CN113249756A - 一种高延展性铜箔的制备方法 - Google Patents

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董朝龙
江泱
范远朋
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Abstract

本发明公开了一种高延展性铜箔的制备方法，包括以下步骤：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，用螺杆风机鼓入高温空气，将铜溶解制备成硫酸铜溶液；步骤S2：所述硫酸铜溶液经过多级过滤进入电解液罐2存储；步骤S3：在所述电解液罐2里面加入添加剂；步骤S4：将所述电解液罐2中硫酸铜输送到生箔机3进行电解生箔。本发明依靠电解液制备方法，使电解液中铜酸浓度和温度更加优化合理，添加剂中加入高分子增稠剂后使得络合作用更加凸显，铜箔晶键结合更加牢固，从而实现铜箔高延展性的特性。

Description

一种高延展性铜箔的制备方法
技术领域
本发明涉及电解铜箔的制备技术领域，具体来说，涉及一种高延展性铜箔的制备方法。
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集流体，锂电池主要用于新能源汽车动力电池、3C数码以及储能系统。由于动力电池的需求持续增加，全球的锂电铜箔产量也呈逐年增长趋势。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。金属箔（铜箔、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。锂电池的生产过程中通常将负极浆料涂布在锂电铜箔上，再经过干燥、辊压、分切等工序，从而得到锂电池的负极极片。
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、延展性、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，因此随着电动汽车对于续航能力、电池能力密度需求的提高，铜箔的轻薄化将成为主要发展趋势。
正是由于铜箔的轻薄化趋势，使得铜箔更需要具备较高的延展性和抗拉伸强度，从电解铜箔的生产工艺分析，制造的铜箔晶粒越细密，晶界越多，其延展性和抗拉强度就越强。反知，目前很多铜箔延展性和抗拉强度不能满足锂电轻薄化发展需求，是因为铜箔制造的配方工艺未能使铜箔结晶结构最优化。
为解决此技术中的问题，采用本发明所述的方案，通过多种添加剂的协同作用，以及高分子增稠剂与钛阴极的作用，提高了聚合物本身的流体体积，减少了电解液中颗粒自由活动的空间，从而提高了体系中铜离子的络合作用，所获得晶粒致密均匀、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。
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，本发明提出基于物联网的微环境恒湿净化的自动控制系统。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种高延展性铜箔的制备方法，包括以下步骤：
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，用螺杆风机鼓入高温空气，将铜溶解制备成硫酸铜溶液；
步骤S2：所述硫酸铜溶液经过多级过滤进入电解液罐存储；
步骤S3：在所述电解液罐里面加入添加剂；
步骤S4：将所述电解液罐中硫酸铜输送到生箔机进行电解生箔。
进一步地，所述硫酸铜电解液中铜离子浓度为80-90克/升，硫酸含量为110-120克/升，所述硫酸铜电解液流量为40-50立方米/时，所述电解液在进入生箔机时温度为50-60℃。
进一步地，所述生箔机（3）工作电流值为28000A-32000A，电解生箔速率为4-6米/分钟。
进一步地，所述步骤S3中，所述添加剂包括光亮剂、走位剂、整平剂、高分子增稠剂。
进一步地，所述光亮剂为含硫的有机物，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40-60毫升/升，醇硫基丙烷磺酸钠配制浓度为60-70毫升/升，所述光亮剂往电解液罐的输送流量为2-4升/时。
进一步地，所述走位剂，主要含聚乙烯醇或冠醚类化合物，其配制浓度为50-60毫升/升，加入到电解液罐的输送流量为5-6升/时。
进一步地，所述整平剂，主要为胶原蛋白、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20-30克/升，加入到电解液罐的输送流量为3-4升/时。
进一步地，所述的高分子增稠剂，主要含甲基纤维素或羟乙基纤维素，其配制浓度为40-60毫升/升，加入到电解液罐的输送流量为2-3升/时。
本发明的有益效果：在普通铜箔添加剂基础上加入具有增稠机理的添加剂，提高了添加剂与硫酸铜电解液络合后的流体体积，减少了颗粒自由活动的空间，从而提高了体系黏度，减少电镀沉积过程中的尖端效应。通过铜箔透射电镜扫描对比，铜箔的晶粒一致性和致密度有了明显提高。实施后铜箔延展性较高，最高能达到16%。本方法铜箔制备方法操作简单，添加剂中各功能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一种高延展性铜箔的制备方法示意图；
图2是根据本发明实施例一种高延展性铜箔的制备方法实施前普通铜箔和实施后高延展性铜箔对比图；
图3是根据本发明实施例一种高延展性铜箔的制备方法实施前普通铜箔和实施后高延展性铜箔延展性分布直方图；
图中：
1、溶铜罐；2、电解液罐；3、生箔机；4、A桶；5、B桶；6、C桶；7、D桶。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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，一种高延展性铜箔的制备方法，包括以下步骤：
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，用螺杆风机鼓入高温空气，将铜溶解制备成硫酸铜溶液；
步骤S2：所述硫酸铜溶液经过多级过滤进入电解液罐2存储；
步骤S3：在所述电解液罐2里面加入添加剂；
步骤S4：将所述电解液罐2中硫酸铜输送到生箔机3进行电解生箔。
在本实施例中，所述硫酸铜电解液中铜离子浓度为80-90克/升，硫酸含量为110-120克/升，所述硫酸铜电解液流量为40-50立方米/时，所述电解液在进入生箔机时温度为50-60℃。
在本实施例中，所述生箔机3工作电流值为28000A-32000A，电解生箔速率为4-6米/分钟。
在本实施例中，所述A桶4盛放光亮剂；所述B桶5盛放走位剂；所述C桶6盛放整平剂；所述D桶7盛放高分子增稠剂。
在本实施例中，所述光亮剂为含硫的有机物，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40-60毫升/升，醇硫基丙烷磺酸钠配制浓度为60-70毫升/升，所述光亮剂往电解液罐的输送流量为2-4升/时。
在本实施例中，所述走位剂，主要含聚乙烯醇或冠醚类化合物，其配制浓度为50-60毫升/升，加入到电解液罐的输送流量为5-6升/时。
在本实施例中，所述整平剂，主要为胶原蛋白、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20-30克/升，加入到电解液罐的输送流量为3-4升/时。
在本实施例中，所述的高分子增稠剂，主要含甲基纤维素或羟乙基纤维素，其配制浓度为40-60毫升/升，加入到电解液罐的输送流量为2-3升/时。
如图2-3所示，在本实施例中，所生产的铜箔标称厚度包括5-10微米，光面粗糙度≤0.30微米，毛面粗糙度≤2.5微米，铜箔的延展性可达12-16%，抗拉强度能达到32kg/mm²以上。
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 (8)

