CN110923755A - 一种锂电铜箔表面防氧化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂电铜箔的表面防氧化工艺，所述表面防氧化工艺在防氧化槽中进行，包括：（1）初始防氧化液的配制：所述初始防氧化液由铬酐、葡萄糖和水混合而成，其中，铬酐和葡萄糖的质量比为铬酐：葡萄糖粉=1:3~1:5，葡萄糖在所述初始防氧化液中的浓度为1.5~2.7g/L；（2）防氧化电镀参数控制：所述锂电铜箔浸入所述初始防氧化液后，控制如下参数直至结束：防氧化液的循环流量为1.8~2.5 m3/h，温度为32~34℃，pH为5~6，六价铬的浓度为0.5~0.7g/L。本发明工艺处理后的锂电铜箔，抗氧化性好，同时单面铬含量低。
Description
技术领域
本发明涉及电化学领域，具体来说，涉及一种锂电铜箔表面防氧化工艺
背景技术
电解铜箔是锂离子电池负极的核心材料，铜箔的质量对负极制作工艺和锂电池性能有重要影响。锂电铜箔一般通过电解法制备。在电解槽下卷后，铜箔如果长存放时间其表面会氧化，高温、湿气等都会加速铜箔氧化。因此，要对铜箔表面进行防氧化处理。现有技术一般在铜箔的两面通过化学法或电解法镀上以锌和铬为主的防氧化膜，使铜箔和空气隔绝，达到抗氧化的目的。其中含铬防氧化工艺简单，原料价廉，且生成的含铬防氧化膜隔绝空气效果好，抗高温能力强。因此，目前最常见的是采用六价铬（铬酸或其盐）对铜箔表面进行防氧化处理。但是六价铬具有强致癌性，会给人体和环境造成严重危害。因此有必要开发出一种新的环境友好的锂电铜箔防氧化工艺。
发明内容
针对上述现有技术的不足本发明提供一种新的锂电铜箔表面防氧化处理工艺。该工艺环境友好；通过所述表面防氧化处理工艺后，锂电铜箔表面具有良好的抗氧化性，且镀铬量极低（单面镀铬量＜3mg/m2）。
为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：
一种锂电铜箔的表面防氧化工艺，所述表面防氧化工艺在防氧化槽中进行，包括：
（1）初始防氧化液的配制
所述初始防氧化液由铬酐、葡萄糖和水混合而成，其中，铬酐和葡萄糖的质量比为铬酐：葡萄糖粉=1:3~1:5，葡萄糖在所述初始防氧化液中的浓度为1.5~2.7g/L；
（2）防氧化电镀参数控制；
所述锂电铜箔浸入所述初始防氧化液后，控制如下参数直至结束：
防氧化液的循环流量为1.8~2.5 m3/h，温度为32~34℃，pH为5~6，六价铬的浓度为0.5~0.7g/L。
优选地，在所述初始防氧化液中，铬酐和葡萄糖的质量比为铬酐:葡萄糖=1:3.2。
优选地，在所述初始防氧化液中，所述葡萄糖的浓度为2.0g/L。
优选地，所述防氧化液的循环流量为2m3/h。
优选地，用氢氧化钾或氢氧化钠控制防氧化液的pH值。
更优选的，用质量百分比浓度10%~15%的氢氧化钾水溶液控制防氧化液的pH值。
还优选地，所述防氧化电镀的电流为4~6A。
本发明还有一个目的在于提供一种经过上述表面防氧化工艺处理后的锂电铜箔。
本说明书中，如果没有特殊说明，所述“水”为去除了氯离子的自来水，如电解法制的纯水（电解纯水）。
经过本发明提供的锂电铜箔表面防氧化工艺处理，锂电铜箔在150℃15min抗氧化性达到标准要求。另外，传统防氧化工艺处理后锂电铜箔表面铬含量一般在5.8 mg/m2左右。而本发明所述工艺，初始防氧化液中铬酐的浓度仅为约0.6 g/L，经过本发明提供的工艺处理后，铜箔表面铬含量小于3mg/m2，显著低于传统表面防氧化工艺处理后的锂电铜箔。因此，本发明所述锂电铜箔表面防氧化工艺一方面能够显著减少铬酐的用量，另一方面因锂电铜箔表面铬量的降低而提高了铜箔在使用过程中的安全性，减轻对操作人员健康和环境的危害，从而有利于保护环境和生产企业的持续发展。
附图说明
下面结合附图对本发明做详细的说明。
图1的结构示意图示出的是进行电解铜箔表面防氧化处理的设备，其中：
1：钛辊；2：剥离辊；3：铜箔；4：钝化导电辊；5：烘箱；6：过渡辊；7：收卷辊：8：阳极槽；9：防氧化槽。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步说明。显然，下述实施例仅用于说明本发明，不能用于限定本发明的范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
