CN113846357A - 阴极辊、电解铜箔机构及电解铜箔制备方法、成品铜箔的制备系统及制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种阴极辊、电解铜箔机构及电解铜箔制备方法、成品铜箔的制备系统及制备方法，属于铜箔制备领域。阴极辊包括辊状的本体、环状的基材铜箔及石墨烯薄膜。环状的基材铜箔形成于本体的周壁且与本体导电连接；石墨烯薄膜形成于基材铜箔的表面并包裹基材铜箔，且石墨烯薄膜复制基材铜箔的表面形貌特征。基材铜箔的材质为单晶铜箔或大晶畴铜箔，大晶畴铜箔在每平方分米的晶界数量≤5个。利用石墨烯薄膜复制基材铜箔的表面形貌特征，利用电解铜箔复制石墨烯薄膜的表面形貌特征以实现对电解铜箔的“预单晶化”，因此显著降低后续退火温度后能够获得单晶铜箔或大晶畴铜箔，且即使电解铜箔厚度＜25μm，也可显著降低褶皱的产生。

Description

阴极辊、电解铜箔机构及电解铜箔制备方法、成品铜箔的制备 系统及制备方法
技术领域
本申请涉及铜箔制备领域，具体而言，涉及一种阴极辊、电解铜箔机构及电解铜箔制备方法、成品铜箔的制备系统及制备方法。
背景技术
铜作为一种优良导电、导热、延展性性能的金属材料，被广泛应用于国民经济的电子工业等诸多领域，是国民经济发展、高技术竞争不可缺少的基础材料。随着新一代电子信息技术、高端装备制造、新能源汽车等新兴产业的高速发展，对铜材的导电性、导热等性能提出了更高的要求。
单晶或大晶畴铜箔应用在电路板上，可减少制造过程铜蚀刻量，较好地体现出高导电的精细线路的优势；单晶或大晶畴铜箔作为锂离子电池负极集流体时，也可较好地体现出低内阻、轻薄化的优势。
然而，现有技术条件采用高温退火制备的单晶或大晶畴铜箔的厚度一般≥25μm，若厚度低于25μm，则容易产生大量褶皱，无法获得满足需求的单晶或大晶畴铜箔，因此常规做法为获得厚度≥25μm的单晶或大晶畴铜箔后，对单晶或大晶畴铜箔进行压延处理等的操作，以满足更轻薄化的需求。
发明内容
本申请提供了一种阴极辊、电解铜箔机构及电解铜箔制备方法、成品铜箔的制备系统及制备方法，其能够解决上述至少一个技术问题。
本申请的实施例是这样实现的：
在第一方面，本申请示例提供了一种阴极辊，阴极辊包括：辊状的本体、环状的基材铜箔以及石墨烯薄膜。
其中，环状的基材铜箔形成于本体的周壁且与本体导电连接；石墨烯薄膜形成于基材铜箔的表面并复制有基材铜箔的表面形貌特征。
基材铜箔的材质为单晶铜箔或大晶畴铜箔，大晶畴铜箔在每平方分米的晶界数量≤5个。
由于晶粒取向会影响铜箔的表面形貌特征，因此利用上述阴极辊进行电解铜箔的制备时，石墨烯薄膜表面的形貌特征将影响获得的电解铜箔的晶畴以及晶界分布等，从而改变电解铜箔的微观结构。
上述设置方式中，基于石墨烯薄膜厚度薄，因此将其形成在基材铜箔的表面时，石墨烯薄膜不可避免的复制并形成与基材铜箔的表面形貌特征相同或近似相同的表面形貌特征，将其用于制备电解铜箔时，沉积在石墨烯薄膜表面的电解铜箔不仅便于剥离，同时电解铜箔能够复制石墨烯薄膜的表面形貌特征，进而使其晶畴以及晶界分布等与基材铜箔相似，实现对电解铜箔晶格取向的“预单晶化”，从而在后续制备单晶或大晶畴铜箔时，可显著降低退火温度，在低温退火条件下便可获得单晶铜箔或大晶畴铜箔，并且由于退火温度降低，因此即使此时电解铜箔厚度＜25μm，也可获得褶皱率低满足相关要求的成品铜箔。
在第二方面，本申请示例提供了一种电解铜箔机构，其包括电解槽、本申请第一方面提供的阴极辊以及阳极部。
其中，电解槽用于装放电解液，阴极辊利用电解液以通过电镀的方式电沉积电解铜箔，阳极部通过电解液来与阴极辊通电。
