CN106513438A - 一种锂电池用高精度压延铜箔的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池用高精度压延铜箔的制备方法，一是根据铜箔轧制理论，通过改进铜箔轧机轧制的工艺步骤与工艺参数，将0.15mm的铜箔母材经过五道次的轧制制取0.0097mm的压延铜箔，经耐弯试验机检测，平均耐折弯784次，满足锂电池用压延铜箔对耐折弯性的要求(耐折弯大于600次)；二是在轧制成型后且应用于锂电池之前增设了镀铬和镀锌表面处理，并优化了镀铬和镀锌的工艺步骤与工艺参数，从而防止了轧制成型后的压延铜箔氧化变色，提高了其耐腐蚀性，使其在常温长时间存放以及高温180℃下30分钟不发生氧化变色。

Description

一种锂电池用高精度压延铜箔的制备方法
技术领域
本发明涉及压延铜箔加工技术领域，尤其是涉及一种锂电池用高精度压延铜箔的制备方法。
背景技术
压延铜箔是将铜先经熔炼加工成铸锭，再经热轧开坯，经过粗轧和精轧轧制成0.1-0.15mm的铜箔母材，最后经铜箔轧机反复轧制而成。所以压延铜箔的结晶组织结构为片状结构，在强度韧性方面要优于电解铜箔。
高精度压延铜箔在锂电池上主要用于锂电池负极的集流体。相较于电解铜箔，压延铜箔的金相结构为多层片状晶粒组成，而电解铜箔多由一层针状晶粒组成，相同厚度的铜箔，压延铜箔米克重明显高于电解铜箔，电解铜箔铜含量99.8％，而压延铜箔铜含量99.98％，另外压延铜箔的粗糙度低于电解铜箔，综合而论压延铜箔在锂电池的导电性及锂电增容方面较于目前通用的电解铜箔有明显的优势。
但是，目前，应用于锂电池上的压延铜箔经轧制成型后，耐折弯性差，久折易断，远远无法满足锂电池用压延铜箔对耐折弯性的要求(耐折弯大于600次)；且目标应用于锂电池上的压延铜箔经轧制成型后不经过表面处理，而是直接应用于锂电池上，由于为光面压延铜箔，表面性质不稳定，尤其是容易被空气、水分以及高温氧化变色，易被腐蚀，严重影响了压延铜箔的性能；以上两个原因严重限制了压延铜箔在锂电池上的大量广泛应用。
因此，如何提高压延铜箔的耐折弯性，且防止轧制成型后的压延铜箔氧化变色，提高其耐腐蚀性，使其适合在锂电池上广泛使用是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种锂电池用高精度压延铜箔的制备方法，该制备方法能够提高压延铜箔的耐折弯性，且防止轧制成型后的压延铜箔氧化变色，提高其耐腐蚀性，使其适合在锂电池上广泛使用。
为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：
一种锂电池用高精度压延铜箔的制备方法，包括以下步骤：
1)制取铜箔母材：将铜先经熔炼加工成铸锭，再经热轧开坯、粗轧以及精轧轧制，得到0.15mm的铜箔母材；
2)铜箔轧机轧制:总共分为5个轧制道次；
第一道次中的压下率为50％～53％，总入侧张力为4000N～4200N，总出侧张力为5000N～5100N，轧制速度为740m/min～760m/min，轧制力为440N～460N，弯辊力为1～3Mpa；
第二道次中的压下率为42％～44％，总入侧张力为2800N～3000N，总出侧张力为2900N～3100N，轧制速度为740m/min～760m/min，轧制力为440N～460N，弯辊力为1～3Mpa；
第三道次中的压下率为38％～40％，总入侧张力为1700N～1900N，总出侧张力为1800N～2000N，轧制速度为740m/min～760m/min，轧制力为450N～500N，弯辊力为1～3Mpa；
第四道次中的压下率为39％～41％，总入侧张力为1000N～1200N，总出侧张力为1200N～1400N，轧制速度为740m/min～760m/min，轧制力为450N～500N，弯辊力为1～3Mpa；
第五道次中的压下率为30％～32％，总入侧张力为1000N～1200N，总出侧张力为1200N～1400N，轧制速度为740m/min～760m/min，轧制力为450N～500N，弯辊力为1～3Mpa；
