一种复合铜箔的制备方法及其应用与流程

本发明涉及一种复合铜箔的制备方法及其应用，涉及c23c，具体涉及金属材料对材料的镀覆。

背景技术：

1、随着新能源汽车的兴起，新能源材料领域发展迅猛，对新能源电池的技术要求越来越高，负极铜箔是新能源电池中不可缺少的部件，随着技术的不断发展，电池越来越趋向轻薄化，低成本，高安全发展。复合铜箔是在非导电材料表面镀覆铜层，使铜的使用量更低，并且复合铜箔的中间部位是不导电的，具有抑制锂枝晶生长、防止穿刺时热失控的高安全性，并且复合铜箔的质量更轻，可以显著降低电池的重量。传统的复合铜箔采用真空溅射的方式实现金属化，金属化后需要增厚铜层，并且需要较高的均匀度，真空溅射后电镀生产成本较高，并且表面方阻大，形成的铜层厚度不一致，良品率低。

2、中国发明专利cn202310131267.3公开了一种电池用微孔铜箔的制备方法，通过电子束蒸镀机生成镀层，使铜膜与非金属基材的结合性优异，对塑料基材依次用无水偏硅酸钠溶液、去离子水以及无水乙醇清洗能够使得镀层与基体结合力更好，分布更加均匀，但是采用电子束蒸镀机蒸镀形成镀层的成本较高。中国发明专利cn201810790776.6公开了一种锂离子电池及其制备方法，采用物理气相沉积工艺将铝金属沉积在铝塑复合网布上得到复合铝箔，将正极浆料涂布于复合铝箔上得到正极片，所得到的锂离子电池容量更大，充放电效率更高，且循环稳定性更好，尤其是重量更轻，但是铝塑复合网布仍然具有一定的导电性，穿刺安全性不能得到有效提升。

技术实现思路

1、为了改善复合铜箔中铜层与基材的附着力，并且使厚铜层具有更高的均匀度，本发明的第一个方面提供了一种复合铜箔的制备方法，包括以下步骤：

2、s1将基材置于表调液ⅰ中，20-80℃对基材表面进行表面调整1-20min，然后使用热水水洗；

3、s2然后将基材放于粗化液中60-95℃粗化处理1-50min；

4、s3粗化后的基材转入表调液ⅱ中20-95℃表面处理1-20min，然后水洗；

5、s4将基材使用酸溶液常温预浸10-20s，然后置于活化液ⅰ中20-45℃活化3-5min，然后水洗；

6、s5将基材置于加速液中40-60℃处理1-5min,然后水洗；

7、s6将基材置于化学镀铜液处理，然后水洗；

8、s7将基材置于活化液ⅱ中活化，然后转移入电镀铜液中处理；

9、s8将基材置于钝化液中处理，水洗，烘干即可。

10、作为一种优选的实施方式，复合铜箔的制备方法，包括以下步骤：

11、s1将基材置于表调液ⅰ中，20-80℃对基材表面进行表面调整1-20min，然后使用热水水洗；

12、s2然后将基材放于粗化液中60-80℃粗化处理1-50min；

13、s3粗化后的基材转入表调液ⅱ中80-90℃表面处理1-20min，然后水洗；

14、s4将基材使用酸溶液常温预浸10-20s，然后置于活化液ⅰ中20-45℃活化3-5min，然后水洗；

15、s5将基材置于加速液中40-60℃处理1-5min,然后水洗；

16、s6将基材置于化学镀铜液处理，然后水洗；

17、s7将基材置于活化液ⅱ中活化，然后转移入电镀铜液中处理；

18、s8将基材置于钝化液中处理，水洗，烘干即可。

19、作为一种优选的实施方式，所述表调液ⅰ的制备原料以重量百分比计包括1％-90％苯类溶剂，1％-90％醚类溶剂，1％-90％酰胺类溶剂，0.1％-2％表面活性剂。

20、作为一种优选的实施方式，所述苯类溶剂选自二甲苯、甲苯、苯甲醇中的一种或几种的组合；优选的，所述醚类溶剂选自二乙二醇甲醚或丙二醇甲醚中的一种或几种的组合；优选的，所述酰胺类溶剂包括但不限于nn二甲基乙酰胺。

21、作为一种优选的实施方式，所述粗化液包括铬酸溶液300-500g/l，硫酸溶液300-500g/l，表面活性剂占粗化液质量的0.1％-2％。

22、作为一种优选的实施方式，所述表调液ⅱ的制备原料以重量百分比计包括表面活性剂1％-3％，添加剂a 1％-3％，水补充至100％。

23、作为一种优选的实施方式，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；所述添加剂a为一乙醇胺或二乙醇胺。

