CN113481549B - 一种3.5μm无针孔无渗透锂电池用电解铜箔的制备方法 - Google Patents
一种3.5μm无针孔无渗透锂电池用电解铜箔的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种3.5μm无针孔无渗透锂电池用电解铜箔的制备方法,首先制备A、B两组添加剂;将铜添加到溶铜罐中,将硫酸及去离子水添加到污液罐,打开溶铜罐抽风装置提供氧气,加热使铜线发生氧化与硫酸发生反应生成硫酸铜溶液,经后输送至高位槽加入两组添加剂,混合均匀后供液至生箔机组进行电解生箔,制得3.5μm锂离子电池用电解铜箔,其面密度均匀性好,无针孔无渗透,且具有高抗拉强度,面密度为31±1g/m2、抗拉强度≥400MPa、延伸率≥3%、粗糙度Rz≤3μm、针孔率为0个/m2,并且150℃烘烤10min无氧化变色,从而使3.5μm锂离子电池用电解铜箔具备了良好的实用性能,进而能够提高锂电池的容量、一致性、良品率和寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电解铜箔制备技术领域,尤其涉及一种3.5μm无针孔无渗透锂离子电池用电解铜箔的制备方法。
背景技术
对于锂离子电池用电解铜箔而言,厚度为其主要性能指标之一,厚度越薄,质量越轻,单位质量电池所含有的活性物质越多,电池容量就越大。但随着电解铜箔产品的厚度变薄,产品单位宽度抗张能力与箔面抗压变形能力随之降低,铜箔断裂或出现针孔、裂缝的可能性相对加大,可能会影响锂电池的安全性。目前未见到3.5μm锂离子电池用电解铜箔的相关报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种工艺操作方便,制造出来的电解铜箔面密度均匀性好,延伸率和抗拉强度性能好,无针孔无渗透的3.5μm无针孔无渗透锂电池用电解铜箔的制备方法。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:一种3.5μm无针孔无渗透锂电池用电解铜箔的制备方法,其特征在于:按以下步骤进行,
1)制备A、B两组添加剂:A组添加剂的原料配比为:皮胶8-12g/L、糊精4-6g/L、聚丙二醇380-420mL/L、聚乙烯亚胺2-3g/L,将上述四种原料配置成水溶液得到A组添加剂;B组添加剂的原料配比为:羧甲基纤维素钠3.5-4.5g/L、二苯胍0.08-0.12g/L,将上述两种原料配置成水溶液得到B组添加剂;
2)将铜添加到溶铜罐中,将硫酸及去离子水添加到污液罐,打开溶铜罐抽风装置提供氧气;
3)启动主溶铜泵通过升温换热器将水抽到溶铜罐中,在加热条件下使铜线发生氧化,生成的氧化铜与硫酸发生反应生成硫酸铜溶液;
4)当硫酸铜溶液达到一定浓度时,依次经过活性炭+硅藻土一级过滤、滤袋二级过滤、滤芯三级过滤;
5)将过滤后的电解液对温度进行调整后输送至高位槽,在高位槽将配置好的A组添加剂以10-30L/h的添加速度、B组添加剂以5-20L/h的添加速度添加到硫酸铜电解液中,混合均匀后供液至生箔机组;A组添加剂中皮胶和糊精能够吸附在阴极表面形成紧密的吸附层,或选择性的吸附在阴极极高电流密度区,以阻化金属络离子的放电过程,使阴极反应的过电位升高,电极反应速度减慢,从而获得晶粒细小而平滑的镀层。聚乙烯亚胺有极强的阴极极化作用,能明显增强低区的光亮度。聚丙二醇是良好的基础整平剂与润湿剂,具有消除针孔麻点的作用。因此,A组添加剂能够增加阴极极化作用,改善电解液的分散能力,保证制备铜箔无针孔无渗透;B组添加剂中羧甲基纤维素钠可以提高电流效率,使得铜的粒径分布范围变窄;二苯胍能够细化晶粒,防止异常晶粒长大。通过B组添加剂能够提升3.5微米铜箔的抗拉强度。
