CN112481661A - 一种细晶粒铜箔的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种细晶粒铜箔的制备方法，具体的，包括以下步骤：将纯度≥99.95%的阴极铜板或铜线加入含有硫酸的溶铜罐中，使用螺杆风机鼓入高温空气，将其溶解制备成硫酸铜溶液；溶铜罐中的硫酸铜溶液经过多级过滤进入到电解液罐中；向电解液罐里面加入添加剂，电解液罐上部连接有第一桶体、第二桶体、第三桶体和第四桶体，其分别盛放有光亮剂、走位剂、整平剂和润湿剂；将上述步骤中充分反应后的硫酸铜电解液输送到生箔机中进行电解生箔。铜箔晶粒细密均匀，铜箔的晶相占比可达50%以上，铜箔抗拉强度较高能达到500Mpa以上；铜箔制备方法操作简单，添加剂中各功能溶剂控制更加精准灵活，生产稳定性较高。
Description
技术领域
本发明涉及电解铜箔技术领域，具体来说，涉及一种细晶粒铜箔的制备方法。
背景技术
从锂电铜箔的产业链分布看，锂电铜箔主要用于锂电池的负极制造，最简单的锂离子电池由正极、负极、隔膜、电解液和正负集流体组成。铜箔或铝箔是锂离子电池的主要材料，其作用是将电池活性物质产生的电流汇集起来，以便形成较大的电流输出，铜箔由于导电性强、质地柔软、制造工艺成熟，性价比高，价格相对低等特点，成为了锂电子电池负极集流体的首选。
锂电池的生产工艺、成本和最终产品的性能都和铜箔的抗拉强度、伸长率、表面粗燥度、厚度均匀性及外观质量等因素有着密切的关系。通常情况下，在混合动力和纯电动汽车中，纯电动汽车配备更多的电池单元，仅采用铜箔的重量就可以达到10Kg以上，因此，减轻电池上铜箔的质量一方面能有效的减少使用铜箔的原材料成本，另一方面，在电池容量不变的情况下，使用更轻的铜箔能有效减少单体电池质量从而提高电池的能量密度。
目前市场降低铜箔质量的主流方式为减小铜箔的厚度，由于铜箔的轻薄化趋势，使得铜箔更需要提高抗拉强度，从电解铜箔的生产工艺分析，制造的铜箔晶粒越细密，晶相占比就会越高，其抗拉强度就越强。反知，目前很多铜箔抗拉强度不能满足锂电轻薄化发展需求，是因为制造工艺未能使铜箔晶粒更加细化。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种细晶粒铜箔的制备方法，通过多种添加剂的协同作用，获得晶粒细密均匀，力学性能优良的电解铜箔，以满足锂离子电池铜箔轻薄化发展趋势的需要，能够克服现有技术的上述不足。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种细晶粒铜箔的制备方法，具体的，包括以下步骤：
S1、将纯度≥99.95%的阴极铜板或铜线加入含有硫酸的溶铜罐中，使用螺杆风机鼓入高温空气，将其溶解制备成硫酸铜溶液；
S2、所述溶铜罐中的硫酸铜溶液经过多级过滤进入到电解液罐中；
S3、向所述电解液罐里面加入添加剂，所述电解液罐上部连接有第一桶体、第二桶体、第三桶体和第四桶体，其分别盛放有光亮剂、走位剂、整平剂和润湿剂；
S4、将所述步骤S3中充分反应后的硫酸铜电解液输送到生箔机中进行电解生箔。
进一步地，所述步骤S2中，硫酸铜溶液经过硅藻土过滤器进行粗滤，再经过保安精密过滤器进行精滤，取出溶液中杂质。
进一步地，所述步骤S3中，硫酸铜电解液中铜离子浓度为80-100g/L，硫酸的浓度为100-120 g/L。
进一步地， 所述光亮剂为含有硫的有机物，由聚二硫二丙烷磺酸钠和醇硫基丙烷磺酸钠混合而成，其聚二硫二丙烷磺酸钠配制浓度为60-70mL/L，醇硫基丙烷磺酸钠配制浓度为120-140mL/L，其混合到第一桶体后，加入至所述电解液罐的输送流量为3-4L/h。
进一步地，所述走位剂为含有聚乙烯醇或冠醚类的化合物，其配制浓度为30-40mL/L，至所述电解液罐的输送流量为4.5-5L/h。