上述设置方式中，利用阴极辊制备电解铜箔，不仅有利于后续剥离电解铜箔，避免剥离时损伤电解铜箔，同时获得的电解铜箔具有与基材铜箔相似的表面形貌特征，实现对电解铜箔的“预单晶化”，从而在后续制备单晶或大晶畴铜箔时，可显著降低退火温度，在低温退火条件下便可获得单晶铜箔或大晶畴铜箔，并且由于退火温度降低，因此即使此时电解铜箔厚度＜25μm，也可获得褶皱率低满足相关要求的成品铜箔。
在第三方面，本申请示例提供了一种成品铜箔的制备系统，其包括本申请第二方面示出的电解铜箔机构、剥离机构以及退火机构。
其中，剥离机构用于剥离阴极辊上的电解铜箔，退火机构具有用于接收剥离后的电解铜箔退火腔，退火机构设有与退火腔连通的惰性气体输入管道、氢气输入管道、以及用于加热退火腔的加热部件。
上述设置方式中，利用电解铜箔机构、剥离机构以及退火机构的配合，对电解铜箔机构制备的电解铜箔进行剥离后，对剥离的电解铜箔退火，进而获得成品铜箔，制备系统结构简单且操作方便，提高成品铜箔的制备效率。
在第四方面，本申请示例提供了一种电解铜箔的制备方法，其包括：在本申请第二方面提供的电解铜箔机构，在阴极辊以及阳极浸入电解液后电解，使石墨烯薄膜的表面电沉积电解铜箔，剥离电解铜箔。
上述设置方式中，操作简单，利用上述电解铜箔机构的阴极辊制备电解铜箔，不仅有利于后续剥离电解铜箔，避免剥离时损伤电解铜箔，同时获得的电解铜箔具有与基材铜箔相似的表面形貌特征，实现对电解铜箔的“预单晶化”，从而在后续制备单晶或大晶畴铜箔时，可显著降低退火温度，在低温退火条件下便可获得单晶铜箔或大晶畴铜箔，并且由于退火温度降低，因此即使此时电解铜箔厚度＜25μm，也可获得褶皱率低满足相关要求的成品铜箔。
在第五方面，本申请示例提供了一种成品铜箔的制备方法，0≤成品铜箔在每平方分米的晶界数量≤5个。
成品铜箔的制备方法包括：将本申请第四方面提供的制备方法制得的电解铜箔置于退火腔内，向退火腔内通入惰性气体并升温，其中惰性气体流量为300-500sccm。
升温至300-800℃时，惰性气体流量不变，通入H2且H2流量为10-500sccm，以退火预设时间后冷却。
上述设置方式中，获得的电解铜箔具有与基材铜箔相似的表面形貌特征，实现对电解铜箔的“预单晶化”，从而在后续制备单晶或大晶畴铜箔时，可显著降低退火温度，因此可在至300-800℃即可退火以获得成品铜箔，不仅能够有效降低能耗，同时由于退火温度显著的低于现有的退火温度，因此，即使电解铜箔的厚度＜25μm，也可以避免退火过程中电解铜箔起皱的问题，可直接制得厚度＜25μm的单晶或大晶畴铜箔。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为实施例1提供的成品铜箔的制备系统的结构示意图；
图2为实施例1提供的电解铜箔机构的结构示意图；
图3为实施例2提供的成品铜箔的XRD图；
图4为实施例3提供的成品铜箔的XRD图；
图5为对比例1提供的成品铜箔的XRD图。
图标：10-成品铜箔的制备系统；100-电解铜箔机构；110-机架；120-电解槽；130-电解液；140-阴极辊；141-本体；143-基材铜箔；145-石墨烯薄膜；150-阳极部；160-剥离机构；210-清洗机构；220-后处理机构；300-烘干机构；400-收卷机构；500-退火机构；510-退火腔；512-进料端；513-出料端；520-耐高温吊轨；530-放卷轮；600-电解铜箔。
具体实施方式
下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请中术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
