CN111270273A

CN111270273A - 高抗拉电解铜箔用添加剂及制备高抗拉电解铜箔的工艺

Info

Publication number: CN111270273A
Application number: CN202010112680.1A
Authority: CN
Inventors: 朱若林; 宋言; 简志超; 彭永忠
Original assignee: Jiangxi Copper Corp Ltd
Current assignee: Jiangxi Copper Corp; Jiangxi Copper Corp Ltd
Priority date: 2020-02-24
Filing date: 2020-02-24
Publication date: 2020-06-12

Abstract

本发明属于电解铜箔技术领域，涉及一种电解铜箔用添加剂及制备高抗拉锂电铜箔的工艺。所述添加剂包括：每升A水溶液含胶原蛋白5‑10g/L，每升B水溶液含3‑巯基1‑丙磺酸钠和/或二甲基‑二硫羰基丙烷磺酸钠1‑8g/L，每升C水溶液含2‑巯基苯骈咪唑丙烷磺酸钠1‑10g/L和羟乙基纤维素5‑20g/L。在电解生箔过程中，依次向硫酸铜电解液中加入上述的电解铜箔用添加剂，得到铜箔厚度≤8μm，常温抗拉强度≥450MPa，延伸率3‑8％，粗糙度Rz≤2.0μm，光亮度100‑400单位光泽，翘曲≤8mm。该添加剂可有效提高电解铜箔的抗拉强度，在生产中较好控制，生产出来的电解铜箔抗拉强度大于450MPa。

Description

高抗拉电解铜箔用添加剂及制备高抗拉电解铜箔的工艺

技术领域

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制备锂离子电池用高抗拉电解铜箔的生产工艺

背景技术

电解铜箔具有良好的导电性，常被用作锂离子电池的负极集流体材料。随着锂离子电池产业的迅猛发展，对电解铜箔的供给需求和性能需求不断提高。电解铜箔抗拉强度较低时易使电极尺寸稳定性和平整性变差，易产生铜箔断裂，导致负极材料成品率下降，影响电池容量、内阻及寿命。

制备同时具备双面光、高抗拉和低翘曲特性的高性能锂离子电池用电解铜箔对添加剂配比和工艺条件都提出了更高的要求。一般情况下，不同添加剂种类和含量存在交互作用，都会直接影响高抗拉锂电铜箔质量，而且往往当电解铜箔的抗拉强度显著提高后会导致电解铜箔翘曲严重。目前大多数厂家使用进口的添加剂，对具体添加剂的种类和配比不清楚，而进口添加剂价格昂贵、供货周期长，提升了生产成本且不利于企业改善产品性能。因此需要研发出合适的复配添加剂制备出高抗拉低翘曲的电解铜箔，提升企业竞争力。

发明内容

本发明的目的在于针对常规锂电铜箔抗拉强度偏低的问题，提供一种电解铜箔用添加剂，该添加剂可有效提高电解铜箔的抗拉强度，在生产中较好控制，生产出来的电解铜箔抗拉强度大于450MPa。

本发明另一个目的在于提供一种采用上述添加剂，制备8μm和6μm高抗拉锂离子电池用电解铜箔生产工艺。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高抗拉电解铜箔用添加剂，该添加剂含有光亮剂3-巯基1-丙磺酸钠或二甲基-二硫羰基丙烷磺酸钠、2-巯基苯骈咪唑丙烷磺酸钠、工业胶原蛋白、羟乙基纤维素等。该添加剂由A、B、C三种水溶液组成，其中A水溶液含胶原蛋白5-10g/L，B水溶液含3-巯基1-丙磺酸钠和/或二甲基-二硫羰基丙烷磺酸钠1-8g/L，C水溶液含羟乙基纤维素5-20g/L、2-巯基苯骈咪唑丙烷磺酸钠1-10g/L。在电解生箔过程中，依次向硫酸铜电解液中加入上述的电解铜箔用添加剂，其中A、B、C三种水溶液的流量分别为50-100mL/min、150-200mL/min和100-200mL/min。

优选的，所述胶原蛋白分子量为1500-6000。

所述制备锂离子电池用高抗拉电解铜箔的生产工艺，包括溶铜造液、生箔和防氧化工序。其特征在于：电解液是循环利用的，在电解生箔步骤，向电解液中加入上述的电解铜箔用添加剂。

