一种集流体钢箔及其制备方法与流程

本发明涉及钢箔，具体是一种集流体钢箔及其制备方法。

背景技术：

1、集流体多指汇集电流的结构或零件，主要功能是将电池活性物质产生的电流汇集起来，形成电流对外输出，在离子电池中主要指的是金属箔，如铜箔、铝箔、钢箔等。

2、由于超薄不锈钢具有相对较好的延展性、耐腐蚀性、高机械强度等优势，为了提高集流体的耐穿刺性与机械强度，以超薄不锈钢为原料制备集流体是现有市场的选择之一，但是不锈钢的电导率比较低，同时在应用于集流体时也存在被腐蚀的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种集流体钢箔及其制备方法，以解决现有技术中的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种集流体钢箔的制备方法，包括以下步骤：

4、s1：对钢带依次进行轧制处理、除油清洗、拉伸矫直、退火处理，得到预处理钢箔；

5、s2：将预处理钢箔打磨后依次进行水洗、抛光、碱洗、酸洗、水洗，得到预处理基材；

6、s3：制备离子液体预镀液，将预处理基材放入离子液体预镀液中，一次超声电镀处理，得到预镀钢箔；

7、s4：制备含有复合纳米二硫化钨的离子液体镀液，将预镀钢箔放入离子液体镀液中，二次超声电镀处理，得到电镀钢箔；

8、s5：将电镀钢箔置于含有羧基的季铵化缓蚀剂的丙酮溶液中，超声真空浸渍处理，得到一种集流体钢箔。

9、进一步的，轧制处理的工作条件为：轧制变形率为50-70％。

10、进一步的，退火处理的工作条件为：在980-1000℃保温1-2h。

11、进一步的，一次超声电镀处理的工作条件为：超声功率为150w，温度55-60℃，电流密度10ma/cm2，时间为5-10min；二次超声电镀处理的工作条件为：超声功率为300w，温度55-60℃，电流密度10ma/cm2，时间为10-20min。

12、进一步的，超声真空浸渍处理的工作条件为：转移到真空环境中，将气压降至0.06-0.09mpa，浸渍时间为10-15min，离心，然后继续浸渍至含有羧基的季铵化缓蚀剂的丙酮溶液中，重复浸渍操作3-5次，超声功率为80w。

13、进一步的，在含有羧基的季铵化缓蚀剂的丙酮溶液中，含有羧基的季铵化缓蚀剂的质量浓度为20-23％。

14、进一步的，离子液体预镀液的组成为：以氯化胆碱-乙二醇离子液体为溶剂，氯化镍68g/l、氨基磺酸镍12g/l、氯化铜47g/l、柠檬酸8g/l；离子液体镀液的组成为：以氯化胆碱-乙二醇离子液体为溶剂，氯化镍68g/l、氨基磺酸镍12g/l、氯化铜47g/l、复合纳米二硫化钨4g/l。

15、进一步的，氯化胆碱-乙二醇离子液体的制备包括以下步骤：将摩尔比为1：2的氯化胆碱、乙二醇混合，升温至68-72℃，搅拌至混合均匀，得到氯化胆碱-乙二醇离子液体。

16、进一步的，复合纳米二硫化钨的制备包括以下步骤：

17、1)将二硫化钨粉末、去离子水、乙醇混合，超声搅拌5-6h，离心，得到二硫化钨纳米片；在冰水浴条件下，向盐酸水溶液中加入二硫化钨纳米片、异丙醇、钛酸四丁酯的混合液，升温至78-82℃保温3-4h，以95-105w微波6-12min，干燥，得到中间制剂；

18、2)将六水硝酸锌、六水硝酸镍、n,n-二甲基甲酰胺混合，加入2-氨基苯并咪唑、苯并咪唑、甲醇的混合液，搅拌10-12h，加入中间制剂与n,n-二甲基甲酰胺的混合液，继续搅拌10-12h，离心，用乙醇超声分散洗涤3-5次，干燥，得到复合纳米二硫化钨。

19、进一步的，含有羧基的季铵化缓蚀剂的制备包括以下步骤：将柠檬酸、四乙烯五胺混合，在168-172℃保温110-130min，降温至120-125℃，加入硫脲，保温6-7h，得到既含有氨基又具有羧基的低聚物；在氮气气氛下，将既含有氨基又具有羧基的低聚物、n,n-二甲基甲酰胺混合，加入溴代十八烷，搅拌44-48h，利用乙醚沉淀3-5次，得到含有羧基的季铵化缓蚀剂。

20、进一步的，柠檬酸、四乙烯五胺的质量比为7：9.5。

21、本发明的有益效果：

22、本发明提供一种集流体钢箔及其制备方法，通过工艺及组分调整，制备得到电导率高、耐腐蚀性强的集流体钢箔。

23、为了规避现有水溶液电镀存在的镀层易产生氢脆、镀覆废液难处理等问题，本发明选用具有较低的挥发性、高电导率、高热稳定性、价格低廉、易被降解的绿色试剂低共熔离子液体氯化胆碱-乙二醇作为电镀的基础液，为了提高钢箔的导电性、耐磨性与耐腐蚀性，本发明中通过超声电镀处理，在钢箔表面构建铜-镍-复合纳米二硫化钨层，为了提高铜-镍-复合纳米二硫化钨层与钢箔表面的结合力，先在钢箔表面预镀一层铜-镍层，同时大幅提高钢箔的导电率。

