CN108823610B - 电解铜箔用添加剂及5微米双光锂电用电解铜箔生产工艺 - Google Patents

电解铜箔用添加剂及5微米双光锂电用电解铜箔生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于电解铜箔技术领域，具体涉及一种电解铜箔用添加剂及5微米双光锂电用电解铜箔生产工艺。其中，本电解铜箔用添加剂包括：浓度为5‑20ppm的光亮剂、浓度为1‑5ppm的高温载体和10‑30ppm的晶粒细化剂。本发明的电解铜箔用添加剂通过光亮剂控制铜箔毛面的粗糙度和亮度，同时提高其抗拉强度；通过高温载体提高铜箔的延伸率和稳定添加剂；通过晶粒细化剂细化晶粒，控制铜晶粒的生长均匀度；调整光亮剂、高温载体和晶粒细化剂三者的比例，达到协同作用，提高了电解铜箔的质量。

Description

电解铜箔用添加剂及5微米双光锂电用电解铜箔生产工艺
技术领域
本发明涉及电解铜箔技术领域，具体涉及一种电解铜箔用添加剂及5微米双光锂电用电解铜箔生产工艺。
背景技术
近几年来，国家对于新能源动力锂离子电池行业越来越重视，超薄电解铜箔作为锂离子电池的功能性基础原材料，其电位、导电及支持功能暂无其他材料代替，是锂电必须用的材料之一。随着市场对超薄锂电池的需求越来越大，突破国内技术难关迫在眉睫。
锂电用电解铜箔的特性使得其对于添加剂、溶液配比及工艺条件都有着十分严格的要求，目前国内多数厂家使用的添加剂多为进口添加剂，使用种类多且复配复杂，同时进口添加剂成本高，供货周期长，极大地限制了电解铜箔的生产。此外，5微米双光锂电用铜箔生产工艺要求高，生产中极易出现撕边、翘曲、收卷存在竖纹缺陷等问题。因此，需要研发出适合的添加剂以及相应的生产工艺，从而提高企业的市场竞争力。
发明内容
本发明的目的是提供一种电解铜箔用添加剂及5微米双光锂电用电解铜箔生产工艺，以通过光亮剂、高温载体和晶粒细化剂协同作用，提高了电解铜箔的质量。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电解铜箔用添加剂，包括：浓度为5-20ppm的光亮剂、浓度为1-5ppm的高温载体和10-30ppm的晶粒细化剂。
又一方面，本发明还提供了一种电解铜箔的生产工艺，包括：溶铜制液，即通过原材料铜制备硫酸铜电解液；电解制箔；以及防氧化和切边处理。
进一步，将经过退火除去杂质后的原材料铜加入溶铜罐中，再加入水和稀硫酸，并鼓入空气使其溶解，最后经过调整形成所述硫酸铜电解液。
进一步，所述硫酸铜电解液的温度为45-55℃，其中的铜离子含量为60-100g/L，硫酸浓度为60-120g/L，氯离子含量为10-30ppm。
进一步，所述电解制箔包括：将所述硫酸铜电解液过滤后输送至净液槽；在净液槽中加入如前所述的电解铜箔用添加剂；以及将含有电解铜箔用添加剂的硫酸铜电解液输送至电解槽内进行电解制箔。
进一步，所述电解制箔的电流密度30-100A/dm2；阴极辊线速度为4-8m/min；以及所述含有添加剂的硫酸铜电解液通过电解槽的流量为10-40m3/h。
进一步，在电解铜箔用添加剂通过净液槽时，所述光亮剂的流量为50-150ml/min；所述高温载体的流量为60-140ml/min。
本发明的有益效果是，本发明的电解铜箔用添加剂通过光亮剂控制铜箔毛面的粗糙度和亮度，同时提高其抗拉强度；通过高温载体提高铜箔的延伸率和稳定添加剂；通过晶粒细化剂细化晶粒，控制铜晶粒的生长均匀度；调整光亮剂、高温载体和晶粒细化剂三者的比例，达到协同作用，提高了电解铜箔的质量。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
本实施例1提供了一种电解铜箔用添加剂，包括：浓度为5-20ppm的光亮剂、浓度为1-5ppm的高温载体和10-30ppm的晶粒细化剂。
可选的，所述光亮剂例如但不限于SPS(聚二硫二丙烷磺酸钠)；所述高温载体例如但不限于P(聚乙二醇8000)；所述晶粒细化剂例如但不限于明胶。
本实施例1的电解铜箔用添加剂通过光亮剂控制铜箔毛面的粗糙度和亮度，同时提高其抗拉强度；通过高温载体提高铜箔的延伸率和稳定添加剂；通过晶粒细化剂细化晶粒，控制铜晶粒的生长均匀度；调整光亮剂、高温载体和晶粒细化剂三者的比例，达到协同作用，提高了电解铜箔的质量。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例2提供了一种电解铜箔的生产工艺，包括如下步骤：步骤S1，溶铜制液，即通过原材料铜制备硫酸铜电解液；步骤S2，电解制箔；以及步骤S3，防氧化和切边处理。具体的生产工艺如下：
