CN108122691B - 锂离子电容器集流体箔材及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种锂离子电容器集流体及其制造方法，所述方法包括：以物理方式对金属箔表面进行粗糙化处理，在金属箔表面形成均匀的粗糙化纹理，所述物理方式为滚花处理或拉丝处理；将粗糙化处理后的金属箔置入钝化液中进行钝化处理，使金属箔表面形成钝化膜层；在钝化后的金属箔上制作穿孔形成穿孔箔。本发明实施例还提供采用上述方法制造获得的锂离子电容器集流体箔材。本发明实施例先采用物理方式在金属箔表面进行粗糙化处理形成粗糙化纹理，再制作穿孔，所获得的金属箔具有更合适的表面粗糙度，与活性材料具有更好的粘结强度，有效避免活性材料脱落。还通过钝化处理在金属箔表面形成钝化膜层，能有效防止金属箔在使用过程中腐蚀变色。
Description
技术领域
本发明实施例涉及锂离子电容器集流体技术领域，具体说是一种锂离子电容器集流体箔材及其制造方法。
背景技术
集流体是锂离子电容器的重要组成部件之一，集流体不仅承载电极活性物质，还可以将电极活性物质产生的电流汇集起来，形成较大的电流输出，提高锂离子电容充/放电效率。常用的集流体材料包括铜、铝、镍、不锈钢等金属导体材料、碳等半导体材料以及复合材料。其中，又以铜、铝材质的集流体应用更为广泛。
现有的金属导体材料制成的集流体都是采用金属箔材加工而成。而现有工艺制造出的金属箔材的表面粗糙度较低，即相对较光滑，在用于制作锂离子电容器集流体时，与活性物质的粘结强度相对较低，活性物质易脱落，而且，在储存、运输、使用过程中也易腐蚀变色。
发明内容
本发明实施例要解决的技术问题在于，提供一种锂离子电容器集流体制造方法，能便捷地制造出能有效提升与活性物质的粘结强度的锂离子电容器集流体箔材。
本发明实施例进一步要解决的技术问题在于，提供一种锂离子电容器集流体箔材，能有效提升与活性物质的粘结强度。
为解决上述技术问题，本发明实施例采用如下技术方案：一种锂离子电容器集流体箔材制造方法，包括如下步骤：
以物理方式对金属箔表面进行粗糙化处理，在金属箔表面形成均匀的粗糙化纹理，所述物理方式为滚花处理或拉丝处理；
将粗糙化处理后的金属箔置入钝化液中进行钝化处理，使金属箔表面形成钝化膜层；
在钝化后的金属箔上制作穿孔形成穿孔箔。
进一步地，所述金属箔为铜箔，所述方法还包括在以物理方式对金属箔表面进行粗糙化处理之前以电化学方式对铜箔表面进行表面粗化处理的步骤，具体包括：
将洁净的铜箔置入由硫酸、硫酸铜、硫酸钛以及硫酸亚锡混合形成的电解液中，于极限电流密度以上的条件下进行阴极电解5-10秒，使铜离子在铜箔表面电沉积形成粗化层。
进一步地，所述电解液中，硫酸钛浓度为2-5g/L，亚锡离子浓度为1.5-1.8g/L，铜离子浓度为15-20g/L、硫酸浓度为140-150g/L，阴极电解时的电流密度为20-50A/dm2。
进一步地，所述金属箔为铝箔，所述方法还包括在以物理方式对金属箔表面进行粗糙化处理之前以化学方式对铝箔表面进行表面粗化处理的步骤，具体包括：
将由盐酸和氧化剂配制而成的酸性喷淋液喷淋于洁净的铝箔表面进行洗蚀；
水洗经酸性喷淋液洗蚀后的铝箔表面；
用氢氧化钠溶液以喷淋方式对铝基板进行清洗；
水洗经碱溶液清洗后的铝箔表面；
干燥。
进一步地，所述酸性喷淋液中盐酸浓度为2.0-3.0g/L，氧化剂浓度为20-35g/L。
进一步地，所述氢氧化钠溶液为质量百分比浓度为10-15%的氢氧化钠溶液。
进一步地，所述制作穿孔是采用激光蚀刻工艺或者光蚀刻工艺在金属箔上制作出穿孔。
进一步地，所述穿孔是孔径为3-150微米的圆孔，金属箔的孔隙率为20-40%，所述金属箔长度方向上的奇数行的穿孔为一组，偶数行的穿孔为另一组，同组的穿孔呈矩阵均匀排列，不同组的穿孔在金属箔带宽度方向上错位排列，任意两行相邻穿孔的行距均相等，各行穿孔的孔间距均相同，不同组的穿孔在金属箔带宽度方向上的错位距离为所述各行穿孔的孔间距的一半。