24、作为一种优选的实施方式，所述步骤s4中酸溶液为盐酸溶液，浓度为200-400ml/l。

25、作为一种优选的实施方式，所述活化液ⅰ包括盐酸溶液200-400ml/l，导电种子盐10-80ppm。

26、作为一种优选的实施方式，所述导电种子盐选自银盐、钯盐、镍盐、铝盐、锰盐中的一种。

27、作为一种优选的实施方式，所述加速液包括盐酸70-90ml/l，草酸20-40g/l。

28、作为一种优选的实施方式，所述化学镀铜液包括铜盐2.5-3.5g/l，碱液6-8g/l，甲醛溶液2-5g/l。

29、作为一种优选的实施方式，所述碱液为氢氧化钠水溶液。

30、作为一种优选的实施方式，所述活化液ⅱ包括硫酸1-10g/l。

31、作为一种优选的实施方式，所述步骤s6中活化液ⅱ中的反应温度为20-25℃，反应时间为1-2min。

32、作为一种优选的实施方式，所述电镀铜液包括硫酸铜80-110g/l，硫酸180-220g/l，氯离子40-60ppm，添加剂b 8-12ml/l，添加剂c 8-12ml/l。

33、作为一种优选的实施方式，所述添加剂b包括：聚二硫二丙烷磺酸钠：8g/l，聚醚h-04：50g/l，聚乙二醇10000：50g/l，硫酸18：2g/l。所述添加剂c包括：乙烯多胺：10g/l，聚醚h-04：80g/l，聚乙二醇10000：50g/l，硫酸18.2g/l。

34、作为一种优选的实施方式，所述步骤s6中在化学镀铜液中处理温度为20-50℃，处理时间为1-10min。

35、作为一种优选的实施方式，所述步骤s7中在电镀铜液中处理温度为20-40℃，处理时间为1-10min。

36、作为一种优选的实施方式，所述步骤s8中钝化液包括环保钝化剂40-60ml/l。

37、作为一种优选的实施方式，所述环保钝化剂包括柠檬酸：20g/l，苯并三氮唑：30g/l，甲基苯并三氮唑：22g/l。

38、作为一种优选的实施方式，所述步骤s8钝化液中反应温度为50℃，反应时间为1-5min。

39、本发明中表调液ⅰ，粗化液，表调液ⅱ，酸溶液，活化液ⅰ，加速液，化学镀铜液，活化液ⅱ，电镀铜液，钝化液的溶剂均为水。

40、作为一种优选的实施方式，所述步骤s1中热水水洗三次；s3，s4，s5，s6，s8中水洗三次，水流为逆流水洗，流量为4l/min。

41、作为一种优选的实施方式，所述基材选自pet、pp、pi中的一种或几种的组合。

42、申请人在实验过程中发现，通过对基材的表面进行粗处理化，在基材表面形成纳米孔洞，然后在纳米孔洞中设置导电种子层，然后进行化学镀和电镀，形成的复合铜箔基材与铜层之间具有良好的附着力，并且形成的复合铜箔表面的铜层均匀，表面缺陷少。猜测可能的原因是：复合铜箔的基材一般为pet、pp、pi类高分子材料，其表面具有一定的疏水性，一般不能通过电镀的方式实现铜层，通过真空溅射方式金属化，然后通过电镀增加金属层的厚度，但是真空溅射后电镀层增厚的难度较大，并且形成的金属层厚度不一致，在电池使用过程中效果不佳。本技术先对基材表面进行粗化处理，然后经酸处理后形成纳米孔洞，在纳米孔洞中设置钯离子，钯离子对金属铜离子的结合吸附性高，通过钯离子的作用，可以使基材表面直接进行化学铜镀，然后电镀铜，镀铜工艺连续性作用，可以实现铜层厚度高，并且均匀的效果。

43、本发明的第二个方面提供了一种复合铜箔的制备方法的应用，应用于复合铜箔的制备中，制备的复合铜箔应用于锂电池的负极材料中。

44、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

45、(1)本发明所述复合铜箔的制备方法，通过对基材的表面进行粗化处理，在基材表面形成纳米孔洞，然后在纳米孔洞中设置导电种子层，然后进行化学镀和电镀，形成的复合铜箔基材与铜层之间具有良好的附着力，并且形成的复合铜箔表面的铜层均匀，表面缺陷少。

46、(2)本发明所述复合铜箔的制备方法，以pet、pp、pi等不导电高分子为基材，使得电池在发生穿刺冲撞时难以起火燃烧，大幅度提高了电池的安全性，并且相较传统复合集流体在材料成本和重量方面显著降低，并且具有高能量密度，长寿命，强兼容的优势。

47、(3)本发明所述复合铜箔的制备方法，采用苯类溶剂，醚类溶剂，酰胺类溶剂进行表面调整，并采用铬酸和硫酸进行粗化处理，形成的复合铜箔表面铜层更加致密，铜箔表面电阻更小，生产良品率高，并且生产成本低。