CN107460508A - 一种混合添加剂及制备6μm高性能电子铜箔的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明所揭示的一种混合添加剂，由A溶液，B溶液及C溶液进行混合，其中A溶液为300~500重量份分子量小于2000的胶原蛋白、200~300重量份盐酸，加入50万重量份去离子水中溶解；B溶液为300‑400重量份二甲基甲酰胺基丙烷磺酸钠、80‑120重量份聚乙烯酰胺，7‑8重量份甲基橙，加入30万重量份去离子水中溶解；C溶液为180‑220重量份四氢噻唑、70‑80重量份乙撑硫脲，加入30万重量份去离子水中溶解。

Description

一种混合添加剂及制备6μm高性能电子铜箔的工艺

技术领域

本发明涉及一种铜箔的生产方法，尤其涉及一种6μm高性能电子铜箔的生产工艺。

背景技术

铜箔是锂离子二次电池的负极关键材料，在电池中既充当负极活性物质的载体，又充当负极电子流的收集与传输体，其品质的好坏直接影响着锂离子电池的性能指标。作为锂离子电池负极载体和集流体，铜箔厚度越薄越能承载更多的负极活性物质，电池的容量也就越大，但随着铜箔厚度的减薄，铜箔的抗拉强度、延伸率、表面粗糙度等性能也随之降低，严重影响了电池的使用寿命，因此，6μm高性能电子铜箔的生产工艺成了诸多铜箔厂家的研究重点。

在专利201610473257.8《一种超薄型光面光电子铜箔的制备方法及所制备的铜箔》中提出了一种铜箔的制备方法，可以生产出超薄型光面光电子铜箔，该工艺中采用了一种添加剂，其添加剂配方为烷基酚聚氧乙烯醚磺酸钠、1,3-四氢噻唑-2-酮、胶原蛋白加入去离子水中溶解，而申请人经过研究发现该混合型添加剂存在用量大、生产成本高且反应不充分等缺点，最终制备的铜箔存在易撕边、厚度不均匀、抗拉强度低、延伸率低等缺陷，容易造成电池负极局部电阻偏大及表面活性粘接脱落，从而影响了锂离子电池的充放电次数和使用寿命。

在专利201510238827.0 《一种添加剂及使用该添加剂生产6μm高抗拉强度电解铜箔的工艺》中提出的制备方法，虽可以生产出厚度为6μm、抗拉强度为430Mpa、延伸率为4%的超薄铜箔，但其性能综合性能相对较低，已无法满足现阶段高容量、大功率、长寿命电池的使用要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铜箔制备工艺，采用新配置的添加剂进行制备，降低了添加剂的使用量、提高了反应效率，制造的铜箔产品毛面晶粒更细致，粗糙度低，厚度薄且均匀一致，抗拉强度和延伸率也显著提高，解决了锂离子电池的容量低及使用寿命短的难题。

本发明的技术方案为：一种混合添加剂，由A溶液，B溶液及C溶液进行混合，其中A溶液为300~500重量份分子量小于2000的胶原蛋白、200~300重量份盐酸，加入50万重量份去离子水中溶解；B溶液为300-400重量份二甲基甲酰胺基丙烷磺酸钠、80-120重量份聚乙烯酰胺，7-8重量份甲基橙，加入30万重量份去离子水中溶解；C溶液为180-220重量份四氢噻唑、70-80重量份乙撑硫脲，加入30万重量份去离子水中溶解。

一种超薄双面光电子铜箔的制备工艺，包括如下步骤：

A溶液制备：取300~500重量份分子量小于2000的胶原蛋白、200~300重量份盐酸，加入50万重量份去离子水中溶解；

B溶液制备：取300-400重量份二甲基甲酰胺基丙烷磺酸钠、80-120重量份聚乙烯酰胺，7-8重量份甲基橙，加入30万重量份去离子水中溶解;

C溶液制备：取180-220重量份四氢噻唑、70-80重量份乙撑硫脲，加入30万重量份去离子水中溶解；

在55-65℃的硫酸铜电解液温度下，每小时在每立方米电解液中加入0.6-1.5 L添加剂A溶液，0.2-0.8L添加剂B溶液，0.2-0.8L添加剂C溶液，搅拌均匀后电解液进入电解槽，控制电解液供液流量为50-70m³/h；