目前，利用单晶铜箔或大尺寸晶畴铜箔作为衬底，可减少晶界的影响，具有较高的导电性能和导热性能、耐腐蚀等性能，在半导体、微电子、高端电气和机械设备等行业，表现出较好的应用前景。
申请人发现，现有的单晶或大晶畴铜箔的制备方式通常采用的为高温退火方式获得，也即是在约1000℃的高温进行退火，从而得到的单晶或大晶畴铜箔，其中，作为高温退火的基材铜箔(基材铜箔为用于进行高温退火以获得单晶或大晶畴铜箔的铜箔)的厚度需≥25μm，若使用厚度小于25μm的基材铜箔退火，则获得的单晶或大晶畴铜箔容易起皱，影响其电导率等，因此无法满足实际的更轻薄的设计需求，因此一般做法是对高温退火后的单晶或大晶畴铜箔进行压延处理等的操作，以使其更轻薄，以满足更轻薄化的需求，操作较为繁琐。
申请人针对上述问题研究发现，由于晶粒取向会影响铜箔的表面形貌特征，若采用具有与单晶铜箔或大晶畴铜箔相似的表面形貌特征，以提前对电解铜箔“预单晶化”，可显著降低后续退火温度，进而在显著降低后续退火温度的前提下，可避免产生因热应力及其他原因导致的褶皱。因此电解铜箔厚度＜25μm时，低温退火可显著降低成品铜箔褶皱的产生，并且由于电解铜箔的“预单晶化”，低温退火可直接获得厚度＜25μm的单晶或大晶畴成品铜箔。
申请人基于此，设计出一种阴极辊，其包括辊状的本体，形成于本体的周壁且与本体导电连接的基材铜箔(单晶铜箔或大晶畴铜箔)，以及形成于基材铜箔的表面并复制有基材铜箔的表面形貌特征的石墨烯薄膜，石墨烯设置于最外层的方式，一方面有利于后续剥离电解铜箔，避免剥离时损伤电解铜箔，另一方面，由于石墨烯薄膜有基材铜箔的表面形貌特征，因此电沉积在石墨烯薄膜表面的电解铜箔也将复制石墨烯薄膜表面形貌，在晶格取向方面实现对电解铜箔的“预单晶化”，从而在后续退火制备、获得单晶铜箔或大晶畴铜箔的同时，可显著降低退火温度，因此即使此时电解铜箔厚度＜25μm，也可获得褶皱率低满足相关要求的成品铜箔。
本申请实施例制得的电解铜箔、成品铜箔可以但不限用于半导体、微电子、高端电气和机械设备等行业中，具体还可作为电路板的铜箔或电池负极的铜集流体等。
以下实施例2-4以及对比例1-2均采用如图1所示的同一成品铜箔的制备系统进行成品铜箔的制备。其中，基材铜箔的材质为同一块大晶畴铜箔，大晶畴铜箔在每平方分米的晶界数量≤5个。
以下针对本申请实施例的阴极辊、电解铜箔机构及电解铜箔制备方法、成品铜箔的制备系统及制备方法进行具体说明：
实施例1
请参阅图1，一种成品铜箔的制备系统10，其包括电解铜箔机构100、剥离机构160以及退火机构500。
其中，0≤成品铜箔在每平方分米的晶界数量≤5个。也即是成品铜箔为单晶铜箔或大晶畴铜箔。
请参阅图2，电解铜箔机构100包括电解槽120、阴极辊140以及阳极部150。
其中，电解槽120用于装放电解液130，阴极辊140利用电解液130以通过电镀的方式电沉积电解铜箔600，阳极部150通过电解液130来与阴极辊140通电。
可选地，电解铜箔机构100包括机架110，机架110上设有电解槽120、阴极辊140以及阳极部150，其中阴极辊140可转动的设置于电解槽120的上方，阳极部150位于电解槽120内，且阳极部150通过电解液130来与阴极辊140通电。
阴极辊140包括：辊状的本体141、环状的基材铜箔143以及石墨烯薄膜145。
