一种锂电池用高强高精度极薄电解铜箔添加剂的制作方法

本发明涉及电解铜箔生产制备，特别涉及一种锂电池用高强高精度极薄电解铜箔添加剂。

背景技术：

1、锂电池的负极集流体由铜箔制造，铜箔在锂电池内既当负极碳粉材料的载体，又充当电子收集与传输体，因此锂电池在发展初期，选择压延铜箔来制作电池负极集流体。随着锂电池生产技术的进步和电解铜箔质量的提高，目前国外大部分锂电池厂家都采用电解铜箔制作电池集流体。

2、极薄电解铜箔(厚度在6μm以下)[1-3]的厚度越薄，携带负极活性物质的能力越强，电池容量越大，也意味着锂电池的重量越轻。此外，锂电铜箔向轻薄化发展也意味着电池的电阻更小，其电池的性能也将得到提升。所以减轻电池上铜箔质量，降低铜箔材料成本，同时提供高强高精度性，成为动力锂电池用铜箔的关键。

3、极薄电解铜箔的抗拉强度与表面粗糙度等物理性能与铜箔电沉积过程及微观形貌密切相关，通常情况下添加剂的调控作用对极薄铜箔电解沉积过程及微观结构有显著的影响，可以减小晶粒尺寸，有效提升铜箔的抗拉强度和表面粗糙度[4,5]。

4、目前，极薄铜箔电解沉积过程中主要使用的是有机添加剂，多种有机添加剂的协同调控作用基本可以优化铜箔的性能及形貌，但是目前所研发的添加剂在铜箔的抗拉强度和精度之间存在制约关系，难以满足高性能锂电用铜箔对高强高精度等力学性能的要求。因此开发新型高效环保的复合添加剂来制备高强高精度极薄纳米晶铜箔成为一种新的寻求潮流。

5、参考文献：

6、[1] 余威懿.锂离子电池用电解铜箔的制备工艺与性能研究[d].哈尔滨工业大学，黑龙江，2019.

7、[2] han j, wu y, zhao k, wang h, l s, et al.,effects of controllinggrain growth mode on microstructures and properties of cu foil [j]. journalof materials research and technology 24 (2023) 2018-2027.

8、[3] 杨森.锂电池用高性能超薄电解铜箔的研究[d].常州大学，江苏，2022.

9、[4] 程曦.电解工艺对电解铜箔组织与性能影响的研究[d].北京有色金属研究总院，2019.

10、[5] nguyen cc, song sw. interfacial structuralstabilization onamorphous silicon anode for improved cycling performance in lithium-ionbatteries [j]. electrochemical acta, 55 (2010) 3026-3033.

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的至少一个不足，提供一种锂电池用高强高精度极薄电解铜箔添加剂。

2、本发明所采取的技术方案是：

3、第一个方面，本发明提供一种锂电池用高强高精度极薄电解铜箔添加剂，所述添加剂各组分的质量组成为：聚乙二醇3～12mg/l、羟乙基纤维素5～12mg/l、胶原蛋白15～40mg/l、聚二硫二丙烷磺酸钠1～10mg/l、环乙醇6～15mg/l、盐酸6～15mg/l。

4、在一些实例中，所述添加剂中胶原蛋白和盐酸的质量添加比例为(2.5～3.0)：(1.5～1)。

5、在一些实例中，所述添加剂中胶原蛋白和盐酸的质量添加比例为2：1。

6、在一些实例中，所述添加剂中聚乙二醇和羟乙基纤维素的质量添加比例为(1.0～1.2):(1.0～1.5)。

7、在一些实例中，所述添加剂各组分的质量组成为：聚乙二醇10mg/l、羟乙基纤维素10mg/l、胶原蛋白30mg/l、聚二硫二丙烷磺酸钠10mg/l、环己醇14mg/l、盐酸15mg/l。

8、第二个方面，本发明提供一种极薄电解铜箔的制备方法，包括以下步骤：将第一个方面所述的添加剂加入硫酸铜电解液中混合，依次进行电解生箔、粗化处理、固化处理、钝化处理、硅烷化处理，得到所述极薄电解铜箔。

9、在一些实例中，所述硫酸铜溶液中硫酸铜浓度为60～135g/l。

10、在一些实例中，所述电解生箔的温度为46～49℃。

11、在一些实例中，所述电解生箔的时间为30s～110s。

12、在一些实例中，所述电解生箔过程中电解池循环速度为28～32 l/min。

13、本发明的有益效果是：

14、采用本发明的添加剂制备的铜箔的晶粒结构皆为等轴晶粒，且平均晶粒尺寸大小为3-10nm，抗拉强度大于460mpa，表面粗糙度低于54.0nm，加热150℃ /8min不氧化褪色。通过特定组分之间的协同作用，解决了铜箔力学性能差的问题。

技术特征：

1.一种锂电池用高强高精度极薄电解铜箔添加剂，其特征在于，所述添加剂各组分的质量组成为：聚乙二醇3～12mg/l、羟乙基纤维素5～12mg/l、胶原蛋白15～40mg/l、聚二硫二丙烷磺酸钠1～10mg/l、环乙醇6～15mg/l、盐酸6～15mg/l。

2.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述添加剂中胶原蛋白和盐酸的质量添加比例为(2.5～3.0)：(1.5～1)。

3.根据权利要求2所述的添加剂，其特征在于，所述添加剂中胶原蛋白和盐酸的质量添加比例为2：1。

4.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述添加剂中聚乙二醇和羟乙基纤维素的质量添加比例为(1.0～1.2):(1.0～1.5)。

5.根据权利要求1～4任一项所述的添加剂，其特征在于，所述添加剂各组分的质量组成为：聚乙二醇10mg/l、羟乙基纤维素10mg/l、胶原蛋白30mg/l、聚二硫二丙烷磺酸钠10mg/l、环己醇14mg/l、盐酸15mg/l。

6.一种极薄电解铜箔的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将权利要求1～5任一项所述的添加剂加入硫酸铜电解液中混合，依次进行电解生箔、粗化处理、固化处理、钝化处理、硅烷化处理，得到所述极薄电解铜箔。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述硫酸铜溶液中硫酸铜浓度为60～135g/l。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述电解生箔的温度为46～49℃。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述电解生箔的时间为30s～110s。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述电解生箔过程中电解池循环速度为28～32 l/min。

技术总结本发明公开了一种锂电池用高强高精度极薄电解铜箔添加剂，添加剂各组分的质量组成为：聚乙二醇3～12mg/L、羟乙基纤维素5～12mg/L、胶原蛋白15～40mg/L、聚二硫二丙烷磺酸钠1～10mg/L、环乙醇6～15mg/L、盐酸6～15mg/L。采用本发明的添加剂制备的铜箔的晶粒结构皆为等轴晶粒，且平均晶粒尺寸大小为3～10nm，抗拉强度大于460 MPa，表面粗糙度低于54.0 nm，加热150℃/8min不氧化褪色。通过特定组分之间的协同作用，解决了铜箔力学性能差的问题。技术研发人员：李衔洋,徐红彪,张嘉艺,谢长江,熊敏,王希米受保护的技术使用者：江西铜博科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23