最终得到0.0097mm的压延铜箔；
3)表面处理：包括依次进行的电解脱脂、酸洗以及镀铬，最后得到压延铜箔成品。
优选的，步骤2)中，总共分为5个轧制道次；
第一道次中的入侧厚度为0.1500mm，出侧厚度为0.0720mm，压下率为52％，总入侧张力为4000N，总出侧张力为5000N，轧制速度为750m/min，轧制力为450N，弯辊力为2Mpa；
第二道次中的入侧厚度为0.0720mm，出侧厚度为0.0412mm，压下率为42.8％，总入侧张力为2950N，总出侧张力为2950N，轧制速度为750m/min，轧制力为450N，弯辊力为2Mpa；
第三道次中的入侧厚度为0.0412mm，出侧厚度为0.0250mm，压下率为39.3％，总入侧张力为1750N，总出侧张力为1800N，轧制速度为750m/min，轧制力为485N，弯辊力为2Mpa；
第四道次中的入侧厚度为0.0250mm，出侧厚度为0.0152mm，压下率为39.2％，总入侧张力为1100N，总出侧张力为1200N，轧制速度为750m/min，轧制力为460N，弯辊力为2Mpa；
第五道次中的入侧厚度为0.0152mm，出侧厚度为0.0097mm，压下率为31.3％，总入侧张力为1100N，总出侧张力为1200N，轧制速度为750m/min，轧制力为470N，弯辊力为2Mpa；
最终得到0.0097mm的压延铜箔。
优选的，步骤3)中，在所述酸洗与镀铬之间，还包括镀锌。
优选的，步骤3)中，所述电解脱脂处理中，脱脂液中NaOH的浓度为20g/L～30g/L，Na2CO3的浓度为30g/L～40g/L；
所述脱脂液的温度为45℃～50℃；电极极距为60mm，所用电流密度为1500A/m2。
优选的，步骤3)中，所述酸洗处理中，酸洗液中H2SO4的浓度为150g/L～160g/L，酸洗液的温度为30℃～40℃。
优选的，步骤3)中，所述镀铬处理中，电镀液中的CrO3的浓度为3.5g/L～3.8g/L，NaOH的浓度为22g/L～25g/L，电镀液的温度为25℃～28℃，所用电流为60A，电镀时间为4秒，电极极距为60mm。
优选的，步骤3)中，所述镀锌处理中，电镀液中的Zn2+的浓度为3.0g/L～5.0g/L，焦磷酸钾的浓度为40g/L～60g/L，pH为10.8-11.4，电镀液的温度为40℃～50℃，所用电流密度为880A/m2，电镀时间为4秒。
与现有技术相比，本发明提供了一种锂电池用高精度压延铜箔的制备方法，一是根据铜箔轧制理论，通过改进铜箔轧机轧制的工艺步骤与工艺参数，将0.15mm的铜箔母材经过五道次的轧制制取0.0097mm的压延铜箔，制取的压延铜箔经耐弯试验机检测，平均耐折弯784次，满足锂电池用压延铜箔对耐折弯性的要求(耐折弯大于600次)，提供了且仅提供了一种仅仅适用于由0.15mm铜箔母材制0.0097mm的压延铜箔的轧制方法，对其它厚度的铜箔母材或者其它厚度的压延铜箔并不适用；二是在轧制成型后且应用于锂电池之前增设了镀铬和镀锌表面处理，并优化了镀铬和镀锌的工艺步骤与工艺参数，从而防止了轧制成型后的压延铜箔氧化变色，提高了其耐腐蚀性，使其在常温长时间存放以及高温180℃下30分钟不发生氧化变色。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是进一步说明本发明的特征及优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明提供了一种锂电池用高精度压延铜箔的制备方法，包括以下步骤：
1)制取铜箔母材：将铜先经熔炼加工成铸锭，再经热轧开坯、粗轧以及精轧轧制，得到0.15mm的铜箔母材；
2)铜箔轧机轧制:总共分为5个轧制道次；
第一道次中的压下率为50％～53％，总入侧张力为4000N～4200N，总出侧张力为5000N～5100N，轧制速度为740m/min～760m/min，轧制力为440N～460N，弯辊力为1～3Mpa；