下述实施例中所用的仪器、设备，如果没有特殊说明，均是本领域常用的仪器、设备。各实施例中所用的试剂、原料等，如果没有特殊说明，均可以通过商业渠道购买得到。
实施例1 一种锂电铜箔表面防氧化工艺
在本实施例中，锂电铜箔通过电解法生成，电解生铜和防氧化处理连续进行，整个生产过程在中型电解系统中进行。所述中型电解系统的结构示意图见图1所示。阳极槽8中的电解液循环系统为30立方米，阴极辊为钛辊1，安装在阳极槽8中，在通电（外加电流25KA）的情况下，通过电解生成的铜箔卷覆在钛辊1上，锂电铜箔以5.2m/min的运行速度，以反向剥离顺序通过剥离辊2和钝化导电辊4（钝化电流5A，电压4.8 V）进入防氧化槽9，再经过烘箱5烘干，最后经过渡辊6和收卷辊7，经过表面防氧化处理后具有镀铬层的铜箔便生产出来了。
阳极槽中的电解液为含有铜离子和添加剂的酸性溶液，按照本领域常规方法配制。即：以电解铜或者铜线铜杆为原料（铜含量大于99.9％）与硫酸等经过化学反应，再加入必要的添加剂制成的溶液。
其中，初始防氧化液的组成和制备方法为：
按照铬酐和葡萄糖的质量比为铬酐：葡萄糖=1:3.2，称取铬酐0.6846kg，葡萄糖粉2.1kg，中将铬酐和葡萄糖粉转移至体积为1050L的配制罐中，加满电解纯水，混合均匀，使葡萄糖在所述初始防氧化液中的浓度为2.0g/L，即得所述初始防氧化液。
将所述初始防氧化液转移入防氧化槽9中，将电解液转移至阳极槽8中，接通电源，钛辊的外加电流为25KA，钝化导电辊的外加电流（即防氧化电镀的电流）为5A，电压为4.8V。自锂电铜箔开始进入防氧化槽起，控制防氧化液的循环流量为2m3/h，温度为32~34℃，六价铬的浓度为0.5~0.7g/L，用10%（w/w）氢氧化钾水溶液保持pH为5~6，直至生产结束。
按照上述工艺进行100次中试生产，得到的锂电铜箔在150℃10min抗氧化性均合格（根据SJT11483-2014收载的方法测定，测试条件由标准规定的140℃15min提升到更严苛的150℃10min），单面铬含量均小于3mg/m2。现随机抽取10组数据示于表1。
表1 随机抽取的10组数据
表1的数据示出，经过本发明工艺处理后的锂电铜箔，具有优良的高温防氧化性，且单面镀铬量保持在低水平。
实施例2 一种锂电铜箔表面防氧化工艺
本实施例所述的锂电铜箔表面防氧化工艺，在实施例1所述的设备中进行，工艺和过程基本与实施例1相同，不同之处在于所述防氧化液的循环流量为1.8 m3/h。
经本实施例所述工艺处理后得到的锂电铜箔，经检测150℃10min抗氧化性合格，毛面铬含量为2.0~2.2mg/m2，光面铬含量为1.9~2.1mg/m2。
实施例3 一种锂电铜箔表面防氧化工艺
本实施例所述的锂电铜箔表面防氧化工艺，在实施例1所述的设备中进行，工艺和过程基本与实施例1相同，不同之处在于所述防氧化液的循环流量为2.5 m3/h。
经本实施例所述工艺处理后得到的锂电铜箔，经检测150℃10min抗氧化性合格，毛面铬含量为2.5~2.8mg/m2，光面铬含量为2.2~2.6mg/m2。
对比例1 一种锂电铜箔表面防氧化工艺
本实施例所述的锂电铜箔表面防氧化工艺，在实施例1所述的设备中进行，工艺和过程基本与实施例1相同，不同之处在于所述初始防氧化液中，铬酐和葡萄糖的质量比为铬酐:葡萄糖=1:5.5,葡萄糖在初始防氧化液中的浓度为2g/L。
经本对比例所述工艺处理后得到的锂电铜箔，经检测150℃10min抗氧化性不稳定，无法达到检测合格率100%；光面铬含量为0.8~1.1mg/m2，毛面铬含量为0.9~1.3mg/m2。
对比例2 一种锂电铜箔表面防氧化工艺
本实施例所述的锂电铜箔表面防氧化工艺，在实施例1所述的设备中进行，工艺和过程基本与实施例1相同，不同之处在于所述初始防氧化液中，铬酐和葡萄糖的质量比为铬酐:葡萄糖=1:2,葡萄糖在初始防氧化液中的浓度为2g/L。
