一种高温超高强度高延伸锂电铜箔及其生产工艺的制作方法

本发明涉及铜箔，具体为一种高温超高强度高延伸锂电铜箔及其生产工艺。

背景技术：

1、随着能源转型与电子设备的快速发展，对高性能且更安全的能量存储系统的需求日益增长。在这一背景下，锂离子电池因其高能量密度、长循环寿命和良好的稳定性而成为了市场的首选。近年来，为了进一步提升电池能量密度，硅负极材料由于其理论容量远高于传统石墨负极材料而受到研究者的重视。

2、然而，硅负极材料在充放电过程中会发生巨大体积变化(最高可达300％)，导致材料的粉碎和电池的循环性能下降。此外，硅负极锂电池在充放电时通常需要承受的更高工作温度也对铜箔当前载体提出了更高的性能要求。因此，发展一种能够在高温后保持高机械性能、优异延伸率和稳定的化学性能的铜箔，对于实现高性能硅负极锂电池具有重要意义。

3、铜箔作为电池正负极材料的载体，不仅要承担导电的作用，还需在电池制造和应用过程中承受各种应力和高温条件。现有的锂电铜箔产品在高温烘烤后和大应力条件下表现出的强度和延展性往往难以满足硅负极材料的要求。例如，传统铜箔在高温循环条件下容易发生软化、强度下降和结晶粒度生长等现象，这将导致铜箔与硅负极材料脱落，从而影响电池性能。

4、针对上述问题，本发明提出了一种新型的高温超高强高延伸铜箔，不仅在常温下具有高强度和高延伸率，而且在经过高温环境后也能维持其卓越的机械性能和稳定性。该铜箔的制造过程着重于原材料选择、制备工艺、以及后处理，确保铜箔表面及体积的质量。

5、制备过程可能包括多个步骤，如采用特殊的高性能添加剂技术来改善铜箔的晶体结构，控制晶粒的生长，保持优异的热稳定性。进一步地，可能会通过控制退火过程来优化形变硬化和晶界加强效应，从而获得超高的力学性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供提供一种高温超高强高延电解铜箔及其生产方法，以解决现有铜箔在锂离子及锂硅电池制造过程中的涂布打皱、多层卷绕及使用过程中膨胀断裂等因高温、高应力等导致的开裂问题。

2、一种高温超高强度高延伸锂电铜箔生产工艺，包括以下步骤：

3、步骤s1、配置电解液，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，复合添加剂包括有机硫化物、明胶、聚乙二醇、含氮类化合物、聚醚类化合物和cl-；

4、步骤s2、制备铜箔初品，将电解液通过管道导入到生箔机的电解槽中，电镀后得到铜箔初品；

5、步骤s3、将铜箔初品进行表面钝化处理、烘干及收卷后，得到超高强度锂电铜箔。

6、优选的，所述原料铜为铜板或者铜线。

7、优选的，所述电解液中浓硫酸浓度为110-130g/l，铜离子浓度为85-95g/l，电解液温度为48-52℃。

8、优选的，所述复合添加剂包含有机硫化物30-100份、明胶5-15份、聚乙二醇1-20份、含氮类化合物10-20份、聚醚类化合物1-20份及cl-10-40份；

9、所述有机硫化物包括3-巯基丙烷磺酸酯、双-(3-磺丙基)-二硫醚、双-(磺乙基钠)-二硫化物)、2甲基亚砜、2-甲基-2-噻唑啉、2-巯基噻唑啉、3-n，n-二甲氨基二硫代氨基甲酰基-1-丙磺酸和醇硫丙烷磺酸盐组成的组中选择的一种或多种；

10、所述明胶的重均分子量为30000-60000；所述聚乙二醇的平均分子量为100-10000；

11、所述含氮类化合物包括聚乙烯亚胺烷、乙氧基聚乙烯亚胺、n,n，2甲基-甲酰胺和聚丙烯酰胺组成的组中选择的一种或多种；

12、所述聚醚类化合物包括十二烷基苯磺酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚、聚醚聚丙烯酸酯和聚醚硫醇组成的组中选择的一种或多种。

