阅读说明：本技术 一种3.5μm无针孔无渗透锂电池用电解铜箔的制备方法 (Preparation method of 3.5-micron pinhole-free and permeation-free electrolytic copper foil for lithium battery ) 是由 周启伦 李永贞 李梓铭 马秀玲 吕贵海 于 2021-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种3.5μm无针孔无渗透锂电池用电解铜箔的制备方法,首先制备A、B两组添加剂；将铜添加到溶铜罐中,将硫酸及去离子水添加到污液罐,打开溶铜罐抽风装置提供氧气,加热使铜线发生氧化与硫酸发生反应生成硫酸铜溶液,经后输送至高位槽加入两组添加剂,混合均匀后供液至生箔机组进行电解生箔,制得3.5μm锂离子电池用电解铜箔,其面密度均匀性好,无针孔无渗透,且具有高抗拉强度,面密度为31±1g/m～(2)、抗拉强度≥400MPa、延伸率≥3％、粗糙度Rz≤3μm、针孔率为0个/m～(2),并且150℃烘烤10min无氧化变色,从而使3.5μm锂离子电池用电解铜箔具备了良好的实用性能,进而能够提高锂电池的容量、一致性、良品率和寿命。(The invention discloses a preparation method of electrolytic copper foil for a 3.5-micron pinhole-free and permeation-free lithium battery, which comprises the steps of firstly preparing A, B two groups of additives; adding copper into a copper dissolving tank, adding sulfuric acid and deionized water into a sewage tank, opening an air draft device of the copper dissolving tank to provide oxygen, heating to oxidize a copper wire and react with the sulfuric acid to generate a copper sulfate solution, conveying the copper wire to a high-level tank to add two groups of additives, uniformly mixing, supplying the mixture to a foil generating unit to perform electrolytic foil generation, and preparing the electrolytic copper foil for the 3.5 mu m lithium ion battery, wherein the electrolytic copper foil has good surface density uniformity, no pinhole, no permeation, high tensile strength and 31 +/-1 g/m surface density 2 The tensile strength is more than or equal to 400MPa, the elongation is more than or equal to 3 percent, the roughness Rz is less than or equal to 3 mu m, and the pinhole rate is 0/m 2 And the lithium ion battery is baked at 150 ℃ for 10min without oxidation and discoloration, thereby leading the lithium ion battery to have the diameter of 3.5 mu mThe electrolytic copper foil for the battery has good practical performance, and further can improve the capacity, consistency, yield and service life of the lithium battery.)

一种3.5μm无针孔无渗透锂电池用电解铜箔的制备方法

技术领域

本发明涉及电解铜箔制备

技术领域

，尤其涉及一种3.5μm无针孔无渗透锂离子电池用电解铜箔的制备方法。

背景技术

对于锂离子电池用电解铜箔而言，厚度为其主要性能指标之一，厚度越薄，质量越轻，单位质量电池所含有的活性物质越多，电池容量就越大。但随着电解铜箔产品的厚度变薄，产品单位宽度抗张能力与箔面抗压变形能力随之降低，铜箔断裂或出现针孔、裂缝的可能性相对加大，可能会影响锂电池的安全性。目前未见到3.5μm锂离子电池用电解铜箔的相关报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺操作方便，制造出来的电解铜箔面密度均匀性好，延伸率和抗拉强度性能好，无针孔无渗透的3.5μm无针孔无渗透锂电池用电解铜箔的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种3.5μm无针孔无渗透锂电池用电解铜箔的制备方法，其特征在于：按以下步骤进行，

1)制备A、B两组添加剂：A组添加剂的原料配比为：皮胶8-12g/L、糊精4-6g/L、聚丙二醇380-420mL/L、聚乙烯亚胺2-3g/L，将上述四种原料配置成水溶液得到A组添加剂；B组添加剂的原料配比为：羧甲基纤维素钠3.5-4.5g/L、二苯胍0.08-0.12g/L，将上述两种原料配置成水溶液得到B组添加剂；

2)将铜添加到溶铜罐中，将硫酸及去离子水添加到污液罐，打开溶铜罐抽风装置提供氧气；

3)启动主溶铜泵通过升温换热器将水抽到溶铜罐中，在加热条件下使铜线发生氧化，生成的氧化铜与硫酸发生反应生成硫酸铜溶液；

4)当硫酸铜溶液达到一定浓度时，依次经过活性炭+硅藻土一级过滤、滤袋二级过滤、滤芯三级过滤；

5)将过滤后的电解液对温度进行调整后输送至高位槽，在高位槽将配置好的A组添加剂以10-30L/h的添加速度、B组添加剂以5-20L/h的添加速度添加到硫酸铜电解液中，混合均匀后供液至生箔机组；A组添加剂中皮胶和糊精能够吸附在阴极表面形成紧密的吸附层，或选择性的吸附在阴极极高电流密度区，以阻化金属络离子的放电过程，使阴极反应的过电位升高，电极反应速度减慢，从而获得晶粒细小而平滑的镀层。聚乙烯亚胺有极强的阴极极化作用，能明显增强低区的光亮度。聚丙二醇是良好的基础整平剂与润湿剂，具有消除针孔麻点的作用。因此，A组添加剂能够增加阴极极化作用，改善电解液的分散能力，保证制备铜箔无针孔无渗透；B组添加剂中羧甲基纤维素钠可以提高电流效率，使得铜的粒径分布范围变窄；二苯胍能够细化晶粒,防止异常晶粒长大。通过B组添加剂能够提升3.5微米铜箔的抗拉强度。

