CN110359066A - 锂离子电池用超薄双面光电解铜箔及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了锂离子电池用超薄双面光电解铜箔及其制备方法和应用,它包括:(1)、溶铜制液:将经过退火除去杂质后的原材料铜杆加入到溶铜罐中,加入高纯水和稀硫酸并鼓入空气使其溶解生成硫酸铜电解液;(2)、电解制箔:将上述处理好的硫酸铜电解液经过滤后送至净液槽,在净液槽中按比例添加添加剂,然后将添加有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;(3)、防氧化和切边处理:将上述电解出来的铜箔经常规的防氧化和切边处理后获得半成品。本发明的有益效果是制备的电解铜箔名义厚度、单位面积重量、铜萡毛面Rz粗糙度、毛面亮度、抗拉强度、抗氧化性都符合要求,可以大批量生产,尤其适合制备6μm~10μm超薄铜箔。

Description

锂离子电池用超薄双面光电解铜箔及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及电解铜箔技术领域,尤其涉及锂离子电池用超薄双面光电解铜箔及其制备方法和应用。
背景技术
电解铜箔是电子行业的重要基础材料之一,在电子行业应用广泛。随着电动汽车行业的快速发展,锂电池的需求迅速增加,铜箔作为锂电池负极集流器的主要材料,其性能对锂电池性能起着极其重要的作用。锂电池生产厂家对于铜箔的性能需求不断提高。由于双面光电解铜箔的特性使得其生产困难,尤其超薄6μm~10μm的生产,极易产生撕边且超过300米后收卷有鱼鳞纹缺陷,生产工艺的正常控制十分不易。因此要保证整个6μm~10μm生产系统的稳定性,就需要摸索出适合6μm~10μm超薄铜箔的生产工艺,解决影响6μm~10μm正常生产的问题。
中国发明专利公开号CN109750334A公开了一种6μm双光高抗拉电解铜箔用添加剂及该电解铜箔的生产工艺,提供一种6μm双光高抗拉电解铜箔用添加剂,所述添加剂由浓度为5-10g/L的聚乙二醇水溶液、浓度为2-5g/L的FESS水溶液、浓度为4-8g/L的低分子胶水溶液和浓度为4-8g/L的聚二硫二丙烷磺酸钠水溶液组成,且在电沉积生成铜箔时,所述添加剂四种组分的水溶液分别按聚乙二醇为150-200mL/min,FESS为50-100mL/min,低分子胶为50-100mL/min,聚二硫二丙烷磺酸钠为150-200mL/min的流量加入到硫酸铜电解液中,且硫酸铜电解液的硫酸铜电解液的上液流量为40-60m3/h;在铜箔高温抗拉达到500MPa以上后,延伸率也保持在4%以上。但该工艺并未提到生产铜箔的关键指标名义厚度、单位面积重量如何。另外现有的电解铜箔制备工艺中浆料与铜箔接触性差,导电率变小,导致锂电池放电循环寿命短,过充电时容易断裂。
发明内容
现有的锂离子电池用超薄双面光电解铜箔生产工艺得到的成品关键性能指标不能满足要求,申请人经过对电解铜箔的各项工艺参数的不断调整,最后得出符合关键指标要求的成品,这期间付出了大量的创造性劳动,经过检索也未见类似的通过工艺参数的控制来制备符合要求的电解铜箔的报道。
本发明还针对电解铜箔制备工艺中浆料与铜箔接触性差,导电率变小,导致锂电池放电循环寿命短,过充电时容易断裂的问题提出了解决方法,通过控制电解铜箔的表面粗糙度等参数得到了析出面非常平滑的电解铜箔。
本发明的技术方案是:锂离子电池用超薄双面光电解铜箔的制备方法,它包括以下步骤:(1)、溶铜制液:将经过退火除去杂质后的原材料铜杆加入到溶铜罐中,加入高纯水和稀硫酸并鼓入空气在40°C-80°C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含量60g/L—100g/L、硫酸浓度80g/L—150g/L、氯离子含量10ppm-50ppm,电流为20000A—35000A,电解液温度为50°C-60°C;(2)、电解制箔:将上述处理好的硫酸铜电解液经过滤后送至净液槽,在净液槽中按比例添加添加剂,然后将添加有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;(3)、防氧化和切边处理:将上述电解出来的铜箔经常规的防氧化和切边处理后获得半成品。
上述方案中所述步骤(2)中的添加剂为整平剂和晶粒细化剂。
锂离子电池用超薄双面光电解铜箔,由上述方案制备而成。
锂离子电池用超薄双面光电解铜箔,其表面粗糙度Ra小于0.3μm,微观不平度十个点高度Rz不大于3.0μm,表面粒径为0.5μm,底层表面凸起的峰间距为2μm。
锂离子电池用超薄双面光电解铜箔的制备方法的应用,它用于制备6μm~10μm电解铜箔。
本发明的有益效果是制备的电解铜箔名义厚度、单位面积重量、铜箔毛面Rz光面Ra粗糙度、毛面亮度、抗拉强度、抗氧化性都符合要求,可以大批量生产,尤其适合制备6μm~10μm超薄铜箔。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
实施例1:锂离子电池用超薄双面光电解铜箔的制备方法,它包括以下步骤:(1)、溶铜制液:将经过退火除去杂质后的原材料铜杆加入到溶铜罐中,加入高纯水和稀硫酸并鼓入空气在40°C-80°C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含量60g/L—100g/L、硫酸浓度80g/L—150g/L、氯离子含量10ppm-50ppm,电流为20000A—35000A,电解液温度为50°C-60°C;(2)、电解制箔:将上述处理好的硫酸铜电解液经过滤后送至净液槽,在净液槽中按比例添加添加剂,然后将添加有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;(3)、防氧化和切边处理:将上述电解出来的铜箔经常规的防氧化和切边处理后获得半成品。经分析,该实验铜箔测试各项性能全部达到要求,收卷无起折现象,具体数据见表1。
表1
参考例1:1)溶铜制液:将经过退火除去杂质后的原材料铜杆加入到溶铜罐中,加入高纯水和稀硫酸并鼓入空气在40℃—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含量、硫酸浓度、氯离子含量及温度指标达到规定范围;
2)电解制箔:将上述处理好的硫酸铜电解液经过滤后送至净液槽,在净液槽中按比例添加添加剂,然后将添加有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;
3)防氧化和切边处理:将上述电解出来的铜箔经常规的防氧化和切边处理后获得半成品,再经过仪器测试各项性能。
步骤1中调节硫酸铜电解液中的铜离子含量为40g/L—50g/L,H2S04浓度 70g/L—80g/L,氯离子含量 5ppm—10ppm,温度40℃— 45℃。
步骤2中电解制箔的工艺条件为电流为28000A—30000A,经分析,该实验铜箔测试各项性能有5项未达到要求,且收卷有起折现象,见表2。
表2
参考例2:1)溶铜制液:将经过退火除去杂质后的原材料铜杆加入到溶铜罐中,加入高纯水和稀硫酸并鼓入空气在40℃—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含量、硫酸浓度、氯离子含量及温度指标达到规定范围;
2)电解制箔:将上述处理好的硫酸铜电解液经过滤后送至净液槽,在净液槽中按比例添加添加剂,然后将添加有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;
3)在生箔机收卷处增加气缸式跟踪辊;
4)防氧化和切边处理:将上述电解出来的铜箔经常规的防氧化和切边处理后获得半成品,再经过仪器测试各项性能。
步骤1中调节硫酸铜电解液中的铜离子含量为50g/L—60g/L,H2S04浓度 80g/L—90g/L,氯离子含量10ppm—20ppm,温度45℃— 50℃。
步骤2中电解制箔的工艺条件为电流为25000A—28000A,经分析,该实验铜箔测试各项性能有2项未达到要求,且收卷500米有起折现象,具体数据见表3。
表3
通过实施例1和参考例1-2的对比,可以看出本发明通过对工艺参数的一系列调整,实现了铜箔关键指标的达成,证明了本发明对硫酸铜电解液的各项工艺参数的控制并非是经过有限次的实验可以得出的,是需要付出创造性劳动的。
申请人对超薄电解铜箔的缺陷进行了深入的研究,发现影响锂电池容量大小与充放电循环寿命的技术问题。发现超薄电解铜箔的表面粗糙度Ra小于0.3μm,微观不平度十个点高度Rz不大于3.0μm,表面粒径应为0.5μm的细小晶体粒子显露,底层表面凸起的峰间距在2μm时,析出面非常平滑。此时,浆料与铜箔接触性良好,导电率变大,成为锂电池充放电循环寿命理想的超薄电解铜箔。