6)在生箔机的电解槽中进行电解生箔,生箔工段电流强度控制为20±5KA;
7)将电解所得的铜箔进行防氧化处理,即得到3.5μm锂电池用电解铜箔。
最终制得的3.5μm锂电池用电解铜箔为面密度为31±1g/m2、抗拉强度≥400MPa、延伸率≥3%、粗糙度Rz≤3μm、针孔率为0个/m2、150℃烘烤10min无氧化变色的电解铜箔。
步骤5)添加A组添加剂和B组添加剂后的硫酸铜电解液中,Cu2+含量为95±5g/L、H2SO4含量为97.5±7.5g/L、Cl-浓度为30±5ppm、电解液温度为50±4℃、进液量为55±10m3/h。
在步骤2)中,添加到溶铜罐中的铜为纯度≥99.9%、直径为3mm的铜线。
在步骤4)进行过滤时,滤袋二级过滤的过滤精度为0.5μm,滤芯三级过滤的过滤精度0.2μm,将过滤后的电解液纯净度控制在0.2微米以内。
本发明通过制备A、B两组添加剂并加入到电解液中,以各自独特的性能特点作用于电解液,使得制备的3.5μm锂离子电池用电解铜箔具备高性能高精度的特点,电解铜箔面密度均匀性好,且具有高抗拉强度,面密度为31±1g/m2、抗拉强度≥400MPa、延伸率≥3%、粗糙度Rz≤3μm、针孔率为0个/m2,并且150℃烘烤10min无氧化变色,从而使3.5μm锂离子电池用电解铜箔具备了良好的实用性能,进而能够提高锂电池的容量、一致性、良品率和寿命。
附图说明
图1为本发明回收工艺流程示意图;
图2为本发明铜箔的SEM形貌(表面形貌平整光滑,这与其无针孔无渗透、优异的抗拉强度、粗糙度相对应)。
具体实施方式
下面结合附图通过具体实施例对本发明做进一步说明:
本实施例中:首先制备A和B两组添加剂,其中,A组添加剂的原料配比为:皮胶8-12g/L(如10g/L)、糊精4-6g/L、聚丙二醇400mL/L、聚乙烯亚胺2.5g/L,配置成水溶液;B组添加剂的原料配比为:羧甲基纤维素钠4g/L、二苯胍0.1g/L,配置成水溶液。配置好的A组添加剂以10-30L/h的速度、B组添加剂以5-20L/h的速度添加到硫酸铜电解液中。A组添加剂能够增加阴极极化作用,改善电解液的分散能力,保证制备铜箔无针孔无渗透;B组添加剂能够提高电流效率,使得铜的粒径分布范围变窄,细化晶粒,防止异常晶粒长大,提升3.5微米铜箔的抗拉强度。
制备流程,如图1所示:首先,将纯度≥99.9%、直径为3mm的铜线添加到溶铜罐中,硫酸及去离子水添加到污液罐,打开溶铜罐抽风装置提供氧气。启动主溶铜泵通过升温换热器将水抽到溶铜罐中,在加热条件下使铜发生氧化,生成的氧化铜与硫酸发生反应生成硫酸铜溶液。当硫酸铜溶液到一定浓度时,再经过活性炭+硅藻土一级过滤、滤袋二级过滤(过滤精度0.5μm)、滤芯三级过滤(过滤精度0.2μm),将过滤后的电解液纯净度保证在0.2微米以内,同时对温度进行调整后将高纯度电解液输送至高位槽。在高位槽添加已制备的添加剂A、B,将将两组添加剂与高纯度电解液混合均匀后供液至生箔机组。在硫酸铜电解液中,Cu2+含量为95±5g/L、H2SO4含量为97.5±7.5g/L、Cl-浓度为30±5ppm、电解液温度为50±4℃、进液量为55±10m3/h。