其中，环状的基材铜箔143形成于本体141的周壁且与本体141导电连接；石墨烯薄膜145形成于基材铜箔143的表面并包裹基材铜箔143，石墨烯薄膜145复制有基材铜箔143的表面形貌特征。基材铜箔143的材质为单晶铜箔或大晶畴铜箔，大晶畴铜箔在每平方分米的晶界数量≤5个。此时利用阴极辊140制备电解铜箔600，获得的电解铜箔600将具有与基材铜箔143相似的表面形貌特征，实现对600电解铜箔的“预单晶化”，从而在后续制备成品铜箔时，可显著降低退火温度，在低温退火条件下便可获得成品铜箔，并且由于退火温度降低，因此即使此时电解铜箔600厚度＜25μm，也可获得褶皱率低满足相关要求的成品铜箔。
本体141的材质包括但不局限于不锈钢、钛等，可选地，本体141的材质为钛，耐腐蚀性佳，使用寿命长。
本体141的直径可以为0.1-10m，本体141可以为实心或空心，本领域技术人员可根据实际需求进行设置，在此不做限定。
环状的基材铜箔143与本体141导电连接的方式包括但不局限于采用导电胶粘接，还可以采用紧密抵接、激光焊接等或其他高温焊接技术等以实现导电连接。
在一些实施例中，可选地，基材铜箔143的厚度为25-70μm，例如基材铜箔143的厚度为25μm、30μm、35μm、40μm、50μm、55μm、60μm、65μm或70μm等中的任意值或介于任意两个值之间。上述基材铜箔143的厚度合理，不仅便于套设于本体141上，同时保证形成于本体141上的基材铜箔143的表面光滑。本实施例中，基材铜箔143的厚度为50μm。
在一些实施例中，可选地，20nm≤石墨烯薄膜145的厚度为≤350nm，例如石墨烯薄膜145的厚度为20nm、40nm、50nm、70nm、100nm、130nm、150nm、180nm、200nm、230nm、250nm、280nm、300nm、350nm等中的任意值或介于任意两个值之间。上述石墨烯薄膜145的厚度合理，可复制基材铜箔143的表面形貌特征，且在剥离电解铜箔600时避免损坏石墨烯薄膜145，石墨烯薄膜145过薄容易导致剥离电解铜箔600时容易损坏石墨烯薄膜145，石墨烯薄膜145过厚则不利于获得与基材铜箔143相似的表面形貌特征。本实施例中，石墨烯薄膜145的厚度为100μm。
本实施例中，基材铜箔143与本体141之间具有导电胶层(图未示)。也即是，环状的基材铜箔143与本体141采用导电胶粘接，制备方式简单。
其中导电胶层的厚度≤50μm，可选为导电胶层的厚度≤30μm，例如本实施例中导电胶层的厚度为30μm，且导电胶层厚度均匀。
上述阴极辊140可通过以下步骤制得：
获得带状的基材铜箔143，带状的基材铜箔143的材质为单晶铜箔或大晶畴铜箔；在带状的基材铜箔143的任一表面形成石墨烯薄膜145；将带状的基材铜箔143远离石墨烯薄膜145的一侧利用导电胶粘接在本体141的周壁，将带状的基材铜箔143的两端、石墨烯薄膜145的两端分别导电胶连接并抛光处理，以形成环状且连接处光滑的基材铜箔143、以及环状的石墨烯薄膜145。
需要说明的是，将带状的基材铜箔143的两端、石墨烯薄膜145的两端分别导电连接的方式包括但不局限于导电胶连接，还可以采用激光或其他高温焊接的方式连接，本领域技术人员可根据实际的需求进行设置，在此不做限定。
在基材铜箔143的任一表面形成石墨烯薄膜145的步骤，可以采用聚合物转移法将石墨烯薄膜145转移至基材铜箔143，但是为了避免石墨烯薄膜145因转移产生不必要的褶皱，可选地，在基材铜箔143的任一表面形成石墨烯薄膜145的步骤包括：采用化学气相沉积法在基材铜箔143的表面形成石墨烯薄膜145，可有效避免褶皱的产生，使得形成石墨烯薄膜145具有与基材铜箔143相似的表面形貌特征。
剥离机构160用于剥离阴极辊140上的电解铜箔600。
可选地，成品铜箔的制备系统10还包括与阴极辊140连接的弹性件(图未示)，剥离机构160被配置为在弹性件的作用下始终与阴极辊140连接以用于剥离阴极辊140上的电解铜箔600。利用上述剥离机构160的设置，可快速剥离阴极辊140上的电解铜箔600，剥离效率高，需要说明的是，剥离机构160可以为剥离辊或剥离刀。
