CN107099823B - 用于电解铜箔的复合添加剂及其沉积工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电解铜箔技术领域，具体涉及一种用于电解铜箔的复合添加剂及其沉积工艺，通过使用硫酸类铜电解液的电解法析出至阴极表面上的铜进行剥取而制造电解铜箔的方法，该类电解液含有聚二硫二丙烷磺酸钠或烯丙基磺酸钠中选择至少一种、季铵盐、明胶、羟乙基磺酸钠、以及氯。用本发明添加剂制造的铜箔具有较高的抗拉强度与延伸率，细腻平滑的晶粒结构，均匀的面密度，与负极活性物质接触面积大，可以明显降低电池内部接触电阻，防止极片龟裂，使电池具有优异的充放电特性，可用于汽车动力电池负极材料用的电解铜箔，具有极大的市场前景和经济价值。

Description

用于电解铜箔的复合添加剂及其沉积工艺
技术领域
本发明属于电解铜箔技术领域，具体涉及一种用于汽车动力电池的电解铜箔的复合添加剂及其沉积工艺。
背景技术
我国新能源纯电动汽车经过十多年的研究和发展，已经取得了一系列的突破，但仍然存在诸多的问题。其中，电动汽车的续航能力及动力性能是这诸多问题的焦点，而电动汽车动力电池的功率和容量直接制约着电动汽车的续航能力。
铜箔作为汽车动力电池的负极材料，若铜箔的抗拉性能不够高或者面密度不均匀，会使得动力电池极片龟裂，大大降低电池的功率和容量；因此铜箔的抗拉性能及表面的均匀性需要一定的要求。
现有技术中的电解铜箔抗拉性能不高，延伸率不高，极片承受不住急速充放电，容易出现龟裂；铜箔表面较为粗糙，与负极活性物质接触面积不大。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。
发明内容
本发明为解决现有技术中的电解铜箔抗拉性能不高，延伸率不高，极片承
受不住急速充放电，容易出现龟裂；铜箔表面较为粗糙，与负极活性物质接触面积不大的技术问题，提出一种用于电解铜箔的复合添加剂。
为解决上述技术问题，本发明提供一种电解铜箔的复合添加剂，所述复合添加剂包括聚二硫二丙烷磺酸钠或烯丙基磺酸钠中选择至少一种、明胶、羟乙基磺酸钠、季铵盐、以及氯。
优选的，所述复合添加剂包括如下组分：聚二硫二丙烷磺酸钠或烯丙基磺酸钠总含量10～100ppm、季铵盐含量1～20ppm、明胶含量10～100ppm、羟乙基磺酸钠含量1～50ppm、氯含量10～50ppm。
优选的，所述复合添加剂包括如下组分：聚二硫二丙烷磺酸钠或烯丙基磺酸钠总含量20ppm、季铵盐5ppm、明胶20ppm、羟乙基磺酸钠10ppm、氯15ppm。
优选的，所述复合添加剂包括如下组分：聚二硫二丙烷磺酸钠或烯丙基磺酸钠总含量40ppm、季铵盐10ppm、明胶50ppm、羟乙基磺酸钠10ppm、氯20ppm。
优选的，所述复合添加剂包括如下组分：聚二硫二丙烷磺酸钠或烯丙基磺酸钠总含量80ppm、季铵盐15ppm、明胶70ppm、羟乙基磺酸钠30ppm、氯30ppm。
本发明还提供一种沉积铜箔的工艺，所述工艺流程如下：
取铜含量为60～100g/L，硫酸含量为80～150g/L，氯离子为10～30ppm，温度为35～60℃的电解液，然后向所述电解液中添加所述复合添加剂，使电解液在流量为40～70m3/h，电流密度4500～9000A/m2的参数下进行电沉积。
优选的，所述工艺步骤如下：
取铜含量为60～80g/L，硫酸含量为80～100g/L，氯离子为10～30ppm，温度为35～45℃的电解液，然后向所述电解液中添加所述复合添加剂，使电解液在流量为40～50m3/h，电流密度4500～6000A/m2的参数下进行电沉积。
优选的，所述工艺步骤如下：
取铜含量为80～100g/L，硫酸含量为100～150g/L，温度为40～60℃的电解液，并向所述电解液中添加所述复合添加剂，使电解液流量为50～70m3/h，电流密度6000～9000A/m2条件下进行电沉积。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明制得的电解铜箔具有较高的抗拉强度和延伸率，具有细腻平滑的晶粒结构，均匀的面密度，与负极活性物质接触面积大，可以明显降低电池内部接触电阻，防止极片龟裂，使电池具有优异的充放电特性。
本发明铜箔，制造过程中使用了新型添加剂，此种电解铜箔各项性能尤其适合汽车动力电池及大容量手机锂电池使用。
采用本发明添加剂制造出来的用于汽车动力电池用的电解铜箔，具有细腻平滑的晶粒结构,均匀的面密度，铜箔具有较高的抗拉和延伸率性能。具体如下：厚度：12μm，单位面积重量：99～105g/m2，毛面粗糙度Rz≤2μm，常态抗拉强度≥420Mpa，常态延伸率≥12％，180℃抗拉强度≥200Mpa，180℃延伸率≥10％。
