CN110016697B - 一种制备高温高延伸率动力电池用电解铜箔的方法及其添加剂 - Google Patents

一种制备高温高延伸率动力电池用电解铜箔的方法及其添加剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种制备高温高延伸率动力电池用电解铜箔的方法及其添加剂，首先，将高纯铜线加热溶解生成硫酸铜电解液；其次，将制得的硫酸铜电解液过滤后进入高位槽，往高位槽中加入添加剂，然后进行电解生箔；最后，将制得的铜箔通过防氧化液处理。添加剂包括晶粒细化剂，晶粒细化剂为聚乙烯亚胺衍生物、醇硫基丙烷磺酸钠、聚乙二醇和乙撑硫脲的水溶液。本发明通过在电解铜箔过程中添加特制的添加剂，制得的铜箔具有非常好的室温及高温高延伸率，而这种电解铜箔可以防止铜箔在活性物质涂布后进行轧辊压延等压平工序中发生龟裂，在进行过充电特性试验中，可承受住过充电时的发热所引起的膨胀应力，铜箔不会产生龟裂。

Description

一种制备高温高延伸率动力电池用电解铜箔的方法及其添 加剂
技术领域
本发明涉及电解铜箔制备技术领域，尤其涉及一种高温高延伸率动力电池用电解铜箔制备方法。
背景技术
锂电铜箔可以分为动力电池用和非动力电池用(如3C、储能等)两大品类。因新能源汽车锂电池使用量大，能源密度与循环次数要求高、工作或制造过程中的温度较高，这些对动力电池用锂电铜箔也就提出了更高的要求：1)屈服强度要求更高。新能源汽车在追求高能量密度而使用新型负极材料时，对铜箔的屈服强度(即抵抗微量塑性变形的应力)提出了更高的要求。2)高温稳定性要求更高。如在锂离子电池制作过程中，铜箔会被加热至60℃左右，因此要求铜箔在加热60℃时延伸率等性能良好。
若不能保证电解铜箔良好的延伸率，在涂布、电循环和过充电时，铜箔会发生龟裂或断裂，这引起铜箔上负极碳料粘和不牢固，增大铜箔与负极碳料的接触电阻，从而造成电池容量降低，循环寿命减短，使电池成为废品，进而影响电动汽车的使用性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种满足动力电池对电解铜箔高温稳定性要求的制备高温高延伸率动力电池用电解铜箔的方法及其添加剂。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种制备高温高延伸率动力电池用电解铜箔的方法，其特征在于：按以下步骤进行，
(1)电解液制备：将高纯铜线在溶铜罐中加热溶解生成硫酸铜电解液；
(2)电解铜箔制备：将步骤(1)制得的硫酸铜电解液过滤后进入高位槽，往高位槽中加入添加剂，并送入生箔机中进行电解生箔；
(3)将步骤(2)制得的铜箔通过防氧化液处理即获得成品电解铜箔；
所述添加剂包括晶粒细化剂(也可以加入一些铜光亮剂)，所述晶粒细化剂为聚乙烯亚胺衍生物GISS、醇硫基丙烷磺酸钠HP、聚乙二醇P和乙撑硫脲N的水溶液。
形成晶粒细化剂的水溶液中聚乙烯亚胺衍生物GISS浓度为0.7～1.0mL/L，醇硫基丙烷磺酸钠HP浓度为17g/L，聚乙二醇P的浓度为4g/L，乙撑硫脲N的浓度为1.7g/L，Cl-的浓度为20～30ppm。
在步骤(1)中，将纯度为99.95％的高纯铜线在溶铜罐中加热溶解，溶解时往溶铜罐中加入硫酸和热水并鼓入空气，溶解生成硫酸铜电解液。