Claims (5)

1.锂离子电池用超薄双面光电解铜箔的制备方法,其特征是:它包括以下步骤:(1)、溶铜制液:将经过退火除去杂质后的原材料铜杆加入到溶铜罐中,加入高纯水和稀硫酸并鼓入空气在40°C-80°C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含量60g/L—100g/L、硫酸浓度80g/L—150g/L、氯离子含量10ppm-50ppm,电流为20000A—35000A,电解液温度为50°C-60°C;(2)、电解制箔:将上述处理好的硫酸铜电解液经过滤后送至净液槽,在净液槽中按比例添加添加剂,然后将添加有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;(3)、防氧化和切边处理:将上述电解出来的铜箔经常规的防氧化和切边处理后获得半成品。
2.如权利要求1所述的锂离子电池用超薄双面光电解铜箔的制备方法,其特征是:所述步骤(2)中的添加剂为整平剂和晶粒细化剂。
3.锂离子电池用超薄双面光电解铜箔,其特征是:由权利要求1或2任一所述的锂离子电池用超薄双面光电解铜箔的制备方法制备而成。
4.如权利要求3所述的锂离子电池用超薄双面光电解铜箔,其特征是:其表面粗糙度Ra小于0.3μm,微观不平度十个点高度Rz不大于3.0μm,表面粒径为0.5μm,底层表面凸起的峰间距为2μm。
5.如权利要求1所述的锂离子电池用超薄双面光电解铜箔的制备方法的应用,其特征是:它用于制备6~10μm电解铜箔。
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