CN114182308A - 一种用于制备电解铜箔的添加剂及电解铜箔的制备方法 - Google Patents
一种用于制备电解铜箔的添加剂及电解铜箔的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本方案公开了一种用于制备电解铜箔的添加剂及电解铜箔的制备方法，以镀有贵金属的钛片为阳极，钛片为阴极，在直流电源作用下，加入钨锆钼无机盐添加剂，对硫酸铜溶液进行电解，通过控制电解时间，制备得到厚度为6μm的局域较高抗拉强度的电解铜箔。通过加入钨锆钼无机盐添加剂，制备得到的厚度为6μm的电解铜箔的抗拉强度可达500MPa以上。本方法为高抗拉强度电解铜箔提供了制备方法，尤其是提供了一种制备具有较高抗拉强度的电解铜箔的添加剂。
Description
技术领域
本发明涉及铜箔生产技术领域，特别涉及一种用于制备电解铜箔的添加剂 及电解铜箔的制备方法。
背景技术
随着新能源汽车市场的发展，对锂电池用电解铜箔的需求巨增，提高锂电 池的能量密度，需要使用轻薄化的电解铜箔，同时对电解铜箔的抗拉强度提出 新的需求，除去电解工艺影响，电解铜箔的抗拉强度与添加剂的影响关系密切。 目前，报道的高抗电解铜箔用的添加剂主要为有机添加剂，如，申请号为 CN202011091194.2的中国发明专利；申请号为CN202010112680.1的中国发明 专利；申请号为CN202010053840.X的中国发明专利等，而报道的提高电解铜 箔抗拉强度用的无机添加剂较少。
发明内容
本方案的一个目的在于提供一种用于制备电解铜箔的添加剂，该添加剂制 备出的电解铜箔的抗拉强度为6μm。
本方案的另一个目的在于提供一种用上述添加剂制备电解铜箔的方法。
为达到上述目的，本方案如下：
一种用于制备电解铜箔的添加剂，所述添加剂由钨盐、锆盐和钼盐组成， 所述添加剂中含10～20wt％钨盐、60～80wt％锆盐和10～20wt％钼盐。
优选的，所述钨盐为钨酸钠或钨酸铵；所述锆盐为硫酸锆；所述钼盐为钼 酸钠或钼酸铵。
第二方面，提供一种电解铜箔的制备方法，该方法包括：
以镀有钌、铱、钯或钽的钛片作为阳极电极片；
以钛片为阴极电极片；
以硫酸铜溶液为电解液，以无机盐为添加剂，进行直流电解获得电解铜箔。
优选的，所述阳极电极片和阴极电极片的厚度为0.1～0.5mm。
优选的，所述硫酸铜溶液中硫酸铜的浓度为50～128g/L。
优选的，电解时的电流密度为500～6000A/m2。
优选的，电解时硫酸铜溶液温度为40～80℃。
优选的，电解持续时间为1～5min。
优选的，所述添加剂在电解液中的含量为5～100mg/L；所述添加剂由钨盐、 锆盐和钼盐组成；所述添加剂中含10～20wt％钨盐、60～80wt％锆盐和10～20wt％ 钼盐。
优选的，所述钨盐为钨酸钠或钨酸铵；所述锆盐为硫酸锆；所述钼盐为钼 酸钠或钼酸铵
本方案的有益效果如下：
通过使用本方案的制备方法，可以制备得到具有较高抗拉强度的电解铜箔， 所制备的电解铜箔的抗拉强度达到6μm。
具体实施方式
下面对本方案的实施方式作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例仅 是本方案的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲 突的情况下，本方案中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似 的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在 适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图 在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系 统、产品或设备，不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清 楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
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。
除非另外指明,以下各实施例中所使用的材料、试剂等均可通过常规商购途 径获得。
为提高锂电池的能量密度，对轻薄化电解铜箔的需求成为一种趋势，本申 请的发明人，通过在电解液中添加由多种无机盐组成的添加剂，获得具有较高 抗拉强度的电解铜箔。该添加剂由钨盐、锆盐和钼盐组成；在所述添加剂中， 各组分的质量百分含量如下：在所述添加剂中含10～20wt％钨盐、60～80wt％锆 盐和10～20wt％钼盐。
