CN115198321B - 一种锂电池用双光铜箔的生产工艺 - Google Patents

一种锂电池用双光铜箔的生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锂电池用双光铜箔的生产工艺，其利用添加剂和电解液进行电解，得到所述铜箔；其中，所述添加剂，包括聚二硫二丙烷磺酸钠、胶原蛋白、羟乙基纤维素、聚乙二醇、N,N‑二甲基‑二硫代羰基丙烷磺酸钠、香草醛和二甲氨基荒酸钠。本发明通过对锂电池用双光铜箔生产工艺的改进，能提高4.5微米双光铜箔的延伸率和抗拉强度，减少针孔产生，提高了锂电池的安全性。相比现有技术，本发明的添加剂用量少，成本低，更适合规模化推广。

Description

一种锂电池用双光铜箔的生产工艺
技术领域
本发明属于锂电铜箔制造技术领域，具体涉及一种锂电池用双光铜箔的生产工艺。
背景技术
随着新一代电动汽车的快速发展，汽车对动力源的要求越来越高。锂离子二次电池凭借优良的性能，已经成为新一代电动汽车的理想动力源。电解铜箔是锂离子电池的基础材料。随着动力电池，尤其是锂电池领域的高速发展，对锂离子电池的能量密度提出了更高要求，相应的，作为锂离子电池阴极材料电解铜箔向着8μm以及6μm以下的超薄化发展，这就对锂电铜箔的性能和质量提出了更高的要求。
CN110629257A公开了一种高抗拉锂电铜箔的制造方法，将铜溶解制备主电解液，主电解液经多级过滤后与添加剂溶液混合得到电解液，在30-70℃温度及30-85A/dm2的电流密度下进行电解制备厚度为6-9μm原箔。该发明制造的锂电铜箔抗拉强度及延伸率均取得良好效果，并且铜箔颜色、光亮度稳定易控。
CN114059107A公开了一种高弹性模量锂电铜箔的生产工艺，包括以下步骤：步骤S1、将原料铜在硫酸溶液中溶解形成溶解液，过滤除杂后与复合添加剂混合，得到电解液；其中，复合添加剂包括胶原蛋白、聚乙二醇、醇硫基丙烷磺酸钠和己基苄基胺盐；步骤S2、将电解液加入到生箔机中，电镀后得到铜箔初品；步骤S3、将铜箔初品采用直流电沉积工艺进行表面处理，收卷后，得到厚度为4.5μm和6μm的超薄锂电铜箔。该发明通过在电解液中添加复合添加剂，改善了锂电铜箔的微观晶粒，使得锂电铜箔的晶粒尺寸减小、光亮度增加，提升了锂电铜箔的抗拉强度和延伸率。
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。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种锂电池用双光铜箔的生产工艺，该工艺能提高4.5微米双光铜箔的延伸率和抗拉强度，减少针孔产生。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种锂电池用双光铜箔的生产工艺，包括以下步骤：利用添加剂和电解液进行电解，得到所述铜箔；所述添加剂，包括聚二硫二丙烷磺酸钠、胶原蛋白、羟乙基纤维素、聚乙二醇、N,N-二甲基-二硫代羰基丙烷磺酸钠、香草醛和二甲氨基荒酸钠。
优选地，所述添加剂包括：聚二硫二丙烷磺酸钠4-6g/L、胶原蛋白5-10g/L、羟乙基纤维素0.4-0.8g/L、聚乙二醇0.1-0.5g/L、N,N-二甲基-二硫代羰基丙烷磺酸钠0.1-0.3g/L、香草醛3-5mg/L和二甲氨基荒酸钠3-5mg/L。
进一步优选地，所述添加剂包括：聚二硫二丙烷磺酸钠4.2-5.7g/L、胶原蛋白5.5-9.5g/L、羟乙基纤维素0.45-0.75g/L、聚乙二醇0.12-0.45g/L、N,N-二甲基-二硫代羰基丙烷磺酸钠0.12-0.28g/L、香草醛3.1-4.8mg/L和二甲氨基荒酸钠3.2-4.5mg/L。