所述电解槽中在5000 ～ 5500A/m²的电流密度下将上述步骤制备的电解液进行电解，生成6μm双面光电子铜箔。

有益效果：本发明所揭示的一种制备6μm高性能电子铜箔，其具有如下有益效果：

采用的混合添加剂溶液由多种有机物分开配制，降低了不同化合物对溶液中组分浓度的影响，提升了添加剂的反应效率，相比传统的添加剂更加可靠，且使用量仅为传统添加剂用量的50%，制备的铜箔其延伸率提高了10%，表面粗糙度降低了8%，抗拉强度提升了15%，制备的铜箔成品率超过80%；

通过该工艺制备的6μm高性能电子铜箔，厚度公差可控制在±0.1微米范围内，毛面粗糙度Rz≤1.2微米，润湿性≥55×10^-3N/m（采用表面张力参数表征），抗拉强度≥495Mpa，延伸率≥10%，此外改善了锂离子电池负极活性物质的粘接力、电容量、充放电次数、使用寿命等方面性能。

具体实施方式

下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

本发明所揭示的一种混合添加剂，由A溶液，B溶液及C溶液进行混合，其中A溶液为300~500重量份分子量小于2000的胶原蛋白、200~300重量份盐酸，加入50万重量份去离子水中溶解；B溶液为300-400重量份二甲基甲酰胺基丙烷磺酸钠、80-120重量份聚乙烯酰胺，7-8重量份甲基橙，加入30万重量份去离子水中溶解；C溶液为180-220重量份四氢噻唑、70-80重量份乙撑硫脲，加入30万重量份去离子水中溶解。

本发明中所用的制备装置可以为背景技术中专利所采用的生产装置，由于该装置为现有技术，再次不做赘述。

实施例一

取300重量份分子量小于2000的胶原蛋白、200重量份盐酸，加入50万重量份去离子水中溶解制备出A溶液；

取300重量份二甲基甲酰胺基丙烷磺酸钠、80重量份聚乙烯酰胺，7重量份甲基橙，加入30万重量份去离子水中溶解制备出B溶液;

取180重量份四氢噻唑、70重量份乙撑硫脲，加入30万重量份去离子水中溶解制备出C溶液；

在57℃的硫酸铜电解液温度下，利用计量泵将A溶液以1.2L/h，B溶液以0.6L/h，C溶液以0.6L/h注入电解槽的进液管道内，在电解液输送过程中三种添加剂与电解液充分混合并进入电解槽，控制电解液送入电解槽的流量为60 m³/h，该硫酸铜电解液中，铜离子含量98g/L，硫酸含量100g/L，氯离子含量25mg/L；

在5200A/m²的电流密度下电解35s，所述电解液在直流电电场作用下，阴离子移向阳极，阳离子移向电解槽的阴极辊，在其表面进行电化学沉积制成具有高延伸率双面光亮的超薄电子铜箔。

本例所制备的6μm高性能电子铜箔的毛面与光面一样成镜面状，表面平整无褶皱，经过测试，铜箔晶粒的结晶为细腻的层状结构，铜箔的厚度5.9～6.0um，毛面表面粗糙度Rz为1.18um，抗拉强度为496Mpa，延伸率为11.2%，润湿性≥57×10^-3N/m（采用表面张力参数表征），成品率83%，无撕边现象。

实施例二

取400重量份分子量小于2000的胶原蛋白、250重量份盐酸，加入50万重量份去离子水中溶解制备出A溶液；

取350重量份二甲基甲酰胺基丙烷磺酸钠、100重量份聚乙烯酰胺，7.5重量份甲基橙，加入30万重量份去离子水中溶解制备出B溶液;

取200重量份四氢噻唑、75重量份乙撑硫脲，加入30万重量份去离子水中溶解制备出C溶液；

在58℃的硫酸铜电解液温度下，利用计量泵将A溶液以1.0L/h，B溶液以0.5L/h，C溶液以0.5L/h注入电解槽的进液管道内，在电解液输送过程中三种添加剂与电解液充分混合并进入电解槽，控制电解液送入电解槽的流量为60 m³/h，该硫酸铜电解液中，铜离子含量98g/L，硫酸含量100g/L，氯离子含量25mg/L；

