一种用于锂电池的电解铜箔及其制备方法和应用与流程

本发明属于电解铜箔，具体涉及一种用于锂电池的电解铜箔及其制备方法和应用。

背景技术：

1、电解铜箔被广泛应用于印刷线路板领域、锂离子二次电池的负极集电体等各种领域。电解铜箔作为锂电池的负极集流体，对锂电池中负极活性材料起到支撑作用，又对经过锂电池负极材料的电子起到收集、传导作用。电解铜箔将随着新能源、消费电子、储能等领域的锂电池发展，带来巨大的市场需求。

2、在制备锂电池的过程中，电解铜箔需要经过表面涂覆负极材料、叠层、裁切、包封等步骤，且当电解铜箔制作成锂电池后，锂电池在充放电过程中负极材料会膨胀与收缩产生形变并传递形变给电解铜箔，这些过程均要求锂电池用电解铜箔具有较好的抗拉强度和延伸率，以避免电解铜箔的皱褶、裂痕。同时，为了使充放电过程易形变的负极活性材料与负极集流体牢固结合，通常需要使用粘接剂，而粘接剂固化过程中，电解铜箔会经受200℃左右、持续1-2h的高温热压。若经过高温后，电解铜箔的抗拉强度降低过多，则电解铜箔易受到负极材料形变传递的应力作用而断裂，从而增加锂电池合格率以及使用过程中的安全性。

3、中国专利cn101426959b中，公开了一种电解铜箔、采用该电解铜箔的表面处理铜箔及采用该表面处理铜箔的覆铜层压板以及该电解铜箔的制造方法，电解铜箔通过采用含有具有苯环上结合了磺酸基的结构的化合物、活性硫化合物的磺酸盐和具有环状结构的季铵盐聚合物的硫酸系铜电解液的电解法制造。该电解铜箔具有低轮廓且有光泽的表面，且具有如常态拉伸强度值为70kgf/mm2-100kgf/mm2的极大的机械强度，加热(180℃×60分钟)后也具有常态拉伸强度值的85％以上的拉伸强度值。中国专利cn104955988b公开了一种电解铜箔、该电解铜箔的制造方法及用该电解铜箔得到的表面处理铜箔，采用以20mg/l-100mg/l的浓度含有分子量为10000-70000的聚乙烯亚胺、且氯浓度为0.5mg/l-2.5mg/l的硫酸酸性铜电解液电解获得了常态拉伸强度为600mpa以上、350℃加热1小时后的拉伸强度为470mpa以上的电解铜箔。上述电解铜箔具有热稳定性，但是在制备6μm以下的锂电池用电解铜箔，常温延伸率较低，且经受热后，抗拉强度衰减大于10％，热稳定性不能满足生产需求。

4、当前亟需一种避免电解铜箔的翘曲度高、后续的热源或形变导致电解铜箔断裂的热稳定性的锂电池用电解铜箔的生产工艺。

技术实现思路

1、除非上下文另有明确指示，否则如本文所用的单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括单数和复数指示物。通过端点表述的数值范围包括在对应范围内的所有数值和分数，以及所表述的端点。

2、本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种用于锂电池的电解铜箔及其制备方法和应用，通过特定的生产添加剂及其特定比例以及各工艺之间的协调控制，可以提高电解铜箔的热稳定性，避免电解铜箔的翘曲度高、后续的热源或形变导致的电解铜箔断裂。

3、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

4、本发明提供了一种用于锂电池的电解铜箔的制备方法，包括以下步骤：

5、s1、电解液的配制：铜和硫酸混合得到一级硫酸铜电解液后，加入cl-混合得二级电解液，维持高温后与添加剂混合得电解液；

6、s2、电解制备生箔：在电解液中电解制备生箔；

7、s3、第一次水洗：用水洗去生箔表面多余的电解液；

8、s4、生箔表面钝化处理：利用钝化液钝化处理第一次水洗后的生箔；

9、s5、第二次水洗：用水洗去生箔表面多余的钝化液；

10、s6、退火处理：将第二次水洗后的生箔进行烘干和收卷，之后在氮气氛围下升温、保温后降温，即得所述的电解铜箔；

11、优选地，步骤s1所述的添加剂包括光亮剂、润湿剂和整平剂。

12、优选地，所述光亮剂包括噻唑啉基二硫代丙烷磺酸钠和/或3-巯基-1-丙烷磺酸钠；所述润湿剂包括羟乙基纤维素和/或聚乙二醇；所述整平剂包括1,1-二甲基丙炔胺和/或琼脂糖。