为了保证制备的成品铜箔的洁净度，本实施例中，成品铜箔的制备系统10还包括清洗机构210以及烘干机构300。
请参阅图1，清洗机构210用于接收并清洗自剥离机构160剥离出的电解铜箔600，烘干机构300用于烘干清洗后的电解铜箔600并将其输送至退火机构500。
可选地，成品铜箔的制备系统10还包括后处理机构220，后处理机构220用于刻蚀电解铜箔600和/或对电解铜箔进行防氧化处理，其中后处理机构220可以位于清洗机构210之前以接收剥离后的电解铜箔600，此时清洗机构210将清洗自后处理机构220处理后的电解铜箔600，后处理机构220可以位于烘干机构和退火机构500之间，以对烘干后的电解铜箔600进行处理后将其输送至退火机构500。本实施例中，后处理机构220位于清洗机构210和烘干机构300之间，以对清洗后的电解铜箔600进行处理后将其输送至烘干机构300。
其中，清洗机构210、后处理机构220和烘干机构300可单独设置，也可采用清洗、后处理及烘干一体机进行，只要限定清洗、后处理以及烘干的顺序即可。
可选地，成品铜箔的制备系统10还包括收卷机构400，例如为收卷辊，收卷辊用于收集烘干后的电解铜箔600。
退火机构500具体例如为加热炉，其具有用于接收烘干后的电解铜箔600退火腔510，退火机构500设有与退火腔510连通的惰性气体输入管道(图未示)、氢气输入管道(图未示)、以及用于加热退火腔510的加热部件(图未示)。
可选地，退火腔510具有相对布置的进料端512以及出料端513，退火机构500包括设置于退火腔510内的输送机构，输送机构用于将烘干后的电解铜箔600自进料端512输送至出料端513。
退火腔510可呈条形，进料端512以及出料端513位于退火腔510长度方向的两端。
需要说明的是，退火时输送至退火腔510内的电解铜箔600可以为卷绕后的卷料，也可以为将电解铜箔600切片后以单片或叠片的形式放置于退火腔510内的切片料，还可以为直接将剥离后的电解铜箔600清洗烘干后输送至退火腔510内的带状料。
以退火时输送至退火腔510内的电解铜箔600为卷料为例，输送机构包括自进料端512向出料端513布置的耐高温吊轨520，以及与耐高温吊轨520配合的放卷轮530，放卷轮530用于承载卷料。
以退火时输送至退火腔510内的电解铜箔600为切片料或带状料为例，输送机构包括自进料端512向出料端513布置的耐高温传送带(图未示)或耐高温辊道(图未示)，以及与耐高温传送带或耐高温辊道配合的耐高温底盘(图未示)，耐高温底盘用于承载切片料或带状料。
为了实现直接将剥离后的电解铜箔600输送至退火腔510内退火，在一些实施例中，可选地，成品铜箔的制备系统10包括导向辊，导向辊将自剥离辊剥离后的电解铜箔600直接输送(不需要绕卷)至清洗机构200中直接进行清洗。
本申请示例提供了一种电解铜箔600的制备方法，其包括：在上述电解铜箔机构100中电解，使石墨烯薄膜145的表面电沉积电解铜箔600，剥离电解铜箔600。上述设置方式中，操作简单，利用电解铜箔机构100的阴极辊140制备电解铜箔600，不仅有利于后续剥离电解铜箔600，避免剥离时损伤电解铜箔600，同时获得的电解铜箔600具有与基材铜箔143相似的表面形貌特征、并使铜晶格实现预单晶化，有利于后续低温退火便可直接获得作为成品铜箔的单晶或大晶畴铜箔，同时，也能够直接获得厚度＜25μm的单晶或大晶畴铜箔。
