一种微孔电池铝箔的化学腐蚀制备方法技术

本发明专利技术一种微孔电池铝箔的化学腐蚀制备方法，属于电池铝箔的制备技术领域，本发明专利技术克服现有技术的不足，目的是提供一种高性能锂电池微孔铝箔的化学腐蚀制备方法，采用的技术方案为：按照下述步骤进行：第一步，对轧制后的电池铝箔进行表面清洗祛除润滑剂；第二步，将清洗后的电池铝箔全部浸入化学腐蚀液：所述的化学腐蚀液为盐溶液，含有摩尔浓度为0.1‑3mol/L的Cl

【技术实现步骤摘要】
一种微孔电池铝箔的化学腐蚀制备方法
本专利技术一种微孔电池铝箔的化学腐蚀制备方法，属于电池铝箔的制备

技术介绍
新材料和清洁能源都是国家层面的重点发展方向，锂离子电池是目前储能技术中应用最广泛的储能电芯，提高电芯能量存储密度是全世界追求的目标，电芯能量密度的提高主要依赖于其正、负极材料的发展进步，但也与锂离子电池的正负极集流体、正负极粘结剂、电解液和隔膜等材料的进步有关。锂离子电池的正极采用的集流体一般为铝箔以及涂覆在其上的正极粉料（磷酸铁锂、钴酸锂或三元材料）所组成。传统的集流体材料一般选用表面光滑的铝箔，采用99.7%纯度的铝箔直接涂覆上活性物质，但表面光滑的铝箔与活性材料之间的结合较为松弛，对原料和辅料质量及工艺要求高，在加工及充放电过程中容易发生活性物质脱落或掉粉现象，降低了循环充放电效率及电池寿命，提高了元器件间的接触电阻，导致正极板导电性下降，从而影响了电池的综合性能。严重的影响了锂离子的综合性能。目前人们普遍采用粗化铝箔表面的方法来增加铝箔与正极粉料之间的黏结力，但该工艺并不能达到期望的效果。正极粉料与铝箔在卷绕柱状电池时和循环充放电过程中都会出现分离问题，进而导致产品合格率大副降低、使用寿命大副缩短和电池容量衰减明显，对使用三元材料的电池影响最为严重。为了改善正极铝箔集流体，与正极浆料之间的粘结状态，日本和台湾的一些企业开发了微孔铜箔和微孔铝箔，这两种正负极集流体箔材每平方厘米上都制备了九个通孔，每个通孔的直径约为1mm。但他们所制备的铝箔和铜箔必须使用特制的电池自动生产线，其原因在于在原有的电池自动生产线上，使用此种通孔直径在1mm的铜箔或铝箔时，会出现背面渗浆现象，影响另一面的涂覆。韩炜等人在专利CN103618090A及CN103617894A中利用酸性、碱性化学试剂，对铝箔进行酸碱刻蚀处理。得到的氧化铝箔接触电阻降低不明显，且在去腐蚀的过程中降低了铝箔的机械强度。其他国家在铝箔上成孔的方法，采用了滚压或激光烧蚀，而本专利技术的铝箔成孔采用的是盐类化合物腐蚀法，技术路线完全不同，所得到的微孔电池铝箔也具有特殊的结构与性能。
技术实现思路
本专利技术克服现有技术的不足，目的是提供一种高性能锂电池微孔铝箔的化学腐蚀制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种微孔电池铝箔的化学腐蚀制备方法，其特征在于按照下述步骤进行：第一步，对轧制后的电池铝箔进行表面清洗祛除润滑剂；第二步，将清洗后的电池铝箔全部浸入化学腐蚀液：所述的化学腐蚀液为盐溶液，含有摩尔浓度为0.1-3mol/L的Cl-的阴离子，含有摩尔浓度为0.1-3mol/L的Fe3+和Cu2+的阳离子，腐蚀时间为20-120S；第三步，腐蚀后的电池铝箔清洗表面残留液体；第四步，烘干。在所述第三步和第四步之间设置有：亮化处理步骤。亮化处理的亮化液包括：2-5g/L的CrO3、1-7g/L的Na2Cr2O7•2H2O、0.1-1.5g/L的NaF。第一步中的清洗液包括5-20g/L的NaOH、40-70g/L的Na2CO3、10-40g/L的Na3PO4，清洗液中时间≥6s。第三步中的清洗液包括：清洗液的配方：Na2SO4（0.4~0.8）g/L＋CaSO4（0.5~1）g/L＋柠檬酸（0.1~0.3）g/L。亮化处理后进行清洗，清洗液的配方：Na2SO4（0.4~0.8）g/L＋CaSO4（0.5~1）g/L＋柠檬酸（0.1~0.3）g/L。第二步中，电池铝箔上下表面同时浸泡在腐蚀液中，使腐蚀液以循环的流动方式在铝箔上下表面流动，以达到使上下表面腐蚀均匀。第二步中，所述的化学腐蚀液为：0.1~0.8mol/LCuCl2、0.1~1mol/LFeCl3，所述的化学腐蚀液为：0.5~1.5mol/L的NaCl、0.1~0.3mol/L的BaCl2、0.1~0.5mol/L的CaCl2、0.1~0.5mol/L的NH4Cl、0.1~0.8mol/L的CuCl2、0.1~1mol/L的FeCl3。与现有技术相比本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的方法中：化学腐蚀液为盐溶液，含有摩尔浓度为0.1-3mol/L的Cl-的阴离子，含有摩尔浓度为0.1-3mol/L的Fe3+和Cu2+的阳离子，不含酸溶液和/或碱溶液，对环境污染小，反应速度便于控制。腐蚀完毕后的微孔电池铝箔可以作为锂离子电池正极集流体。微孔电池铝箔每平方厘米上有1000~1500个直径在10~50μm的通孔和1000~3000个直径在10~50μm的盲孔，使微孔电池铝箔内外两个表面既没有完全透过也没有完全隔离，涂覆在上面的正极材料与铝箔成一整体，其黏附力明显提高。本专利技术微孔电池铝箔的孔洞的尺寸远小于其他国家所制备的微孔电池铝箔的孔径，同时又避免了孔洞过小所带来的正极材料在铝箔内外表无法穿透的问题，本专利技术的微孔电池铝箔由于特定大小的孔洞及刻痕，使微孔电池铝箔表面光滑度更高，没有飞边、毛刺，且孔洞与铝箔表面交接处为不规则圆弧过渡，不存在90°直角，可以有效防止充放电过程中锂枝晶的出现，延长电池的使用寿命；此外，微孔形状也有所不同，化学腐蚀法所得的微孔电池铝箔上的孔洞呈不规则形状，孔径尺寸在一定范围内变化，每个孔洞的直径在不同方向上也有所变化，这种不规则形状的孔洞更有利于提高铝箔与正极浆料之间的粘结力。且不需改变现有生产工艺，易于推广，它既适用于单面涂覆也适用于双面涂覆。与原电池铝箔相比，微孔电池铝箔的抗拉强度与原铝箔的抗拉强度相近；微孔电池铝箔的电阻率仅增加了不到2%，可使锂离子电池的容量提高8~10%。当正极材料使用三元材料时，由于微孔电池铝箔使铝箔两面的正极材料连接为一个整体，会使电池的容量和充放电特征等性能的均匀性明显得到改善，电池生产成品率提高15~20%。附图说明图1是本专利技术制备的微孔电池铝箔的微观图像。图2是本专利技术制备的微孔电池铝箔的拉伸曲线图。具体实施方式实施例1如图1-2所示，一种微孔电池铝箔，微孔电池铝箔的微观图像。该微孔电池铝箔，微孔电池铝箔每平方厘米上有1000—1500个直径在10—15μm大小不均的通孔和1000—3000个直径在10—50μm大小不均的盲孔，每个通孔和盲孔为不规则形状，每个孔洞与铝箔表面交接处为不规则圆弧过渡，且不同方向上的直径不同；铝箔的上下表面同时分布着多个长短深浅不一的刻痕，刻痕深1—3μm，宽1—5μm，长100—1000μm不等，电池铝箔的厚度为15μm，还可选用10μm、12μm、16μm、20μm等。上述微孔金属材料即微孔电池铝箔采用化学液腐蚀方法制成，按照以下步骤进行：1）对轧制后的电池铝箔进行表面清洗祛除润滑剂：第一清洗液的组成是5g/L的NaOH、70g/L的Na2CO3、40g/L的Na3PO4，将轧制后的铝箔通过第一清洗液，在第一清洗液中保持的时间是6s。2）将清洗过的铝箔压入化学腐蚀液：化学腐蚀液的组成是：0.5mol/L的NaCl、0.1mol/L的BaCl2、0.1mol/L的CaCl2、0.1mol/L的NH4Cl、0.1mol/L的CuCl2、0.1mol/L的FeCl3，铝箔在该腐蚀剂中的停留时间在20s，在此阶段，确保铝箔上下表面同时浸泡在腐蚀液中，而且使腐蚀液以循环的流动方式在铝箔上下表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微孔电池铝箔的化学腐蚀制备方法，其特征在于按照下述步骤进行：第一步，对轧制后的电池铝箔进行表面清洗祛除润滑剂；第二步，将清洗后的电池铝箔全部浸入化学腐蚀液：所述的化学腐蚀液为盐溶液，含有摩尔浓度为0.1‑3mol/L的Cl