13、优选地，所述光亮剂、润湿剂和整平剂的质量比为0.1-1:2:1。

14、进一步优选地，所述光亮剂、润湿剂和整平剂的质量比为1:2:1。

15、优选地，所述光亮剂中噻唑啉基二硫代丙烷磺酸钠的浓度为16-20mg/l；3-巯基-1-丙烷磺酸钠的浓度为8-10mg/l；所述润湿剂中羟乙基纤维素的浓度为24-30mg/l；聚乙二醇的浓度为24-30mg/l；所述整平剂中1,1-二甲基丙炔胺的浓度为12-16mg/l；琼脂糖的浓度为12-14mg/l。

16、优选地，步骤s1所述高温为49℃-51℃。

17、优选地，步骤s1所述电解液中含有cu2+的浓度为90-110g/l、含有硫酸的浓度为110-130g/l、含有cl-的浓度为15-20mg/l。

18、优选地，步骤s1所述铜包括铜线、铜块、铜粉或铜杆。

19、优选地，步骤s2所述电解的条件为：温度49℃-51℃，电流密度60-70a/dm2。

20、优选地，步骤s3和步骤s5中所述水洗的条件为：水为ro水，温度25℃-35℃，流量1-2l/min。

21、优选地，步骤s4所述钝化液包括铬酐、葡萄糖和纯化水。

22、优选地，步骤s4所述钝化处理的条件为：钝化液的ph为3.0-3.6，温度30℃-35℃，电流密度1-3a/dm2。

23、优选地，步骤s6所述保温的温度为110℃-120℃，保温的时间为3h-5h。

24、本发明还提供了一种电解铜箔，由上述的制备方法制备得到。

25、本发明还提供了一种上述的电解铜箔或上述的制备方法制备得到电解铜箔在制备锂电池中的应用。

26、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

27、本发明制备的电解铜箔具有高的热稳定性，通过特定的生产添加剂及其特定比例以及各工艺之间的协调控制，可以提前将电解铜箔的内应力除去，使晶粒均匀、致密的分布，避免电解铜箔的翘曲度高、后续的热源或形变导致的电解铜箔断裂。本发明的电解铜箔常温抗拉强度和延伸率高，经过高温加热后，抗拉强度仍能达到常温抗拉强度的90％以上，且表面无氧化变色情况，热稳定性高。

技术特征：

1.一种用于锂电池的电解铜箔的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述光亮剂包括噻唑啉基二硫代丙烷磺酸钠和/或3-巯基-1-丙烷磺酸钠；所述润湿剂包括羟乙基纤维素和/或聚乙二醇；所述整平剂包括1,1-二甲基丙炔胺和/或琼脂糖。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述光亮剂、润湿剂和整平剂的质量比为0.1-1:2:1。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述光亮剂中噻唑啉基二硫代丙烷磺酸钠的浓度为16-20mg/l、3-巯基-1-丙烷磺酸钠的浓度为8-10mg/l；所述润湿剂中羟乙基纤维素的浓度为24-30mg/l、聚乙二醇的浓度为24-30mg/l；所述整平剂中1,1-二甲基丙炔胺的浓度为12-16mg/l、琼脂糖的浓度为12-14mg/l。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤s1所述高温为49℃-51℃；步骤s1所述电解液中含有cu2+的浓度为90-110g/l、含有硫酸的浓度为110-130g/l、含有cl-的浓度为15-20mg/l。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤s2所述电解的条件为：温度49℃-51℃，电流密度60-70a/dm2；步骤s6所述保温的温度为110℃-120℃，保温的时间为3h-5h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤s3和步骤s5中所述水洗的条件为：水为ro水，温度25℃-35℃，流量1-2l/min。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤s4所述钝化液包括铬酐、葡萄糖和纯化水；步骤s4所述钝化处理的条件为：钝化液的ph为3.0-3.6，温度30℃-35℃，电流密度1-3a/dm2。

9.一种电解铜箔，其特征在于：由权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到。

10.权利要求9所述的电解铜箔或权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到电解铜箔在制备锂电池中的应用。

技术总结本发明属于电解铜箔技术领域，具体公开了一种用于锂电池的电解铜箔及其制备方法和应用。该电解铜箔的制备方法包括电解液的配制、电解制备生箔、第一次水洗、生箔表面钝化处理、第二次水洗以及退火处理，所述电解液的配制中需要添加剂，所述添加剂包括光亮剂、润湿剂和整平剂。该电解铜箔通过添加剂的比例、工艺步骤中各参数的协调控制，可提前将电解铜箔的内应力除去，使晶粒均匀、致密的分布，避免电解铜箔的翘曲度高、后续的热源或形变导致的电解铜箔断裂，具有较高的热稳定性。技术研发人员：李远泰,苏光兴,潘光华,沈志鹏,林健,李建军,朱约源受保护的技术使用者：广东盈华电子科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9