可选地，电解在阴极辊140以及阳极浸入电解液130后，在阴极辊140的转动速度为1-500mm/min，直流电的电流密度为0.1-3ASD的条件下进行。
其中，电解液130为含有硫酸根离子、铜离子的水溶液，除此以外，其还可以添加氯离子，以及其他可添加的添加剂，具体在此不做限定。
本申请示例提供了一种成品铜箔的制备方法，0≤成品铜箔在每平方分米的晶界数量≤5个，也即是，成品铜箔为单晶铜箔或大晶畴铜箔。
成品铜箔的制备方法包括：将上述电解铜箔600的制备方法制得的电解铜箔600置于退火腔510内，向退火腔510内通入惰性气体和H2并升温，其中惰性气体流量为300-500sccm；升温至300-800℃时，惰性气体流量不变，通入H2且H2流量为10-500sccm，以进行退火预设时间后冷却。由于获得的电解铜箔600具有与基材铜箔143相似的表面形貌特征，因此可在退火温度为300-800℃时即可获得成品铜箔，不仅能够有效降低能耗，同时由于退火温度显著的低于现有的退火温度，因此，即使电解铜箔600的厚度＜25μm，也可以避免退火过程中铜箔起皱的问题，可直接制得厚度＜25μm的单晶或大晶畴铜箔。
其中，升温过程为自室温升高至退火温度，其中升温过程持续10-180min。
其中惰性气体例如为氮气、氩气或氦气等。
可选地，退火温度为300℃、350℃、400℃、500℃、600℃、700℃、799℃、800℃中的任意值或任意两个值之间。
可选地，退火时间为120-350min，例如预设时间为120min、130min、150min、160min、200min、290min、350min中的任意值或任意两个值之间，可以根据电解铜箔600的厚度等调整退火时间，以保证成品铜箔符合要求。
可选地，冷却为加热部件停止加热后，随加热腔自然冷却。
实施例2
成品铜箔的制备方法包括：
S1、在电解液的温度20～35℃，阴极辊转动速度250mm/min，电流密度1ASD的条件下，阴极辊利用电解液以通过电镀的方式电沉积电解铜箔，剥离辊从阴极辊的石墨烯薄膜表面上连续剥离得到长度为0.5m且厚度为5μm的电解铜箔，将电解铜箔经清洗并烘干后，卷绕，获得电解铜箔卷料。
其中，电解液中CuSO4浓度为130g/L，H2SO4浓度为90g/L，Cl-浓度为50ppm。
S2、将电解铜箔卷料送进位于退火机构的退火腔内的放卷轮上，关闭退火腔，将电解铜箔卷料自出料端向进料端输送，同时通入氩气且氩气流量为300sccm，升温(升温过程持续150min)至780℃时，氩气流量保持不变，通入H2且H2流量为100sccm以开始退火，退火300min后，关闭加热电源，停止通入其他气体，仅通入氩气，冷却至室温，收卷。
实施例3
成品铜箔的制备方法包括：
S1、在电解液的温度20～35℃，阴极辊转动速度220mm/min，电流密度1ASD的条件下，阴极辊利用电解液以通过电镀的方式电沉积电解铜箔，剥离辊从阴极辊的石墨烯薄膜表面上连续剥离得到长度为0.5m且厚度为6μm的电解铜箔，将电解铜箔经清洗并烘干后，卷绕，获得电解铜箔卷料。
其中，电解液中CuSO4浓度为130g/L，H2SO4浓度为90g/L，Cl-浓度为50ppm。
S2、将电解铜箔卷料送进位于退火机构的退火腔内的放卷轮上，关闭退火腔，将电解铜箔卷料自出料端向进料端输送，同时通入氩气且氩气流量为300sccm，升温(升温过程持续150min)至780℃时，氩气流量保持不变，通入H2且H2流量为100sccm以开始退火，退火300min后，关闭加热电源，停止通入其他气体，仅通入氩气，冷却至室温，收卷。
实施例4
成品铜箔的制备方法包括：