溶铜造液过程如下：将除杂后的原材料细铜线加入到含有稀硫酸的溶铜罐中，用鼓风机从溶液底部鼓入空气使其溶解生成硫酸铜电解液，调节硫酸铜电解液中铜离子含量为70-100g/L，硫酸含量为90-130g/L，氯离子含量为10-50mg/L及温度为45-60℃。

电解生箔时控制电流密度为50-80A/dm²，钛阴极辊转速为5-10m/min。

将上述电解出来的铜箔采用常规的防氧化处理。

本发明产生的有益效果是：由于采用上述技术方案，本发明采用添加剂可有效提高电解铜箔的抗拉强度，同时降低铜箔翘曲程度且在生产中较好控制。本发明涉及的电解铜箔制备工艺简单，制备的电解铜箔厚度≤8μm，常温抗拉强度≥450MPa，延伸率3-8％，粗糙度Rz≤2.0μm，光亮度100-400单位光泽，翘曲≤8mm。

附图说明

图1为本发明实施例1超低轮廓度电解铜箔毛面扫描电子显微镜照片(放大1000倍)。

图2为本发明实施例2超低轮廓度电解铜箔毛面扫描电子显微镜照片(放大1000倍)。

图3为本发明实施例3超低轮廓度电解铜箔毛面扫描电子显微镜照片(放大1000倍)。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，从而使本发明的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚。但本发明的保护范围并不局限于下列实施例。

本发明一种高抗拉电解铜箔用添加剂，所述添加剂包括A水溶液、B水溶液和C水溶液；

其中，每升所述A水溶液为含胶原蛋白5-10g/L；

每升所述B水溶液为含3-巯基1-丙磺酸钠和/或二甲基-二硫羰基丙烷磺酸钠1-8g/L；

每升所述C水溶液为含羟乙基纤维素5-20g/L、2-巯基苯骈咪唑丙烷磺酸钠1-10g/L。

所述含胶原蛋白的分子量为1500-6000。

本发明的另一目的是提供一种使用上述的添加剂制备高抗拉电解铜箔的工艺，该工艺具体包括以下步骤：

S1)制备硫酸铜电解液；

S2)对S1)制备得到的硫酸铜电解液进行调节；

S3)将S2)处理后硫酸铜电解液和添加剂同时加入电解槽中，通电进行电沉积，得到高抗拉电解铜箔。

所述S2)中硫酸铜电解液中铜离子含量为70-100g/L，硫酸含量为90-140g/L，氯离子含量为10-50mg/L，电解液温度为45-60℃。

所述S3)中生箔机中硫酸铜电解液流量为40-70m³/h。

所述S3)中添加剂的加入量为：A水溶液流量为：50-100mL/min、B水溶液流量为：150-200mL/min、C水溶液流量为：100-200mL/min。

所述S3)中电沉积的电流密度为50-80A/dm²，钛阴极辊转速为5-10m/min。

所述高抗拉电解铜箔的厚度≤8μm，常温抗拉强度≥450MPa，延伸率3-8％，粗糙度Rz≤2.0μm，光亮度100-400单位光泽，翘曲≤8mm。

所述工艺还包括：S4)将S3)得到高抗拉电解铜箔进行防氧化处理。

实施例1

一种高抗拉电解铜箔用添加剂，该添加剂由A、B、C三种水溶液组成，其中A水溶液含胶原蛋白5g/L，B水溶液含3-巯基1-丙磺酸钠1g/L和二甲基-二硫羰基丙烷磺酸钠2g/L，C水溶液含羟乙基纤维素8g/L、2-巯基苯骈咪唑丙烷磺酸钠5g/L。在电解生箔过程中，依次向硫酸铜电解液中加入上述的电解铜箔用添加剂，其中A、B、C三种水溶液的流量分别为80mL/min、160mL/min和100mL/min。所述胶原蛋白分子量为4000-6000。

所述制备锂离子电池用高抗拉电解铜箔的生产工艺，包括溶铜造液、生箔和防氧化工序。工艺中：电解液可以循环利用的，在电解生箔步骤，向电解液中加入上述的电解铜箔用添加剂。

溶铜造液过程如下：将除杂后的原材料细铜线加入到含有稀硫酸的溶铜罐中，用鼓风机从溶液底部鼓入空气使其溶解生成硫酸铜电解液，调节硫酸铜电解液中铜离子含量为90g/L，硫酸含量为120g/L，氯离子含量为30mg/L及温度为50-53℃。