具体实施方式
以下，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
实施例1：
本实施例公开了一种用于电解铜箔的复合添加剂，复合添加剂组成为：
聚二硫二丙烷磺酸钠或烯丙基磺酸钠总含量20ppm、季铵盐5ppm、明胶20ppm、羟乙基磺酸钠10ppm、氯15ppm，该有机混合添加剂流量为400mL/min。按照上述的复合添加剂，沉积铜箔的沉积工艺流程如下：
取铜含量为70g/L，硫酸含量为90g/L，氯离子为15ppm，温度为45℃的电解液，然后向电解液中添加所述复合添加剂，使电解液在流量为45m3/h，电流密度5000A/m2的参数下进行电沉积。
实施例2：本实施例公开了一种电解铜箔的复合添加剂，复合添加剂组成为：聚二硫二丙烷磺酸钠或烯丙基磺酸钠总含量40ppm、季铵盐10ppm、明胶50ppm、羟乙基磺酸钠10ppm、氯20ppm，该有机混合添加剂流量为500mL/min。
按照上述的复合添加剂，沉积铜箔的沉积工艺流程如下：
采用电解液中铜含量80g/L，硫酸含量140g/L，温度50℃的参数配合，并向电解液中添加有机混合添加剂，使电解液流量为70m3/h，电流密度7000A/m2条件下进行电沉积。
实施例3：本实施例公开了一种电解铜箔的复合添加剂，复合添加剂组成为：聚二硫二丙烷磺酸钠或烯丙基磺酸钠总含量80ppm、季铵盐15ppm、明胶70ppm、羟乙基磺酸钠30ppm、氯30ppm，该有机混合添加剂流量为600mL/min。
按照上述的复合添加剂，沉积铜箔的沉积工艺流程如下：
采用电解液中铜含量90g/L，硫酸含量130g/L，温度60℃的参数配合，并向电解液中添加有机混合添加剂，使电解液流量为80m3/h，电流密度8500A/m2条件下进行电沉积。
请参阅表1所示，其为实施例1～3铜箔成品的物理性能表，可知采用本发明添加剂制造出来的用于汽车动力电池用的电解铜箔，具有细腻平滑的晶粒结构,均匀的面密度，铜箔具有较高的抗拉和延伸率性能。具体如下：厚度：12μm，单位面积重量：99～105g/m2，毛面粗糙度Rz≤2μm，常态抗拉强度≥420Mpa，常态延伸率≥12％，180℃抗拉强度≥200Mpa，180℃延伸率≥10％。
表1实施例1～3铜箔成品的物理性能表
上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种用于电解铜箔的复合添加剂，其特征在于，所述复合添加剂含有聚二硫二丙烷磺酸钠或烯丙基磺酸钠中的至少一种含量为10～100ppm、季铵盐含量为1～20ppm、明胶含量为10～ 100ppm、羟乙基磺酸钠含量为1～50ppm、以及氯含量为10～50ppm。
2.根据权利要求1所述的用于电解铜箔的复合添加剂，其特征在于，所述复合添加剂包括如下组分：聚二硫二丙烷磺酸钠或烯丙基磺酸钠总浓度20ppm、季铵盐5ppm、明胶20ppm、羟乙基磺酸钠10ppm、氯15ppm。
3.根据权利要求1所述的用于电解铜箔的复合添加剂，其特征在于，所述复合添加剂包括如下组分：聚二硫二丙烷磺酸钠或烯丙基磺酸钠总浓度40ppm、季铵盐10ppm、明胶50ppm、羟乙基磺酸钠10ppm、氯20ppm。
4.根据权利要求1所述的用于电解铜箔的复合添加剂，其特征在于，所述复合添加剂包括如下组分：聚二硫二丙烷磺酸钠或烯丙基磺酸钠总浓度80ppm、季铵盐15ppm、明胶70ppm、羟乙基磺酸钠30ppm、氯30ppm。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述的铜箔沉积工艺，其特征在于，工艺流程如下：
取铜含量为60～100g/L，硫酸含量为80～150g/L，温度为35～60℃的电解液，然后向所述电解液中添加复合添加剂，使电解液在流量为40～70m3/h，电流密度4500～9000A/m2的参数下进行电沉积。
6.根据权利要求5所述的铜箔沉积工艺，其特征在于，所述工艺步骤如下：
取铜含量为60～80g/L，硫酸含量为80～100g/L，温度为35～45℃的电解液，然后向所述电解液中添加所述复合添加剂，使电解液在流量为40～50m3/h，电流密度4500～6000A/m2的参数下进行电沉积。
7.根据权利要求5所述的铜箔沉积工艺，其特征在于，所述工艺步骤如下：
取铜含量为80～100g/L，硫酸含量为100～150g/L，温度为40～60℃的电解液，并向所述电解液中添加所述复合添加剂，使电解液流量为50～70m3/h，电流密度6000～9000A/m2条件下进行电沉积。
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