S1、在电解液的温度20～35℃，阴极辊转动速度50mm/min，电流密度1ASD的条件下，阴极辊利用电解液以通过电镀的方式电沉积电解铜箔，剥离辊从阴极辊的石墨烯薄膜表面上连续剥离得到长度为0.5m且厚度为25μm的电解铜箔，将电解铜箔经清洗并烘干后，卷绕，获得电解铜箔卷料。
其中，电解液中CuSO4浓度为130g/L，H2SO4浓度为90g/L，Cl-浓度为50ppm。
S2、将电解铜箔卷料送进位于退火机构的退火腔内的放卷轮上，关闭退火腔，将电解铜箔卷料自出料端向进料端输送，同时通入氩气且氩气流量为300sccm，升温(升温过程持续150min)至780℃时，氩气流量保持不变，通入H2且H2流量为100sccm以开始退火，退火300min后，关闭加热电源，停止通入其他气体，仅通入氩气，冷却至室温，收卷。
实施例5
成品铜箔的制备方法包括：
S1、在电解液的温度20～35℃，阴极辊转动速度65mm/min，电流密度0.1-3ASD的条件下，阴极辊利用电解液以通过电镀的方式电沉积电解铜箔，剥离辊从阴极辊的石墨烯薄膜表面上连续剥离得到长度为1m且厚度为20μm的电解铜箔，将电解铜箔经清洗并烘干后，卷绕，获得电解铜箔卷料。其中，电解液中CuSO4浓度为130g/L，H2SO4浓度为90g/L，Cl-浓度为50ppm。
S2、将电解铜箔卷料送进位于退火机构的退火腔内的放卷轮上，关闭退火腔，将电解铜箔卷料自出料端向进料端输送，同时通入氩气且氩气流量为300sccm，升温(升温过程持续150min)至780℃时，氩气流量保持不变，通入H2且H2流量为100sccm以开始退火，退火300min后，关闭加热电源，停止通入其他气体，仅通入氩气，冷却至室温，收卷。
实施例6
其与实施例5的区别仅在于：S2、将厚度为6μm的电解铜箔卷料送进位于退火机构的退火腔内的放卷轮上，关闭退火腔，将电解铜箔卷料自出料端向进料端输送，同时通入氩气且氩气流量为300sccm，升温(升温过程持续150min)至550℃时，氩气流量保持不变，通入H2且H2流量为100sccm以开始退火，退火300min后，关闭加热电源，停止通入其他气体，仅通入氩气，冷却至室温，收卷。
实施例7
其与实施例5的区别仅在于：S2、将厚度为6μm的电解铜箔卷料送进位于退火机构的退火腔内的放卷轮上，关闭退火腔，将电解铜箔卷料自出料端向进料端输送，同时通入氩气且氩气流量为300sccm，升温(升温过程持续150min)至800℃时，氩气流量保持不变，通入H2且H2流量为100sccm以开始退火，退火300min后，关闭加热电源，停止通入其他气体，仅通入氩气，冷却至室温，收卷。
对比例1
其与实施例2的区别仅在于，阴极辊的材质为纯钛。
对比例2
其与实施例2的区别仅在于，阴极辊中，环状的基材铜箔为多晶压延铜箔，其在每平方分米的晶界数量＞50个。
对比例3
其与实施例2的区别仅在于，阴极辊的材质为纯钛，且步骤S2、将电解铜箔卷料送进位于退火机构的退火腔内的放卷轮上，关闭退火腔，将电解铜箔卷料自出料端向进料端输送，同时通入氩气且氩气流量为300sccm，升温(升温过程持续180min)至1000℃时，氩气流量保持不变，通入H2且H2流量为100sccm开始退火，退火300min后，关闭加热电源，停止通入其他气体，仅通入氩气，冷却至室温，收卷。
试验例1
分别裁取实施例2-7以及对比例1-3获得的成品铜箔，获得10cm*10cm的样品，对样品采用四端法电导率测量仪进行测定；随机抽取实施例2-7以及对比例1-3所制备的成品铜箔各50块，统计肉眼显著可见褶皱的样品概率，作为褶皱率。结果如表1所示。
表1试验结果
电导率(IACS％) 褶皱率(％)
实施例2 103.5％IACS 6％
实施例3 105.3％IACS 4％
实施例4 104.8％IACS 2％