电解生箔时控制电流密度为60A/dm²，钛阴极辊转速为7m/min。

将上述电解出来的铜箔采用常规的防氧化处理；剩余的电解液是可以循环利用的。

实施例2

一种高抗拉电解铜箔用添加剂，该添加剂由A、B、C三种水溶液组成，其中A水溶液含胶原蛋白10g/L，B水溶液含二甲基-二硫羰基丙烷磺酸钠5g/L，C水溶液含羟乙基纤维素5g/L、2-巯基苯骈咪唑丙烷磺酸钠4g/L。在电解生箔过程中，依次向硫酸铜电解液中加入上述的电解铜箔用添加剂，其中A、B、C三种水溶液的流量分别为50mL/min、160mL/min和150mL/min。

优选的，所述胶原蛋白分子量为4000-6000。

溶铜造液过程如下：将除杂后的原材料细铜线加入到含有稀硫酸的溶铜罐中，用鼓风机从溶液底部鼓入空气使其溶解生成硫酸铜电解液，调节硫酸铜电解液中铜离子含量为100g/L，硫酸含量为120g/L，氯离子含量为20mg/L及温度为50-53℃。

电解生箔时控制电流密度为60A/dm²，钛阴极辊转速为7m/min。

将上述电解出来的铜箔采用常规的防氧化处理。

实施例3

一种高抗拉电解铜箔用添加剂，该添加剂由A、B、C三种水溶液组成，其中A水溶液含胶原蛋白10g/L，B水溶液含3-巯基1-丙磺酸钠8g/L，C水溶液含羟乙基纤维素10g/L、2-巯基苯骈咪唑丙烷磺酸钠4g/L。在电解生箔过程中，依次向硫酸铜电解液中加入上述的电解铜箔用添加剂，其中A、B、C三种水溶液的流量分别为50mL/min、200mL/min和100mL/min。

优选的，所述胶原蛋白分子量为1500-3000。

溶铜造液过程如下：将除杂后的原材料细铜线加入到含有稀硫酸的溶铜罐中，用鼓风机从溶液底部鼓入空气使其溶解生成硫酸铜电解液，调节硫酸铜电解液中铜离子含量为100g/L，硫酸含量为120g/L，氯离子含量为50mg/L及温度为50-53℃。

电解生箔时控制电流密度为55A/dm²，钛阴极辊转速为8m/min。

将上述电解出来的铜箔采用常规的防氧化处理。

实施例1-3的电解铜箔的性能测试结果如下表：

以上对本申请实施例所提供的一种高抗拉电解铜箔用添加剂及制备高抗拉电解铜箔的工艺，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。

Claims

1.一种高抗拉电解铜箔用添加剂，其特征在于，所述添加剂包括A水溶液、B水溶液和C水溶液；

其中，每升所述A水溶液中的胶原蛋白的含量5-10g/L；

每升所述B水溶液中包括含3-巯基1-丙磺酸钠1-10g/L和/或二甲基-二硫羰基丙烷磺酸钠1-8g/L；

每升C水溶液中包括含羟乙基纤维素5-20g/L和2-巯基苯骈咪唑丙烷磺酸钠1-10g/L。

2.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述胶原蛋白的分子量为1500-6000。

3.一种使用如权利要求1或2所述的添加剂制备高抗拉电解铜箔的工艺，其特征在于，该工艺具体包括以下步骤：

S1)制备硫酸铜电解液；

S2)对S1)制备得到的硫酸铜电解液进行调节，并进行加热；

S3)将S2)处理后硫酸铜电解液和添加剂同时加入电解槽中，同时通电进行电沉积，得到高抗拉电解铜箔。

4.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，所述S2)中调节硫酸铜电解液中铜离子含量为70-100g/L，硫酸含量为90-140g/L，氯离子含量为10-50ppm，电解液加热温度为45-60℃。

5.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，所述S3)中硫酸铜电解液的加入流量为40-70m³/h。

6.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，所述S3)中添加剂的加入量为：A水溶液流量为：50-100mL/min、B水溶液流量为：150-200mL/min、C水溶液流量为：100-200mL/min。

7.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，所述S3)中电沉积的电流密度为50-80A/dm²，钛阴极辊转速为5-10m/min。

8.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，所述高抗拉电解铜箔的厚度≤8μm，常温抗拉强度大于等于450MPa，延伸率3-8％，粗糙度Rz≤2.0μm，光亮度100-400单位光泽，翘曲≤8mm。

9.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，所述工艺还包括：S4)将S3)得到高抗拉电解铜箔进行防氧化处理。

10.一种高抗拉电解铜箔，其特征在于，所述高抗拉电解铜箔采用如权利要求3-9所述的任意一项的工艺制备得到。