6)在生箔机的电解槽中进行电解生箔，生箔工段电流强度控制为20±5KA；

7)将电解所得的铜箔进行防氧化处理，即得到3.5μm锂电池用电解铜箔。

最终制得的3.5μm锂电池用电解铜箔为面密度为31±1g/m²、抗拉强度≥400MPa、延伸率≥3％、粗糙度Rz≤3μm、针孔率为0个/m²、150℃烘烤10min无氧化变色的电解铜箔。

步骤5)添加A组添加剂和B组添加剂后的硫酸铜电解液中，Cu²⁺含量为95±5g/L、H₂SO₄含量为97.5±7.5g/L、Cl^-浓度为30±5ppm、电解液温度为50±4℃、进液量为55±10m³/h。

在步骤2)中，添加到溶铜罐中的铜为纯度≥99.9％、直径为3mm的铜线。

在步骤4)进行过滤时，滤袋二级过滤的过滤精度为0.5μm，滤芯三级过滤的过滤精度0.2μm，将过滤后的电解液纯净度控制在0.2微米以内。

本发明通过制备A、B两组添加剂并加入到电解液中，以各自独特的性能特点作用于电解液，使得制备的3.5μm锂离子电池用电解铜箔具备高性能高精度的特点，电解铜箔面密度均匀性好，且具有高抗拉强度，面密度为31±1g/m²、抗拉强度≥400MPa、延伸率≥3％、粗糙度Rz≤3μm、针孔率为0个/m²，并且150℃烘烤10min无氧化变色，从而使3.5μm锂离子电池用电解铜箔具备了良好的实用性能，进而能够提高锂电池的容量、一致性、良品率和寿命。

附图说明

图1为本发明回收工艺流程示意图；

图2为本发明铜箔的SEM形貌(表面形貌平整光滑，这与其无针孔无渗透、优异的抗拉强度、粗糙度相对应)。

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施例对本发明做进一步说明：

本实施例中：首先制备A和B两组添加剂，其中，A组添加剂的原料配比为：皮胶8-12g/L(如10g/L)、糊精4-6g/L、聚丙二醇400mL/L、聚乙烯亚胺2.5g/L，配置成水溶液；B组添加剂的原料配比为：羧甲基纤维素钠4g/L、二苯胍0.1g/L，配置成水溶液。配置好的A组添加剂以10-30L/h的速度、B组添加剂以5-20L/h的速度添加到硫酸铜电解液中。A组添加剂能够增加阴极极化作用，改善电解液的分散能力，保证制备铜箔无针孔无渗透；B组添加剂能够提高电流效率，使得铜的粒径分布范围变窄，细化晶粒,防止异常晶粒长大，提升3.5微米铜箔的抗拉强度。

制备流程，如图1所示：首先，将纯度≥99.9％、直径为3mm的铜线添加到溶铜罐中，硫酸及去离子水添加到污液罐，打开溶铜罐抽风装置提供氧气。启动主溶铜泵通过升温换热器将水抽到溶铜罐中，在加热条件下使铜发生氧化，生成的氧化铜与硫酸发生反应生成硫酸铜溶液。当硫酸铜溶液到一定浓度时，再经过活性炭+硅藻土一级过滤、滤袋二级过滤(过滤精度0.5μm)、滤芯三级过滤(过滤精度0.2μm)，将过滤后的电解液纯净度保证在0.2微米以内，同时对温度进行调整后将高纯度电解液输送至高位槽。在高位槽添加已制备的添加剂A、B，将将两组添加剂与高纯度电解液混合均匀后供液至生箔机组。在硫酸铜电解液中，Cu²⁺含量为95±5g/L、H₂SO₄含量为97.5±7.5g/L、Cl^-浓度为30±5ppm、电解液温度为50±4℃、进液量为55±10m³/h。

生箔制造：将上述所得的电解液输送至生箔机的电解槽中进行电解生箔；生箔工段电流强度控制为20±5KA。

防氧化处理：在生箔机的后端设置有防氧化装置，将电解所得的铜箔进行防氧化处理。

采用上述方法生产制造的3.5μm高性能高精度锂离子电池用电解铜箔如图2所示，电解铜箔面密度均匀性好，无针孔无渗透，且具有高延伸率和高抗拉强度。面密度为31±1g/m²、抗拉强度≥400MPa、延伸率≥3％、粗糙度Rz≤3μm、针孔率为0个/m²，并且150℃烘烤10min无氧化变色，进而能提高锂电池的容量、一致性、良品率和寿命。

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。