一种3.5μm无针孔无渗透锂电池用电解铜箔的制备方法与流程

一种3.5
μ
m无针孔无渗透锂电池用电解铜箔的制备方法
技术领域
1.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：

2.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。


技术实现要素：

3.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。
4.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，
5.1)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；
6.2)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；
7.3)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；
8.4)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；
9.5)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。
10.6)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；
11.7)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。
12.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。
13.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，cu
2
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。
14.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。
15.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。
16.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
17.图1为本发明回收工艺流程示意图；
18.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
19.下面结合附图通过具体实施例对本发明做进一步说明：
20.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。
21.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，cu
2
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。
22.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。
23.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。
24.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。
25.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，即凡依本技术范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。