在步骤(2)中，将步骤(1)制得的硫酸铜电解液依次通过硅藻土过滤器、袋式过滤器、精密滤器过滤后进入高位槽，而添加剂水溶液的添加量为每立方米硫酸铜电解液加入0.3～0.4L添加剂，添加速度为5～6L/h。
在步骤(2)中，电解生箔的工艺参数为：铜离子浓度85～100g/L，硫酸浓度为95～105g/L，聚乙烯亚胺衍生物GISS浓度为0.7～1.0mL/L，醇硫基丙烷磺酸钠HP浓度为17g/L，聚乙二醇P的浓度为4g/L，乙撑硫脲N的浓度为1.7g/L，Cl-的浓度为20～30ppm，电解温度为51～53℃。
所述防氧化液组成为：葡萄糖浓度为2.4-3.66g/L，苯并三氮唑浓度为0.8～1.2g/L，硅烷偶联剂浓度为0.003～0.008L/L的水溶液，pH值为2～3，光、毛面电流都为1.5～2.5A，烘箱温度为20℃。
一种用于制备高温高延伸率动力电池用电解铜箔的添加剂，其特征在于：该添加剂包括晶粒细化剂(也可以加入一些铜光亮剂)，所述晶粒细化剂为聚乙烯亚胺衍生物GISS、醇硫基丙烷磺酸钠HP、聚乙二醇P、乙撑硫脲N的水溶液，其中，水溶液中聚乙烯亚胺衍生物GISS浓度为0.7～1.0mL/L，醇硫基丙烷磺酸钠HP浓度为17g/L，聚乙二醇P的浓度为4g/L；乙撑硫脲N的浓度为1.7g/L，Cl-的浓度为20～30ppm。
本发明通过在电解铜箔过程中添加特制的添加剂，制得的铜箔具有非常好的室温及高温高延伸率，而这种具有良好室温及高温延伸率的电解铜箔可以防止铜箔在活性物质涂布后进行轧辊压延等压平工序中发生龟裂，在进行过充电特性试验中，可承受住过充电时的发热所引起的膨胀应力，铜箔不会产生龟裂。
附图说明
图1为本发明铜箔制备工艺流程流程图；
图2为6微米锂电铜箔SEM图片(放大2000倍)；
图3为8微米锂电铜箔SEM图片(放大2000倍)。
具体实施方式
下面结合图1通过具体实施例对本发明做进一步说明：
实施例1，所用的添加剂包括晶粒细化剂，所述晶粒细化剂为GISS(聚乙烯亚胺衍生物)、HP(醇硫基丙烷磺酸钠)、P(聚乙二醇)、N(乙撑硫脲)的水溶液，其中，水溶液中GISS浓度为0.9mL/L(0.7～1.0mL/L之间均可)，HP浓度为17g/L，P的浓度为4g/L，N的浓度为1.7g/L，Cl-的浓度为25ppm(20～30ppm之间均可)。
具体制备过程包括如下步骤：
(1)电解液制备：将纯度为99.95％的高纯铜线在溶铜罐中加热溶解(溶铜罐中加入硫酸和热水并鼓入空气)生成硫酸铜电解液；
(2)电解铜箔制备：将步骤(1)制得的硫酸铜电解液依次通过硅藻土过滤器、袋式过滤器、精密滤器过滤后进入高位槽，在高位槽中加入制备好的添加剂，并送入生箔机中进行电解生箔，添加剂的添加量为每立方米硫酸铜电解液加入0.3～0.4L添加剂，添加速度为5～6L/h；电解生箔的工艺参数为：铜离子浓度90g/L(85～100g/L之间均可)，硫酸浓度为100g/L(95～105g/L之间均可)，GISS浓度为0.9mL/L(0.7～1.0mL/L之间均可)，HP浓度为17g/L，P的浓度为4g/L，N的浓度为1.7g/L和Cl-的浓度为25ppm(20～30ppm之间均可)，电解温度为51～53℃。
