一种超薄极高抗拉双面光锂电铜箔的生产方法与流程

1.本发明属于锂电铜箔制造技术领域，具体涉及一种超薄极高抗拉双面光锂电铜箔的生产方法。


背景技术：

2.近年来随着新能源汽车产业的快速发展，锂电铜箔作为新能源汽车锂离子电池的关键辅材，受益于锂电行业的高速增长和锂离子电池需求量剧增，锂电铜箔呈现出广阔的市场前景。锂电铜箔具有电导率高、生产成本低、厚度精确可控、便于规模化生产等优势，在锂离子电池中既是锂离子电池的负极集流体又充当负极活性物质的载体。
3.锂电铜箔作为负极物质的载体，在电池厂家进行制造加工时，要在铜箔表面涂覆含有负极材料的浆料，在涂覆的浆料干燥后再进行辊压用以增加负极物质和铜箔的结合力，使得负极物质能和铜箔紧密结合，同时在卷绕过程中也存在较大张力，若铜箔抗拉强度低，极易触发断带的风险。
4.以铜箔作为负极集流体的负极极片，在充放电的过程中会不断发生体积变化，在电池内部狭小的空间内铜箔的形变范围很窄，若铜箔抗拉强度低会有变形和损伤的风险，为了增加锂离子电池的循环寿命和安全性能，铜箔也应该具有更高的抗拉强度。
5.由此可见，铜箔的抗拉强度对锂离子电池负极制作工艺和电池的电化学性能、使用寿命和安全性能有重要影响。因此，开发出一种稳定高效、适合工业化生产的极高抗拉锂电铜箔的生产方法显得尤为迫切。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种超薄极高抗拉双面光锂电铜箔的生产方法，通过优化添加剂配方，能够制造出抗拉强度不低于95kgf/mm2的超薄极高抗拉双面光锂电铜箔，以解决背景技术中的问题。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
8.一种超薄极高抗拉双面光锂电铜箔的生产方法，包括以下步骤：
9.(1)用纯水、五水硫酸铜、浓硫酸和氯化钠配置电解液，将电解液加入哈林槽中，并将电解液升温至工作温度；
10.(2)将复合添加剂加入哈林槽中，并通过鼓气泵鼓入空气对电解液进行搅拌使复合添加剂混合均匀，所述复合添加剂包括整平剂、润湿剂、光亮剂、提抗拉剂和晶粒细化剂；
11.(3)向哈林槽连接直流电源进行电镀，电镀过程中保持鼓气通畅，电镀结束后用纯水冲洗阴极板，随后吹干镀上了铜箔的阴极板上的水分；
12.(4)将铜箔从阴极板上剥离，然后放入高温烘箱中加热退火，得到超薄极高抗拉双面光锂电铜箔。
13.进一步地，所述电解液中h2so4的浓度为90-120g/l，cu
2+
的浓度为80-100g/l，cl-的浓度为10-70mg/l。
14.进一步地，所述工作温度为45-65℃。
15.进一步地，所述整平剂为明胶、胶原蛋白中的一种或两种任意比组合，浓度为1-20ppm。
16.进一步地，所述润湿剂为聚丙二醇、聚乙二醇中的一种或两种任意比组合，浓度为1-10ppm。
17.进一步地，所述光亮剂为聚二硫二丙烷磺酸钠、3-巯基丙烷磺酸钠中的一种或两种任意比组合，浓度为5-20ppm。
18.进一步地，所述提抗拉剂为四氢噻唑硫酮、巯基咪唑丙磺酸钠中的一种或两种任意比组合，浓度为40-100ppm。
19.进一步地，所述晶粒细化剂为苯基二硫丙烷磺酸钠、醇硫基丙烷磺酸钠中的一种或两种任意比组合，浓度为10-50ppm。
20.进一步地，所述直流电源的电流设置为27a，通电时间为50s。
21.进一步地，所述退火温度为150℃，退火时间为10min。
22.本发明的有益效果：
23.本发明在常规锂电铜箔添加剂(整平剂、润湿剂、光亮剂)的基础上进行优化设计，引入了提抗拉剂和晶粒细化剂，与整平剂、润湿剂和光亮剂协同作用，可以促进晶核的生成并有效控制晶粒的纵向生长，使得晶粒更加细化和均匀，同时也能稳定晶界防止晶界的移动和扩散，获得晶粒结构致密的双光面锂电铜箔，显著提高了铜箔的抗拉强度。通过本发明的生产方法制得的双光面锂电铜箔的厚度为5-10μm，毛面粗糙度为rz≤3μm，高温抗拉强度≥95kgf/mm2，延伸率≥3.4％，光泽度在690-770gu之间。
附图说明