1.一种高延展性铜箔的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
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，用螺杆风机鼓入高温空气，将铜溶解制备成硫酸铜溶液；
步骤S2：所述硫酸铜溶液经过多级过滤进入电解液罐（2）存储；
步骤S3：在所述电解液罐（2）里面加入添加剂；
步骤S4：将所述电解液罐（2）中硫酸铜输送到生箔机（3）进行电解生箔。
2.根据权利要求1所述的一种高延展性铜箔的制备方法，其特征在于，所述硫酸铜电解液中铜离子浓度为80-90克/升，硫酸含量为110-120克/升，所述硫酸铜电解液流量为40-50立方米/时，所述电解液在进入生箔机时温度为50-60℃。
3.根据权利要求1所述的一种高延展性铜箔的制备方法，其特征在于，所述生箔机（3）工作电流值为28000A-32000A，电解生箔速率为4-6米/分钟。
4.根据权利要求1所述的一种高延展性铜箔的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述添加剂包括光亮剂、走位剂、整平剂、高分子增稠剂。
5.根据权利要求4所述的一种高延展性铜箔的制备方法，其特征在于，所述光亮剂为含硫的有机物，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40-60毫升/升，醇硫基丙烷磺酸钠配制浓度为60-70毫升/升，所述光亮剂往电解液罐的输送流量为2-4升/时。
6.根据权利要求4所述的一种高延展性铜箔的制备方法，其特征在于，所述走位剂，主要含聚乙烯醇或冠醚类化合物，其配制浓度为50-60毫升/升，加入到电解液罐的输送流量为5-6升/时。
7.根据权利要求4所述的一种高延展性铜箔的制备方法，其特征在于，所述整平剂，主要为胶原蛋白、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20-30克/升，加入到电解液罐的输送流量为3-4升/时。
8.根据权利要求4所述的一种高延展性铜箔的制备方法，其特征在于，所述的高分子增稠剂，主要含甲基纤维素或羟乙基纤维素，其配制浓度为40-60毫升/升，加入到电解液罐的输送流量为2-3升/时。
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