生箔制造:将上述所得的电解液输送至生箔机的电解槽中进行电解生箔;生箔工段电流强度控制为20±5KA。
防氧化处理:在生箔机的后端设置有防氧化装置,将电解所得的铜箔进行防氧化处理。
采用上述方法生产制造的3.5μm高性能高精度锂离子电池用电解铜箔如图2所示,电解铜箔面密度均匀性好,无针孔无渗透,且具有高延伸率和高抗拉强度。面密度为31±1g/m2、抗拉强度≥400MPa、延伸率≥3%、粗糙度Rz≤3μm、针孔率为0个/m2,并且150℃烘烤10min无氧化变色,进而能提高锂电池的容量、一致性、良品率和寿命。
以上已将本发明做一详细说明,以上所述,仅为本发明之较佳实施例而已,当不能限定本发明实施范围,即凡依本申请范围所作均等变化与修饰,皆应仍属本发明涵盖范围内。
Claims (5)
1.一种3.5μm无针孔无渗透锂电池用电解铜箔的制备方法,其特征在于:按以下步骤进行,
1)制备A、B两组添加剂:A组添加剂的原料配比为:皮胶8-12g/L、糊精4-6g/L、聚丙二醇380-420mL/L、聚乙烯亚胺2-3g/L,将上述四种原料配置成水溶液得到A组添加剂;B组添加剂的原料配比为:羧甲基纤维素钠3.5-4.5g/L、二苯胍0.08-0.12g/L,将上述两种原料配置成水溶液得到B组添加剂;
2)将铜添加到溶铜罐中,将硫酸及去离子水添加到污液罐,打开溶铜罐抽风装置提供氧气;
3)启动主溶铜泵通过升温换热器将水抽到溶铜罐中,在加热条件下使铜线发生氧化,生成的氧化铜与硫酸发生反应生成硫酸铜溶液;
4)当硫酸铜溶液达到一定浓度时,依次经过活性炭+硅藻土一级过滤、滤袋二级过滤、滤芯三级过滤;
5)将过滤后的电解液对温度进行调整后输送至高位槽,在高位槽将配置好的A组添加剂以10-30L/h的添加速度、B组添加剂以5-20L/h的添加速度添加到硫酸铜电解液中,混合均匀后供液至生箔机组;
6)在生箔机的电解槽中进行电解生箔,生箔工段电流强度控制为20±5KA;
7)将电解所得的铜箔进行防氧化处理,即得到3.5μm锂电池用电解铜箔。
2.根据权利要求1所述的3.5μm无针孔无渗透锂电池用电解铜箔的制备方法,其特征在于:该3.5μm锂电池用电解铜箔为面密度为31±1g/m2、抗拉强度≥400MPa、延伸率≥3%、粗糙度Rz≤3μm、针孔率为0个/m2、150℃烘烤10min无氧化变色的电解铜箔。
3.根据权利要求1所述的3.5μm无针孔无渗透锂电池用电解铜箔的制备方法,其特征在于:添加A组添加剂和B组添加剂后的硫酸铜电解液中,Cu2+含量为95±5g/L、H2SO4含量为97.5±7.5g/L、Cl-浓度为30±5ppm、电解液温度为50±4℃、进液量为55±10m3/h。
4.根据权利要求1所述的3.5μm无针孔无渗透锂电池用电解铜箔的制备方法,其特征在于:添加到溶铜罐中的铜为纯度≥99.9%、直径为3mm的铜线。
5.根据权利要求1所述的3.5μm无针孔无渗透锂电池用电解铜箔的制备方法,其特征在于:在步骤4)进行过滤时,滤袋二级过滤的过滤精度为0.5μm,滤芯三级过滤的过滤精度0.2μm,将过滤后的电解液纯净度控制在0.2微米以内。
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