24.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
25.图1是本发明实施例3制得的铜箔毛面500倍下的3d显微镜图；
26.图2是本发明对比例2制得的铜箔毛面500倍下的3d显微镜图；
27.图3是本发明实施例4制得的铜箔毛面的sem图；
28.图4是本发明对比例1制得的铜箔毛面的sem图。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
30.实施例1
31.本实施例提供一种超薄极高抗拉双面光锂电铜箔的生产方法，包括以下步骤：
32.(1)用纯水、五水硫酸铜、浓硫酸和氯化钠配置1.5l电解液，电解液中h2so4的浓度为1090g/l，cu
2+
的浓度为93g/l，cl-的浓度为43mg/l，将电解液加入哈林槽中，并将电解液升温至52℃；
33.(2)将复合添加剂加入哈林槽中，复合添加剂的组分和浓度为：胶原蛋白15ppm、聚
乙二醇2ppm、聚二硫二丙烷磺酸钠9ppm、四氢噻唑硫酮60ppm、苯基二硫丙烷磺酸钠27ppm，并通过鼓气泵鼓入空气对电解液进行搅拌使复合添加剂混合均匀；
34.(3)向哈林槽连接直流电源进行电镀，直流电源的电流设置为27a，通电时间为50s，电镀过程中保持鼓气通畅，电镀结束后用纯水冲洗阴极板，随后吹干镀上了铜箔的阴极板上的水分；
35.(4)将铜箔从阴极板上剥离，然后放入150℃的高温烘箱中加热退火10min，得到超薄极高抗拉双面光锂电铜箔。
36.实施例2
37.本实施例提供一种超薄极高抗拉双面光锂电铜箔的生产方法，包括以下步骤：
38.(1)用纯水、五水硫酸铜、浓硫酸和氯化钠配置1.5l电解液，电解液中h2so4的浓度为91g/l，cu
2+
的浓度为103g/l，cl-的浓度为37mg/l，将电解液加入哈林槽中，并将电解液升温至55℃；
39.(2)将复合添加剂加入哈林槽中，复合添加剂的组分和浓度为：胶原蛋白18ppm、聚丙二醇7ppm、3-巯基丙烷磺酸钠15ppm、四氢噻唑硫酮70ppm、醇硫基丙烷磺酸钠39ppm，并通过鼓气泵鼓入空气对电解液进行搅拌使复合添加剂混合均匀；
40.(3)向哈林槽连接直流电源进行电镀，直流电源的电流设置为27a，通电时间为50s，电镀过程中保持鼓气通畅，电镀结束后用纯水冲洗阴极板，随后吹干镀上了铜箔的阴极板上的水分；
41.(4)将铜箔从阴极板上剥离，然后放入150℃的高温烘箱中加热退火10min，得到超薄极高抗拉双面光锂电铜箔。
42.实施例3
43.本实施例提供一种超薄极高抗拉双面光锂电铜箔的生产方法，包括以下步骤：
44.(1)用纯水、五水硫酸铜、浓硫酸和氯化钠配置1.5l电解液，电解液中h2so4的浓度为98g/l，cu
2+
的浓度为97g/l，cl-的浓度为64mg/l，将电解液加入哈林槽中，并将电解液升温至59℃；
45.(2)将复合添加剂加入哈林槽中，复合添加剂的组分和浓度为：明胶3ppm、聚丙二醇4ppm、聚二硫二丙烷磺酸钠81pm、3-巯基咪唑丙磺酸钠58ppm、醇硫基丙烷磺酸钠35ppm，并通过鼓气泵鼓入空气对电解液进行搅拌使复合添加剂混合均匀；
46.(3)向哈林槽连接直流电源进行电镀，直流电源的电流设置为27a，通电时间为50s，电镀过程中保持鼓气通畅，电镀结束后用纯水冲洗阴极板，随后吹干镀上了铜箔的阴极板上的水分；
47.(4)将铜箔从阴极板上剥离，然后放入150℃的高温烘箱中加热退火10min，得到超薄极高抗拉双面光锂电铜箔。
48.实施例4
49.本实施例提供一种超薄极高抗拉双面光锂电铜箔的生产方法，包括以下步骤：
50.(1)用纯水、五水硫酸铜、浓硫酸和氯化钠配置1.5l电解液，电解液中h2so4的浓度为118g/l，cu
2+
的浓度为86g/l，cl-的浓度为53mg/l，将电解液加入哈林槽中，并将电解液升温至60℃；
51.(2)将复合添加剂加入哈林槽中，复合添加剂的组分和浓度为：胶原蛋白5ppm、明