第二道次中的压下率为42％～44％，总入侧张力为2800N～3000N，总出侧张力为2900N～3100N，轧制速度为740m/min～760m/min，轧制力为440N～460N，弯辊力为1～3Mpa；
第三道次中的压下率为38％～40％，总入侧张力为1700N～1900N，总出侧张力为1800N～2000N，轧制速度为740m/min～760m/min，轧制力为450N～500N，弯辊力为1～3Mpa；
第四道次中的压下率为39％～41％，总入侧张力为1000N～1200N，总出侧张力为1200N～1400N，轧制速度为740m/min～760m/min，轧制力为450N～500N，弯辊力为1～3Mpa；
第五道次中的压下率为30％～32％，总入侧张力为1000N～1200N，总出侧张力为1200N～1400N，轧制速度为740m/min～760m/min，轧制力为450N～500N，弯辊力为1～3Mpa；
最终得到0.0097mm的压延铜箔；
3)表面处理：包括依次进行的电解脱脂、酸洗以及镀铬，最后得到压延铜箔成品。
在本发明的一个实施例中，步骤2)中，总共分为5个轧制道次；
第一道次中的入侧厚度为0.1500mm，出侧厚度为0.0720mm，压下率为52％，总入侧张力为4000N，总出侧张力为5000N，轧制速度为750m/min，轧制力为450N，弯辊力为2Mpa；
第二道次中的入侧厚度为0.0720mm，出侧厚度为0.0412mm，压下率为42.8％，总入侧张力为2950N，总出侧张力为2950N，轧制速度为750m/min，轧制力为450N，弯辊力为2Mpa；
第三道次中的入侧厚度为0.0412mm，出侧厚度为0.0250mm，压下率为39.3％，总入侧张力为1750N，总出侧张力为1800N，轧制速度为750m/min，轧制力为485N，弯辊力为2Mpa；
第四道次中的入侧厚度为0.0250mm，出侧厚度为0.0152mm，压下率为39.2％，总入侧张力为1100N，总出侧张力为1200N，轧制速度为750m/min，轧制力为460N，弯辊力为2Mpa；
第五道次中的入侧厚度为0.0152mm，出侧厚度为0.0097mm，压下率为31.3％，总入侧张力为1100N，总出侧张力为1200N，轧制速度为750m/min，轧制力为470N，弯辊力为2Mpa；
最终得到0.0097mm的压延铜箔。
在本发明的一个实施例中，步骤3)中，在所述酸洗与镀铬之间，还包括镀锌。
在本发明的一个实施例中，步骤3)中，所述电解脱脂处理中，脱脂液中NaOH的浓度为20g/L～30g/L，Na2CO3的浓度为30g/L～40g/L；所述脱脂液的温度为45℃～50℃；电极极距为60mm，所用电流密度为1500A/m2。
在本发明的一个实施例中，步骤3)中，所述酸洗处理中，酸洗液中H2SO4的浓度为150g/L～160g/L，酸洗液的温度为30℃～40℃。
在本发明的一个实施例中，步骤3)中，所述镀铬处理中，电镀液中的CrO3的浓度为3.5g/L～3.8g/L，NaOH的浓度为22g/L～25g/L，电镀液的温度为25℃～28℃，所用电流为60A，电镀时间为4秒，电极极距为60mm。
在本发明的一个实施例中，步骤3)中，所述镀锌处理中，电镀液中的Zn2+的浓度为3.0g/L～5.0g/L，焦磷酸钾的浓度为40g/L～60g/L，pH为10.8-11.4，电镀液的温度为40℃～50℃，所用电流密度为880A/m2，电镀时间为4秒。
本发明提供了一种锂电池用高精度压延铜箔的制备方法，一是根据铜箔轧制理论，通过改进铜箔轧机轧制的工艺步骤与工艺参数，将0.15mm的铜箔母材经过五道次的轧制制取0.0097mm的压延铜箔，制取的压延铜箔经耐弯试验机检测，平均耐折弯784次，满足锂电池用压延铜箔对耐折弯性的要求(耐折弯大于600次)，提供了且仅提供了一种仅仅适用于由0.15mm铜箔母材制0.0097mm的压延铜箔的轧制方法，对其它厚度的铜箔母材或者其它厚度的压延铜箔并不适用；二是在轧制成型后且应用于锂电池之前增设了镀铬和镀锌表面处理，并优化了镀铬和镀锌的工艺步骤与工艺参数，从而防止了轧制成型后的压延铜箔氧化变色，提高了其耐腐蚀性，使其在常温长时间存放以及高温180℃下30分钟不发生氧化变色。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种锂电池用高精度压延铜箔的制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