另一方面，本发明实施例还提供一种采用如上任一项所述的锂离子电容器集流体箔材制造方法制造获得的锂离子电容器集流体箔材。
采用上述技术方案，本发明实施例至少具有以下有益效果：本发明实施例通过先采用物理方式在金属箔表面进行粗糙化处理形成粗糙化纹理，然后再进行后续的制作穿孔工序，所获得的金属箔具有更合适的表面粗糙度，从而与活性材料具有更好的粘结强度，有效避免活性材料脱落。而且，还通过钝化处理在金属箔表面形成钝化膜层，可以有效地防止金属箔在使用过程中腐蚀变色。
附图说明
图1是本发明锂离子电容器集流体箔材制造方法一个实施例的步骤流程示意图。
图2是本发明锂离子电容器集流体箔材一个实施例的平面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，以下的示意性实施例及说明仅用来解释本发明，并不作为对本发明的限定，而且，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
如图1所示，本发明实施例提供一种锂离子电容器集流体箔材制造方法，包括如下步骤：
步骤S11，以物理方式对金属箔表面进行粗糙化处理，在金属箔表面形成均匀的粗糙化纹理，所述物理方式为滚花处理或拉丝处理；
步骤S12，将粗糙化处理后的金属箔置入钝化液中进行钝化处理，使金属箔表面形成钝化膜层；
步骤S13，在钝化后的金属箔上制作穿孔形成穿孔箔。
本发明实施例通过先采用物理方式在金属箔表面进行粗糙化处理形成粗糙化纹理，然后再进行后续的穿孔，所获得的金属箔具有更合适的表面粗糙度，从而与活性材料具有更好的粘结强度，有效避免活性材料脱落。而且，还通过钝化处理在金属箔表面形成钝化膜层，可以有效地防止金属箔在使用过程中腐蚀变色。
在本发明一个可选实施例中，所述金属箔为铜箔，所述方法还包括在以物理方式对金属箔表面进行粗糙化处理之前以电化学方式对铜箔表面进行表面粗化处理的步骤，具体包括：
将洁净的铜箔置入由硫酸、硫酸铜、硫酸钛以及硫酸亚锡混合形成的电解液中，于极限电流密度以上的条件下进行阴极电解5-10秒，使铜离子在铜箔表面电沉积形成粗化层。
本实施例通过进一步以电化学方式对铜箔表面进行表面粗化处理，可以有效提升铜箔表面的粗糙度，进而可增加铜箔与活性材料的结合强度。
在一个实施例中，在所述步骤S10所采用的所述电解液中，硫酸钛浓度为2-5g/L，亚锡离子浓度为1.5-1.8g/L，铜离子浓度为15-20g/L、硫酸浓度为140-150g/L，阴极电解时的电流密度为20-50A/dm2。通过采用本实施例提供的电解液，可以使得铜箔表面更为均匀地实现粗糙化，而且粗化效率更高。
进一步地，所述金属箔为铝箔，所述方法还包括在以物理方式对金属箔表面进行粗糙化处理之前以化学方式对铝箔表面进行表面粗化处理的步骤，具体包括：
将由盐酸和氧化剂配制而成的酸性喷淋液喷淋于洁净的铝箔表面进行洗蚀；
水洗经酸性喷淋液洗蚀后的铝箔表面；
用氢氧化钠溶液以喷淋方式对铝基板进行清洗；
水洗经碱溶液清洗后的铝箔表面；
干燥。
本实施例通过进一步以化学方式对铝箔表面进行表面粗化处理，可以有效提升铝箔表面的粗糙度，进而可增加铝箔与活性材料的结合强度。
在本发明一个实施例中，所述酸性喷淋液中盐酸浓度为2.0-3.0g/L，氧化剂浓度为20-35g/L。通过采用本实施例提供的酸性喷淋液，可以使得铝箔表面与酸性喷淋液更为有效地反应实现粗糙化，而且粗化效率更高。
在本发明一个实施例中，所述氢氧化钠溶液为质量百分比浓度为10-15%的氢氧化钠溶液。通过采用本实施例提供的氢氧化钠溶液，可以更为有效地消除铝箔表面在进行酸性喷淋液喷淋时形成的表面色差。
在本发明一个实施例中，所述制作穿孔是采用激光蚀刻工艺或者光蚀刻工艺在金属箔上制作出穿孔。通过采用激光蚀刻工艺或者光蚀刻工艺，可以精细化地在金属箔上制作出孔径更小、更密集的穿孔，能有效改善集流体粘结活性材料的能力。
