蒸发镀膜室内设置有蒸发装置；卷绕系统主要包括位于放卷室中的放卷辊、位于收卷室中的收卷辊，以及每个真空蒸发镀膜室中设置的主辊、前预冷辊和后预冷辊，基膜在真空蒸发镀膜室中要依次经过前预冷辊、主辊和后预冷辊；位于蒸发装置上方的主辊承载需要进行蒸发镀膜的基膜，主辊内部通入循环冷却液，对基膜进行-150℃至-220℃的深冷处理；前预冷辊和后预冷辊的冷却温度为0℃至15℃。所述的基膜为厚度20微米以下的柔性基膜；优先地，所述的基膜为厚度10微米以下的柔性基膜。

一般的卷绕蒸发镀膜机大多采用水冷辊对蒸发镀膜中的基膜进行冷却，其冷却温度无法低于零度，这种冷却形式对于厚度在50~200微米之间的常规柔性基膜还能达到尚可的冷却效果，但对于厚度在20微米以下的超薄基膜则无法提供令人满意的冷却效果，容易导致超薄薄膜发生较严重的热变形。通过数据发现采用水冷辊只能保证20微米基底薄膜15%的成品率，成膜质量低下的部分均是发生褶皱变形，甚至出现断裂现象。