一种高性能铜膜处理工艺的制作方法

本发明属于铜膜处理，具体涉及一种高性能铜膜处理工艺。

背景技术：

1、pet复合铜膜是目前锂电池行业中用作取代电解铜膜的优质负极集流体材料，pet复合铜膜通过使用高分子材料替换铜，可节省约2/3的铜，量产后的生产成本，远远低于电解铜膜成本；其次，pet复合铜膜比传统铜膜更安全、更长寿、更高兼容，更加符合电池厂商提升锂电池安全性能的需要。

2、但是，铜膜在室温下就会氧化变色，尤其是在高湿环境及含大量氯离子和硫的环境中，铜极易氧化变色，导致其物理性能下降，我国的电子行业标准(sj/t11483-2014)对锂离子电池用铜膜的抗氧化性制定了相关规定。

3、目前铜膜表面氧化变色问题一般通过无机钝化、溶胶-凝胶、有机分子吸附、表面涂覆等技术来解决。其中，无机钝化大多使用铬酸盐和磷酸盐，不环保；溶胶-凝胶膜层容易影响铜箔的物理性能；水基铜箔抗氧化处理液因其环保优势而更受关注，有机分子水基防氧化处理液具有易合成、原料丰富易得、价格低廉等优点，目前利用有机分子吸附膜技术来防止铜箔表面氧化变色的研究报道较少，效果较好的苯并三氮唑具有一定的毒性及成本高，2-巯基苯并咪唑的溶解度又较低。因此，现有的铜膜表面处理工艺需要改进。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高性能铜膜处理工艺，以解决铜膜表面易发生氧化的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种高性能铜膜处理工艺，包括以下步骤：

4、将经预处理铜膜进行粗化、固化和钝化处理后，得钝化铜膜，钝化铜膜再进行表面硅烷化处理，所述硅烷化处理过程：

5、将钝化铜膜浸入改性硅烷溶液中涂覆，取出置于80-120℃条件下固化0.5-2.5h，完成高性能铜膜的处理工艺；

6、所述改性硅烷溶液通过如下步骤制得：

7、步骤s1、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和苯基三甲氧基硅烷经水解后制备得到超支化聚硅氧烷；

8、步骤s2、向超支化聚硅氧烷中加入去离子水和乙醇，常温搅拌5min，升温至60℃，加入戊二醛，搅拌分散15min，加入硼氢化钠，继续搅拌3h，降温至20℃，搅拌30min后加入二硫化碳，继续搅拌反应30min，得混液，向混液中加入乙醇水洗3次，得改性硅烷溶液。

9、进一步地，步骤s2中所述超支化聚硅氧烷、去离子水、乙醇、戊二醛、硼氢化钠和二硫化碳的用量比为20g：200ml：150ml：2g：2.5g：6g。

10、进一步地，所述超支化聚硅氧烷的制备过程：

11、步骤s11、向苯基三甲氧基硅烷中加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷、甲醇和四氢呋喃,常温搅拌5min，升温至55-60℃，继续搅拌15min，加入盐酸调控ph为5.0-5.4，恒温搅拌3h，再加入碳酸氢钠调控ph为7.2-7.4，旋蒸除去溶剂和水，得超支化聚硅氧烷。

12、进一步地，步骤s11中所述苯基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、甲醇和四氢呋喃的用量比为0.1mo l：0.2mo l：100ml：50ml。

13、进一步地，所述粗化、固化和钝化处理过程：

14、粗化：将经预处理铜膜进行电沉积粗化处理，粗化液配方：硫酸铜40g/l；浓硫酸40ml/l；钨酸钠0.1g/l；硫酸亚锡1g/l，电沉积条件：电流密度9-12a/dm2；温度20-40℃；时间8-12s，处理后得粗化铜膜；

15、固化：将粗化铜膜进行电沉积固化处理，固化液配方：硫酸锌70g/l；硫酸镍27g/l；酒石酸锑钾3g/l；电沉积条件：电流密度3-4a/dm2,时间20-25s,温度为30-45℃，处理后得固化铜膜；

16、钝化：将固化铜膜进行电沉积钝化处理，钝化液配方：钼酸钠8g/l；植酸2ml/l；电沉积条件：电流密度为0.2a/dm2,电沉积时间为10s，处理后得钝化铜膜。

