CN102277597A - 特殊锂电池用双面光电解铜箔的制备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种特殊锂电池用双面光电解铜箔的制备，其包括以下步骤：取第一添加剂溶液、第二添加剂溶液以及硫酸铜电解液；硫酸铜电解液中铜离子含量70～100g/L，硫酸含量100～170g/L，氯离子含量0.01～0.04g/L，硫酸铜电解液温度为40～60℃，每小时在每立方米电解液中加入60～200mL的第一添加剂溶液与35～100mL的第二添加剂溶液，经均匀搅拌形成的电解液进入电解槽；电解液在电解槽中的电解电流密度为5000～6000A/m2，电化学反应后生成双面光锂电池电子铜箔。所述特殊锂电池用双面光电解铜箔的制备，其制造的电解铜箔单位面积重量为87～89g/m2，抗拉强度＞45Kgf/m2，延伸率＞5%，表面粗糙度Rz＜1.5um，铜箔厚度均匀，实测为8.6～9.3um。

Description

特殊锂电池用双面光电解铜箔的制备
技术领域
本发明涉及一种铜箔的制造方法，尤其涉及一种特殊锂电池用双面光电解铜箔的制备。
背景技术
锂离子二次电池是全球大力开发、提倡使用的绿色洁净能源，随着技术的发展提高其生产使用量日益增长。双面光超薄电解铜箔是高品质锂离子二次电池的负极制作关键材料，其品质的优劣直接影响着锂电池的制作工艺及综合性能，关键指标参数有延伸性、抗拉强度、单位面积质量及表面粗糙度和外观质量。国内仅几家生产商具有生产能力，但其产量小且生产工艺极不稳定，生产过程易撕边，成品率仅50%，制造成本高且产品质量参数波动大，从而影响下游产品使用的质量可靠性。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种生产工艺稳定，操作方便快捷，质量可靠优良的特殊锂电池用双面光电解铜箔的制备，即超薄型双面光锂离子二次电池用电解铜箔的制造方法。
本发明是这样实现的，一种特殊锂电池用双面光电解铜箔的制备，其包括以下步骤：
取500～3000g3-巯基1-丙磺酸钠、10～30g聚乙二醇、0.1～2g乙烯硫脲加入1立方米去离子水中溶解，得到第一添加剂溶液；
取300～3000g明胶、30～300g羟乙基纤维素加入1立方米去离子水中溶解，得到第二添加剂溶液；
取硫酸铜电解液，其中，铜离子含量70～100g/L，硫酸含量100～170g/L，氯离子含量0.01～0.04g/L；
所述硫酸铜电解液温度为40～60℃，每小时在每立方米电解液中加入60～200mL第一添加剂溶液与35～100mL第二添加剂溶液，经均匀搅拌形成的电解液进入电解槽；
所述电解液在所述电解槽中的电解电流密度为5000～6000A/m2，电化学反应后生成双面光超薄型电解铜箔，即所述双面光锂电池电子铜箔。
进一步地，所述第一添加剂溶液和所述第二添加剂溶液的比例为2:1。
进一步地，所述特殊锂电池用双面光电解铜箔的制备而制成的双面光锂电池电子铜箔的光面和毛面都呈镜面状，粗糙度Rz＜1.5um，延伸率＞5%，抗拉强度≥45Kgf/mm2，厚薄均匀。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明提供的特殊锂电池用双面光电解铜箔的制备，其制造的电解铜箔单位面积重量为87～89g/m2，抗拉强度＞45Kgf/m2，延伸率＞5%，表面粗糙度Rz＜1.5um，铜箔厚度均匀，实测为8.6～9.3um。与同种铜箔制备工艺相比，本发明的铜箔生产工艺更简单稳定、添加剂选材优质高效，避免了生产中出现的如撕边等不良现象，产品成品率提高到了76%。本发明制备的锂电池铜箔质量参数波动小，厚度均匀，薄且致密度高，材料电阻低；抗拉强度和延伸率高，具有很好的耐折性能，不易断裂；具有很小的表面粗糙度，可以降低锂电池负极集流体和负极材料铜箔的接触电阻，进一步减小锂电池内阻。