进一步地，所述整平剂为含有明胶、胶原蛋白、聚乙烯亚胺或四氢噻唑硫酮中的一种或两种以上，其配制浓度为20-30g/L，加入至所述电解液罐的输送流量为2-3L/h。
进一步地，所述润湿剂为含有硫氮化合物的四氮化二硫或二氮化二硫的任意一种，其配制浓度为15-20mL/L，加入至所述电解液罐的输送流量为2-3L/h。
进一步地，所述步骤S4中，硫酸铜电解液的输送流量为40-60m³/h，所述硫酸铜电解液在进入所述生箔机时温度为50-60℃。
进一步地，所述生箔机的速率为4-6m/min，电流值为25KA-30KA。
本发明的有益效果：铜箔晶粒细密均匀，铜箔的晶相占比可达50%以上，铜箔抗拉强度较高能达到500Mpa以上；铜箔制备方法操作简单，添加剂中各功能溶剂控制更加精准灵活，生产稳定性较高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的一种细晶粒铜箔制备方法的工艺流程图；
图2是根据本发明实施例所述的铜箔各晶相占比示意图；
图3是根据本发明实施例所述的普通晶粒铜箔在扫描电镜下的示意图；
图4是根据本发明实施例所述的细晶粒铜箔在扫描电镜下的示意图。
图中：1、溶铜罐；2、电解液罐；3、生箔机；4、第一桶体；5、第二桶体；6、第三桶体；7、第四桶体。
具体实施方式
下面对本发明实施例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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，根据本发明实施例所述的一种细晶粒铜箔的制备方法，具体的，包括以下步骤：
S1、将纯度≥99.95%的阴极铜板或铜线加入含有硫酸的溶铜罐1中，使用螺杆风机鼓入高温空气，将其溶解制备成硫酸铜溶液；
S2、所述溶铜罐1中的硫酸铜溶液经过多级过滤进入到电解液罐2中；
S3、向所述电解液罐2里面加入添加剂，所述电解液罐2上部连接有第一桶体4、第二桶体5、第三桶体6和第四桶体7，其分别盛放有光亮剂、走位剂、整平剂和润湿剂；
S4、将所述步骤S3中充分反应后的硫酸铜电解液输送到生箔机3中进行电解生箔。
在本发明的一个具体实施例中，所述步骤S2中，硫酸铜溶液经过硅藻土过滤器进行粗滤，再经过保安精密过滤器进行精滤，取出溶液中杂质。
在本发明的一个具体实施例中，所述步骤S3中，硫酸铜电解液中铜离子浓度为80-100g/L，硫酸的浓度为100-120 g/L。
在本发明的一个具体实施例中， 所述光亮剂为含有硫的有机物，由聚二硫二丙烷磺酸钠和醇硫基丙烷磺酸钠混合而成，其聚二硫二丙烷磺酸钠配制浓度为60-70mL/L，醇硫基丙烷磺酸钠配制浓度为120-140mL/L，其混合到第一桶体4后，加入至所述电解液罐2的输送流量为3-4L/h。
在本发明的一个具体实施例中，所述走位剂为含有聚乙烯醇或冠醚类的化合物，其配制浓度为30-40mL/L，至所述电解液罐2的输送流量为4.5-5L/h。
在本发明的一个具体实施例中，所述整平剂为含有明胶、胶原蛋白、聚乙烯亚胺或四氢噻唑硫酮中的一种或两种以上，其配制浓度为20-30g/L，加入至所述电解液罐2的输送流量为2-3L/h。
在本发明的一个具体实施例中，所述润湿剂为含有硫氮化合物的四氮化二硫或二氮化二硫的任意一种，其配制浓度为15-20mL/L，加入至所述电解液罐2的输送流量为2-3L/h。
在本发明的一个具体实施例中，所述步骤S4中，硫酸铜电解液的输送流量为40-60m³/h，所述硫酸铜电解液在进入所述生箔机3时温度为50-60℃。
在本发明的一个具体实施例中，所述生箔机3的速率为4-6m/min，电流值为25KA-30KA。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