胶2ppm、聚丙二醇2ppm、聚乙二醇3ppm、聚二硫二丙烷磺酸钠13pm、3-巯基咪唑丙磺酸钠53ppm、醇硫基丙烷磺酸钠45ppm，并通过鼓气泵鼓入空气对电解液进行搅拌使复合添加剂混合均匀；
52.(3)向哈林槽连接直流电源进行电镀，直流电源的电流设置为27a，通电时间为50s，电镀过程中保持鼓气通畅，电镀结束后用纯水冲洗阴极板，随后吹干镀上了铜箔的阴极板上的水分；
53.(4)将铜箔从阴极板上剥离，然后放入150℃的高温烘箱中加热退火10min，得到超薄极高抗拉双面光锂电铜箔。
54.实施例5
55.本实施例提供一种超薄极高抗拉双面光锂电铜箔的生产方法，包括以下步骤：
56.(1)用纯水、五水硫酸铜、浓硫酸和氯化钠配置1.5l电解液，电解液中h2so4的浓度为90g/l，cu
2+
的浓度为100g/l，cl-的浓度为29mg/l，将电解液加入哈林槽中，并将电解液升温至52℃；
57.(2)将复合添加剂加入哈林槽中，复合添加剂的组分和浓度为：胶原蛋白3ppm、明胶3ppm、聚丙二醇5ppm、聚乙二醇2ppm、聚二硫二丙烷磺酸钠10pm、3-巯基丙烷磺酸钠3ppm、四氢噻唑硫酮37ppm、3-巯基咪唑丙磺酸钠42ppm、苯基二硫丙烷磺酸钠22ppm、醇硫基丙烷磺酸钠17ppm，并通过鼓气泵鼓入空气对电解液进行搅拌使复合添加剂混合均匀；
58.(3)向哈林槽连接直流电源进行电镀，直流电源的电流设置为27a，通电时间为50s，电镀过程中保持鼓气通畅，电镀结束后用纯水冲洗阴极板，随后吹干镀上了铜箔的阴极板上的水分；
59.(4)将铜箔从阴极板上剥离，然后放入150℃的高温烘箱中加热退火10min，得到超薄极高抗拉双面光锂电铜箔。
60.对比例1
61.本对比例提供一种双面光锂电铜箔的生产方法，包括以下步骤：
62.(1)用纯水、五水硫酸铜、浓硫酸和氯化钠配置1.5l电解液，电解液中h2so4的浓度为107g/l，cu
2+
的浓度为98g/l，cl-的浓度为21mg/l，将电解液加入哈林槽中，并将电解液升温至53℃；
63.(2)将复合添加剂加入哈林槽中，复合添加剂的组分和浓度为：明胶10ppm、聚丙二醇2ppm、聚二硫二丙烷磺酸钠14ppm，并通过鼓气泵鼓入空气对电解液进行搅拌使复合添加剂混合均匀；
64.(3)向哈林槽连接直流电源进行电镀，直流电源的电流设置为27a，通电时间为50s，电镀过程中保持鼓气通畅，电镀结束后用纯水冲洗阴极板，随后吹干镀上了铜箔的阴极板上的水分；
65.(4)将铜箔从阴极板上剥离，然后放入150℃的高温烘箱中加热退火10min，得到双面光锂电铜箔。
66.对比例2
67.本对比例提供一种双面光锂电铜箔的生产方法，包括以下步骤：
68.(1)用纯水、五水硫酸铜、浓硫酸和氯化钠配置1.5l电解液，电解液中h2so4的浓度为101g/l，cu
2+
的浓度为92g/l，cl-的浓度为24mg/l，将电解液加入哈林槽中，并将电解液升
温至55℃；
69.(2)将复合添加剂加入哈林槽中，复合添加剂的组分和浓度为：胶原蛋白15ppm、聚乙二醇7ppm、3-巯基丙烷磺酸钠12ppm，并通过鼓气泵鼓入空气对电解液进行搅拌使复合添加剂混合均匀；
70.(3)向哈林槽连接直流电源进行电镀，直流电源的电流设置为27a，通电时间为50s，电镀过程中保持鼓气通畅，电镀结束后用纯水冲洗阴极板，随后吹干镀上了铜箔的阴极板上的水分；
71.(4)将铜箔从阴极板上剥离，然后放入150℃的高温烘箱中加热退火10min，得到双面光锂电铜箔。
72.将实施例1-5和对比例1-2制得的双光面锂电铜箔分别裁切成100mm
×
15mm的标准样条，测量标准样条的质量后，用万能试验机测试标准样条的抗拉强度和延伸率，用光泽度测试仪测试标准样条的光泽度，结果如表1所示：
73.表1
74.组别铜箔质量(g)抗拉强度(kgf/mm2)延伸率(％)光泽度(gu)实施例10.088096.094.35747实施例20.095096.113.76700实施例30.091795.933.95730实施例40.086496.263.98769实施例50.088896.053.43692对比例10.091138.503.82336对比例20.090637.463.77347
