一种锂电池用铜箔的预处理方法及其应用

本发明涉及锂电池相关，尤其是涉及一种锂电池用铜箔的预处理方法及其应用。

背景技术：

1、锂电池铜箔是锂电池中的重要组成部分，对锂电池的性能起着至关重要的作用。铜箔作为锂电池的负极集流体，承担着汇集电流的重要作用。铜箔的导电性能、机械性能和稳定性等参数直接影响到锂电池的充放电性能、容量保持率和循环寿命等。因此，开发机械性能更好的铜箔对于提高锂电池的性能具有重要意义。相关技术中，通常会采用如下工艺对铜箔进行加工处理：预处理后的铜箔通过粗化及固化技术、合金化技术、钝化技术和硅烷化技术等技术进行加工。其中，粗化处理是在高酸低铜电镀液中进行电沉积，获得细小沉积铜瘤点，然后进行固化，即在粗化松散的铜颗粒上紧固一层铜，使粗化层与铜箔基体结合牢固，形成最终的粗化层；合金化技术通常是在粗化、固化工序的基础上在铜箔粗化层上再镀一层其他元素的合金，使铜箔表层不和树脂的加工工艺基体形成直接接触；铬是硬度最大的单质金属，因此传统钝化技术常采用铬酸盐钝化，在钝化过程中金属铬的表面易生成致密的碱式铬酸盐氧化膜，使铜箔表层与气体无法直接进行接触；硅烷化技术是在铜箔上涂敷上一层硅烷的化学薄膜，产生了两个效应：一是使其抗氧化的特性得到改善；二是使铜箔与基体的结合力得到了改善。

2、然而，现有的预处理工艺存在如下缺点：1)铜箔机械性能较差，易出现龟裂现象，进而导致负极的尺寸稳定性和平整性降低；2)某些添加剂在不同工艺条件下具有离子选择性作用，甚至结构相似的物质也会带来反差效果，并且相关添加剂作用机理尚不明确，无法从理论上指导生产实践；3)所研究的助剂大多是技术保密产品，仅以编号形式代替，而常用的表面处理技术通常使用的添加剂含硫氰、砷、铬等有毒有害成分，不利于环保；4)现有铜箔表面处理工艺流程长，成本高。

3、因此，开发一种温和处理工艺处理铜箔，避免使用有毒或有害助剂，不污染环境或影响人体健康，同时，还无需长流程高成本具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种锂电池用铜箔的预处理方法，该方法温和无污染。

2、本发明还提出上述预处理方法的应用。

3、根据本发明的一个方面，提出了一种锂电池用铜箔的预处理方法，包括如下步骤：

4、利用脉冲电源对铜箔通电处理，其中，通电处理过程中的参数包括：电流密度为500～700a/mm2，电脉冲持续时间1000μs-9900μs。

5、根据本发明的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：本发明方案通过脉冲电源对铜箔的生箔进行通电预处理即可，无需使用化学试剂，更无需使用有毒或有害的助剂，处理过程相对温和，不会污染环境或影响人体健康；且工艺流程简单，操作简便；通过本发明方案的处理方法可使得成品的铜箔具有更高的机械性能，具有足够的抗拉强度和延伸率，确保负极材料生产过程中(涂敷、滚压等工序)铜箔与活性物质的接触更紧密且不易发生断裂；避免了传统工艺处理得到的铜箔机械性能不佳，导致出现龟裂现象，进而导致负极的尺寸稳定性和平整性降低。本发明方案范围内的电流密度可较好的实现铜箔机械性能的强化，当电流密度低于500a/mm2时，不能明显强化，而当电流密度高于700a/mm2时，则易将铜箔打穿，易出现“过烧”、“粉化”等现象，导致晶粒之间的粘结度下降，从而使伸长率、抗拉强度显著下降，无法进一步使用。

6、在本发明的一些实施方式中，通电处理过程中的参数还包括：脉冲次数在10次以上。处理时间短，更高效便捷，生产成本更低廉。

7、在本发明的一些实施方式中，通电处理过程中的参数还包括：电压为6～8v。

8、在本发明的一些实施方式中，所述通电处理具体包括将铜箔置于所述脉冲电源的上、下电极之间，所述铜箔与所述上电极之间还设有厚度为2mm以上的石墨毡。在电极与铜箔接触夹缝中放置石墨毡，提高导电性；在铜箔与上电极之间放置厚度适当的石墨毡比不放置平均电流密度上升40％以上，而当将一半厚度的两块石墨毡分别置于铜箔上下表面或仅在上面表面放置一半厚度的石墨毡时，反而会造成电流密度下降。