最优选地，所述添加剂包括：聚二硫二丙烷磺酸钠4.8g/L、胶原蛋白6.0g/L、羟乙基纤维素0.55g/L、聚乙二醇0.30g/L、N,N-二甲基-二硫代羰基丙烷磺酸钠0.20g/L、香草醛4.0mg/L和二甲氨基荒酸钠4.0mg/L。
进一步优选地，所述聚乙二醇的分子量为2000-5000da。
优选地，所述添加剂的添加量为3.0-4.0L/h；进一步优选为3.2-3.8L/h；最优选为3.5L/h。
优选地，所述电解液含80-85g/L Cu2+、100-110g/L H2SO4和25-30mg/L Cl-。
进一步优选地，所述电解液含81-84g/L Cu2+、102-108g/L H2SO4和26-29mg/L Cl-。
最优选地，所述电解液含82g/L Cu2+、105g/L H2SO4和27mg/L Cl-。
优选地，所述电解的条件为：温度40-60℃，电流密度50-85A/dm2。
进一步优选地，所述电解的条件为：温度42-58℃，电流密度52-80A/dm2。
最优选地，所述电解的条件为：温度50℃，电流密度62A/dm2。
本发明的有益效果为：
本发明通过对锂电池用双光铜箔生产工艺的改进，能提高4.5微米双光铜箔的延伸率和抗拉强度，减少针孔产生，提高了锂电池的安全性。相比现有技术，本发明的添加剂用量少，成本低，更适合规模化推广。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同意义。
本发明对所采用原料的来源不作限定，如无特殊说明，本发明所采用的原料均为本技术领域普通市售品。如无特殊说明，本申请的溶液所使用的溶剂均为水，优选为自来水。
实施例1
一种锂电池用双光铜箔的生产工艺，包括以下步骤：利用添加剂和电解液进行电解，得到所述铜箔；
其中，所述添加剂包括：聚二硫二丙烷磺酸钠4g/L、胶原蛋白5g/L、羟乙基纤维素0.8g/L、聚乙二醇0.5g/L、N,N-二甲基-二硫代羰基丙烷磺酸钠0.1g/L、香草醛3mg/L和二甲氨基荒酸钠5mg/L，所述聚乙二醇的分子量为3000da；
所述添加剂添加到电解液中的速度为：3.0L/h；
所述电解液含80g/L Cu2+、100g/L H2SO4和25mg/L Cl-。
所述电解的条件为：温度40℃，电流密度85A/dm2。
实施例2
一种锂电池用双光铜箔的生产工艺，包括以下步骤：利用添加剂和电解液进行电解，得到所述铜箔；
其中，所述添加剂包括：聚二硫二丙烷磺酸钠6g/L、胶原蛋白10g/L、羟乙基纤维素0.4g/L、聚乙二醇0.1g/L、N,N-二甲基-二硫代羰基丙烷磺酸钠0.3g/L、香草醛5mg/L和二甲氨基荒酸钠3mg/L，所述聚乙二醇的分子量为3000da；
所述添加剂添加到电解液中的速度为：4.0L/h；
所述电解液含85g/L Cu2+、110g/L H2SO4和30mg/L Cl-。
所述电解的条件为：温度60℃，电流密度50A/dm2。
实施例3
一种锂电池用双光铜箔的生产工艺，包括以下步骤：利用添加剂和电解液进行电解，得到所述铜箔；
其中，所述添加剂包括：聚二硫二丙烷磺酸钠4.2g/L、胶原蛋白5.5g/L、羟乙基纤维素0.45g/L、聚乙二醇0.12g/L、N,N-二甲基-二硫代羰基丙烷磺酸钠0.12g/L、香草醛4.8mg/L和二甲氨基荒酸钠4.5mg/L，所述聚乙二醇的分子量为3000da；
所述添加剂添加到电解液中的速度为：3.2L/h；
所述电解液含81g/L Cu2+、102g/L H2SO4和26mg/L Cl-。
所述电解的条件为：温度42℃，电流密度80A/dm2。
实施例4
一种锂电池用双光铜箔的生产工艺，包括以下步骤：利用添加剂和电解液进行电解，得到所述铜箔；