附图说明
图1为本发明第一实施方式提供的特殊锂电池用双面光电解铜箔的制备的实施示意图。
图2为图1中特殊锂电池用双面光电解铜箔的制备制造的铜箔的毛面电镜图（2000放大倍数）。
图3为图1中特殊锂电池用双面光电解铜箔的制备制造的铜箔的光面电镜图（2000放大倍数）。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
第一实施方式
请参阅图1，本发明第一实施方式提供的特殊锂电池用双面光电解铜箔的制备，即超薄型双面光锂离子二次电池用电解铜箔的制造方法，其包括以下步骤。
将配制好的第一添加剂溶液100和第二添加剂溶液200按2:1比例以7.5L/h的流量通过计量泵（图未示）注入到电解槽300的进液管道10，在流体的输送过程中与电解液制备系统400中的电解液充分混合后进入电解槽300；
所述电解液的流量为55～65立方米/小时，第一添加剂溶液100、第二添加剂溶液200与所述电解液的混合液进入电解槽300后，在5000～6000A/m2（在本实施方式中为6000A/m2）的电流密度为电解，所述电解液在电场作用下，阴离子移向阳极20，阳离子移向电解槽300的阴极辊30，在其表面进行电化学沉积制成高延伸性双面光亮的超薄型电解铜箔400。
本例的电解槽300具有进液口40和出液口50，并结合相应的进液管道10与出液管道60，所述电解液实行动态往复循环，以保证所述电解液温度及各种物质成分浓度的动态平衡。
硫酸铜电解液中，铜离子含量70～100g/L，硫酸含量100～170g/L，氯离子含量0.01～0.04g/L，所述硫酸铜电解液温度为40～60℃。在本实施方式中，本例的所述电解液的温度为50～55℃，各物质成分浓度分别为：铜离子浓度为80g/L、硫酸浓度为160g/L、氯离子浓度为0.03g/L。
第一添加剂溶液100的制成：取500～3000g3-巯基1-丙磺酸钠、10～30g聚乙二醇、0.1～2g乙烯硫脲加入1立方米去离子水中溶解。在本实施方式中，本例的第一添加剂溶液100按下述配比的原料制成：3-巯基1-丙磺酸钠2.5g/L、聚乙二醇0.025g/L、乙烯硫脲0.0015g/L。
第二添加剂溶液200的制成：取300～3000g明胶、30～300g羟乙基纤维素加入1立方米去离子水中溶解，得到第二添加剂溶液。在本实施方式中，第二添加剂溶液200的原料配比为：明胶3g/L、羟乙基纤维素0.3g/L。本例选用的添加剂优良，有力提高了生产工艺稳定性，降低了生产过程撕边等不良现象的发生率，保证产品质量参数的稳定，提高了成品率。
请一并参阅图2与图3，其分别为特殊锂电池用双面光电解铜箔的制备制造的铜箔的毛面与光面的电镜图，其中铜箔的毛面电镜图为2000放大倍数；铜箔的光面电镜图为2000放大倍数，该特殊锂电池用双面光电解铜箔的制备制造的铜箔符合工艺要求。本例所制备的电解铜箔的毛面与光面一样成镜面状，晶粒的结晶为层状结构，铜箔的厚度9.0～9.3um，经过测试，毛面表面粗糙度Rz为1.40um，抗拉强度为53.7Kgf/m2，延伸率为6.3%。
实施例二
参照实施例一的制作方法进行制备铜箔产品，所述电解液的温度为50～55℃，各物质成分浓度分别为：铜离子浓度85g/L、硫酸浓度170g/L、氯离子浓度0.03g/L，所述电解液流量为60～70立方米/小时；第一添加剂溶液和第二添加剂溶液按2:1比例7升/小时的添加量进行添加。第一添加剂溶液按下述配比的原料制成：3-巯基1-丙磺酸钠2.0g/L、聚乙二醇0.020g/L、乙烯硫脲0.0020g/L；第二添加剂溶的原料配比为：明胶2.5g/L、羟乙基纤维素0.25g/L。
本例所制备的电解铜箔的毛面与光面一样成镜面状，晶粒的结晶为层状结构，铜箔的厚度8.9～9.1um，经过测试，毛面表面粗糙度Rz为1.32um，抗拉强度为50.3Kgf/m2，延伸率为6.9%。