在一个实施例中，所述钨盐为钨酸钠或钨酸铵；所述锆盐为硫酸锆；所述 钼盐为钼酸钠或钼酸铵。
使用上述添加剂通过电解硫酸铜溶液制备铜箔的方法，包括如下步骤：
以镀有贵金属钛片为阳极，纯钛片为阴极，在直流电源作用下，控制一定 的电流密度，加入钨锆钼无机盐添加剂，对硫酸铜溶液进行恒温电解，通过控 制电解时间，制备得到高抗拉强度6μm的电解铜箔。
在一个实施例中，阳极镀的贵金属包括钌、铱、钯或钽，镀有贵金属的钛 片作为阳极电极片以纯钛片作为阴极电极片，阳极电极片的厚度为0.1～0.5mm， 阴极电极片的的厚度为0.1～0.5mm。
在一个实施例中，硫酸铜溶液中的硫酸铜的浓度为50～128g/L。
在一个实施例中，电解时电流密度为500～6000A/m2。
在一个实施例中，电解时硫酸铜溶液的温度恒定在40～80℃。
在一个实施例中，电解持续时间1～5min。
在一个实施例中，电解液中添加剂的含量为5～100mg/L。
通过使用本申请的无机添加剂，可以制备得到抗拉强度6μm的电解铜箔。
下面通过具体的例子，对本申请进行进一步说明。
将硫酸铜电解液加入电解槽中，以镀铱的钛片作为电解阳极片，阴极电极 片为纯钛片，以直流电源作为电解电源，在电解槽中加入磁力搅拌子。
实施例1
以镀铱钛片为阳极电极片，电极片厚度为0.2mm，钛片为阴极电极片，电 极片厚度为0.3mm，在直流电源作用下，控制电流密度为1000A/m2，向电解液 中加入添加剂，添加剂中含质量百分含量为10wt％的钨酸钠，70wt％的硫酸锆， 和20wt％的钼酸钠，以硫酸铜溶液为电解液，硫酸铜溶液中硫酸铜的浓度为 128g/L，在硫酸铜溶液中加入的添加剂的含量为10mg/L，将硫酸铜溶液的温度 保持在50℃，通电进行电解操作，通电时间持续3min，制备得到厚度为6μm 的电解铜箔，经测试，制得的电解铜箔的抗拉强度为483MPa。
实施例2
以镀铱钛片为阳极电极片，电极片厚度为0.1mm，钛片为阴极电极片，电 极片厚度为0.1mm，在直流电源作用下，控制电流密度为500A/m2，向电解液 中加入添加剂，添加剂中含质量百分含量为10wt％的钨酸钠，70wt％的硫酸锆， 和20wt％的钼酸钠，以硫酸铜溶液为电解液，硫酸铜溶液中硫酸铜的浓度为 100g/L，在硫酸铜溶液中加入的添加剂的含量为20mg/L，将硫酸铜溶液的温度 保持在60℃，通电进行电解操作，通电时间持续5min，制备得到厚度为6μm 的电解铜箔，经测试，制得的电解铜箔的抗拉强度为512MPa。
实施例3
以镀铱钛片为阳极电极片，电极片厚度为0.3mm，钛片为阴极电极片，电 极片厚度为0.1mm，在直流电源作用下，控制电流密度为2000A/m2，向电解液 中加入添加剂，添加剂中含质量百分含量为20wt％的钨酸钠，60wt％的硫酸锆， 和20wt％的钼酸钠，以硫酸铜溶液为电解液，硫酸铜溶液中硫酸铜的浓度为128g/L，在硫酸铜溶液中加入的添加剂的含量为30mg/L，将硫酸铜溶液的温度 保持在60℃，通电进行电解操作，通电时间持续2.5min，制备得到厚度为6μm 的电解铜箔，经测试，制得的电解铜箔的抗拉强度为524MPa。
实施例4
以镀铱钛片为阳极电极片，电极片厚度为0.5mm，钛片为阴极电极片，电 极片厚度为0.5mm，在直流电源作用下，控制电流密度为6000A/m2，向电解液 中加入添加剂，添加剂中含质量百分含量为15wt％的钨酸钠，70wt％的硫酸锆， 和15wt％的钼酸钠，以硫酸铜溶液为电解液，硫酸铜溶液中硫酸铜的浓度为 90g/L，在硫酸铜溶液中加入的添加剂的含量为40mg/L，将硫酸铜溶液的温度 保持在70℃，通电进行电解操作，通电时间持续1min，制备得到厚度为6μm 的电解铜箔，经测试，制得的电解铜箔的抗拉强度为432MPa。
实施例5
以镀铱钛片为阳极电极片，电极片厚度为0.4mm，钛片为阴极电极片，电 极片厚度为0.4mm，在直流电源作用下，控制电流密度为3000A/m2，向电解液 中加入添加剂，添加剂中含质量百分含量为10wt％的钨酸钠，80wt％的硫酸锆， 和10wt％的钼酸钠，以硫酸铜溶液为电解液，硫酸铜溶液中硫酸铜的浓度为 128g/L，在硫酸铜溶液中加入的添加剂的含量为50mg/L，将硫酸铜溶液的温度 保持在50℃，通电进行电解操作，通电时间持续2min，制备得到厚度为6μm 的电解铜箔，经测试，制得的电解铜箔的抗拉强度为548MPa。
实施例6
以镀铱钛片为阳极电极片，电极片厚度为0.3mm，钛片为阴极电极片，电 极片厚度为0.3mm，在直流电源作用下，控制电流密度为1000A/m2，向电解液 中加入添加剂，添加剂中含质量百分含量为10wt％的钨酸钠，80wt％的硫酸锆， 和10wt％的钼酸钠，以硫酸铜溶液为电解液，硫酸铜溶液中硫酸铜的浓度为 110g/L，在硫酸铜溶液中加入的添加剂的含量为30mg/L，将硫酸铜溶液的温度 保持在50℃，通电进行电解操作，通电时间持续3min，制备得到厚度为6μm 的电解铜箔，经测试，制得的电解铜箔的抗拉强度为586MPa。