步骤S1中，所述溶铜制液包括：将经过退火除去杂质后的原材料铜加入溶铜罐中，再加入水和稀硫酸，并鼓入空气使其溶解，最后经过调整成分和温度形成所述硫酸铜电解液。
可选的，原材料铜包括但不限于原材料铜丝。
可选的，所述硫酸铜电解液的温度为45-55℃，其中的铜离子含量为60-100g/L，硫酸浓度为60-120g/L，氯离子含量为10-30ppm。
步骤S2中，所述电解制箔包括：将步骤S1中制备的所述硫酸铜电解液过滤后输送至净液槽；在净液槽中加入如前所述的电解铜箔用添加剂；以及将含有电解铜箔用添加剂的硫酸铜电解液输送至电解槽内进行电解制箔。具体的，通过过供液泵将含有电解铜箔用添加剂的硫酸铜电解液泵入电解槽内进行电解制箔。
可选的，所述电解制箔的电流密度30-100A/dm2；阴极辊线速度为4-8
m/min；以及所述含有添加剂的硫酸铜电解液通过电解槽的流量为10-40m3/h。
可选的，在电解铜箔用添加剂通过净液槽时，所述光亮剂的流量为50-150ml/min；所述高温载体的流量为60-140ml/min。
步骤S3中，将步骤S2中电解制成的铜箔经过防氧化和切边处理后获得半成品，再经过分切包装后得到铜箔成品。
本实施例2的电解铜箔的生产工艺在净液槽中加入所述电解铜箔用添加剂，可以顺利实现电解铜箔用添加剂的批量运用，使得电解铜箔用添加剂成本下降，生产总成本降低，生产利润提高，并且各项性能指标满足市场需求；同时，解铜箔用添加剂与电解铜箔的生产工艺参数相结合，起到协同作用，从而实现批量生产5微米双面光电解铜箔的技术指标。
关于电解铜箔用添加剂的具体成分及实施过程参见实施例1的相关论述，此处不再赘述。
在本申请中，电解铜箔用添加剂和电解铜箔的生产工艺参数可以通过不同的结合方式实施，以得到不同质量指标的铜箔，从而满足批量生产5微米双面光电解铜箔的技术指标。其中，电解铜箔的生产工艺参数包括：溶铜制液参数、电解制箔参数。
现列举如下几个实施例来说明电解铜箔用添加剂与电解铜箔的生产工艺的不同结合方式及其制备的铜箔的质量指标，以揭示铜箔用添加剂与电解铜箔的生产工艺的协同作用对铜箔的质量影响。
实施例3
本实施例3提供一种电解铜箔用添加剂，包括：光亮剂、高温载体和晶粒细化剂，其中光亮剂的浓度为5ppm，高温载体的浓度为1ppm，晶粒细化剂的浓度为10ppm。
采用上述电解铜箔用添加剂制备5微米双光锂离子电池用电解铜箔的生产工艺，其包括如下步骤：
(1)溶铜制液：将经过退火除去杂质后的原材料铜丝加入溶铜罐中，加入水和稀硫酸，并鼓入空气在80℃条件下使其溶解生成硫酸铜电解液，调节硫酸铜电解液中的铜离子的含量为90g/L，硫酸的浓度为100g/L，氯离子含量为30ppm，温度为50℃。
(2)电解制箔：将上述处理好的硫酸铜电解液经过过滤后送至净液槽，在净液槽中按比例添加所述的电解铜箔用添加剂(控制光亮剂的流量为50ml/min,高温载体的流量为60ml/min)，然后将添加有电解铜箔用添加剂的硫酸铜电解液通过供液泵泵入电解槽内进行电解制箔；控制工艺条件为电流密度34.5A/dm2，阴极辊线速度为4.7m/min，电解槽内添加有电解铜箔用添加剂的硫酸铜电解液的流量为30m3/h。
(3)防氧化和切边处理：将上述电解出来的铜箔经过防氧化和切边处理后获得半成品，再经过分切包装后得到铜箔成品。
本实施例3制得的铜箔成品毛面粗糙度较低，光泽度和延伸率均相对较高，而且其电解铜箔用添加剂的浓度和用量均较低，而且电流密度较低，不仅可以生产高质量的5微米双光锂离子电池用电解铜箔，还可以大量降低生产成本和能源消耗，是提高电解铜箔的质量的一种较好的生产工艺。但其阴极辊线速度较低，可能会降低生产效率。
实施例4
本实施例4提供了一种电解铜箔用添加剂，包括：光亮剂、高温载体和晶粒细化剂，其中光亮剂的浓度为10ppm，高温载体的浓度为5ppm，晶粒细化剂的浓度为20ppm。
采用上述电解铜箔用添加剂制备5微米双光锂离子电池用电解铜箔的生产工艺，其包括如下步骤：
(1)溶铜制液：将经过退火除去杂质后的原材料铜丝加入溶铜罐中，加入水和稀硫酸，并鼓入空气在80℃条件下使其溶解生成硫酸铜电解液，调节硫酸铜电解液中的铜离子的含量为80g/L，硫酸的浓度为70g/L，氯离子含量为20ppm，温度为45℃。