24、为了提高纳米二硫化钨在镀层中均匀性，提高电镀速率，对纳米二硫化钨进行改性处理，先用液态超声剥离得到纳米二硫化钨纳米片，然后利用微波处理在二硫化钨纳米片上原位生长二氧化钛，从而得到核壳结构自润滑的复合纳米二硫化钨，提高钢箔的导电性；在复合纳米二硫化钨上原位生长以2-氨基苯并咪唑、苯并咪唑为有机配体的镍锌双金属有机骨架，使其对镀层中的纳米孔洞进行封洞处理，同时镍锌双金属有机骨架的独特多孔结构也作为缓蚀剂引入的纳米容器，从而大幅提高钢箔的耐水性与耐腐蚀性。

25、本发明中先以多元羧酸柠檬酸和四乙烯五胺进行缩聚，再与硫脲进行反应生成既含有氨基又具有羧基的低聚物，然后利用既含有氨基又具有羧基的低聚物中的氨基进一步季铵化，得到含有羧基的季铵化缓蚀剂，其中长链烷烃的引入能进一步有效提高集流体的耐水性；为了进一步提高钢箔的耐水性，选用真空超声浸渍，将含有羧基的季铵化缓蚀剂接入钢箔上的镍锌双金属有机骨架中，因为镍锌双金属有机骨架中以2-氨基苯并咪唑为配体，提高了缓蚀剂与骨架结合的牢固程度，从而大幅延长集流体钢箔的使用寿命。

技术特征：

1.一种集流体钢箔的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种集流体钢箔的制备方法，其特征在于，轧制处理的工作条件为：轧制变形率为50-70％。

3.根据权利要求1所述的一种集流体钢箔的制备方法，其特征在于，退火处理的工作条件为：在980-1000℃保温1-2h。

4.根据权利要求1所述的一种集流体钢箔的制备方法，其特征在于，一次超声电镀处理的工作条件为：超声功率为150w，温度55-60℃，电流密度10ma/cm2，时间为5-10min；二次超声电镀处理的工作条件为：超声功率为300w，温度55-60℃，电流密度10ma/cm2，时间为10-20min。

5.根据权利要求1所述的一种集流体钢箔的制备方法，其特征在于，超声真空浸渍处理的工作条件为：转移到真空环境中，将气压降至0.06-0.09mpa，浸渍时间为10-15min，离心，然后继续浸渍至含有羧基的季铵化缓蚀剂的丙酮溶液中，重复浸渍操作3-5次，超声功率为80w。

6.根据权利要求1所述的一种集流体钢箔的制备方法，其特征在于，离子液体预镀液的组成为：以氯化胆碱-乙二醇离子液体为溶剂，氯化镍68g/l、氨基磺酸镍12g/l、氯化铜47g/l、柠檬酸8g/l；离子液体镀液的组成为：以氯化胆碱-乙二醇离子液体为溶剂，氯化镍68g/l、氨基磺酸镍12g/l、氯化铜47g/l、复合纳米二硫化钨4g/l。

7.根据权利要求1所述的一种集流体钢箔的制备方法，其特征在于，所述复合纳米二硫化钨的制备包括以下步骤：

8.根据权利要求1所述的一种集流体钢箔的制备方法，其特征在于，所述含有羧基的季铵化缓蚀剂的制备包括以下步骤：将柠檬酸、四乙烯五胺混合，在168-172℃保温110-130min，降温至120-125℃，加入硫脲，保温6-7h，得到既含有氨基又具有羧基的低聚物；在氮气气氛下，将既含有氨基又具有羧基的低聚物、n,n-二甲基甲酰胺混合，加入溴代十八烷，搅拌44-48h，利用乙醚沉淀3-5次，得到含有羧基的季铵化缓蚀剂。

9.根据权利要求8所述的一种集流体钢箔的制备方法，其特征在于，柠檬酸、四乙烯五胺的质量比为7：9.5。

10.一种集流体钢箔，其特征在于，由权利要求1-9中任一项制备方法制备得到。

技术总结本发明涉及钢箔技术领域，具体是一种集流体钢箔及其制备方法，选用绿色试剂低共熔离子液体氯化胆碱‑乙二醇作为电镀的基础液，通过超声电镀处理，在钢箔表面构建铜‑镍‑复合纳米二硫化钨层，为了提高铜‑镍‑复合纳米二硫化钨层与钢箔表面的结合力，先在钢箔表面预镀一层铜‑镍层；以多元羧酸柠檬酸和四乙烯五胺进行缩聚，再与硫脲进行反应生成既含有氨基又具有羧基的低聚物，然后利用既含有氨基又具有羧基的低聚物中的氨基进一步季铵化，得到含有羧基的季铵化缓蚀剂；选用真空超声浸渍，将含有羧基的季铵化缓蚀剂接入钢箔上的镍锌双金属有机骨架中。技术研发人员：周海云,浦昌赟,葛乃银受保护的技术使用者：江苏通灵电器股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20