对比例1
以镀铱钛片为阳极电极片，电极片厚度为0.3mm，钛片为阴极电极片，电 极片厚度为0.3mm，在直流电源作用下，控制电流密度为1000A/m2，向电解液 中加入添加剂，添加剂中含质量百分含量为30wt％的钨酸钠，60wt％的硫酸锆， 和10wt％的钼酸钠，以硫酸铜溶液为电解液，硫酸铜溶液中硫酸铜的浓度为 110g/L，在硫酸铜溶液中加入的添加剂的含量为30mg/L，将硫酸铜溶液的温度 保持在50℃，通电进行电解操作，通电时间持续3min，制备得到厚度为6μm 的电解铜箔，经测试，制得的电解铜箔的抗拉强度为395MPa。
表1中列出了各实施例制备得到的电解铜箔的厚度及抗拉强度，铜箔厚度 采用日本三丰数显外径千分尺直接测试，抗拉强度测试方法：采用万能试样机 CMT-6103，试验机标准为GB/T 228.1-2010，样品规格为15*150mm的长方形 长条，试验机标距为50mm，夹头速度为10mm/min。每个样品取3个样条，共 做3个样品，取中间断裂的样条为有效数据。
表1
| 指标 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 对比例1 |
| 厚度 | 6μm | 6μm | 6μm | 6μm | 6μm | 6μm | 6μm |
| 抗拉强度(MPa) | 483 | 512 | 524 | 432 | 548 | 586 | 395 |
对比例1中，添加剂中钨盐的含量为30wt％，超过了本方案中的较优的含 量范围(10-20wt％)，其它条件与实施例6一样，但得到铜箔的抗拉强度达不 到高抗铜箔的标准。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并 非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述 说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施 方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动 仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种用于制备电解铜箔的添加剂，其特征在于，所述添加剂由钨盐、锆盐和钼盐组成；所述添加剂中含10～20wt％钨盐、60～80wt％锆盐和10～20wt％钼盐。
2.根据权利要求1所述的用于制备电解铜箔的添加剂，其特征在于，所述钨盐为钨酸钠或钨酸铵；所述锆盐为硫酸锆；所述钼盐为钼酸钠或钼酸铵。
3.一种电解铜箔的制备方法，其特征在于，该方法包括：
以镀有钌、铱、钯或钽的钛片作为阳极电极片；
以钛片为阴极电极片；
以硫酸铜溶液为电解液，以无机盐为添加剂，进行直流电解获得电解铜箔。
4.根据权利要求3所述的电解铜箔的制备方法，其特征在于，所述阳极电极片和阴极电极片的厚度为0.1～0.5mm。
5.根据权利要求3所述的电解铜箔的制备方法，其特征在于，所述硫酸铜溶液中硫酸铜的浓度为50～128g/L。
6.根据权利要求3所述的电解铜箔的制备方法，其特征在于，电解时的电流密度为500～6000A/m2。
7.根据权利要求3所述的电解铜箔的制备方法，其特征在于，电解时硫酸铜溶液温度为40～80℃。
8.根据权利要求3所述的电解铜箔的制备方法，其特征在于，电解持续时间为1～5min。
9.根据权利要求3所述的电解铜箔的制备方法，其特征在于，所述添加剂在电解液中的含量为5～100mg/L；所述添加剂由钨盐、锆盐和钼盐组成；所述添加剂中含10～20wt％钨盐、60～80wt％锆盐和10～20wt％钼盐。
10.根据权利要求9所述的电解铜箔的制备方法，其特征在于，所述钨盐为钨酸钠或钨酸铵；所述锆盐为硫酸锆；所述钼盐为钼酸钠或钼酸铵。
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Non-Patent Citations (1)
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| 张世超等: "电解铜箔力学性能的主要影响因素", 《2005中国储能电池与动力电池及其关键材料学术研讨会论文集》 * |
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