在5000A/m²的电流密度下电解35s，所述电解液在直流电电场作用下，阴离子移向阳极，阳离子移向电解槽的阴极辊，在其表面进行电化学沉积制成具有高抗拉强度、高延伸率的高性能的电子铜箔。

本例所制备的铜箔毛面与光面一样光亮，表面平整无褶皱，经过测试，铜箔晶粒的结晶为细腻的层状结构，铜箔的厚度5.9～6.0um，毛面表面粗糙度Rz为1.19um，抗拉强度为498Mpa，延伸率为11.4%，润湿性≥58×10^-3N/m，成品率82%，无撕边现象。

实施例三

取500重量份分子量小于2000的胶原蛋白、300重量份盐酸，加入50万重量份去离子水中溶解制备A溶液；

取400重量份二甲基甲酰胺基丙烷磺酸钠、120重量份聚乙烯酰胺，8重量份甲基橙，加入30万重量份去离子水中溶解制备B溶液;

取220重量份四氢噻唑、80重量份乙撑硫脲，加入30万重量份去离子水中溶解制备C溶液；

在56℃的硫酸铜电解液温度下，利用计量泵将A溶液以1.4L/h，B溶液以0.8L/h，C溶液以0.8L/h注入电解槽的进液管道内，在电解液输送过程中三种添加剂与电解液充分混合并进入电解槽，控制电解液送入电解槽的流量为60 m³/h，该硫酸铜电解液中，铜离子含量98g/L，硫酸含量100g/L，氯离子含量25mg/L；

在4800A/m²的电流密度下电解35s，所述电解液在直流电电场作用下，阴离子移向阳极，阳离子移向电解槽的阴极辊，在其表面进行电化学沉积制成具有高抗拉强度、高延伸率的高性能的电子铜箔。

本例所制备的铜箔毛面与光面一样光亮，表面平整无褶皱，经过测试，铜箔晶粒的结晶为细腻的层状结构，铜箔的厚度6.0～6.1um，毛面表面粗糙度Rz为1.13um，抗拉强度为504Mpa，延伸率为11.9%，润湿性≥59×10^-3N/m，成品率82%，无撕边现象。

对比实施例

利用现有的制备工艺进行6μm高性能电子铜箔的制备，其不添加混合添加剂，制备出的6μm电子铜箔极容易撕边，铜箔毛面粗糙，Rz为2.6um，成品率低于20%。

以上对本发明创造的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。

Claims (2)

1.一种混合添加剂，其特征在于：由A溶液，B溶液及C溶液进行混合，其中A溶液为300~500重量份分子量小于2000的胶原蛋白、200~300重量份盐酸，加入50万重量份去离子水中溶解；B溶液为300~400重量份二甲基甲酰胺基丙烷磺酸钠、80-120重量份聚乙烯酰胺，7-8重量份甲基橙，加入30万重量份去离子水中溶解；C溶液为180-220重量份四氢噻唑、70-80重量份乙撑硫脲，加入30万重量份去离子水中溶解。

2.一种利用权利要求1的混合添加剂制备6μm高性能电子铜箔的工艺，其特征在于包括如下步骤：

A溶液制备：取300~500重量份分子量小于2000的胶原蛋白、200~300重量份盐酸，加入50万重量份去离子水中溶解；

B溶液制备：取300-400重量份二甲基甲酰胺基丙烷磺酸钠、80-120重量份聚乙烯酰胺，7-8重量份甲基橙，加入30万重量份去离子水中溶解；

C溶液制备：取180-220重量份四氢噻唑、70-80重量份乙撑硫脲 加入30万重量份去离子水中溶解；

在55-65℃的硫酸铜电解液温度下，每小时在每立方米电解液中加入0.6-1.5 L添加剂A溶液，0.2-0.8L添加剂B溶液，0.2-0.8L添加剂C溶液，搅拌均匀后电解液进入电解槽，控制电解液供液流量为50-70m³/h；

所述电解槽中在5000 ～ 5500A/m²的电流密度下将上述步骤制备的电解液进行电解，生成6μm高性能电子铜箔。