(2)电解制箔：将上述处理好的硫酸铜电解液经过过滤后送至净液槽，在净液槽中按比例添加所述的电解铜箔用添加剂(控制光亮剂的流量为90ml/min,高温载体的流量为80ml/min)，然后将添加有电解铜箔用添加剂的硫酸铜电解液通过供液泵泵入电解槽内进行电解制箔；控制工艺条件为电流密度46A/dm2，阴极辊线速度为6.27m/min，电解槽内添加有电解铜箔用添加剂的硫酸铜电解液的流量为35m3/h。
(3)防氧化和切边处理：将上述电解出来的铜箔经过防氧化和切边处理后获得半成品，再经过分切包装后得到铜箔成品。
本实施例4制得的铜箔成品光泽度较低，但其抗拉强度最高，而且其电解铜箔用添加剂的浓度和用量及电流密度均处于中间值，是生产高抗拉强度的电解铜箔的一种较好的生产工艺。
实施例5
本实施例5提供了一种电解铜箔用添加剂，包括：光亮剂、高温载体和晶粒细化剂，其中光亮剂的浓度为20ppm，高温载体的浓度为5ppm，晶粒细化剂的浓度为30ppm。
采用上述电解铜箔用添加剂制备5微米双光锂离子电池用电解铜箔的生产工艺，其包括如下步骤：
(1)溶铜制液：将经过退火除去杂质后的原材料铜丝加入溶铜罐中，加入水和稀硫酸，并鼓入空气在90℃条件下使其溶解生成硫酸铜电解液，调节硫酸铜电解液中的铜离子的含量为75g/L，硫酸的浓度为65g/L，氯离子含量为20ppm，温度为45℃。
(2)电解制箔：将上述处理好的硫酸铜电解液经过过滤后送至净液槽，在净液槽中按比例添加所述的电解铜箔用添加剂(控制光亮剂的流量为100ml/min,高温载体的流量为100ml/min)，然后将添加有电解铜箔用添加剂的硫酸铜电解液通过供液泵泵入电解槽内进行电解制箔；控制工艺条件为电流密度57.5A/dm2，阴极辊线速度为7.84m/min，电解槽内添加有电解铜箔用添加剂的硫酸铜电解液的流量为40m3/h。
(3)防氧化和切边处理：将上述电解出来的铜箔经过防氧化和切边处理后获得半成品，再经过分切包装后得到铜箔成品。
本实施例5制得的铜箔成品毛面粗糙度较高，延伸率较低，而且电解铜箔用添加剂的浓度和用量均较高，但其阴极辊线速度最大，在满足5微米双光锂离子电池用电解铜箔的质量要求下，是提高电解铜箔的生产效率的一种较好的生产工艺。
综上所述，由表1可以看出，本申请的电解铜箔的生产工艺所制铜箔成品的性能达到指定要求，该类铜箔可作为锂电专用铜箔。同时也说明铜箔的毛面粗糙度大小与电解铜箔用添加剂的用量正相关，延伸率大小与电解铜箔用添加剂的用量负相关。
此外，由于电解铜箔用添加剂和电解铜箔的生产工艺参数的结合方式有很多种，本申请中只列举上述三种结合方式，以满足不同生产需求的电解铜箔的生产工艺。因此，在其他实施例中，采用本申请的电解铜箔用添加剂和电解铜箔的生产工艺，以制得电解铜箔，尤其是5微米双光锂离子电池用电解铜箔，均在本申请的保护范围之内。
表1电解铜箔用添加剂和电解铜箔的生产工艺参数
Figure GDA0002529602010000081
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (2)

1.一种电解铜箔的生产工艺，其特征在于，包括：
溶铜制液，即通过原材料铜制备硫酸铜电解液；
电解制箔；
防氧化和切边处理；其中
所述电解制箔包括：
将所述硫酸铜电解液过滤后输送至净液槽；
在净液槽中加入电解铜箔用添加剂；
将含有电解铜箔用添加剂的硫酸铜电解液输送至电解槽内进行电解制箔；
所述电解铜箔用添加剂由浓度为5-20ppm的光亮剂、浓度为1-5ppm的高温载体和10-30ppm的晶粒细化剂组成；以及
在电解铜箔用添加剂通过净液槽时，所述光亮剂的流量为90-150ml/min；所述高温载体的流量为80-140ml/min；
所述光亮剂为聚二硫二丙烷磺酸钠；所述高温载体为聚乙二醇8000；所述晶粒细化剂为明胶；
所述硫酸铜电解液的温度为45-55℃，其中的铜离子含量为60-100g/L，硫酸浓度为60-120g/L，氯离子含量为10-30ppm；
所述电解制箔的电流密度30-100A/dm2；
阴极辊线速度为4-8m/min；以及
所述含有添加剂的硫酸铜电解液通过电解槽的流量为10-40m3/h。
2.根据权利要求1所述的电解铜箔的生产工艺，其特征在于，
将经过退火除去杂质后的原材料铜加入溶铜罐中，再加入水和稀硫酸，并鼓入空气使其溶解，最后经过调整形成所述硫酸铜电解液。
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