一种双面光滑高强超薄电解铜箔用多臂碳纳米管添加剂的制作方法

本发明涉及电解铜箔生产制备，特别涉及一种双面光滑高强超薄电解铜箔用多臂碳纳米管添加剂。

背景技术：

1、电解铜箔作为锂离子电池负极集电极的重要组成部分，其性能直接影响着锂离子电池的性能[1,2]。通过减小电解铜箔的厚度可以降低锂离子电池的重量，提高质量能量密度，从而在保持能量容量变化较小的情况下能够减少铜的消耗，缓解资源危机，满足绿色低碳发展的需求[3,4]。对于厚度小于10μm的电解铜箔，其抗拉强度和延伸率不足，容易在电池制造的涂层和组装阶段发生破裂，难以满足锂离子电池的高性能要求。

2、碳纳米管(cnts)均匀分散的单/多壁碳纳米管复合材料的发展作为优秀的热导体和电导体引起了人们的广泛关注[5,6]。cnts作为一种碳纳米材料，通常具备优异的力学性能、导电性能和热导率[7]。当碳纳米管作为电解铜箔的添加剂时，能够均匀分布于铜箔基体上，有效抑制铜箔表面裂纹的产生和扩张，从而增强力学性能。

3、然而由于碳纳米管本身纯度不高，强大的范德华相互作用诱导cnts聚集，使得cnts在电解液中容易团聚分层、迁移速率小、沉积析出效率低；且电沉积过程中铜离子会优先在碳纳米管表面形核沉积，容易造成铜箔厚度不均等问题，严重制约着碳纳米管在电解铜箔领域中的应用。

4、参考文献：

5、[1]樊斌锋,王绪军,王庆福等.添加剂对极薄锂电铜箔电沉积过程的影响[j].电镀与精饰,2023,45(05):85-89.

6、[2]张小红,张海军,张金龙.锂电铜箔站上“风口”[j].中国有色金属,2022,(03):46-47.

7、[3]樊斌锋,王丽娜,王庆福等.新型添加剂提高锂电铜箔高温延伸率的研究[j].电镀与精饰,2024,46(03):108-113.

8、[4] 赵志朋,胡浩,宋克兴等.peg和mps对电解铜箔结构和力学性能的影响[j].电镀与涂饰,2023,42(21):54-64.

9、[5] 徐雪霞,王勇,李文彬等.cnts/cu层状复合材料的制备及其组织和性能研究[j].热加工工艺,2024,(14):69-72.

10、[6]张贺.复合电沉积法制备层状高强高导碳纳米管/铜基复合材料[d].昆明理工大学,2022.

11、[7]付俊峰,满田囡,王继杰等.cnts/mxene对复合涂层导电性能的影响[j].化学反应工程与工艺,2023,39(06):519-524.。

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，提供一种双面光滑高强超薄电解铜箔用多臂碳纳米管添加剂。

2、本发明所采取的技术方案是：

3、第一个方面，本发明提供了一种双面光滑高强超薄电解铜箔用多臂碳纳米管添加剂，所述添加剂各组分的在硫酸铜溶液中的浓度为：多臂碳纳米管0.22～0.48g/l、盐酸28～35mg/l、聚二硫丙烷磺酸钠2.6～5.2mg/l、胶原蛋白6～12mg/l、聚乙二醇4.5～6.8mg/l、羟乙基纤维素3.5～4.8mg/l；

4、其中，所述多臂碳纳米管的臂数为3～9中的整数个；

5、所述多臂碳纳米管的长：直径=（110～125）:（1～1.5）。

6、在一些实例中，所述添加剂中聚乙二醇和聚二硫丙烷磺酸钠的质量比例为(1～1.5):(1～1.25)。

7、在一些实例中，所述多臂碳纳米管的长：直径=118:1。

8、在一些实例中，所述多臂碳纳米管的臂数为6。

9、在一些实例中，所述添加剂中聚乙二醇和聚二硫丙烷磺酸钠的质量比例为1.47:1。

10、在一些实例中，所述添加剂各组分的质量组成为：多臂碳纳米管0.35g/l、盐酸32mg/l、聚二硫丙烷磺酸钠3.6mg/l、胶原蛋白9mg/l、聚乙二醇5.3mg/l、羟乙基纤维素4.0mg/l。