其中，所述添加剂包括：聚二硫二丙烷磺酸钠5.7g/L、胶原蛋白9.5g/L、羟乙基纤维素0.75g/L、聚乙二醇0.45g/L、N,N-二甲基-二硫代羰基丙烷磺酸钠0.28g/L、香草醛3.1mg/L和二甲氨基荒酸钠3.2mg/L，所述聚乙二醇的分子量为3000da；
所述添加剂添加到电解液中的速度为：3.8L/h；
所述电解液含84g/L Cu2+、108g/L H2SO4和29mg/L Cl-。
所述电解的条件为：温度58℃，电流密度52A/dm2。
实施例5
一种锂电池用双光铜箔的生产工艺，包括以下步骤：利用添加剂和电解液进行电解，得到所述铜箔；
其中，所述添加剂包括：聚二硫二丙烷磺酸钠4.8g/L、胶原蛋白6.0g/L、羟乙基纤维素0.55g/L、聚乙二醇0.30g/L、N,N-二甲基-二硫代羰基丙烷磺酸钠0.20g/L、香草醛4.0mg/L和二甲氨基荒酸钠4.0mg/L，所述聚乙二醇的分子量为3000da；
所述添加剂添加到电解液中的速度为：3.5L/h；
所述电解液含82g/L Cu2+、105g/L H2SO4和27mg/L Cl-。
所述电解的条件为：温度50℃，电流密度62A/dm2。
对比例1
一种锂电池用双光铜箔的生产工艺，包括以下步骤：利用添加剂和电解液进行电解，得到所述铜箔；
其中，所述添加剂包括：聚二硫二丙烷磺酸钠4.8g/L、胶原蛋白6.0g/L、羟乙基纤维素0.55g/L、聚乙二醇0.30g/L、N,N-二甲基-二硫代羰基丙烷磺酸钠0.20g/L、三乙醇胺4.0mg/L和二苯胍4.0mg/L，所述聚乙二醇的分子量为3000da；
所述添加剂添加到电解液中的速度为：3.5L/h；
所述电解液含82g/L Cu2+、105g/L H2SO4和27mg/L Cl-。
所述电解的条件为：温度50℃，电流密度62A/dm2。
对比例2
一种锂电池用双光铜箔的生产工艺，包括以下步骤：利用添加剂和电解液进行电解，得到所述铜箔；
其中，所述添加剂包括：聚二硫二丙烷磺酸钠4.8g/L、胶原蛋白6.0g/L、羟乙基纤维素0.55g/L、聚乙二醇0.30g/L、N,N-二甲基-二硫代羰基丙烷磺酸钠0.20g/L、香草醛7.0mg/L和二甲氨基荒酸钠1.0mg/L，所述聚乙二醇的分子量为3000da；
所述添加剂添加到电解液中的速度为：3.5L/h；
所述电解液含82g/L Cu2+、105g/L H2SO4和27mg/L Cl-。
所述电解的条件为：温度50℃，电流密度62A/dm2。
对比例3
一种锂电池用双光铜箔的生产工艺，包括以下步骤：利用添加剂和电解液进行电解，得到所述铜箔；
其中，所述添加剂包括：聚二硫二丙烷磺酸钠4.8g/L、胶原蛋白6.0g/L、羟乙基纤维素0.55g/L、聚乙二醇0.30g/L、N,N-二甲基-二硫代羰基丙烷磺酸钠0.20g/L、香草醛1.0mg/L和二甲氨基荒酸钠7.0mg/L，所述聚乙二醇的分子量为3000da；
所述添加剂添加到电解液中的速度为：3.5L/h；
所述电解液含82g/L Cu2+、105g/L H2SO4和27mg/L Cl-。
所述电解的条件为：温度50℃，电流密度62A/dm2。
对比例4
本对比例采用CN202110847613A实施例中公开的添加剂A和B进行电解；
其中，A组添加剂包括：皮胶10g/L、糊精6.0g/L、聚丙二醇400mL/L、聚乙烯亚胺2.5g/L；B组添加包括羧甲基纤维素钠4.0g/L和二苯胍0.1g/L；其中，A组添加的速度为10L/h，B组添加剂的速度为5L/h；
所述电解液含82g/L Cu2+、105g/L H2SO4和27mg/L Cl-。
所述电解的条件为：温度50℃，电流密度62A/dm2。
实施例1-5和对比例1-4制备的锂电池用双光铜箔的性能如表1所示。