(3)将步骤(2)制得的铜箔通过防氧化液(防氧化液组成为：葡萄糖浓度为2.4-3.66g/L，苯并三氮唑浓度为0.8～1.2g/L，硅烷偶联剂浓度为0.003～0.008L/L的水溶液，pH值为2～3，光、毛面电流都为1.5～2.5A，烘箱温度为20℃)处理即获得成品电解铜箔试样。
采用CMT4503微米控制电子万能试验机检测制备所得电解铜箔试样在不同温度下的延伸率，具体参数如下表所示：
Figure GDA0002539848210000041
铜箔的铜箔表面SEM图如图2和图3所示，结合上表可知，制得的铜箔具有比行业标准更好的抗拉强度和延伸率。
以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (6)

1.一种制备高温高延伸率动力电池用电解铜箔的方法，其特征在于：按以下步骤进行，
(1)电解液制备：将高纯铜线在溶铜罐中加热溶解生成硫酸铜电解液；
(2)电解铜箔制备：将步骤(1)制得的硫酸铜电解液过滤后进入高位槽，往高位槽中加入添加剂，并送入生箔机中进行电解生箔；
(3)将步骤(2)制得的铜箔通过防氧化液处理即获得成品电解铜箔；
所述添加剂包括晶粒细化剂，所述晶粒细化剂为聚乙烯亚胺衍生物、醇硫基丙烷磺酸钠、聚乙二醇和乙撑硫脲的水溶液；
形成晶粒细化剂的水溶液中聚乙烯亚胺衍生物浓度为0.7～1.0mL/L，醇硫基丙烷磺酸钠浓度为17g/L，聚乙二醇的浓度为4g/L，乙撑硫脲的浓度为1.7g/L，Cl-的浓度为20～30ppm。
2.根据权利要求1所述的制备高温高延伸率动力电池用电解铜箔的方法，其特征在于：在步骤(1)中，将纯度为99.95％的高纯铜线在溶铜罐中加热溶解，溶解时往溶铜罐中加入硫酸和热水并鼓入空气，溶解生成硫酸铜电解液。
3.根据权利要求1所述的制备高温高延伸率动力电池用电解铜箔的方法，其特征在于：在步骤(2)中，将步骤(1)制得的硫酸铜电解液依次通过硅藻土过滤器、袋式过滤器、精密滤器过滤后进入高位槽，而添加剂的添加量为每立方米硫酸铜电解液加入0.3～0.4L添加剂，添加速度为5～6L/h。
4.根据权利要求1所述的制备高温高延伸率动力电池用电解铜箔的方法，其特征在于：在步骤(2)中，电解生箔的工艺参数为：铜离子浓度85～100g/L，硫酸浓度为95～105g/L，聚乙烯亚胺衍生物浓度为0.7～1.0mL/L，醇硫基丙烷磺酸钠浓度为17g/L，聚乙二醇的浓度为4g/L，乙撑硫脲的浓度为1.7g/L，Cl-的浓度为20～30ppm，电解温度为51～53℃。
5.根据权利要求1所述的制备高温高延伸率动力电池用电解铜箔的方法，其特征在于：所述防氧化液组成为：葡萄糖浓度为2.4-3.66g/L，苯并三氮唑浓度为0.8～1.2g/L，硅烷偶联剂浓度为0.003～0.008L/L的水溶液，pH值为2～3，光、毛面电流都为1.5～2.5A，烘箱温度为20℃。
6.一种用于制备高温高延伸率动力电池用电解铜箔的添加剂，其特征在于：该添加剂包括晶粒细化剂，所述晶粒细化剂为聚乙烯亚胺衍生物、醇硫基丙烷磺酸钠、聚乙二醇、乙撑硫脲的水溶液，其中，水溶液中聚乙烯亚胺衍生物浓度为0.7～1.0mL/L，醇硫基丙烷磺酸钠浓度为17g/L，聚乙二醇的浓度为4g/L；乙撑硫脲的浓度为1.7g/L，Cl-的浓度为20～30ppm。
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