CN116876045A - 一种高强度电解铜箔的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强度电解铜箔的制备方法，通过在再加入添加剂，进行电化学沉积制备铜箔，再进行热处理。添加剂包括鱼胶、聚乙烯醇和聚乙二醇，其中聚乙烯醇可填充铜箔微孔，固化后起到填充作用，乙二醇可以增加铜离子的分散能力，达到细化晶粒和使沉积层致密的效果，热处理可增加表面粗糙度。本发明制得的铜箔的强度、塑性性能均较好。
Description
技术领域
本发明属于电解铜箔制备领域，具体涉及一种高强度电解铜箔的制备方法。
背景技术
铜箔如今大量用作各种电池的负极集流体，特别是新能源锂电池，以及用作线路板材料等。对于铜箔的厚度要求也越来越高，有要求达到8微米左右的铜箔，一方面可以增加电池的能源量密度，从而具有更广阔的市场前景。
而铜箔的强度是比较重要的性能参数，强度越高，则意味着可以制备更薄的铜箔，这样一来可以减少铜箔的用量，降低成本，二来可以提高产品的性能。同时，铜箔的塑性要求也不断在提高，以适应电池使用膨胀等变形要求。
因此，如提高铜箔的强度、塑性是值得关注的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种高强度电解铜箔的制备方法。
本发明的目的可以通过以下方案来实现：
本发明提供了一种高强度电解铜箔的制备方法，包括如下步骤：
S1、配制电解液，包括如下浓度的各组分：
按照浓度设置，将CuSO4溶解于去离子水中，HCl、浓硫酸混合均匀，再加入添加剂，搅拌冷却得到电解液，备用；
S2、电化学沉积制备铜箔
将电解液转移至电解槽中，进行电解生箔，得电解铜箔；
S3、铜箔热处理
在保护气体的条件下，对铜箔进行热处理，即得所述高强度电解铜箔。
作为本发明的一个实施方案，步骤S1中，所述添加剂包括鱼胶、聚乙烯醇和聚乙二醇，质量比为8-10：5-7：5-7。
铜箔在沉积过程中，表面仍存在一定的孔隙，聚乙烯醇可填充铜箔微孔、微缝隙，固化后起到填充作用，提升铜箔性能；同时后续的热处理，煅烧后增加表面粗糙度，如用于电池负极集流体时，提高负极活性物质与铜箔表面的结合力。聚乙二醇可以增加铜离子的分散能力，达到细化晶粒和使沉积层致密的效果。此外聚乙二醇与Cl-共同作用可显著抑制Cu的电沉积过程，具有较强的细化晶粒及提升镀层表面均匀性的作用。
作为本发明的一个实施方案，步骤S2中，电解液的温度控制在50～60℃，生箔过程中阳极板的电流密度为25-35A/dm2，
作为本发明的一个实施方案，步骤S3中，所述热处理的温度为350-370℃，时间为5-6min。通过短时间的高温处理，不仅细化铜箔晶粒，调整组织，消除组织缺陷，还使表面的聚乙烯醇在煅烧后增加表面粗糙度，可避免常规的铜箔蚀刻处理增加粗糙度，影响铜箔本身的性能，蚀刻造成的粗糙度太高，会导致铜箔力学性能变差。
作为本发明的一个实施方案，步骤S3中，所述保护气体为氩气。
作为本发明的一个实施方案，步骤S3中，所得高强度电解铜箔的厚度为8-10μm.
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)鱼胶作可以有效改变铜箔生长过程中的起到细化晶粒、同时改变晶面取向的作用，进而改变铜箔的延伸率等力学性能；
(2)本发明制得的铜箔抗拉强度、断裂延伸率较好，使用的粘附性能较好。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实例在本发明技术方案的前提下进行实施，提供了详细的实施方式和具体的操作过程，将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明。需要指出的是，本发明的保护范围不限于下述实施例，在本发明的构思前提下做出的若干调整和改进，都属于本发明的保护范围。
实施例1
本发明提供了一种高强度电解铜箔的制备方法，包括如下步骤：
S1、配制电解液，包括如下浓度的各组分：
按照浓度设置，将CuSO4溶解于去离子水中，HCl、浓硫酸混合均匀，再加入添加剂(鱼胶、聚乙烯醇和聚乙二醇，质量比为8：6：6)，搅拌冷却得到电解液，备用；
S2、电化学沉积制备铜箔
将电解液转移至电解槽中，温度控制在60℃，生箔过程中阳极板的电流密度为30A/dm2，控制流量维持浓度，进行电解生箔，得电解铜箔(厚度8μm)；
S3、铜箔热处理
在保护气体氩气的条件下，对铜箔进行热处理，温度为350℃，时间为5min，即得所述高强度电解铜箔。
本实施例制得的铜箔的抗拉强度为565MPa，断裂延伸率为5.9％。
实施例2
本发明提供了一种高强度电解铜箔的制备方法，包括如下步骤：
S1、配制电解液，包括如下浓度的各组分：
按照浓度设置，将CuSO4溶解于去离子水中，HCl、浓硫酸混合均匀，再加入添加剂(鱼胶、聚乙烯醇和聚乙二醇，质量比为8：6：6)，搅拌冷却得到电解液，备用；
S2、电化学沉积制备铜箔
将电解液转移至电解槽中，温度控制在60℃，生箔过程中阳极板的电流密度为25A/dm2，进行电解生箔，得电解铜箔(厚度8μm)；
S3、铜箔热处理
在保护气体氩气的条件下，对铜箔进行热处理，温度为370℃，时间为6min，即得所述高强度电解铜箔。
本实施例制得的铜箔的抗拉强度为580MPa，断裂延伸率为5.8％。
对比例1
本对比例制备方法与实施例1基本相同，区别仅在于：添加剂不含聚乙烯醇。
本对比例制得的铜箔的抗拉强度为490MPa，断裂延伸率为5.2％。
对比例2
本对比例制备方法与实施例1基本相同，区别仅在于：添加剂不含聚乙二醇。
本对比例制得的铜箔的抗拉强度为465MPa，断裂延伸率为5.4％。
对比例3
本对比例制备方法与实施例1基本相同，区别仅在于：未进行热处理。
本对比例制得的铜箔的抗拉强度为503MPa，断裂延伸率为5.4％。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (6)
1.一种高强度电解铜箔的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、配制电解液，包括如下浓度的各组分：
按照浓度设置，将CuSO4溶解于去离子水中，HCl、浓硫酸混合均匀，再加入添加剂，搅拌冷却得到电解液，备用；
S2、电化学沉积制备铜箔
将电解液转移至电解槽中，进行电解生箔，得铜箔；
S3、铜箔热处理
在保护气体的条件下，对铜箔进行热处理，即得所述高强度电解铜箔。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述添加剂包括鱼胶、聚乙烯醇和聚乙二醇。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，鱼胶、聚乙烯醇和聚乙二醇的质量比为8-10：5-7：5-7。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，电解液的温度为50-60℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，生箔过程中阳极板的电流密度为25-35A/dm2。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述热处理的温度为350-370℃，时间为5-6min。
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