9、在本发明的一些实施方式中，所述石墨毡为两块，层叠放置于铜箔与上电极之间。

10、在本发明的一些实施方式中，所述石墨毡的宽度为铜箔宽度的0.9～1.1倍，长度为0.04～0.06倍。

11、在本发明的一些优选实施方式中，所述石墨毡的宽度为铜箔宽度的1倍，长度为0.05倍。如铜箔的尺寸为200mm*400mm，石墨毡的尺寸为200mm*20mm。

12、在本发明的一些实施方式中，所述通电过程中采用夹具夹持，所述夹具为可移动夹具。采用夹具夹持，确保上、下电极与铜箔之间接触紧密。采用可前后移动夹，使铜箔在处理时能保持拉直状态，避免铜箔发生褶皱。石墨毡放在夹具夹持铜箔的夹缝中，形成下电极-铜箔-石墨毡-上电极的结构，通过本发明方案脉冲电源进行电脉冲，曲线平稳、电压稳定、可以连接电脉冲。

13、在本发明的一些实施方式中，与铜箔接触的部件采用软质材料制备而成，如石墨、碳材料等。采用软质材料保证能完全与铜箔贴合。

14、在本发明的一些实施方式中，所述铜箔的厚度为6～7μm。采用该厚度范围内的铜箔效果更优。

15、根据本发明的另一个方面，提出了一种锂电池用铜箔的制备方法，包括如下步骤：通过上述预处理方法对铜箔进行预处理。

16、根据本发明的一种优选的实施方式的制备方法，至少具有以下有益效果：通过本发明方案预处理得到的铜箔机械性能得到强化，在锂离子电池负极材料制备中具有良好的应用前景。

17、在本发明的一些实施方式中，所述制备方法，还包括对预处理后的铜箔进行粗化及固化、合金化、钝化和硅烷化处理。

18、根据本发明的再一个方面，提出了一种锂电池负极材料的制备方法，包括上述方法制备铜箔的步骤。

19、根据本发明的一种优选的实施方式的锂电池负极材料的制备方法，至少具有以下有益效果：通过本发明方案预处理的铜箔，具有良好的机械强度，在锂电池领域具有良好的应用前景。

20、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

技术特征：

1.一种锂电池用铜箔的预处理方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的锂电池用铜箔的预处理方法，其特征在于：通电处理过程中的参数还包括如下条件中的至少一项：1)脉冲次数在10次以上；2)电压为6～8v。

3.根据权利要求1所述的锂电池用铜箔的预处理方法，其特征在于：所述通电处理具体包括将铜箔置于所述脉冲电源的上、下电极之间，所述铜箔与所述上电极之间还设有厚度为2mm以上的石墨毡。

4.根据权利要求3所述的锂电池用铜箔的预处理方法，其特征在于：所述石墨毡为两块，层叠放置于铜箔与上电极之间。

5.根据权利要求4所述的锂电池用铜箔的预处理方法，其特征在于：所述石墨毡的宽度为铜箔宽度的0.9～1.1倍，长度为0.04～0.06倍。

6.根据权利要求4所述的锂电池用铜箔的预处理方法，其特征在于：铜箔的尺寸为200mm*400mm，石墨毡的尺寸为200mm*20mm。

7.根据权利要求1所述的锂电池用铜箔的预处理方法，其特征在于：所述通电过程中采用夹具夹持，所述夹具为可移动夹具。

8.根据权利要求1至7任一项所述的锂电池用铜箔的预处理方法，其特征在于：所述铜箔的厚度为6～7μm。

9.一种锂电池用铜箔的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：通过如权利要求1至8任一项所述的预处理方法对铜箔进行预处理。

10.一种锂电池负极材料的制备方法，其特征在于：包括如权利要求9所述的方法制备铜箔的步骤。

技术总结本发明公开了一种锂电池用铜箔的预处理方法及其应用，所述预处理方法包括如下步骤：利用脉冲电源对铜箔通电处理，其中，通电处理过程中的参数包括：电流密度为500～700A/mm<supgt;2</supgt;，电脉冲持续时间1000μs‑9900μs。本发明方案通过脉冲电源对铜箔的生箔进行通电预处理即可，无需使用化学试剂，更无需使用有毒或有害的助剂，处理过程相对温和，不会污染环境或影响人体健康；且工艺流程简单，操作简便；通过本发明方案的处理方法可使得成品的铜箔具有更高的机械性能，具有足够的抗拉强度和延伸率，确保负极材料生产过程中铜箔与活性物质的接触更紧密且不易发生断裂。技术研发人员：祁原深,林欣吉,谢红波受保护的技术使用者：广东以色列理工学院技术研发日：技术公布日：2024/6/5