一种锂电池用高精度压延铜箔的制备方法，包括以下步骤：
1)制取铜箔母材：将铜先经熔炼加工成铸锭，再经热轧开坯、粗轧以及精轧轧制，得到0.15mm的铜箔母材；
2)铜箔轧机轧制:总共分为5个轧制道次；
第一道次中的入侧厚度为0.1500mm，出侧厚度为0.0720mm，压下率为52％，总入侧张力为4000N，总出侧张力为5000N，轧制速度为750m/min，轧制力为450N，弯辊力为2Mpa；
第二道次中的入侧厚度为0.0720mm，出侧厚度为0.0412mm，压下率为42.8％，总入侧张力为2950N，总出侧张力为2950N，轧制速度为750m/min，轧制力为450N，弯辊力为2Mpa；
第三道次中的入侧厚度为0.0412mm，出侧厚度为0.0250mm，压下率为39.3％，总入侧张力为1750N，总出侧张力为1800N，轧制速度为750m/min，轧制力为485N，弯辊力为2Mpa；
第四道次中的入侧厚度为0.0250mm，出侧厚度为0.0152mm，压下率为39.2％，总入侧张力为1100N，总出侧张力为1200N，轧制速度为750m/min，轧制力为460N，弯辊力为2Mpa；
第五道次中的入侧厚度为0.0152mm，出侧厚度为0.0097mm，压下率为31.3％，总入侧张力为1100N，总出侧张力为1200N，轧制速度为750m/min，轧制力为470N，弯辊力为2Mpa；
最终得到0.0097mm的压延铜箔；
3)表面处理：包括依次进行的电解脱脂、酸洗、镀锌以及镀铬；
所述电解脱脂处理中，脱脂液中NaOH的浓度为25g/L，Na2CO3的浓度为36g/L，所述脱脂液的温度为45℃，电极极距为60mm，所用电流密度为1500A/m2；
所述酸洗处理中，酸洗液中H2SO4的浓度为155g/L，酸洗液的温度为36℃；
所述镀锌处理中，电镀液中的Zn2+的浓度为3.5g/L，焦磷酸钾的浓度为45g/L，pH为10.8，电镀液的温度为45℃，所用电流密度为880A/m2，电镀时间为4秒；
所述镀铬处理中，电镀液中的CrO3的浓度为3.8g/L，NaOH的浓度为24g/L，电镀液的温度为26℃，所用电流为60A，电镀时间为4秒，电极极距为60mm；
最后得到压延铜箔成品。
制取的压延铜箔成品经耐弯试验机检测，耐折弯812次，满足了锂电池用压延铜箔对耐折弯性的要求(耐折弯大于600次)，且将压延铜箔样品切成条，放置在高温鼓风干燥箱中，经180℃烘烤30min，观察，色泽好，光亮，色泽未出现变化，没有氧化变色。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对于这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的，本文所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (7)

1.一种锂电池用高精度压延铜箔的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制取铜箔母材：将铜先经熔炼加工成铸锭，再经热轧开坯、粗轧以及精轧轧制，得到0.15mm的铜箔母材；
2)铜箔轧机轧制:总共分为5个轧制道次；
第一道次中的压下率为50％～53％，总入侧张力为4000N～4200N，总出侧张力为5000N～5100N，轧制速度为740m/min～760m/min，轧制力为440N～460N，弯辊力为1～3Mpa；