经本对比例所述工艺处理后得到的锂电铜箔，经检测150℃10min抗氧化性不稳定，无法达到检测合格率100%；光面铬含量为4.1~4.4mg/m2，毛面铬含量为4.2~4.7 mg/m2。
对比例3 一种锂电铜箔表面防氧化工艺
本实施例所述的锂电铜箔表面防氧化工艺，在实施例1所述的设备中进行，工艺和过程基本与实施例1相同，不同之处在于所述防氧化液的循环流量为1.5 m3/h。
经本对比例所述工艺处理后得到的锂电铜箔，经检测150℃10min抗氧化性不稳定，无法达到检测合格率100%；光面铬含量为1.2~1.5mg/m2，毛面铬含量为1.3~1.7 mg/m2。
对比例4 一种锂电铜箔表面防氧化工艺
本实施例所述的锂电铜箔表面防氧化工艺，在实施例1所述的设备中进行，工艺和过程基本与实施例1相同，不同之处在于所述防氧化液的循环流量为3.0 m3/h。
经本对比例所述工艺处理后得到的锂电铜箔，经检测150℃10min抗氧化性不稳定，无法达到检测合格率100%；光面铬含量为4.5~4.9mg/m2，毛面铬含量为4.7~5.1mg/m2。
对比例5 一种锂电铜箔表面防氧化工艺
本实施例所述的锂电铜箔表面防氧化工艺，在实施例1所述的设备中进行，工艺和过程基本与实施例1相同，不同之处在于所述防氧化电镀的电流为3A。
经本对比例所述工艺处理后得到的锂电铜箔，经检测150℃10min抗氧化性不稳定，无法达到检测合格率100%；光面铬含量为0.5~1.1mg/m2，毛面铬含量为0.8~1.2 mg/m2。
对比例6 一种锂电铜箔表面防氧化工艺
本实施例所述的锂电铜箔表面防氧化工艺，在实施例1所述的设备中进行，工艺和过程基本与实施例1相同，不同之处在于所述防氧化电镀的电流为7A。
经本对比例所述工艺处理后得到的锂电铜箔，经检测150℃10min抗氧化性不稳定，无法达到检测合格率100%；光面铬含量为4.9~5.1mg/m2，毛面铬含量为5.1~5.3 mg/m2。
Claims (8)
1.一种锂电铜箔的表面防氧化工艺，所述表面防氧化工艺在防氧化槽中进行，包括：
（1）初始防氧化液的配制
所述初始防氧化液由铬酐、葡萄糖和水混合而成，其中，铬酐和葡萄糖的质量比为铬酐：葡萄糖粉=1:3~1:5，葡萄糖在所述初始防氧化液中的浓度为1.5~2.7g/L；
（2）防氧化电镀参数控制
所述锂电铜箔浸入所述初始防氧化液后，控制如下参数直至结束：
防氧化液的循环流量为1.8~2.5 m3/h，温度为32~34℃，pH为5~6，六价铬的浓度为0.5~0.7g/L。
2.根据权利要求1所述的表面防氧化工艺，其特征在于，在所述初始防氧化液中，铬酐和葡萄糖的质量比为铬酐:葡萄糖=1:3.2。
3.根据权利要求1或2所述的表面防氧化工艺，其特征在于，在所述初始防氧化液中，所述葡萄糖的浓度为2.0g/L。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的表面防氧化工艺，其特征在于，所述防氧化液的循环流量为2m3/h。
5.根据权利要求1所述的表面防氧化工艺，其特征在于，用氢氧化钾或氢氧化钠控制防氧化液的pH值。
6.根据权利要求5所述的表面防氧化工艺，其特征在于，用质量百分比浓度10%~15%的氢氧化钾水溶液控制防氧化液的pH值。
7.根据权利要求1所述的表面防氧化工艺，其特征在于，所述防氧化电镀的电流为4~6A。
8.一种经过权利要求1至7中任一项所述表面防氧化工艺处理后的锂电铜箔。
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Denomination of invention: A surface anti oxidation process for lithium battery copper foil Effective date of registration: 20231226 Granted publication date: 20210730 Pledgee: Jiujiang Bank Co.,Ltd. Pledgor: JIUJIANG DEFU TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980074569 |