实施例5 104.3％IACS 2％
实施例6 100.7％IACS 2％
实施例7 104.5％IACS 6％
对比例1 98.2％IACS 80％
对比例2 98.6％IACS 84％
对比例3 102.9％IACS 96％
根据表1可以看出，实施例制得的成品铜箔的电导率明显优于对比例1-3，同时褶皱率显著降低。
同时对实施例2-3以及对比例1的样品进行XRD测试，结果如图3、图4以及图5所示。
根据图3以及图4，可以看出实施例2和实施例3所制备的成品铜箔，有单晶铜的特征XRD峰，根据图5，可以看出，对比例1所制备的成品铜箔，没有单晶铜的特征XRD峰。
综上，本申请提供的阴极辊，将其应用于电解铜箔机构中以制备电解铜箔时，电解铜箔能够复制石墨烯薄膜的表面形貌特征，进而使其晶畴以及晶界分布等与基材铜箔相似，实现对电解铜箔的“预单晶化”，从而在后续制备单晶或大晶畴铜箔时，可显著降低退火温度，在低温退火条件下便可获得单晶铜箔或大晶畴铜箔，并且由于退火温度降低，因此即使此时电解铜箔厚度＜25μm，也可获得褶皱率低满足相关要求的成品铜箔。
以上仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阴极辊，其特征在于，所述阴极辊包括：
辊状的本体；
环状的基材铜箔，形成于所述本体的周壁且与所述本体导电连接；以及
石墨烯薄膜，形成于所述基材铜箔的表面并复制有所述基材铜箔的表面形貌特征；
其中，所述基材铜箔的材质为单晶铜箔或大晶畴铜箔，所述大晶畴铜箔在每平方分米的晶界数量≤5个。
2.根据权利要求1所述的阴极辊，其特征在于，所述基材铜箔的厚度为25-70μm。
3.根据权利要求1所述的阴极辊，其特征在于，20nm≤所述石墨烯薄膜的厚度为≤350nm。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的阴极辊，其特征在于，所述基材铜箔与所述本体之间具有导电胶层。
5.一种电解铜箔机构，其特征在于，包括：
电解槽，用于装放电解液；
如权利要求1-4任意一项所述的阴极辊，利用所述电解液以通过电镀的方式电沉积电解铜箔；以及
阳极部，通过所述电解液与所述阴极辊通电。
6.一种成品铜箔的制备系统，其特征在于，包括权利要求5所述的电解铜箔机构、剥离机构以及退火机构；
其中，所述剥离机构用于剥离所述阴极辊上的所述电解铜箔，所述退火机构具有用于接收剥离后的所述电解铜箔退火腔，所述退火机构设有与所述退火腔连通的惰性气体输入管道、氢气输入管道、以及用于加热所述退火腔的加热部件。
7.一种电解铜箔的制备方法，其特征在于，包括：
在权利要求5所述的电解铜箔机构中，在所述阴极辊以及阳极浸入电解液后电解，使所述石墨烯薄膜的表面电沉积电解铜箔，剥离所述电解铜箔。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述电解铜箔的厚度为4.5-8μm。
9.一种成品铜箔的制备方法，其特征在于，0≤所述成品铜箔在每平方分米的晶界数量≤5个；
所述制备方法包括：将权利要求7-8任意一项所述的制备方法制得的电解铜箔置于退火腔内，向退火腔内通入惰性气体并升温，其中惰性气体流量为300-500sccm；
升温至300-800℃时，惰性气体流量不变，通入H2且H2流量为10-500sccm，以退火预设时间后冷却。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述预设时间为120-350min。
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