第二道次中的压下率为42％～44％，总入侧张力为2800N～3000N，总出侧张力为2900N～3100N，轧制速度为740m/min～760m/min，轧制力为440N～460N，弯辊力为1～3Mpa；
第三道次中的压下率为38％～40％，总入侧张力为1700N～1900N，总出侧张力为1800N～2000N，轧制速度为740m/min～760m/min，轧制力为450N～500N，弯辊力为1～3Mpa；
第四道次中的压下率为39％～41％，总入侧张力为1000N～1200N，总出侧张力为1200N～1400N，轧制速度为740m/min～760m/min，轧制力为450N～500N，弯辊力为1～3Mpa；
第五道次中的压下率为30％～32％，总入侧张力为1000N～1200N，总出侧张力为1200N～1400N，轧制速度为740m/min～760m/min，轧制力为450N～500N，弯辊力为1～3Mpa；
最终得到0.0097mm的压延铜箔；
3)表面处理：包括依次进行的电解脱脂、酸洗以及镀铬，最后得到压延铜箔成品。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，总共分为5个轧制道次；
第一道次中的入侧厚度为0.1500mm，出侧厚度为0.0720mm，压下率为52％，总入侧张力为4000N，总出侧张力为5000N，轧制速度为750m/min，轧制力为450N，弯辊力为2Mpa；
第二道次中的入侧厚度为0.0720mm，出侧厚度为0.0412mm，压下率为42.8％，总入侧张力为2950N，总出侧张力为2950N，轧制速度为750m/min，轧制力为450N，弯辊力为2Mpa；
第三道次中的入侧厚度为0.0412mm，出侧厚度为0.0250mm，压下率为39.3％，总入侧张力为1750N，总出侧张力为1800N，轧制速度为750m/min，轧制力为485N，弯辊力为2Mpa；
第四道次中的入侧厚度为0.0250mm，出侧厚度为0.0152mm，压下率为39.2％，总入侧张力为1100N，总出侧张力为1200N，轧制速度为750m/min，轧制力为460N，弯辊力为2Mpa；
第五道次中的入侧厚度为0.0152mm，出侧厚度为0.0097mm，压下率为31.3％，总入侧张力为1100N，总出侧张力为1200N，轧制速度为750m/min，轧制力为470N，弯辊力为2Mpa；
最终得到0.0097mm的压延铜箔。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，在所述酸洗与镀铬之间，还包括镀锌。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述电解脱脂处理中，脱脂液中NaOH的浓度为20g/L～30g/L，Na2CO3的浓度为30g/L～40g/L；
所述脱脂液的温度为45℃～50℃；电极极距为60mm，所用电流密度为1500A/m2。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述酸洗处理中，酸洗液中H2SO4的浓度为150g/L～160g/L，酸洗液的温度为30℃～40℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述镀铬处理中，电镀液中的CrO3的浓度为3.5g/L～3.8g/L，NaOH的浓度为22g/L～25g/L，电镀液的温度为25℃～28℃，所用电流为60A，电镀时间为4秒，电极极距为60mm。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述镀锌处理中，电镀液中的Zn2+的浓度为3.0g/L～5.0g/L，焦磷酸钾的浓度为40g/L～60g/L，pH为10.8-11.4，电镀液的温度为40℃～50℃，所用电流密度为880A/m2，电镀时间为4秒。
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