表1
Figure BDA0003809794450000061
Figure BDA0003809794450000071
由表1可知，本发明的生产工艺制备的锂电池用双光铜箔的常温抗拉强度大于400Mpa，常温延伸率大于4％，且双面粗糙度低，针孔率为1-0个/m2。同时，通过对比例1-4可知，当改变添加剂的种类、用量对制备的锂电池用双光铜箔的性能影响较大，铜箔容易断裂或出现针孔。
综上可知，本发明通过对锂电池用双光铜箔生产工艺的改进，能提高4.5微米双光铜箔的延伸率和抗拉强度，减少针孔产生，提高了锂电池的安全性。相比现有技术，本发明的添加剂用量少，成本低，更适合规模化推广。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (12)

1.一种锂电池用双光铜箔的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：利用添加剂和电解液进行电解，得到所述铜箔；
所述添加剂包括：聚二硫二丙烷磺酸钠4-6g/L、胶原蛋白5-10g/L、羟乙基纤维素0.4-0.8g/L、聚乙二醇0.1-0.5g/L、N,N-二甲基-二硫代羰基丙烷磺酸钠0.1-0.3g/L、香草醛3-5mg/L和二甲氨基荒酸钠3-5mg/L；
所述电解液含80-85g/L Cu2+、100-110g/L H2SO4和25-30mg/L Cl-。
2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述添加剂包括：聚二硫二丙烷磺酸钠4.2-5.7g/L、胶原蛋白5.5-9.5g/L、羟乙基纤维素0.45-0.75g/L、聚乙二醇0.12-0.45g/L、N,N-二甲基-二硫代羰基丙烷磺酸钠0.12-0.28g/L、香草醛3.1-4.8mg/L和二甲氨基荒酸钠3.2-4.5mg/L。
3.根据权利要求2所述的生产工艺，其特征在于，所述添加剂包括：聚二硫二丙烷磺酸钠4.8g/L、胶原蛋白6.0g/L、羟乙基纤维素0.55g/L、聚乙二醇0.30g/L、N,N-二甲基-二硫代羰基丙烷磺酸钠0.20g/L、香草醛4.0mg/L和二甲氨基荒酸钠4.0mg/L。
4.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述聚乙二醇的分子量为2000-5000da。
5.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述电解液含81-84g/L Cu2+、102-108g/L H2SO4和26-29mg/L Cl-。
6.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述添加剂的添加量为3.0-4.0L/h。
7.根据权利要求6所述的生产工艺，其特征在于，所述添加剂的添加量为3.2-3.8L/h。
8.根据权利要求7所述的生产工艺，其特征在于，所述添加剂的添加量为3.5L/h。
9.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述电解的条件为：温度40-60℃，电流密度50-85A/dm2。
10.根据权利要求9所述的生产工艺，其特征在于，所述电解的条件为：温度42-58℃，电流密度52-80A/dm2。
11.根据权利要求10所述的生产工艺，其特征在于，所述电解的条件为：温度50℃，电流密度62A/dm2。
12.权利要求1-11任一项所述的生产工艺制备的锂电池用双光铜箔。
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