13、优选的，所述cl-来自hcl。

14、优选的，所述有机硫化物在电解液中的含量为30mg/l-100mg/l；所述明胶在电解液中的含量为5mg/l-15mg/l；所述聚乙二醇在电解液中的含量为1mg/l-20mg/l；所述含氮类化合物在电解液中的含量为10mg/l-20mg/l；所述聚醚类化合物在电解液中的含量为1mg/l-20mg/l份；所述cl-在电解液中的含量为10-40ppm。

15、优选的，电解液流量为40m3/h-50m3/h，电镀的电流密度为6000a/m2-7000a/m2。

16、本发明还提供了一种高温超高强度高延伸锂电铜箔，该电解铜箔满足以下烘烤条件，高温为150℃160min，烘烤后物性衰减＜5％。

17、优选的，铜箔满足以下条件中的至少两种：

18、抗拉强度在600mpa-700mpa之间，延伸率为4％-6％；

19、优选的，铜箔合理的结构搭配为晶粒平均粒径0.3-0.4μm，孪晶比例为50％-70％。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：引入高性能添加剂，以控制铜箔的晶粒细化和均匀分布，提高强度和延展性；改进的铜箔在高温环境后的热稳定性和强度保持，确保其在经过硅负极电池的高温循环充放电条件后长期稳定工作。

技术特征：

1.一种高温超高强度高延伸锂电铜箔生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高温超高强度高延伸锂电铜箔的生产工艺，其特征在于：所述原料铜为铜板或者铜线。

3.根据权利要求1所述的一种高温超高强度高延伸锂电铜箔的生产工艺，其特征在于：所述电解液中浓硫酸浓度为110-130g/l，铜离子浓度为85-95g/l，电解液温度为48-52℃。

4.根据权利要求1所述的一种高温超高强度高延伸锂电铜箔的生产工艺，其特征在于：所述复合添加剂包含有机硫化物30-100份、明胶5-15份、聚乙二醇1-20份、含氮类化合物10-20份、聚醚类化合物1-20份及cl-10-40份；

5.根据权利要求1所述的一种高温超高强度高延伸锂电铜箔的生产工艺，其特征在于，所述cl-来自hcl。

6.根据权利要求4所述的一种高温超高强度高延伸锂电铜箔的生产工艺，其特征在于，所述有机硫化物在电解液中的含量为30mg/l-100mg/l；所述明胶在电解液中的含量为5mg/l-15mg/l；所述聚乙二醇在电解液中的含量为1mg/l-20mg/l；所述含氮类化合物在电解液中的含量为10mg/l-20mg/l；所述聚醚类化合物在电解液中的含量为1mg/l-20mg/l份；所述cl-在电解液中的含量为10-40ppm。

7.根据权利要求4所述的一种高温超高强度高延伸锂电铜箔的生产工艺，其特征在于，电解液流量为40m3/h-50m3/h，电镀的电流密度为6000a/m2-7000a/m2。

8.一种高温超高强度高延伸锂电铜箔，其特征在于，该电解铜箔满足以下烘烤条件，高温为150℃160min，烘烤后物性衰减＜5％。

9.根据权利要求8所述的一种高温超高强度高延伸锂电铜箔，其特征在于，铜箔满足以下条件：

10.根据权利要求8所述的一种高温超高强度高延伸锂电铜箔，其特征在于，铜箔合理的结构搭配为晶粒平均粒径0.3-0.4μm，孪晶比例为50％-70％。

技术总结本发明公开了一种高温超高强度高延伸锂电铜箔及其生产工艺，包括以下步骤：步骤S1、配置电解液，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，复合添加剂包括有机硫化物、明胶、聚乙二醇、含氮类化合物、聚醚类化合物和Cl<supgt;‑</supgt;；步骤S2、制备铜箔初品，将电解液通过管道导入到生箔机的电解槽中，电镀后得到铜箔初品；步骤S3、将铜箔初品进行表面钝化处理、烘干及收卷后，得到超高强度锂电铜箔。引入高性能添加剂，以控制铜箔的晶粒细化和均匀分布，提高强度和延展性；改进的铜箔在高温环境后的热稳定性和强度保持，确保其在经过硅负极电池的高温循环充放电条件后长期稳定工作。技术研发人员：文敏,董朝龙,葛洪鑫,刘超,周丰城,罗佳,江泱受保护的技术使用者：九江德福科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/10