实施例三
参照实施例一的制作方法进行制备铜箔产品，所述电解液的温度为50～55℃，各物质成分浓度分别为：铜离子浓度75g/L、硫酸浓度165g/L、氯离子浓度0.03g/L，所述电解液流量为60～70立方米/小时；第一添加剂溶液和第二添加剂溶液按2:1比例7.5升/小时的添加量进行添加。第一添加剂溶液按下述配比的原料制成：3-巯基1-丙磺酸钠2.5g/L、聚乙二醇0.030g/L、乙烯硫脲0.0025g/L；第二添加剂溶液的原料配比为：明胶2.0g/L、羟乙基纤维素0.20g/L。
本例所制备的电解铜箔的毛面与光面一样成镜面状，晶粒的结晶为层状结构，铜箔的厚度9.0～9.2um，经过测试，毛面表面粗糙度Rz为1.39um，抗拉强度为58.6Kgf/m2，延伸率为7.0%。
实施例四
参照实施例一的制作方法进行制备铜箔产品，所述电解液的温度为50～55℃，各物质成分浓度分别为：铜离子浓度80g/L、硫酸浓度170g/L、氯离子浓度0.035g/L，所述电解液流量为60～70立方米/小时；第一添加剂溶液和第二添加剂溶液按2:1比例7.0升/小时的添加量进行添加。第一添加剂溶液按下述配比的原料制成：3-巯基1-丙磺酸钠2.1g/L、聚乙二醇0.025g/L、乙烯硫脲0.0020g/L；第二添加剂溶液的原料配比为：明胶2.5g/L、羟乙基纤维素0.25g/L。
本例所制备的电解铜箔的毛面与光面一样成镜面状，晶粒的结晶为层状结构，铜箔的厚度8.9～9.2um，经过测试，毛面表面粗糙度Rz为1.31um，抗拉强度为55.7Kgf/m2，延伸率为7.2%。
综上所述，本发明提供的双面光锂电池电子铜箔制备，其制造的电解铜箔单位面积重量为87～89g/m2，抗拉强度＞45Kgf/m2，延伸率＞5%，表面粗糙度Rz＜1.5um，铜箔厚度均匀，实测为8.6～9.3um。与同种铜箔制备工艺相比，本发明的铜箔生产工艺更简单稳定、添加剂选材优质高效，避免了生产中出现的如撕边等不良现象，产品成品率提高到了76%。本发明制备的锂电池铜箔质量参数波动小，厚度均匀，薄且致密度高，材料电阻低；抗拉强度和延伸率高，具有很好的耐折性能，不易断裂；具有很小的表面粗糙度，可以降低锂电池负极集流体和负极材料铜箔的接触电阻，进一步减小锂电池内阻。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种特殊锂电池用双面光电解铜箔的制备，其特征在于，其包括以下步骤：
取500～3000g3-巯基1-丙磺酸钠、10～30g聚乙二醇、0.1～2g乙烯硫脲加入1立方米去离子水中溶解，得到第一添加剂溶液；
取300～3000g明胶、30～300g羟乙基纤维素加入1立方米去离子水中溶解，得到第二添加剂溶液；
取硫酸铜电解液，其中，铜离子含量70～100g/L，硫酸含量100～170g/L，氯离子含量0.01～0.04g/L；
所述硫酸铜电解液温度为40～60℃，每小时在每立方米电解液中加入60～200mL第一添加剂溶液与35～100mL第二添加剂溶液，经均匀搅拌形成的电解液进入电解槽；
所述电解液在所述电解槽中的电解电流密度为5000～6000A/m2，电化学反应后生成双面光超薄型电解铜箔，即所述双面光锂电池电子铜箔。
2.根据权利要求1所述的特殊锂电池用双面光电解铜箔的制备，其特征在于，所述第一添加剂溶液和所述第二添加剂溶液的比例为2:1。
3.根据权利要求1所述的特殊锂电池用双面光电解铜箔的制备，其特征在于，其制造的双面光锂电池电子铜箔的光面和毛面都呈镜面状，粗糙度Rz＜1.5um，延伸率＞5%，抗拉强度≥45Kgf/mm2，厚薄均匀。
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