一种锂电池用双面毛铜箔的生产工艺的制作方法

本发明属于铜箔，具体涉及一种锂电池用双面毛铜箔的生产工艺。

背景技术：

1、金属锂，作为最轻的金属元素(ρ＝0.53g·cm-3，m＝6.94g·mol-1)，具有高达3860ma·h·g-1的理论比容量和最低的氧化还原电位(-3.04v vs.she)，是作为电池负极的最佳材料，可与硫或者氧组成锂-硫(li-s)和锂氧(li-o2)电池。近年来，li-s和li-o2电池凭借自身极高的理论比能量(其中li-s高达2600wh kg-1，而li-o2则取决于金属锂，高达11400wh·kg-1)受到了科学界和工业界的广泛关注，此外，对锂锡电池(li-sn)、li-co2电池等的探究也在不断深入。

2、这些电池都用金属锂作为电池负极，统称为锂金属电池。然而，金属锂的使用还面临诸多问题，如由于锂高反应活性造成的持续性副反应、锂枝晶的生长以及充放电过程中巨大的体积变化等。锂枝晶是造成锂金属电池安全问题的重要因素。而枝晶的形核和生长是受多方面因素影响，主要包括成核类型、锂离子分布、电荷诱导等。

3、研究表明，金属锂沉积受热力学和动力学双重控制。电极表面过高的有效电流密度容易造成枝晶的生长，因此减小电极表面有效电流密度是抑制枝晶生长的可用手段之一。如今，光面铜箔由于其相对良好的对锂金属的稳定性和与卷对卷制造的兼容性，已被广泛用作锂金属电池的集流体。然而，在实际电流密度下循环，由于沿电极表面的锂离子通量不均匀，导致锂沉积不均匀，导致苔藓状或枝状锂开始生长。

4、研究发现，电极表面过高的有效电流密度容易造成锂枝晶的生长，为了减小电极表面的有效电流密度，研究者们使用具有高比表面积的电极代替平面电极，通过增加电极比表面积以减小有效电流密度。

5、现有技术中，常用的负极集流体是光滑的铜箔。但是这种铜箔在使用的过程中会有锂枝晶的生长而导致刺穿隔膜等问题，这很大的影响了电池的使用寿命。因此，为了增加电极比表面积，研究者们用三维铜、多孔铜、铜网、柱状铜等来代替平面铜箔，以减少枝晶的生长，提高金属锂的利用率，延长锂金属电池的循环寿命。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种锂电池用双面毛铜箔的生产工艺，通过将光面粗化成柱状结构来延缓锂离子电池在使用过程中锂枝晶生长的问题，并且这种结构具有较大的比表面积以及可以增强与电解质之间的粘附性，提高锂电池的能量密度和安全性。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种锂电池用双面毛铜箔的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：

3、步骤一：将铜丝、去离子水和硫酸倒入溶铜罐中制备出硫酸铜溶液；

4、步骤二；向硫酸铜溶液中加入复合添加剂用来控制铜箔表面粗糙度、抗拉强度和延伸率并使用生箔机制备出单面毛的电解铜箔；

5、步骤三；通过表面处理机处理铜箔的光面；

6、步骤四：将单面毛的铜箔放入化合物添加剂电解液中，对铜箔的光面进行粗化，生产出双面毛的电解铜箔。

7、进一步的，步骤二中，铜箔为单面毛电解铜箔，毛面的形貌为凹凸的形貌。

8、进一步的，步骤二中，电解液的配方为cu2+浓度85g/l，h2so4浓度106g/l，cl-浓度25mg/l，温度为55度。

9、进一步的，步骤二中，电解液中得到铜离子浓度、酸含量、氯离子浓度和温度之间的最优搭配为聚醚类2mg/l，n杂环类5mg/l，氨基化合物4mg/l。

10、进一步的，步骤四中，表面处理机粗化后的毛面的形貌为柱状结构。

11、进一步的，步骤四中，复合添加剂为稀土负离子0.1g/l，硫酸亚钛0.05g/l，含巯基化合物80mg/l，磺酰基离子化合物120mg/l。

12、本发明的有益效果是：

13、1、通过表面处理粗化后使铜箔光面的表面变粗糙，形成具有柱状的结构的形貌。这种形貌可以提升铜箔表面与电解质之间的粘附性和接触面积，从而提升锂离子电池的能量密度。

14、2、这种柱状结构可以导致锂离子优先沉积在柱状结构的孔隙中而不是在柱状结构的顶部，这极大的降低了锂枝晶的对外生长，从而降低了电池短路的风险，提高了电池的使用寿命和稳定性。

技术特征：

1.一种锂电池用双面毛铜箔的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种锂电池用双面毛铜箔的生产工艺，其特征在于，

3.如权利要求2所述的一种锂电池用双面毛铜箔的生产工艺，其特征在于，

4.如权利要求3所述的一种锂电池用双面毛铜箔的生产工艺，其特征在于，

5.如权利要求4所述的一种锂电池用双面毛铜箔的生产工艺，其特征在于，

6.如权利要求4所述的一种锂电池用双面毛铜箔的生产工艺，其特征在于，

技术总结本发明属于铜箔技术领域，具体涉及一种锂电池用双面毛铜箔的生产工艺，这种锂电池用双面毛铜箔包括如下步骤：步骤一：将铜丝、去离子水和硫酸倒入溶铜罐中制备出硫酸铜溶液；步骤二；向硫酸铜溶液中加入复合添加剂用来控制铜箔表面粗糙度、抗拉强度和延伸率并使用生箔机制备出单面毛的电解铜箔；步骤三；通过表面处理机处理铜箔的光面；步骤四：将单面毛的铜箔放入化合物添加剂电解液中，对铜箔的光面进行粗化。这种经过表面处理机处理过的锂电池用双面毛铜箔具有垂直柱状结构，可以增强与电解质之间的粘附性以及可以使锂离子优先沉积在柱状结构的孔隙中而不是在柱状结构的顶部，并且能够减少锂枝晶的生长，提高金属锂的利用率的效果。技术研发人员：虞靖,肖永祥,方田,王朋举,刘平,钟贵华,刘瑞松,明智耀受保护的技术使用者：江苏铭丰电子材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23