根据本发明所述的一种细晶粒铜箔的制备方法，将铜溶解制备成硫酸铜溶液，硫酸铜溶液经过多级过滤进入电解液罐，在电解液罐里面加入添加剂，将电解液罐中的硫酸铜输送到生箔机进行电解生箔。
硫酸铜溶液是经过硅藻土过滤器进行粗滤，再经过保安精密过滤器进行精滤，取出溶液中杂质及相关多余成分；
在过滤后的电解液中，加入电解铜箔的核心成分添加剂，添加剂的加入方法是通过不同的添加剂桶，将光亮剂、走位剂、整平剂、润湿剂等，按照特定浓度配制，并按照特定流量添加进入硫酸铜电解液；
将硫酸铜电解液输送到生箔机进行电解生箔，其生箔机设计的电流值为25KA-30KA，其电解生箔速率为4-6m/min，所制备铜箔标称厚度为5-12μm。
从图2所示，铜箔（111）晶相占比可达50%以上，铜箔抗拉强度较高能达到500Mpa以上；从图3和图4进行对比，经过本方法制的铜箔，图4的铜箔晶粒更加细密均匀。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。
Claims (9)
1.一种细晶粒铜箔的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将纯度≥99.95%的阴极铜板或铜线加入含有硫酸的溶铜罐（1）中，使用螺杆风机鼓入高温空气，将其溶解制备成硫酸铜溶液；
S2、所述溶铜罐（1）中的硫酸铜溶液经过多级过滤进入到电解液罐（2）中；
S3、向所述电解液罐（2）里面加入添加剂，所述电解液罐（2）上部连接有第一桶体（4）、第二桶体（5）、第三桶体（6）和第四桶体（7），其分别盛放有光亮剂、走位剂、整平剂和润湿剂；
S4、将所述步骤S3中充分反应后的硫酸铜电解液输送到生箔机（3）中进行电解生箔。
2.根据权利要求1所述的一种细晶粒铜箔的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，硫酸铜溶液经过硅藻土过滤器进行粗滤，再经过保安精密过滤器进行精滤，取出溶液中杂质。
3.根据权利要求2所述的一种细晶粒铜箔的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，硫酸铜电解液中铜离子浓度为80-100g/L，硫酸的浓度为100-120 g/L。
4.根据权利要求1所述的一种细晶粒铜箔的制备方法，其特征在于， 所述光亮剂为含有硫的有机物，由聚二硫二丙烷磺酸钠和醇硫基丙烷磺酸钠混合而成，其聚二硫二丙烷磺酸钠配制浓度为60-70mL/L，醇硫基丙烷磺酸钠配制浓度为120-140mL/L，其混合到第一桶体（4）后，加入至所述电解液罐（2）的输送流量为3-4L/h。
5.根据权利要求1所述的一种细晶粒铜箔的制备方法，其特征在于，所述走位剂为含有聚乙烯醇或冠醚类的化合物，其配制浓度为30-40mL/L，至所述电解液罐（2）的输送流量为4.5-5L/h。
6.根据权利要求1所述的一种细晶粒铜箔的制备方法，其特征在于，所述整平剂为含有明胶、胶原蛋白、聚乙烯亚胺或四氢噻唑硫酮中的一种或两种以上，其配制浓度为20-30g/L，加入至所述电解液罐（2）的输送流量为2-3L/h。
7.根据权利要求1所述的一种细晶粒铜箔的制备方法，其特征在于，所述润湿剂为含有硫氮化合物的四氮化二硫或二氮化二硫的任意一种，其配制浓度为15-20mL/L，加入至所述电解液罐（2）的输送流量为2-3L/h。
8.根据权利要求1所述的一种细晶粒铜箔的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，硫酸铜电解液的输送流量为40-60m³/h，所述硫酸铜电解液在进入所述生箔机（3）时温度为50-60℃。
9.根据权利要求8所述的一种细晶粒铜箔的制备方法，其特征在于，所述生箔机（3）的速率为4-6m/min，电流值为25KA-30KA。
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