75.由表1数据可以看出，实施例1-5制得的双光面锂电铜箔的抗拉强度和光泽度显著高于对比例1-2制得的双光面锂电铜箔，因此，本发明的生产方法能够显著提高双光面锂电铜箔的抗拉强度和光泽度。
76.通过图1和图2的对比可以看出，实施例3制得的双光面锂电铜箔的表面平整致密，而对比例2制得的双光面锂电铜箔的表面呈现出不均匀的沟壑状；通过图3和图4的对比可以看出，实施例4制得的双光面锂电铜箔的表面形态细腻平整，而对比例1制得的双光面锂电铜箔的表面形态粗糙。
77.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
78.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种超薄极高抗拉双面光锂电铜箔的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将电解液加入哈林槽中，并将电解液升温至工作温度；(2)将复合添加剂加入哈林槽中，并通过鼓气泵鼓入空气对电解液进行搅拌，所述复合添加剂包括整平剂、润湿剂、光亮剂、提抗拉剂和晶粒细化剂；(3)向哈林槽连接直流电源进行电镀，电镀过程中保持鼓气通畅，电镀结束后用纯水冲洗并吹干阴极板；(4)将铜箔从阴极板上剥离，然后放入高温烘箱中加热退火，得到超薄极高抗拉双面光锂电铜箔。2.根据权利要求1所述的一种超薄极高抗拉双面光锂电铜箔的生产方法，其特征在于，所述电解液中h2so4的浓度为90-120g/l，cu
2+
的浓度为80-100g/l，cl-的浓度为10-70mg/l。3.根据权利要求1所述的一种超薄极高抗拉双面光锂电铜箔的生产方法，其特征在于，所述工作温度为45-65℃。4.根据权利要求1所述的一种超薄极高抗拉双面光锂电铜箔的生产方法，其特征在于，所述整平剂为明胶、胶原蛋白中的一种或两种任意比组合，浓度为1-20ppm。5.根据权利要求1所述的一种超薄极高抗拉双面光锂电铜箔的生产方法，其特征在于，所述润湿剂为聚丙二醇、聚乙二醇中的一种或两种任意比组合，浓度为1-10ppm。6.根据权利要求1所述的一种超薄极高抗拉双面光锂电铜箔的生产方法，其特征在于，所述光亮剂为聚二硫二丙烷磺酸钠、3-巯基丙烷磺酸钠中的一种或两种任意比组合，浓度为5-20ppm。7.根据权利要求1所述的一种超薄极高抗拉双面光锂电铜箔的生产方法，其特征在于，所述提抗拉剂为四氢噻唑硫酮、巯基咪唑丙磺酸钠中的一种或两种任意比组合，浓度为40-100ppm。8.根据权利要求1所述的一种超薄极高抗拉双面光锂电铜箔的生产方法，其特征在于，所述晶粒细化剂为苯基二硫丙烷磺酸钠、醇硫基丙烷磺酸钠中的一种或两种任意比组合，浓度为10-50ppm。9.根据权利要求1所述的一种超薄极高抗拉双面光锂电铜箔的生产方法，其特征在于，所述直流电源的电流设置为27a，通电时间为50s。10.根据权利要求1所述的一种超薄极高抗拉双面光锂电铜箔的生产方法，其特征在于，所述退火温度为150℃，退火时间为10min。

技术总结
本发明公开了一种超薄极高抗拉双面光锂电铜箔的生产方法，属于锂电铜箔制造技术领域，包括以下步骤：(1)将电解液加入哈林槽中，并将电解液升温至工作温度；(2)将复合添加剂加入哈林槽中，并通过鼓气泵鼓入空气对电解液进行搅拌，所述复合添加剂包括整平剂、润湿剂、光亮剂、提抗拉剂和晶粒细化剂；(3)向哈林槽连接直流电源进行电镀，电镀过程中保持鼓气通畅，电镀结束后用纯水冲洗并风干阴极板；(4)将铜箔从阴极板上剥离，然后放入高温烘箱中加热退火，得到超薄极高抗拉双面光锂电铜箔；本发明通过优化添加剂配方，能够使铜箔的晶粒结构细化和致密化，从而显著提高铜箔的抗拉强度。从而显著提高铜箔的抗拉强度。从而显著提高铜箔的抗拉强度。


技术研发人员：王韬 王琴 张珊珊 肖进 徐龙 黄国平 殷勇
受保护的技术使用者：江西华创新材有限公司
技术研发日：2023.07.24
技术公布日：2023/10/8