17、进一步地，所述铜膜的预处理过程：

18、将铜膜进行碱洗除油2min，然后利用去离子水冲洗铜膜表面1min，接着对铜膜表面进行酸洗30s，再利用去离子水冲洗1min，烘干，完成铜膜的预处理。

19、进一步地，所述碱洗包括碱洗液，碱洗液的组成：1.2％-1.5％naoh，4％-6％na2co3，4％-6％na3po4，1％-1.2％na2sio3，余量为去离子水。

20、进一步地，所述酸洗包括酸洗液，酸洗液的组成：1％h2so4，1.5％-2％na2s2o8，余量为去离子水。

21、本发明的有益效果：

22、本发明中的铜膜处理工艺包括预处理、粗化、固化、钝化和表面硅氧化；首先，预处理工艺通过碱洗进行除油，酸洗取去除污垢和氧化膜；粗化工艺和固化工艺用于在铜膜表面沉积一层均匀、致密的铜瘤点颗粒，提高铜膜的比表面积，同时，提高后续铜膜与改性硅烷溶剂的结合力，进而辅助提升铜膜的抗氧化性能；钝化处理能够提升铜膜的耐腐蚀性能，辅助提高铜膜的抗氧化性。

23、铜膜的表面硅氧化处理过程中，本发明制备了改性硅烷溶液，首先利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷和苯基三甲氧基硅烷作为硅氧烷单体，经过水解后制备得到超支化聚硅氧烷，然后以超支化聚硅氧烷为原料接枝二硫化碳，超支化结构配合戊二醛形成的c＝n双键以及二硫化碳形成的二硫氨基结构，将硅氧烷单体和金属铜膜表面紧密螯合，硅氧烷单体结构中的硅烷氧基和有机官能团水解时生成硅醇,与无机物结合，形成硅氧烷，最终在铜膜表面生成单分子膜，具有隔绝氧化的能力，提高铜膜的抗氧化性。

技术特征：

1.一种高性能铜膜处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高性能铜膜处理工艺，其特征在于，步骤s2中所述超支化聚硅氧烷、去离子水、乙醇、戊二醛、硼氢化钠和二硫化碳的用量比为20g：200ml：150ml：2g：2.5g：6g。

3.根据权利要求1所述的一种高性能铜膜处理工艺，其特征在于，所述超支化聚硅氧烷的制备过程：

4.根据权利要求3所述的一种高性能铜膜处理工艺，其特征在于，步骤s11中所述苯基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、甲醇和四氢呋喃的用量比为0.1mo l：0.2mo l：100ml：50ml。

5.根据权利要求1所述的一种高性能铜膜处理工艺，其特征在于，所述粗化、固化和钝化处理过程：

6.根据权利要求1所述的一种高性能铜膜处理工艺，其特征在于，所述铜膜的预处理过程：

7.根据权利要求6所述的一种高性能铜膜处理工艺，其特征在于，所述碱洗包括碱洗液，碱洗液的组成：1.2％-1.5％naoh，4％-6％na2co3，4％-6％na3po4，1％-1.2％na2sio3，余量为去离子水。

8.根据权利要求6所述的一种高性能铜膜处理工艺，其特征在于，所述酸洗包括酸洗液，酸洗液的组成：1％h2so4，1.5％-2％na2s2o8，余量为去离子水。

技术总结本发明公开了一种高性能铜膜处理工艺，属于铜膜处理技术领域，包括以下步骤：将经预处理铜膜进行粗化、固化和钝化处理后，得钝化铜膜，将钝化铜膜浸入改性硅烷溶液中涂覆，经固化后完成高性能铜膜的处理工艺；其中，γ‑氨丙基三乙氧基硅烷和苯基三甲氧基硅烷经水解后制备得到超支化聚硅氧烷；然后以超支化聚硅氧烷为原料接枝二硫化碳，得改性硅烷溶液，超支化结构配合戊二醛形成的C＝N双键以及二硫化碳形成的二硫氨基结构，将硅氧烷单体和金属铜膜表面紧密螯合，硅氧烷单体结构中的硅烷氧基和有机官能团水解时生成硅醇,与无机物结合，形成硅氧烷，最终在铜膜表面生成单分子膜，具有隔绝氧化的能力，提高铜膜的抗氧化性。技术研发人员：张东方,张翼受保护的技术使用者：江苏华旺新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/17