在本发明一个实施例中，如图2所示，所述穿孔1是孔径为3-150微米的圆孔，金属箔2的孔隙率为20-40%，所述金属箔2长度方向上的奇数行的穿孔为一组，偶数行的穿孔为另一组，同组的穿孔呈矩阵均匀排列，不同组的穿孔在金属箔带宽度方向上错位排列，任意两行相邻穿孔的行距H均相等，各行穿孔的孔间距D均相同，不同组的穿孔在金属箔带宽度方向上的错位距离A为所述各行穿孔的孔间距D的一半。通过设计合理的孔径和孔隙率以及穿孔的排列方式，均能有效改善集流体粘结活性材料的能力。
另一方面，本发明实施例还提供一种采用如上任一项所述的锂离子电容器集流体箔材制造方法制造获得的锂离子电容器集流体箔材。
本发明实施例提供的锂离子电容器集流体箔材，具有更合适的表面粗糙度，从而能与活性材料具有更好的粘结强度，有效避免活性材料脱落。而且，金属箔表面形成有钝化膜层，可以有效地防止金属箔在使用过程中腐蚀变色。
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范围限定。
Claims (8)
1.一种锂离子电容器集流体箔材制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
以化学方式或电化学方式对金属箔表面进行表面粗化处理；
以物理方式对表面粗化处理后的金属箔表面进行粗糙化处理，在金属箔表面形成均匀的粗糙化纹理，所述物理方式为滚花处理或拉丝处理；
将粗糙化处理后的金属箔置入钝化液中进行钝化处理，使金属箔表面形成钝化膜层；
在钝化后的金属箔上制作穿孔形成穿孔箔；
其中，所述金属箔为铜箔，以电化学方式对金属箔表面进行表面粗化处理具体包括：将洁净的金属箔置入由硫酸、硫酸铜、硫酸钛以及硫酸亚锡混合形成的电解液中，于极限电流密度以上的条件下进行阴极电解5-10秒，使铜离子在金属箔表面电沉积形成粗化层；或者
所述金属箔为铝箔，以化学方式对金属箔表面进行表面粗化处理具体包括：
将由盐酸和氧化剂配制而成的酸性喷淋液喷淋于洁净的铝箔表面进行洗蚀；
水洗经酸性喷淋液洗蚀后的铝箔表面；
用氢氧化钠溶液以喷淋方式对铝基板进行清洗；
水洗经碱溶液清洗后的铝箔表面；
干燥。
2.如权利要求1所述的锂离子电容器集流体箔材制造方法，其特征在于，所述电解液中，硫酸钛浓度为2-5g/L，亚锡离子浓度为1.5-1.8g/L，铜离子浓度为15-20g/L、硫酸浓度为140-150g/L，阴极电解时的电流密度为20-50A/dm2。
3.如权利要求1所述的锂离子电容器集流体箔材制造方法，其特征在于，所述酸性喷淋液中盐酸浓度为2.0-3.0g/L，氧化剂浓度为20-35g/L。
4.如权利要求1或3所述的锂离子电容器集流体箔材制造方法，其特征在于，所述氢氧化钠溶液为质量百分比浓度为10-15％的氢氧化钠溶液。
5.如权利要求1所述的锂离子电容器集流体箔材制造方法，其特征在于，所述钝化液为亚硝酸盐、硝酸盐、铬酸盐或重铬酸盐溶液。
6.如权利要求1所述的锂离子电容器集流体箔材制造方法，其特征在于，所述制作穿孔是采用激光蚀刻工艺在金属箔上制作出穿孔。
7.如权利要求1或6所述的锂离子电容器集流体箔材制造方法，其特征在于，所述穿孔是孔径为3-150微米的圆孔，金属箔的孔隙率为20-40％，所述金属箔长度方向上的奇数行的穿孔为一组，偶数行的穿孔为另一组，同组的穿孔呈矩阵均匀排列，不同组的穿孔在金属箔带宽度方向上错位排列，任意两行相邻穿孔的行距均相等，各行穿孔的孔间距均相同，不同组的穿孔在金属箔带宽度方向上的错位距离为所述各行穿孔的孔间距的一半。
8.一种采用如权利要求1～7任一项所述的锂离子电容器集流体箔材制造方法制造获得的锂离子电容器集流体箔材。
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