11、以上特征在不相冲突的情况下可以任意组合。

12、第二个方面，本发明提供一种双面光滑高强超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溶液中混合，依次进行电解生箔、粗化处理、固化处理、酸洗、硅烷化处理，得到所述双面光滑高强超薄电解铜箔。

13、在一些实例中，所述硫酸铜溶液中硫酸铜浓度为85～140g/l。

14、在一些实例中，所述电解生箔的电流密度为4.0～5.0a/dm2。

15、在一些实例中，电解阳极为石墨，阴极为纯钛板。

16、以上特征在不相冲突的情况下可以任意组合。

17、本发明的有益效果是：

18、采用本发明的添加剂显著改善了制备的铜箔表面粗糙度，c元素均匀分布在铜箔表面，有效地提高了电导率。

19、在一些实例中，本发明制备的铜箔毛面粗糙度低于1.5μm，毛面表面呈均匀的球状，铜箔厚度为6μm，抗拉强度大于480mpa，延伸率大于5%，电导率大于62.3ms/m。

技术特征：

1.一种双面光滑高强超薄电解铜箔用多臂碳纳米管添加剂，其特征在于，所述添加剂各组分的在硫酸铜溶液中的浓度为：多臂碳纳米管0.22～0.48g/l、盐酸28～35mg/l、聚二硫丙烷磺酸钠2.6～5.2mg/l、胶原蛋白6～12mg/l、聚乙二醇4.5～6.8mg/l、羟乙基纤维素3.5～4.8mg/l；

2.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述添加剂中聚乙二醇和聚二硫丙烷磺酸钠的质量比例为(1～1.5):(1～1.25)。

3.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述多臂碳纳米管的长：直径=118:1。

4.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述多臂碳纳米管的臂数为6。

5.根据权利要求1～4任一项所述的添加剂，其特征在于，所述添加剂中聚乙二醇和聚二硫丙烷磺酸钠的质量比例为1.47:1。

6.根据权利要求1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：多臂碳纳米管0.35g/l、盐酸32mg/l、聚二硫丙烷磺酸钠3.6mg/l、胶原蛋白9mg/l、聚乙二醇5.3mg/l、羟乙基纤维素4.0mg/l。

7.一种双面光滑高强超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1～6任一项所述的添加剂加入硫酸铜溶液中混合，依次进行电解生箔、粗化处理、固化处理、酸洗、硅烷化处理，得到所述双面光滑高强超薄电解铜箔。

8.根据权利要求7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85～140g/l。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述电解生箔的电流密度为4.0～5.0a/dm2。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，电解阳极为石墨，阴极为纯钛板。

技术总结本发明公开了一种双面光滑高强超薄电解铜箔用多臂碳纳米管添加剂，所述添加剂各组分的在硫酸铜溶液中的浓度为：多臂碳纳米管0.22～0.48g/L、盐酸28～35mg/L、聚二硫丙烷磺酸钠2.6～5.2mg/L、胶原蛋白6～12mg/L、聚乙二醇4.5～6.8mg/L、羟乙基纤维素3.5～4.8mg/L；其中，所述多臂碳纳米管的臂数为3～9中的整数个；所述多臂碳纳米管的长：直径=（110～125）:（1～1.5）。采用本发明的添加剂显著改善了制备的铜箔表面粗糙度，有效地提高了电导率和力学强度。技术研发人员：李衔洋,徐红彪,张嘉艺,谢长江,贾万泽,熊敏,吴叶青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：2024/7/23