【技术特征摘要】
1.一种微孔电池铝箔的化学腐蚀制备方法，其特征在于按照下述步骤进行：第一步，对轧制后的电池铝箔进行表面清洗祛除润滑剂；第二步，将清洗后的电池铝箔全部浸入化学腐蚀液：所述的化学腐蚀液为盐溶液，含有摩尔浓度为0.1-3mol/L的Cl-的阴离子，含有摩尔浓度为0.1-3mol/L的Fe3+和Cu2+的阳离子，腐蚀时间为20-120S；第三步，腐蚀后的电池铝箔清洗表面残留液体；第四步，烘干。2.根据权利要求1所述的一种微孔电池铝箔的化学腐蚀制备方法，其特征在于在所述第三步和第四步之间设置有：亮化处理步骤。3.根据权利要求2所述的一种微孔电池铝箔的化学腐蚀制备方法，其特征在于亮化处理的亮化液包括：2-5g/L的CrO3、1-7g/L的Na2Cr2O7•2H2O、0.1-1.5g/L的NaF。4.根据权利要求1所述的一种微孔电池铝箔的化学腐蚀制备方法，其特征在于第一步中的清洗液包括5-20g/L的NaOH、40-70g/L的Na2CO3、10-40g/L的Na3PO4，清洗液中时间≥6s。5.根据权利要求1所述的一种微孔电池铝箔的化学腐蚀制备方法，其特征在于第三步中的清洗液包括：清洗...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宥宏，刘忆恩，
申请(专利权)人：山西沃特海默新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14